JP2007243013A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体集積回路装置において、特に電気特性検査後に電極パッド上にバンプを形成する場合の電極パッドの構造に関するものである。 The present invention relates to a structure of an electrode pad in a semiconductor integrated circuit device, particularly when a bump is formed on the electrode pad after electrical characteristic inspection.
図4は従来の半導体集積回路装置のバンプの概要構成を模式的に示す断面図、また、図5は電極パッド上に形成されるバンプの製造工程を模式的に示す断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of a bump of a conventional semiconductor integrated circuit device, and FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a manufacturing process of a bump formed on an electrode pad.
図4において、101は半導体集積回路を形成した半導体基板、102は半導体基板101の半導体素子(図示せず)上に形成されている外部入出力端子と接続するための電極パッド、103は電極パッド102の一部を含み半導体基板101上に形成された保護膜、104はバリアメタルとしてのバンプ下地金属膜、105はバンプ下地金属膜104上に形成されたバンプである。ただし、図4は電気特性検査を行わずにバンプ形成を行った場合の模式図であって、電極パッド102にプローブ痕(後述する)が形成されていない状態である。
In FIG. 4, 101 is a semiconductor substrate on which a semiconductor integrated circuit is formed, 102 is an electrode pad for connecting to an external input / output terminal formed on a semiconductor element (not shown) of the
次に、図5で電極パッド上に形成されるバンプの製造工程を説明する。図5(a)で、半導体基板101上には保護膜103が被覆されており、電極パッド102と外部入出力端子とを電気的に接続するために、保護膜103をフォトリソグラフィー技術によってパターニングを行い、電極パッド102上にスールホール106が形成されている。
Next, the manufacturing process of the bump formed on the electrode pad will be described with reference to FIG. In FIG. 5A, a
次に、図5(b)で、バリアメタルとしてのバンプ下地金属膜104を所定の厚みで全面成膜する。通常、バンプ下地金属膜104は電極パッド102および後工程で形成されるバンプ105との密着性が高い金属を用いる。また、バンプ下地金属膜104は多層構造で形成される場合もあり、最終的には後工程のバンプ105の導電層となる。
Next, in FIG. 5B, a bump
次に、図5(c)で、バンプ下地金属膜104上に、スピンコート法等によってフォトレジスト107を塗布した後に、フォトリソグラフィー技術によってレジストパターンを形成する。この時、任意の高さに形成するバンプ105の厚さよりも、フォトレジスト107を厚く塗布する。
Next, in FIG. 5C, a
次に、図5(d)で、電気めっき法によって、めっき用導電層(バンプ下地金属膜)104に所定の電流を流し、フォトレジスト107で覆われていない領域にバンプ105を選択的に形成する。
Next, in FIG. 5D, a predetermined current is passed through the plating conductive layer (bump base metal film) 104 by electroplating, and
次に、図5(e)で、フォトレジストの剥離液に所定の時間浸漬させフォトレジストを107の除去を行い、バンプ下地金属膜104を露出させる。次に、バンプ105をマスクとしてバンプ下地金属膜104をエッチングし、バンプ下地金属膜104を所望の形状に形成する。このような製造工程により、図4に示すバンプ構造が製造される。
Next, in FIG. 5E, the
通常、バンプ下地金属膜104を成膜する工程(図5(b))の前工程として、電極パッド102で半導体集積回路の半導体素子特性のテスト(電気特性検査)がなされる。
Usually, as a pre-process of the step of forming the bump base metal film 104 (FIG. 5B), a test (electric characteristic test) of the semiconductor element characteristics of the semiconductor integrated circuit is performed with the
図3で、電気特性検査を行った場合のバンプの製造工程について説明する。図3(a)で、一般に電極パッド102はAlまたはAlを含む合金等で形成されているため、表面は自然酸化膜で覆われている。したがって、電気特性検査を行う場合には、テストプローブ201と電極パッド102で電気的接触を確実に行うために、電極パッド102の表面に形成されている自然酸化膜を排除してテストプローブ201と電極パッド102をコンタクトさせる必要がある。
With reference to FIG. 3, a manufacturing process of the bump when the electrical property inspection is performed will be described. In FIG. 3A, since the
したがって、図3(b)に示すように、一般にはテストプローブ201を電極パッド102上で擦らせることによって自然酸化膜を剥ぎ取り、テストプローブ201と電極パッド102を接触させるため、電極パッド102の表面にはプローブ痕202(凹凸形状)が形成される。
Therefore, as shown in FIG. 3B, the natural oxide film is generally removed by rubbing the
また、テストプローブ201により剥ぎ取られた電極パッドの一部(針ゴミ)は基板表面に付着し、また、別の一部は大きな突起204として電極パッド102上に残る。したがって、電気特性検査後、基板表面に付着した針ゴミ等を除去するために洗浄を行うが、図3(c)に示すように、電極パッド上に形成された大きな突起204については、洗浄工程を経てもほとんど除去されず、電極パッド102上にそのまま残存する。
Further, a part of the electrode pad (needle dust) peeled off by the
この状態で電極パッド上にバンプを形成すると、図3(d)に示すように、バンプ105の形状がくずれ、バンプ表面に大きな突起205が形成される。このバンプ105の表面に形成された大きな突起205の影響により、プローブ痕のない電極パッドにバンプを形成した場合と比較してバンプ密着強度が低下したり、実装工程において半導体基板101にクラックが発生したりといった実装の信頼性低下に関する問題があった。
When a bump is formed on the electrode pad in this state, as shown in FIG. 3D, the shape of the
この問題点を解消するために、例えば特許文献1では、電極パッド上に形成されたプローブ痕に対して、レーザー光等を照射し、電極パッド表面を溶融することによって、プローブ痕を補修する方法が提案されている。しかしながら、この方法では、ウエハ上に無数に存在する電極パッドに対してレーザー光等の照射を行わなければならないため、生産能力の低下やコストアップが懸念される。 In order to solve this problem, for example, in Patent Document 1, a method for repairing a probe mark by irradiating a probe mark formed on the electrode pad with a laser beam or the like and melting the surface of the electrode pad. Has been proposed. However, in this method, since it is necessary to irradiate an infinite number of electrode pads on the wafer with laser light or the like, there is a concern about a decrease in production capacity and an increase in cost.
そこで、本発明では前述した問題点を解消するためになされたものであって、半導体素子特性をテストした(電気特性検査)後に、電極パッド上にバンプを形成する場合において、生産能力の低下やコストアップすることなく、実装の信頼性低下を招かない電極パッドの構造を提供することが目的である。
上記目的を達成するために本発明は、以下の特徴を有する。 In order to achieve the above object, the present invention has the following features.
すなわち、半導体集積回路の入出力端子となる電極パッドにテストプローブを接触させて、前記半導体集積回路の電気特性検査を行った後、前記電極パッド上にバンプを形成する半導体集積回路装置において、前記電極パッドが2層以上の複数の導電体層で構成されている半導体集積回路装置であって、前記複数の導電体層の最上部に形成されている第1の導電体層は軟質の金属材料で形成され、かつ、前記第1の導電体層の下層に形成されている第2の導電体層は硬質の金属材料で形成されており、前記第1の導電体層には複数の溝が形成され島形状となっていることを特徴とする。前記第1の導電体層に形成されている複数の溝は前記テストプローブが接触する領域およびその周辺領域に形成されていることを特徴とする。 That is, in a semiconductor integrated circuit device in which a test probe is brought into contact with an electrode pad serving as an input / output terminal of a semiconductor integrated circuit, and electrical characteristics inspection of the semiconductor integrated circuit is performed, and then a bump is formed on the electrode pad. A semiconductor integrated circuit device in which an electrode pad is composed of two or more conductor layers, wherein the first conductor layer formed on the top of the conductor layers is a soft metal material. And the second conductor layer formed under the first conductor layer is formed of a hard metal material, and the first conductor layer has a plurality of grooves. It is formed and has an island shape. The plurality of grooves formed in the first conductor layer are formed in a region where the test probe contacts and a peripheral region thereof.
前記第1の導電体層はAlまたはAlを含む合金で形成されていることを特徴とする。 The first conductor layer is formed of Al or an alloy containing Al.
本発明によれば、半導体集積回路の入出力端子となる電極パッドの表層に複数の溝を形成したことにより、電気特性検査後の電極パッド上には大きな凹凸(プローブ痕)のない形状が得られる。したがって、電気特性検査後に電極パッド上にバンプを形成する場合において、バンプ密着強度の低下や実装工程における半導体基板へのクラック発生といった問題が発生しないため、実装の信頼性が高い半導体集積回路装置を提供することができる。 According to the present invention, a plurality of grooves are formed in the surface layer of the electrode pad serving as the input / output terminal of the semiconductor integrated circuit, so that a shape without large irregularities (probe marks) is obtained on the electrode pad after the electrical characteristic inspection. It is done. Therefore, when bumps are formed on the electrode pads after the electrical characteristic inspection, problems such as a decrease in bump adhesion strength and generation of cracks in the semiconductor substrate in the mounting process do not occur. Therefore, a semiconductor integrated circuit device with high mounting reliability can be obtained. Can be provided.
本発明は、半導体集積回路装置において、特に電気特性検査後に電極パッド上にバンプを形成する場合の電極パッドの構造に関するものであり、本発明の実施形態を以下に説明する。 The present invention relates to a structure of an electrode pad in a semiconductor integrated circuit device, particularly when bumps are formed on the electrode pad after an electrical characteristic test. Embodiments of the present invention will be described below.
図1は、本発明の実施例における半導体集積回路装置の電極パッドの構造を示す模式図である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of an electrode pad of a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention.
図1において、半導体集積回路を形成した半導体基板101の上層には、半導体基板101に形成された半導体素子(図示せず)と外部入出力端子とを接続するための電極パッドとして、第2の導電体層108、第1の導電体層109が順次積層されている。ここで、第1の導電体層109は軟質の金属材料であり、例えばAlまたはAlを含む合金で形成されている。また、第2の導電体層108は(テストプローブ201の材質よりも)硬質の金属材料で形成されている。
In FIG. 1, a second layer is provided as an electrode pad for connecting a semiconductor element (not shown) formed on the
半導体基板101および第1の導電体層109の上層には、保護膜103が形成され、第1の導電体層109上には、外部入出力端子と電気的接続を可能とするために、保護膜103にはスールホール106が形成されている。さらに、第1の導電体層109は、フォトリソグラフィー技術によって複数の溝が形成されており島形状となっている。
A
本実施例においては、図1に示すように、スルーホール106の全面に格子状の溝を形成しているが、前記複数の溝は少なくとも電極パッドとテストプローブが接触する領域に形成されていればよい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a lattice-like groove is formed on the entire surface of the through
次に、図2で、本発明で提案する電極パッド構造で、電気特性検査を行った後にバンプ形成を行った場合の製造工程について説明する。図2(a)で、電極パッド部の最上層である第1の導電体層109はAlまたはAlを含む合金等で形成されているため、表面は自然酸化膜で覆われている。したがって、電気特性検査を行う場合には、テストプローブ201と第1の導電体層109で電気的接触を確実に行うために、第1の導電体層109の表面に形成されている自然酸化膜を排除してテストプローブ201と第1の導電体層109をコンタクトさせる必要がある。
Next, with reference to FIG. 2, description will be given of a manufacturing process in the case where bump formation is performed after electrical characteristic inspection is performed with the electrode pad structure proposed in the present invention. In FIG. 2A, since the
したがって、図2(b)に示すように、テストプローブ201を第1の導電体層109上で擦らせることによって自然酸化膜を剥ぎ取り、テストプローブ201と電極パッドを接触させる。この時、第1の導電体層109は島形状であり、また、第2の導電体層108は硬質の金属材料であるため、テストプローブ201の先端部は第1の導電体層109と第2の導電体層108の界面を移動し、島形状である第1の導電体層109の一部は小さな破片203となって剥ぎ取られ、基板表面等に付着する。したがって、電極パッド上にはプローブ痕が形成されるが、図3(b)に示すような大きな突起は形成されない。
Therefore, as shown in FIG. 2B, the natural oxide film is peeled off by rubbing the
次に、電気特性検査後、洗浄を行い基板表面に付着した針ゴミ等を除去する。テストプローブ201により生じる小さな破片203は、前記洗浄によって除去されるため、電極パッド上には、図3(c)で示すような大きな突起は存在しない。
Next, after the electrical property inspection, cleaning is performed to remove needle dust attached to the substrate surface. Since the
次に、図2(d)で、バンプの製造工程を経ることによって、電極パッド部にバンプ105が形成される。電極パッド部の表面には大きな突起が形成されていないため、図3(d)と比較してバンプ表面の凹凸は小さく、より平坦な形状となる。したがって、バンプの密着強度が低下したり、また、実装工程において半導体基板101にクラック発生したりといった問題は発生しなかった。
Next, in FIG. 2D, the
101 半導体基板
102 電極パッド
103 保護膜
104 バンプ下地金属膜
105 バンプ
106 スルーホール
107 フォトレジスト
108 第2の導電体層
109 第1の導電体層
201 テストプローブ
202 プローブ痕
203 電極パッドの小さな破片(小さな破片)
204 電極パッドの大きな破片(大きな突起)
205 バンプ上の突起
DESCRIPTION OF
204 Large pieces of electrode pad (large protrusions)
205 Protrusion on bump
Claims (3)
前記電極パッドが2層以上の複数の導電体層で構成されている半導体集積回路装置であって、前記複数の導電体層の最上部に形成されている第1の導電体層は軟質の金属材料で形成され、かつ、前記第1の導電体層の下層に形成されている第2の導電体層は硬質の金属材料で形成されており、
前記第1の導電体層には複数の溝が形成され島形状となっていることを特徴とする半導体集積回路装置。 In a semiconductor integrated circuit device in which a test probe is brought into contact with an electrode pad serving as an input / output terminal of a semiconductor integrated circuit, an electrical characteristic inspection of the semiconductor integrated circuit is performed, and then a bump is formed on the electrode pad.
A semiconductor integrated circuit device in which the electrode pad is composed of two or more conductor layers, wherein the first conductor layer formed on the top of the conductor layers is a soft metal. A second conductor layer formed of a material and formed below the first conductor layer is formed of a hard metal material;
A semiconductor integrated circuit device, wherein a plurality of grooves are formed in the first conductor layer to form an island shape.
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Cited By (1)
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JP2016086044A (en) * | 2014-10-24 | 2016-05-19 | 新日本無線株式会社 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
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- 2006-03-10 JP JP2006065722A patent/JP2007243013A/en not_active Withdrawn
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