JPH08167634A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH08167634A
JPH08167634A JP6307485A JP30748594A JPH08167634A JP H08167634 A JPH08167634 A JP H08167634A JP 6307485 A JP6307485 A JP 6307485A JP 30748594 A JP30748594 A JP 30748594A JP H08167634 A JPH08167634 A JP H08167634A
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aluminum
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measurement
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Shinji Oda
伸二 小田
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Kansai Nippon Electric Co Ltd
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Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定パッド直下に下層配線層の一部を延設
し、複数の開口部を介して測定パッドと接続することに
より、測定探針による開口部での電気的断線を防止した
上で腐食に対する信頼性を向上した半導体装置を得る。 【構成】 配線層が層間絶縁膜13を介して積層された
多層配線層を有する半導体装置において、最上層のアル
ミニウム配線層14に形成した測定パッド14aと、こ
のパッドと略同一パターンでこのパッド下の下層のアル
ミニウム配線層(測定パッド対応部分)12aとを、測
定パッド14a直下の層間絶縁膜13に形成した複数の
開口部13aを介して接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多層配線層を有する半
導体装置に関し、特に電気的特性測定パッドを内部回路
配線に接続する構造に関する。
【0002】
【従来の技術】多層配線層を有する半導体装置の電気的
特性測定用パッド部の構造を図2を参照して説明する。
1は拡散が完了した半導体基板で、素子が形成された表
面にフィ−ルド酸化膜1aが形成されている。2は下層
のアルミニウム配線層(以下第一アルミと記す)で、フ
ィ−ルド酸化膜1aをリソグラフィとドライエッチング
で開口(以後、リソグラフィとドライエッチングは省略
する)して半導体基板1の一部を露呈してオーミックコ
ンタクト部(図示せず)を形成し、その上にアルミニウ
ム層を例えばスパッタで形成したものである。3はその
上にCVDにより形成した層間絶縁膜(例えば酸化珪
素、窒化珪素)で、その一部に開口部3aを形成してい
る。4はその上にアルミニウム層を例えばスパッタで形
成した最上層のアルミニウム配線層(以下第二アルミと
記す)である。5はその上にCVDにより形成した絶縁
膜(例えば酸化珪素、窒化珪素)より成る保護膜で、そ
の一部を開口して第二アルミ4の一部を露呈させること
により電気的特性測定パッド(以下測定パッドと記す)
4aと組み立て時に金属細線と接続するボンディングパ
ッド(図示せず)を形成している。測定パッド4aと第
一アルミ2とは、測定パッド4aに近接して形成された
開口部3aを通して第二アルミ4の一部である測定パッ
ド用接続線4bで接続している。また、第一アルミ2は
第二アルミ4およびボンディングパッド(図示せず)と
必要に応じて他の位置に形成した開口部(図示せず)で
導通している。また、測定パッド4aは回路設計上から
第二アルミ4に例えば100μmの距離に近接配置され
ることがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の測定パ
ッド部の構造では、保護膜5を開口して第二アルミ4を
露呈させて測定パッド4aを形成しているため、図示し
ないが、半導体装置としてモ−ルド樹脂で封止しても、
金属と樹脂の界面(内部リ−ド線と樹脂の界面ならびに
内部リ−ド線と素子間を接続した金属細線と樹脂の界
面)ならびに樹脂のバルクを通って水分が浸入し、この
水分が素子と樹脂の界面を通って素子表面全体に広がる
ため、測定パッド4aが腐食されるおそれがある。一般
的には、金属と樹脂の界面から水分が浸入し易く、従っ
て、測定パッド4aには金属細線との接続がなく、金属
細線と接続されているボンディングパッドより水分の浸
入が少なく、腐食までの時間も長時間を要するが、高信
頼度品では長時間保証が要求され、更に腐食が進むと測
定パッド4aに接続された測定パッド用接続線4bも腐
食し、更には測定パッド用接続線4bと接続されている
第一アルミ2まで腐食が進むおそれがある。ところで、
上述した従来の測定パッドの構造では、測定パッド用接
続線4bが腐食して電気的に断線しても封止後は機能と
して不要なため電気的特性に影響しないが、更に測定パ
ッド4aと近接配置された第二アルミ4と交差する位置
まで第一アルミ2の腐食が進むと、交差位置で第一アル
ミ2が膨張し、それにより上部の層間絶縁膜3にクラッ
クが入り、上層の第二アルミ4が電気的に断線或いは第
一アルミ2と短絡するおそれがある。そうした場合、内
部回路は機能しなくなり半導体装置の電気的特性に影響
する。そのため、素子上にポリイミド等を塗布して浸入
した水分をポリイミド等に吸収させて、測定パッドの腐
食を防止する技術がある。しかし、この方法によれば、
製造工程が増えてコスト高となる問題がある。
【0004】ところで、ボンディングパッドについても
上述の測定パッド部の構造と同様な場合、測定パッドよ
りも水分の浸入が多いので測定パッドより容易に、露呈
したボンディングパッドのアルミニウム層が腐食し金属
細線の接続部は孤立して第一アルミと電気的に断線され
た状態となる。そのため、ボンディングパッド部の構造
に関しては、特開昭61−232637号公報で、多層
配線層を有する半導体装置の腐食に対する信頼性を向上
した構造のものが提案されている。この特徴を図3のボ
ンディングパッド部の断面図を用いて説明する。6aは
第二アルミ6の一部を露呈させることにより形成したボ
ンディングパッドである。ボンディングパッド6aの直
下まで第一アルミ7の一部を延設し、ボンディングパッ
ド6aの略中央の直下に形成した層間絶縁膜8の開口部
8aを通して、ボンディングパッド6aと第一アルミ7
とを電気的に接続している。9はボンディングパッド6
aの略中央にボンディングした金属細線、例えば金線で
ある。このように構成したボンディングパッド部の構造
では、樹脂封止後に浸入してくる水分が露呈されている
第二アルミ6に作用し、金属細線9の接続部の周囲のア
ルミニウムが腐食しても、接続部の直下の開口部8aに
おいて第二アルミ6は第一アルミ7と電気的に接続して
いるので、内部回路との接続が損なわれることはない。
【0005】上記技術を測定パッド部の構造に適用した
場合、更に腐食に対する信頼性を向上させることができ
る。ところが、半導体ウェーハ上の素子の電気的特性を
測定するとき、測定パッドに測定探針を接触させて測定
するため、また繰り返し測定することがあるため、測定
パッドの直下の開口部を通して測定パッドと第一アルミ
を電気的に接続する開口部内のアルミニウムを測定探針
で破壊して電気的接続がなくなり、測定中或いは繰り返
し測定するときに測定ができなくなることがある。この
発明は上述のような事情に鑑みてなされたものであり、
測定パッド直下の層間絶縁膜に形成した開口部を通して
測定パッドと第一アルミを電気的に接続する開口部内の
アルミニウムが測定探針により電気的に断線するのを防
止した上で腐食に対する信頼性を向上した半導体装置を
提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】このため、本発明の半導
体装置は、配線層が層間絶縁膜を介して積層される多層
配線層を有する半導体装置において、前記配線層の最上
層に形成した電気的特性測定パッドと、このパッド下の
下層配線層とを、前記層間絶縁膜に形成した複数の開口
部を介して電気的に接続したことを特徴とする。また、
上記の半導体装置は、測定パッド下の下層配線層を測定
パッドと略同一パターンとすることが望ましい。また、
上記の半導体装置は、最上層及び下層配線層がアルミニ
ウム配線層である。
【0007】
【作用】本発明によれば、測定パッド直下の層間絶縁膜
に複数の開口部を形成することにより、測定パッドに測
定探針を接触させて電気的特性を測定するとき、一部の
開口部内のアルミニウムが測定探針で破損しても、全て
が破損することはなく、測定パッドと測定パッド直下の
下層アルミニウム配線層間が電気的に断線することはな
い。また本発明によれば、測定パッドまで水分が浸入し
ても、測定パッド直下の開口部を複数にすることにより
一個当たり穴径を小さくできるため開口部内のアルミ腐
食のスピードを抑えられ、また、測定パッド直下の下層
アルミニウム配線層を測定パッドと略同一パターンに延
設しているので測定パッド直下の下層アルミニウム配線
層の腐食スピードも抑えられるので、アルミ腐食が内部
回路に達し、内部回路が断線し、半導体装置としての機
能を無くするまでに、従来に比較して1.5倍以上の長
時間を要する。
【0008】
【実施例】以下本発明について図1を参照して説明す
る。11は拡散が完了した半導体基板で、素子が形成さ
れた表面にフィ−ルド酸化膜11aが形成されている。
12はフィ−ルド酸化膜11aを開口して半導体基板1
1を露呈させてオ−ミックコンタクト部(図示せず)を
形成し、その上にアルミニウム層を例えばスパッタで形
成した第一アルミである。12aはその一部を後述の測
定パッドの直下まで延設して形成した測定パッド対応部
分である。測定パッド対応部分12aは測定パッドのパ
ターンと略同一にしている。13はその上にCVDによ
り形成した層間絶縁膜(例えば酸化珪素、窒化珪素)
で、その一部に後述の測定パッドの直下で複数の開口部
13aを形成している。14はその上にアルミニウム層
を例えばスパッタで形成した最上層の配線層である第二
アルミである。15はその上にCVDにより形成した絶
縁膜(例えば酸化珪素、窒化珪素)より成る保護膜で、
その一部を開口して第二アルミの一部を露呈させること
により測定パッド14aと組み立て時に金属細線と接続
するボンディングパッド(図示せず)を形成している。
また、測定パッド14aは第二アルミ14に例えば45
μmの距離で近接配置している。
【0009】本実施例によれば、測定パッド14a直下
の複数の開口部13aを通して測定パッド14aと測定
パッド対応部分12aとを電気的に接続することによ
り、測定パッド14aに測定探針を接触させて電気的特
性を測定するとき、一部の開口部13a内のアルミニウ
ムが測定探針で破壊しても、全てが破損することはな
く、測定パッド14aと測定パッド対応部分12a間が
電気的に断線することはない。また、本実施例によれ
ば、測定パッド14aまで水分が浸入しても、測定パッ
ド14a直下の開口部13aを複数にすることにより一
個当たり穴径を小さくできるため開口部13a内のアル
ミニウム腐食のスピードを抑えられ、また、測定パッド
対応部分12aを測定パッド14aと略同一パターンに
延設しているので測定パッド対応部分12aの腐食スピ
ードも抑えられ、測定パッド14aと近接配置された第
二アルミ14と交差する位置まで第一アルミ12の腐食
が進み、内部回路が電気的に断線或いは短絡し、半導体
装置としての機能を無くするまでに、従来に比較して長
時間を要する。本発明者が信頼度試験を実施した結果に
よると、蒸気圧試験(試験条件:Ta=125℃,2.
3気圧、RH100%)において、図2に示す従来の半
導体装置では、試験時間192時間で測定パッド4aと
100μmの距離で近接配置された第二アルミ4で故障
するものが発生することがあったが、図1に示す本発明
の半導体装置では、試験時間288時間で測定パッド1
4aと45μmの距離で近接配置された第二アルミ14
で故障するものが発生しなかった。
【0010】
【発明の効果】本発明によれば、測定パッド直下の複数
の開口部を通して測定パッドと測定パッド対応部分とを
電気的に接続することにより、測定パッドに測定探針を
接触させて電気的特性を測定するとき、一部の開口部内
のアルミニウムが測定探針で破壊しても、全てが破壊す
ることはなく、測定パッドと測定パッド対応部分間の電
気的断線を防止する。また本発明によれば、測定パッド
まで水分が浸入しても、測定パッド直下の開口部を複数
にすることにより一個当たり穴径を小さくできるため開
口部内のアルミニウム腐食のスピードを抑えられ、測定
パッド対応部分を測定パッドと略同一パターンに延設し
ているので測定パッド対応部分の腐食スピードも抑えら
れ、アルミニウム腐食が内部回路に達して内部回路が電
気的に断線或いは短絡し半導体装置としての機能を無く
するまでに従来に比較して1.5倍以上の長時間を要す
るので、より信頼性の高い半導体装置を得ることができ
る。また、上記により信頼性の高い半導体装置が得られ
るので、素子上にポリイミド等を塗布して浸入した水分
をポリイミド等に吸収させて測定用パッドの腐食を防止
するという必要がなく、製造工程を増やさずコスト高と
ならないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)本発明の半導体装置の要部断面図 (b)図1(a)の要部略平面図
【図2】 (a)従来の半導体装置の要部断面図 (b)図2(a)の要部略平面図
【図3】 従来のボンディングパッド部の断面図
【符号の説明】
12 下層のアルミニウム配線層(第一アルミ) 12a 測定パッド対応部分 13 層間絶縁膜 13a 開口部 14 最上層のアルミニウム配線層(第二アルミ) 14a 電気的特性測定パッド(測定パッド)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】配線層が層間絶縁膜を介して積層される多
    層配線層を有する半導体装置において、前記配線層の最
    上層に形成した電気的特性測定パッドと、このパッド下
    の下層配線層とを、前記層間絶縁膜に形成した複数の開
    口部を介して電気的に接続したことを特徴とする半導体
    装置。
  2. 【請求項2】前記パッド下の下層配線層を前記パッドと
    略同一パターンとして腐食進行を遅らせることにより断
    線を防止したことを特徴とする請求項1記載の半導体装
    置。
  3. 【請求項3】前記最上層及び下層配線層がアルミニウム
    配線層である請求項1又は2記載の半導体装置。
JP6307485A 1994-12-12 1994-12-12 半導体装置 Pending JPH08167634A (ja)

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JP6307485A JPH08167634A (ja) 1994-12-12 1994-12-12 半導体装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007042733A (ja) * 2005-08-01 2007-02-15 Seiko Epson Corp 半導体装置及び電子デバイス
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Effective date: 20040517