説明

半導体装置の製造方法

【課題】ボンディング等、パッドへの圧力によるクラック発生を回避する半導体集積回路装置を提供する。
【解決手段】内部回路側では半導体素子回路を構成する金属配線パターンWPが層間絶縁膜IL及びビアVIAを介して多層配線構造を実現している。このような多層配線の延長上の金属パッドPAD形成領域直下にはダミーパターン禁止領域PROHが設けられている。すなわち、ダミーパターン禁止領域PROH上に層間絶縁膜ILを介して半導体素子回路に繋がり外部との電気的接続領域を有する金属パッドPADが設けられている。PAD下周辺の所定距離d1の範囲内はすべて層間絶縁膜ILで埋められた構成となっている。金属パッドPADへのボンディング時の衝撃はダミーパターン禁止領域PROH上を埋める層間絶縁膜ILにかかる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ダミーパターンが含まれる多層配線を有する半導体集積回路装置に関し、特にパッド構造周辺の信頼性対策に適用される。
【背景技術】
【0002】
コンパクト化が要求される携帯機器等に組込まれる半導体集積回路装置は、実装場所の制約が厳しくよりいっそうの縮小化が要求されている。ICチップは素子の高集積化に伴い、より多層配線構造となる。各層の平坦化にはCMP(化学的機械的研磨)技術が取り入れられるチップもあるが製造コストが高くなる懸念がある。
【0003】
より低コスト化のためCMP以外の方策がとられる多層配線構造としては、各層の平坦化向上のため実配線パターンに加えてダミーパターンが導入されている構成も少なくない。この場合、パッド形成領域下にもダミーパターンが形成される。例えば、n層で構成されるアルミニウム配線層によるパッドの形成では、パッド領域直下にn−1層でなるアルミニウム配線層によるダミーパターンの形成が存在する。ダミーパターンはアルミニウム配線層各層でパッド領域下に設けられ、最上層n層におけるパッドとビアを介して接続される構造もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述のように、配線層と接続されるパッドの構造では、パッド領域直下の配線層、さらにその下の配線層においてもそれぞれダミーパターンを延在させ、層間絶縁膜の平坦性に優れた多層配線構造を実現していた。
【0005】
しかしながら、上記構成ではパッドへのボンディング、例えばワイヤボンディングやスタッドバンプ形成時の衝撃、あるいは通常の金属バンプに対するリード圧着による衝撃に弱い欠点がある。これはSiO層間絶縁膜に対しダミーパターン金属(アルミニウム)の硬度が低いため上記のような衝撃に変形し易いためである。結局、硬度が不均一となりパッド直下の層間絶縁膜でクラックが発生するという危険性があった。
【0006】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたもので、ボンディング等、パッドへの圧力によるクラック発生を回避する半導体集積回路装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の[請求項1]に係る半導体集積回路装置は、
半導体素子回路を構成する配線パターン及びダミーパターンが含まれる多層配線を有する半導体集積回路装置であって、
前記多層配線の所定の形成層において設けられるダミーパターン禁止領域と、
前記ダミーパターン禁止領域上に層間絶縁膜を介して設けられ、前記半導体素子回路に繋がり外部との電気的接続領域を有する金属パッドと、
を具備したことを特徴とする。
【0008】
上記本発明に係る半導体集積回路装置によれば、少なくとも金属パッド形成領域直下はダミーパターン禁止領域となっている。ボンディング時の衝撃はダミーパターン禁止領域上を埋める層間絶縁膜にかかり、硬度の均一化によるクラック防止に寄与する。
【0009】
本発明の[請求項2]に係る半導体集積回路装置は[請求項1]に従属され、
前記金属パッドは所定間隔をもって配列され、前記ダミーパターン禁止領域はこの金属パッド配列の領域周辺の所定距離範囲内すべてに設けられていることを特徴とする。
【0010】
本発明の[請求項3]に係る半導体集積回路装置は[請求項1]に従属され、
前記金属パッドは所定間隔をもって配列され、前記ダミーパターン禁止領域はこの金属パッド配列の領域下方の所定数おきの多層配線の形成層について設けられていることを特徴とする。
【0011】
本発明の[請求項4]に係る半導体集積回路装置は[請求項1]に従属され、
前記金属パッドは所定間隔をもって配列され、前記ダミーパターン禁止領域はこの金属パッド配列の領域下方すべてにおける多層配線の形成層について設けられていることを特徴とする。
【0012】
上記[請求項2]〜[請求項4]それぞれに係る半導体集積回路装置によれば、金属パッドの領域直下またはその周辺には、ダミーパターンという硬度の低い層を混在させることなく、層間絶縁膜のみ存在させ、ボンディング衝撃に変形を起こし難い構造を実現する。より多層の配線となる場合、層間絶縁膜の平坦性を向上させるために間引きした形でダミーパターンを挿入する。
【0013】
本発明の[請求項5]に係る半導体集積回路装置は[請求項1]〜[請求項4]いずれか一つに従属され、
前記金属パッドの周辺部を含み前記電気的接続領域の周りに形成された1層以上の絶縁膜と、
前記電気的接続領域上に設けられたバンプ電極と、
を具備したことを特徴とする。
【0014】
上記構成によれば、バンプ電極の形成時に圧力がかかる場合やバンプ電極形成後、バンプ電極への外部接続時に圧力がかかる場合の両者またはいずれかにおける衝撃に変形を起こし難い構造が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
図1、図2は、それぞれ本発明の基本的実施形態に係る半導体集積回路装置の要部を示す平面図及び図1のF2−F2線に断面図である。内部回路側では半導体素子回路を構成する金属配線パターンWPが層間絶縁膜IL及びビアVIAを介して多層配線構造を実現している。これら多層配線構造中には必要箇所にダミーパターンDPが含まれる。
【0016】
このような多層配線の延長上の金属パッドPAD形成領域直下にはダミーパターン禁止領域PROHが設けられている。すなわち、ダミーパターン禁止領域PROH上に層間絶縁膜ILを介して半導体素子回路に繋がり外部との電気的接続領域を有する金属パッドPADが設けられている。
【0017】
PAD下周辺の所定距離d1の範囲内はすべて層間絶縁膜ILで埋められた構成となっている。金属パッドPADを囲む最上層はパッシベーション膜PFであり、単層の絶縁膜または積層の絶縁膜で構成される。金属パッドPADは複数配列されるものであり、隣接するPADが所定距離d1の範囲内に設けられれば当然ダミーパターン禁止領域PROHは金属パッドPAD配列直下に連続して設けられることになる。
【0018】
上記実施形態の構成によれば、少なくとも金属パッドPAD形成領域直下はダミーパターン禁止領域PROHとなっている。PAD下周辺の所定距離d1の範囲内がすべて層間絶縁膜ILで埋められている。金属パッドPADへのボンディング時の衝撃はダミーパターン禁止領域PROH上を埋める層間絶縁膜ILにかかる。
【0019】
上述の衝撃とは、図示しないPADへのワイヤボンディングまたはスタッドバンプの形成、さらにはバンプ電極形成後の外部端子接続に伴う衝撃が含まれる。このような衝撃に対し、かかる層間絶縁膜ILは硬度が均一化されているためクラックがほとんど発生しなくなる。
【0020】
なお、図に示すように、最上n層の配線層でパッドPADが形成されている場合、PAD直下においてn−1層の配線層によるダミーパターンは禁止されている形態(ダミーパターン禁止領域PROH)となっているが、n−1層より下の所定配線層についてはダミーパターンDPを配した構成としてもよい。
【0021】
例えば破線で示すように、金属パッドPAD下の領域においてn−1層より下の所定の各配線層で1層置きに間引きしてダミーパターンDPを設けることも考えられる。これは、より層数の多い配線層構造では平坦性向上のためにダミーパターンの形成が有用だからである。
【0022】
もちろんその他の構成でn−1層より下の各配線層についてPAD下の領域にダミーパターンを設けてもよい。また、配線層数が少なく、平坦性が良好に保てるならば、パッドの領域下方n−1層の配線層はもとよりすべてにおける多層配線の形成層についてパッドの領域下方はダミーパターン禁止領域PROHとしてもよい。
【0023】
図3は、本発明の一実施形態に係る半導体集積回路装置としてLCDドライバICチップの要部構成を示す平面図である。LCDドライバ(液晶表示駆動装置)ICチップは、微細ピッチの端子配列を持つ短冊状のチップである。実装技術には、ワイヤボンディングの他、TCP(Tape Carrier Package)等に利用されるTAB(Tape Automated Bonding)実装や、ACF(Anisotropic Conductive Film )等を利用して達成されるようなCOG(Chip On Glass )またはCOF(Chip On FilmまたはFlexible)といった実装が知られている。これら接続時にはいずれも相当の圧力がかかる。
【0024】
LCDドライバICチップ10は、データが入力される入力回路11、RAM(Random Access Memory)等で構成される記憶部12、データ処理部としてゲートアレイ等で形成されるロジック回路13、及びラッチ回路を含み信号出力をする出力回路14等が相関するように構成された内部の半導体素子回路を有している。
【0025】
入力パッド15、出力パッド16は上記入力回路11中、あるいは出力回路14中の一部のトランジスタ素子(図示せず)と繋がるよう層間絶縁膜(図示せず)を介して構成されている。これらパッド15,16の配列領域直下の配線層についてはダミーパターンを設けないダミーパターン禁止領域PROHとなっている(図1参照)。
【0026】
これにより、ボンディング時の衝撃に耐え得るようパッド15,16の配列領域周辺の所定距離範囲(例えば図2のd1)内はすべて層間絶縁膜で埋められた構成となる。その他の内部回路側は原則的にダミーパターン禁止領域PROHは設けない。各配線層で必要な箇所にダミーパターンが設けられることになる。また、パッド15,16の配列領域下方における所定距離d1範囲以外の配線層では1層置きにダミーパターンを形成するなどの平坦化対策を工夫してよい。なお、このダミーパターン禁止領域PROHはチップ領域周囲の防湿リング(ガードリング)の形成に支障ないように設けるべきである。
【0027】
LCDドライバICチップは、パッド15,16の配列が狭ピッチであることから、ダミーパターン禁止領域PROHはパッド配列領域下全域に設けられる。これにより、その後のパッド15,16へのバンプ形成、あるいはボンディング接続時の衝撃においても絶縁層が破損することなく信頼性が得られる。
【0028】
上記本発明の実施形態によれば、外部端子、つまりパッドあるいはバンプ接続時における応力集中領域を硬度の均一化された絶縁膜単体で構成する。これにより、ボンディング等の圧力によるパッド周辺のクラックの発生を回避することができる。
【0029】
以上説明したように本発明の半導体集積回路装置によれば、少なくとも金属パッド形成領域直下はダミーパターン禁止領域とし、ボンディング時の衝撃はダミーパターン禁止領域上を埋める層間絶縁膜にかかる。この結果、ボンディング等、パッドへの圧力によるクラック発生を回避する半導体集積回路装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】本発明の基本的実施形態に係る半導体集積回路装置の要部を示す平面図ある。
【図2】本発明の基本的実施形態に係る半導体集積回路装置の要部を示す図1のF2−F2線に沿う断面図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る半導体集積回路装置としてLCDドライバICチップの要部構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【0031】
WP…金属配線パターン
IL…層間絶縁膜
VIA…ビア
PAD…金属パッド
PF…パッシベーション膜
DP…ダミーターン
PROH…ダミーターン禁止領域
10…LCDドライバ(液晶表示駆動装置)ICチップ
11…入力回路、
12…記憶部(RAM)
13…ロジック回路
14…出力回路、
15…入力パッド
16…出力パッド

【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体素子回路を構成する配線パターン及びダミーパターンが含まれる多層配線を有する半導体集積回路装置であって、
前記多層配線の所定の形成層において設けられるダミーパターン禁止領域と、
前記ダミーパターン禁止領域上に層間絶縁膜を介して設けられ、前記半導体素子回路に繋がり外部との電気的接続領域を有する金属パッドと、
を具備したことを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項2】
前記金属パッドは所定間隔をもって配列され、前記ダミーパターン禁止領域はこの金属パッド配列の領域周辺の所定距離範囲内すべてに設けられていることを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。
【請求項3】
前記金属パッドは所定間隔をもって配列され、前記ダミーパターン禁止領域はこの金属パッド配列の領域下方の所定数おきの多層配線の形成層について設けられていることを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。
【請求項4】
前記金属パッドは所定間隔をもって配列され、前記ダミーパターン禁止領域はこの金属パッド配列の領域下方すべてにおける多層配線の形成層について設けられていることを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。
【請求項5】
前記金属パッドの周辺部を含み前記電気的接続領域の周りに形成された1層以上の絶縁膜と、
前記電気的接続領域上に設けられたバンプ電極と、
を具備したことを特徴とする請求項1〜4いずれか一つに記載の半導体集積回路装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2008−294464(P2008−294464A)
【公開日】平成20年12月4日(2008.12.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−189918(P2008−189918)
【出願日】平成20年7月23日(2008.7.23)
【分割の表示】特願2007−36(P2007−36)の分割
【原出願日】平成14年2月22日(2002.2.22)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】