键合垫结构的制作方法

1.本实用新型涉及将键合引线连接的键合垫结构。


背景技术：

2.从引线键合的可靠性等观点出发，采用基于au电镀而形成的垫部。另外，从确保与布线(例如alcu)的接触可靠性的观点出发，使用基于nicr/au的溅射(英文：sputter)而形成的基底层。另一方面，若考虑到在各种环境下的耐受性，则基底层的nicr是不利的，从而希望避免其在垫部的端部处的露出。
3.就半导体装置中的垫结构的保护而言，在专利文献1中公开了如下结构，该结构为了防止由于在引线键合时的线材与周边的保护膜之间的干涉引起的破损，而用绝缘膜将设置成两段的电极的下层覆盖。
4.在专利文献2中公开了如下结构，该结构为了在引线键合时防止端子部剥离，而将电极形成为台阶状，并用绝缘膜将台阶部的下段部覆盖。
5.在专利文献3中公开了如下结构，该结构为了防止由于在半导体装置的电极的端部附近产生的电场而产生将半导体装置覆盖的树脂保护膜、模制树脂的绝缘破坏的情况，而使垫的电极构成为两段，并仅将第一段的部分用保护膜覆盖。
6.在专利文献4中公开了如下结构，该结构为了以低成本的方式容易且可靠地使金属电极图案化，而在垫的台阶形成保护膜。
7.现有技术文献
8.专利文献
9.专利文献1：日本特开平7
‑
094548号公报
10.专利文献2：日本特开2005
‑
223159号公报
11.专利文献3：日本特开2013
‑
239607号公报
12.专利文献4：日本特开2006
‑
186304号公报


技术实现要素：

13.实用新型要解决的课题
14.在键合垫结构中，在用绝缘层将与基底层相接地设置的垫部的周围覆盖的情况下，覆盖的区域的面积越大则越能够可靠地保护垫部及基底层的端部。另一方面，若由绝缘层覆盖的区域的面积过大，则绝缘层会上延至垫部的台阶，由此使得覆盖范围劣化，从而损害制造稳定性。
15.本实用新型是鉴于这样的实际情况完成的，其目的在于提供能够确保充分的制造稳定性并可靠地对垫部及基底层的端部进行保护的键合垫结构。
16.用于解决课题的方案
17.本实用新型的一个方案是一种键合垫结构，该键合垫结构具备：基底层，其设置于基板；垫部，其与基底层相接地设设置；以及绝缘层，其将垫部的一部分覆盖，且在从作为基
底层与垫部的层叠方向的第一方向观察时，该键合垫结构具有：引线键合形成区域，其供垫部露出；以及绝缘层覆盖区域，其位于引线键合形成区域的周围且供绝缘层将垫部覆盖。在该键合垫结构中，其特征在于，基底层的外周被绝缘层覆盖，位于引线键合形成区域的垫部具有位于比在绝缘层覆盖区域中将垫部覆盖的绝缘层远离基底层的位置的部分。
18.根据这样的结构，由于基底层的外周被绝缘层覆盖，因此能够可靠地保护基底层的端部。另外，由于位于引线键合形成区域的垫部具有位于比在绝缘层覆盖区域中将垫部覆盖的绝缘层远离基底层的位置的部分，因此抑制了键合引线与绝缘层的干涉。另外，由于由绝缘层覆盖的台阶比引线键合形成区域低，因此能够提高绝缘层的覆盖范围。
19.在上述键合垫结构的基础上，优选的是，垫部具有第一方向的层叠结构，且构成层叠结构的构件由相同的金属材料构成。另外，优选的是，垫部由贵金属材料构成。由此，确保了引线键合形成区域的足够的厚度。
20.在上述键合垫结构的基础上，优选的是，位于引线键合形成区域的垫部具有越接近绝缘层覆盖区域则厚度越小的锥形结构。根据这样的锥形结构，容易使键合引线承接于引线键合形成区域的上表面或侧面，而能够降低与绝缘层重叠的可能性。
21.在上述键合垫结构的基础上，也可以是，绝缘层覆盖区域具有布线部，该布线部在从第一方向观察时比绝缘层覆盖区域中的其他部分远离引线键合形成区域。由此，能够用绝缘层从垫部的周边连续地覆盖到布线部为止。
22.在上述键合垫结构的基础上，优选的是，在绝缘层覆盖区域，基底层与垫部的层叠结构具有越靠近外周端则厚度越小的锥形结构。若在基底部与垫部的层叠结构的外周端设置这样的锥形结构，则能够提高绝缘层在形成时的覆盖范围。
23.实用新型效果
24.根据本实用新型，可以提供能够确保充分的制造稳定性并可靠地对垫部及基底层的端部进行保护的键合垫结构。
附图说明
25.图1是例示应用本实施方式的键合垫结构的半导体装置的立体图。
26.图2是例示本实施方式的键合垫结构的示意剖视图。
27.图3是例示参考例的键合垫结构的示意剖视图。
28.图4是例示本实施方式的其他键合垫结构的示意剖视图。
29.图5的(a)及(b)是例示垫部的俯视图。
30.图6的(a)及(b)是垫部的放大俯视图。
31.图7是图6的(a)所示的a
‑
a剖视图。
32.附图标记说明：
33.1、1b、1z
…
键合垫结构；10、10z
…
垫部；10a
…
电镀基底层；10b
…
电镀层；11
…
引线键合形成区域；12
…
绝缘层覆盖区域；20
…
基底层；30
…
绝缘层；30a
…
端部；40
…
绝缘层；50
…
基板；60
…
布线图案；61
…
alcu布线层；62
…
离子注入布线层；100
…
半导体装置；101
…
侧面；102
…
上表面；110
…
传感器部；111
…
位移部；112
…
压阻元件；121
…
布线部；201
…
端面；f
…
缺陷(间隙)；p1
…
第一部分；p2
…
第二部分；t1、t2
…
锥形结构；d
…
间隙。
具体实施方式
34.以下，参照附图对本实用新型的实施方式进行详细说明。需要说明的是，在以下的说明中，对相同的构件标注相同的符号，对说明过一次的构件适当省略其说明。
35.(键合垫结构的构成)
36.图1是例示应用本实施方式的键合垫结构的半导体装置的立体图。
37.图2是例示本实施方式的键合垫结构的示意剖视图。
38.在图1中，示出了压力传感器的传感器部110以作为半导体装置100的一例。压力传感器的传感器部110取得与来自外部的压力相应的检测值。
39.传感器部110具有位移部111及压阻元件112。位移部111是在压力的作用下发生位移的部分。压阻元件112是对位移部111的位移量进行电检测的元件。在位移部111设置有多个压阻元件112。
40.多个压阻元件112沿着位移部111的周缘部，且相邻的元件彼此以相差90
°
的相位(相互正交的位置关系)配置。当位移部111在压力的作用下发生位移时，多个压阻元件112的电阻与该位移部的位移量相应地变化，从而由该多个压阻元件112构成的电桥电路的中点电位变化，该中点电位被作为传感器值输出。
41.在传感器部110设置有用于取得与外部电路的导通的垫部10。在垫部10连接有键合引线(未图示)。从键合引线的连接可靠性等观点出发，对垫部10采用au电镀。
42.在垫部10与压阻元件112之间设置有取得两者间的导通的布线图案60。在布线图案60中例如包括后述的alcu布线层61、离子注入布线层62(参照图6、图7)。垫部10、压阻元件112及布线图案60通过规定的半导体工艺而形成于硅等的基板50上。
43.在图2中示出本实施方式的键合垫结构1的局部剖视图。本实施方式的键合垫结构1具备：基底层20，其设置于基板50；垫部10，其与基底层20相接地设置；以及绝缘层30，其将垫部10的一部分覆盖。需要说明的是，在本实施方式中，将作为基底层20与垫部10的层叠方向的第一方向称为z方向，将与z方向正交的一个方向称为x方向，将与z方向正交的另一个方向称为y方向。
44.基底层20形成在绝缘层40上且与布线图案60导通。因此，从确保与布线图案60的接触可靠性的观点出发，对基底层20例如使用nicr的溅射形成层。
45.设置在基底层20上的垫部10具有电镀基底层10a和电镀层10b。电镀基底层10a例如是au的溅射形成层，且形成在基底层20上。电镀层10b例如是au的电镀形成层，且形成在电镀基底层10a上。在电镀基底层10a与电镀层10b的层叠结构中，通过由相同的金属材料(贵金属材料)构成上述构件，来确保用于进行引线键合的垫部10的足够的厚度。
46.通过在电镀基底层10a上形成抗蚀膜，在形成电镀层10b的区域设置开口，并在该状态下进行电镀处理，从而电镀层10b形成于抗蚀开口区域。在形成电镀层10b后，通过干蚀刻(离子铣削)形成垫部10及基底层20的外周的端面201。
47.在形成了外周的端面201的状态下，为了防止作为基底层20的nicr的露出，而利用绝缘层30覆盖外周的端面201。对绝缘层30例如使用sin、sio2。
48.键合垫结构1在从z方向观察时具有：引线键合形成区域11，其供垫部10露出；以及绝缘层覆盖区域12，其位于引线键合形成区域11的周围且供绝缘层30将垫部10覆盖。
49.另外，位于引线键合形成区域11的垫部10具有位于比在绝缘层覆盖区域12中将垫
部10覆盖的绝缘层30远离基底层20的位置的部分(第一部分p1)。另一方面，位于绝缘层覆盖区域12的垫部10具有位于比第一部分p1靠近基底层20的位置的部分(第二部分p2)。
50.即，在引线键合形成区域11的第一部分p1连接有键合引线。另外，绝缘层30形成为覆盖垫部10及基底层20的外周的端面201，并且直至第二部分p2之上。
51.在本实施方式中，由于基底层20的外周被绝缘层30覆盖，因此能够可靠地保护基底层20的端面201。另外，由于引线键合形成区域11的第一部分p1位于比绝缘层30远离基底层20的位置，因此在将键合引线与第一部分p1连接时，绝缘层30位于比键合引线的连接位置靠下的位置。因此，抑制了键合引线与绝缘层30的干涉。而且，由于在就垫部10的台阶而言比第一部分p1低的第二部分p2覆盖有绝缘层30，因此能够提高绝缘层30在形成时的覆盖范围。
52.图3是例示参考例的键合垫结构的示意剖视图。
53.在参考例的键合垫结构1z中，虽然在基底层20上设置有垫部10，但未如第一部分p1及第二部分p2那样分为垫部10的台阶(参照图2)。因此，在利用绝缘层30将垫部10及基底层20的端部覆盖的情况下，需要将绝缘层30从垫部10的侧面101覆盖到上表面(连接键合引线的面)102。
54.若将绝缘层30设置成覆盖到垫部10的上表面102，则在将键合引线与垫部10连接时，容易产生键合引线与绝缘层30的干涉，容易导致键合引线的连接位置的限制(连接面积的减少)、电导通的不良、由于由与绝缘层30的干涉引起的绝缘层30的破损、剥落而导致的保护性能的降低。
55.另外，在垫部10的侧面101，由于绝缘层30的成膜速度比其他部分慢，因此覆盖范围容易变差。因此，容易在绝缘层30的成长界面产生缺陷(间隙)f，而不能取得对基底层20的充分的保护性能(例如，腐蚀性环境成分的侵入耐受性等)。
56.与此相对，在图2所示的本实施方式的键合垫结构1中，绝缘层30从垫部10及基底层20的端面201设置到第二部分p2、即位于比第一部分p1靠近基底层20的位置(比第一部分p1低的位置)的第二部分p2，因此不在引线键合形成区域11设置绝缘层30，而能够将引线键合形成区域11的整体作为键合引线的连接区域利用。
57.另外，能够有效地防止键合引线与绝缘层30的干涉，而且也能够提高形成绝缘层30时的覆盖范围。因此，能够提高引线键合的连接可靠性，并且能够充分地发挥绝缘层30的保护性能。
58.在此，优选在第二部分p2上的绝缘层30的端部30a与引线键合形成区域11之间设置间隙d。即，在利用绝缘层30对垫部10及基底层20的端面201进行保护的情况下，用绝缘层30覆盖到端面201及其周边。然而，若绝缘层30上延到引线键合形成区域11，则会导致由于覆盖范围的劣化、绝缘层30的剥落引起的保护性能的降低。另一方面，若覆盖于第二部分p2的绝缘层30少，则会失去用于通过绝缘层30来可靠地覆盖垫部10及基底层20的端面201的制造上的裕度，而使制造稳定性降低。
59.因此，通过将绝缘层30的端部30a设置在第二部分p2上且未到达引线键合形成区域11的位置(预先设置间隙d)，能够实现绝缘层30的制造稳定性的提高、以及由绝缘层30实现的保护性能的确保这两者的兼顾。
60.在这样的键合垫结构1中，优选的是，位于引线键合形成区域11的垫部10具有越接
近绝缘层覆盖区域12则厚度越小的锥形结构t1。通过这样的锥形结构t1，容易使键合引线承接于引线键合形成区域11的上表面或侧面，而能够降低与绝缘层30重叠的可能性。
61.另外，在键合垫结构1中，优选的是，在绝缘层覆盖区域12，基底层20与垫部10的层叠结构具有越接近外周端则厚度越小的锥形结构t2。若在基底层20与垫部10的层叠结构的外周端设置这样的锥形结构t2，则能够提高绝缘层30在形成时的覆盖范围，并抑制绝缘层30的成长界面处的缺陷(间隙)的产生，而容易提高由绝缘层30实现的保护性能。
62.(其他构成例)
63.图4是例示本实施方式的其他键合垫结构的示意剖视图。
64.在图4所示的键合垫结构1b中，绝缘层覆盖区域12由电镀基底层10a及基底层20构成。即，在键合垫结构1b中的绝缘层覆盖区域12未设置电镀层10b。由此，绝缘层覆盖区域12的第二部分p2位于比图2所示的键合垫结构1的第二部分p2靠近基底层20的位置(就台阶而言较低的位置)。
65.这样，由于台阶低，因此能够提高形成绝缘层30时的覆盖范围。另外，能够更有效地抑制键合引线与绝缘层30的干涉。
66.(垫部的构成例)
67.图5的(a)及(b)是例示垫部的俯视图。
68.在图5的(a)中示出了本实施方式的垫部，在图5的(b)中示出了参考例的垫部。
69.在图5的(a)的本实施方式的垫部10中，与图5的(b)的参考例的垫部10z相比，角的圆角变大。如果像垫部10z那样使得角的圆角较小，则容易在覆盖垫部10z的端部的绝缘层30产生成长界面，而容易产生膜缺陷(间隙)。通过如图5的(a)所示的垫部10那样，对垫部10的角部进行曲线处理而赋予圆角，能够抑制由sin、sio2构成的绝缘层30的膜缺陷的产生，从而提高保护性能。
70.图6的(a)及(b)是垫部的放大俯视图。
71.在图6的(a)中示出了设置绝缘层前的状态，在图6的(b)中示出了设置绝缘层后的状态。
72.图7是垫部的放大剖视图。在图7中，表现出了图6的(a)所示的a
‑
a剖面。
73.垫部10成为引线键合形成区域11和绝缘层覆盖区域12这两段结构。在该情况下，垫部10的角的圆角是指绝缘层覆盖区域12的角部的圆角。在角部具有向外凸出的部分和向外凹陷的部分。通过对所有角部都赋予圆角，能够使对绝缘层覆盖区域12的端部(边缘部分)进行覆盖的绝缘层30的覆盖范围提高，从而提高保护性能。由于角部中的特别是向外凹陷的部分容易使绝缘层30的覆盖范围降低，因此，通过增大该圆角，即使对于向外凹陷的部分，也能够使绝缘层30良好地进行覆盖。
74.在上述键合垫结构1、1b中，绝缘层覆盖区域12也可以具有布线部121，该布线部121在从z方向观察时比绝缘层覆盖区域12中的其他部分远离引线键合形成区域11。布线部121是垫部10中的绝缘层覆盖区域12呈舌状延伸突出的部分。如图7所示，设置成布线图案60具有alcu布线层61和离子注入布线层62，且垫部10中的呈舌状延伸突出的布线部121经由alcu布线层61而与离子注入布线层62导通。由此，能够用绝缘层30连续地覆盖到垫部10的周边、以及从周边呈舌状延伸突出的布线部121为止。
75.这样，根据本实施方式，可以提供能够确保充分的制造稳定性并可靠地对垫部10
及基底层20的端部进行保护的键合垫结构1、1b。
76.需要说明的是，虽然在上述记载中对本实施方式进行了说明，但本实用新型不限定于上述例子。例如，对于本领域技术人员对前述的实施方式适当进行构成要素的追加、删除、设计变更而成的方式、将各实施方式的构成例的特征适当组合而成的方式而言，只要具备本实用新型的主旨，则均被本实用新型的范围所含有。