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JP2008218464A - Semiconductor device - Google Patents

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JP2008218464A
JP2008218464A JP2007049602A JP2007049602A JP2008218464A JP 2008218464 A JP2008218464 A JP 2008218464A JP 2007049602 A JP2007049602 A JP 2007049602A JP 2007049602 A JP2007049602 A JP 2007049602A JP 2008218464 A JP2008218464 A JP 2008218464A
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JP
Japan
Prior art keywords
wiring pattern
pattern
semiconductor substrate
electrode pad
insulating layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP2007049602A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiro Yoshida
義浩 吉田
Yoshihiro Konaka
義宏 小中
Kazuhiro Yoshida
和広 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2007049602A priority Critical patent/JP2008218464A/en
Publication of JP2008218464A publication Critical patent/JP2008218464A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device capable of improving its reliability in durability while avoiding complication of manufacturing processes, complication of a structure and cost increase. <P>SOLUTION: The semiconductor device has: a semiconductor substrate 13(12) formed on any one of p- and n-types; a wiring pattern 17 of the other side of the p- and n-types formed on a front surface region of the semiconductor substrate 13; an insulating layer 20 laminated and formed on the front surface of the semiconductor substrate 13 so as to cover the wiring pattern 17; a contact hole 21 formed so as to pierce through the insulating layer portion on the upper side of the end position of the wiring pattern 17; and conductor patterns 18, 19 formed on the insulating layer 20 by connecting their one ends to the end of the wiring pattern 17 via the contact hole 21. A dummy pattern 25 electrically connected to the wiring pattern 17 is oppositely to the conductive patterns 18, 19 on the front surface side region of the semiconductor substrate 13 on the lower part side of the conductive patterns 18, 19. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、半導体基板上に導体パターンが形成されている構成を備えた半導体装置に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device having a configuration in which a conductor pattern is formed on a semiconductor substrate.

図2(a)には半導体装置の一つである加速度センサの主要構成部分が模式的な平面図により示され、図2(b)には図2(a)のA−A部分の模式的な断面図が示されている。この加速度センサ1は、基台2と、重り部3と、固定部4と、梁5と、加速度検出部6と、外部接続手段7とを有して構成されている。すなわち、基台2はガラス等の絶縁体により形成されている。重り部3は、基台2の上方側に浮いた状態で配設されており、半導体基板であるSOI(Silicon-On-Insulator)基板(つまり、支持層(Si層)10と絶縁層(SiO2層)11と活性層(Si層)12がその順で積層一体化されて成る基板)13により形成されている。固定部4は、重り部3の周囲を間隔を介して囲む枠状であり、重り部3と同じSOI基板13により形成され基台2に陽極接合手法により固設されている。 2A is a schematic plan view showing main components of an acceleration sensor that is one of the semiconductor devices, and FIG. 2B is a schematic diagram of the AA portion of FIG. 2A. A cross-sectional view is shown. The acceleration sensor 1 includes a base 2, a weight part 3, a fixing part 4, a beam 5, an acceleration detection part 6, and external connection means 7. That is, the base 2 is formed of an insulator such as glass. The weight part 3 is arranged in a state of floating above the base 2, and is an SOI (Silicon-On-Insulator) substrate (that is, a support layer (Si layer) 10) and an insulating layer (SiO 2). 2 layers) 11 and an active layer (Si layer) 12 are laminated and integrated in that order. The fixing portion 4 has a frame shape surrounding the weight portion 3 with a space therebetween, and is formed of the same SOI substrate 13 as the weight portion 3 and fixed to the base 2 by an anodic bonding method.

梁5は重り部3を固定部4に支持固定させるものであり、重り部3および固定部4と同じSOI基板13で重り部3よりも薄く形成され図2(b)に示すZ軸方向に撓み変形可能となっている。このため、この加速度センサ1では、Z軸方向の加速度が発生すると、その加速度に起因した力により梁5が撓み変形して重り部3がZ軸方向に変位する。その梁5の撓み変形量および重り部3のZ軸方向の変位量は、Z軸方向の加速度の大きさが大きくなるにつれて大きくなるというように、Z軸方向の加速度の大きさに応じたものである。   The beam 5 supports and fixes the weight part 3 to the fixing part 4, and is formed thinner than the weight part 3 on the same SOI substrate 13 as the weight part 3 and the fixing part 4, and extends in the Z-axis direction shown in FIG. It can be bent and deformed. For this reason, in the acceleration sensor 1, when acceleration in the Z-axis direction occurs, the beam 5 is bent and deformed by a force resulting from the acceleration, and the weight portion 3 is displaced in the Z-axis direction. The amount of bending deformation of the beam 5 and the amount of displacement of the weight portion 3 in the Z-axis direction increase in accordance with the magnitude of acceleration in the Z-axis direction, such that the magnitude increases as the acceleration in the Z-axis direction increases. It is.

加速度検出部6は、梁5の撓み変形量を検出してZ軸方向の加速度の大きさを検出するための次に示すような構成を備えている。つまり、加速度検出部6は、梁5に形成された4つのピエゾ抵抗部15(15a〜15d)を有して構成されている。それら各ピエゾ抵抗部15a〜15dは、それぞれ、梁5を構成している例えばn型半導体から成る活性層12の表面側に不純物をドープして形成されたp型半導体から成るものであり、応力変化によって電気抵抗値が変化するという電気的性質を有する。これら4つのピエゾ抵抗部15(15a〜15d)はブリッジ回路を形成しており、そのブリッジ回路では、重り部3および梁5が図2(b)に示すような基準状態にあるときに4つのピエゾ抵抗部15(15a〜15d)の電気抵抗値が平衡状態となるように構成されている。   The acceleration detector 6 has the following configuration for detecting the amount of bending deformation of the beam 5 and detecting the magnitude of acceleration in the Z-axis direction. That is, the acceleration detection unit 6 includes four piezoresistive units 15 (15a to 15d) formed on the beam 5. Each of the piezoresistive portions 15a to 15d is made of a p-type semiconductor formed by doping impurities on the surface side of the active layer 12 made of, for example, an n-type semiconductor constituting the beam 5, and has a stress. It has an electrical property that the electrical resistance value changes due to the change. These four piezoresistive portions 15 (15a to 15d) form a bridge circuit. In the bridge circuit, when the weight portion 3 and the beam 5 are in the reference state as shown in FIG. The electric resistance value of the piezoresistor 15 (15a to 15d) is configured to be in an equilibrium state.

前記ブリッジ回路において、ピエゾ抵抗部15a,15dの接続部Vddは電圧源接続部であり、ピエゾ抵抗部15a,15bの接続部Vo1およびピエゾ抵抗部15c,15dの接続部Vo2は出力部であり、ピエゾ抵抗部15b,15cの接続部Vgndは接地部である。後述する外部接続手段7を介して、外部の電圧供給源から接続部Vddに予め定められた定電圧が印加され、接続部Vgndがグランドに接地されている状態で、重り部3および梁5が図2(b)に示すような基準状態にあって4つのピエゾ抵抗部15(15a〜15d)の電気抵抗値が平衡状態であるときには、接続部Vo1と、接続部Vo2との間に電位差は無い又は非常に小さい。これに対して、Z軸方向の加速度発生によって、梁5が撓み変形して重り部3が変位したときには、各ピエゾ抵抗部15a〜15dの電気抵抗値が、それぞれ、形成位置および形成の向きに応じて変化する。これにより、ブリッジ回路の4つのピエゾ抵抗部15(15a〜15d)の電気抵抗値の平衡状態が崩れて接続部Vo1,Vo2間に電位差が生じる。当該接続部Vo1,Vo2間の電位差を検出し当該検出電圧に基づいてZ軸方向の加速度の大きさを検出することができる。   In the bridge circuit, the connection portion Vdd of the piezoresistive portions 15a and 15d is a voltage source connection portion, the connection portion Vo1 of the piezoresistive portions 15a and 15b and the connection portion Vo2 of the piezoresistive portions 15c and 15d are output portions, The connection part Vgnd of the piezoresistive parts 15b and 15c is a grounding part. A predetermined constant voltage is applied to the connection portion Vdd from an external voltage supply source via an external connection means 7 to be described later, and the weight portion 3 and the beam 5 are connected to each other while the connection portion Vgnd is grounded to the ground. In the reference state as shown in FIG. 2B, when the electric resistance values of the four piezoresistive portions 15 (15a to 15d) are in an equilibrium state, there is no potential difference between the connecting portion Vo1 and the connecting portion Vo2. None or very small. In contrast, when the beam 5 is bent and deformed due to the generation of acceleration in the Z-axis direction and the weight portion 3 is displaced, the electrical resistance values of the piezoresistive portions 15a to 15d are in the formation position and the formation direction, respectively. Will change accordingly. As a result, the equilibrium state of the electric resistance values of the four piezoresistive portions 15 (15a to 15d) of the bridge circuit is lost, and a potential difference is generated between the connecting portions Vo1 and Vo2. The potential difference between the connection portions Vo1 and Vo2 can be detected, and the magnitude of acceleration in the Z-axis direction can be detected based on the detected voltage.

外部接続手段7は、加速度検出部6のブリッジ回路の各接続部Vdd,Vo1,Vo2,Vgndをそれぞれ外部に接続させるものであり、この例では、図3の模式的な拡大断面図に示されるような配線パターン17と、導体パターンである配線パターン18および電極パッド19とを有して構成されている。つまり、配線パターン17は、例えばn型半導体から成る活性層12の表面側領域に形成されたp型半導体(p++)から成るものであり、当該配線パターン17の一端側は前記ブリッジ回路の接続部Vdd(Vo1,Vo2,Vgnd)を介してピエゾ抵抗部15に連接されている。この例では、配線パターン17は、ピエゾ抵抗部15を構成しているp型半導体よりも高い正孔含有率を持つp型半導体により構成されていてピエゾ抵抗部15よりも電気抵抗値が小さく電流が導通し易くなっている。また、p型半導体から成る配線パターン17と、n型半導体から成る活性層12とのPN接合部分には空乏層ができることから、その空乏層によって、配線パターン17は、活性層12と絶縁されている。   The external connection means 7 is for connecting the connection portions Vdd, Vo1, Vo2, and Vgnd of the bridge circuit of the acceleration detection unit 6 to the outside. In this example, the external connection means 7 is shown in the schematic enlarged sectional view of FIG. Such a wiring pattern 17, a wiring pattern 18 that is a conductor pattern, and an electrode pad 19 are configured. That is, the wiring pattern 17 is made of, for example, a p-type semiconductor (p ++) formed in the surface side region of the active layer 12 made of an n-type semiconductor, and one end side of the wiring pattern 17 is connected to the bridge circuit. It is connected to the piezoresistive portion 15 via the connecting portion Vdd (Vo1, Vo2, Vgnd). In this example, the wiring pattern 17 is made of a p-type semiconductor having a higher hole content than that of the p-type semiconductor constituting the piezoresistive portion 15, and has a smaller electric resistance value than the piezoresistive portion 15. Is easy to conduct. Further, since a depletion layer is formed at the PN junction between the wiring pattern 17 made of p-type semiconductor and the active layer 12 made of n-type semiconductor, the wiring pattern 17 is insulated from the active layer 12 by the depletion layer. Yes.

活性層12の表面上には全面に絶縁膜20が形成されている。この絶縁膜20には、コンタクトホール21が、配線パターン17におけるピエゾ抵抗部15との接続端部の反対側の端部位置に貫通形成されている。   An insulating film 20 is formed on the entire surface of the active layer 12. In the insulating film 20, a contact hole 21 is formed penetratingly at an end portion of the wiring pattern 17 opposite to the connection end portion with the piezoresistive portion 15.

配線パターン18は、絶縁層20の表面上に、一端側をコンタクトホール21を介して配線パターン17の端部に接続させて形成されている。この例では、4本の配線パターン18が形成されており、各配線パターン18における配線パターン17との接続端部の反対側の端部は、それぞれ、個別に対応する電極パッド19(Vdd,Vo1,Vgnd,Vo2)に連接されている。   The wiring pattern 18 is formed on the surface of the insulating layer 20 with one end connected to the end of the wiring pattern 17 through the contact hole 21. In this example, four wiring patterns 18 are formed, and the end of each wiring pattern 18 opposite to the connection end with the wiring pattern 17 is individually associated with an electrode pad 19 (Vdd, Vo1). , Vgnd, Vo2).

電極パッド19(Vdd,Vo1,Vgnd,Vo2)は、それぞれ、固定部4の形成領域における絶縁膜20の表面上に形成されており、各電極パッド19(Vdd,Vo1,Vgnd,Vo2)は、それぞれ、個別に対応する配線パターン18および配線パターン17を介して対応するブリッジ回路の接続部Vdd,Vo1,Vgnd,Vo2に電気的に接続されている。電極パッド19(Vdd,Vo1,Vgnd,Vo2)は、この例では、配線パターン18と同じ導体材料により構成されており、当該電極パッド19の厚みは、配線パターン18の厚みよりも厚くなっている。各電極パッド19(Vdd,Vo1,Vgnd,Vo2)には、それぞれ、例えば図4に示されるようなボンディングワイヤ33が接続されて外部と接続することができる。   The electrode pads 19 (Vdd, Vo1, Vgnd, Vo2) are respectively formed on the surface of the insulating film 20 in the formation region of the fixing portion 4, and each electrode pad 19 (Vdd, Vo1, Vgnd, Vo2) is Each is electrically connected to the connection Vdd, Vo1, Vgnd, Vo2 of the corresponding bridge circuit via the corresponding wiring pattern 18 and wiring pattern 17, respectively. In this example, the electrode pad 19 (Vdd, Vo1, Vgnd, Vo2) is made of the same conductive material as the wiring pattern 18, and the thickness of the electrode pad 19 is larger than the thickness of the wiring pattern 18. . Each electrode pad 19 (Vdd, Vo1, Vgnd, Vo2) can be connected to the outside by connecting a bonding wire 33 as shown in FIG. 4, for example.

特開2004−158758号公報JP 2004-158758 A

ところで、この加速度センサ1では、加速度検出部6のピエゾ抵抗部15を安定的に動作させるために、活性層12には予め定められた電圧(例えば5V)が印加される。これに対して、配線パターン18には、加速度検出部6のブリッジ回路の動作に基づいた電流が通電し当該配線パターン18の電位は活性層12の電位と異なっている。このため、配線パターン18と活性層12との間に介在される絶縁層20には電界が発生する。この電界発生に起因して、イオン拡散現象であるイオンマイグレーションが起こって配線パターン18と活性層12が電気的にショートしてしまう問題が発生する。また、配線パターン18を構成するイオンが周囲の雰囲気中の水分と反応して金属の水酸化物ができて配線パターン18がぼろぼろに劣化する現象である腐蝕が上記電界発生に起因して発生し易くなる。   By the way, in this acceleration sensor 1, a predetermined voltage (for example, 5 V) is applied to the active layer 12 in order to stably operate the piezoresistor 15 of the acceleration detector 6. On the other hand, a current based on the operation of the bridge circuit of the acceleration detector 6 is applied to the wiring pattern 18, and the potential of the wiring pattern 18 is different from the potential of the active layer 12. For this reason, an electric field is generated in the insulating layer 20 interposed between the wiring pattern 18 and the active layer 12. Due to this electric field generation, ion migration, which is an ion diffusion phenomenon, occurs and the wiring pattern 18 and the active layer 12 are electrically short-circuited. Corrosion, which is a phenomenon in which ions constituting the wiring pattern 18 react with moisture in the surrounding atmosphere to form a metal hydroxide and the wiring pattern 18 deteriorates, is caused by the generation of the electric field. It becomes easy.

配線パターン18の腐蝕は、配線パターン18と水分との接触を抑制することで防止できるので、例えば、配線パターン18の表面を覆う保護膜22を形成して配線パターン18を周囲の雰囲気に晒さない手段を講じたり、図4の模式的な断面図に示されるようなパッケージ23の内部の乾燥した雰囲気中に加速度センサ1を気密封止する等の手段が講じられる。なお、図4に示されるパッケージ23は、例えばAl23等から成るベース30と、例えばAl23等から成る蓋31と、例えば低融点ガラス等から成る周壁部32とを有して構成されている。このパッケージ23の周壁部32には、パッケージ外部からパッケージ内部に向けてリードフレーム34が挿通され、そのリードフレーム34の導線のパッケージ内側の端部には、ボンディングワイヤ33の一端側が接続される。そのボンディングワイヤ33の他端側は加速度センサ1の前記電極パッド19に接続される。つまり、パッケージ23の内部空間内に収容配置されている加速度センサ1は、ボンディングワイヤ33とリードフレーム34を介してパッケージ23の外部と電気的に接続することができる。 Since corrosion of the wiring pattern 18 can be prevented by suppressing contact between the wiring pattern 18 and moisture, for example, a protective film 22 that covers the surface of the wiring pattern 18 is formed so that the wiring pattern 18 is not exposed to the surrounding atmosphere. Measures are taken, and measures such as hermetically sealing the acceleration sensor 1 in a dry atmosphere inside the package 23 as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 4 are taken. Incidentally, the package 23 shown in FIG. 4, for example, a base 30 made of Al 2 O 3 or the like, for example, a cover 31 made of Al 2 O 3 or the like, for example, and a peripheral wall portion 32 made of a low melting point glass or the like It is configured. A lead frame 34 is inserted into the peripheral wall portion 32 of the package 23 from the outside of the package toward the inside of the package, and one end side of the bonding wire 33 is connected to an end portion of the lead wire 34 inside the package. The other end of the bonding wire 33 is connected to the electrode pad 19 of the acceleration sensor 1. That is, the acceleration sensor 1 accommodated in the internal space of the package 23 can be electrically connected to the outside of the package 23 via the bonding wire 33 and the lead frame 34.

前述したような手段によって配線パターン18の腐蝕を抑制することができるが、保護膜22を形成するための工程が増加して製造工程が煩雑化するという問題や、加速度センサ1を収容するためのパッケージ23の材料費や、加速度センサ1をパッケージ23に収容するための製造費が掛かるという問題が発生する。また、イオンマイグレーションに起因した配線パターン18と活性層12とのショート問題は解決できない。   Although the corrosion of the wiring pattern 18 can be suppressed by the means as described above, there is a problem that the number of steps for forming the protective film 22 is increased and the manufacturing process becomes complicated, and the acceleration sensor 1 is accommodated. There arises a problem that a material cost of the package 23 and a manufacturing cost for accommodating the acceleration sensor 1 in the package 23 are required. Further, the short circuit problem between the wiring pattern 18 and the active layer 12 due to ion migration cannot be solved.

さらに、加速度センサ1の構成では、次に示すような問題も懸念されている。つまり、電極パッド19にボンディングワイヤ33を接続する工程において、ボンディングワイヤ33の端部を電極パッド19に押し付けるので、その電極パッド19への押圧力によって、電極パッド19の下方側に位置する絶縁膜20が損傷してしまうことがあった。絶縁膜20が損傷すると、電極パッド19と、活性層12との電気的なショート問題が発生する。   Furthermore, there are concerns about the following problems in the configuration of the acceleration sensor 1. That is, in the step of connecting the bonding wire 33 to the electrode pad 19, the end of the bonding wire 33 is pressed against the electrode pad 19, so that the insulating film positioned below the electrode pad 19 is pressed by the pressing force to the electrode pad 19. 20 may be damaged. When the insulating film 20 is damaged, an electrical short problem between the electrode pad 19 and the active layer 12 occurs.

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その第1の目的は、製造工程の煩雑化や、コスト増加を防止しながらイオンマイグレーションに起因した導体パターンとその下方側の半導体基板との電気的なショート問題を回避すると共に、導体パターンの腐蝕を防止できる半導体装置を提供することであり、第2の目的は、電極パッド下の絶縁膜破壊に起因した電極パッドと半導体基板とのショート問題を防止できる半導体装置を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a first object of the present invention is to provide a conductor pattern resulting from ion migration and a semiconductor below the conductor pattern while preventing a complicated manufacturing process and an increase in cost. A semiconductor device capable of avoiding an electrical short-circuit problem with a substrate and preventing corrosion of a conductor pattern, and a second object is to provide an electrode pad and a semiconductor substrate caused by breakdown of an insulating film under the electrode pad And providing a semiconductor device capable of preventing the short circuit problem.

上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、本発明は、
p型とn型の何れか一方側に形成された半導体基板と、
該半導体基板の表面側領域に形成された前記p型とn型のうちの他方側の配線パターンと、
該配線パターンを覆って前記半導体基板の表面上に積層形成されている絶縁層と、
前記配線パターンの端部位置の上側の前記絶縁層部分に貫通形成されたコンタクトホールと、
前記絶縁層上に、一端側を前記コンタクトホールを介して前記配線パターンの端部に接続させて形成されている導体パターンと、
を有する半導体装置であって、
前記導体パターンの下方側の前記半導体基板の表面側領域には、前記配線パターンと電気的に接続したダミーパターンが前記導体パターンに対向して設けられていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration as means for solving the above problems. That is, the present invention
a semiconductor substrate formed on one side of either p-type or n-type;
A wiring pattern on the other side of the p-type and n-type formed in the surface side region of the semiconductor substrate;
An insulating layer formed on the surface of the semiconductor substrate so as to cover the wiring pattern;
A contact hole formed through the insulating layer above the end position of the wiring pattern;
On the insulating layer, a conductor pattern formed by connecting one end side to the end of the wiring pattern through the contact hole;
A semiconductor device comprising:
A dummy pattern electrically connected to the wiring pattern is provided opposite to the conductor pattern in a surface side region of the semiconductor substrate below the conductor pattern.

この発明によれば、導体パターンの下方側の半導体基板の表面側領域にはダミーパターンが導体パターンに対向して設けられ、そのダミーパターンは、導体パターンに接続されている配線パターンに電気的に接続されたものであるので、当該ダミーパターンの電位は導体パターンとほぼ同電位となる。このため、導体パターンの下方側に位置する絶縁膜部分に電界が発生することを防止することができる。これにより、電界発生に起因したイオンマイグレーションの発生を防止でき、イオンマイグレーションに起因した導体パターンとその下方側の半導体基板との電気的なショート問題を回避できる。また、前記電界発生に起因した導体パターンのイオンと水分との反応に因る導体パターンの腐蝕を抑制できる。このために、導体パターン上に腐蝕防止用の保護膜を設けることや、半導体装置をパッケージ内部の乾燥した雰囲気中に気密封止する等の導体パターン腐蝕抑制手段を講じなくても済むこととなり、半導体装置の製造工程の簡略化や構造の複雑化やコスト増加を回避できる。   According to the present invention, the dummy pattern is provided opposite to the conductor pattern in the surface side region of the semiconductor substrate below the conductor pattern, and the dummy pattern is electrically connected to the wiring pattern connected to the conductor pattern. Since they are connected, the potential of the dummy pattern is almost the same as that of the conductor pattern. For this reason, it can prevent that an electric field generate | occur | produces in the insulating-film part located in the downward side of a conductor pattern. Thereby, generation | occurrence | production of the ion migration resulting from electric field generation can be prevented, and the electrical short problem of the conductor pattern resulting from ion migration and the semiconductor substrate of the lower side can be avoided. Further, the corrosion of the conductor pattern due to the reaction between the ions of the conductor pattern and moisture due to the electric field generation can be suppressed. For this reason, it is not necessary to provide a conductor pattern corrosion inhibiting means such as providing a protective film for preventing corrosion on the conductor pattern or hermetically sealing the semiconductor device in a dry atmosphere inside the package. Simplification of the manufacturing process of the semiconductor device, complexity of the structure, and cost increase can be avoided.

また、導体パターンは、配線パターンおよび電極パッドを有して構成され、ダミーパターンは配線パターンの下方側だけでなく電極パッドの下方側にも形成されている構成を備えることによって、前述したような電界発生に起因した導体パターンのショート問題および導体パターンの腐蝕問題を抑制する効果を得ることはもちろんのこと、次に示すような効果をも得ることができる。例えば、電極パッドにボンディングワイヤーを接続する工程で、電極パッドへの押圧力に因り電極パッドの下方側の絶縁膜が損傷する虞がある。そのように絶縁膜が損傷しても、その損傷した絶縁膜部分の下方側にはダミーパターンが伸長形成されていることによって、電極パッドと半導体基板とがショートする事態を回避できる。   In addition, the conductor pattern includes a wiring pattern and an electrode pad, and the dummy pattern includes not only the lower side of the wiring pattern but also the lower side of the electrode pad, as described above. The following effects can be obtained as well as the effect of suppressing the short-circuit problem of the conductor pattern and the corrosion problem of the conductor pattern caused by the electric field generation. For example, in the step of connecting the bonding wire to the electrode pad, the insulating film below the electrode pad may be damaged due to the pressing force on the electrode pad. Even if the insulating film is damaged in such a manner, a short circuit between the electrode pad and the semiconductor substrate can be avoided by extending the dummy pattern below the damaged insulating film portion.

以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。なお、以下に述べる実施形態例の説明において、前述した従来例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the description of the embodiment described below, the same reference numerals are given to the same components as those of the above-described conventional example, and the duplicate description of the common parts is omitted.

図1(a)には、半導体装置である加速度センサ1において、この実施形態例における特徴的な構成部分が抜き出され簡略化して示されている。図1(b)には図1(a)のa−a部分の模式的な断面図が示されている。この実施形態例の加速度センサ1では、導体パターンである配線パターン18および電極パッド19の下方側に位置するSOI基板13の活性層12の表面側領域には、ダミーパターン25が形成されている。そのダミーパターン25は、配線パターン17,18の接続部分から配線パターン18に対向させながら電極パッド19の形成領域の下方側の領域まで伸長形成されたものであり、この実施形態例では、配線パターン17と同じp型半導体により構成されている。このダミーパターン25は、配線パターン17,18の接続部分に連接されているものであり、当該ダミーパターン25の電位は、配線パターン18および電極パッド19の電位とほぼ同電位である。また、p型半導体から成るダミーパターン25と、n型半導体から成る活性層12とのPN接合部分には、配線パターン17と活性層12とのPN接合部分と同様に空乏層ができることから、その空乏層によってダミーパターン25は、活性層12と絶縁されている。さらに、ダミーパターン25は、上記のように配線パターン17と同じp型半導体により構成されているために、加速度センサ1の製造工程において、SOI基板13の活性層12に配線パターン17を形成するのと同時に形成することができて、製造工程の煩雑化が回避できるものである。   In FIG. 1A, the characteristic components in this embodiment are extracted and simplified in the acceleration sensor 1 which is a semiconductor device. FIG. 1B shows a schematic cross-sectional view of the aa portion of FIG. In the acceleration sensor 1 of this embodiment, a dummy pattern 25 is formed in the surface side region of the active layer 12 of the SOI substrate 13 located below the wiring pattern 18 and the electrode pad 19 that are conductor patterns. The dummy pattern 25 is formed to extend from the connection portion of the wiring patterns 17 and 18 to the region below the formation region of the electrode pad 19 while facing the wiring pattern 18. In this embodiment, the wiring pattern 17 is made of the same p-type semiconductor. The dummy pattern 25 is connected to the connection portion of the wiring patterns 17 and 18, and the potential of the dummy pattern 25 is substantially the same as the potential of the wiring pattern 18 and the electrode pad 19. In addition, since a PN junction portion between the dummy pattern 25 made of a p-type semiconductor and the active layer 12 made of an n-type semiconductor has a depletion layer in the same manner as the PN junction portion between the wiring pattern 17 and the active layer 12, The dummy pattern 25 is insulated from the active layer 12 by the depletion layer. Further, since the dummy pattern 25 is composed of the same p-type semiconductor as the wiring pattern 17 as described above, the wiring pattern 17 is formed on the active layer 12 of the SOI substrate 13 in the manufacturing process of the acceleration sensor 1. At the same time, it can be formed, and the complication of the manufacturing process can be avoided.

この実施形態例では、上記のように、配線パターン18の下方側の活性層12の表面側領域にはダミーパターン25が設けられ、そのダミーパターン25の電位は、配線パターン18とほぼ同電位であることから、配線パターン18の下方側の絶縁膜20の部位に電界が発生することを防止できる。このため、イオンマイグレーションの発生を抑制できて配線パターン18のショート問題を回避できるし、配線パターン18の腐蝕をも回避できる。このことから、この実施形態例では、配線パターン18を保護するために従来では設けられていた保護膜22が省略されている。   In this embodiment, as described above, the dummy pattern 25 is provided in the surface side region of the active layer 12 below the wiring pattern 18, and the potential of the dummy pattern 25 is substantially the same as that of the wiring pattern 18. For this reason, it is possible to prevent an electric field from being generated in the portion of the insulating film 20 below the wiring pattern 18. For this reason, generation | occurrence | production of ion migration can be suppressed, the short circuit problem of the wiring pattern 18 can be avoided, and the corrosion of the wiring pattern 18 can also be avoided. For this reason, in this embodiment, the protective film 22 conventionally provided to protect the wiring pattern 18 is omitted.

この実施形態例における加速度センサ1の上記以外の構成は、図2に示した加速度センサ1の構成と同様である。   The other configuration of the acceleration sensor 1 in this embodiment is the same as that of the acceleration sensor 1 shown in FIG.

なお、この発明はこの実施形態例の形態に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、この実施形態例では、ダミーパターン25は、配線パターン18の形成領域の下方側の領域から、さらに、電極パッド19の形成領域の下方側の領域まで延長形成されており、配線パターン18および電極パッド19の全領域に対向させて形成されていたが、例えば、電極パッド19が厚く形成されている等の理由によってワイヤーボンディングに起因した絶縁膜20の損傷が防止できて電極パッド19と活性層12とのショート問題の発生が回避されると想定される場合には、ダミーパターン25は、電極パッド19の下方側まで延長形成しなくともよい。さらに、この実施形態例では、ダミーパターン25は、配線パターン18の全長に渡り対向させて形成されていたが、ダミーパターン25は、配線パターン17との接続端部から電極パッド19との接続端部に至るまでの配線パターン18の途中位置までの部分領域に対向させて形成してもよい。   In addition, this invention is not limited to the form of this embodiment, Various embodiment can be taken. For example, in this embodiment, the dummy pattern 25 extends from a region below the formation region of the wiring pattern 18 to a region below the formation region of the electrode pad 19. The electrode pad 19 is formed so as to face the entire region. However, the insulating film 20 can be prevented from being damaged due to wire bonding, for example, because the electrode pad 19 is formed thick. If it is assumed that the occurrence of a short circuit problem with the layer 12 is avoided, the dummy pattern 25 may not be extended to the lower side of the electrode pad 19. Further, in this embodiment, the dummy pattern 25 is formed so as to face the entire length of the wiring pattern 18, but the dummy pattern 25 is connected from the connection end with the wiring pattern 17 to the connection end with the electrode pad 19. The wiring pattern 18 may be formed so as to face a partial region up to a middle position of the wiring pattern 18 leading to the portion.

さらに、この実施形態例では、半導体基板は多層構造のSOI基板13であったが、半導体基板は単層のものであってもよい。さらに、この実施形態例では、活性層12はn型半導体により構成され、配線パターン17およびダミーパターン25はp型半導体により構成されていたが、例えば、活性層12はp型半導体により構成され、配線パターン(導体パターン)17およびダミーパターン25はn型半導体により構成されていてもよい。このように、本発明が適用される半導体装置の半導体基板はn型とp型のうちの一方側に形成され、導体パターンおよびダミーパターンは、半導体基板とは異なるp型又はn型に形成されていればよい。   Further, in this embodiment, the semiconductor substrate is the SOI substrate 13 having a multilayer structure, but the semiconductor substrate may be a single layer. Furthermore, in this embodiment, the active layer 12 is composed of an n-type semiconductor, and the wiring pattern 17 and the dummy pattern 25 are composed of a p-type semiconductor. For example, the active layer 12 is composed of a p-type semiconductor, The wiring pattern (conductor pattern) 17 and the dummy pattern 25 may be made of an n-type semiconductor. Thus, the semiconductor substrate of the semiconductor device to which the present invention is applied is formed on one side of the n-type and the p-type, and the conductor pattern and the dummy pattern are formed in a p-type or n-type different from the semiconductor substrate. It only has to be.

さらに、この実施形態例では、ダミーパターン25が対向して設けられる導体パターンは配線パターン18と電極パッド19を有して構成されていたが、例えば、半導体基板の表面側領域の配線パターン17が絶縁層20のコンタクトホール21を介して電極パッド19に直接的に接続されている場合には、配線パターン18が省略されているので、ダミーパターン25は電極パッド19のみに対向させて形成される。さらに、この実施形態例では、導体パターンである配線パターン18および電極パッド19に対向させてダミーパターン25が形成されていたが、例えば、半導体基板の表面上の絶縁膜上に、例えばインダクタンスやコンデンサ等の回路素子として機能できる形状の導体パターンが形成され、当該導体パターンの一端側が絶縁膜のコンタクトホールを介して半導体基板の表面側領域の配線パターンに接続されている構成を備えている場合には、その回路素子として機能する導体パターンに対向させてダミーパターン25を形成してもよい。このように、ダミーパターンが対向して設けられる導体パターンは配線パターンや電極パッドに限定されるものではない。さらに、この実施形態例では、配線パターン18は、配線パターン17との接続端部以外の部分が配線パターン17に重なり合っていなかったが、例えば、配線パターン17,18の引き回し経路によっては、配線パター17,18が立体交差状に一部が絶縁層を介して重なり合って形成されていてもよい。   Further, in this embodiment example, the conductor pattern provided with the dummy pattern 25 facing is configured to include the wiring pattern 18 and the electrode pad 19, but for example, the wiring pattern 17 in the surface side region of the semiconductor substrate When directly connected to the electrode pad 19 through the contact hole 21 of the insulating layer 20, the wiring pattern 18 is omitted, so the dummy pattern 25 is formed to face only the electrode pad 19. . Further, in this embodiment, the dummy pattern 25 is formed so as to face the wiring pattern 18 and the electrode pad 19 which are conductor patterns. For example, an inductance or a capacitor is formed on the insulating film on the surface of the semiconductor substrate. When a conductor pattern having a shape that can function as a circuit element is formed, and one end side of the conductor pattern is connected to a wiring pattern in a surface side region of the semiconductor substrate through a contact hole of an insulating film. The dummy pattern 25 may be formed opposite to the conductor pattern that functions as the circuit element. Thus, the conductor pattern provided with the dummy patterns facing each other is not limited to the wiring pattern or the electrode pad. Further, in this embodiment, the wiring pattern 18 does not overlap the wiring pattern 17 except for the connection end with the wiring pattern 17. For example, depending on the routing route of the wiring patterns 17 and 18, the wiring pattern 18 17 and 18 may be formed so as to overlap each other in a three-dimensional intersection with an insulating layer interposed therebetween.

さらに、この実施形態例では、加速度センサ1を例にして説明したが、この発明は、半導体基板の表面側領域に形成されている配線パターンと、配線パターンを覆って半導体基板の表面上に積層形成されている絶縁層と、配線パターンの端部位置の上側の絶縁層部分に貫通形成されたコンタクトホールと、絶縁層上に、一端側をコンタクトホールを介して配線パターンの端部に接続させて形成されている導体パターンとを有する半導体装置であれば、適用することができるものであり、本発明は加速度センサに限定して適用されるものでは無い。   Furthermore, in this embodiment, the acceleration sensor 1 has been described as an example. However, the present invention is a wiring pattern formed on the surface side region of the semiconductor substrate, and is laminated on the surface of the semiconductor substrate so as to cover the wiring pattern. The insulating layer that is formed, the contact hole that is formed through the insulating layer on the upper side of the end position of the wiring pattern, and one end of the insulating layer is connected to the end of the wiring pattern via the contact hole. Therefore, the present invention is not limited to the acceleration sensor and can be applied to any semiconductor device having a conductor pattern formed in this manner.

本発明に係る実施形態例の半導体装置において特徴的な構成部分を抜き出して示した模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which extracted and showed the characteristic component part in the semiconductor device of the example of an embodiment concerning the present invention. 半導体装置の一つである加速度センサの一従来例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one prior art example of the acceleration sensor which is one of the semiconductor devices. 図2の加速度センサにおける外部接続手段の構成例を説明するための模式的な断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining a configuration example of external connection means in the acceleration sensor of FIG. 2. 図2の加速度センサを気密封止するパッケージ構造の一例を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating an example of the package structure which airtightly seals the acceleration sensor of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 加速度センサ
13 SOI基板
12 活性層
17,18 配線パターン
19 電極パッド
25 ダミーパターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Acceleration sensor 13 SOI substrate 12 Active layer 17, 18 Wiring pattern 19 Electrode pad 25 Dummy pattern

Claims (2)

p型とn型の何れか一方側に形成された半導体基板と、
該半導体基板の表面側領域に形成された前記p型とn型のうちの他方側の配線パターンと、
該配線パターンを覆って前記半導体基板の表面上に積層形成されている絶縁層と、
前記配線パターンの端部位置の上側の前記絶縁層部分に貫通形成されたコンタクトホールと、
前記絶縁層上に、一端側を前記コンタクトホールを介して前記配線パターンの端部に接続させて形成されている導体パターンと、
を有する半導体装置であって、
前記導体パターンの下方側の前記半導体基板の表面側領域には、前記配線パターンと電気的に接続したダミーパターンが前記導体パターンに対向して設けられていることを特徴とする半導体装置。
a semiconductor substrate formed on one side of either p-type or n-type;
A wiring pattern on the other side of the p-type and n-type formed in the surface side region of the semiconductor substrate;
An insulating layer formed on the surface of the semiconductor substrate so as to cover the wiring pattern;
A contact hole formed through the insulating layer above the end position of the wiring pattern;
On the insulating layer, a conductor pattern formed by connecting one end side to the end of the wiring pattern through the contact hole;
A semiconductor device comprising:
A semiconductor device, wherein a dummy pattern electrically connected to the wiring pattern is provided opposite to the conductor pattern in a surface side region of the semiconductor substrate below the conductor pattern.
導体パターンは、配線パターンと電極パッドを有して構成されていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the conductor pattern includes a wiring pattern and an electrode pad.
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