Wire-connecting structure and method for connecting semiconductor integrated circuit device, and method of analyzing the same
专利汇可以提供Wire-connecting structure and method for connecting semiconductor integrated circuit device, and method of analyzing the same专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the yield for a connecting work for connecting a semiconductor integrated circuit of a flip-chip structure to an analyzer via wire bonding in an up face manner.
SOLUTION: A method for connection wirings of a semiconductor integrated circuit device comprises the steps of mounting an LSI 10 having a first layer wiring 2, a second layer wiring 3 and an uppermost layer wiring 4, as well as an interlayer insulating film 7 formed on a silicon substrate 1 on a circuit board 0 of an analyzing package in an up-face state; a step of forming an opening 8 at the film 7 on a surface of the LSI 10; a step of fixing a gold ball 5 to a lead terminal 9 of a part disposed in the opening 8 of the wiring 4; and a step of bonding one end of the wire 6 to the ball 5.
COPYRIGHT: (C)2002,JPO，下面是Wire-connecting structure and method for connecting semiconductor integrated circuit device, and method of analyzing the same专利的具体信息内容。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装置の配線接続構造および方法ならびに半導体集積回路の解析方法に関し、特にフリップチップ接続用ＬＳＩを解析するためにＬＳＩにワイヤをボンディングする半導体集積回路装置の配線接続構造および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的に開発するＬＳＩは、ほとんどの場合に再設計または一部修正が避けられない。 そのためにＬＳＩを解析用装置に接続して解析し、欠陥およびその修正方法を見出している。
【０００３】フリップチップ接続では、ＬＳＩの表面の絶縁膜に開口部を設けて露出させた最上層の配線の表面にバリヤメタルを形成し、その上に半田ボールを固着させ、この半田ボールを介してＬＳＩを配線基板に接続する。 しかし、フリップチップ用ＬＳＩでも解析装置に接続する場合は、一般にワイヤボンディングを用いている。 配線基板にフリップチップ接続したＬＳＩでは、回路面が見えずＬＳＩの配線にワイヤボンディングできないので、回路面が見えるフェイスアップ構造に変換しなければならない。
【０００４】従来のこのようなＬＳＩの配線接続では、
ＬＳＩの製造途中の、未だフリップチップ用半田ボールが搭載されていない段階で、最上層配線の後工程でフリップチップ用半田ボールが固着されるべき絶縁膜の開口部で露出された部分（この部分を引き出し端子と称する）に金（Ａｕ）ワイヤをボンディングしていた。 また、フリップチップ用半田が搭載された完成品としてのＬＳＩで不具合が生じた場合に、フリップチップ用半田ボールおよびバリヤメタルを取り除いた引き出し端子に金ワイヤをボンディングすることもあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ＬＳＩが銅（Ｃｕ）配線である場合は、上述の配線接続では、銅の引き出し端子に金ワイヤをボンディングすることとなるが、金と銅との密着性があまり強くなく、金ワイヤが外れることもある。 また、銅等からなるバリヤメタルと金ワイヤとの密着性も弱い。 密着性が弱いため金ワイヤが引き出し端子から外れると、再工事等が必要となる。
【０００６】そのため、引き出し端子とボンディングワイヤとの密着力が強く、ワイヤが外れることがなく、ボンディングの再工事が不要な歩留まりの良い配線接続構造が要望されていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路の配線接続構造は、表面の絶縁膜（図１の７）に設けられ配線（図１の４）からなる引き出し端子（図１の９）
を露出させるための開口部（図１の８）と、前記引き出し端子に固着された金属ボール（図１の５）と、この金属ボールにボンディングされた前記金属ボールと同一種類の金属からなるワイヤ（図１の６）とを含むことを特徴とする。
【０００８】本発明の半導体集積回路装置の配線接続構造は、表面の絶縁膜（図１の７）に設けられ配線（図１
の４）からなる引き出し端子（図１の９）を露出させるための開口部（図１の８）と、前記引き出し端子に固着された金属ボール（図１の５）と、一端が前記金属ボールにボンディングされ他端が解析用回路（図１の０）に接続された前記金属ボールと同一種類の金属からなるワイヤ（図１の６）とを含むことを特徴とする。
【０００９】上述の半導体集積回路装置の配線接続構造で、前記金属ボールは、例えば金またはアルミニウムである。
【００１０】本発明の半導体集積回路装置の配線接続方法は、半導体集積回路装置（図２の１０）の表面の絶縁膜（図２の７）に設けられた開口部（図２の８）を通して露出された配線（図２の４）からなる引き出し端子（図２の９）に金属ボール（図３の５）を載せ、この金属ボールを熱処理により前記引き出し端子に密着させ、
前記金属ボールと同一種類の金属からなるワイヤ（図５
の６）を前記金属ボールにボンディングすることを特徴とする。
【００１１】本発明の半導体集積回路装置の配線接続方法は、半導体集積回路装置（図２の１０）の表面の絶縁膜（図２の７）に設けられた開口部（図２の８）に位置する配線（図２の４）からなる引き出し端子（図２の９）に固着したフリップチップ接続用の半田ボールを除去して表面に半田が残留することのないように前記引き出し端子を露出した後に、前記引き出し端子に金属ボール（図３の５）を載せ、この金属ボールを熱処理により前記引き出し端子に密着させ、前記金属ボールと同一種類の金属からなるワイヤ（図５の６）を前記金属ボールにボンディングすることを特徴とする。
【００１２】上述の半導体集積回路装置の配線接続方法で、前記金属ボールは、例えば金またはアルミニウムである。
【００１３】本発明の半導体集積回路装置の解析方法は、半導体集積回路装置（図２の１０）の表面の絶縁膜（図２の７）に設けられた開口部（図２の８）を通して露出された配線（図２の４）からなる引き出し端子（図２の９）に金属ボール（図３の５）を載せ、この金属ボールを熱処理により前記引き出し端子に密着させ、前記金属ボールと同一種類の金属からなるワイヤ（図５の６）の一端を前記金属ボールにボンディングし他端を解析用回路（図１の０）に接続して前記半導体集積回路を解析することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】図１は 本発明の実施の形態の半導体集積回路の配線接続構造の断面図で、銅の３層配線の半導体集積回路に金のワイヤをボンディングした例を示す図である。
【００１６】図１において、シリコン基板１上に第１層配線２、第２層配線３および最上層配線４ならびに層間絶縁膜７を形成したＬＳＩ１０が、フェイスアップの状態で解析パッケージの配線基板０に搭載されている。 Ｌ
ＳＩ１０の表面の絶縁膜７には開口部８が形成され、最上層配線４の開口部８に位置する部分である引き出し端子９に金ボール５が固着され、金ボール５に金ワイヤ６
の一端がボンディングされている。
【００１７】金ワイヤ６の他端は、通常、配線基板０上の配線にボンディングされ、さらに配線基板０がパッケージ等の解析装置に接続され、ＬＳＩ１０が解析される。
【００１８】図２から図５は、本実施の形態の半導体集積回路の配線接続構造の製造工程を示す断面図である。
【００１９】図２は、ＬＳＩ１０のチップレベルでの製造工程途中を示し、シリコン基板１上に第１層配線２、
第２層配線３および最上層配線４ならびに層間絶縁層７
を績層し、表面の絶縁膜７に開口部８を設けてある。
【００２０】図３は、直径が８０から１００ミクロン程度の金ボール５を引き出し端子９上に搭載した工程を示す。 ＬＳＩ１０のチップ表面は、ＣＭＰ（化学機械的研磨）技術等により完全平坦化になっており、開口部８によるチップ表面と引き出し端子９の表面との段差が数ミクロンあるのでセルフアライン方式で金ボール５を引き出し端子９上に搭載することが可能である。 配置治具を用いて、金ボール５を引き出し端子９上に配置、搭載することも可能である。
【００２１】図４は、窒素（Ｎ２）雰囲気中で温度が１
００度から２００度程度の熱処理を１０分から３０分程度の時間だけ実施する工程を示す。 金ボール５をシンタリングし、軟化させ引き出し端子９の銅との密着性を改善しているとともに、金ボール５はつぶれて平坦化している。
【００２２】図５は、金ボール５上に、直径が２０から５０ミクロンの金ワイヤ６をボンディングした工程を示す。
【００２３】なお、図２に示す開口部８を設けてから、
引き出し端子９の表面にバリアメタルを形成してから、
図３、図４に示すように金ボール５を引き出し端子９に固着させても、引き出し端子９にバリヤメタルを形成する前に金ボール５を引き出し端子９に固着させてもよい。
【００２４】本発明は、図２に示すチップの引き出し端子９にフリップチップ用の半田ボール（図には示していない）をバリアメタル上に搭載して完成品としたＬＳＩ
１０にも適用できるし、さらには配線基板にフリップチップ接続後のＬＳＩ１０にも適用できる。 この場合には、ＬＳＩ１０を配線基板から取り外し、半田ボールをＬＳＩ１０の引き出し端子９から溶融除去する。 半田ボールを除去しても引き出し端子９上に形成されているバリアメタルの表面には、半田が薄く残り、金ボール５を固着させるのが困難なので、さらにウェットエッチング等により、残留した半田およびバリヤメタルを引き出し端子９の表面から除去し、ＬＳＩ１０を図２に示す状態にする。 後は、図３から図５に示したの同様に、引き出し端子９に金ボール５を固着し、金ボール５に金ワイヤ６をボンディングする。
【００２５】上述の実施の形態では、ＬＳＩの配線が銅からなる場合で説明したが、他の金属、例えばアルミニウム、銅を含む合金などでもよい。
【００２６】また、引き出し端子に固着される金属ボールは、金ボールに限られず、アルミニウムのボールなどでもよい。 これに応じて、ボンディングワイヤもアルミニウムなどでもよい。
【００２７】さらに本発明の半導体集積回路装置の配線接続構造および方法は、解析装置に接続する場合に限られず、他の装置に接続する場合や、半導体集績回路の配線を改造する場合等にも適用できる。
【００２８】
【発明の効果】本発明は、半導体集積回路の半田ボールを搭載する為の引き出し端子にボンディングするワイヤが外れてしまうのを防止できる効果がある。 フリップチップ構造の半導体集積回路をアップフェースでワイヤボンディングを介して解析装置に接続する接続作業の歩留まりを向上させることができる。
【図１】本発明の実施の形態の半導体集積回路の接続構造を示す断面図である。
【図２】図１の半導体集積回路の接続構造の製造工程を示す断面図で、ＬＳＩ１０の表面の絶縁膜７に開口部８
を設けた図である。
【図３】図１の半導体集積回路の接続構造の製造工程を示す断面図で、ＬＳＩ１０の引き出し端子９に金ボール５を搭載した図である。
【図４】図１の半導体集積回路の接続構造の製造工程を示す断面図で、金ボール５を熱処理で引き出し端子９に固着した図である。
【図５】図１の半導体集積回路の接続構造の製造工程を示す断面図で、金ボール５金ワイヤ６をボンディングした図である。
０ 配線基板 １ 基板 ２ 第１層配線 ３ 第２層配線 ４ 最上層配線 ５ 金ボール ６ 金ワイヤ ７ 絶縁膜 ８ 開口部 ９ 引き出し端子 １０ ＬＳＩ
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