JP2002198374A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体基板の活性領域と重なる位置に配置さ
れたボンディングパッドと多層の配線とを備える半導体
装置において、製造工程の簡略化と装置サイズの縮小化
とを両立でき、さらに、ボンディングパッドの配置位置
および半導体素子間の結線の自由度の向上が図れる半導
体装置およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 シリコン基板１の活性領域に接続された
第１配線層２上に層間絶縁膜６を介して第２配線層７を
形成し、第２配線層７上に保護膜８およびポリイミド膜
１０を介してボンディングパッド１４をシリコン基板１
の活性領域と重なるように配置する。ボンディングパッ
ド１４と重なる領域内に第２配線層７の複数の配線７ａ
・７ｂを配設し、１本の配線７ａを保護膜８およびポリ
イミド膜１０の開口部９・１１を通してボンディングパ
ッド１４と接合する一方、他の配線７ｂとボンディング
パッド１４との間に保護膜８およびポリイミド膜１０を
介在させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路に
使用される半導体装置およびその製造方法、特に半導体
基板表面の活性領域上部に形成されたボンディングパッ
ドを備える半導体装置およびその製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路は、半導体集積回路が搭
載される電子機器の高機能化および高性能化の進展に伴
い、集積度（１つのチップ上に集積された半導体素子の
数）が増大し、チップサイズが大きくなる傾向にある。
一方では、半導体集積回路を搭載したパッケージの小型
化が求められ、加工寸法の微細化（デザインルールの縮
小）、チップを搭載するパッケージの小型化等によるチ
ップサイズの縮小が行われている。

【０００３】半導体集積回路のチップは、チップ内部の
動作領域（活性領域とも呼ばれることもある）と、チッ
プ表面に形成されるボンディングパッド領域とに大別出
来る。動作領域は、トランジスタ等の半導体素子が形成
された領域（活性領域）及び半導体素子間を繋ぐ金属の
配線の領域（配線領域）である。ボンディングパッド領
域は、ボンディングパッドが形成される領域である。ボ
ンディングパッドは、半導体集積回路の信号の入出力な
どのために、例えば金の細線を用いたワイヤボンディン
グ等により外部と電気的に接続される接続用の電極であ
る。通常、ボンディングパッドは、半導体基板の活性領
域と重なる領域を避けてチップの周縁部に設けられてい
る。これは、ワイヤボンディング等のボンディングを行
う際に、ボンディングパッドに加わる機械的な圧力等に
よってボンディングパッドに発生する応力が、半導体素
子を構成する活性領域へ印加されないようにするためで
ある。なお、ボンディングパッドは、通常、一辺が５０
μｍ〜１００μｍ程度の矩形であり、約１０μｍ〜２０
μｍ程度の間隔でチップの周縁部に複数設けられる。

【０００４】かつては、半導体集積回路のチップ上で
は、半導体素子間を繋ぐ金属の配線は１層で充分であっ
たが、機能・性能の向上、集積度の増大に伴って、配線
が複雑かつ長くなり、信号が正しく伝送されない等の欠
点が生じていた。これを解決する方法として、層間絶縁
膜を介して複数の配線層を積層する多層配線構造が提案
された。これにより、配線の自由度が増し、半導体集積
回路の機能・性能の向上、および集積度の向上が容易に
達成できるようになった。

【０００５】一方、半導体集積回路の高機能化や高性能
化に伴い、その入出力等のための端子数も増え、数百個
から千個近くにも至っている。ボンディングパッドは端
子毎に必要であり、それゆえボンディングパッドの数も
端子数の増加に対応して数百個から千個近くも必要とな
っている。このようなボンディングパッドの数の増加に
伴い、チップ表面におけるボンディングパッド領域の占
める面積が増大している。そのため、半導体集積回路の
チップサイズの縮小（半導体集積回路自体の小型化）が
できず、半導体集積回路を搭載する電子機器の小型化の
要請に応えられなくなる。

【０００６】チップサイズ縮小の一手法として、従来は
半導体基板の活性領域と重なる領域を避けてチップ周縁
部に設けられていたボンディングパッドを、半導体基板
の活性領域と重なる領域（活性領域の上部）に設ける手
法が提案されている。（以下、半導体基板の活性領域と
重なる領域に設けられたボンディングパッドを「エリア
パッド」と称する）。

【０００７】まず、特開平１−９１４３９号公報（日本
国特許第２６９４２５２号）に開示された２層配線構造
の半導体装置におけるエリアパッドの形成例を、図８に
基づいて説明する。

【０００８】図８に示すように、Ｓｉ基板（半導体基
板）１０１上に１層目Ａｌ配線層１０２が形成されてい
る。１層目Ａｌ配線層１０２上には、層間絶縁膜１０３
〜１０５（プラズマ窒化膜１０３、ＮＳＧ１０４、およ
びＰＳＧ１０５）が堆積された後、パターニングおよび
エッチングにより層間絶縁膜１０３〜１０５にスルーホ
ールが形成されている。層間絶縁膜１０３〜１０５の上
層には２層目Ａｌ配線１０６が形成されており、その上
部に最終パッシベーション膜１０７が形成されている。

【０００９】そして、最終パッシベーション膜１０７に
は、開孔部（パッド開孔部）１１０が能動領域（図示し
ない）上に形成され、これにより電極用パッドが能動領
域上に形成されている。

【００１０】したがって、上記の半導体装置では、２層
目Ａｌ配線１０６における露出部分１０６ａ（開孔部１
１０の部分）が、能動領域上に形成された電極用パッド
として、すなわち、エリアパッドとして機能していると
考えられる。

【００１１】次に、特開平４−６２８５５号公報に開示
された３層配線構造の半導体装置におけるボンディング
パッドの形成例を、図９に基づいて説明する。

【００１２】第１配線層２０３は、図示しない素子が形
成されたシリコン基板２０１上に絶縁膜２０２を介して
形成されている。第２配線層２０９は、層間絶縁層２０
５〜２０７（絶縁膜２０５、ガラス塗布膜２０６、およ
び絶縁膜２０７）を介して第１配線層２０３上に形成さ
れている。第３配線層２１５は、層間絶縁層２１２〜２
１４を介して第２配線層２０９上に形成されており、層
間絶縁層２１２〜２１４の所定位置に形成されたスルー
ホールを通して第２配線層２０９と接続されている。ま
た、第３配線層２１５上には保護膜２１０が形成されて
いる。

【００１３】さらに、ワイヤボンディング時のストレス
緩和のために、第１配線層２０３におけるボンディング
パッド部分２１５ａと重なる部分（ボンディングパッド
部分２１５ａの下方の部分）２０３ａは、ボンディング
パッド部分２１５ａと略同じ形状に加工されている。

【００１４】上記の半導体装置では、保護膜２１０にボ
ンディング用ホール２１１が形成されることで、ボンデ
ィングパッド部の形成工程が完了されている。したがっ
て、第３配線層２１５における露出部分（ボンディング
用ホール２１１の部分）が、半導体装置と半導体装置外
部との電気的接続のためのボンディングパッド部分２１
５ａとなっていると考えられる。

【００１５】さらに、第２配線層２０９におけるボンデ
ィングパッド部分２１５ａと重なる部分（ボンディング
パッド部分２１５ａの下方の部分）２０９ａは、層間絶
縁層２１２〜２１４によって複数の部分に分割されてい
る。したがって、特開平４−６２８５５号公報の構成で
は、第２配線層２０９におけるボンディングパッド部分
２１５ａと重なる部分２０９ａの複数の配線は、ボンデ
ィングパッド部分２１５ａと重なる領域に存在している
と考えられる。

【００１６】次に、特開平５−２５１５７３号公報に開
示された、２層配線構造の半導体装置におけるエリアパ
ッドの形成例を、図１０に基づいて説明する。

【００１７】図１０に示すように、コレクタ（シリコン
基板）３０１上にベース３０２およびエミッタ３０３が
形成され、ベース３０２およびエミッタ３０３上にシリ
コン酸化膜３０４およびシリコン窒化膜３０５を介して
第１のアルミニウム配線３０６が形成されている。

【００１８】そして、第１のアルミニウム配線３０６の
上方に、層間絶縁膜３０７〜３０９を積層し、第２のア
ルミニウム配線３１０を形成し、その一部３１０ａを、
ボンディング線３１１をボンディングするボンディング
パッドとして用いている。このボンディングパッドは、
ベース３０２の上方に位置しており、エリアパッドとな
っている。

【００１９】また、層間絶縁膜３０７〜３０９は、ボン
ディング時のストレスによる層間絶縁膜のクラック発生
を防止するために、ポリイミド膜３０８をプラズマシリ
コン膜３０７および３０９で挟みこんだ積層構造となっ
ている。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１−９１４３９号公報に開示されている従来技術では、
２層目Ａｌ配線１０６は、１層目Ａｌ配線層１０２の配
線相互を電気的に接続するための配線として利用される
だけでなく、エリアパッドとしても利用されている。そ
のため、エリアパッドと絶縁する必要のある半導体素子
間の配線を２層目Ａｌ配線１０６によって形成する場
合、その配線は、エリアパッド領域を避けるように迂回
させて引き回す必要がある。

【００２１】また、特開平１−９１４３９号公報に近い
従来技術として、図１１に示す半導体装置も知られてい
る。なお、図１１（ａ）は金バンプを有するエリアパッ
ドとその近傍の配線を模式的に示す概略平面図であり、
図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＸ−Ｘ’断面図である。
なお、図１１（ａ）では、配線の様子が分かり易くなる
ように、層間絶縁膜および表面保護膜を省略し、エリア
パッドおよび配線と表面保護膜の開口部とだけを示して
いる。

【００２２】図１１に示すように、金属からなる第１配
線層４０１上に、層間絶縁膜４０２を介して金属からな
る第２配線層４０３が形成されている。さらに、第２配
線層４０３上に、開口部４０４ａを有する表面保護膜４
０４を形成し、開口部４０４ａを通して第２配線層４０
３の一部に金（Ａｕ）バンプ４０５を接合している。こ
の場合、金バンプ４０５に接合された部分の第２配線層
４０３と、金バンプ４０５とをエリアパッドとして利用
している。なお、第１配線層４０１は、金バンプ４０５
の下方領域に複数の配線４０１ａを有しているが、これ
らは半導体素子からの電極引出し用の配線である。

【００２３】なお、図示していないが、第１配線層４０
１の下方には、金バンプ４０５の下方には活性領域（半
導体素子が形成された領域）を有する半導体基板が配設
されている。

【００２４】この構成では、第２配線層４０３と金バン
プ４０５との接続についてみると、金バンプ４０５の下
方の第２配線層４０３をエリアパッドである金バンプ４
０５と略同じ大きさ（断面積）にし、かつ、金バンプ４
０５と第２配線層４０３との間の表面保護膜４０４の開
口部４０４ａも金バンプ４０５と略同じ大きさ（断面
積）にしている。このため、第２配線層４０３では、金
バンプ４０５の下方領域に金バンプ４０５と接合された
１本の配線しか存在しない。そのため、金バンプ４０５
と絶縁する必要のある半導体素子間の配線（図１１
（ｂ）の下の２つの配線）は、配設位置の制約を受け、
図１１（ａ）に示すように、金バンプ４０５と重なる領
域を避けるように迂回させて引き回す必要がある。その
ため、金バンプ４０５と重なる領域の外側に、迂回させ
た第２配線層４０３の配線のための配線領域を確保する
必要が生じ、その分のチップサイズが必要になる。その
結果、エリアパッドによるチップサイズが縮小できると
いう効果が半減してしまう。

【００２５】金バンプ４０５の大きさは、通常、第２配
線層４０３側の端面が、一辺５０μｍ〜１００μｍ程度
の矩形である。一方、配線の幅は、通常、１μｍ以下の
寸法である。そのため、この金バンプ４０５を半導体素
子の活性領域の直上に設けると、１０本〜２０本程度の
配線を迂回させる必要がある。金バンプ４０５の数が多
くなるほど、配線の制約は大きくかつ複雑になり、ま
た、金バンプ４０５を形成する位置も制約を受ける。

【００２６】これらの問題は、特開平１−９１４３９号
公報に開示されている従来技術においても発生する。そ
のため、特開平１−９１４３９号公報の構成では、エリ
アパッドによる効果が、実用上生かしきれない恐れがあ
る。

【００２７】また、特開平４−６２８５５号公報の半導
体装置では、シリコン基板２０１上の活性領域の位置が
不明であるが、シリコン基板２０１上の活性領域がボン
ディングパッドと重なる位置にある構成、つまり、エリ
アパッドを備える構成であったと仮定しても、次のよう
な問題を有している。

【００２８】すなわち、特開平４−６２８５５号公報の
構成では、第２配線層２０９におけるボンディングパッ
ド部分２１５ａと重なる部分２０９ａの複数の配線は、
全てがボンディングパッド部分２１５ａに電気的に接続
されている。

【００２９】従って、第２配線層２０９におけるボンデ
ィングパッド部分２１５ａと重なる部分２０９ａの複数
の配線は、ボンディングパッド部分２１５ａに接続され
る配線としてしか使用できず、ボンディングパッド部分
２１５ａと絶縁する必要のある半導体素子間の配線とし
ては使用できない。

【００３０】また、特開平５−２５１５７３号公報に開
示された半導体装置においても、特開平１−９１４３９
号公報に開示された従来技術と同様に、第２のアルミニ
ウム配線３１０の一部をエリアパッドとして利用してい
る。そのため、エリアパッドと絶縁する必要のある半導
体素子間の配線をエリアパッド直下に配することは不可
能である。したがって、エリアパッドと絶縁する必要の
ある、第２のアルミニウム配線３１０による半導体素子
間の配線は、エリアパッドと重なる領域を避けるように
迂回させて引き回す必要がある。

【００３１】図１２は、この問題を解決する従来技術の
例を示すものである。図１２（ａ）は、金バンプを有す
るエリアパッドとその近傍の配線を模式的に示す概略平
面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＹ−Ｙ’
断面図である。なお、図１２（ａ）では、配線の様子が
分かり易くなるように、第１の層間絶縁膜、第２の層間
絶縁膜、および表面保護膜を省略し、エリアパッドおよ
び配線と表面保護膜の開口部とだけを示している。

【００３２】図１２に示すように、金属からなる第１配
線層５０１上に、第１の層間絶縁膜５０２を介して金属
からなる第２配線層５０３が形成されている。第２配線
層５０３上に第２の層間絶縁膜５０４が堆積され、第２
の層間絶縁膜５０４には電気的な接続のためのビアホー
ル(via hole)５０４ａが形成されている。第２の層間絶
縁膜５０４上に金属の堆積加工により第３配線層５０５
が形成されている。さらに、第３配線層５０５上に、開
口部５０６ａを有する表面保護膜５０６を形成し、開口
部５０６ａを通して第３配線層５０５の一部に金バンプ
５０７を接合している。この場合、金バンプ５０７に接
合された部分の第３配線層５０５と、金バンプ５０７と
をエリアパッドとして利用している。

【００３３】なお、図示していないが、第１配線層５０
１の下方には、金バンプ５０７の下方に活性領域（半導
体素子が形成された領域）を有する半導体基板が配設さ
れている。また、第２配線層５０３と第３配線層５０５
とは、第２の層間絶縁膜５０４における金バンプ５０７
と重なる領域外に設けられたビアホール５０４ａを通し
て接続されている。

【００３４】さらに、この構成では、金バンプ５０７の
下方の第３配線層５０５を金バンプ５０７と略同じ大き
さ（断面積）にし、かつ、金バンプ５０７と第３配線層
５０５との間の表面保護膜５０６の開口部５０６ａも金
バンプ５０７と略同じ大きさ（断面積）にしている。

【００３５】図１２に示す構成によれば、第２配線層５
０３の複数の配線を金バンプ５０７の下方領域に配設す
ることが可能となっている。

【００３６】しかしながら、上記構成では、図１１の構
成に対して、第２の層間絶縁膜５０４および第３配線層
５０５の追加が必要である。したがって、図１２の半導
体装置の製造工程では、図１１の半導体装置の製造工程
に、第２の層間絶縁膜５０４を堆積および加工する工程
と、第３配線層５０５を堆積および加工する工程とを追
加することが必要である。特に、フォトリソグラフィ工
程及びエッチング工程の追加が必要であり、作業効率の
低下やチップコストの上昇を招くことになる。

【００３７】本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は、半導体素子の活性領域と
重なる位置（活性領域の上方）に配置され、金バンプ等
から形成されたボンディングパッドと、多層の配線とを
備える半導体集積回路等の半導体装置において、製造工
程を簡略化することができ、かつ、装置サイズ（チップ
サイズ）を縮小化することができ、さらに、ボンディン
グパッドを配置する位置の自由度の向上、および半導体
素子間等の結線の自由度向上を図ることができる半導体
装置およびその製造方法を提供することにある。

【００３８】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
上記の課題を解決するために、半導体素子が形成された
領域である活性領域を有する半導体基板と、上記半導体
基板上に形成され、上記活性領域と電気的に接続された
第１配線層と、上記第１配線層上に層間絶縁膜を介して
形成された第２配線層と、少なくとも一部が上記活性領
域と重なるように形成された、外部との電気的接続のた
めのボンディングパッドとを備える半導体装置におい
て、上記第２配線層は、上記ボンディングパッドと重な
る領域内に複数の配線を有し、上記配線の一部がボンデ
ィングパッドと接合されている一方、他の配線とボンデ
ィングパッドとの間に絶縁膜が形成されていることを特
徴としている。

【００３９】上記構成によれば、図８、１０、および１
１に示すような従来のエリアパッドを有する２層配線の
半導体装置では１本の配線しか配設されていなかった、
ボンディングパッドと重なる領域に複数の配線を配設で
きる。そして、これら複数の配線のうち、ボンディング
パッドと接合されている配線以外は、絶縁膜によってボ
ンディングパッドと絶縁される。

【００４０】これにより、従来のエリアパッドを有する
２層配線の半導体装置では、ボンディングパッドの下方
領域を避けて迂回さていた、ボンディングパッドと絶縁
する必要のある配線を、ボンディングパッドと重なる領
域（下方領域）に配設することができる。例えば、半導
体集積回路内の隣接する３つの半導体素子のそれぞれの
活性領域と重なる領域（上方領域）にボンディングパッ
ドを設けた場合において、両端の半導体素子間を接続す
る第２の配線を中央のボンディングパッドと重なる領域
に配設することが可能となる。それゆえ、配線の余分な
引き回しが不要となるので、配線領域の面積を縮小で
き、チップサイズの縮小を図ることができる。

【００４１】さらに、ボンディングパッドの位置を考慮
して半導体素子間等の結線を設計したり、逆に半導体素
子間等の結線を考慮してボンディングパッドの位置を決
める必要がなくなるので、半導体素子間等の結線の自由
度やボンディングパッドの配置位置の自由度が向上す
る。

【００４２】また、半導体素子間等の配線の位置を考慮
し、活性領域を避けてチップの周縁部の配線が存在しな
い領域にボンディングパッドを配置していた旧来の半導
体装置と比較すると、チップの周縁部のボンディングパ
ッド専用の領域（配線が存在しない領域）が不要とな
る。それゆえ、旧来の半導体装置に対しても、配線領域
の面積を縮小でき、チップサイズの縮小を図ることがで
きる。

【００４３】その上、図１２に示す従来のエリアパッド
を有する３層配線の半導体装置と比較すると、ボンディ
ングパッドが第３配線層を介することなく直接、第２配
線層に接合されているので、第３配線層および第３配線
層を覆う保護膜を省くことができる。それゆえ、第３配
線層および第３配線層を覆う保護膜を形成する製造工程
を省くことができ、製造工程を短縮することができる。
その結果、生産効率および製造コストを向上させること
ができる。

【００４４】したがって、上記構成によれば、生産性の
向上およびコストの削減が可能になり、かつ、装置サイ
ズの小型化を図ることができ、さらに、半導体素子間等
の結線の自由度やボンディングパッドの配置位置の自由
度を向上させることができる。

【００４５】なお、本願明細書において、「重なる」と
は、半導体基板上に投影した正射影が一致することを指
すものとする。

【００４６】上記絶縁膜は、ボンディングパッド側から
第２配線層に加わる衝撃を緩和するための有機高分子膜
を含むことが好ましい。

【００４７】特開平１−９１４３９号公報の従来技術の
ように、第２配線層の一部をボンディングパッドとした
場合、ワイヤボンディング時にボンディングパッドに加
わる機械的な応力により第２配線層にクラックが発生し
易く、従って、第２配線層の配線に断線が生じ易いとい
う問題もある。また、場合によっては、ワイヤボンディ
ング時にボンディングパッドに加わる機械的な応力によ
り、半導体素子の破壊が起こる恐れもある。また、本発
明では、ボンディングパッドと重なる領域に複数の配線
が存在するため、上述のようなボンディング時のクラッ
ク防止および衝撃緩和を十分に考慮する必要がある。

【００４８】これに対し、上記の好ましい形態によれ
ば、有機高分子膜によって、ボンディング時に第２配線
層に加わる衝撃を緩和することができる。特に、ボンデ
ィングパッドと重なる領域に配設された配線のうちでボ
ンディングパッドと接合されている以外の配線に加わる
衝撃を緩和することができる。その結果、第２配線層に
クラックが発生して断線が生じることを防止することが
できる。また、ボンディング時に半導体素子に加わる衝
撃も緩和することができる。その結果、半導体素子の破
壊を防止できる。

【００４９】上記絶縁膜は、上記の有機高分子膜に加え
て無機絶縁膜を含むことがより好ましく、その場合、無
機絶縁膜が、有機高分子膜と第２配線層との間に形成さ
れていることが特に好ましい。

【００５０】上記有機高分子膜は、ポリイミド膜である
ことが好ましい。これにより、ボンディング時に第２配
線層や半導体素子に加わる衝撃をより確実に緩和するこ
とができる。その結果、第２配線層の断線や半導体素子
の破壊をより確実に防止できる。

【００５１】上記有機高分子膜のビッカース硬さは、ボ
ンディングパッドのビッカース硬さの２／３以上である
ことが好ましい。

【００５２】上記構成によれば、有機高分子膜の伸縮が
起こりにくくなり、有機高分子膜の断裂を防止すること
ができる。それゆえ、有機高分子膜の断裂により、ボン
ディングパッドが有機高分子膜から剥がれる現象を防止
できる。特に、高融点金属層を一面に形成した後、高融
点金属層の不要な部分を除去する方法でボンディングパ
ッドにおける第２配線層との接合部に高融点金属層を形
成する場合、高融点金属層の形成時の応力によりウエハ
が反った後、不要な部分の高融点金属層を除去した時
に、高融点金属層が分断されてウエハの反りが戻る。こ
のようなウエハの反りと戻りが起こった際に、有機高分
子膜のビッカース硬さが低いと、有機高分子膜がウエハ
の反りと戻りに伴って伸縮し、有機高分子膜に断裂が発
生する。上記構成によれば、特に、このような高融点金
属層の形成工程におけるウエハの反りに起因する有機高
分子膜の断裂を防止できる。

【００５３】なお、ビッカース硬さ（Ｈｖ）とは、対面
角が１３６度のダイアモンド四角錐圧子を用い、試験面
にくぼみをつけたときの試験荷重（ｋｇｆ）を、永久く
ぼみの対角線長さから求めた永久くぼみの表面積（ｍｍ
² ）で除した値である。

【００５４】また、上記有機高分子膜は、上記第２配線
層の配線の一部と上記ボンディングパッドとを接合する
ための開口部を有し、かつ、上記開口部を囲む内壁が、
上記ボンディングパッドに近づくにつれて外側へ広がる
方向に傾斜していることが好ましい。

【００５５】上記構成によれば、ボンディングパッドの
下地の段差が緩やかになり、ボンディングパッドの段差
も緩やかになるので、ボンディング時に接続不良が起こ
ることを防止できる。また、上記構成によれば、開口部
の径が全体的に大きくなるので、ボンディングパッドに
おける第２配線層との接合部が高融点金属層からなり、
ボンディングパッドの他の部分が金からなる場合に、高
融点金属層が断線するという現象を防止できる。それゆ
え、金と第２配線層を構成する導電体とが互いに接触す
ることで反応し、第２配線層の配線抵抗が不均一になる
等の欠陥を防止できる。

【００５６】また、上述のような有機高分子膜の内壁が
傾斜している構成において、上記開口部を囲む部分の有
機高分子膜は、鳥の嘴状、すなわち、下地となる層間絶
縁膜表面に対する内壁の傾斜角が上記ボンディングパッ
ドに近づくほど緩くなるような形状に形成されているこ
とがより好ましい。これにより、上記構成によれば、ボ
ンディングパッドの下地の段差をさらに緩やかにし、ボ
ンディングパッドの段差をさらに緩やかにすることがで
きるので、ボンディング時に接続不良が起こることをさ
らに確実に防止できる。

【００５７】また、有機高分子膜を含む構成において、
上記絶縁膜は、上記有機高分子膜と第２配線層との間に
挟持された、無機絶縁材料からなる保護膜をさらに含
み、上記第２配線層上の保護膜における有機高分子膜側
の表面には、上記他の配線に対応した凸部が形成されて
いることが好ましい。

【００５８】上記構成によれば、有機高分子膜と第２配
線層との間に無機絶縁材料からなる保護膜を設けたこと
で、第２配線層を水分から保護することができると共
に、絶縁膜の機械的強度を向上させることができる。そ
れゆえ、ボンディングパッドと第２配線層の他の配線と
の絶縁状態、および第２配線層の電気的特性をより安定
に維持することができる。また、第２配線層上の保護膜
における有機高分子膜側の表面に凸部が形成されている
ことで、保護膜と有機高分子膜との接触面積が広くな
る。その結果、保護膜と有機高分子膜との剥離を防止す
ることができる。

【００５９】上記凸部は、オーバーハング形状であるこ
とが好ましい。

【００６０】上記構成によれば、保護膜のオーバーハン
グ形状の凸部と、その凸部のくびれ部分に形成された有
機高分子膜とが噛み合うことで、保護膜と有機高分子膜
との剥離を防止することができる。

【００６１】また、上記他の配線は、ボンディングパッ
ドと重なる領域内におけるボンディングパッドと接合さ
れている配線の両側に、それぞれ複数配設されていても
よい。

【００６２】上記構成によれば、保護膜の凸部の数が増
大し、保護膜と有機高分子膜との接触面積が広くなる。
その結果、保護膜と有機高分子膜との剥離をより一層防
止することができる。

【００６３】保護膜に凸部が形成されている構成におい
て、上記第２配線層におけるボンディングパッドと重な
る領域内に存在する配線間の間隔は、７μｍ未満である
ことが好ましい。

【００６４】上記構成によれば、保護膜の凸部の間隔を
狭くすることができ、ボンディングパッド表面の凹凸を
低減することができる。その結果、ボンディングパッド
と外部のリードとの接続時における電気抵抗の増大やリ
ードの剥がれを防止することができる。

【００６５】上記他の配線は、半導体装置本体または外
部装置の動作に関与する動作用配線に加えて、半導体装
置本体や外部装置の動作に関与しないダミー配線を含ん
でいてもよい。

【００６６】上記構成によれば、設計上、半導体装置本
体または外部装置の動作に関与する動作用配線の数が少
ない場合であっても、他の配線の本数を多くして、保護
膜と有機高分子膜との剥離を防止することができる。ま
た、上記構成によれば、設計上、半導体装置本体または
外部装置の動作に関与する動作用配線の数が少ない場合
であっても、上記第２配線層におけるボンディングパッ
ドと重なる領域内に存在する配線間の間隔を７μｍ未満
にして、ボンディングパッド表面の凹凸を低減すること
ができる。その結果、ボンディングパッドと外部のリー
ドとの接続時における電気抵抗の増大やリードの剥がれ
を防止することができる。

【００６７】したがって、上記構成によれば、配線の設
計（本数や位置）の自由度を確保しながら、保護膜と有
機高分子膜との剥離や、ボンディングパッドと外部のリ
ードとの接続時における電気抵抗の増大およびリードの
剥がれを防止できる。

【００６８】上記ボンディングパッドは、上記配線との
接合部分に形成された高融点金属層と、高融点金属層上
に形成され、表面に露出した金層とからなることが好ま
しい。

【００６９】上記ボンディングパッドが、金のみからな
る場合、金と第２配線層との間の相互拡散により、第２
配線層を構成するアルミニウム（Ａｌ）等の低抵抗材料
と金とが反応して金属間化合物が生成し、第２配線層の
配線抵抗が不均一になる等の問題が生じるおそれがあ
る。また、上記ボンディングパッドが金のみからなり、
ボンディングパッドに接する絶縁膜がポリイミド膜であ
る場合、ボンディングパッドと絶縁膜との密着性が悪い
という問題もある。

【００７０】これに対し、上記構成では、高融点金属層
が、ボンディングパッドにおける配線との接合部分に形
成され、表面に露出した金層と第２配線層との間に介在
している。これにより、第２配線層と金層との間の相互
拡散によって第２配線層を構成するアルミニウム等の低
抵抗材料と金とが反応することを防止でき、第２配線層
の配線抵抗が不均一になる等の欠陥の発生を防止でき
る。また、高融点金属は、金よりもポリイミド膜との密
着性が良いので、ボンディングパッドと絶縁膜との密着
性が向上する。また、表面に露出した部分は、化学的に
最も安定な金属である金からなっているので、ボンディ
ングパッドと外部との接続を確実に行うことができる。

【００７１】本発明の半導体装置の製造方法は、上記の
課題を解決するために、半導体基板上に半導体素子を形
成する工程と、一部が半導体素子に接合されるように第
１配線層を形成する工程と、上記第１配線層上に、ビア
ホールを有する層間絶縁膜を形成する工程と、上記層間
絶縁膜上および上記ビアホール内に第２配線層を形成す
る工程と、上記第２配線層上に絶縁膜を形成する工程
と、上記絶縁膜に開口部を形成する工程と、上記絶縁膜
上と上記開口部内とに金属膜を形成することにより、外
部との電気的接続のためのボンディングパッドを形成す
る工程とを含む半導体装置の製造方法において、第２配
線層を形成する工程では、複数の配線を形成し、絶縁膜
を形成する工程では、複数の配線を覆うように絶縁膜を
形成し、開口部を形成する工程では、絶縁膜で覆われた
複数の配線のうち、一部の配線のみが露出されるように
開口部を形成し、ボンディングパッドを形成する工程で
は、少なくとも一部が上記半導体素子と重なり、かつ、
絶縁膜で覆われた配線の少なくとも１本と重なるように
ボンディングパッドを形成することを特徴としている。

【００７２】上記方法によれば、従来のエリアパッドを
有する２層配線の半導体装置では１本の配線しか配設さ
れていなかった、ボンディングパッドと重なる領域に複
数の配線が配設された半導体装置を得ることができる。
そして、これら複数の配線のうち、ボンディングパッド
と接合されている配線以外は、絶縁膜によって覆われて
いるので、ボンディングパッドと絶縁される。

【００７３】これにより、ボンディングパッドと絶縁す
る必要のある配線を、ボンディングパッドと重なる領域
（下方領域）に配設することができる。それゆえ、配線
の余分な引き回しが不要となるので、配線領域の面積を
縮小でき、チップサイズの縮小を図ることができる。さ
らに、半導体素子間等の結線の自由度やボンディングパ
ッドの配置位置の自由度が向上する。

【００７４】また、半導体素子間等の配線の位置を考慮
し、活性領域を避けてチップの周縁部の配線が存在しな
い領域にボンディングパッドを配置していた旧来の半導
体装置と比較して、配線領域の面積を縮小でき、チップ
サイズの縮小を図ることができる。

【００７５】その上、上記方法では、ボンディングパッ
ドを第３配線層を介することなく直接、第２配線層に接
合でき、第３配線層および第３配線層を覆う保護膜を省
くことができる。それゆえ、第３配線層および第３配線
層を覆う保護膜を形成する製造工程を省くことができ、
製造工程を短縮することができる。その結果、生産効率
および製造コストを向上させることができる。

【００７６】したがって、上記方法によれば、生産性の
向上およびコストの削減が可能になり、かつ、装置サイ
ズの小型化を図ることができ、さらに、半導体素子間等
の結線の自由度やボンディングパッドの配置位置の自由
度を向上させることができる。

【００７７】上記方法は、好ましくは、第１配線層を形
成する工程の前に、上記半導体基板上に絶縁膜を形成す
る工程と、上記絶縁膜にコンタクトホールを形成する工
程とをさらに含む。

【００７８】第１配線層を形成する工程は、好ましく
は、上記絶縁膜上および上記コンタクトホール内に第１
導電膜を形成する工程と、上記第１導電膜を加工して第
１配線層を形成する工程とを含む。第２配線層を形成す
る工程は、好ましくは、上記層間絶縁膜上および上記ビ
アホール内に第２導電膜を形成する工程と、上記第２導
電膜を加工して第２配線層を形成する工程とを含む。

【００７９】また、上記方法は、好ましくは、絶縁膜を
形成する工程が保護膜としての無機絶縁膜を形成する工
程であり、開口部を形成する工程が無機絶縁膜に開口部
を形成する工程であり、開口部を形成する工程の後に、
ボンディング時にボンディングパッド側から第２配線層
に加わる衝撃を緩和するための有機高分子膜を上記無機
絶縁膜上に形成する工程と、上記有機高分子膜に対し、
上記無機絶縁膜の開口部を含み、かつ、該開口部より広
い第２開口部を形成する工程とを含む。さらに、この好
ましい方法において、ボンディングパッドを形成する工
程は、好ましくは、上記有機高分子膜上、無機絶縁膜の
開口部内、および有機高分子膜の第２開口部内に、金よ
りも上記有機高分子膜との密着性が良い金属（好ましく
は高融点金属）からなる金属膜を形成する工程と、上記
保護膜の第１開口部を覆い、かつ、第１開口部より広い
面積にメッキにより金バンプを形成する工程と、上記金
バンプをマスクにして不要な部分の金属膜を除去する工
程とを含む。

【００８０】また、ボンディングパッドを形成する工程
は、好ましくは、上記絶縁膜上および絶縁膜の開口部内
に高融点金属膜を形成する工程と、上記絶縁膜の開口部
を覆い、かつ、該開口部より広い面積にメッキにより金
バンプを形成する工程と、上記金バンプをマスクにして
不要な部分の高融点金属膜を除去する工程とを含んでい
る。

【００８１】

【発明の実施の形態】〔実施の形態１〕本発明の実施の
一形態について図１ないし図７に基づいて説明すれば、
以下の通りである。

【００８２】以下に、本発明の半導体装置の実施の一形
態として、シリコン（Ｓｉ）基板上に形成されたＭＯＳ
(Metal Oxide Semiconductor) トランジスタを有する半
導体集積回路を例にして詳細に説明する。しかしなが
ら、本発明において、半導体基板を構成する半導体材
料、半導体基板上に形成される半導体素子の種類やその
組み合わせには、特に制約はない。なお、本願明細書に
おいては、半導体素子が形成された半導体基板上の領域
を、活性領域と称する。

【００８３】図１は、本発明に係る半導体装置の実施の
一形態としての半導体集積回路の半導体素子１つ分に対
応する部分の概略断面図である。以下の説明では、半導
体素子１つ分に対応する部分について説明する。

【００８４】本実施形態の半導体集積回路は、図１に示
すように、半導体素子２０が形成された領域である活性
領域を有するシリコン基板（半導体基板）１と、シリコ
ン基板１上に形成され、上記活性領域と電気的に接続さ
れた第１配線層２と、第１配線層２上に層間絶縁膜６を
介して形成された第２配線層７と、少なくとも一部が上
記活性領域と重なる位置（活性領域の上方）に形成され
た、外部との電気的接続のためのボンディングパッド１
４とを備えている。

【００８５】本実施形態の半導体素子２０は、ＭＯＳト
ランジスタである。半導体素子２０は、シリコン基板１
の表層に形成された、ソース領域として機能する不純物
拡散層１ａと、ドレイン領域として機能する不純物拡散
層１ｂと、不純物拡散層１ａ・１ｂ上に形成された酸化
膜（ソース領域・ドレイン領域へのイオン注入時のダメ
ージを低減するための膜）２６・２６と、シリコン基板
１上に形成されたゲート絶縁膜２１と、ポリシリコンゲ
ート電極２２と、ポリシリコンゲート電極２２の側面に
形成された側壁保護膜２３とからなっている。この半導
体素子２０では、シリコン基板１における不純物拡散層
１ａ・１ｂ間の領域がチャネル領域として機能する。し
たがって、本実施形態のシリコン基板１では、不純物拡
散層１ａ・１ｂと、それらの間のチャネル領域が、活性
領域となっている。また、シリコン基板１における半導
体素子２０が形成されている領域（活性領域）以外の領
域は、半導体素子２０と他の半導体素子との電気的分離
（アイソレーション）のための素子分離用絶縁膜２４・
２４が形成された素子分離領域となっている。

【００８６】シリコン基板１の活性領域に形成された半
導体素子２０および素子分離用絶縁膜２４・２４上に
は、所定の厚さの絶縁膜２５が形成されている。また、
絶縁膜２５の所定の位置（不純物拡散層１ａ・１ｂに対
応する位置）には、第１配線層２と不純物拡散層１ａ・
１ｂとを電気的に接続するためのコンタクトホールが開
口されている。

【００８７】第１配線層２は、アルミニウム等の導電体
からなる単層または複層の導電膜によって形成されてい
る。第１配線層２は、絶縁膜２５上に形成された複数の
配線２ａ・２ｂからなっており、配線２ａは上記コンタ
クトホールを通して不純物拡散層１ａと電気的に接続さ
れ、配線２ｂは上記コンタクトホールを通して不純物拡
散層１ｂと電気的に接続されている。

【００８８】第１配線層２上には第１配線層２と第２配
線層７とを絶縁するための層間絶縁膜６が単層または複
層の絶縁膜で形成されており、層間絶縁膜６には第１配
線層２と第２配線層７とを電気的に接続するためのビア
ホールが設けられている。

【００８９】この場合、層間絶縁膜６は、表面を平坦化
する機能を有している。層間絶縁膜６としては、単層の
絶縁膜でもよいが、本実施形態では、第１導電膜で形成
した第１配線層２の凹凸を被覆して表面を平坦化するこ
とができる点で好ましいことから、複数の絶縁膜を積層
した積層膜を採用している。

【００９０】また、本実施形態では、層間絶縁膜６とし
て、ＳＯＧ（Spin On Glass)膜４を含む積層膜を用いて
いる。ＳＯＧ膜４は、塗布法（ＳＯＤ；Spin On Deposi
tion) により形成したシリコン酸化膜であり、塗布シリ
コン酸化膜とも呼ばれるものである。ＳＯＧ膜４は、ス
ピンコーティングによる簡便な方法（塗布法）で形成で
き、かつ、表面張力により被塗布面の凸部よりも凹部に
厚く形成できるので、平坦化には非常に有効な絶縁膜で
ある。しかしながら、ＳＯＧ膜４を単独で層間絶縁膜６
として使用すると、ＳＯＧ膜４自体に含まれる極微量の
水分等が染み出してきて、第１配線層２や第２配線層７
を構成するアルミニウム等の金属配線材料と反応し、金
属配線材料の断線を引き起こす等の問題が生じることが
あり、第１配線層２や第２配線層７の配線の信頼性が低
下する。

【００９１】そこで、本実施形態では、この問題を回避
するために、層間絶縁膜６として、ＳＯＧ膜４を全面に
形成した後、いわゆるエッチバックと称する技術により
ＳＯＧ膜４全面にエッチングしてシリコン酸化膜３の凹
部にのみＳＯＧ膜４を残して表面を平坦化している。さ
らに、本実施形態では、この問題を回避するために、化
学気相成長（ＣＶＤ；Chemical Vapor Deposition ）法
により形成したシリコン酸化膜３・５でＳＯＧ膜４を挟
み込み、ＳＯＧ膜４からの水分等の染み出しを阻止する
手法を採用している。すなわち、本実施形態では、ＣＶ
Ｄ法で形成したシリコン酸化膜（ＣＶＤ酸化膜）３・５
の間に、エッチバックしたＳＯＧ膜４を挟んだサンドイ
ッチ構造を採用している。

【００９２】第２配線層７も、アルミニウム等の導電体
からなる単層または複層の導電膜によって形成されてい
る。第２配線層７は、ボンディングパッド１４と重なる
領域（ボンディングパッド１４の下方領域）内に互いに
絶縁された複数の配線７ａ・７ｂを有している。また、
第２配線層７の一部は、層間絶縁膜６のビアホールを通
して第１配線層２の一部と接続されている。この場合、
第２配線層７の１本の配線７ｂが、層間絶縁膜６のビア
ホールを通して第１配線層２の１本の配線２ａと電気的
に接続されている。

【００９３】第２配線層７とボンディングパッド１４と
の間には、保護膜８およびポリイミド膜１０が形成され
ており、保護膜８およびポリイミド膜１０には開口部９
が開口されている。そして、第２配線層７の複数の配線
７ａ・７ｂのうち、１本の配線７ａが保護膜８およびポ
リイミド膜１０の開口部９および１１を通してボンディ
ングパッド１４と接合されている一方、他の２本の配線
７ｂとボンディングパッド１４との間には、保護膜８お
よびポリイミド膜１０が介在している。すなわち、開口
部９および開口部１１は、保護膜８およびポリイミド膜
１０におけるボンディングパッド１４と重なる領域（ボ
ンディングパッド１４の直下の領域）における第２配線
層７の１本の配線７ａに対応する位置だけに形成されて
おり、両端の配線７ｂが配設される配線領域には形成さ
れていない。したがって、開口部９における第２配線層
７側の端での断面積（シリコン基板１に平行な面に沿っ
た断面の面積）、すなわち、第２配線層７とボンディン
グパッド１４との接合面の面積は、図１１および図１２
に示す従来技術のようにボンディングパッド１４の上面
（シリコン基板１と対向する面の裏面）の面積と略同じ
ではなく、ボンディングパッド１４の上面の面積よりも
ずっと小さくなっている。

【００９４】保護膜８は、半導体集積回路の表面を保護
すると共に、ボンディングパッド１４と第２配線層７の
中央の配線７ａとを絶縁するための絶縁膜であり、単層
または複層の無機絶縁膜で形成されている。また、保護
膜８は、第２配線層７を水分から保護すると共に、機械
的強度の高い絶縁膜を提供する機能を有している。

【００９５】開口部９は、第１配線層２および第２配線
層７と外部との電気的接続を確保する目的で、ボンディ
ングパッド１４の下面（シリコン基板１側の面）を第２
配線層７の中央の配線７ａに接合するためのものであ
る。開口部９における第２配線層７側の端での断面（シ
リコン基板１に平行な面に沿った断面）、すなわち、第
２配線層７とボンディングパッド１４との接合面は、ボ
ンディングパッド１４と重なる領域に第２配線層７の両
端の絶縁された配線７ｂを配設する配線領域を確保する
ことができるようになっていればよい。開口部９におけ
る第２配線層７側の端での断面積は、小さいほど第２配
線層７の両端の配線７ｂを配設する配線領域を広くする
ことができる点で好ましい。ただし、開口部９における
第２配線層７側の端での断面積は、最低限、ボンディン
グパッド１４と第２配線層７の中央の配線７ａとの電気
的接続について許容される抵抗値が得られるような面積
は必要である。したがって、開口部９における第２配線
層７側の端での断面は、集積回路を設計する上でのデザ
インルールに従った配線幅（第２配線層７の配線幅）に
近い値であることがより好ましい。具体的には、開口部
９における第２配線層７側の端での断面積は、第２配線
層７の配線幅を２乗した値の６０％〜１００％の範囲内
であることがより好ましい。

【００９６】本実施形態では、ボンディングパッド１４
におけるシリコン基板１に平行な面に沿った断面の寸法
を３５μｍ×５０μｍとし、開口部９における第２配線
層７側の端での断面の寸法を、０．５μｍデザインルー
ルに従って０．５μｍ×０．５μｍに設定している。

【００９７】なお、開口部９は、ボンディングパッド１
４と第２配線層７の両端の配線７ｂとの絶縁が維持でき
る限り、複数形成してもよい。また、開口部９の寸法
は、０．５μｍ×０．５μｍより大きな寸法に設定して
もよい。開口部９の寸法、数は、ボンディングパッド１
４を通して流れる電流等を考慮して決めればよい。

【００９８】ポリイミド膜１０は、ボンディングパッド
１４を形成した半導体集積回路を外部の基板等にボンデ
ィングする際の圧力などの応力を緩和し、第２配線層７
の断線を防止するための衝撃緩衝膜である。ポリイミド
膜１０の厚みは、第２配線層７に加わる応力を低減でき
る程度の厚みであればよいが、２〜５μｍの範囲内であ
ることが好ましい。

【００９９】ポリイミド膜１０の種類については、特に
限定されるものではないが、ポリアミック酸溶液の脱水
縮合（熱硬化または光硬化）によって形成した縮合型ポ
リイミド膜であることが特に好ましい。

【０１００】ポリイミド膜１０の開口部１１の位置およ
び保護膜８側の端での開口部１１の断面積（シリコン基
板１に平行な面に沿った断面の面積）は、保護膜８の開
口部９と重なる領域を含み、かつ、保護膜８の開口部９
のポリイミド膜１０側の端での断面積（シリコン基板１
に平行な面に沿った断面の面積）より大きく設定してい
る。但し、ポリイミド膜１０の開口部１１の保護膜８側
の端での断面積は、ポリイミド膜１０上に形成されるボ
ンディングパッド１４のシリコン基板１に平行な面に沿
った断面積よりも充分に小さく設定される。本実施形態
では、ボンディングパッド１４側から第２配線層７の両
端の配線７ｂに加わる衝撃を緩和するために、ポリイミ
ド膜１０を第２配線層７の両端の配線７ｂと重なる領域
に設けることが必要であるため、開口部１１の保護膜８
側の端での断面を、１０μｍ×１０μｍ程度の寸法とし
た。

【０１０１】ボンディングパッド１４は、外部の半導体
装置とワイヤボンディング等により接続するための外部
接続用電極である。ボンディングパッド１４は、保護膜
８の開口部９と重なる位置（保護膜８の開口部９の直
上）に形成されている。ボンディングパッド１４は、第
２配線層７の中央の配線７ａとの接合部分を除く主要部
分に形成され、外部と接続するために表面に露出された
金バンプ（金層）１３と、第２配線層７の中央の配線７
ａとの接合部分に形成された、配線７ａを構成する材料
と金バンプ１３を構成する金とが反応することを阻止す
るためのバリアメタル（高融点金属層）１２とからなっ
ている。

【０１０２】バリアメタル１２は、ボンディングパッド
１４を構成する主たる金属、すなわち、本実施形態では
金バンプ１３を構成する金と、第２配線層７を構成する
導電体、例えば、アルミニウムとが反応するのを阻止す
る役割を果たす高融点金属膜である。また、バリアメタ
ル１２は、金よりもポリイミド膜１０との密着性が良
い。そのため、バリアメタル１２を設けたことで、金バ
ンプ１３を直接的に第２配線層７の中央の配線７ａと接
合した場合と比較して、ボンディングパッド１４とポリ
イミド膜１０との密着性が向上している。バリアメタル
１２としては、高融点金属であればよいが、反応性が低
く、かつ抵抗の低い高融点金属が好ましく、チタン（Ｔ
ｉ）またはチタンの化合物（例えば窒化物）がより好ま
しい。また、バリアメタル１２は、２層構造であっても
よい。

【０１０３】なお、金バンプ１３は、シリコン基板１に
平行な面に沿った断面が、ポリイミド膜１０の開口部１
１における金バンプ１３側の端での断面（シリコン基板
１に平行な面に沿った断面）より充分大きくなるように
形成されている。

【０１０４】次に、上記の半導体集積回路の製造方法を
図２ないし図７に基づいて説明する。なお、図２ないし
図７は、半導体集積回路の製造工程を示す概略断面図で
ある。

【０１０５】まず、半導体基板としてのシリコン基板１
表面の一部に、半導体集積回路の製造で通常用いられて
いる手順に従って、シリコン基板１の素子分離領域に素
子分離用絶縁膜２４・２４を形成し、次いで、ＭＯＳト
ランジスタである半導体素子２０を形成する。

【０１０６】次いで、シリコン基板１の活性領域を覆う
ために、シリコン基板１を含む基板の片面全体に、ＣＶ
Ｄ法により絶縁膜２５を所定の厚さ堆積させる。なお、
「シリコン基板１を含む基板の片面全体」とは、シリコ
ン基板１とシリコン基板１上に形成された構成要素とを
含むものの片面全体を指すものとする。

【０１０７】次いで、絶縁膜２５の所定の位置にコンタ
クトホールを開口し、コンタクトホールを有する絶縁膜
２５を得る。絶縁膜２５に対するコンタクトホールの開
口には、フォトリソグラフィ工程および絶縁膜エッチン
グ工程が用いられるが、これらの工程も、半導体集積回
路の製造工程で通常用いられている条件で行われる。な
お、この工程までは、本願発明に限らず一般的な工程な
ので、概略断面図の記載を省略する。

【０１０８】次いで、シリコン基板１を含む基板の片面
全体に、第１配線層２を形成するための導電膜（以下、
第１導電膜と称する）を堆積させる。すなわち、絶縁膜
２５上および絶縁膜２５のコンタクトホール内に第１導
電膜を堆積する。

【０１０９】第１導電膜は、単層の金属膜であってもよ
く、複数の金属膜を積層した積層膜であってもよい。さ
らには、第１導電膜は、抵抗率を小さくした半導体膜と
金属膜との積層膜でもよい。本実施形態では、第１導電
膜として、厚さ３１０ｎｍのＴｉＷ膜と厚さ６００ｎｍ
のＡｌＳｉ膜とをＴｉＷ膜がシリコン基板１側となるよ
うに積層した積層膜を採用している。

【０１１０】次いで、図２に示すように、第１導電膜を
所定の形状に加工し、複数の配線２ａ・２ｂからなる第
１配線層２を形成する。第１配線層２により、半導体素
子２０からの電極の取出し、すなわち、シリコン基板１
のソース領域（不純物拡散層１ａ）およびドレイン領域
（不純物拡散層１ｂ）と、図示しない他の半導体素子と
の間の配線とが行われる。

【０１１１】次に、シリコン基板１を含む基板の片面全
体に、層間絶縁膜６を形成する。本実施形態の製造方法
では、第１配線層２上に、層間絶縁膜６として、図３に
示すように、まず、プラズマＣＶＤ法により厚さ５００
ｎｍのシリコン酸化膜（ＳｉＯ₂ 膜）３を形成し、次い
でＳＯＧ膜４を形成およびエッチバックしてシリコン酸
化膜３の凹部にのみＳＯＧ膜４を残し、さらにその上に
厚さ４５０ｎｍのシリコン酸化膜５をＣＶＤ法により堆
積させる。なお、必要に応じて、このＳＯＧ膜４を形成
およびエッチバックする工程と、それに続くＣＶＤ法に
よるシリコン酸化膜５の堆積工程とは、繰り返し行う場
合があるが、詳細の記述は省略する。

【０１１２】次いで、図４に示すように、層間絶縁膜６
の所定の位置にビアホール６ａを開口する。ビアホール
６ａは、第１導電膜で形成した第１配線層２の配線（２
ａ、２ｂ等）同士の接続等の目的で、第１配線層２の配
線２ａと第２配線層の配線７ｂとを接続するための開口
部である。

【０１１３】このビアホール６ａを形成する工程は、開
口工程（あるいはビアホール形成工程）と称される。こ
の開口工程では、通常のフォトリソグラフィ工程および
通常の絶縁膜のエッチング工程が用いられるが、開口し
た層間絶縁膜６の段差部（ビアホール６ａが形成された
部分の内壁）が層間絶縁膜６の上面に対して傾斜してい
ないと、層間絶縁膜６上に導電膜により形成される第２
配線層７の配線７ａ・７ｂが段差部で断線するおそれが
ある。そこで、本実施形態では、そのような第２配線層
７の配線７ａ・７ｂの断線を避けるために、複数のエッ
チング条件を組み合わせることにより、段差部に傾斜が
付けられている。具体的には、まず、第１段階として層
間絶縁膜６の等方性エッチングを行って段差部となる位
置（ビアホール６ａとなる位置）に所定の傾斜を付けた
凹部を形成した後、層間絶縁膜６の異方性エッチングに
より、上記の凹部の位置にビアホール６ａを開口する。

【０１１４】次いで、第２配線層７を形成するための導
電膜（以下、第２導電膜と称する）を層間絶縁膜６上お
よびビアホール（６ａ）内に堆積する。その後、該第２
導電膜を所定の配線パターンとなるようにパターニング
することにより、図５に示すように、第２配線層７を形
成する。本実施形態では、第２導電膜として、層間絶縁
膜６上に、厚さ１５０ｎｍのＴｉＷ膜と厚さ１１００ｎ
ｍのＡｌＳｉ膜とをＴｉＷ膜がシリコン基板１側となる
ように積層した積層膜を採用している。

【０１１５】次いで、図６に示すように、第２配線層７
を覆うように保護膜８を形成した。本実施形態では、保
護膜８として、４００ｎｍの厚さのプラズマＣＶＤ法に
よるシリコン酸化膜（ＳｉＯ₂ 膜）と、７２０ｎｍの厚
さのプラズマＣＶＤ法によるシリコン窒化膜（ＳｉＮ
膜）とをシリコン酸化膜がシリコン基板１側となるよう
に積層した積層膜を採用している。その後、保護膜８の
所定の位置に開口部９を開口する。このとき、開口部９
は、保護膜８で覆われた第２配線層７の複数の配線７ａ
・７ｂのうち、１本の配線７ａのみが露出されるように
形成する。

【０１１６】次いで、ポリイミド膜１０を形成する。本
実施形態では、厚さ４μｍのポリイミド膜１０を塗布に
より形成する。次いで、ポリイミド膜１０の所定の位置
に開口部１１を開口する。この開口部１１も、保護膜８
で覆われた第２配線層７の複数の配線７ａ・７ｂのう
ち、１本の配線７ａのみが露出されるように形成する。
また、この場合にも、等方性のエッチング条件も加え
て、ポリイミド膜１０の段差部（開口部１１が形成され
た部分の内壁）に傾斜をつけて、図７に示すように、ポ
リイミド膜１０を所謂「鳥の嘴状（バーズビーク［Ｂｉ
ｒｄ’ｓ Ｂｅａｋ］状）」に成形する。

【０１１７】次いで、バリアメタル１２と金バンプ１３
とからなるボンディングパッド１４を、保護膜８の開口
部９を覆い、かつ、少なくとも一部がシリコン基板１の
活性領域と重なり、さらに、保護膜８で覆われた第２配
線層７の複数の配線７ａ・７ｂと重なるように、形成す
る。

【０１１８】詳細には、まず、バリアメタル１２と金簿
膜とを堆積させる。本実施形態では、バリアメタル１２
として厚さ２５０ｎｍのＴｉＷ薄膜を堆積し、次いで、
厚さ１７０ｎｍの金薄膜を堆積させた。実施形態の半導
体集積回路の製造方法においては、このバリアメタル１
２は、メッキ法によるボンディングパッド１４形成時の
電極の役目も果たしている。

【０１１９】続いて、このバリアメタル１２を電極とし
て所定の位置に所定の厚さの金バンプ１３を形成した。
本実施形態では、バリアメタル１２としてのＴｉＷ薄膜
と金薄膜とを電極として用いて、金薄膜上に厚さ約１０
μｍの金をメッキして、大きさ（シリコン基板１に平行
な面に沿った断面の面積）が約３５μｍ×５０μｍの金
バンプ１３を形成している。その後、金バンプ１３をマ
スクとして不要な部分のバリアメタル１２を除去するこ
とにより、図７に示すように、本実施形態の半導体集積
回路が完成する。

【０１２０】以上のように、本実施形態の半導体集積回
路では、第２配線層７の複数の配線７ａ・７ｂをボンデ
ィングパッド１４と重なる領域にも這わせ、一部の配線
７ａにボンディングパッド１４を接合する一方、他の配
線７ｂとボンディングパッド１４とを保護膜８およびポ
リイミド膜１０で絶縁したことで、隣接する半導体素子
間の配線をボンディングパッド１４に重なる領域を避け
て迂回させる必要がなくなる。それゆえ、配線に必要な
領域の面積を減らすことができる。その結果、半導体集
積回路の集積度や機能などにより異なるが、本実施形態
の例では、約１０％程度のチップサイズ（半導体装置の
サイズ）の縮小が可能となる。

【０１２１】また、配線層の一部をボンディングパッド
として利用する従来の半導体装置では、例えば、図１１
に示すごとく、第２配線層は、ボンディングパッドと重
なる領域には複数本配することができないか、或いは、
図１２に示すごとくボンディングパッドと重なる領域に
複数本配することはできても、製造工程が複雑化すると
いう問題があった。

【０１２２】すなわち、特開平５−２５１５７３号公報
や図１１に示す半導体装置のように配線層の一部をボン
ディングパッドとして利用する従来の２層配線の半導体
装置においては、そのままでは、第２配線層の複数の配
線をボンディングパッドと重なる領域に配することがで
きない。

【０１２３】また、配線層の一部をボンディングパッド
として利用する半導体装置において、図１２に示すよう
な３層配線構造とすれば、第２配線層の複数の配線をボ
ンディングパッドと重なる領域に配することは可能にな
る。しかしながら、この場合、図１１に示す２層配線構
造の半導体装置に対して、第３配線層および第２配線層
と第３配線層とを絶縁する第２の層間絶縁膜を追加する
ことが必要である。したがって、特開平５−２５１５７
３号公報や図１１に示す半導体装置の製造工程に対し
て、第２の層間絶縁膜の堆積および加工（フォトリソグ
ラフィ及びエッチング）する工程、第３層目金属を堆積
および加工する工程を追加することが必要である。

【０１２４】これに対し、本実施形態の半導体集積回路
では、ボンディングパッド１４を第３の配線層を介する
ことなく直接、第２配線層７の中央の配線７ａに接合し
たので、第３配線層および第２配線層と第３配線層とを
絶縁する第２の層間絶縁膜が不要である。したがって、
これらを堆積および加工する工程を必要としない。それ
ゆえ、製造工程の短縮が可能である。

【０１２５】また、従来技術の欄において述べたごと
く、特開平５−２５１５７３号公報においても衝撃緩衝
材としてポリイミド膜を用いた例が開示されているが、
該公報の例では、第２配線層の一部をボンディングパッ
ド１４として用いている。そのため、第１配線層に加わ
る衝撃はポリイミド膜で緩和することができるもの、第
２配線層に加わる衝撃はポリイミド膜で緩和することが
できない。それゆえ、ボンディング時の衝撃によって断
線等の問題が生じるおそれがある。

【０１２６】これに対して、本実施形態では、ボンディ
ングパッド１４と第２配線層７の両端の配線７ｂとの間
にポリイミド膜１０を設けたことで、第２配線層７にお
けるボンディングパッド１４と重なる領域に配設された
配線７ｂに加わる衝撃をポリイミド膜１０によって緩和
することができる。その結果、ボンディング時の衝撃に
よって断線等の問題が生じることを防止できる。

【０１２７】さらに、本実施形態では、有機高分子膜と
してのポリイミド膜１０は、第２配線層７の配線７ｂと
上記ボンディングパッド１４とを接合するための開口部
１１を有し、開口部１０を囲む部分のポリイミド膜１０
は、いわゆる「鳥の嘴状」（バーズビーク［Ｂｉｒｄ'
ｓ Ｂｅａｋ］状）に形成されている。すなわち、開口
部１０を囲む部分のポリイミド膜１０は、その内壁がボ
ンディングパッド１４に近づくにつれて外側へ広がる方
向に（シリコン酸化膜５表面の垂線に対して）傾斜して
おり、かつ、下地となるシリコン酸化膜５表面に対する
内壁の傾斜角がボンディングパッド１４に近づくほど緩
くなるような形状に形成されている。

【０１２８】開口部１１を囲むポリイミド膜１０の内壁
に傾斜を設けず、ポリイミド膜１０を「鳥の嘴状」に形
成しない場合、つまり、ポリイミド膜１０の内壁がシリ
コン酸化膜５表面に垂直となるように開口部１１を形成
した場合、以下の問題が発生する可能性がある。

【０１２９】まず、第１の問題として、ポリイミド膜１
０の開口部１１および保護膜８の開口部９が共に微細な
径の孔となるため、バリアメタル１２の形成工程にて、
ポリイミド膜１０の開口部１１において、バリアメタル
１２が断線するという現象が生じる可能性がある。バリ
アメタル１２に断線が生じると、次の金バンプ１３の形
成時に、金バンプ１３を構成する金と、第２配線層７の
配線７ａを構成するアルミニウム等の導電体とが互いに
接触することで反応し、第２配線層７の配線抵抗が不均
一になる等の欠陥が発生する。

【０１３０】また、ボンディングパッド１４は、その下
地であるポリイミド膜１０の開口部１１や保護膜８の開
口部９の形状をそのまま反映して形成されるので、開口
部１１を囲むポリイミド膜１０の内壁に傾斜がなく、ポ
リイミド膜１０の内壁がシリコン酸化膜５表面に垂直で
あると、ボンディングパッド１４の形状が垂直な段差を
持った形状となる。その結果、第２の問題として、実装
時に接続不良を起こすという問題が生じる可能性があ
る。

【０１３１】本実施形態では、これらの問題を解決する
ために、図７に示すように、ポリイミド膜１０の断差部
（開口部１１が形成された部分の内壁）に、（ウエハ表
面の垂線に対する）傾斜をつけて、ポリイミド膜１０を
「鳥の嘴状」に形成している。

【０１３２】こうしたことで、開口部１１でバリアメタ
ル１２が断線される可能性が少なくなり、金バンプ１３
と第２配線層７の配線７ａとの接触を防止でき、ひいて
は、第２配線層７の配線抵抗を均一にすることができ
る。さらに、ボンディングパッド１４の表面の段差が低
減される（滑らかになる）ことで、実装時の接続不良を
回避できる。

【０１３３】なお、シリコン酸化膜５表面に対するポリ
イミド膜１０の内壁の傾斜角は、必ずしもボンディング
パッド１４に近づくほど緩くなっている必要はなく、一
定の角度であってもよい。ただし、傾斜角がボンディン
グパッド１４に近づくほど緩くなっている方が、ボンデ
ィングパッド１４の表面の段差をより滑らかにすること
ができ、実装時の接続不良をより確実に回避できる点で
好ましい。

【０１３４】このようにポリイミド膜１０を「鳥の嘴
状」に形成するには、非感光性の縮合型ポリイミド樹脂
（非感光性のポリイミド）からなるポリイミド膜１０を
用い、ポリイミド膜１０をウエハ全面に形成した後、開
口部１１を形成しようとする部分を等方性のエッチング
で除去すればよい。こうするだけで、ポリイミド膜１０
を「鳥の嘴状」に形成することができる。

【０１３５】また、本実施形態では、ポリイミド膜１０
の内壁だけでなく、図７に示すように、開口部９を囲む
保護膜８の内壁にも、傾斜を設けることが望ましい。こ
れにより、開口部９でのバリアメタル１２の断線を防止
できる。それゆえ、金バンプ１３と第２配線層７の配線
７ａとの接触をより一層確実に防止でき、その結果、第
２配線層７の配線抵抗をより一層均一にすることができ
る。

【０１３６】〔実施の形態２〕本発明の他の実施の形態
について図１３ないし図１５に基づいて説明すれば、以
下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態
１にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同
一の符号を付記し、その説明を省略する。

【０１３７】実施の形態１では、以下の問題が生じる可
能性がある。

【０１３８】実施の形態１の半導体集積回路は、通常、
絶縁フィルム（基板）上にインナーリードとアウターリ
ードとを有する銅等の導電体からなる配線パターンが形
成されたテープキャリアパッケージ（以下、ＴＣＰと記
述する）に対して実装される。この実装においては、Ｔ
ＣＰのインナーリードをある圧力でもって半導体集積回
路のボンディングパッド１４（の金バンプ１３）に押し
付けて、インナーリードとボンディングパッド１４（の
金バンプ１３）とを接続する処理（以下、インナーリー
ドボンディングと呼ぶ）が必要である。

【０１３９】このインナーリードボンディングを行う時
には、ＴＣＰのインナーリードをある圧力でもって半導
体集積回路のボンディングパッド１４に押し付けるた
め、ＴＣＰのインナーリードおよび絶縁フィルムが撓
む。インナーリードボンディングの終了後には、このイ
ンナーリードおよび絶縁フィルムが撓んだ状態から元の
状態に戻ろうとするが、このときには、既にインナーリ
ードとボンディングパッド１４とが接続されている。そ
のため、インナーリードおよび絶縁フィルムの復元力
が、ボンディングパッド１４に引き剥がす方向の力とし
て働く。この力により、ボンディングパッドと重なる領
域内の保護膜８とポリイミド膜１０との界面にもこれら
を引き剥がす方向の力が働き、保護膜８とポリイミド膜
１０とが剥離する剥離現象が発生する可能性がある。

【０１４０】ここで、インナーリードとボンディングパ
ッド１４との接続にずれが生じない場合、保護膜８とポ
リイミド膜１０との接着力が、ボンディングパッド１４
を引き剥がす力よりも大きいので、剥離現象は生じにく
い。しかし、インナーリードの位置合わせ精度は±１
２．５μｍ程度であるのに対し、開口部９の大きさは５
μｍ×５μｍと小さい。そのため、インナーリードボン
ディング時、インナーリードの位置合わせ精度の範囲内
でインナーリードとボンディングパッド１４との接続に
比較的大きいずれが生じた場合、インナーリードと接続
されるボンディングパッド１４直下のポリイミド膜１０
と保護膜８とからなる絶縁膜に応力が集中し、ボンディ
ングパッド１４を引き剥がす方向の力が保護膜８とポリ
イミド膜１０との界面の接着力より大きくなる。その結
果、保護膜８とボリイミド膜１０との界面で剥離現象が
発生しやすくなる。

【０１４１】実施の形態１の場合、保護膜８とポリイミ
ド膜１０とが略平面の界面で接しており、保護膜８とポ
リイミド膜１０との接触面積が狭いため、保護膜８とポ
リイミド膜１０との密着性が不十分となることが原因で
この剥離現象が起きやすくなっていると考えられる。

【０１４２】本実施形態の発明では、この剥離現象を回
避するため、保護膜８とポリイミド膜１０（有機高分子
膜）との密着性を向上することを目的としている。

【０１４３】上記目的を達成するために、本実施形態の
半導体集積回路（半導体装置）では、図１３に示すよう
に、第２配線層７とボンディングパッド１４との間の絶
縁膜が保護膜８とポリイミド膜１０（有機高分子膜）と
を含む構成において、保護膜８におけるポリイミド膜１
０側の表面には、第２配線層７におけるボンディングパ
ッド１４と絶縁されている配線７ｂ（他の配線）に対応
した凸部８ｂが形成されており、上記配線７ｂは、第２
配線層７におけるボンディングパッド１４と重なる領域
内におけるボンディングパッド１４と接合されている配
線７ａの両側に、それぞれ複数（図７の例では２つず
つ）配設されている。

【０１４４】本実施形態の構成では、保護膜８の下の配
線７ｂが、ボンディングパッド１４と接合されている配
線７ａの両側にそれぞれ複数配設されていることによ
り、保護膜８とポリイミド膜１０との接触面積が広くな
り、結果的に保護膜８とポリイミド膜１０との密着性が
向上し、保護膜８とポリイミド膜１０との剥離現象を回
避できる。

【０１４５】さらに、保護膜８におけるポリイミド膜１
０側の面に形成されている凸部８ｂは、図１３および図
１４に示すように、オーバーハング形状（上部が底部よ
りも外側に張り出した形状）であることが望ましい。こ
こで、「オーバーハング形状」とは、図１４に示すよう
に、基板面に平行な任意の方向（図１４の例では配線７
ａ・７ｂと直交する方向）に沿った凸部８ｂの最大外形
寸法をＸ、その方向に沿った凸部８ｂの最下部の寸法を
Ｙとすると、Ｘ＞Ｙになる形状のことをいう。これによ
り、オーバーハング形状の凸部８ｂのくびれ部分８ａ
（図１４）にもポリイミド膜１０が堆積し、保護膜８の
凸部８ｂと、くびれ部分８ａに形成されたポリイミド膜
１０とが噛み合うので、保護膜８とポリイミド膜１０と
の密着性が向上する。上記の寸法ＸおよびＹは、次式を
満たすことがより好ましい。

【０１４６】 ０．０５μｍ≦（Ｘ−Ｙ）／２≦０．２μｍ なお、このようなオーバーハング形状の保護膜は、後述
するように、ステップカバレッジの比較的悪いプラズマ
ＣＶＤ装置を用いて、容易に形成することができる。

【０１４７】本実施形態の半導体集積回路について、以
下、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）を用いて、詳細に説
明する。図１３（ａ）は、平面図であり、図１３（ｂ）
は、図１３（ａ）のＡ−Ａ' 断面図である。なお、本実
施形態の半導体集積回路において、第２配線層７より下
の部分の構造および形成工程については、図１に示す半
導体集積回路と同一であるので、その説明を省略し、異
なる部分についてのみ説明する。また、図１３（ａ）及
び図１３（ｂ）では、ＳＯＧ膜４およびその下の部分を
省略して示している。

【０１４８】本実施形態の半導体集積回路では、実施の
形態１の構成と同様に、第２配線層７は、ボンディング
パッド１４と重なる領域内に複数の配線７ａ・７ｂを有
し、配線７ａ・７ｂの一部（配線７ａ）がボンディング
パッド１４と接合されている一方、他の配線７ｂとボン
ディングパッド１４との間に絶縁膜８・１０が形成され
ている。また、絶縁膜（保護膜８およびポリイミド膜１
０）の下の第２配線層７の配線７ｂは、実施の形態１の
構成と同様に、ボンディングパッド１４と重なる領域内
にあり、かつ、ボンディングパッド１４と接合されてい
る第２配線層７の配線７ａの両側に設けられている。実
施の形態１の構成と異なる点は、ボンディングパッド１
４と接合されている配線７ａの両側に位置する、ボンデ
ィングパッド１４と絶縁されている配線７ｂを第２配線
層７の配線７ａの両側にそれぞれ複数形成する点であ
る。

【０１４９】図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示されて
いるように、第２配線層７の配線７ｂとボンディングパ
ッド１４との間には、保護膜８およびポリイミド膜１０
が形成されており、保護膜８には開口部９が、ポリイミ
ド膜１０には開口部１１がそれぞれ開口されている。そ
して、この開口部９・１１を通して、第２配線層７の配
線７ａとボンディングパッド１４とが接合されている。
第２配線層７の配線７ｂは、ボンディングパッド１４と
重なる領域内であり、保護膜８とポリイミド膜１０とか
らなる絶縁膜の下に形成されている。また、第２配線層
７の配線７ｂは、図示しない他の各ボンディングパッド
または図示しない他の半導体素子（デバイス素子）にそ
れぞれ接続されている。そして、第２配線層７の配線７
ｂは、ボンディングパッド１４に接合された第２配線層
７の配線７ａの両側にそれぞれ２本ずつ平行に形成され
ている。

【０１５０】ボンディングパッド１４に接合される第２
配線層７の配線７ａは、ボンディングパッド１４の中央
と重なる位置に配置されている。第２配線層７の配線７
ｂは、この第２配線層７の配線７ａに対して、平行でか
つ左右対称に同一の配線間隔で形成されていることが望
ましい。このように第２配線層７の配線７ｂをボンディ
ングパッド１４に対して左右対称に形成することによ
り、インナーリードボンディング時、インナーリードと
ボンディングパッド１４との接続にずれが生じた場合、
ボンディングパッド１４の左右どちら側にずれが生じて
も、保護膜８とポリイミド膜１０との界面で剥離現象の
発生を同程度に防止することができる。

【０１５１】なお、ここでは、配線７ｂを配線７ａの両
側に２本ずつ形成し、かつ、左右で配線間隔を同一とし
た例を示した。しかしながら、これに限定されるもので
はなく、ボンディングパッド１４と絶縁された配線７ｂ
が、ボンディングパッド１４と接合された配線７ａの両
側にそれぞれ少なくとも２本ずつ形成されていればよ
い。したがって、配線７ｂは、ボンディングパッド１４
の左右で同じ本数でなくともよく、また、ボンディング
パッド１４の左右で同一の配線間隔で形成されていなく
てもよい。

【０１５２】ここでは、図１５に示すように、ボンディ
ングパッド１４の大きさは、幅（配線７ａ・７ｂと直交
する方向の寸法）７０μｍ×奥行（配線７ａ・７ｂと平
行な方向の寸法）１００μｍとした。また、第２配線層
７の配線７ａ・７ｂの線幅は、３μｍとした。第２配線
層７の配線７ｂ間の配線間隔は１０μｍ、第２配線層７
の配線７ａと第２配線層７の配線７ｂとの配線間隔は１
２．５μｍとした。

【０１５３】以上のように、本実施形態では、ボンディ
ングパッド１４と重なる領域（ボンディングパッド１４
の下方領域）内に、ボンディングパッド１４と絶縁され
た配線７ｂを、ボンディングパッド１４と接合された配
線７ａの両側に２本ずつ形成する。これにより、インナ
ーリードボンディング時、インナーリードの位置合わせ
精度の範囲内で、インナーリードとボンディングパッド
１４との接続にずれが生じた場合でも、保護膜８とポリ
イミド膜１０との界面で剥離現象が発生しにくくなる。
さらに、本実施形態では、保護膜８における配線７ｂに
対応した位置にオーバーハング形状の凸部８ｂを形成し
たことで、保護膜８とポリイミド膜１０との界面の密着
性が向上する。

【０１５４】次に、第２配線層７の形成工程からボンデ
ィングパッド１４の形成工程までの工程について、説明
する。

【０１５５】層間絶縁膜６上に第２配線層７を形成する
ためのアルミニウム等からなる導電膜を厚さ１２５０ｎ
ｍで堆積する。その後、この導電膜を、所定の配線パタ
ーンとなるようにパターニングすることにより、第２配
線層７の配線７ａ・７ｂを同時に形成する。このとき、
ボンディングパッド１４に接合する中央の配線７ａの両
側にそれぞれ２本ずつ配線７ｂが形成されるように、導
電膜をパターニングする。

【０１５６】次に、第２配線層７を保護するための保護
膜８を、第２配線層７の配線７ａ・７ｂを覆うように形
成する。本実施形態では、保護膜８として、４００ｎｍ
の厚さのシリコン酸化膜と、７２０ｎｍの厚さのシリコ
ン窒化膜とを、この順でそれぞれプラズマＣＶＤ法によ
り形成する。このシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜
の形成に、ステップカバレッジ（段差被覆性）が比較的
悪い（低い）プラズマＣＶＤ装置を用いると、保護膜８
の凸部８ｂをオーバーハング形状にすることができる。
なお、ステップカバレッジとは、基板上の段差の下部と
上部における堆積膜厚の比であり、段差下部の膜厚を平
坦部の膜厚で割った値を％表示したものである。

【０１５７】その後、保護膜８の所定の位置に５μｍ×
５μｍの大きさの開口部９を開口する。このとき、開口
部９は、第２配線層７の配線７ａにおけるボンディング
パッド１４と接合される部分のみ、開口する。次に、厚
さ２０００ｎｍのポリイミド膜１０を塗布により形成す
る。その後、開口部９を囲むように、ポリイミド膜１０
に開口部１１を開口する。

【０１５８】次に、バリアメタル１２として、厚さの２
５０ｎｍのＴｉＷ膜を堆積させ、次に、厚さの１０００
ｎｍの金をメッキ法より堆積させる。その後、堆積させ
た金を加工することにより、７０μｍ×１００μｍの大
きさの金バンプ１３を形成する。次いで、この金バンプ
１３をマスクとして、不要な部分のバリアメタル１２を
除去し、バリアメタル１２と金バンプ１４とからなるボ
ンディングパッド１４を形成する。これにより、図１３
に示す半導体集積回路が完成する。

【０１５９】〔実施の形態３〕本発明のさらに他の実施
の形態について図１６および図１７に基づいて説明すれ
ば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施
の形態１または２にて示した各部材と同一の機能を有す
る部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略す
る。

【０１６０】実施の形態２では、以下のような問題が生
じる可能性がある。

【０１６１】実施の形態２に記載のように、ボンディン
グパッド１４と重なる領域内に位置し、かつ、ボンディ
ングパッド１４と接合されている第２配線層７の配線７
ａの両側に位置する、絶縁膜（保護膜８およびポリイミ
ド膜１０）の下の第２配線層７の配線７ｂを配線７ａの
両側にそれぞれ複数形成しても、設計上の都合により、
第２配線層７の配線間隔（配線７ａと配線７ｂとの間の
間隔または互いに隣接する配線７ｂ間の間隔）が比較的
広く（例えば、７μｍ以上）なることがある。特に、設
計上の都合により、第２配線層７の配線間隔に長短（長
さの不均一）が存在する場合には、第２配線層７に配線
間隔の広い部分が生じやすい。

【０１６２】このように、第２配線層７の配線７ａ及び
配線７ｂを形成した時に、第２配線層７に配線間隔の広
い部分が存在すると、大きいサイズの凹部が表面に存在
することになる。そのため、次に保護膜８、およびポリ
イミド膜１０をこの順で形成した時に、ポリイミド膜１
０の表面に凹凸が形成される。次に、この凹凸が形成さ
れたポリイミド膜１０の表面に、ボンディングパッド１
４を形成すると、ボンディングパッド１４の表面にも凹
凸が形成される。次に、この凹凸が形成されたボンディ
ングパッド１４の表面に、インナーリードをある圧力で
もってボンディングパッドに押し付けて、インナーリー
ドとボンディングパッド１４とを接続する処理（インナ
ーリードボンディング）を行うと、インナーリードとボ
ンディングパッド１４との接触面積が小さくなる。この
ため、インナーリードとボンディングパッド１４との電
気抵抗が大きくなり、さらに、インナーリードとボンデ
ィングパッド１４とが、剥がれやすくなるという問題が
ある。

【０１６３】本実施形態の発明は、ポリイミド膜１０の
表面の凹凸およびボンディングパッド１４の表面の凹凸
を低減させることにより、インナーリードとボンディン
グパッド１４との抵抗を低減し、インナーリードとボン
ディングパッド１４との密着性を向上させることを目的
とする。

【０１６４】上記目的を達成するために、本実施形態の
半導体集積回路（半導体装置）では、第２配線層７が、
ボンディングパッド１４と重なる領域内に、に関与する
配線７ａ・７ｂに加えて、さらに、デバイス動作デバイ
ス動作（半導体素子（半導体装置本体）２０の動作や図
示しない他の半導体素子等の外部装置の動作）に関与し
ないダミー配線７ｃを含み、保護膜８におけるポリイミ
ド膜１０側の表面に、配線７ｂに対応した凸部８ｂに加
えて、配線７ｃに対応した凸部８ｃが形成されている。

【０１６５】本実施形態の構成では、ダミー配線７ｃを
設けたことより、ダミー配線７ｃを含む第２配線層７を
形成した後、次に、保護膜８、ポリイミド膜１０を順に
形成した時に、ポリイミド膜１０の表面の凹凸が緩和さ
れ、ポリイミド膜１０の表面が平坦化される。このた
め、表面が平坦化されたポリイミド膜１０の上にボンデ
ィングパッド１４を形成した時に、ボンディングパッド
１４の表面を平坦化することが可能となる。その結果、
インナーリードとボンディングパッド１４との抵抗を低
減でき、さらに、インナーリードとボンディングパッド
１４との密着性を向上させることが可能となる。

【０１６６】さらに、配線７ｂ上の保護膜８の凸部８ｂ
およびダミー配線７ｃ上の保護膜８の凸部８ｃをオーバ
ーハング形状にすることが望ましい。配線７ｂ上の保護
膜８の凸部８ｂおよびダミー配線７ｃ上の保護膜８の凸
部８ｃをオーバーハング形状にすることにより、オーバ
ーハング形状の凸部８ｂ・８ｃのくびれ部分に、次にポ
リイミド膜１０（有機高分子膜）が堆積し、保護膜８の
凸部８ｂ・８ｃと、くびれ部分に形成されたポリイミド
膜１０とが噛み合うので、さらに、保護膜と有機高分子
膜との密着性が向上する。なお、ここでいうオーバーハ
ング形状は、実施の形態２で述べた形状と同様とする。

【０１６７】本実施形態の半導体集積回路について、以
下、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）を用いて、詳細に説
明する。図１６（ａ）は、平面図であり、図１６（ｂ）
は、図１６（ａ）のＢ−Ｂ' 断面図である。なお、本実
施形態の半導体集積回路において、第２配線層７より下
の部分の構造および形成工程については、図１に示す半
導体集積回路と同一であるので、その説明を省略する。
また、実施の形態２（図１３）と共通する部分について
は、その説明を省略する。また、図１６（ａ）及び図１
６（ｂ）では、ＳＯＧ膜４およびその下の部分を省略し
て示している。

【０１６８】本実施形態の半導体集積回路では、第２配
線層７は、実施の形態２の構成と同様に、ボンディング
パッド１４と重なる領域内に、ボンディングパッド１４
と接合された配線７ａと、ボンディングパッド１４と絶
縁されている配線７ｂとを備え、配線７ｂは、配線７ａ
の両側にそれぞれ複数形成されている。実施の形態２の
構成と異なる点は、第２配線層７の配線７ａ・７ｂ間
に、ダミー配線７ｃを設けた点である。

【０１６９】図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示されて
いるように、第２配線層７の配線７ｂとボンディングパ
ッド１４との間には、保護膜８およびポリイミド膜１０
が形成されており、保護膜８には開口部９が、ポリイミ
ド膜１０には開口部１１がそれぞれ開口されている。そ
して、この開口部９・１１を通して、第２配線層７の配
線７ａとボンディングパッド１４とが接合されている。
第２配線層７の配線７ｂは、ボンディングパッド１４と
重なる領域内であり、保護膜８とポリイミド膜１０とか
らなる絶縁膜の下に形成されている。また、第２配線層
７の配線７ｂは、図示しない他の各ボンディングパッド
または図示しない他の半導体素子（デバイス素子）にそ
れぞれ接続されており、図示しない他の半導体素子の動
作（デバイス動作）に関与するようになっている。さら
に、第２配線層７の配線７ｂは、ボンディングパッド１
４に接合された第２配線層７の配線７ａの両側にそれぞ
れ２本ずつ平行に形成されている。ボンディングパッド
１４に接合される第２配線層７の配線７ａは、ボンディ
ングパッド１４の中央と重なる位置に配置されている。
第２配線層７の配線７ｂは、この第２配線層７の配線７
ａに対して、平行に形成されている。

【０１７０】ここでは、図１７に示すように、ボンディ
ングパッド１４の大きさは、幅（配線７ａ・７ｂと直交
する方向の寸法）７０μｍ×奥行（配線７ａ・７ｂと平
行な方向の寸法）１００μｍとした。また、第２配線層
７の配線７ａ・７ｂの線幅は、３μｍとした。第２配線
層７における配線７ａ・７ｂの間隔は、配線７ａの左側
の配線７ｂ間の間隔を３μｍ、配線７ａの右側の配線７
ｂ間の間隔を１１μｍ、配線７ａと配線７ａの左側の配
線７ｂとの間隔を１２μｍ、配線７ａと配線７ａの右側
の配線７ｂとの間隔を１５μｍとした。なお、図１７に
示す寸法の単位は、全てμｍである。このように、第２
配線層７における配線７ａと配線７ｂとの間隔および互
いに隣り合う配線７ｂ間の間隔は共に不均一であり、１
１μｍ以上の比較的長い間隔と、３μｍという比較的短
い間隔とが混在している。

【０１７１】そこで、本実施形態では、第２配線層７に
おける配線間隔が、配線７ａと配線７ｂとの間隔および
互いに隣り合う配線７ｂ間の間隔のうちで最短の間隔と
同程度になるように、最短の間隔より長い間隔を持つ配
線７ａと配線７ｂ間および互いに隣接する配線７ｂ間
に、ダミー配線７ｃを形成している。

【０１７２】図１６（ａ）および図１６（ｂ）の例で
は、配線７ａと配線７ｂとの配線間隔および互いに隣り
合う配線７ｂ間の配線間隔のうちで最短の間隔は、３μ
ｍである。そのため、図１６（ａ）および図１６（ｂ）
の例では、第２配線層７における配線間隔が３μｍとな
るように、幅を変えながらダミー配線７ｃを形成するこ
とにより、第２配線層７の配線間隔を３μｍにしてい
る。

【０１７３】このようにして、第２配線層７における配
線７ａと配線７ｂとの間隔および互いに隣り合う配線７
ｂ間の間隔のうちで最短の間隔より短となるより長い間
隔を持つ配線７ａと配線７ｂ間および互いに隣接する配
線７ｂ間に、ダミー配線７ｃを形成することにより、第
２配線層７の配線間隔が、均一で、かつ、非常に小さく
なる。これにより、ダミー配線７ｃを含む第２配線層７
を形成した後、保護膜８およびポリイミド膜１０をこの
順に形成した時に、ポリイミド膜１０の表面の凹凸が緩
和され、ポリイミド膜１０の表面が平坦化される。この
ため、表面が平坦化されたポリイミド膜１０の上にボン
ディングパッド１４を形成したとき、ボンディングパッ
ド１４の表面は平坦化されているため、インナーリード
とボンディングパッド１４との抵抗を低減でき、さら
に、インナーリードとボンディングパッド１４との密着
性を向上させることが可能となる。さらに、本実施形態
では、さらに、本実施形態では、保護膜８における配線
７ｂおよびダミー配線７ｃに対応した位置にオーバーハ
ング形状の凸部８ｂおよび凸部８ｃを形成したことで、
保護膜８とポリイミド膜１０との界面の密着性が向上す
る。

【０１７４】第２配線層７における配線間隔（配線７ａ
・７ｂ・７ｃの間隔）は、比較的短いことが好ましく、
具体的には、７μｍ未満であることが好ましい。したが
って、第２配線層７における配線７ａと配線７ｂとの間
隔および互いに隣り合う配線７ｂ間の配線間隔のうちで
最短の間隔が比較的長い、具体的には７μｍ以上である
場合には、最短の間隔を持つ配線７ａ・７ｂ間（配線７
ａと配線７ｂとの間または互いに隣り合う配線７ｂ間）
にも、ダミー配線７ｃを設けることが望ましい。なお、
第２配線層７における配線間隔は、３μｍ以下であるこ
とが最も好ましい。また、第２配線層７における配線間
隔は、短いほどよいが、あまり短すぎると、保護膜８の
凸部８ｂ・８ｃが互いに融合して消滅してしまうので、
好ましくない。したがって、第２配線層７における配線
間隔の下限は、凸部８ｂ・８ｃを維持できる程度であ
る。また、第２配線層７における配線７ａ・７ｂの間隔
が上記の条件（７μｍ未満、より好ましくは３μｍ以
下）を満たしている場合には、あえてダミー配線７ｃを
設ける必要はない。

【０１７５】なお、ここでは、第２配線層７における配
線７ａ・７ｂ・７ｃ間の間隔を７μｍ未満にしていた
が、この配線７ａ・７ｂ・７ｃ間の間隔（７μｍ）は、
第２配線層７の膜厚、第２配線層７の配線７ａ・７ｂ・
７ｃの幅、および保護膜８の膜厚によって決定される。
したがって、第２配線層７の膜厚、第２配線層７の配線
７ａ・７ｂ・７ｃの幅、および保護膜８の膜厚が変われ
ば、これに応じて第２配線層７における配線７ａ・７ｂ
・７ｃ間の間隔の上限値も変わる。

【０１７６】次に、第２配線層７の形成工程からボンデ
ィングパッド１４の形成工程までの工程について、説明
する。

【０１７７】まず、層間絶縁膜６上に第２配線層７を形
成するための導電膜を厚さ１２５０ｎｍで堆積する。そ
の後、この導電膜を所定の配線パターンとなるように、
パターニングすることにより、第２配線層７の配線７ａ
・７ｂおよびダミー配線層７ｃを同時に形成する。次
に、第２配線層７を保護するための保護膜８を、第２配
線層７の配線７ａ・７ｂおよびダミー配線７ｃを覆うよ
うに形成する。本実施形態では、保護膜８として、４０
０ｎｍの厚さのシリコン酸化膜と、７２０ｎｍの厚さの
シリコン窒化膜とを、この順でそれぞれプラズマＣＶＤ
法により形成する。このとき、ステップカバレッジが比
較的悪いプラズマＣＶＤ装置を用いると、保護膜８の凸
部８ｂ・８ｃをオーバーハング形状にすることができ
る。

【０１７８】その後、保護膜８の所定の位置に５μｍ×
５μｍの大きさの開口部９を開口する。このとき、開口
部９は、第２配線層７の配線７ａにおけるボンディング
パッド１４と接合される部分のみ、開口する。次に、厚
さ２０００ｎｍのポリイミド膜１０を塗布により形成す
る。その後、開口部９を囲むように、ポリイミド膜１０
に開口部１１を開口する。

【０１７９】次に、バリアメタル１２として、厚さの２
５０ｎｍのＴｉＷ膜を堆積させ、次に、厚さの１０００
ｎｍの金をメッキ法より堆積させる。その後、堆積させ
た金を加工することにより、７０μｍ×１００μｍの大
きさの金バンプ１３を形成する。次いで、この金バンプ
１３をマスクとして、不要な部分のバリアメタル１２を
除去し、バリアメタル１２と金バンプ１４とからなるボ
ンディングパッド１４を形成する。これにより、図１６
に示す半導体集積回路が完成する。

【０１８０】〔実施の形態４〕本発明のさらに他の実施
の形態について図１８に基づいて説明すれば、以下の通
りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて
示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符
号を付記し、その説明を省略する。

【０１８１】実施の形態１において、有機高分子膜とし
てのポリイミド膜１０のビッカース硬さを調整していな
い場合、以下の問題が発生する可能性がある。

【０１８２】実施の形態１に従って、バリアメタル１２
と金バンプ１３とからなるボンディングパッド１４を形
成する際、バリアメタル１２の形成過程において、バリ
アメタル１２のストレスにより、ウエハ（シリコン基板
１、第１配線層２、層間絶縁膜６、第２配線層７、保護
膜８、ポリイミド膜１０等を含む製造途中の基板全体）
そのものが反ることが一般的に知られている。ウエハが
反った状態でメッキ法にて金バンプ１３を形成した後、
金バンプ１３をマスクとして、不要な部分のバリアメタ
ル１２を除去すると、バリアメタル１２がウエハ上で分
断される。これにより、バリアメタル１２のストレスが
緩和され、ウエハの反りが戻る。このようなウエハの変
形（反りと戻り）が起こった際に、ポリイミド膜１０の
ビッカース硬さが低いと、ポリイミド膜１０は、ウエハ
が反った時（バリアメタル１２の形成時）に伸びた後、
ウエハの反りが戻った時（不要な部分のバリアメタル１
２を除去した時）に縮み、ポリイミド膜１０に断裂が発
生する。このポリイミド膜１０の断裂により、ボンディ
ングパッド１４がポリイミド膜１０から剥がれる現象
（パッド剥がれ欠陥）を発生させてしまう。

【０１８３】本実施形態の発明は、この現象を回避する
ため、バリアメタル１２の形成に伴うウエハの変形（反
りと戻り）に対し、ポリイミド膜（有機高分子膜）１０
の断裂が発生することを防止することを目的とする。

【０１８４】上記目的を達成するために、本実施形態の
半導体集積回路（半導体装置）では、ポリイミド膜（有
機高分子膜）１０のビッカース硬さを少なくともボンデ
ィングパッド１４のビッカース硬さに近い値、具体的に
は、ボンディングパッド１４のビッカース硬さの２／３
以上、より好ましくはボンディングパッド１４のビッカ
ース硬さ以上にしている。本実施形態の半導体集積回路
は、ポリイミド膜１０のビッカース硬さを調整した点以
外は、前記実施の形態１の半導体集積回路と同一の構成
を備えている。

【０１８５】本実施形態では、上述のようにポリイミド
膜（有機高分子膜）１０のビッカース硬さを少なくとも
ボンディングパッド１４のビッカース硬さに近い値にす
ることにより、バリアメタル１２の形成にともなうウエ
ハの変形（反りと戻り）に対するポリイミド膜１０の断
裂を防止することが可能となる。

【０１８６】ボンディングパッド１４のビッカース硬さ
は、ボンディングパッド１４の主たる構成材料のビッカ
ース硬さ、すなわちこの場合には金バンプ１３を構成す
る金のビッカース硬さとみなすことができる。このと
き、金のビッカース硬さは４５〜５５である。そのた
め、ポリイミド膜１０のビッカース硬さをボンディング
パッド１４のビッカース硬さの２／３以上にするために
は、ポリイミド膜１０のビッカース硬さを少なくとも３
０以上にすることが必要である。また、ポリイミド膜１
０のビッカース硬さをボンディングパッド１４のビッカ
ース硬さ以上にするためには、ポリイミド膜１０のビッ
カース硬さを４５以上にすることが必要である。したが
って、本実施形態では、ポリイミド膜１０のビッカース
硬さを３０以上、好ましくは４５以上とする。

【０１８７】次に、少なくともボンディングパッド１４
のビッカース硬さに近いビッカース硬さを持つポリイミ
ド膜１０の形成方法について述べる。なお、本実施形態
の半導体集積回路の製造工程は、ポリイミド膜１０の形
成工程を除いて実施の形態１と同様である。

【０１８８】まず、一般的なポリイミド、すなわち、熱
硬化性の縮合型ポリイミド樹脂前駆体であるポリアミッ
ク酸を極性溶媒（例えばＮ−メチルピロリドン）中に溶
解させ、ポリアミック酸溶液を調製した。次いで、この
ポリアミック酸溶液をウエハ全面（シリコン酸化膜５お
よび第２配線層７）にスピン塗布法で塗布し、ポリアミ
ック酸膜を形成する。次に、このポリアミック酸膜にお
けるボンディングパッド１４と第２配線層７の配線７ａ
とを接合する箇所を開口して開口部９を形成した後、１
１０℃の温度で溶媒を気化させる。次に、ポリアミック
酸膜を３２０℃以上の温度、より好ましくは３６０℃〜
４００℃の範囲内の温度に加熱することにより、ポリア
ミック酸のイミド化反応（脱水縮合反応）を起こさせ、
ポリアミック酸膜を硬化させる。これにより、縮合型ポ
リイミド樹脂からなるポリイミド膜１０が形成される。

【０１８９】このように、ポリアミック酸膜のイミド化
反応の温度を３２０℃以上にすることにより、ポリイミ
ド膜１０のビッカース硬さを少なくともボンディングパ
ッド１４のビッカース硬さに近い値にすることができ
る。

【０１９０】これは、ポリアミック酸膜の熱硬化によっ
て形成されるポリイミド膜１０のビッカース硬さは、図
１８で示されているようにポリアミック酸膜の硬化温度
（イミド化反応の温度）を高くするにつれて向上するか
らである。なお、図１８に示すビッカース硬さ（Ｈｖ）
は、試験荷重を９．８ｍＮ（１ｇｆ）〜４．９Ｎ（５０
０ｇｆ）の範囲で変化させた微小硬さ試験によって測定
したものである。

【０１９１】図１８の結果から分かるように、ポリアミ
ック酸膜の硬化温度を３２０℃以上にすることにより、
ポリイミド膜１０のビッカース硬さを３０以上にするこ
とができ、ポリイミド膜１０のビッカース硬さを金バン
プ１３の２／３以上のビッカース硬さにすることが可能
となる。その結果、バリアメタル１２の形成にともなう
ウエハの変形（反りと戻り）に対するポリイミド膜１０
の断裂を防止することができる。さらに、図１８の結果
から分かるように、ポリアミック酸膜の硬化温度を３６
０℃〜４００℃にすることにより、ポリイミド膜１０の
ビッカース硬さを４５〜５５の範囲内にすることがで
き、ポリイミド膜１０のビッカース硬さを金バンプ１３
のビッカース硬さ以上にすることが可能となる。その結
果、バリアメタル１２の形成にともなうウエハの変形
（反りと戻り）に対するポリイミド膜１０の断裂をさら
に確実に防止することができる。

【０１９２】なお、ポリアミック酸膜の硬化温度を４１
０℃以上にすると、第２配線層７を構成するアルミニウ
ム等が溶解するので、ポリアミック酸膜の硬化温度は４
１０℃未満でなければならない。そのため、ポリイミド
膜１０のビッカース硬さは、６０程度が上限である。

【０１９３】

【発明の効果】本発明の半導体装置は、以上のように、
第２配線層が、上記ボンディングパッドと重なる領域内
に複数の配線を有し、上記配線の一部がボンディングパ
ッドと接合されている一方、他の配線とボンディングパ
ッドとの間に絶縁膜が形成されている構成である。

【０１９４】上記構成によれば、ボンディングパッドと
重なる領域に複数の配線が配設され、これら複数の配線
のうち、ボンディングパッドと接合されている配線以外
の配線が絶縁膜によってボンディングパッドと絶縁され
ている。これにより、ボンディングパッドと絶縁する必
要のある配線を、ボンディングパッドと重なる領域（下
方領域）に配設することができる。それゆえ、装置サイ
ズの小型化を図ることができ、また、半導体素子間等の
結線の自由度やボンディングパッドの配置位置の自由度
を向上させることができるという効果が得られる。

【０１９５】また、上記構成では、第２配線層の上に直
接的にボンディングパッドが接合されているので、第３
配線層および第３配線層を覆う保護膜を形成する製造工
程を省くことができ、製造工程を短縮することができ
る。その結果、生産効率および製造コストを向上させる
ことができるという効果が得られる。

【０１９６】上記絶縁膜は、ボンディングパッド側から
第２配線層に加わる衝撃を緩和するための有機高分子膜
を含むことが好ましい。

【０１９７】上記構成によれば、有機高分子膜によって
第２配線層に加わる衝撃を緩和することができる。それ
ゆえ、第２配線層にクラックが発生して断線が生じるこ
とを防止することができるという効果が得られる。ま
た、ボンディング時に半導体素子に加わる衝撃も緩和す
ることができるので、半導体素子の破壊を防止できると
いう効果も得られる。

【０１９８】上記有機高分子膜は、ポリイミド膜である
ことが好ましい。これにより、ボンディング時に第２配
線層や半導体素子に加わる衝撃をより確実に緩和するこ
とができる。その結果、第２配線層の断線や半導体素子
の破壊をより確実に防止できるという効果が得られる。

【０１９９】上記有機高分子膜のビッカース硬さは、ボ
ンディングパッドのビッカース硬さの２／３以上である
ことが好ましい。

【０２００】上記構成によれば、有機高分子膜の伸縮が
起こりにくくなり、有機高分子膜の断裂を防止すること
ができるという効果が得られる。

【０２０１】また、上記有機高分子膜は、上記第２配線
層の配線の一部と上記ボンディングパッドとを接合する
ための開口部を有し、かつ、上記開口部を囲む内壁が、
上記ボンディングパッドに近づくにつれて外側へ広がる
方向に傾斜していることが好ましい。

【０２０２】上記構成によれば、ボンディングパッドの
段差が緩やかになるので、ボンディング時に接続不良が
起こることを防止できるという効果が得られる。

【０２０３】また、上記構成によれば、開口部の径が全
体的に大きくなるので、ボンディングパッドにおける第
２配線層との接合部が高融点金属層からなり、ボンディ
ングパッドの他の部分が金からなる場合に、高融点金属
層の断線により、金と第２配線層を構成する導電体とが
互いに接触して反応し、第２配線層の配線抵抗が不均一
になることを防止できるという効果も得られる。

【０２０４】また、有機高分子膜を含む構成において、
上記絶縁膜は、上記有機高分子膜と第２配線層との間に
挟持された、無機絶縁材料からなる保護膜をさらに含
み、上記第２配線層上の保護膜における有機高分子膜側
の表面には、上記他の配線に対応した凸部が形成されて
いることが好ましい。

【０２０５】上記構成によれば、ボンディングパッドと
第２配線層の他の配線との絶縁状態、および第２配線層
の電気的特性をより安定に維持することができるという
効果が得られる。また、保護膜と有機高分子膜との接触
面積が広くなり、保護膜と有機高分子膜との剥離を防止
することができるという効果も得られる。

【０２０６】上記凸部は、オーバーハング形状であるこ
とが好ましい。

【０２０７】上記構成によれば、保護膜のオーバーハン
グ形状の凸部と、その凸部のくびれ部分に形成された有
機高分子膜とが噛み合うことで、保護膜と有機高分子膜
との剥離を防止することができるという効果が得られ
る。

【０２０８】また、上記他の配線は、ボンディングパッ
ドと重なる領域内におけるボンディングパッドと接合さ
れている配線の両側に、それぞれ複数配設されていても
よい。

【０２０９】上記構成によれば、保護膜の凸部の数が増
大し、保護膜と有機高分子膜との接触面積が広くなる。
その結果、保護膜と有機高分子膜との剥離をより一層防
止することができるという効果が得られる。

【０２１０】保護膜に凸部が形成されている構成におい
て、上記第２配線層におけるボンディングパッドと重な
る領域内に存在する配線間の間隔は、７μｍ未満である
ことが好ましい。

【０２１１】上記構成によれば、ボンディングパッド表
面の凹凸を低減することができ、その結果、ボンディン
グパッドと外部のリードとの接続時における電気抵抗の
増大やリードの剥がれを防止することができるという効
果が得られる。

【０２１２】上記他の配線は、半導体装置本体または外
部装置の動作に関与する動作用配線に加えて、半導体装
置本体や外部装置の動作に関与しないダミー配線を含ん
でいてもよい。

【０２１３】上記構成によれば、配線の設計（本数や位
置）の自由度を確保しながら、保護膜と有機高分子膜と
の剥離や、ボンディングパッドと外部のリードとの接続
時における電気抵抗の増大およびリードの剥がれを防止
できるという効果が得られる。

【０２１４】上記ボンディングパッドは、上記配線との
接合部分に形成された高融点金属層と、高融点金属層上
に形成され、表面に露出した金層とからなることが好ま
しい。

【０２１５】上記構成によれば、高融点金属層が、表面
に露出した金層と第２配線層との間に介在するので、第
２配線層を構成する配線材料と金とが反応することを防
止でき、第２配線層の配線抵抗が不均一になる等の欠陥
の発生を防止できるという効果が得られる。また、高融
点金属は、金よりもポリイミド膜との密着性が良いの
で、ボンディングパッドと絶縁膜との密着性を向上させ
ることができるという効果も得られる。さらに、表面に
露出した部分は、化学的に最も安定な金属である金から
なっているので、ボンディングパッドと外部との接続を
確実に行うことができるという効果も得られる。

【０２１６】本発明の半導体装置の製造方法は、以上の
ように、第２配線層を形成する工程で、複数の配線を形
成し、絶縁膜を形成する工程で、複数の配線を覆うよう
に絶縁膜を形成し、開口部を形成する工程で、絶縁膜で
覆われた複数の配線のうち、一部の配線のみが露出され
るように開口部を形成し、ボンディングパッドを形成す
る工程では、少なくとも一部が上記半導体素子と重な
り、かつ、絶縁膜で覆われた配線の少なくとも１本と重
なるようにボンディングパッドを形成する方法である。

【０２１７】上記方法によれば、ボンディングパッドと
重なる領域に複数の配線が配設され、これら複数の配線
のうち、ボンディングパッドと接合されている配線以外
の配線が絶縁膜によってボンディングパッドと絶縁され
た半導体装置を得ることができる。

【０２１８】これにより、ボンディングパッドと絶縁す
る必要のある配線を、ボンディングパッドと重なる領域
（下方領域）に配設することができる。それゆえ、装置
サイズの小型化を図ることができ、また、半導体素子間
等の結線の自由度やボンディングパッドの配置位置の自
由度を向上させることができるという効果が得られる。

【０２１９】また、上記方法では、第２配線層の上に直
接的にボンディングパッドを形成しているので、第３配
線層および第３配線層を覆う保護膜を形成する製造工程
を省くことができ、製造工程を短縮することができる。
その結果、生産効率および製造コストを向上させること
ができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体装置の実施の一形態として
の半導体集積回路の概略を示す断面図である。

【図２】上記半導体集積回路の製造工程を説明するため
の図であり、第１配線層の形成工程が完了した後の様子
を示す概略断面図である。

【図３】上記製造工程を説明するための図であり、層間
絶縁膜の形成工程が完了した後の様子を示す概略断面図
である。

【図４】上記製造工程を説明するための図であり、層間
絶縁膜に対する開口部の形成工程が完了した後の様子を
示す概略断面図である。

【図５】上記製造工程を説明するための図であり、第２
配線層の形成工程が完了した後の様子を示す概略断面図
である。

【図６】上記製造工程を説明するための図であり、保護
膜の形成工程が完了した後の様子を示す概略断面図であ
る。

【図７】上記製造工程を説明するための図であり、完成
した半導体装置を示す概略断面図である。

【図８】従来の半導体装置の一例を示す概略断面図であ
る。

【図９】従来の半導体装置の他の一例を示す概略断面図
である。

【図１０】従来の半導体装置のさらに他の一例を示す概
略断面図である。

【図１１】従来の半導体装置のさらに他の一例を示す図
であり、（ａ）は上記半導体装置における配線の様子を
模式的に示す概略平面図であり、（ｂ）は上記半導体装
置におけるＸ−Ｘ’断面図である。

【図１２】従来の半導体装置のさらに他の一例を示す図
であり、（ａ）は上記半導体装置における配線の様子を
模式的に示す概略平面図であり、（ｂ）は上記半導体装
置におけるＹ−Ｙ’断面図である。

【図１３】本発明の他の実施の形態に係る半導体装置と
しての半導体集積回路の概略を示す図であり、（ａ）は
上記半導体装置における配線の様子を模式的に示す概略
平面図であり、（ｂ）は上記半導体装置におけるＡ−
Ａ’断面図である。

【図１４】図１３の半導体集積回路における保護膜のオ
ーバーハング形状の凸部付近を拡大して示す部分断面図
である。

【図１５】図１３の半導体集積回路における設計寸法の
例を示す図である。

【図１６】本発明のさらに他の実施の形態に係る半導体
装置としての半導体集積回路の概略を示す図であり、
（ａ）は上記半導体装置における配線の様子を模式的に
示す概略平面図であり、（ｂ）は上記半導体装置におけ
るＢ−Ｂ’断面図である。

【図１７】図１６の半導体集積回路における設計寸法の
例を示す図である。

【図１８】ポリイミド膜のビッカース硬さの硬化温度に
よる変化を表すグラフである。

【符号の説明】

１ シリコン基板（半導体基板） ２ 第１配線層 ３ シリコン酸化膜（層間絶縁膜） ４ ＳＯＧ膜（層間絶縁膜） ５ シリコン酸化膜（層間絶縁膜） ６ 層間絶縁膜 ７ 第２配線層 ７ａ 配線（配線の一部） ７ｂ 配線（他の配線、動作用配線） ７ｃ ダミー配線（他の配線） ８ 保護膜（絶縁膜） ８ｂ 凸部 ８ｃ 凸部 ９ 開口部 １０ ポリイミド膜（絶縁膜、有機高分子膜） １１ 開口部 １２ バリアメタル（高融点金属層） １３ 金バンプ（金層） １４ ボンディングパッド ２０ 半導体素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀尾 正弘 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 5F033 HH04 HH08 HH09 HH13 HH18 HH23 HH33 JJ01 JJ08 JJ09 JJ23 KK01 KK08 KK09 KK23 LL04 MM05 MM08 MM12 MM13 MM26 NN06 NN07 NN32 PP27 PP33 QQ08 QQ09 QQ10 QQ16 QQ18 QQ21 QQ31 QQ34 QQ37 QQ74 RR04 RR06 RR09 RR21 RR22 SS11 SS15 SS22 TT04 VV01 VV07 WW00 WW01 XX00 XX01 XX03 XX12 XX19

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体素子が形成された領域である活性領
   域を有する半導体基板と、 上記半導体基板上に形成され、上記活性領域と電気的に
   接続された第１配線層と、 上記第１配線層上に層間絶縁膜を介して形成された第２
   配線層と、 少なくとも一部が上記活性領域と重なるように形成され
   た、外部との電気的接続のためのボンディングパッドと
   を備える半導体装置において、 上記第２配線層は、上記ボンディングパッドと重なる領
   域内に複数の配線を有し、 上記配線の一部がボンディングパッドと接合されている
   一方、他の配線とボンディングパッドとの間に絶縁膜が
   形成されていることを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】上記絶縁膜は、ボンディングパッド側から
   第２配線層に加わる衝撃を緩和するための有機高分子膜
   を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
3. 【請求項３】上記有機高分子膜が、ポリイミド膜である
   ことを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
4. 【請求項４】上記有機高分子膜のビッカース硬さが、ボ
   ンディングパッドのビッカース硬さの２／３以上である
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の半導体装
   置。
5. 【請求項５】上記有機高分子膜は、上記第２配線層の配
   線の一部と上記ボンディングパッドとを接合するための
   開口部を有し、かつ、上記開口部を囲む内壁が、上記ボ
   ンディングパッドに近づくにつれて外側へ広がる方向に
   傾斜していることを特徴とする請求項２ないし４のいず
   れか１項に記載の半導体装置。
6. 【請求項６】上記絶縁膜は、上記有機高分子膜と第２配
   線層との間に挟持された、無機絶縁材料からなる保護膜
   をさらに含み、 上記第２配線層上の保護膜における有機高分子膜側の表
   面には、上記他の配線に対応した凸部が形成されている
   ことを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記
   載の半導体装置。
7. 【請求項７】上記凸部は、オーバーハング形状であるこ
   とを特徴とする請求項６記載の半導体装置。
8. 【請求項８】上記他の配線は、ボンディングパッドと重
   なる領域内におけるボンディングパッドと接合されてい
   る配線の両側に、それぞれ複数配設されていることを特
   徴とする６または７に記載の半導体装置。
9. 【請求項９】上記第２配線層におけるボンディングパッ
   ドと重なる領域内に存在する配線間の間隔が７μｍ未満
   であることを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１
   項に記載の半導体装置。
10. 【請求項１０】上記他の配線は、半導体装置本体または
    外部装置の動作に関与する動作用配線に加えて、半導体
    装置本体や外部装置の動作に関与しないダミー配線を含
    むことを特徴とする請求項８または９に記載の半導体装
    置。
11. 【請求項１１】上記ボンディングパッドは、 上記配線との接合部分に形成された高融点金属層と、 高融点金属層上に形成され、表面に露出した金層とから
    なることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１
    項に記載の半導体装置。
12. 【請求項１２】半導体基板上に半導体素子を形成する工
    程と、 一部が半導体素子に接合されるように第１配線層を形成
    する工程と、 上記第１配線層上に、ビアホールを有する層間絶縁膜を
    形成する工程と、 上記層間絶縁膜上および上記ビアホール内に第２配線層
    を形成する工程と、 上記第２配線層上に絶縁膜を形成する工程と、 上記絶縁膜に開口部を形成する工程と、 上記絶縁膜上と上記開口部内とに金属膜を形成すること
    により、外部との電気的接続のためのボンディングパッ
    ドを形成する工程とを含む半導体装置の製造方法におい
    て、 第２配線層を形成する工程では、複数の配線を形成し、 絶縁膜を形成する工程では、複数の配線を覆うように絶
    縁膜を形成し、 開口部を形成する工程では、絶縁膜で覆われた複数の配
    線のうち、一部の配線のみが露出されるように開口部を
    形成し、 ボンディングパッドを形成する工程では、少なくとも一
    部が上記半導体素子と重なり、かつ、絶縁膜で覆われた
    配線の少なくとも１本と重なるようにボンディングパッ
    ドを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。