JP2576626B2 - ボールボンディング用電極を備えた半導体装置 - Google Patents

ボールボンディング用電極を備えた半導体装置

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はボールボンディング法によりワイヤ（金属細
線）を介してICパッケージ電極と電気的に接続されるボ
ールボンディング用電極を備えた半導体装置に関する。
［従来の技術］ 第４図（ａ）は従来のボールボンディング用電極を示
す平面図、第４図（ｂ）は同じくそのボールボンディン
グ後の断面図である。
シリコン半導体基板21には所定の論理回路等が形成さ
れている。この半導体基板21上には第１の絶縁膜22が被
覆されており、この第１の絶縁膜22上には所定のパター
ンでAl配線25が形成されている。このAl配線25の厚さは
通常１乃至２μｍである。そして、このAl配線25及び第
１の絶縁膜22上には第２の絶縁膜23が形成されている。
第２の絶縁膜23は半導体基板21上に形成されたAl配線
25及び論理回路用の配線（図示せず）等を機械的衝撃か
ら保護すると共に、ICパッケージを介して侵入する水分
から保護するために設けるものである。この第２の絶縁
膜23は、ボールボンディング用電極部において矩形に開
孔されており、Al配線25が露出している。
上述した従来のボールボンディング用電極にワイヤ27
を接続する場合は、先ず、ワイヤ27の先端部を空中で加
熱してボール26を形成する。次に、このボール26を露出
したAl配線25に押し当てて熱圧着する。このとき、圧着
を一層確実にするために、ボール26に超音波振動を与え
ることもある。このようにして、第４図（ｂ）に示すよ
うに、ボールボンディング用電極にワイヤ27を接続す
る。
第５図（ａ）乃至（ｃ）は従来のボールボンディング
用電極の形成方法を工程順に示す断面図である。
先ず、第５図（ａ）に示すように、シリコン半導体基
板21上に第１の絶縁膜22を形成する。その後、この第１
の絶縁膜22上に所定のパターンでAl配線25を形成する。
次に、第５図（ｂ）に示すように、全面に第２の絶縁
膜23を被覆する。
次いで、第５図（ｃ）に示すように、Al配線25上のボ
ールボンディング用電極部の第２の絶縁膜23をエッチン
グ法により除去して開孔部23aを設け、Al配線25を露出
させる。これにより、ボールボンディング用電極が完成
する。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のボールボンディング用電極にお
いては、ボールボンディング後もボール26とAl配線25と
の接続領域、即ちボンディング圧接領域28と、第２の絶
縁膜23との間はAl配線25が露出した状態となる。このた
め、この半導体基板21を封止した後、ICパッケージを介
して侵入した水分がこの露出したAl配線25に到達し、こ
の水分のためにAl配線25が露出部から腐食されることが
ある。そうすると、半導体基板21に形成された論理回路
とボール26との間が電気的に遮断されてしまう。また、
論理回路の内部配線にまで腐食が進行して半導体素子の
機能が損なわれることもある。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであっ
て、金属配線と水分との接触を回避して金属配線の腐食
を防止できるボールボンディング用電極を備えた半導体
装置を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本願発明の半導体装置は、半導体基板上に形成された
第１の絶縁膜と、この第１の絶縁膜上に所定のパターン
で形成された金属配線と、この金属配線上に形成された
第２の絶縁膜と、この絶縁膜上に形成された第３の絶縁
膜と、この第３の絶面膜の所定領域に開口されており前
記第２の絶縁膜に到達する第１の開口部と、この第１の
開口部の底部から前記金属配線に到達する第２の開口部
とを有するボールボンデイング用電極を有する半導体装
置であって、前記第３の絶縁膜の厚さは前記第２の絶縁
膜の厚さ以上の厚さであり、かつ、前記第１の開口部は
ボールボンディング後のボールの圧接領域より大きく、
前記第２の開口部は前記ボールの圧接領域より小さくし
ている。
［作用］ ボールボンディング用電極において金属配線の腐食を
防止するためには、ボールが圧接された金属配線上が絶
縁膜で覆わてれおり、金属配線が露出していなければよ
い。このためには、ボールボンディング用電極の金属配
線上に開孔する絶縁膜の開孔部の大きさをボールの大き
さにより僅かに小さくしておけばよい。これにより、ボ
ールボンディング後は金属配線が露出しないため、金属
配線の腐食を防止できる。
なお、開孔部の大きさをボールに比して小さくするの
は、ボンディング位置にズレが発生しても金属配線が露
出しないようにする必要があるからである。
しかし、従来のボールボンディング用電極において絶
縁膜に設ける開孔部をボールの径より小さくすると、絶
縁膜の膜厚が厚いため、ボンディングの際にボールが絶
縁膜の縁部に当ったときに、ボールに印加される圧力が
絶縁膜によって低下する。このため、ボンディング後の
ボールの接続強度が極めて低くなる。
本発明においては、金属配線上に夫々異なる孔を有す
る第２の絶縁膜及び第３の絶縁膜が形成されている。こ
のため、例えば、第２の絶縁膜の厚さを従来の金属配線
上に単層で形成される絶縁膜に比して極めて薄くして、
その開孔部の大きさを接続すべきボールに比して僅かに
小さくすることにより、ボールボンディング時にボール
に印加される圧力が絶縁膜により低下することを回避で
きる。従って、良好なボンディング性が得られると共に
金属配線の腐食を防止できる。また、第３の絶縁膜の厚
さを十分な厚さとすることにより、半導体基板上の配線
を機械的衝撃から保護できる。
［実施例］ 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照にし
て説明する。
第１図（ａ）は本発明の第１の実施例を示す平面図、
第１図（ｂ）は同じくそのボールボンディング後の断面
図である。
半導体基板１には論理回路及び内部配線等が形成され
ている。この半導体基板１上には第１の絶縁膜２が形成
されており、この第１の絶縁膜２上には所定のパターン
でAl配線５が形成されている。このAl配線５及び第１の
絶縁膜２上には第２の絶縁膜３が形成されている。この
第２の絶縁膜３はボールボンディング用電極部におい
て、矩形に開孔されている。この開孔部3aの対角線長
は、ボンディング圧接領域８の直径（約100μｍ）に比
して僅かに小さい。
また、第２の絶縁膜３上には第３の絶縁膜４が形成さ
れており、この第３の絶縁膜４は、ボールボンディング
用電極部において、第２の絶縁膜３の開孔部3aより大き
い対角線長で矩形に開孔されて開孔部4aが設けられてい
る。
本実施例において、半導体基板１をICパッケージに固
着した後、ボールボンディングを行うときに、ワイヤ７
の先端に形成されたボール６をAl配線５が露出した領
域、即ち、第２の絶縁膜３の開孔部3aに圧接する。
この場合、ボール６がボールボンディング用電極に衝
突した際のボール６の塑性変形による圧力又はボンディ
ング時のボール６に負荷される超音波振動等により、ボ
ール６と接した第２の絶縁膜３にクラックが発生するこ
とがある。このクラックは主に開孔部3aの角部から発生
するが、クラックが発生する領域は第２の絶縁膜３が露
出した領域のみに限定される。これは、クラックが周囲
に延長しようとすると、第３の絶縁膜４が被覆されてい
る領域では、この第３の絶縁膜４のために応力が緩和さ
れるためである。このため、クラックは局部的なもので
あり、このクラックの発生によりAl配線５が露出するこ
とはない。従って、水分がAl配線５と接触することを抑
制できる。
第２図（ａ）乃至（ｄ）は本実施例に係るボールボン
ディング用電極の形成方法を工程順に示す断面図であ
る。
先ず、第２図（ａ）に示すように、シリコン半導体基
板１上に第１の絶縁膜２を形成し、この第１の絶縁膜２
上に所定のパターンでAl配線５を形成する。
次に、第２図（ｂ）に示すように、このAl配線５及び
第１の絶縁膜２上に、第２の絶縁膜３及び第３の絶縁膜
４を順次被着する。このとき、第３の絶縁膜４の厚さは
第２の絶縁膜の厚さと同一又はそれ以上のものにする。
次に、第２図（ｃ）に示すように、エッチング法によ
りボールボンディング用電極部のAl配線５の直上域の縁
部から約２乃至６μｍ内側の領域の第３の絶縁膜４を除
去して開孔部4aを設け、第２の絶縁膜３を露出させる。
次いで、第２図（ｄ）に示すように、この露出させた
第２の絶縁膜３の中央部をエッチング除去して開孔部3a
を設ける。これにより、本実施例に係るボールボンディ
ング用電極が形成できる。
第３図（ａ）は本発明の第２の実施例を示す平面図、
第３図（ｂ）は同じくそのボールボンディング後の断面
図である。
本実施例が第１の実施例と異なる点は第２の絶縁膜３
に設けられた第２の開孔部3bの形状が異なることにあ
り、その他の構成は基本的には第１の実施例と同様であ
るので、第３図（ａ）及び（ｂ）において第１図（ａ）
及び（ｂ）と同一物には同一符号を付してその詳しい説
明は省略する。
本実施例においては、エッチング法により第２の絶縁
膜３に設けられた第２の開孔部3bの形状が円形であり、
その直径はボール６の圧接領域８の径より僅かに小さ
い。
これにより、第１の実施例と同様に、耐食性及びボン
ディング性が優れていると共に、ボールボンディング時
にボール６が第２の絶縁膜３に当たったときに、応力が
第２の絶縁膜３の縁部全体に均一に分散されるため、ク
ラックの発生を抑制できる。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、第１の絶縁膜上
に形成された金属配線の上に第２及び第３の絶縁膜が形
成されており、この第２及び第３の絶縁膜には第２及び
第１の開孔部が設けられているから、ボールボンディン
グ用電極のボンディング性を従来と略々同一の強度に維
持したまま、金属配線の露出を防止できる。このため、
ICパッケージを介して侵入する水分に起因して発生する
金属配線の腐食を抑制できるため、半導体装置の信頼性
が向上する。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ）は本発明の第１の実施例を示す平面図、第
１図（ｂ）は同じくそのボールボンディング後の断面
図、第２図（ａ）乃至（ｄ）は同じくその形成方法を工
程順に示す断面図、第３図（ａ）は本発明の第２の実施
例を示す平面図、第３図（ｂ）は同じくそのボールボン
ディング後の断面図、第４図（ａ）は従来のボールボン
ディング用電極を示す平面図、第４図（ｂ）は同じくそ
のボールボンディング後の断面図、第５図（ａ）乃至
（ｃ）は同じくその形成方法を工程順に示す断面図であ
る。 1,21;半導体基板、2,22;第１の絶縁膜、3,23;第２の絶
縁膜、3a,3b;第２の開孔部、4;第３の絶縁膜、4a;第１
の開孔部、5,25;Al配線、6,26;ボール、7,27;ワイヤ、
8,28;圧接領域、23a;開孔部

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】半導体基板上に形成された第１の絶縁膜
    と、この第１の絶縁膜上に所定のパターンで形成された
    金属配線と、この金属配線上に形成された第２の絶縁膜
    と、この絶縁膜上に形成された第３の絶縁膜と、この第
    ３の絶面膜の所定領域に開口されており前記第２の絶縁
    膜に到達する第１の開口部と、この第１の開口部の底部
    から前記金属配線に到達する第２の開口部とを有するボ
    ールボンデイング用電極を有する半導体装置であって、
    前記第３の絶縁膜の厚さは前記第２の絶縁膜の厚さ以上
    の厚さであり、かつ、前記第１の開口部はボールボンデ
    ィング後のボールの圧接領域より大きく、前記第２の開
    口部は前記ボールの圧接領域より小さいことを特徴とす
    るボールボンディング用電極を備えた半導体装置。
JP1104026A 1989-04-24 1989-04-24 ボールボンディング用電極を備えた半導体装置 Expired - Lifetime JP2576626B2 (ja)

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