特許ウォッチ

公開番号2024071186
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-24
出願番号2022182008
出願日2022-11-14
発明の名称半導体装置およびその製造方法
出願人ルネサスエレクトロニクス株式会社
代理人弁理士法人筒井国際特許事務所
主分類H01L 21/3205 20060101AFI20240517BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】半導体装置の信頼性を向上させ、製造コストの増加を抑制する。
【解決手段】半導体基板SUBの上面上には、層間絶縁膜ILが形成されている。層間絶縁膜IL上には、ソースパッドSPと、ソースパッドSPよりも小さい平面積を有するケルビンパッドKP、ゲートパッドGPおよびドレインパッドDPとが形成されている。ソースパッドSP上には、第1メッキ層PL1が形成されている。ケルビンパッドKP上、ゲートパッドGP上およびドレインパッドDP上には、それぞれ第2メッキ層PL2が形成されている。第1メッキ層PL1の最表面の材料は、貴金属以外の金属からなり、第2メッキ層PL2の最表面の材料は、貴金属からなる。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
上面を有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記上面上に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に形成された第１パッドと、
前記層間絶縁膜上に形成され、且つ、前記第１パッドよりも小さい平面積を有する第２パッドと、
前記第１パッド上に形成された第１メッキ層と、
前記第２パッド上に形成された第２メッキ層と、
を備え、
前記第１メッキ層の最表面の材料は、貴金属以外の金属からなり、
前記第２メッキ層の最表面の材料は、貴金属からなる、半導体装置。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記第１メッキ層は、前記第１メッキ層の最表面の材料からなる第１メッキ膜を含み、
前記第２メッキ層は、前記第１メッキ膜と同じ材料からなる第２メッキ膜と、前記第２メッキ膜上に形成された第３メッキ膜と、前記第３メッキ膜上に形成され、且つ、前記第２メッキ層の最表面の材料からなる第４メッキ膜とを含み、
前記第３メッキ膜を構成する材料は、前記第１メッキ膜および前記第２メッキ膜の各々を構成する材料と異なり、
前記第４メッキ膜を構成する材料は、前記第１メッキ膜、前記第２メッキ膜および前記第３メッキ膜の各々を構成する材料と異なり、
前記第２メッキ膜の厚さは、前記第３メッキ膜および前記第４メッキ膜の各々の厚さよりも大きい、半導体装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置において、
前記第１メッキ膜および前記第２メッキ膜の各々を構成する材料は、銅であり、
前記第３メッキ膜を構成する材料は、パラジウムであり、
前記第４メッキ膜を構成する材料は、金である、半導体装置。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記第１メッキ層は、前記第１メッキ層の最表面の材料からなる第１メッキ膜を含み、
前記第２メッキ層は、第３メッキ膜と、前記第３メッキ膜上に形成され、且つ、前記第２メッキ層の最表面の材料からなる第４メッキ膜とを含み、
前記第３メッキ膜を構成する材料は、前記第１メッキ膜を構成する材料と異なり、
前記第４メッキ膜を構成する材料は、前記第１メッキ膜および前記第３メッキ膜の各々を構成する材料と異なる、半導体装置。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置において、
前記第１メッキ膜を構成する材料は、銅であり、
前記第３メッキ膜を構成する材料は、パラジウムであり、
前記第４メッキ膜を構成する材料は、金である、半導体装置。
【請求項６】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記層間絶縁膜上に形成された第１配線と、
前記第１配線を覆うように、前記層間絶縁膜上に形成された第１絶縁膜と、
前記第１配線の第１部分を露出させるように、前記第１絶縁膜に形成された第１開口部と、
前記第１配線の第２部分を露出させるように、前記第１絶縁膜に形成された第２開口部と、
を備え、
前記第１パッドは、前記第１開口部内で露出している前記第１配線の前記第１部分であり、
前記第２パッドは、前記第２開口部内で露出している前記第１配線の前記第２部分である、半導体装置。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体装置において、
前記層間絶縁膜下に位置する前記半導体基板には、ＭＯＳＦＥＴが形成され、
前記第１パッドおよび前記第２パッドは、前記ＭＯＳＦＥＴのソース領域に電気的に接続されている、半導体装置。
【請求項８】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記層間絶縁膜上に形成された第１配線および第２配線と、
前記第１配線および前記第２配線を覆うように、前記層間絶縁膜上に形成された第１絶縁膜と、
前記第１配線の第１部分を露出させるように、前記第１絶縁膜に形成された第１開口部と、
前記第２配線の第２部分を露出させるように、前記第１絶縁膜に形成された第２開口部と、
を備え、
前記第１パッドは、前記第１開口部内で露出している前記第１配線の前記第１部分であり、
前記第２パッドは、前記第２開口部内で露出している前記第２配線の前記第２部分である、半導体装置。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体装置において、
前記層間絶縁膜下に位置する前記半導体基板には、ＭＯＳＦＥＴが形成され、
前記第１パッドは、前記ＭＯＳＦＥＴのソース領域に電気的に接続され、
前記第２パッドは、前記ＭＯＳＦＥＴのドレイン領域または前記ＭＯＳＦＥＴのゲート電極に電気的に接続されている、半導体装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記第１メッキ層上に形成された半田層と、
前記半田層上に形成されたクリップと、
前記第２メッキ層上に形成されたワイヤボンディングと、
を更に備える、半導体装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に、パッド上に形成されたメッキ層を備えた半導体装置およびその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体装置の信頼性を高めるなどの要求から、半導体基板上に形成された配線の一部であるパッド上に、ＯＰＭ（Over Pad Metal）電極と呼ばれる導電性層が形成された構造が提案されている。このＯＰＭ電極には、ボンディングワイヤまたはクリップなどの外部接続用部材が接続される。
【０００３】
また、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）を備えた半導体装置では、半導体基板の上面上に、ボンディングワイヤなどのような外部接続用部材と接続するための複数のパッドが設けられている。上記複数のパッドは、例えば、ソースパッド、ゲートパッド、ドレインパッドおよびケルビンパッドなどである。ソースパッドは、ＭＯＳＦＥＴのソース領域に電気的に接続され、ゲートパッドは、ＭＯＳＦＥＴのゲート電極に電気的に接続され、ドレインパッドは、ＭＯＳＦＥＴのドレイン領域に電気的に接続される。ケルビンパッドおよびソースパッドは、それぞれ同一の配線の一部であり、互いに異なる領域に位置している。ケルビンパッドおよびドレインパッドは、それぞれＭＯＳＦＥＴのソース領域およびドレイン領域からの信号を取得するために設けられたパッドである。
【０００４】
例えば、特許文献１には、半導体基板にパワーＭＯＳＦＥＴを形成し、各パッド上に、ＯＰＭ電極としてニッケル膜、パラジウム膜および金膜を形成する技術が開示されている。これらのニッケル膜、パラジウム膜および金膜は、無電解メッキ法によって形成されている。無電解メッキ法は、各パッド上に一括してＯＰＭ電極を形成できるので、製造工程数の低減および製造コストの削減という点で効果的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２０－１２０１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明者らは、パワーＭＯＳＦＥＴを備えた半導体装置において、無電解メッキ法によって、ニッケル膜、パラジウム膜および金膜が順次積層されたＯＰＭ電極について検討を行った。その結果、一部のパッドで、金の析出不良が発生し、パラジウム膜上の一部で金膜が形成されないという不具合（金膜の未着）が発生することが判った。特に、ケルビンパッドおよびドレインパッドにおいて、そのような不具合が発生し易いということが判った。
【０００７】
パワーＭＯＳＦＥＴを備えた半導体装置では、ソースパッドの平面積が、半導体基板の平面積の大部分を占有する。それ故、ソースパッドと同一の配線として一体化しているケルビンパッドでは、メッキ膜の形成に必要な電子がソースパッドに集中し易くなる。その結果、小面積のケルビンパッドにおいて、電子供給が不足し、金膜の未着が発生し易いということが判った。特に、金膜の未着は、ソースパッドの平面積がケルビンパッドの平面積の１００倍以上になると発生し易いことが判った。
【０００８】
また、ドレインパッドは、半導体基板の下面に形成されているドレイン領域に電気的に接続されているが、メッキ膜の形成時には、メッキ膜の形成に必要な電子が半導体基板の下面に集中しやすい。これにより、ドレインパッドでも、電子供給が不足し、金膜の未着が発生し易いということが判った。
【０００９】
このような金膜の未着は、パッドとボンディングワイヤとの接続時に、接着不良などの不具合の要因となる。従って、実装時の歩留まりが低下する問題がある。また、不良を検出するための検査工程の追加が必要となり、製造コストが増加する。
【００１０】
また、大面積のソースパッド上には、貴金属である金膜が形成される。金膜は、貴金属の中でも比較的高価な材料であるので、大面積のソースパッド全面に金膜を形成すると、製造コストが増加する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許