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JP2012039001A - Semiconductor device - Google Patents

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JP2012039001A
JP2012039001A JP2010179529A JP2010179529A JP2012039001A JP 2012039001 A JP2012039001 A JP 2012039001A JP 2010179529 A JP2010179529 A JP 2010179529A JP 2010179529 A JP2010179529 A JP 2010179529A JP 2012039001 A JP2012039001 A JP 2012039001A
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semiconductor device
bonding pad
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semiconductor substrate
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JP2010179529A
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Kazunobu Miki
一伸 三木
Akihisa Osaki
暁寿 大崎
Hiroshi Takigawa
浩 滝川
Keisuke Wada
啓祐 和田
Katsunori Horie
克典 堀江
Seiji Kameda
誠司 亀田
Tsutomu Ichiki
勉 市来
Shinichi Terazono
信一 寺薗
Katsuhiko Akao
勝彦 赤尾
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Original Assignee
Renesas Electronics Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform a wafer test without destroying an oxide film directly under bonding pads.SOLUTION: A semiconductor device comprises: a semiconductor substrate 9; five wiring layers formed on the semiconductor substrate 9; a plurality of bonding pads 5e that are formed on an uppermost fifth wiring layer 5 in the five wiring layers and in which a part of each of them is exposed; and active elements, for example, transistor elements that are formed on the semiconductor substrate 9, are disposed at the positions overlapping the bonding pads 5e under the pads in plan view, and are electrically connected to the bonding pads 5e. A buffer film 7 in which any wiring layer of the five wiring layers is not provided is formed directly under the bonding pads 5e.

Description

本発明は、半導体装置に関し、特に、ボンディングパッド下に能動素子を配置した半導体チップに適用して有効な技術に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a technique effective when applied to a semiconductor chip in which an active element is disposed under a bonding pad.

半導体基板上に入出力回路が形成され、その上を接地配線および電源配線が通り、その上にボンディングパッド用の導体層が形成され、入出力回路が、MISFET素子と、保護素子として機能する抵抗素子およびダイオード素子とにより形成された構造が記載されている(例えば、特許文献1参照)。   An input / output circuit is formed on a semiconductor substrate, a ground wiring and a power supply wiring pass through it, a conductor layer for a bonding pad is formed thereon, and the input / output circuit has a MISFET element and a resistor functioning as a protection element A structure formed by an element and a diode element is described (see, for example, Patent Document 1).

特開2007−150150号公報JP 2007-150150 A

近年、低コスト化を実現するために半導体チップ(以降、単にチップともいう)の縮小化を図ることがあるが、半導体チップの縮小化を図るためには、ボンディングパッドの下に配線を配置する必要がある。   In recent years, semiconductor chips (hereinafter simply referred to as “chips”) may be reduced in order to reduce costs. In order to reduce the size of semiconductor chips, wiring is disposed under bonding pads. There is a need.

しかしながら、ボンディングパッドの下にそのまま配線を配置したのでは、ウエハテスト工程でのプロービングによるダメージでボンディングパッドの直下のガラス(酸化膜、絶縁膜)が壊れるという不具合が発生する。すなわち、プロービングによって強いダメージ(高針圧)が加わると、ボンディングパッドの直下のガラスにクラックが形成され、このクラックから水分等がしみ込んで信頼性が低下することが課題となる。   However, if the wiring is arranged directly under the bonding pad, there is a problem that the glass (oxide film, insulating film) immediately below the bonding pad is broken due to damage caused by probing in the wafer test process. That is, when strong damage (high needle pressure) is applied by probing, a crack is formed in the glass immediately below the bonding pad, and moisture or the like permeates from the crack, resulting in a decrease in reliability.

そこで、5層配線品では、ボンディングパッドの下に能動素子を配置しない構成とされている。   Therefore, in the five-layer wiring product, an active element is not disposed under the bonding pad.

なお、半導体チップの縮小化のためには、配線層を6層以上にして、つまり、配線層を一層増やして、ボンディングパッドの下に能動層を配置することも可能であるが、その場合、チップ製造コストの上昇を犠牲にしなければならない。   In order to reduce the size of the semiconductor chip, it is possible to increase the number of wiring layers to six or more, that is, increase the number of wiring layers and dispose an active layer under the bonding pad. The increase in chip manufacturing costs must be sacrificed.

また、ウエハテスト、アッセンブリ工程におけるプロービングがダメージレスになるように条件を厳しく制約した上でボンディングパッドの下に配線を配置することも可能であるが、その際には、歩留りの低下を犠牲にしなければならない。   In addition, it is possible to place wiring under the bonding pad after severely constraining the conditions so that the probing in the wafer test and assembly process is damage-free, but at that time, at the expense of yield reduction. There must be.

すなわち、チップ製造コストの上昇や歩留りの低下を犠牲にしなければ、半導体チップの縮小化や低コスト化、さらには信頼性の向上が図れないことが課題である。   That is, the problem is that the semiconductor chip cannot be reduced in size, cost, and reliability cannot be improved without sacrificing an increase in chip manufacturing cost and a decrease in yield.

なお、前記特許文献1(特開2007−150150号公報)には、ボンディングパッドの下に抵抗素子などの能動素子が配置された半導体チップの構造が開示されている。   Note that the above-mentioned Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-150150) discloses a structure of a semiconductor chip in which an active element such as a resistance element is disposed under a bonding pad.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ボンディングパッドの直下の酸化膜を壊すことなくウエハテストを行うことができる技術を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of performing a wafer test without damaging an oxide film directly under a bonding pad.

また、本発明の他の目的は、半導体装置の縮小化を図ることができる技術を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a technique capable of reducing the size of a semiconductor device.

さらに、本発明の他の目的は、半導体装置の信頼性の向上を図ることができる技術を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a technique capable of improving the reliability of a semiconductor device.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願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、以下のとおりである。   Of the inventions disclosed in this application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

代表的な実施の形態による半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された複数の配線層と、前記複数の配線層のうち最上層の前記配線層に形成され、それぞれ一部が露出した複数のボンディングパッドと、前記半導体基板上に形成され、かつ前記ボンディングパッドの下において平面視で前記ボンディングパッドと重なる位置に配置され、さらに前記ボンディングパッドと電気的に接続された能動素子と、を有し、前記ボンディングパッドの直下には、前記複数の配線層のうちのいずれの配線層も設けられていない第1の絶縁膜が形成されているものである。   A semiconductor device according to a representative embodiment is formed on a semiconductor substrate, a plurality of wiring layers formed on the semiconductor substrate, and the wiring layer at the uppermost layer among the plurality of wiring layers, each of which is partially A plurality of exposed bonding pads; and an active element formed on the semiconductor substrate and disposed at a position overlapping the bonding pads in a plan view below the bonding pads, and further electrically connected to the bonding pads; And a first insulating film in which any of the plurality of wiring layers is not provided is formed immediately below the bonding pad.

また、代表的な実施の形態による他の半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された複数の配線層と、前記複数の配線層のうち最上層の前記配線層に形成され、それぞれ一部が露出した複数のボンディングパッドと、前記ボンディングパッドの下に位置し、前記複数の配線層のうちの最上層の配線と前記ボンディングパッドとを電気的に接続する複数のビアと、前記半導体基板上に形成され、かつ前記ボンディングパッドの下において平面視で前記ボンディングパッドと重なる位置に配置され、さらに前記ボンディングパッドと電気的に接続された能動素子と、を有し、前記ボンディングパッドの下において、前記ボンディングパッドと平面視で重なる位置に配置された前記複数の配線層のうちの最下層の配線部が、それぞれ所定の幅からなり、かつ所定の間隔で配置された複数の配線によって構成されるものである。   Further, another semiconductor device according to a representative embodiment is formed on a semiconductor substrate, a plurality of wiring layers formed on the semiconductor substrate, and the wiring layer at the uppermost layer among the plurality of wiring layers, A plurality of bonding pads each partially exposed; a plurality of vias that are located under the bonding pads and electrically connect the uppermost wiring of the plurality of wiring layers and the bonding pads; An active element formed on a semiconductor substrate and disposed at a position overlapping with the bonding pad in plan view under the bonding pad, and further electrically connected to the bonding pad. Below, the lowermost wiring portion of the plurality of wiring layers arranged in a position overlapping with the bonding pad in plan view, , A constant width, and is intended to be constituted by a plurality of wires arranged at predetermined intervals.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.

半導体装置のボンディングパッドの直下の酸化膜を壊すことなくウエハテストを行うことができる。   The wafer test can be performed without breaking the oxide film directly under the bonding pad of the semiconductor device.

さらに、半導体装置の縮小化を図ることができる。   Further, the semiconductor device can be reduced.

本発明の実施の形態1の半導体装置のパッド配列の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the pad arrangement | sequence of the semiconductor device of Embodiment 1 of this invention. 図1のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す拡大部分断面図である。FIG. 2 is an enlarged partial cross-sectional view showing an example of a structure cut along line AA in FIG. 1. 図1のB−B線に沿って切断した構造の一例を示す拡大部分断面図である。It is an expanded partial sectional view which shows an example of the structure cut | disconnected along the BB line of FIG. 図1の半導体装置のパッド下回路の一例を示す回路ブロック図である。FIG. 2 is a circuit block diagram illustrating an example of a circuit under a pad of the semiconductor device of FIG. 1. 図1の半導体装置の第5メタル配線層及びパッド開口部の構造の一例を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view illustrating an example of a structure of a fifth metal wiring layer and a pad opening of the semiconductor device of FIG. 1. 図1の半導体装置の第3ビア層の構造の一例を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing an example of a structure of a third via layer of the semiconductor device of FIG. 1. 図1の半導体装置の第3メタル配線層の構造の一例を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing an example of a structure of a third metal wiring layer of the semiconductor device of FIG. 1. 図1の半導体装置の上側第2ビア層の構造の一例を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing an example of a structure of an upper second via layer of the semiconductor device of FIG. 1. 図1の半導体装置の第2メタル配線層の構造の一例を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing an example of a structure of a second metal wiring layer of the semiconductor device of FIG. 1. 図1の半導体装置の下側第2ビア層の構造の一例を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing an example of a structure of a lower second via layer of the semiconductor device of FIG. 1. 図1の半導体装置の第1メタル配線層の構造の一例を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing an example of a structure of a first metal wiring layer of the semiconductor device of FIG. 1. 図1の半導体装置の第1ビア層の構造の一例を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view illustrating an example of a structure of a first via layer of the semiconductor device of FIG. 1. 図1の半導体装置の活性領域及びポリシリコン電極層の構造の一例を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing an example of a structure of an active region and a polysilicon electrode layer of the semiconductor device of FIG. 1. 図1の半導体装置の各層の配線を上方から眺めた構造の一例を示す透過平面図である。FIG. 2 is a transmission plan view illustrating an example of a structure of wiring of each layer of the semiconductor device of FIG. 1 viewed from above. 本発明の実施の形態1の変形例における各層の配線を上方から眺めた構造を示す透過平面図である。It is a permeation | transmission top view which shows the structure which looked at the wiring of each layer in the modification of Embodiment 1 of this invention from upper direction. 図15のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows an example of the structure cut | disconnected along the AA line of FIG. 図15のB−B線に沿って切断した構造の一例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows an example of the structure cut | disconnected along the BB line of FIG. 本発明の実施の形態2の半導体装置のパッド及びパッド下構造の一例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing an example of a pad of a semiconductor device of Embodiment 2 of the present invention, and a structure under a pad. 図18の構造の第4メタル配線層の構造の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the structure of the 4th metal wiring layer of the structure of FIG. 図18の構造のコンタクトビア層の構造の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the structure of the contact via layer of the structure of FIG. 図18の構造の第3メタル配線層の構造の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the structure of the 3rd metal wiring layer of the structure of FIG. 図18の構造の第2メタル配線層の構造の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the structure of the 2nd metal wiring layer of the structure of FIG. 図18の構造の第1メタル配線層の構造の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the structure of the 1st metal wiring layer of the structure of FIG.

以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。   In the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.

さらに、以下の実施の形態では便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。   Further, in the following embodiment, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments, but they are not irrelevant to each other unless otherwise specified. The other part or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like are related.

また、以下の実施の形態において、要素の数など(個数、数値、量、範囲などを含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良いものとする。   Also, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), particularly when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and it may be more or less than the specific number.

また、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。   Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and clearly considered essential in principle. Needless to say.

また、以下の実施の形態において、構成要素等について、「Aからなる」、「Aよりなる」、「Aを有する」、「Aを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。   Further, in the following embodiments, regarding constituent elements and the like, when “consisting of A”, “consisting of A”, “having A”, and “including A” are specifically indicated that only those elements are included. It goes without saying that other elements are not excluded except in the case of such cases. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted.

(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1の半導体装置のパッド配列の一例を示す平面図、図2は図1のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す拡大部分断面図、図3は図1のB−B線に沿って切断した構造の一例を示す拡大部分断面図、図4は図1の半導体装置のパッド下回路の一例を示す回路ブロック図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a plan view showing an example of a pad arrangement of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged partial sectional view showing an example of a structure cut along the line AA in FIG. FIG. 4 is an enlarged partial sectional view showing an example of a structure cut along the line BB in FIG. 1, and FIG. 4 is a circuit block diagram showing an example of a circuit under the pad of the semiconductor device in FIG.

図1に示す本実施の形態1の半導体装置は、例えば、単結晶シリコンなどからなる図2に示す半導体基板(半導体ウエハ)9に種々の半導体集積回路やボンディングパッド5eを形成した後、ダイシングなどにより半導体基板9をチップ状の各半導体装置(半導体チップ)に分離することなどにより、形成されるものであり、したがって、前記半導体装置は、半導体チップ10である。   The semiconductor device according to the first embodiment shown in FIG. 1 includes, for example, dicing after various semiconductor integrated circuits and bonding pads 5e are formed on the semiconductor substrate (semiconductor wafer) 9 shown in FIG. Thus, the semiconductor substrate 9 is formed by separating the semiconductor substrate 9 into chip-like semiconductor devices (semiconductor chips). Therefore, the semiconductor device is the semiconductor chip 10.

図1に示すように半導体チップ(半導体装置)10の主面10aの中央部には、コア領域(セル部、内部回路形成領域)10bが配置されている。コア領域10bには、種々の半導体集積回路(内部回路)が形成されている。例えば、Nチャネル型MISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor) 及びPチャネル型MISFETを所定数組み合わせて構成された基本セルが多数マトリクス状に配置されてコア領域10bが構成されており、各基本セル内のMISFET及び基本セル間を論理設計に基づいて結線することにより、所望の論理機能を実現している。   As shown in FIG. 1, a core region (cell portion, internal circuit formation region) 10 b is disposed in the central portion of the main surface 10 a of the semiconductor chip (semiconductor device) 10. Various semiconductor integrated circuits (internal circuits) are formed in the core region 10b. For example, a core region 10b is configured by arranging a large number of basic cells, each of which is formed by combining a predetermined number of N-channel type MISFETs (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistors) and P-channel type MISFETs, in each basic cell. A desired logic function is realized by connecting the MISFET and the basic cell based on the logic design.

また、半導体チップ10の主面10aには、外周部に沿って、複数のボンディングパッド(パッド電極、外部端子、外部接続端子)5eが配置されている。各ボンディングパッド5eは、外部装置との電気的な接続を取るための、半導体チップ10の外部端子(外部接続用端子、入出力端子)として機能することができる。   A plurality of bonding pads (pad electrodes, external terminals, external connection terminals) 5e are arranged on the main surface 10a of the semiconductor chip 10 along the outer periphery. Each bonding pad 5e can function as an external terminal (external connection terminal, input / output terminal) of the semiconductor chip 10 for electrical connection with an external device.

半導体チップ10の主面10aに設けられた複数のボンディングパッド5eは、半導体チップ10の各辺に沿って外周部に2列に配置され、各列間でボンディングパッド5eの位置が半ピッチずれており、いわゆる千鳥配列で配置されている。例えば、半導体チップ10の端部に近い側のボンディングパッド5eと、半導体チップ10の内部寄りに位置するボンディングパッド5eとが、交互に配置されている。ボンディングパッド5eを千鳥配列で配置すれば、ボンディングパッド5eの実効的なピッチが縮小されるため、同一サイズの半導体チップ10に対して、より多くのボンディングパッド5eを形成することができ、半導体チップ10の多端子化が可能になる。前記ボンディングパッド5eの配置は単列の場合であってもよい。   The plurality of bonding pads 5e provided on the main surface 10a of the semiconductor chip 10 are arranged in two rows on the outer peripheral portion along each side of the semiconductor chip 10, and the positions of the bonding pads 5e are shifted by a half pitch between the rows. They are arranged in a so-called staggered arrangement. For example, the bonding pads 5e on the side close to the end of the semiconductor chip 10 and the bonding pads 5e located near the inside of the semiconductor chip 10 are alternately arranged. If the bonding pads 5e are arranged in a staggered arrangement, the effective pitch of the bonding pads 5e is reduced. Therefore, a larger number of bonding pads 5e can be formed on the same size semiconductor chip 10, and the semiconductor chips The number of terminals can be increased to 10. The bonding pads 5e may be arranged in a single row.

また、半導体チップ10の主面10aのコア領域10bの外側には、入出力(I/O)用のGND配線10c(図1のD部参照)及び電源配線10d(図1のC部参照)が配置され、いずれも半導体チップ10の主面10aの外周部に沿って延在している。   In addition, on the outside of the core region 10b of the main surface 10a of the semiconductor chip 10, an input / output (I / O) GND wiring 10c (see part D in FIG. 1) and a power supply wiring 10d (see part C in FIG. 1). Are arranged, and all extend along the outer peripheral portion of the main surface 10a of the semiconductor chip 10.

次に、半導体チップ10におけるボンディングパッド5e及び前記ボンディングパッド5eの下の断面構造について、図2、図3及び図4を用いて説明する。   Next, the bonding pad 5e in the semiconductor chip 10 and the cross-sectional structure under the bonding pad 5e will be described with reference to FIGS.

本実施の形態1の半導体チップ(半導体装置)10は、図2及び図3に示すように、半導体基板9と、半導体基板9上に形成された複数の配線層と、前記複数の配線層のうち最上層の前記配線層に形成され、それぞれ一部が露出した複数のボンディングパッド5eと、半導体基板9上に形成され、かつボンディングパッド5eの下において平面視でボンディングパッド5eと重なる位置に配置され、さらにボンディングパッド5eと電気的に接続された能動素子であるトランジスタ素子9f(図4参照)とを有している。   As shown in FIGS. 2 and 3, the semiconductor chip (semiconductor device) 10 according to the first embodiment includes a semiconductor substrate 9, a plurality of wiring layers formed on the semiconductor substrate 9, and the plurality of wiring layers. Among them, a plurality of bonding pads 5e that are formed on the uppermost wiring layer, each partially exposed, are formed on the semiconductor substrate 9, and are arranged under the bonding pads 5e so as to overlap the bonding pads 5e in plan view. Furthermore, it further includes a transistor element 9f (see FIG. 4) which is an active element electrically connected to the bonding pad 5e.

つまり、半導体チップ10は、ボンディングパッド5eの下の領域(以降、単にパッド下の領域ともいう)に前記能動素子が配置された構造のものである。   That is, the semiconductor chip 10 has a structure in which the active element is arranged in a region below the bonding pad 5e (hereinafter also simply referred to as a region under the pad).

また、ボンディングパッド5eの直下には、図2及び図3に示すように、前記複数の配線層のうちのいずれの配線層も設けられていない第1の絶縁膜である緩衝膜(緩衝層)7が形成されている。   Further, as shown in FIGS. 2 and 3, a buffer film (buffer layer) which is a first insulating film in which any of the plurality of wiring layers is not provided immediately below the bonding pad 5e. 7 is formed.

すなわち、ベースとなる半導体基板9上には、下から第1配線層1、第2配線層2、第3配線層3が順に積層されて形成され、第3配線層3の上に緩衝層となる緩衝膜7が形成され、さらに緩衝膜7の上に第5配線層5が形成され、この第5配線層5にボンディングパッド5eが形成されている。つまり、ボンディングパッド5eの直下の領域の本来第4配線層が形成される領域には、絶縁膜(第1の絶縁膜)の層のみが形成され、配線が形成されずに緩衝膜7となっている。したがって、半導体チップ10は、パッド直下の緩衝膜7に配線が全く形成されていない5層配線構造のものである。   That is, the first wiring layer 1, the second wiring layer 2, and the third wiring layer 3 are sequentially stacked from the bottom on the semiconductor substrate 9 as a base, and the buffer layer and the third wiring layer 3 are formed on the third wiring layer 3. A buffer film 7 is formed, a fifth wiring layer 5 is formed on the buffer film 7, and a bonding pad 5 e is formed on the fifth wiring layer 5. That is, only the insulating film (first insulating film) layer is formed in the region where the fourth wiring layer is originally formed in the region immediately below the bonding pad 5e, and the buffer film 7 is formed without forming the wiring. ing. Therefore, the semiconductor chip 10 has a five-layer wiring structure in which no wiring is formed on the buffer film 7 immediately below the pad.

ここで、図4はボンディングパッド5eの下の位置に配置されたI/Oバッファ回路の一例であり、ボンディングパッド5eと電気的に接続された4つのトランジスタ素子9fが、図2及び図3に示す半導体基板9上のボンディングパッド5eの下の領域に配置されている。これら4つのトランジスタ素子9fは、図4に示すように論理回路11(またはレベルシフタなど)と電気的に接続されている。   Here, FIG. 4 is an example of an I / O buffer circuit arranged at a position below the bonding pad 5e, and four transistor elements 9f electrically connected to the bonding pad 5e are shown in FIGS. The semiconductor substrate 9 is disposed in a region below the bonding pad 5e. These four transistor elements 9f are electrically connected to a logic circuit 11 (or a level shifter or the like) as shown in FIG.

このようにI/Oバッファ回路をボンディングパッド5eの下に配置することで、チップエリアを有効利用することができ、半導体チップ(半導体装置)10の縮小化を図ることができる。   By disposing the I / O buffer circuit under the bonding pad 5e in this way, the chip area can be used effectively and the semiconductor chip (semiconductor device) 10 can be reduced.

次に、半導体チップ10の各配線層の配線の詳細形状について説明する。   Next, the detailed shape of the wiring of each wiring layer of the semiconductor chip 10 will be described.

図5は図1の半導体装置の第5メタル配線層及びパッド開口部の構造の一例を示す平面図、図6は図1の半導体装置の第3ビア層の構造の一例を示す平面図、図7は図1の半導体装置の第3メタル配線層の構造の一例を示す平面図、図8は図1の半導体装置の上側第2ビア層の構造の一例を示す平面図、図9は図1の半導体装置の第2メタル配線層の構造の一例を示す平面図、図10は図1の半導体装置の下側第2ビア層の構造の一例を示す平面図である。さらに、図11は図1の半導体装置の第1メタル配線層の構造の一例を示す平面図、図12は図1の半導体装置の第1ビア層の構造の一例を示す平面図、図13は図1の半導体装置の活性領域及びポリシリコン電極層の構造の一例を示す平面図、図14は図1の半導体装置の各層の配線を上方から眺めた構造の一例を示す透過平面図である。   5 is a plan view showing an example of the structure of the fifth metal wiring layer and the pad opening of the semiconductor device of FIG. 1, and FIG. 6 is a plan view showing an example of the structure of the third via layer of the semiconductor device of FIG. 7 is a plan view showing an example of the structure of the third metal wiring layer of the semiconductor device of FIG. 1, FIG. 8 is a plan view showing an example of the structure of the upper second via layer of the semiconductor device of FIG. 1, and FIG. FIG. 10 is a plan view showing an example of a structure of a second lower via layer of the semiconductor device of FIG. 1. 11 is a plan view showing an example of the structure of the first metal wiring layer of the semiconductor device of FIG. 1, FIG. 12 is a plan view showing an example of the structure of the first via layer of the semiconductor device of FIG. 1 is a plan view showing an example of the structure of the active region and the polysilicon electrode layer of the semiconductor device of FIG. 1, and FIG. 14 is a transmission plan view showing an example of the structure of the wiring of each layer of the semiconductor device of FIG.

まず、図5に示す最上層の第5配線層5の配線について説明する。図5のA−A断面と図2の第5メタル配線5aとが対応しており、また、図5のB−B断面と図3の第5メタル配線5aとが対応している。なお、図5では単体のボンディングパッド5eの第5配線層5(最上層)のメタルレイアウトを示しており、図3に示すように、ボンディングパッド5eは第5配線層5の第5メタル配線5aの一部となっている。さらに、ボンディングパッド5eは、その外周部が保護膜6によって覆われて保護されているが、中央部は保護膜6の開口部6aによって露出して接続用端子となっている。   First, the wiring of the uppermost fifth wiring layer 5 shown in FIG. 5 will be described. The section AA in FIG. 5 corresponds to the fifth metal wiring 5a in FIG. 2, and the section BB in FIG. 5 corresponds to the fifth metal wiring 5a in FIG. 5 shows the metal layout of the fifth wiring layer 5 (uppermost layer) of the single bonding pad 5e, and the bonding pad 5e is the fifth metal wiring 5a of the fifth wiring layer 5 as shown in FIG. It has become a part of. Further, the outer periphery of the bonding pad 5 e is covered and protected by the protective film 6, but the central part is exposed by the opening 6 a of the protective film 6 and serves as a connection terminal.

また、ボンディングパッド5eの周囲には、図3や図5に示すように、ボンディングパッド5eと絶縁された電源配線5bや、ボンディングパッド5eと電気的に接続された出力バッファ出力配線5c、さらにはGND配線5dや論理回路11(またはレベルシフタなど)などの配線が配置されている。   Further, as shown in FIGS. 3 and 5, there are a power supply wiring 5b insulated from the bonding pad 5e, an output buffer output wiring 5c electrically connected to the bonding pad 5e, Wirings such as the GND wiring 5d and the logic circuit 11 (or level shifter) are arranged.

次に、図6に示す第3ビア層の配線について説明する。図6のA−A断面と図2の第3ビア3aの層とが対応しており、また、図6のB−B断面と図3の第3ビア3aの層とが対応している。   Next, the wiring of the third via layer shown in FIG. 6 will be described. The AA cross section in FIG. 6 corresponds to the layer of the third via 3a in FIG. 2, and the BB cross section in FIG. 6 corresponds to the layer of the third via 3a in FIG.

図3及び図6に示すように、第3ビア層には、複数の第3ビア3aが配置されている。すなわち、第5配線層5にてボンディングパッド5eの周囲に配置された電源配線5bと、第3配線層3の電源配線3fとを電気的に接続する複数の電源ビア3bが設けられ、さらに、第5配線層5にてボンディングパッド5eと電気的に接続された出力バッファ出力配線5cと、第3配線層3の出力バッファ出力配線3gとを電気的に接続する複数の出力バッファ出力ビア3cが設けられている。   As shown in FIGS. 3 and 6, a plurality of third vias 3a are arranged in the third via layer. That is, a plurality of power supply vias 3b for electrically connecting the power supply wiring 5b arranged around the bonding pad 5e in the fifth wiring layer 5 and the power supply wiring 3f of the third wiring layer 3 are provided. A plurality of output buffer output vias 3c electrically connecting the output buffer output wiring 5c electrically connected to the bonding pad 5e in the fifth wiring layer 5 and the output buffer output wiring 3g of the third wiring layer 3 are provided. Is provided.

また、第3ビア層には、図6に示すように複数のGNDビア3dや論理回路11(またはレベルシフタなど)などの配線も配置されている。   In the third via layer, wirings such as a plurality of GND vias 3d and a logic circuit 11 (or a level shifter) are also arranged as shown in FIG.

ただし、図2及び図3に示すように、複数の第3ビア3aが形成された層(第3ビア層)のパッド下の領域の緩衝膜7には、配線は全く形成されていない。   However, as shown in FIGS. 2 and 3, no wiring is formed in the buffer film 7 in the region under the pad of the layer in which the plurality of third vias 3a are formed (third via layer).

次に、図7に示す第3配線層3の配線について説明する。図7のA−A断面と図2の第3メタル配線3eとが対応しており、また、図7のB−B断面と図3の第3メタル配線3eとが対応している。   Next, the wiring of the third wiring layer 3 shown in FIG. 7 will be described. The AA cross section in FIG. 7 corresponds to the third metal wiring 3e in FIG. 2, and the BB cross section in FIG. 7 corresponds to the third metal wiring 3e in FIG.

図7に示すように、第3配線層3には、第5配線層5(最上層)のボンディングパッド5eの下の位置の領域にストライプ状の複数の第3メタル配線3eである電源配線3fが設けられている。これらストライプ状の複数の電源配線3fは、例えば、プローブ検査の際にボンディングパッド5eに接触させるプローブのすべり方向Rと交差する方向に延在して配置されている。これにより、プローブ荷重による応力の分散化を図っている。なお、ボンディングパッド5e上で前記プローブをすべらせるのは、パッド表面の酸化膜を除去するためである。   As shown in FIG. 7, the third wiring layer 3 includes a power supply wiring 3f which is a plurality of stripe-shaped third metal wirings 3e in a region located below the bonding pad 5e of the fifth wiring layer 5 (uppermost layer). Is provided. The plurality of stripe-shaped power supply wirings 3f are arranged so as to extend in a direction intersecting with the sliding direction R of the probe brought into contact with the bonding pad 5e at the time of probe inspection, for example. Thereby, the dispersion | distribution of the stress by a probe load is aimed at. The reason why the probe is slid on the bonding pad 5e is to remove the oxide film on the pad surface.

また、第3配線層3において、パッド下以外の領域には、ストライプ状の複数のGND配線3hが設けられている。このストライプ状のGND配線3hは、ストライプ状の電源配線3fと同方向に延在して配置されている。さらに、ストライプ状の電源配線3fやGND配線3hの周囲には、他の電源配線3f、出力バッファ出力配線3g、他のGND配線3h及び論理回路11(またはレベルシフタなど)などの配線が配置されている。パッド下以外の領域の他の電源配線3fは、図3に示すように第5配線層5の電源配線5bと第3ビア3aの層の複数の電源ビア3bを介して電気的に接続されており、同様に、パッド下以外の領域の他のGND配線3hは、図5に示す第5配線層5のGND配線5dと図6に示す第3ビア3aの層の複数のGNDビア3dを介して電気的に接続されている。   In the third wiring layer 3, a plurality of stripe-shaped GND wirings 3 h are provided in a region other than under the pad. The striped GND wiring 3h extends in the same direction as the striped power wiring 3f. Further, wiring such as other power wiring 3f, output buffer output wiring 3g, other GND wiring 3h, and logic circuit 11 (or level shifter) is arranged around the striped power wiring 3f and GND wiring 3h. Yes. As shown in FIG. 3, the other power supply wiring 3f in the region other than under the pad is electrically connected via the power supply wiring 5b in the fifth wiring layer 5 and the plurality of power supply vias 3b in the third via 3a layer. Similarly, the GND wiring 3h other than the region under the pad is connected to the GND wiring 5d of the fifth wiring layer 5 shown in FIG. 5 and the plurality of GND vias 3d of the third via 3a shown in FIG. Are electrically connected.

なお、パッド下の領域の電源配線3fがストライプ状に形成されていることにより、プローブ検査でボンディングパッド5eに荷重が掛かった際に、パッド下の電源配線3fに掛かる応力を分散させることができ、応力が局所的に集中することを低減して耐荷重性を高めることができる。   Since the power supply wiring 3f in the region under the pad is formed in a stripe shape, the stress applied to the power supply wiring 3f under the pad can be dispersed when a load is applied to the bonding pad 5e in the probe inspection. , Stress concentration can be reduced and load resistance can be increased.

また、パッド下以外の領域のGND配線3hがストライプ状に形成されていることにより、電圧降下などの安定稼働阻害要因を緩和させることができる。   Further, since the GND wiring 3h in a region other than under the pad is formed in a stripe shape, it is possible to mitigate stable operation impediment factors such as a voltage drop.

なお、第3配線層3におけるストライプ状の電源配線3fやGND配線3hは、一例として、ライン(L)/スペース(S)が0.24μm/0.24μmとなっている。すなわち、ライン(配線)の幅を0.24μmと狭くすることで、配線(アルミニウム)による撓みを低減することができるとともに、スペースの幅も0.24μmと狭くすることで、GNDに用いる配線の占有率を高めて対ESD(Electro Static Discharge) を向上させることができる。   As an example, the striped power supply wiring 3f and the GND wiring 3h in the third wiring layer 3 have a line (L) / space (S) of 0.24 μm / 0.24 μm. In other words, by reducing the width of the line (wiring) to 0.24 μm, it is possible to reduce the bending due to the wiring (aluminum), and by reducing the width of the space to 0.24 μm, the wiring used for GND The occupation ratio can be increased to improve the ESD (Electro Static Discharge).

次に、図8及び図3に示す上側第2ビア層の配線について説明する。図8のA−A断面と図2の上側第2ビア2aの層とが対応しており、また、図8のB−B断面と図3の上側第2ビア2aの層とが対応している。   Next, the wiring of the upper second via layer shown in FIGS. 8 and 3 will be described. The AA cross section in FIG. 8 corresponds to the layer of the upper second via 2a in FIG. 2, and the BB cross section in FIG. 8 corresponds to the layer of the upper second via 2a in FIG. Yes.

図8及び図3に示すように、上側第2ビア層には、複数の上側第2ビア2aが配置されている。すなわち、第3配線層3にてパッド下の領域に配置されたストライプ状の電源配線3fと、第2配線層2の第2メタル配線2eの電源配線2fとを電気的に接続する複数の上側電源ビア2bが設けられ、さらに、第3配線層3の出力バッファ出力配線3gと第2配線層2の出力バッファ出力配線2gとを電気的に接続する複数の上側出力バッファ出力ビア2cが設けられている。また、第3配線層3のパッド下以外の領域の他の電源配線3fと、第2配線層2のパッド下以外の領域の他の電源配線2fとを電気的に接続する複数の上側GNDビア2dが設けられている。   As shown in FIGS. 8 and 3, a plurality of upper second vias 2a are arranged in the upper second via layer. That is, a plurality of upper sides that electrically connect the stripe-shaped power supply wiring 3 f arranged in the region below the pad in the third wiring layer 3 and the power supply wiring 2 f of the second metal wiring 2 e of the second wiring layer 2. A power supply via 2b is provided, and further, a plurality of upper output buffer output vias 2c for electrically connecting the output buffer output wiring 3g of the third wiring layer 3 and the output buffer output wiring 2g of the second wiring layer 2 are provided. ing. In addition, a plurality of upper GND vias that electrically connect another power supply wiring 3f in a region other than under the pad of the third wiring layer 3 and another power supply wiring 2f in a region other than under the pad of the second wiring layer 2 2d is provided.

また、上側第2ビア層には、図8に示すようにパッド下以外の領域にも複数の上側GNDビア2dや論理回路11(またはレベルシフタなど)などの配線も配置されている。   Also, in the upper second via layer, as shown in FIG. 8, wirings such as a plurality of upper GND vias 2d and logic circuits 11 (or level shifters) are also arranged in regions other than under the pads.

次に、図9に示す第2配線層2の配線について説明する。図9のA−A断面と図2の第2配線層2とが対応しており、また、図9のB−B断面と図3の第2メタル配線2eとが対応している。   Next, the wiring of the second wiring layer 2 shown in FIG. 9 will be described. The AA section in FIG. 9 corresponds to the second wiring layer 2 in FIG. 2, and the BB section in FIG. 9 corresponds to the second metal wiring 2e in FIG.

図9に示すように、第2配線層2には、パッド下の領域にストライプ状の複数の電源配線2fが格子状に形成されている。ここでのライン(L)/スペース(S)は、一例として、1.68μm/0.72μmであり、クラックが発生しない限界まで配線を太くして対ESDを高めている。すなわち、第2メタル配線2eの幅は第3メタル配線3eの幅(ライン(L):0.24μm)より太く、これによって、ライン(配線)の占有率を上げて対ESDを高めることができる。   As shown in FIG. 9, in the second wiring layer 2, a plurality of stripe-shaped power supply wirings 2f are formed in a grid pattern in a region under the pad. The line (L) / space (S) here is, for example, 1.68 μm / 0.72 μm, and the wiring is thickened to the limit at which cracks do not occur to increase the ESD. That is, the width of the second metal wiring 2e is thicker than the width of the third metal wiring 3e (line (L): 0.24 μm), thereby increasing the occupancy of the line (wiring) and increasing ESD. .

また、第2配線層2において、パッド下以外の領域にも、ストライプ状の複数のGND配線2hが格子状に形成されている。ここでのライン(L)/スペース(S)も、電源配線2fの場合と同様で、例えば、1.68μm/0.72μmであり、クラックが発生しない限界まで配線を太くして、ライン(配線)の占有率を上げて対ESDを高めることができる。   In the second wiring layer 2, a plurality of stripe-shaped GND wirings 2h are also formed in a grid pattern in a region other than under the pad. The line (L) / space (S) here is also the same as in the case of the power supply wiring 2f. For example, the line (L) / space (S) is 1.68 μm / 0.72 μm. ) Can be increased to increase ESD.

また、格子状の電源配線2fやGND配線2hの周囲には、他の電源配線2f、出力バッファ出力配線2g、他のGND配線2h及び論理回路11(またはレベルシフタなど)などの配線が配置されている。   Around the grid-like power supply wiring 2f and GND wiring 2h, wiring such as other power supply wiring 2f, output buffer output wiring 2g, other GND wiring 2h, and logic circuit 11 (or a level shifter) is arranged. Yes.

次に、図10、図2及び図3に示す下側第2ビア層の配線について説明する。図10のA−A断面と図2の下側第2ビア2iの層とが対応しており、また、図10のB−B断面と図3の下側第2ビア2iの層とが対応している。   Next, the wiring of the lower second via layer shown in FIGS. 10, 2 and 3 will be described. 10 corresponds to the layer of the second lower via 2i on the lower side in FIG. 2, and the section BB in FIG. 10 corresponds to the layer of the second lower via 2i in FIG. is doing.

図10に示すように、下側第2ビア層には、複数の下側第2ビア2iが配置されている。すなわち、複数の下側電源ビア2j、下側出力バッファ出力ビア2k及び下側GNDビア2mが配置されている。また、下側第2ビア層には、論理回路11(またはレベルシフタなど)などの配線も配置されている。   As shown in FIG. 10, a plurality of lower second vias 2i are arranged in the lower second via layer. That is, a plurality of lower power supply vias 2j, a lower output buffer output via 2k, and a lower GND via 2m are arranged. Further, wiring such as a logic circuit 11 (or a level shifter) is also arranged in the lower second via layer.

次に、図11、図2及び図3に示す第1配線層1の配線について説明する。図11のA−A断面と図2の第1メタル配線1eの層とが対応しており、また、図11のB−B断面と図3の第1メタル配線1eの層とが対応している。第1配線層1には、図11に示すように、電源配線1f、出力バッファ出力配線1g、出力バッファ入力配線1h及びGND配線1iが設けられている。   Next, the wiring of the first wiring layer 1 shown in FIGS. 11, 2, and 3 will be described. 11 corresponds to the layer of the first metal wiring 1e in FIG. 2, and the section BB in FIG. 11 corresponds to the layer of the first metal wiring 1e in FIG. Yes. As shown in FIG. 11, the first wiring layer 1 is provided with a power supply wiring 1f, an output buffer output wiring 1g, an output buffer input wiring 1h, and a GND wiring 1i.

第1配線層1の第1メタル配線1eは、第2メタル配線2e及び第3メタル配線3eと交差する方向に延在して配置され、パッド下の領域では各配線がストライプ状に延在して配置されている。さらに、出力バッファ入力配線1hが、出力バッファ出力配線1g、電源配線1f及びGND配線1iを囲むようにリング状に配置されている。すなわち、リング状の出力バッファ入力配線1hの内側に出力バッファ出力配線1g、電源配線1f及びGND配線1iがストライプ状に配置されて形成されている。   The first metal wiring 1e of the first wiring layer 1 is arranged so as to extend in a direction intersecting with the second metal wiring 2e and the third metal wiring 3e, and each wiring extends in a stripe shape in the region under the pad. Are arranged. Further, the output buffer input wiring 1h is arranged in a ring shape so as to surround the output buffer output wiring 1g, the power supply wiring 1f, and the GND wiring 1i. That is, the output buffer output wiring 1g, the power supply wiring 1f, and the GND wiring 1i are formed in a stripe shape inside the ring-shaped output buffer input wiring 1h.

なお、第1配線層1にも論理回路11(またはレベルシフタなど)などの配線が配置されている。   The first wiring layer 1 is also provided with wiring such as a logic circuit 11 (or a level shifter).

次に、図12、図2及び図3に示す第1ビア1aの配線について説明する。図12のA−A断面と図2の第1ビア1aの層とが対応しており、また、図12のB−B断面と図3の第1ビア1aの層とが対応している。   Next, the wiring of the first via 1a shown in FIGS. 12, 2, and 3 will be described. The AA cross section in FIG. 12 corresponds to the first via 1a layer in FIG. 2, and the BB cross section in FIG. 12 corresponds to the first via 1a layer in FIG.

図12に示すように、第1ビア1aの層には、複数の電源ビア1b、出力バッファ出力ビア1c、出力バッファ入力ビア1j及びGNDビア1dが配置されている。   As shown in FIG. 12, a plurality of power supply vias 1b, output buffer output vias 1c, output buffer input vias 1j, and GND vias 1d are arranged in the first via 1a layer.

ここで、図2に示すように複数の電源ビア1bは、第1配線層1の電源配線1fと半導体基板9の主面9aの活性領域9b(ソース電極)とを電気的に接続しており、また、図3に示すように複数の出力バッファ出力ビア1cは、第1配線層1の出力バッファ出力配線1gと半導体基板9の主面9aの活性領域9b(ドレイン電極)とを電気的に接続している。   Here, as shown in FIG. 2, the plurality of power supply vias 1 b electrically connect the power supply wiring 1 f of the first wiring layer 1 and the active region 9 b (source electrode) of the main surface 9 a of the semiconductor substrate 9. Also, as shown in FIG. 3, the plurality of output buffer output vias 1c electrically connect the output buffer output wiring 1g of the first wiring layer 1 and the active region 9b (drain electrode) of the main surface 9a of the semiconductor substrate 9. Connected.

なお、第1ビア1aの層にも、論理回路11(またはレベルシフタなど)などの配線が配置されている。   Note that wiring such as a logic circuit 11 (or a level shifter) is also arranged in the layer of the first via 1a.

次に、図13及び図2に示す半導体基板9の主面9aのパッド下の領域の能動層の配線について説明する。図13のA−A断面と図2の能動層(ポリシリコン層9d)とが対応しており、また、図13のB−B断面と図3の能動層とが対応している。   Next, the wiring of the active layer in the region under the pad of the main surface 9a of the semiconductor substrate 9 shown in FIGS. 13 and 2 will be described. The AA cross section in FIG. 13 corresponds to the active layer (polysilicon layer 9d) in FIG. 2, and the BB cross section in FIG. 13 corresponds to the active layer in FIG.

図2及び図13に示すように、半導体基板9の主面9a上のパッド下の領域のポリシリコン層9d(能動層)にはソース電極の活性領域9bとドレイン電極の活性領域9bとが、ゲート酸化膜9c上のゲート電極であるポリシリコン電極9eを介してその両側に形成されている。すなわち、図13に示すように、活性領域9bにおいて、ゲート電極であるポリシリコン電極9eの両側にPチャネルソース電極9gとPチャネルドレイン電極9hが形成されている(ポリシリコン電極9eの一方の側にPチャネルソース電極9gが形成され、さらに他方の側にPチャネルドレイン電極9hが形成されている)。   As shown in FIGS. 2 and 13, the polysilicon layer 9d (active layer) in the region under the pad on the main surface 9a of the semiconductor substrate 9 has an active region 9b of the source electrode and an active region 9b of the drain electrode. It is formed on both sides of a polysilicon electrode 9e which is a gate electrode on the gate oxide film 9c. That is, as shown in FIG. 13, in the active region 9b, a P-channel source electrode 9g and a P-channel drain electrode 9h are formed on both sides of a polysilicon electrode 9e that is a gate electrode (one side of the polysilicon electrode 9e). A P channel source electrode 9g is formed on the other side, and a P channel drain electrode 9h is formed on the other side).

したがって、ボンディングパッド5eの下に能動素子(図4に示すトランジスタ素子9f)が形成されている。   Therefore, an active element (transistor element 9f shown in FIG. 4) is formed under the bonding pad 5e.

また、半導体基板9の主面9a上のパッド下以外の領域には、図13に示すように、活性領域9bにおいて、ゲート電極であるポリシリコン電極9eの両側にNチャネルソース電極9iとNチャネルドレイン電極9jが形成されている(ポリシリコン電極9eの一方の側にNチャネルソース電極9iが形成され、さらに他方の側にNチャネルドレイン電極9jが形成されている)。   Further, as shown in FIG. 13, in the region other than under the pad on the main surface 9a of the semiconductor substrate 9, an N channel source electrode 9i and an N channel are formed on both sides of the polysilicon electrode 9e as the gate electrode in the active region 9b. A drain electrode 9j is formed (an N channel source electrode 9i is formed on one side of the polysilicon electrode 9e, and an N channel drain electrode 9j is formed on the other side).

次に、図14は半導体チップ(半導体装置)10の主面10aの複数のボンディングパッド5eのパッド配列を示すものであり、複数のボンディングパッド5eが千鳥配置されている。さらに、各ボンディングパッド5eの両側に電源配線5bもしくはGND配線5dが配置されており、これによって電源/GNDの補強を図ることができる。   Next, FIG. 14 shows a pad arrangement of a plurality of bonding pads 5e on the main surface 10a of the semiconductor chip (semiconductor device) 10, and a plurality of bonding pads 5e are arranged in a staggered manner. Furthermore, the power supply wiring 5b or the GND wiring 5d is arranged on both sides of each bonding pad 5e, whereby the power supply / GND can be reinforced.

次に、本実施の形態1の半導体チップ(半導体装置)10におけるボンディングパッド5eの直下の第1の絶縁膜である緩衝膜7について説明する。半導体チップ10では、少なくともパッド直下の緩衝膜7は、ヤング率の低いガラスによって形成されている。ヤング率の低いガラスの一例としては、アンドープトシリケートガラス(USG)であり、そのヤング率は、例えば、72GPaである。ただし、パッド下以外の領域の絶縁膜に対しても、USGを用いてもよいことは言うまでもない。   Next, the buffer film 7 which is the first insulating film immediately below the bonding pad 5e in the semiconductor chip (semiconductor device) 10 of the first embodiment will be described. In the semiconductor chip 10, at least the buffer film 7 directly under the pad is formed of glass having a low Young's modulus. An example of a glass having a low Young's modulus is undoped silicate glass (USG), and its Young's modulus is, for example, 72 GPa. However, it goes without saying that USG may also be used for the insulating film in regions other than under the pad.

さらに、半導体チップ10では、ボンディングパッド5eの直下の緩衝膜7の厚さは、前記緩衝膜7より下の位置で配線層間に配置された第2の絶縁膜の厚さより厚い。例えば、図3に示すように、パッド下の緩衝膜7(第3ビア3aの層の絶縁膜)の厚さ(T2)は、パッド下の領域における下側第2ビア2iの層や上側第2ビア2aの層等の層間絶縁膜(第2の絶縁膜)8の厚さ(T1)より厚い(T1<T2)。   Further, in the semiconductor chip 10, the thickness of the buffer film 7 immediately below the bonding pad 5 e is thicker than the thickness of the second insulating film disposed between the wiring layers at a position below the buffer film 7. For example, as shown in FIG. 3, the thickness (T2) of the buffer film 7 under the pad (the insulating film of the layer of the third via 3a) is set so that the lower second via 2i layer and the upper second It is thicker than the thickness (T1) of the interlayer insulating film (second insulating film) 8 such as the layer of the two vias 2a (T1 <T2).

ここで、ガラスは引っ張り応力で破壊が起こると言われており、ガラスの層が撓んだ時の下面で引っ張り応力が最大となる。   Here, it is said that the glass is broken by the tensile stress, and the tensile stress is maximized on the lower surface when the glass layer is bent.

したがって、本実施の形態1の半導体チップ10では、ボンディングパッド5eの直下のガラス(緩衝膜7)の膜厚を厚くする(T2>T1)ことにより、前記下面の引っ張り応力が減少するというガラスの効果を利用している。すなわち、パッド下の緩衝膜7にメタル(配線)を形成せずにガラス(絶縁膜)のみで構成するとともに、ガラス(絶縁膜)の膜厚を厚くすることで、タングステン等に比較してヤング率が低くなるため(タングステンのヤング率は、例えば、406.9GPa)、下面の引っ張り応力を減少させてプローブ検査時に緩衝膜7にクラックが形成されることを低減または阻止できる。   Therefore, in the semiconductor chip 10 according to the first embodiment, the glass (buffer film 7) immediately below the bonding pad 5e is thickened (T2> T1), whereby the tensile stress on the lower surface is reduced. Use the effect. In other words, the metal (wiring) is not formed on the buffer film 7 under the pad, and only the glass (insulating film) is formed. Since the rate is low (the Young's modulus of tungsten is, for example, 406.9 GPa), the tensile stress on the lower surface can be reduced to reduce or prevent the formation of cracks in the buffer film 7 during probe inspection.

また、各配線層のメタル配線間を半導体基板9の厚さ方向に電気的に接続する各ビアがタングステンから成ることにより、前述のようにタングステンのヤング率は高く耐荷重性も高いため、層間での配線が接続不良になることを抑制できる。   In addition, since each via electrically connecting the metal wirings of each wiring layer in the thickness direction of the semiconductor substrate 9 is made of tungsten, the Young's modulus of tungsten is high and the load resistance is high as described above. It is possible to prevent the wiring at the terminal from being poorly connected.

また、ボンディングパッド5eを含む各配線層におけるメタル配線は、アルミニウムを主成分とする金属配線から成る。これにより、配線の微細化を図ることができる。前記メタル配線は、例えば、銅又は銅合金配線でもよい。   The metal wiring in each wiring layer including the bonding pad 5e is made of a metal wiring mainly composed of aluminum. Thereby, miniaturization of wiring can be achieved. The metal wiring may be, for example, copper or copper alloy wiring.

本実施の形態1の半導体装置(半導体チップ10)によれば、パッド下の領域に能動素子(トランジスタ素子9f等)が配置された半導体チップ10において、パッド直下の絶縁膜からなる緩衝膜7に配線が形成されていないことで、半導体チップ10のウエハテスト工程においてボンディングパッド5eにプローブを当ててテストを行った際に、ボンディングパッド5eの直下の絶縁膜(酸化膜)である緩衝膜7を壊すことなくウエハテストを行うことができる。   According to the semiconductor device (semiconductor chip 10) of the first embodiment, in the semiconductor chip 10 in which the active element (transistor element 9f or the like) is arranged in the region under the pad, the buffer film 7 made of an insulating film directly under the pad is formed. Since the wiring is not formed, when the test is performed by applying a probe to the bonding pad 5e in the wafer test process of the semiconductor chip 10, the buffer film 7 which is an insulating film (oxide film) immediately below the bonding pad 5e is formed. A wafer test can be performed without breaking.

これにより、半導体チップ10の信頼性の向上を図ることができる。   Thereby, the reliability of the semiconductor chip 10 can be improved.

なお、本実施の形態1の半導体チップ10では、プローブ条件の一例として、4.7gf×シングル15回のプローブ検査をOKとすることができる。   In the semiconductor chip 10 of the first embodiment, as an example of the probe condition, 4.7 gf × single 15 times of probe inspection can be OK.

また、ボンディングパッド5eの下にトランジスタ素子9f等の能動素子を配置可能になるため、半導体チップ10の縮小化を図ることができる。   Further, since an active element such as the transistor element 9f can be disposed under the bonding pad 5e, the semiconductor chip 10 can be reduced in size.

さらに、半導体チップ10の縮小化を図れるため、半導体チップ10の低コスト化を図ることができる。   Furthermore, since the semiconductor chip 10 can be reduced in size, the cost of the semiconductor chip 10 can be reduced.

次に、本実施の形態1の変形例について説明する。   Next, a modification of the first embodiment will be described.

図15は本発明の実施の形態1の変形例における各層の配線を上方から眺めた構造を示す透過平面図、図16は図15のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す部分断面図、図17は図15のB−B線に沿って切断した構造の一例を示す部分断面図である。   FIG. 15 is a transparent plan view showing the structure of the wiring of each layer as viewed from above in the modification of the first embodiment of the present invention, and FIG. 16 is a portion showing an example of the structure cut along the line AA in FIG. FIG. 17 is a partial sectional view showing an example of a structure cut along the line BB in FIG.

図15〜図17に示す変形例は、ボンディングパッド5eの外周部の4箇所(4つの角部)においてボンディングパッド5eに電気的に接続し、かつ支柱構造となるような支柱ビア9nが配置され、半導体基板9の表面の絶縁層9k上に配置した能動層に用いるポリシリコン電極9e(トランジスタ素子9f)と同層のポリシリコン台座電極9m上に支柱構造を構築したものである。すなわち、図15に示すボンディングパッド5eの外周部の4つの角部に電気的に接続されるとともに、図16及び図17に示す半導体基板9の表面のポリシリコン電極9eと同層のポリシリコン台座電極9mに電気的に接続された支柱ビア9nが4本設けられているものである。   15 to 17, column vias 9n that are electrically connected to the bonding pad 5e at four locations (four corners) of the bonding pad 5e and have a column structure are arranged. A column structure is constructed on the polysilicon base electrode 9m in the same layer as the polysilicon electrode 9e (transistor element 9f) used for the active layer disposed on the insulating layer 9k on the surface of the semiconductor substrate 9. That is, the polysilicon base is electrically connected to the four corners of the outer peripheral portion of the bonding pad 5e shown in FIG. 15, and is the same layer as the polysilicon electrode 9e on the surface of the semiconductor substrate 9 shown in FIGS. Four post vias 9n electrically connected to the electrode 9m are provided.

この支柱ビア9nは、図16及び図17に示すように、第1メタル配線1e、第2メタル配線2e及び第3メタル配線3eとそれぞれの配線層においてそれぞれ接続パッド12を介して電気的に接続されている。   As shown in FIGS. 16 and 17, the support vias 9n are electrically connected to the first metal wiring 1e, the second metal wiring 2e, and the third metal wiring 3e through the connection pads 12 in the respective wiring layers. Has been.

支柱ビア9nが設けられたことにより、プローブ検査に対するパッド下の緩衝膜7の強度をさらに高めることができる。   By providing the support via 9n, the strength of the buffer film 7 under the pad for the probe inspection can be further increased.

(実施の形態2)
図18は本発明の実施の形態2の半導体装置のパッド及びパッド下構造の一例を示す部分断面図、図19は図18の構造の第4メタル配線層の構造の一例を示す平面図、図20は図18の構造のコンタクトビア層の構造の一例を示す平面図、図21は図18の構造の第3メタル配線層の構造の一例を示す平面図、図22は図18の構造の第2メタル配線層の構造の一例を示す平面図、図23は図18の構造の第1メタル配線層の構造の一例を示す平面図である。
(Embodiment 2)
18 is a partial cross-sectional view showing an example of the pad and under-pad structure of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 19 is a plan view showing an example of the structure of the fourth metal wiring layer in the structure of FIG. 20 is a plan view showing an example of the structure of the contact via layer having the structure of FIG. 18, FIG. 21 is a plan view showing an example of the structure of the third metal wiring layer having the structure of FIG. 18, and FIG. FIG. 23 is a plan view showing an example of the structure of the first metal wiring layer having the structure of FIG. 18.

本実施の形態2は、実施の形態1が5層の配線層であったのに対して、配線層が4層の場合の半導体チップ(半導体装置)13のパッド下の構造を示すものである。   The second embodiment shows a structure under the pad of the semiconductor chip (semiconductor device) 13 in the case where the first embodiment has five wiring layers, whereas the fourth wiring layer has four wiring layers. .

図18及び図19に示すように、半導体基板9上に形成された4層の配線層のうち、最上層(第4配線層4)には、第4メタル配線4aの一部であるボンディングパッド4bが形成されている。ボンディングパッド4bは、図18に示すように、その外周部が保護膜6によって覆われて保護されているが、中央部は保護膜6の開口部6aによって露出して接続用端子となっている。   As shown in FIGS. 18 and 19, a bonding pad which is a part of the fourth metal wiring 4a is formed on the uppermost layer (fourth wiring layer 4) among the four wiring layers formed on the semiconductor substrate 9. 4b is formed. As shown in FIG. 18, the outer periphery of the bonding pad 4 b is covered and protected by the protective film 6, but the central part is exposed by the opening 6 a of the protective film 6 and serves as a connection terminal. .

また、ボンディングパッド4bの直下の層間絶縁膜8には、ボンディングパッド4bと電気的に接続された出力バッファ出力ビア3cが図20に示すようにストライプ状に複数配置されている。このストライプ状の出力バッファ出力ビア3cは、プローブのすべり方向Rに対して交差する方向に延在している。なお、出力バッファ出力ビア3cは、例えば、タングステンから成る。   Further, in the interlayer insulating film 8 immediately below the bonding pad 4b, a plurality of output buffer output vias 3c electrically connected to the bonding pad 4b are arranged in a stripe shape as shown in FIG. The stripe-shaped output buffer output via 3c extends in a direction intersecting with the sliding direction R of the probe. The output buffer output via 3c is made of tungsten, for example.

このように本実施の形態2の半導体チップ13では、ボンディングパッド4bの直下の層間絶縁膜8に複数のビアである出力バッファ出力ビア3cが配置されている。   As described above, in the semiconductor chip 13 according to the second embodiment, the output buffer output via 3c, which is a plurality of vias, is disposed in the interlayer insulating film 8 immediately below the bonding pad 4b.

また、複数の出力バッファ出力ビア3cの下層には、これら出力バッファ出力ビア3cと電気的に接続された第3配線層3の図21に示す第3メタル配線3eである出力バッファ出力配線3gが配置されている。   Further, below the plurality of output buffer output vias 3c, an output buffer output wiring 3g which is the third metal wiring 3e shown in FIG. 21 of the third wiring layer 3 electrically connected to these output buffer output vias 3c. Is arranged.

さらに、第3配線層3の出力バッファ出力配線3gの下には、この出力バッファ出力配線3gと層間絶縁膜8を介在させて第2配線層2の図22に示す第2メタル配線2eである電源配線2fが設けられている。この電源配線2fは、ストライプ状に複数配置されており、第3配線層3の出力バッファ出力ビア3cと同様に、プローブのすべり方向Rに対して交差する方向に延在している。   Further, below the output buffer output wiring 3g of the third wiring layer 3, the second metal wiring 2e shown in FIG. 22 of the second wiring layer 2 with the output buffer output wiring 3g and the interlayer insulating film 8 interposed therebetween. A power supply wiring 2f is provided. A plurality of power supply wirings 2 f are arranged in a stripe shape, and extend in a direction intersecting with the probe sliding direction R, like the output buffer output via 3 c of the third wiring layer 3.

なお、第2配線層2のストライプ状の電源配線2fは、そのライン(L)/スペース(S)が、一例として、0.32μm/0.26μmとなっている。   The striped power supply wiring 2f of the second wiring layer 2 has a line (L) / space (S) of 0.32 μm / 0.26 μm as an example.

また、第2配線層2の電源配線2fの下には、この電源配線2fと層間絶縁膜8を介在させて第1配線層1の第1メタル配線1eである図23に示す電源配線1f、出力バッファ出力配線1g及び出力バッファ入力配線1hがストライプ状に設けられている。これらストライプ状の電源配線1f、出力バッファ出力配線1g及び出力バッファ入力配線1hは、プローブのすべり方向Rに沿った方向に延在している。   Further, under the power supply wiring 2f of the second wiring layer 2, the power supply wiring 1f shown in FIG. 23, which is the first metal wiring 1e of the first wiring layer 1, with the power supply wiring 2f and the interlayer insulating film 8 interposed therebetween, The output buffer output wiring 1g and the output buffer input wiring 1h are provided in stripes. The striped power supply wiring 1f, the output buffer output wiring 1g, and the output buffer input wiring 1h extend in a direction along the sliding direction R of the probe.

なお、第1配線層1のストライプ状の電源配線1f、出力バッファ出力配線1g及び出力バッファ入力配線1hを含む配線部は、それらのライン(L)/スペース(S)が、一例として、2.3μm以下/1.05μm以上となっている。   Note that the line (L) / space (S) of the wiring portion including the stripe-shaped power supply wiring 1 f, the output buffer output wiring 1 g, and the output buffer input wiring 1 h of the first wiring layer 1 is, for example, 2. It is 3 μm or less / 1.05 μm or more.

すなわち、ボンディングパッド4bの下において、ボンディングパッド4bと平面視で重なる位置に配置された最下層の電源配線1f、出力バッファ出力配線1g及び出力バッファ入力配線1hを含むストライプ状の配線部は、それぞれの配線の幅が2.3μm以下であるとともに、それぞれの配線が1.05μm以上の間隔で設けられている。   That is, under the bonding pad 4b, the striped wiring portions including the lowermost power supply wiring 1f, the output buffer output wiring 1g, and the output buffer input wiring 1h, which are arranged at positions overlapping the bonding pad 4b in plan view, The width of the wiring is 2.3 μm or less, and each wiring is provided at an interval of 1.05 μm or more.

また、図18に示すように、半導体基板9の主面9aの能動層には、ゲート酸化膜9c上に形成されたゲート電極である複数のポリシリコン電極9eが形成されている。すなわち、ボンディングパッド4bの下の領域の位置で、かつ平面視でボンディングパッド4bと重なる位置に、例えば、実施の形態1と同様にトランジスタ等の能動素子となる複数のポリシリコン電極9eが形成されている。   As shown in FIG. 18, in the active layer of the main surface 9a of the semiconductor substrate 9, a plurality of polysilicon electrodes 9e, which are gate electrodes formed on the gate oxide film 9c, are formed. That is, a plurality of polysilicon electrodes 9e serving as active elements such as transistors are formed at a position below the bonding pad 4b and at a position overlapping the bonding pad 4b in plan view, for example, as in the first embodiment. ing.

なお、第4配線層4のボンディングパッド4bを含む第4メタル配線4a、第3配線層3の第3メタル配線3e、第2配線層2の第2メタル配線2e及び第1配線層1の第1メタル配線1eは、例えば、アルミニウムから成る。   The fourth metal wiring 4 a including the bonding pad 4 b of the fourth wiring layer 4, the third metal wiring 3 e of the third wiring layer 3, the second metal wiring 2 e of the second wiring layer 2, and the first wiring layer 1 of the first wiring layer 1. The one metal wiring 1e is made of, for example, aluminum.

本実施の形態2の半導体チップ(半導体装置)13のパッド下の構造においては、電源層を1層として(第2配線層2の電源配線2f)少なくするとともに、最下層の第1配線層1の配線(電源配線1f、出力バッファ出力配線1g及び出力バッファ入力配線1h)のライン(L)/スペース(S)を、例えば2.3μm以下/1.05μm以上として配線の幅と間隔の最大値を規定することで、図18に示すQ部の剛性を小さくすることができる。   In the structure under the pad of the semiconductor chip (semiconductor device) 13 of the second embodiment, the power supply layer is reduced to one (power supply wiring 2f of the second wiring layer 2) and the first wiring layer 1 at the lowest layer is reduced. The line (L) / space (S) of the wiring (power supply wiring 1f, output buffer output wiring 1g and output buffer input wiring 1h) is, for example, 2.3 μm or less / 1.05 μm or more, and the maximum value of the width and interval of the wiring By defining the above, the rigidity of the Q portion shown in FIG. 18 can be reduced.

したがって、上方(ボンディングパッド4b上)からのプローブ荷重に対して、図18のP部(層間絶縁膜8)に掛かる応力を考えた時、Q部の剛性が小さいことからP部に掛かる応力も小さくすることができ、プローブ荷重に対する耐荷重性を高めることができる。   Therefore, when considering the stress applied to the P portion (interlayer insulating film 8) of FIG. 18 with respect to the probe load from above (on the bonding pad 4b), the stress applied to the P portion is also small because the rigidity of the Q portion is small. It can be made small, and the load resistance against the probe load can be enhanced.

以上により、本実施の形態2の半導体装置(半導体チップ13)においても、パッド直下の層間絶縁膜8のプローブ荷重に対する耐荷重性を高めることができるため、半導体チップ13のウエハテスト工程においてボンディングパッド4bにプローブを当ててテストを行った際に、ボンディングパッド4bの直下の絶縁膜(酸化膜)である層間絶縁膜8を壊すことなくウエハテストを行うことができる。   As described above, also in the semiconductor device (semiconductor chip 13) of the second embodiment, since the load resistance against the probe load of the interlayer insulating film 8 immediately below the pad can be improved, the bonding pad is used in the wafer test process of the semiconductor chip 13. When the probe is applied to 4b and the test is performed, the wafer test can be performed without breaking the interlayer insulating film 8 which is an insulating film (oxide film) immediately below the bonding pad 4b.

これにより、半導体チップ13の信頼性の向上を図ることができる。   Thereby, the reliability of the semiconductor chip 13 can be improved.

なお、本実施の形態2の半導体チップ13では、プローブ条件の一例として、12gf×シングル17回のプローブ検査をOKとすることができる。   In the semiconductor chip 13 according to the second embodiment, as an example of the probe condition, 12 gf × single 17 times of probe inspection can be accepted.

本実施の形態2の半導体チップ(半導体装置)13のその他の構造については、実施の形態1の半導体チップ10と同様であるため、その重複説明は省略する。   Since the other structure of the semiconductor chip (semiconductor device) 13 of the second embodiment is the same as that of the semiconductor chip 10 of the first embodiment, a duplicate description thereof is omitted.

さらに、本実施の形態2の半導体チップ13によって得られるその他の効果については、実施の形態1の半導体チップ10によって得られる効果と同様であるため、その重複説明は省略する。   Furthermore, since other effects obtained by the semiconductor chip 13 of the second embodiment are the same as the effects obtained by the semiconductor chip 10 of the first embodiment, the duplicate description thereof is omitted.

以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments of the invention. However, the present invention is not limited to the embodiments of the invention, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It goes without saying that it is possible.

例えば、前記実施の形態1,2では、パッド下の能動層に設けられる能動素子の一例として、トランジスタ素子の場合を説明したが、前記能動素子は、トランジスタ素子以外の抵抗素子やダイオード素子等であってもよい。   For example, in the first and second embodiments, the case of the transistor element has been described as an example of the active element provided in the active layer under the pad. However, the active element is a resistor element, a diode element, or the like other than the transistor element. There may be.

本発明は、下層に能動素子が配置されたボンディングパッドを有する半導体装置に好適である。   The present invention is suitable for a semiconductor device having a bonding pad in which an active element is disposed in a lower layer.

1 第1配線層
1a 第1ビア
1b 電源ビア
1c 出力バッファ出力ビア
1d GNDビア
1e 第1メタル配線
1f 電源配線
1g 出力バッファ出力配線
1h 出力バッファ入力配線
1i GND配線
1j 出力バッファ入力ビア
2 第2配線層
2a 上側第2ビア
2b 上側電源ビア
2c 上側出力バッファ出力ビア
2d 上側GNDビア
2e 第2メタル配線
2f 電源配線
2g 出力バッファ出力配線
2h GND配線
2i 下側第2ビア
2j 下側電源ビア
2k 下側出力バッファ出力ビア
2m 下側GNDビア
3 第3配線層
3a 第3ビア
3b 電源ビア
3c 出力バッファ出力ビア
3d GNDビア
3e 第3メタル配線
3f 電源配線
3g 出力バッファ出力配線
3h GND配線
4 第4配線層
4a 第4メタル配線
4b ボンディングパッド
5 第5配線層
5a 第5メタル配線
5b 電源配線
5c 出力バッファ出力配線
5d GND配線
5e ボンディングパッド
6 保護膜
6a 開口部
7 緩衝膜(第1の絶縁膜)
8 層間絶縁膜(第2の絶縁膜)
9 半導体基板
9a 主面
9b 活性領域
9c ゲート酸化膜
9d ポリシリコン層
9e ポリシリコン電極
9f トランジスタ素子(能動素子)
9g Pチャネルソース電極
9h Pチャネルドレイン電極
9i Nチャネルソース電極
9j Nチャネルドレイン電極
9k 絶縁層
9m ポリシリコン台座電極
9n 支柱ビア
10 半導体チップ(半導体装置)
10a 主面
10b コア領域
10c GND配線
10d 電源配線
11 論理回路
12 接続パッド
13 半導体チップ(半導体装置)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st wiring layer 1a 1st via 1b Power supply via 1c Output buffer output via 1d GND via 1e 1st metal wiring 1f Power supply wiring 1g Output buffer output wiring 1h Output buffer input wiring 1i GND wiring 1j Output buffer input via 2 Second wiring Layer 2a Upper second via 2b Upper power supply via 2c Upper output buffer output via 2d Upper GND via 2e Second metal wiring 2f Power wiring 2g Output buffer output wiring 2h GND wiring 2i Lower second via 2j Lower power via 2k Lower Output buffer output via 2m Lower GND via 3 Third wiring layer 3a Third via 3b Power supply via 3c Output buffer output via 3d GND via 3e Third metal wiring 3f Power supply wiring 3g Output buffer output wiring 3h GND wiring 4 Fourth wiring layer 4a 4th metal wiring 4b Bonding pad 5 fifth wiring layer 5a fifth metal wiring 5b power wiring 5c output buffer output wiring 5d GND wiring 5e bonding pads 6 protective film 6a opening 7 buffer film (first insulating film)
8 Interlayer insulation film (second insulation film)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 Semiconductor substrate 9a Main surface 9b Active region 9c Gate oxide film 9d Polysilicon layer 9e Polysilicon electrode 9f Transistor element (active element)
9g P channel source electrode 9h P channel drain electrode 9i N channel source electrode 9j N channel drain electrode 9k Insulating layer 9m Polysilicon pedestal electrode 9n Post via 10 Semiconductor chip (semiconductor device)
10a main surface 10b core region 10c GND wiring 10d power supply wiring 11 logic circuit 12 connection pad 13 semiconductor chip (semiconductor device)

Claims (15)

半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された複数の配線層と、
前記複数の配線層のうち最上層の前記配線層に形成され、それぞれ一部が露出した複数のボンディングパッドと、
前記半導体基板上に形成され、かつ前記ボンディングパッドの下において平面視で前記ボンディングパッドと重なる位置に配置され、さらに前記ボンディングパッドと電気的に接続された能動素子と、
を有し、
前記ボンディングパッドの直下には、前記複数の配線層のうちのいずれの配線層も設けられていない第1の絶縁膜が形成されていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate;
A plurality of wiring layers formed on the semiconductor substrate;
A plurality of bonding pads formed on the uppermost wiring layer of the plurality of wiring layers, each partially exposed;
An active element formed on the semiconductor substrate and disposed under the bonding pad at a position overlapping the bonding pad in plan view, and further electrically connected to the bonding pad;
Have
A semiconductor device, wherein a first insulating film not provided with any wiring layer of the plurality of wiring layers is formed immediately below the bonding pad.
請求項1記載の半導体装置において、前記第1の絶縁膜は、アンドープトシリケートガラス膜であることを特徴とする半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first insulating film is an undoped silicate glass film. 請求項2記載の半導体装置において、前記ボンディングパッド及び前記配線層の配線は、アルミニウムから成ることを特徴とする半導体装置。   3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the bonding pad and the wiring of the wiring layer are made of aluminum. 請求項3記載の半導体装置において、前記アルミニウムの配線間を前記半導体基板の厚さ方向に電気的に接続する複数のビアは、タングステンから成ることを特徴とする半導体装置。   4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the plurality of vias that electrically connect the aluminum wirings in the thickness direction of the semiconductor substrate are made of tungsten. 請求項4記載の半導体装置において、前記ボンディングパッドの直下の前記第1の絶縁膜の厚さは、前記第1の絶縁膜より下の位置で前記配線層間に配置された第2の絶縁膜の厚さより厚いことを特徴とする半導体装置。   5. The semiconductor device according to claim 4, wherein the thickness of the first insulating film immediately below the bonding pad is that of the second insulating film disposed between the wiring layers at a position below the first insulating film. A semiconductor device characterized by being thicker than the thickness. 請求項5記載の半導体装置において、前記複数の配線層は、5層配線層であることを特徴とする半導体装置。   6. The semiconductor device according to claim 5, wherein the plurality of wiring layers are five-layer wiring layers. 請求項6記載の半導体装置において、前記複数の配線層のうち、最下層の前記配線層と前記第1の絶縁膜との間でかつ前記ボンディングパッドの下の位置にストライプ状の複数の配線が設けられていることを特徴とする半導体装置。   7. The semiconductor device according to claim 6, wherein a plurality of stripe-shaped wirings are provided between the lowermost wiring layer and the first insulating film among the plurality of wiring layers and at a position below the bonding pad. A semiconductor device provided. 請求項7記載の半導体装置において、前記ボンディングパッドの外周部に電気的に接続されるとともに、前記半導体基板の表面のポリシリコン台座電極に電気的に接続された支柱ビアが設けられていることを特徴とする半導体装置。   8. The semiconductor device according to claim 7, further comprising a column via that is electrically connected to an outer peripheral portion of the bonding pad and electrically connected to a polysilicon pedestal electrode on a surface of the semiconductor substrate. A featured semiconductor device. 請求項8記載の半導体装置において、前記複数のボンディングパッドは、主面の外周部に千鳥配列で設けられていることを特徴とする半導体装置。   9. The semiconductor device according to claim 8, wherein the plurality of bonding pads are provided in a staggered arrangement on the outer peripheral portion of the main surface. 請求項9記載の半導体装置において、前記能動素子は、トランジスタであることを特徴とする半導体装置。   10. The semiconductor device according to claim 9, wherein the active element is a transistor. 半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された複数の配線層と、
前記複数の配線層のうち最上層の前記配線層に形成され、それぞれ一部が露出した複数のボンディングパッドと、
前記ボンディングパッドの下に位置し、前記複数の配線層のうちの最上層の配線と前記ボンディングパッドとを電気的に接続する複数のビアと、
前記半導体基板上に形成され、かつ前記ボンディングパッドの下において平面視で前記ボンディングパッドと重なる位置に配置され、さらに前記ボンディングパッドと電気的に接続された能動素子と、
を有し、
前記ボンディングパッドの下において、前記ボンディングパッドと平面視で重なる位置に配置された前記複数の配線層のうちの最下層の配線部が、それぞれ所定の幅からなり、かつ所定の間隔で配置された複数の配線によって構成されることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate;
A plurality of wiring layers formed on the semiconductor substrate;
A plurality of bonding pads formed on the uppermost wiring layer of the plurality of wiring layers, each partially exposed;
A plurality of vias located under the bonding pad and electrically connecting the uppermost wiring of the plurality of wiring layers and the bonding pad;
An active element formed on the semiconductor substrate and disposed under the bonding pad at a position overlapping the bonding pad in plan view, and further electrically connected to the bonding pad;
Have
Below the bonding pad, the lowermost wiring portion of the plurality of wiring layers arranged at a position overlapping the bonding pad in plan view has a predetermined width and is arranged at a predetermined interval. A semiconductor device comprising a plurality of wirings.
請求項11記載の半導体装置において、前記ボンディングパッドの直下の第1の絶縁膜は、アンドープトシリケートガラス膜であることを特徴とする半導体装置。   12. The semiconductor device according to claim 11, wherein the first insulating film immediately below the bonding pad is an undoped silicate glass film. 請求項12記載の半導体装置において、前記ボンディングパッド及び前記配線層の配線は、アルミニウムから成ることを特徴とする半導体装置。   13. The semiconductor device according to claim 12, wherein the bonding pad and the wiring of the wiring layer are made of aluminum. 請求項13記載の半導体装置において、前記アルミニウムの配線間を前記半導体基板の厚さ方向に電気的に接続する複数のビアは、タングステンから成ることを特徴とする半導体装置。   14. The semiconductor device according to claim 13, wherein the plurality of vias that electrically connect the aluminum wirings in the thickness direction of the semiconductor substrate are made of tungsten. 請求項14記載の半導体装置において、前記複数の配線層のうちの最下層の配線部は、それぞれ幅が2.3μm以下であるとともに、1.05μm以上の間隔で設けられた複数の前記配線によって構成されていることを特徴とする半導体装置。   15. The semiconductor device according to claim 14, wherein the lowermost wiring portion of the plurality of wiring layers has a width of 2.3 μm or less and a plurality of the wirings provided at intervals of 1.05 μm or more. A semiconductor device characterized by being configured.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014097524A1 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 パナソニック株式会社 Semiconductor device
CN107199183A (en) * 2016-03-18 2017-09-26 泰克元有限公司 Electronic unit test separator
US11133253B2 (en) 2019-10-02 2021-09-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor devices including a thick metal layer
US11876043B2 (en) 2019-09-16 2024-01-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor devices having vias on a scribe lane region

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000049190A (en) * 1998-07-14 2000-02-18 Texas Instr Inc <Ti> System and method for making bonding on active integrated circuit
JP2008187140A (en) * 2007-01-31 2008-08-14 Renesas Technology Corp Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device
JP2009141064A (en) * 2007-12-05 2009-06-25 Renesas Technology Corp Semiconductor device
JP2009170763A (en) * 2008-01-18 2009-07-30 Renesas Technology Corp Semiconductor device and manufacturing method of the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000049190A (en) * 1998-07-14 2000-02-18 Texas Instr Inc <Ti> System and method for making bonding on active integrated circuit
JP2008187140A (en) * 2007-01-31 2008-08-14 Renesas Technology Corp Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device
JP2009141064A (en) * 2007-12-05 2009-06-25 Renesas Technology Corp Semiconductor device
JP2009170763A (en) * 2008-01-18 2009-07-30 Renesas Technology Corp Semiconductor device and manufacturing method of the same

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014097524A1 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 パナソニック株式会社 Semiconductor device
US9245845B2 (en) 2012-12-21 2016-01-26 Panasonic intellectual property Management co., Ltd Semiconductor device
JP6043970B2 (en) * 2012-12-21 2016-12-14 パナソニックIpマネジメント株式会社 Semiconductor device
CN107199183A (en) * 2016-03-18 2017-09-26 泰克元有限公司 Electronic unit test separator
TWI611195B (en) * 2016-03-18 2018-01-11 泰克元有限公司 Handler for testing electronic components
CN110252685A (en) * 2016-03-18 2019-09-20 泰克元有限公司 Sorting machine is used in electronic component test
CN110252685B (en) * 2016-03-18 2021-09-28 泰克元有限公司 Sorter for testing electronic components
US11876043B2 (en) 2019-09-16 2024-01-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor devices having vias on a scribe lane region
US11133253B2 (en) 2019-10-02 2021-09-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor devices including a thick metal layer
US11616018B2 (en) 2019-10-02 2023-03-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor devices including a thick metal layer

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