JPS62154768A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、半導体集積回路装置に関するものであり、特
に、半導体集積回路装置の電極に適用して有効な技術に
関するものである。

［背景技術］ マイクロコンピュータ又はメモリ等のチップをプリント
基板等に直接マウントし、モジュールを形成することが
考えられている。チップと基板上の配線とは、リード又
はボンディングワイヤ等の外部リードによって、電気的
に接続する必要がある。このために、チップ上には外部
端子としての（ボンディング）パッドが設けられる。

本発明者は、チップの最終保頂膜上にパッドを設けた場
合について検討した結果１次の問題点を見出した。すな
わち、チップに対して、そのウェーハ製造工程において
、種々の加熱がなされる。

この加熱工程において、最終保護膜をポリイミド樹脂で
形成した場合、パッドが剥離したりすることがわかった
。このため、ボンディング等を良好に行うことが粱しい
。

なお、プリント基板上に直接、チップをマウントシた例
は５例えば、日経マグロウヒル社発行、日経エレクトロ
ニクス、１９８１年３月２日号、ｐ１３８〜１４０に示
されている。

［発明の目的］ 本発明の目的は、半導体チップの外部電極と外部リード
の電気的接続性を向上することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は１本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。

［発明の概要コ 本閤において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、半導体集積回路装置の外部電極に複数の貫通
孔を設けて前記外部電極と、その外部電極に接続する外
部リードとの接続性を向上したものである。

以下、本発明の構成について、実施例とともに説明する
。

［実施例■コ 第１図はチップの平面図、第２図はチップのポンディン
グパッド近辺の断面の模写図、第３図はポンディングパ
ッドの平面図である。なお、第１図、第３図はポンディ
ングパッドの構成を見易くするため、フィールド絶縁膜
以外の絶縁膜を図示していない。

第１図に示すように１本実施例のチップはｐ−型単結晶
シリコンからなる半導体基板１に構成しである。基板ｌ
の表面に形成された素子分前領域としての酸化シリコン
膜からなるフィールド絶縁膜２と、このフィールド絶縁
膜２の下のｐ型チャネルストッパ領域３とによって、Ｍ
ＩＳＦＥＴ等の半導体素子を設けるための素子領域が規
定される。

Ｍ　Ｉ　Ｓ　ＦＥＴは、多結晶シリコン膜からなるゲー
トｆｆ１ｔｉ６．酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜
５及びソース、ドレイン領域であるｎ０型半導体領域４
からなる。なお、ゲート電極６は、多結晶シリコン膜に
限定されるものではなく、例えば多結晶シリコン膜の上
にＭｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔ　Ｌ等の高融点金属膜又はそのシ
リサイド膜を設けた２層膜としてもよい。また、前記高
融点金属膜又はそのシリサイド膜のみでゲート電極６を
構成してもよい。

Ｍ　Ｉ　Ｓ　ＦＥＴを覆うように基板１上にリンシリケ
ートガラス（ＰＳＧ）膜からなる絶縁膜７を設けている
。ＭＩＳＦＥＴのソース、ドレイン領域。

すなわちｎゝ型半導体領域４の上の部分のゲート絶縁膜
５及び絶縁膜７を選択的に除去して接続孔９を形成して
いる。絶縁膜７の上には、１層目のアルミニウム層から
なる導電層８が形成される。導電層８は、ソース、ドレ
イン領域であるｎ１型半導体領域４に前記接続孔９を通
して接続している。

導電層８は、ｎ゛型半導体領域４に電源電位Ｖｃｃ（例
えば５［Ｖ］）又は回路の接地電位Ｖｓｓ（例えば０［
Ｖ］）を印加し、あるいはＭＩ　５ＦＥＴ間を電気的に
接続している。また、導電層８はプローブ検査用パッド
８Ｐを構成する。

本実施例では、ＩＪ５目のアルミニウム層からなるプロ
ーブ検査用パッド８Ｐをチップ、すなわち基板１の外周
部のフィールド絶縁膜２の上に４０個程度配置している
。プローブ検査用パッドＢＰの一辺の長さは、１００μ
ｍ程度である。プローブ検査用パッド８Ｐは、製造工程
の最終段階で行なわれるプローブ検査、すなわちチップ
の電気的特性を試験するための電極として用いる。プロ
ーブ検査用パッド８Ｐの膜厚は、１μｍ程度である。

また、プローブ検査用パッドＢＰは、例えばｌＭＩＳＦ
ＥＴのドレイン領域であるｎ゛型半導体領域４に接続孔
９Ａを通して接続している。

プローブ検査用パッド８Ｐ及び導電層８をプラズマＣＶ
Ｄによる窒化シリコン膜からなる絶Ｂ膜１１が覆ってい
る。絶縁膜１１の膜厚は、Ｉμｍ程度である。

絶縁膜１１のプローブ検査用パッド８Ｐの上の部分を選
択的に除去して開口１０を形成している。

この開口１０を通してテスタのプローブをプローブ検査
用パッドＢＰに当てる。

絶縁膜１１の上に有機膜、例えばポリイミド膜を塗布し
て形成した絶縁膜１２を設けている。絶縁膜１２の膜厚
は、例えばフィールド絶縁膜２のプローブ検査用パッド
ＢＰが設けられていない部分の上が２μｍ程度になって
いる。絶縁膜１２に塗布した有機膜を用いて、後述する
ようにその絶縁膜１２の上に載置されるポンディングパ
ッド１４の表面の平担性を向上している。絶縁膜１２は
、Ｕａ口１０において絶縁膜１１から露出しているプロ
ーブ検査用パッド８Ｐの上面を覆っている。なお、この
絶縁膜１２は、必ずしもパッド８Ｐｔｉ−覆う必要はな
く、開口ｌＯは開口１３と略同−形状であってよい。ま
た、絶縁膜１１に対し開口１０と１３とを同一工程で形
成しておき、絶縁膜工２に対し開口１３に対応しこれよ
り大きい開口を新に設けてもよい。

！＠縁［１２の上の所定位置に、基板１上の最上層のア
ルミニウム層（本実施例では第２層目）からなるポンデ
ィングパッド１４を６個配置している。このように、ポ
ンディングパッド１４をプローブ検査用パッド８Ｐとは
別に設けて、テスターのプローブによるポンディングパ
ッド１４の破壊を防止している。ポンディングパッド１
５の膜厚は１μｍ程度である。ポンディングパッド１４
は。

ＪＨ！ｊｌのＭ　Ｉ　Ｓ　ＦＥＴ等の半導体素子が設け
られる領域、すなわち素子形成領域（アクティブ領域）
の上に設けである。ポンディングパッド１４は。

４０個の中から選択された６個のプローブ検査用パッド
８Ｐに導電層８を通して接続している。ポンディングパ
ッド１４と導電層８は、絶ｍ膜１１及び絶縁膜１２を選
択的に除去して形成した接続孔１３を通して接続してい
る。

本実施例では、ポンディングパッド１４を覆う保護膜を
設けていないため、ポンディングパッド１４はその全上
面及び側面が露出している。このため、導電性リード１
７（第４図参照）と、ポンディングパッド１４との接続
が容易になっている。

ポンディングパッド１４の一辺の長さは１〜２ｍｍ程度
である。ポンディングパッド１４をプローブ検査用パッ
ド８Ｐより大きくして、導電性り一ド１７とポンディン
グパッド１４との合せ余裕を大きくしてる。また、ボン
ディングに高精度の技術や装置を必要としないようにし
ている。

なお、ボンデングパッド１４の個数は６個に限定される
ものではない。

第１図及び第２図に示すように、各々のポンディングパ
ッド１４にその表面から裏面まで貫通する複数の貫通孔
１５を設けている。ここで、前記表面とは、ポンディン
グパッド１４の導電性り一ド１７が接続される側の面で
あり、裏面とは絶縁膜１２に被着する側の面である。貫
通孔１５は。

ポンディングパッド１４の下の主に絶縁膜１２（ポリイ
ミド膜）から突出するガスを抜くためのものである。

第３図に示すように、１つの貫通孔１５は、そのパター
ンがポンディングパッド１４の接続孔１３側の端部から
その接続孔１３側と反対側の端部まで直線的に延びる長
方形状をしている。換言す九ば、ポンディングパッド１
４は、１枚の板状のアルミニウム層の中を等間隔ごとに
長方形状に打ち抜いた形状をしている。あるいは、ポン
ディングパッド１４は、複数の長方形状のアルミニウム
層を等間隔で配置し、それら複数のアルミニウム層の端
部を一体化した形状をしている。前記貫通孔１５の形状
は、ポンディングパッド１４を構成しているアルミニウ
ム層によって規定されている。

第３図には図示していないが、貫通孔１５から絶縁膜１
２が露出している。１つのポンディングパッド１４を構
成している各々のアルミニウム層の幅ａは、２０〜３０
μｍ程度になっている。したがって１貫通孔１５のｒｌ
ｌｆ隔も２０〜３０μｍ程度になっている。貫通孔１５
の幅、すなわち貫通孔１５の形状を規定している各々の
アルミニウム層の間の間隔は、特に限定する必要はない
。

絶縁膜１２は有機膜からなるため、１！５造工程中に加
わる熱１例えば超音波ボンディング工程、ボンディング
パッド１４を形成するためのアルミニウム層を基板１上
に形成した後のＨ２アニール工程、基板１の裏面に被着
した酸化シリコン膜、多結晶シリコン膜等を削るための
バックグラインド工程中にガスを突出するにのガスによ
ってポンディングパッド１４が盛り上ったり剥れたりす
る。

しかし、ポンディングパッド１４に前記貫通孔１５を設
けたことにより、ガスを貫通孔１５から抜くことができ
る。

次に、チップ１を内蔵したモジュールの構成を説明する
。

第４図は、チップ（基板１）を内蔵したモジュールの断
面の模写図である。

第４図において、２１は例えばガラス繊維入りエポキシ
樹脂からなるプリント基板であり、チップ（基板１）を
内蔵している。１７は例えば銅合金からなる導電性リー
ド（外部リード）であり。

この導電性リード１７によってチップ（基板１）のポン
ディングパッド１４とプリント基板２１の電極１９を接
続している。導電性リード１７はその上面がキャリアテ
ープ１８に接着しており、また下面はポンディングパッ
ド１４に接着している。

２０は樹脂からなる表面材であり、この表面材２０によ
ってチップ１を封止している。

本実施例では、第２図に示すように、導電性リード１７
を金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等からなる導電性ペースト１
６によってポンディングパッド１４に接着している。導
電性ペースト１６は１貫通孔１５を埋込み、ポンディン
グパッド１４の上面のみならず側面とも接着する。この
ため、導電性リード１７とポンディングパッド１４との
接着面積が増加する。

本実施例では、最上層の絶縁膜１２にポリイミド等の有
機膜を用いたが、絶縁膜１２は、プラズマＣＶＤによる
酸化シリコン膜、窒化シリコン膜を用いてもよい。この
酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等であっても、接続孔
１３の形成時のスパッタエツチング、ポンディングパッ
ド１４となるアルミニウム層を形成するためのスパッタ
時等にガスを吸蔵し、その吸蔵したガスをＨ２アニール
時、バックグラインド時、レジスト塗布時に突出する。

したがって、ポンディングパッド１４の貫通孔１５は、
最上層の絶縁膜１２に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜
を用いた場合にも有効である。

［実施例■］ 第５図は実施例■のポンディングパッド１４の平面図で
ある。なお、第５図はポンディングパッド１４の構成を
見易くするため、最上層の絶縁膜１２以外の絶縁膜を図
示していない。

実施例■は、ポンディングパッド１４を網ノロ状にして
ガス突出による盛り上りを防止するとともに、ポンディ
ングパッド１４の機械的強度を向上したものである。

第５図に示すように、本実施例のそれぞれの貫通孔１５
のパターンは、正方形状をしており、１つのポンディン
グパッド１４に複数設けである。

複数の貫通孔１５は、規則的にマトリックス状に配置し
である。このため、ポンディングパッド１４が網の口状
になっている。換言すれば、ポンディングパッド１４は
、１枚の仮犬のアルミニウム層の中の複数の箇所を正方
形状に打ち抜いた形状になっている。なお、第５図の符
号１５に付した引き出し線は、貫通孔１５を示している
。ポンディングパッド１４の下の絶縁膜１２が、ｒｊ通
孔１５から露出している。この貫通孔１５から露出して
いる絶ａ膜１２には、符号１２を付していない。

ボングディングパッド１４において、矢印ａと矢印すの
間のアルミニウム層の幅、すなわち貫通孔１５の間の距
趙は、２０〜３０μｍ程度になっている。それ以外のア
ルミニラ磨の幅も２０〜３０μｍ程度である。正方形状
の貫通孔１５の一辺の長さは、特に限定する必要はない
。絶縁膜１２がら突出するガスを外部雰囲気中に放出で
きる程度の大きさがあればよい。

以上の説明のように、ポンディングパッド１４を網の目
状にしたことにより、第２図に示した導電性ペースト１
６とポンディングパッド１４との接着面積がさらに増加
する。また、ポンディングパッド１４を網の目状にした
ことにより、接続孔１３側の端部と、接続孔１３と反対
側の端部とを結ぶ方向において、弓形に曲げようとする
応力に対する機械的強度が強くなっている。同様に、前
記接続孔１３何の端部と、接続孔１３と反対側の端部と
を結ぶ方向と交差する方向において、弓形に曲げようと
する応力に対する機械的強度が強くなっている。

［実施例■］ 第６図は実施例■のポンディングパッド１４の平面図、
第７図はチップのポンディングパッド１４の近辺の断面
の模写図である。なお、第６図は最上層の絶縁膜１２以
外の絶縁膜を図示していない。

実施例■は、ポンディングパッド１４の貫通孔１５内に
被着性部材２２を設けて導電性リード１７とポンディン
グパッド１４の主に機械的被層性を向上したものである
。

第６図及び第７図に示すように、正方形状のパターンを
した貫通孔１５を複数マトリックス状に配置している。

貫通孔１５の間の間隔は２０〜３０μｍｐ１度になって
いる。各々の貫通孔１５内に。

ポンディングパッド１４と導電性リード１７の被着性を
向上するために、ポンディングパッド１４と同一金属、
すなわちアルミニウム層からなる被着部材２２を設けて
いる。破着部材２２のパターンは、正方形状をしている
。被着部材２２の低面は絶縁膜１２に被着している。被
着部材２２の膜厚は、ポンディングパッド１４と同じで
ある。被着部材２２と実質的なポンディングパッド１４
であるアルミニウム層の間が貫通孔１５である。すなわ
ち、貫通孔１５の形状は被着部材２２とポンディングパ
ッド１４によって規定されている。貫通孔１５から絶縁
膜１２が露出している。

以上の説明のように、貫通孔１５内に被着部材２２を設
けることによって、導電性リード１７の被着面積の増加
を図っている。

［効果コ 以上、本願によって開示された新規な技術によれば１次
の効果を得ることができる。

（１）、ポンディングパッドをプローブ検査用パッドと
は別に設けたことにより、テスターのプローブによって
ポンディングパッドが儂付くことがないので、ポンディ
ングパッドと導電性リードの接続性を向上できる。

（２）、素子形成領域に設けた一辺が数ｍｍ程度の大き
なポンディングパッドに複数の貫通孔を設けたことによ
り、ポンディングパッドの下の絶縁膜から突出するガス
が前記貫通孔を通って外部雰囲気中へ抜けるので、前記
ガスによるポンディングパッドの盛り上がり、剥れがな
くなり、ポンディングパッドと絶縁膜の被着性を向上す
ることができる。

（３）、前記（２）により、ポンディングパッドと導電
性リードの接着面積がポンディングパッドの盛り上りや
剥れによって減少することがないので、ポンディングパ
ッドと導電性り−１くのの被着性を向上することができ
る。

（４）、正方形状の貫通孔を７１−リックス状に配置し
てポンディングパッドを網の口状にしたことにより、ポ
ンディングパッドに加わる曲げ応力に対して強い方向と
弱い方向がなく、どの方向に対しても強くなるので、ポ
ンディングパッドの機械的強度を向上することができる
。

（５）６貫通孔内にポンディングパッドと同一材料から
なる被着部材を設けたことにより、導電性リードがポン
ディングパッドに被着するとともに前記被着部材を介し
て絶縁膜とも破着するので、導電性リードの被着性を向
上することができる。

以上５本発明を実施例にもとずき具体的に説明したが、
本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要
旨を逸脱しない範囲において種々変形可能であることは
いうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図はチップの平面図、 第２図はチップの断面図。 第３図Ｃよ・ポンディングパッドの平面図、第４図はモ
ジュールの断面図。 第５図は実施例Ｈのポンディングパッドの平面図、 第６図は実施例■のポンディングパッドの平面図。 第７図はチップの断面図である。 １・・・基板、２・・・フィールド絶Ｂ膜、３．４・・
・半専体領域、５．７．１１．１２・・・絶縁膜、６．
８．８Ｐ、１６．１７．１９・・・導電層、９．９Ａ、
１３・・・接続孔、１０・・・開孔、１４・・・ポンデ
ィングパッド、１５・・・ガス抜きの貫通孔、１８・・
キャリアテープ、２０・・・表面材、２１・・・プリン
ト基板。 ２２・・・被着部材。 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板上の絶縁膜の上に配置した外部電極に、
   その外部電極の表面から裏面まで貫通する複数の貫通孔
   を設けたことを特徴とする半導体集積回路装置。 ２、前記絶縁膜はポリイミド樹脂であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の半導体集積回路装置。 ３、前記外部電極は、半導体集積回路装置の電気的特性
   試験用電極とは別に設けたものであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項又は第２項記載の半導体集積回路
   装置。 ４、前記外部電極の貫通孔は、長方形状のスリットであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載の半導体集積回路装置。 ５、前記外部電極の複数の貫通孔をマトリックス状に配
   置して、前記外部電極を網の目状にしたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の半導体集積回
   路装置。 ６、前記外部電極の複数の貫通孔のそれぞれの中に、前
   記外部電極と同一材料からなる島状の被着部材を設けた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載
   の半導体集積回路装置。