半導體裝置制造方法
【專利摘要】為了抑制焊盤開口部之下的裂縫，并且不增大芯片尺寸，保護膜6具有使一部分的最上層金屬膜3露出的焊盤開口部9。該焊盤開口部9為矩形且為正方形，開口寬度為d0。第二金屬膜2在焊盤開口部9之下具有開口部。該開口部為矩形且為正方形，開口寬度為d4。保護膜6的開口端與第二金屬膜2的開口端的距離為d3。第二金屬膜2為矩形的環形狀，在焊盤開口部9的內側露出距離d3。
【專利說明】半導體裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及具有焊盤(pad)構造的半導體裝置。
【背景技術】
[0002]為了使半導體裝置進行與外部的電信號交換，采用引線接合技術，以金屬引線連結半導體裝置的焊盤和外部連接端子。引線接合技術是利用熱、超聲波、加重來將由金等形成的引線接合到半導體裝置的焊盤的機械工序，因此有半導體裝置受到損傷的情況。利用圖11的(a)及(b)，對該情況進行說明。形成在接合引線14前端的球化引線15被壓接到設于半導體裝置的焊盤開口部的最上層金屬膜3，成為壓塌的球16，接合引線14接合到焊盤開口部的最上層金屬膜3。此時，在焊盤開口部之下的絕緣膜5產生裂縫18，會對半導體裝置的可靠性產生影響。
[0003]在專利文獻I中，記載了為了防止裂縫，通過球焊裝置的毛細管構造的設計來抑制接合損傷，從而能夠抑制裂縫的產生。
[0004]在專利文獻2的【背景技術】中，記載了為了保持接合強度并防止裂縫，較厚地形成與接合引線直接接觸的焊盤開口部的金屬膜。由于該金屬膜自身吸收接合損傷，所以抑制裂縫，并且提高了焊盤構造自身的抗裂縫性。
[0005]另外，在專利文獻3中，如圖12所示，示出了加厚受到接合損傷的焊盤開口部9之下的絕緣膜的有效膜厚的焊盤構造。焊盤開口部9的最上層金屬膜3之下沒有設置第二金屬膜2，而第一金屬膜I與最上層金屬膜3之間的絕緣膜的厚度成為第二絕緣膜4和第三絕緣膜5的厚度的總計，從而受到接合損傷的焊盤開口部9之下的絕緣膜的有效膜厚變厚。由于該較厚的絕緣膜吸收接合損傷，所以抑制裂縫。由于能夠將第一金屬膜I的引線等配置在焊盤開口部9之下，所以能夠減小芯片尺寸。
[0006]現有技術文獻專利文獻
專利文獻1:日本特開平04 - 069942號公報專利文獻2:日本特開2011 - 055006號公報專利文獻3:日本特開平11 - 186320號公報。
【發明內容】
[0007]發明要解決的課題
在專利文獻I的情況下，如果接合強度降低，就會容易產生引線接合容易脫落這樣的不良。
[0008]在專利文獻2的情況下，焊盤構造的最上層的金屬膜變厚，該金屬膜的加工變得困難。其結果是，不能夠充分地減小該金屬膜的布線寬度，而芯片尺寸會變大。
[0009]圖12所示的專利文獻3的構造中，為了減小焊盤構造中的對半導體裝置內部的元件的寄生電阻，而對IC的電特性不造成影響，如圖13的(a)所示，通過加長從焊盤開口部9的開口端到焊盤構造的最上層金屬膜3的端部為止的距離dl，或者，如圖13的(b)所示，通過加長從焊盤構造的最上層金屬膜3的端部到第二金屬膜2的端部為止的距離d2，以能夠配置多的通路(via)。然而，相應地，如圖13的截面圖那樣，會增大焊盤構造，因此芯片尺寸會變大。
[0010]本發明鑒于如上所述芯片尺寸增大這一弱點而完成，其課題在于提供抑制焊盤開口部之下的裂縫，并且不增大芯片尺寸的半導體裝置。
[0011]用于解決課題的方案
為了解決上述課題，本發明提供一種具有焊盤構造的半導體裝置，其特征在于，包括:金屬膜，在焊盤開口部之下具有矩形的開口部，該金屬膜為矩形環形狀，不在球焊時的球形焊接器用毛細管前端的倒角之下，而在所述焊盤開口部的內側露出既定距離；絕緣膜，設置于所述金屬膜之上；最上層金屬膜，設置于所述絕緣膜之上；通路，不在所述焊盤開口部之下，而電連接所述金屬膜與所述最上層金屬膜；以及保護膜，設置于所述最上層金屬膜之上，具有露出一部分的所述最上層金屬膜的矩形的焊盤開口部。
[0012]發明效果
在本發明的焊盤構造中，焊盤開口部的最上層金屬膜之下的金屬膜不僅存在于焊盤開口部的外側，而且也存在于除了球焊時的球形焊接器用毛細管前端的倒角之下以外的焊盤開口部的內側。相應地，擴大了焊盤開口部的最上層金屬膜之下的金屬膜的面積，即便不增大焊盤構造，對半導體裝置內部的元件的寄生電阻也變小。
[0013]另外，在本發明的焊盤構造中，在焊盤開口部的內側，焊盤開口部的最上層金屬膜之下的金屬膜不存在于球焊時的球形焊接器用毛細管前端的倒角之下，因此在該倒角之下，受到接合損傷的焊盤開口部之下的絕緣膜的有效膜厚變厚。由于該較厚的絕緣膜吸收接合損傷，所以抑制裂縫。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是示出本發明的焊盤構造的圖。
[0015]圖2是對焊盤構造進行球焊時的圖。
[0016]圖3是示出本發明的焊盤構造的圖。
[0017]圖4是對焊盤構造進行球焊時的圖。
[0018]圖5是示出本發明的焊盤構造的圖。
[0019]圖6是示出本發明的焊盤構造的圖。
[0020]圖7是示出本發明的焊盤構造的圖。
[0021]圖8是示出本發明的焊盤構造的圖。
[0022]圖9是示出本發明的焊盤構造的圖。
[0023]圖10是示出本發明的焊盤構造的圖。
[0024]圖11是示出球焊的接合損傷的圖。
[0025]圖12是示出現有的焊盤構造的圖。
[0026]圖13是示出現有的焊盤構造的圖。
【具體實施方式】
[0027]以下，參照附圖，對本發明的實施方式進行說明。
[0028]首先，利用圖1說明本發明的半導體裝置的焊盤構造。圖1的(a)是立體圖，(b)是截面圖，(C)是用于說明第二金屬膜和焊盤開口部的關系的平面圖，未畫出最上層金屬膜3。
[0029]雖然未圖示，但在半導體襯底11設有元件。在半導體襯底11上設置第一絕緣膜10，在第一絕緣膜10上設置第一金屬膜I。元件和第一金屬膜I是通過接觸部12電連接的。在第一金屬膜I上設置第二絕緣膜4，在第二絕緣膜4上設置第二金屬膜2。第一金屬膜I和第二金屬膜2是通過設置在第二絕緣膜4的第一通路7而電連接的。在第二金屬膜2上設置第三絕緣膜5，在第三絕緣膜5上設置最上層金屬膜3。第二金屬膜2和最上層金屬膜3是通過未在焊盤開口部9之下配置的第二通路8而電連接的。在最上層金屬膜3上設置保護膜6。
[0030]保護膜6具有露出最上層金屬膜3的一部分的焊盤開口部9。該焊盤開口部9為矩形，而且在此為正方形，開口寬度為d0。第二金屬膜2在焊盤開口部9之下具有開口部。該開口部也為矩形，在此為正方形，開口寬度為d4。保護膜6的開口端和第二金屬膜2的開口端的距離為d3。第二金屬膜2為正方形的環形狀，在焊盤開口部9的內側，僅露出距離d3。距離d3是第二金屬膜2的露出量。長度之間，存在d0 = d3X2 + d4，或者，d3 =(d0 — d4)/2的關系。一般而言，第二金屬膜2為環形狀即可。最上層金屬膜3的相當于焊盤開口部9的正下方的部位沒有第二金屬膜2，因此焊盤開口部9之下的絕緣膜的有效膜厚變厚。
[0031]如已做說明的那樣，圖11是示出球焊的接合損傷的圖，但是在因接合損傷而會產生裂縫18的情況下，該裂縫18不在壓塌的球16的邊緣下產生，而在球形焊接器用毛細管前端的倒角13之下產生。S卩，圖11 (b)中，裂縫18不以壓塌的球16的寬度r2產生，而是具有圖11 Ca)所示的倒角彼此的寬度rl地產生。
[0032]如圖2所示，壓塌的球16擴展到寬度r2，因此焊盤開口部9的開口寬度d0寬于寬度r2(d0 > r2)0另外，焊盤開口部9之下的第二金屬膜2的開口寬度d4寬于倒角彼此的寬度rl(d4 > rl)。產生的接合損傷17從球形焊接器用毛細管前端的倒角13傳遞到焊盤開口部9的最上層金屬膜3。由于在球焊時的球形焊接器用毛細管前端的倒角13之下沒有第二金屬膜2，所以第二絕緣膜4和第三絕緣膜5的厚度的總計成為第一金屬膜I與最上層金屬膜3之間的絕緣膜的厚度，在此會擋住接合損傷17。
[0033]<效果>如上所述，焊盤構造中，焊盤開口部9的最上層金屬膜3之下的第二金屬膜2不僅存在于焊盤開口部9的外側，而且也存在于除了球焊時的球形焊接器用毛細管前端的倒角13之下以外的焊盤開口部9的內側。相應地，擴大焊盤開口部9的最上層金屬膜3之下的金屬膜2的面積。因而，不增大焊盤構造，而能夠增加第二金屬膜與最上層金屬膜之間的通路的數量及第一金屬膜與第二金屬膜之間的通路的數量，并減小焊盤構造對半導體裝置內部的元件造成的寄生電阻。或者，通過保持通路的數量而將寄生電阻的值保持在與現有同樣的情況下，也能夠與第二金屬膜向內側凸出的量相應地減少各自的金屬膜。
[0034]另外，焊盤構造中，在焊盤開口部9的內側，焊盤開口部9的最上層金屬膜3之下的第二金屬膜2不存在于球焊時的球形焊接器用毛細管前端的倒角13之下。因而，在該倒角13之下，受到接合損傷17的焊盤開口部9之下的絕緣膜的有效膜厚變厚。由于該較厚的絕緣膜吸收接合損傷17，所以抑制裂縫。
[0035]另外，在焊盤開口部9之下的元件為ESD保護元件的情況下，如果第二金屬膜2的面積變寬，則相應地，能夠在第二金屬膜2配置較多的第一通路7，因此在焊盤構造與ESD保護元件之間的寄生電阻變少。因而，減少電流的集中，并且提高ESD保護元件的ESD承受能力。
[0036]此外，在上述說明中，對焊盤開口部9之下存在ESD保護元件等元件的情況進行了描述，但不限于此。ESD保護元件等元件也可以從焊盤分離而配置，在此情況下，元件和焊盤經由第一金屬膜及第二金屬膜等而電連接。
[0037]另外，上述說明中，以3層金屬工藝制造了半導體裝置，但并不限定于此。也可以用2層金屬工藝制造半導體裝置。
[0038]另外，在前面的說明中將設于保護膜6的焊盤開口部9及設于第二金屬膜2的開口部的形狀都設為正方形，但并不限于此。只要能滿足說明中所使用的以不等式表示的長度之間的關系，既可為長方形，也可為圓形。可采用各種組合。
[0039]<變形例I >在圖3中示出本發明的其他焊盤構造。(a)是截面圖，(b)是用于主要說明第二金屬膜和焊盤開口部的關系的平面圖。圖4是示出對焊盤構造進行球焊的情況的圖。
[0040]與前述的實施方式進行比較，則不同點在于:在此，將矩形的第二個第二金屬膜19以不與焊盤開口部9之下的矩形環形狀的第一個第二金屬膜2相接的方式配置在焊盤開口部9之下。第二個第二電極膜19的寬度d5，有必要如圖4所示，窄于倒角彼此的寬度rl(d5 < rl)。
[0041]如圖4所示，接合損傷17從球形焊接器用毛細管前端的倒角13產生到焊盤開口部9的最上層金屬膜3，因此第二個第二金屬膜19以避開該倒角13之下而完全收斂于倒角彼此形成的寬度rl之中的方式配置。因而，受到接合損傷17的焊盤開口部9之下的絕緣膜的有效膜厚保持原來較厚的厚度。由于該較厚的絕緣膜吸收接合損傷17，所以抑制裂縫。
[0042]此外，如圖5所示，第二個第二金屬膜19也可為圓形。另外，如圖6所示，第二個第二金屬膜19也可為由多個矩形構成的點圖案。另外，雖然未圖示，但第二個第二金屬膜19也可為由多個圓形構成的點圖案。
[0043]<變形例2 >圖7是示出本發明的焊盤構造的圖，Ca)是截面圖，(b)是用于主要說明第二金屬膜和焊盤開口部的關系的平面圖。
[0044]與變形例I相比，不同點在于:在此，第二個第二金屬膜19通過第二通路8來與最上層金屬膜3電連接。另外，第二個第二金屬膜19通過第一通路7也與第一金屬膜I電連接。
[0045]焊盤構造中，第一通路7、第二通路8和第二金屬膜19重新對電傳導做出貢獻，因此焊盤構造所具有的寄生電阻變小。
[0046]此外，如圖8所示，與圖5同樣地將第二個第二金屬膜19設為圓形，其中也可以配置第二通路8。另外，如圖9所示，與圖6同樣地將第二個第二金屬膜19設為矩形的點圖案，其中可以配置第二通路8。
[0047]<變形例3 >圖10是示出本發明的焊盤構造的圖。
[0048]與前述的實施方式相比，不同點在于:在此，焊盤開口部9之下的矩形環形狀的第二金屬膜2，如圖10所示，包含狹縫30。
[0049]此外，雖然未圖示，但第二金屬膜2也可以根據布局圖案的限制，設為“ 口 ”字的形狀或“L”字的形狀等。
[0050][標號說明]
I第一金屬膜；2第二金屬膜；3最上層金屬膜；4第二絕緣膜；5第三絕緣膜；6保護膜；7第一通路；8第二通路；9焊盤開口部；10第一絕緣膜；11半導體襯底；12接觸部；13球形焊接器用毛細管前端的倒角；14接合引線；15球化引線；16壓塌的球；17接合損傷；18裂縫；19第二金屬膜。
【權利要求】
1.一種具有由多層金屬膜構成的焊盤構造的半導體裝置，其特征在于，包括: 半導體襯底； 第一絕緣膜，設置在所述半導體襯底的表面； 第一金屬膜，設置在所述第一絕緣膜上； 第二絕緣膜，設置在所述第一金屬膜上； 第一個第二金屬膜，設置在所述第二絕緣膜上； 第一通路，連接設置在所述第二絕緣膜的所述第一金屬膜與所述第一個第二金屬膜； 第三絕緣膜，設置在所述第一個第二金屬膜上； 最上層金屬膜，設置在所述第三絕緣膜上； 第二通路，連接設置在所述第三絕緣膜的所述第一個第二金屬膜與所述最上層金屬膜；以及 保護膜，設置在所述最上層金屬膜上，并且具有用于露出所述最上層金屬膜的表面的一部分的焊盤開口部， 所述第一個第二金屬膜為環形狀，在所述焊盤開口部之下具有開口部，所述開口部位于球焊中所使用的球形焊接器用毛細管前端的倒角的外側，并且所述第一個第二金屬膜在所述焊盤開口部的內側露出既定露出量。
2.如權利要求1所述的半導體裝置，其中:所述焊盤開口部及所述開口部均為正方形。
3.如權利要求2所述的半導體裝置，其特征在于:在設所述露出量為d3時，若設所述焊盤開口部的一邊的長度為dO、與所述一邊成為相同方向的、所述第一個第二金屬膜的所述開口部的一邊的長度為d4,則所述露出量滿足d3 = (dO — d4) /2的關系。
4.如權利要求2所述的半導體裝置，其特征在于:若設所述焊盤開口部的一邊的長度為dO、所述第一個第二金屬膜的位于所述開口部的一邊之下的一邊的長度為d4、壓塌的球的寬度為r2、倒角彼此的寬度為rl,則滿足dO > r2以及d4 > rl的關系。
5.如權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于:還具備截面為矩形或圓形的第二個第二金屬膜，在球焊時的所述倒角之下沒有所述第二個第二金屬膜，所述第二個第二金屬膜以不與所述焊盤開口部之下的環形狀的所述第一個第二金屬膜相接的方式設置在所述焊盤開口部之下。
6.如權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于:還具備截面具有作為多個矩形或圓形的集合的點圖案的第二個第二金屬膜，在球焊時的所述倒角之下沒有所述第二個第二金屬膜，所述第二個第二金屬膜以不與所述焊盤開口部之下的環形狀的所述第一個第二金屬膜相接的方式設置在所述焊盤開口部之下。
7.如權利要求5或6所述的半導體裝置，其特征在于:所述矩形或圓形的所述第二個第二金屬膜，通過所述第二通路與所述最上層金屬膜電連接。
8.如權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于:所述第一個第二金屬膜具有狹縫。
9.如權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于:還具備設置在所述焊盤開口部之下的元件。
10.如權利要求9所述的半導體裝置，其特征在于:所述元件為ESD保護元件。
【文檔編號】H01L23/522GK104350586SQ201380029681
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年5月21日 優先權日:2012年6月15日
【發明者】理崎智光, 中西章滋, 櫻井仁美, 島崎洸一 申請人:精工電子有限公司