JP5460141B2

JP5460141B2 - 半導体装置

Info

Publication number: JP5460141B2
Application number: JP2009152793A
Authority: JP
Inventors: 秀彦一木
Original assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2009-06-26
Filing date: 2009-06-26
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2029-06-26
Also published as: US8884435B2; US20100327458A1; JP2011009566A

Description

本発明は、金属配線を有する半導体装置に関する。

特許文献１には、金属配線を保護するためのパッシベーション保護膜に生じる亀裂を抑制する技術が記載されている。

詳細には、半導体基板上に形成された金属配線の屈曲部の内側及び外側の角を鈍角とすることで（特許文献１の図２Ｂ参照）、金属配線を保護するパッシベーション保護膜に生じる応力を分散させることで亀裂を抑制する構成となっている。

特開平５−２１８０２１号公報

しかしながら、従来の金属配線では、金属配線の屈曲部の内側及び外側の角を鈍角としていたため、屈曲部の配線幅が狭くなっていた。

屈曲部の配線幅が狭くなると、配線をパターニングするためのレジストの塗布幅が狭くなる。さらに、レジストの塗布幅が狭くなるとレジストの量が減り、レジストプロファイルのテーパー形状が弱くなる（側面が立ってくる）。このため、パターニングされた金属配線の側面（メタルエッチング形状）もテーパー形状が弱くなる（側面が立ってくる）。そして、金属配線の側面のテーパー形状が弱くなることでその部位を覆うパッシベーション保護膜の膜厚が薄くなってしまいパッシベーション保護膜の被覆性が低下することが考えられる。

本発明は、上記事実を考慮して、金属配線を保護する保護膜の被覆性を向上させることが課題である。

本発明の請求項１に係る半導体装置は、半導体基板に形成され、屈曲部を有した金属配線であって、該屈曲部は屈曲した配線部と、該配線部の内側に形成された内側チャンファ部とからなり、該金属配線における該屈曲部の外側の側面と該半導体基板の上面とのなす角度が該屈曲部の内側の側面と該半導体基板の該上面となす角度よりも大きく構成される該金属配線と、前記金属配線を覆う保護膜と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、半導体基板上には、屈曲部を備えた金属配線が形成され、内側チャンファ部が金属配線の屈曲部の内側のみに設けられて屈曲部の内側の配線幅を広げている。

屈曲部の配線幅が広くなると、配線をパターニングするためのレジストの塗布幅が広くなる。レジストの塗布幅が広くなるとレジストの量が増え、レジストプロファイルのテーパー形状が強くなる（側面が寝てくる）。これにより、パターニングされた金属配線の側面（メタルエッチング形状）もテーパー形状が強くなる（側面が寝てくる）ため、屈曲部を覆うパッシベーション保護膜の膜厚が厚くなる。

このように、金属配線の側面のテーパー形状を強くすることでその部位を覆う保護膜の膜厚が厚くなるため、金属配線を保護する保護膜の被覆性を向上させることができる。

本発明の請求項２に係る半導体装置は、請求項１に記載において、前記内側チャンファ部は、前記金属配線の内側の一辺と、前記一辺と前記屈曲部を挟んで設けられる他辺とを直線で結ぶ縁辺を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、金属配線の内側の一辺と、この一辺と屈曲部を挟んで設けられる他辺とを直線で結ぶことで、内側チャンファ部の縁辺が形成される。このように、一辺と他辺を直線で結ぶことで簡易に内側チャンファ部を形成することができる。

本発明の請求項３に係る半導体装置は、請求項１に記載において、前記内側チャンファ部は、前記金属配線の内側の一辺と、前記一辺と前記屈曲部を挟んで設けられる他辺とを曲線で結ぶ縁辺を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、金属配線の内側の一辺と、この一辺と屈曲部を挟んで設けられる他辺とを曲線で結ぶことで、内側チャンファ部の縁辺が形成される。このように、一辺と他辺を曲線で結んで内側チャンファ部の縁辺とすることで、縁辺に生じる応力が決められた部位に集中するのを緩和することができる。

本発明の請求項４に係る半導体装置は、半導体基板上に形成され、第一屈曲部が設けられる第一金属配線と、前記第一金属配線の内側に並んで前記半導体基板上に形成され、前記第一屈曲部の内側に配置される第二屈曲部が設けられると共に、前記第二屈曲部の外側の配線幅を狭くする外側チャンファ部を備えた第二金属配線と、前記第一金属配線及び前記第二金属配線を覆う保護膜と、を備え、前記外側チャンファ部と前記第一金属配線との距離は、前記外側チャンファ部を挟んで両側の前記第二金属配線と前記第一金属配線との距離より長いことを特徴とする。

上記構成によれば、第一屈曲部が設けられる第一金属配線が半導体基板上に形成され、第一金属配線の内側に並んで半導体基板上に形成される第二金属配線には、第一屈曲部の内側に配置される第二屈曲部が設けられている。そして、外側チャンファ部が、第二屈曲部の外側の配線幅を狭くしている。

外側チャンファ部によって第二屈曲部の外側の配線幅が狭くされることで、第一屈曲部と第二屈曲部の間隔が広がる。第一屈曲部と第二屈曲部の間隔が広がることで、保護膜を形成させるために第一屈曲部と第二屈曲部の間に流されるＣＶＤガスの量が増加する。そして、第一屈曲部と第二屈曲部の間に流されるＣＶＤガスの量が増加することで、ＣＶＤガスが反応して生成される保護膜の膜厚が増加する。

このように、第一屈曲部と第二屈曲部の間隔を広げることで、この間を流れるＣＶＤガスの量が増加して保護膜の膜厚が厚くなるため、金属配線を保護する保護膜の被覆性を向上させることができる。

本発明の請求項５に係る半導体パッケージは、請求項４に記載において、前記外側チャンファ部は、前記第二金属配線の外側の一辺と、前記一辺と前記第二屈曲部を挟んで設けられる他辺とを直線で結ぶ縁辺を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、第二金属配線の外側の一辺と、この一辺と第二屈曲部を挟んで設けられる他辺とを直線で結ぶことで、外側チャンファ部の縁辺が形成されている。このように、一辺と他辺を直線で結ぶことで簡易に外側チャンファ部を形成することができる。

本発明の請求項６に係る半導体パッケージは、請求項４に記載において、前記外側チャンファ部は、前記第二金属配線の外側の一辺と、前記一辺と前記第二屈曲部を挟んで設けられる他辺とを曲線で結ぶ縁辺を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、第二金属配線の外側の一辺と、この一辺と屈曲部を挟んで設けられる他辺とを曲線で結ぶことで、外側チャンファ部の縁辺が形成されている。このように、一辺と他辺を曲線で結んで外側チャンファ部の縁辺とすることで、縁辺に生じる応力を緩和することができる。

本発明によれば、金属配線を保護する保護膜の被覆性を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る半導体装置に採用された金属配線を示した平面図である。（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）本発明の第１実施形態に係る半導体装置に採用された金属配線を製造する工程を示した工程図である。（Ａ）（Ｂ）本発明の第２実施形態に係る半導体装置に採用された金属配線を示した平面図である。

本発明の第１実施形態に係る半導体装置１０の一例について図１〜図２に従って説明する。

（構成）
図１に示されるように、半導体装置１０に備えられた半導体基板１２の上には、Ａｌ−Ｓｉ合金層２８（図２（Ａ）参照）がパターニングされた金属配線１４、及び金属配線１４により半導体回路に電気的に連結されるボンディングパッドパターン（図示省略）が形成されている。

この金属配線１４には、金属配線１４の延伸方向を変える屈曲部１６が設けられており、この屈曲部１６によって金属配線１４の延伸方向は９０度変えられている。つまり、金属配線１４は、屈曲部１６を挟んで直交する方向に延びる構成となっている。

さらに、屈曲部１６の内側には、屈曲部１６の配線幅（図１に示すＡ寸法）を広げる内側チャンファ部２２が設けられている。この内側チャンファ部２２は、金属配線１４の内側の一辺１８と、一辺１８と屈曲部１６を挟んで設けられる他辺２０とを直線で結ぶ縁辺２４を備えている。なお、本実施形態では、縁辺２４と一辺１８及び他辺２０とが成す角度は１３５度とされている。

さらに、金属配線１４上には、外部からのストレス、及び水、可動イオンの浸入を防ぐための保護膜としてのパッシベーション保護膜２６（図２（Ｄ）参照）が設けられている。

ここで、このパッシベーション保護膜２６の成形手順について説明する。図２には、図１のＸ−Ｘ断面が記載されている。先ず、図２（Ａ）に示されるように、半導体基板１２にスパッタ法で形成された合金層２８にレジスト層を塗布し、ホトリソ工程により、レジスト層をパターニングしてパターニングされたレジスト３０を形成する。

次ぎに、図２（Ｂ）に示されるように、エッチング工程にて、レジスト３０を用いて合金層２８をエッチング処理し、パターニングされた金属配線１４を形成する。

次ぎに、図２（Ｃ）に示されるように、エッチング処置に用いたレジスト３０を薬品等で除去する。

次ぎに、図２（Ｄ）に示されるように、ＣＶＤガス（例えばシラン系ガス）を流してプラズマ放電を利用して、金属配線１４を覆うようにパッシベーション保護膜２６を形成する。なお、パッシベーション保護膜２６としては、ＰＳＧ膜、シリコンナイトスライド膜等を用いることができる。

（作用・効果）
前述したように、図１に示されるように、金属配線１４の屈曲部１６には、配線幅を広げる内側チャンファ部２２が設けられている。このような内側チャンファ部２２が設けられる配線幅の広い金属配線１４を形成されるには、図２（Ａ）で示されるように、屈曲部１６をパターニングするレジスト３０の塗布幅寸法（図中Ｂ寸法）が広くされる。

図２（Ａ）で示されるように、レジスト３０の塗布幅寸法が広くされると、屈曲部１６をパターニングするレジスト３０の量が増える。レジスト３０の量が増えると、レジスト３０の上面３０Ａが幅方向（図２（Ａ）に示す左右方向）に収縮する収縮量が増えるため、レジストプロファイル３４のテーパー形状が強くなる（側面が寝てくる）。

図２（Ｂ）で示されるように、エッチング工程にて、レジストプロファイル３４のテーパー形状に沿って合金層２８をエッチングすることで、金属配線１４の側面３６（メタルエッチング形状）もテーパー形状が強くなる（側面が寝てくる）ため、屈曲部を覆うパッシベーション保護膜の膜厚が厚くなる。

このように、金属配線１４の側面３６のテーパー形状を強くすることでその部位を覆うパッシベーション保護膜２６の膜厚が厚くなるため、金属配線１４を保護するパッシベーション保護膜２６の被覆性（カバレージ）を向上させることができる。

また、パッシベーション保護膜２６の被覆性（カバレージ）が向上することで、パッシベーション保護膜２６に生じるクラック、ピンポール等の発生を抑制することができる。

また、パッシベーション保護膜２６に生じるクラック、ピンポール等の発生が抑制されることで、このクラック等から水や可動イオンが浸入して素子の特性が変動するのを防止することができる。

また、金属配線１４の内側の一辺１８と、この一辺１８と屈曲部１６を挟んで設けられる他辺２０とを直線で結ぶことで、内側チャンファ部２２の縁辺２４が形成されている。このように、一辺１８と他辺２０を直線で結ぶことで簡易に内側チャンファ部２２を形成することができる。

なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、内側チャンファ部２２の縁辺２４を直線としたが、特に直線に限定されず曲線であってもよい。このように曲線の場合には、縁辺に生じる応力が決められた部位に集中するのを緩和することができる。

また、上記実施形態では、屈曲部１６によって金属配線１４の延伸方向は９０度変えられたが、特に９０に限定されるものではなく、９０度以下又は９０度以上であってもよい。

次ぎに、本発明の第２実施形態に係る半導体装置５０の一例について図３に基づいて説明する。なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。

（構成）
図３（Ａ）に示されるように、半導体装置５０に備えられた半導体基板５２の上には、Ａｌ−Ｓｉ合金層がパターニングされた第一金属配線５４、第二金属配線５６及び第一金属配線５４、第二金属配線５６により半導体回路に電気的に連結されるボンディングパッドパターン（図示省略）が形成されている。

この第一金属配線５４には、第一金属配線５４の延伸方向を変える第一屈曲部５８が設けられており、この第一屈曲部５８によって第一金属配線５４の延伸方向は９０度変えられている。つまり、第一金属配線５４は、第一屈曲部５８を挟んで直交する方向に延びる構成となっている。

さらに、第二金属配線５６は、第一金属配線５４の内側に並んで形成され、第一屈曲部５８の内側に配置される第二屈曲部６０が設けられている。第一屈曲部５８と同様に、第二金属配線５６は、第二屈曲部６０を挟んで直交する方向に延びる構成となっている。

また、第二金属配線５６には、第二屈曲部６０の外側の配線幅を狭くする外側チャンファ部６２が設けられている。この外側チャンファ部６２は、第二金属配線５６の外側の一辺６４と、一辺６４と第二屈曲部６０を挟んで設けられる他辺６６とを直線で結ぶ縁辺６８を備えている。なお、本実施形態では、縁辺６８と一辺６４及び他辺６６とが成す角度は１３５度とされている。

この構成により、第一金属配線５４と第二金属配線５６の間隔を１とすると、外側チャンファ部６２が設けられない場合は、第一屈曲部５８と第二屈曲部６０の間隔は１．４となるが、第二屈曲部６０に外側チャンファ部６２を設けることで、第一屈曲部５８と第二屈曲部６０の間隔（図３（Ａ）（Ｂ）のＦ寸法）が１．４より広くなるようになっている。

（作用・効果）
以上説明したように、第一屈曲部５８と第二屈曲部６０の間隔を広げることで、第一金属配線５４及び第二金属配線５６を保護するパッシベーション保護膜７０（図３（Ｂ）参照）を形成させるために第一屈曲部５８と第二屈曲部６０の間に流されるＣＶＤガスの量が増加する。第一屈曲部５８と第二屈曲部６０の間に流されるＣＶＤガスの量が増加すると、ＣＶＤガスが反応して生成されるパッシベーション保護膜７０の膜厚が増加する。

このように、第一屈曲部５８と第二屈曲部６０の間隔を広げることで、この間を流れるＣＶＤガスの量が増加してパッシベーション保護膜７０の膜厚が厚くなるため、第一金属配線５４及び第二金属配線５６を保護するパッシベーション保護膜７０の被覆性（カバレージ）を向上させることができる。

また、パッシベーション保護膜７０の被覆性（カバレージ）が向上することで、パッシベーション保護膜７０に生じるクラック、ピンポール等の発生を抑制することができる。

また、パッシベーション保護膜７０に生じるクラック、ピンポール等の発生が抑制されることで、このクラック等から水や可動イオンが浸入して素子の特性が変動するのを防止することができる。

また、第二金属配線５６の内側の一辺６４と、この一辺６４と第二屈曲部６０を挟んで設けられる他辺６６とを直線で結ぶことで、外側チャンファ部６２の縁辺６８が形成されている。このように、一辺６４と他辺６６を直線で結ぶことで簡易に外側チャンファ部６２を形成することができる。

なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、外側チャンファ部６２の縁辺６８を直線としたが、特に直線に限定されず曲線であってもよい。このように曲線の場合には、縁辺に生じる応力が決められた部位に集中するのを緩和することができる。

１０半導体装置
１２半導体基板
１４金属配線
１６屈曲部
１８一辺
２０他辺
２２内側チャンファ部
２４縁辺
２６パッシベーション保護膜（保護膜）
５０半導体装置
５２半導体基板
５４第一金属配線
５６第二金属配線
５８第一屈曲部
６０第二屈曲部
６２外側チャンファ部
６４一辺
６６他辺
６８縁辺
７０パッシベーション保護膜（保護膜）

Claims

半導体基板に形成され、屈曲部を有した金属配線であって、該屈曲部は屈曲した配線部と、該配線部の内側に形成された内側チャンファ部とからなり、該金属配線における該屈曲部の外側の側面と該半導体基板の上面とのなす角度が該屈曲部の内側の側面と該半導体基板の該上面となす角度よりも大きく構成される該金属配線と、
前記金属配線を覆う保護膜と、
を備える半導体装置。
前記内側チャンファ部は、前記金属配線の内側の一辺と、前記一辺と前記屈曲部を挟んで設けられる他辺とを直線で結ぶ縁辺を備える請求項１に記載の半導体装置。
前記内側チャンファ部は、前記金属配線の内側の一辺と、前記一辺と前記屈曲部を挟んで設けられる他辺とを曲線で結ぶ縁辺を備える請求項１に記載の半導体装置。
半導体基板上に形成され、第一屈曲部が設けられる第一金属配線と、
前記第一金属配線の内側に並んで前記半導体基板上に形成され、前記第一屈曲部の内側に配置される第二屈曲部が設けられると共に、前記第二屈曲部の外側の配線幅を狭くする外側チャンファ部を備えた第二金属配線と、
前記第一金属配線及び前記第二金属配線を覆う保護膜と、を備え、
前記外側チャンファ部と前記第一金属配線との距離は、前記外側チャンファ部を挟んで両側の前記第二金属配線と前記第一金属配線との距離より長い半導体装置。
前記外側チャンファ部は、前記第二金属配線の外側の一辺と、前記一辺と前記第二屈曲部を挟んで設けられる他辺とを直線で結ぶ縁辺を備える請求項４に記載の半導体装置。
前記外側チャンファ部は、前記第二金属配線の外側の一辺と、前記一辺と前記第二屈曲部を挟んで設けられる他辺とを曲線で結ぶ縁辺を備える請求項４に記載の半導体装置。