JP2008027929A - Semiconductor device, manufacturing method and inspection method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置、その製造方法および検査方法に関し、特に、外部接続端子を有する半導体装置をウェハ状態で一括して製造および検査するための電極構造に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, a manufacturing method thereof, and an inspection method, and more particularly to an electrode structure for collectively manufacturing and inspecting semiconductor devices having external connection terminals in a wafer state.
近年、情報通信機器や事務用電子機器の小型化および高機能化が進められるに伴ない、これらの電子機器に搭載される半導体集積回路装置(以下、半導体装置あるいは半導体チップという)に、小型化、入出力用の外部端子の数を増加することが要求されている。 In recent years, as information communication devices and office electronic devices have been reduced in size and functionality, semiconductor integrated circuit devices (hereinafter referred to as semiconductor devices or semiconductor chips) mounted on these electronic devices have been reduced in size. Therefore, it is required to increase the number of input / output external terminals.
半導体チップの周縁部に電極パッドを形成してワイヤボンディング法で外部回路に接続する従来の方式によっては、これらの要求を満たすことは困難になってきている。そのため、電極パッドを能動領域上に形成し、バンプと呼ばれる外部接続端子を介して外部回路と接続するフリップチップ方式が採用されるようになってきた。 It has become difficult to satisfy these requirements by a conventional method in which electrode pads are formed on the periphery of a semiconductor chip and connected to an external circuit by a wire bonding method. For this reason, a flip chip method has been adopted in which electrode pads are formed on an active region and are connected to an external circuit via external connection terminals called bumps.
一方、半導体製造プロセスの著しい進化に伴って、半導体チップの構造も微細化、高集積化が進み、配線材料として比較的抵抗の小さい銅配線が用いられたり、層間絶縁膜として比誘電率の低い、いわゆるLow−k材料が用いられたりするケースが多くなってきている。 On the other hand, with the remarkable progress of the semiconductor manufacturing process, the structure of the semiconductor chip is also miniaturized and highly integrated, and copper wiring having a relatively low resistance is used as a wiring material, and the relative dielectric constant is low as an interlayer insulating film. In many cases, so-called Low-k materials are used.
しかし微細化、高集積化が進んだ半導体チップでは外部からの応力等によって能動領域がダメージを受けやすく、それを防止するために、特に上記のフリップチップ方式を用いて外部回路と接続する場合に、異方性導電シート(ACF)等を用いた圧接接続よりも半田バンプを用いた溶融接続が注目されている。半田バンプをアルミニウム(Al)などの電極パッド上に形成する方法としては、大別して2つの方法がある。 However, in a semiconductor chip that has been miniaturized and highly integrated, the active region is easily damaged by external stress, and in order to prevent this, especially when connecting to an external circuit using the flip chip method described above. Attention has been focused on fusion bonding using solder bumps rather than pressure welding using an anisotropic conductive sheet (ACF) or the like. There are roughly two methods for forming solder bumps on electrode pads such as aluminum (Al).
1つは電気めっき法を用いる方法である。半導体ウェハ上に形成された複数の半導体装置の表面の電極パッド上に開口部を有するように絶縁膜を全面に形成し、次にバリアメタルおよびシードメタルからなる金属層をウェハ全面に形成し、その金属層上に前記電極パッド上に開口部を有するようにめっきレジストパターンを形成してから、電気めっき法により、前記開口部にアンダーバンプメタル(以下UBMと呼ぶ)を形成し、そのUBM上に半田めっきを行った後、めっきレジストパターンを除去し、不要な金属層をエッチング除去し、最後に熱処理を行うことによって、半田バンプを形成する。 One is a method using an electroplating method. Forming an insulating film on the entire surface so as to have openings on electrode pads on the surface of a plurality of semiconductor devices formed on the semiconductor wafer, and then forming a metal layer composed of a barrier metal and a seed metal on the entire surface of the wafer; A plating resist pattern is formed on the metal layer so as to have an opening on the electrode pad, and then an under bump metal (hereinafter referred to as UBM) is formed on the opening by electroplating. After solder plating is performed, the plating resist pattern is removed, unnecessary metal layers are removed by etching, and finally heat treatment is performed to form solder bumps.
もう1つは印刷法あるいはボール搭載法を用いる方法である。半導体ウェハ上に形成された複数の半導体装置の表面の電極パッド上に開口部を有するように絶縁膜を全面に形成し、前記開口部より露出した電極パッド上に例えば無電解めっき法を用いてUBMを形成し、そのUBM上にスクリーン印刷やボール搭載などの方法で半田ペーストあるいは半田ボールを載置した後、熱処理を行うことによって、半田バンプを形成する。 The other is a method using a printing method or a ball mounting method. An insulating film is formed on the entire surface so as to have openings on the electrode pads on the surface of the plurality of semiconductor devices formed on the semiconductor wafer, and the electroless plating method is used on the electrode pads exposed from the openings. After the UBM is formed and solder paste or solder balls are placed on the UBM by a method such as screen printing or ball mounting, solder bumps are formed by performing heat treatment.
ところで、半田バンプのような外部接続端子を有する半導体装置は回路基板に複数個実装されることが多く、その内の1個でも異常があれば装置全体が不良となってしまうため、個々の半導体装置には高い信頼性が要求され、個々の半導体装置の異常の有無を調べる検査が重要な課題となってきている。かかる検査としては、電気特性検査および、その後に行われるバーンイン試験が挙げられるが、それぞれ、信頼性が高く、且つ低コストであることが要求される。しかし近年の傾向として、上記のように電極パッドが能動領域上に形成されたり、層間絶縁膜としてLow−k材料が用いられたりすることが多くなってきたため、検査の過程において、半導体装置がダメージを受けてしまう可能性が高くなってきた。 By the way, a plurality of semiconductor devices having external connection terminals such as solder bumps are often mounted on a circuit board, and even if one of them is abnormal, the entire device becomes defective. The apparatus is required to have high reliability, and an inspection for checking whether or not each semiconductor device is abnormal has become an important issue. Examples of such inspection include an electrical characteristic inspection and a burn-in test performed thereafter, and each of them requires high reliability and low cost. However, as a recent trend, the electrode pad is formed on the active region as described above, and a low-k material is often used as an interlayer insulating film. The possibility of receiving has increased.
上述の半田バンプを形成して溶融接続を行うタイプの半導体装置でも、実装時のダメージは低減されるものの、検査の過程でダメージ受けることが多くなってきた。従来のように電極パッド上で電気特性検査あるいはその後のバーンイン試験を行うと、層間絶縁膜にクラックが入ったり、電気特性に悪影響を及ぼしたりすることがある。それを避けるために半田バンプ形成後に電気特性検査を行うと、半田バンプの表面に検査プローブを接触させることでバンプが変形してしまい、実装に悪影響を及ぼすことがある。変形を全くあるいはほとんど生じずに電気特性検査を行うことができたとしても、その後にバーンイン試験を行うには次のような問題がある。 Even in a semiconductor device of the above-described type in which solder bumps are formed and fusion-bonded, damage during mounting has been reduced, but damage has increased in the course of inspection. When an electrical property inspection or a subsequent burn-in test is performed on an electrode pad as in the prior art, an interlayer insulating film may crack or adversely affect electrical properties. In order to avoid this, if the electrical characteristic inspection is performed after the solder bump is formed, the bump may be deformed by bringing the inspection probe into contact with the surface of the solder bump, which may adversely affect the mounting. Even if the electrical characteristic inspection can be performed with little or no deformation, there is the following problem in performing the burn-in test after that.
バーンイン試験は、取り扱いの容易さと、コスト的に有利であることから、ウェハ状態で一括して行うようになってきており、そのためには、同一ウェハに形成された複数の半導体装置に同時に電源や信号を印加して動作させる必要がある。しかし電源や信号をそれぞれの半導体装置に個別に供給することは、数多くの配線をウェハ上から引き回すことを要し、現実的でない。出来る限り多くの電極を共通化して、独立して引き出す必要のある配線数を減らす必要がある。ところが配線を共通化すると、共通配線された半導体装置の1つに異常電流が流れたりすると、他の半導体装置にもその影響が及び、正常なバーンイン試験を実施することが出来なくなる。つまり、共通配線された半導体装置のなかに1つでも不良品が存在すると、共通化された全ての半導体装置のバーンイン試験が正常に行われなくなるのである。それを防止するためには、電気特性検査で不良と判定された半導体装置を共通配線から電気的に切り離す必要がある。 The burn-in test has been carried out in a wafer state because it is easy to handle and advantageous in terms of cost, and for that purpose, a plurality of semiconductor devices formed on the same wafer can be powered on simultaneously. It is necessary to operate by applying a signal. However, supplying power and signals individually to each semiconductor device requires many wires to be routed from the wafer and is not practical. It is necessary to make as many electrodes as possible and reduce the number of wires that need to be drawn out independently. However, if the wiring is shared, if an abnormal current flows in one of the semiconductor devices that are commonly wired, the other semiconductor devices are also affected, and a normal burn-in test cannot be performed. That is, if even one defective product exists among the commonly wired semiconductor devices, the burn-in test of all the shared semiconductor devices cannot be performed normally. In order to prevent this, it is necessary to electrically disconnect the semiconductor device determined to be defective in the electrical characteristic inspection from the common wiring.
アルミ等からなる電極パッド上でバーンイン試験を行う従来の方式では、事前の電気特性検査において不具合が検出された半導体装置について、バーンイン検査で使用される共通の電源線又は信号線が接続される電極パッドを不導体被膜で覆うことにより、不良品のバーンイン試験用電極パッドを共通配線から電気的に切り離すようにしている(例えば特許文献1)。これに対し、半田バンプ上で電気特性検査を行う方式では、その後のバーンイン試験も半田バンプ上で行う必要があり、電気特性検査で不良と判定された半導体装置のバーンイン試験用半田バンプを共通配線から電気的に切り離すために、その半田バンプを不導体被膜で覆うことが必要となる。しかし通常の不導体被膜は液状材料を塗布して硬化させているものであり、略球状に形成された半田バンプ上に確実に不導体被膜を形成することは困難である。 In the conventional method in which a burn-in test is performed on an electrode pad made of aluminum or the like, an electrode to which a common power line or signal line used in the burn-in test is connected to a semiconductor device in which a defect is detected in a prior electrical characteristic test. By covering the pad with a non-conductive coating, the defective burn-in test electrode pad is electrically separated from the common wiring (for example, Patent Document 1). On the other hand, in the method of inspecting the electrical characteristics on the solder bumps, the subsequent burn-in test must also be performed on the solder bumps, and the solder bumps for the burn-in test of the semiconductor device determined to be defective by the electrical characteristics inspection are shared. It is necessary to cover the solder bumps with a non-conductive coating in order to be electrically separated from the solder. However, a normal nonconductive film is a liquid material applied and cured, and it is difficult to reliably form a nonconductive film on a solder bump formed in a substantially spherical shape.
電気特性検査について言うと、プロービングの際に電極パッド下へダメージを与えないために、予め電極パッド上に凹凸を有する突起電極を形成することが提案されている。凹凸化させることによって接触抵抗を低減するのである(例えば特許文献2)。突起電極の上面周縁部を環状に高く形成することでプロービングの際の接触不良を防止する構造も開示されている(例えば特許文献3)。しかるに、これらの方法は、半田バンプを形成するために電解めっき法を用いる場合には適用できない。半田めっきを行う時点ではウェハ全面に金属層が形成されているためである。電気特性検査は、電極パッド上で行うか、半田バンプ形成後に行うかのどちらかとなる。 With regard to the electrical property inspection, it has been proposed to form a protruding electrode having irregularities on the electrode pad in advance so as not to cause damage below the electrode pad during probing. Contact resistance is reduced by making it uneven (for example, Patent Document 2). There is also disclosed a structure that prevents poor contact during probing by forming the upper peripheral edge of the protruding electrode in a ring shape (for example, Patent Document 3). However, these methods cannot be applied when an electrolytic plating method is used to form solder bumps. This is because a metal layer is formed on the entire surface of the wafer at the time of solder plating. The electrical property inspection is performed either on the electrode pad or after the solder bump is formed.
半田バンプを電解めっき法でない方法を用いて形成する場合、つまり印刷法あるいはボール搭載法を用いて形成する場合には、次のように突起電極を形成して、その突起電極上で電気特性検査を行うことができる。図9(a)(b)に示すように、半導体基板1上に電極パッド2を形成し、半導体基板1上および電極パッド2の周縁部上に絶縁膜3を形成し、絶縁膜3の開口部3aから露出した電極パッド2上および電極パッド2の周縁部に載った絶縁膜3の段差部上に、NiおよびAuからなる突起電極4をUBMとして無電解めっき法などにより形成する。この上に半田バンプ5を形成することになる。このような突起電極4上で電気特性検査を行うと、突起電極4の表面にAu膜が存在しているため、プローブの荷重を低く設定しても電気的接続を確保することが可能であり、電極パッド2の下へのダメージを低減できる。電気特性検査後にそのままのウェハ状態でバーンイン試験を行うには、不良と判定された半導体装置のバーンイン試験用の突起電極4を共通配線から電気的に切り離す。図10はそのために突起電極4上に不導体被膜6を形成した状態を示す。このようにしておけば、ウェハ状態で一括してバーンイン試験を行っても、不良品に異常電流が流れることがない。
バーンイン試験後にウェハ状態で一括して半田バンプを印刷法やボール搭載法で形成する場合には、電気特性検査における良否判定にかかわらず、全ての突起電極4上に半田バンプ5を形成することになる。不良の半導体装置の突起電極4上にも半田バンプ5を形成することになる。
When solder bumps are formed collectively in a wafer state after the burn-in test by a printing method or a ball mounting method, the
しかしその場合、上述したように不良の半導体装置の突起電極4上には不導体被膜6が形成されているため、その部分に半田ペーストを印刷したり半田ボールを搭載したりしても突起電極4に金属接合されることはなく、流れ出てしまい、良品の半導体装置上に異形バンプが形成されてしまうことがあった。それを防止するために、不導体被膜6を絶縁膜3の段差部の内側のみ、つまりバーンインプローブが接触する部分にのみ形成しようとしても、液状膜材料が段差部を乗り越えてしまう確率は高く、半田バンプ5を安定して突起電極4上に形成することはできない。
However, in this case, since the
一方で、不導体被膜6を突起電極4の全面に確実に形成することは、球状の半田バンプ5上に形成するほどに困難ではないが、液状膜材料の塗布量を多くする必要があり、隣接する良品にまで不導体被膜が形成されてしまい、接続不良や外観不良を生じさせてしまう恐れもあった。
On the other hand, it is not difficult to form the
本発明は上述の問題を解決するためになされたものであり、外部接続端子を有する半導体装置に、電気特性試験とバーンイン試験と外部接続端子の形成とをウェハ状態で一括して、かつ各部に損傷を与えることなく行うことが出来る電極構造を具備させることを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and in a semiconductor device having an external connection terminal, an electrical characteristic test, a burn-in test, and formation of the external connection terminal are collectively performed in a wafer state and in each part. The object is to provide an electrode structure that can be performed without damage.
上記課題を解決するために、本発明の半導体装置は、半導体基板上に形成された複数の電極パッドと、前記電極パッド上に形成された突起電極とを備え、前記突起電極は、上面中央部に位置する第1の平坦領域と前記第1の平坦領域を囲んで上面外周部近傍に位置する第2の平坦領域と前記第1の平坦領域と前記第2の平坦領域との間に位置する凸領域とを有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a semiconductor device of the present invention includes a plurality of electrode pads formed on a semiconductor substrate and a protruding electrode formed on the electrode pad, and the protruding electrode has a central portion on an upper surface. The first flat region located at the first and second flat regions surrounding the first flat region and located near the outer periphery of the upper surface, and located between the first flat region and the second flat region. And a convex region.
また本発明の半導体装置は、半導体基板上に形成された複数の電極パッドと、前記電極パッド上に形成された突起電極とを備え、前記突起電極は、上面中央部に位置する第1の平坦領域と前記第1の平坦領域を囲んで上面外周部近傍に位置する第2の平坦領域と前記第1の平坦領域と前記第2の平坦領域の少なくとも一方の領域に位置する凹領域とを有することを特徴とする。 The semiconductor device of the present invention further includes a plurality of electrode pads formed on a semiconductor substrate and a protruding electrode formed on the electrode pad, and the protruding electrode is a first flat located at the center of the upper surface. A second flat region located in the vicinity of the outer peripheral portion of the upper surface surrounding the region and the first flat region, and a concave region located in at least one of the first flat region and the second flat region It is characterized by that.
上記の第1の構成の半導体装置において、前記第1の平坦領域と前記第2の平坦領域の少なくとも一方の領域に凹領域を含んでいてよい。
これらの半導体装置では、凹凸形状の突起電極上で電気特性検査を行うことができるので、プロービングの際の接触抵抗を低減し、電極パッド下へのダメージを避けることができる。ウェハ状態で検査を行っている場合には、前記電気特性検査によって不良と判定された半導体装置をバーンイン試験に先立って共通配線から電気的に切り離すべく、前記突起電極に不導体被膜を形成する際に、凸領域および/または凹領域によって囲まれた中央部の前記第1の平坦領域のみに不導体被膜を形成することができ、バーンイン試験を確実に行うことが可能となる。バーンイン試験では全ての電極パッドを使用するわけではないが、全ての電極パッドに上記の電極構造が実現されていても何ら問題は無く、検査及び外部接続端子の形成ならびに実装を行うことが出来る。
In the semiconductor device having the first configuration described above, a concave region may be included in at least one of the first flat region and the second flat region.
In these semiconductor devices, since the electrical characteristic inspection can be performed on the concavo-convex protruding electrode, the contact resistance during probing can be reduced and damage under the electrode pad can be avoided. In the case where the inspection is performed in a wafer state, when a non-conductive film is formed on the protruding electrode in order to electrically disconnect the semiconductor device determined to be defective by the electrical characteristic inspection from the common wiring prior to the burn-in test. In addition, a non-conductive film can be formed only in the first flat region at the center surrounded by the convex region and / or the concave region, and the burn-in test can be performed reliably. Although not all electrode pads are used in the burn-in test, there is no problem even if the above electrode structure is realized on all electrode pads, and inspection and external connection terminals can be formed and mounted.
前記突起電極の前記凸領域は、前記電極パッド上と前記電極パッドの下の少なくとも一方に配置した凸部に基づいて形成されていることを特徴とする。電極パッドの下の基板面に凸部を設けてから電極パッドを形成するか、あるいは、平坦な基板面に電極パッドを形成してから凸部を配置しておけば、その上に設ける前記突起電極は追従して表面に凸領域が容易に形成されることになる。かかる突起電極の表面全体は同一の電極材料からなるため電気特性検査が容易となる。電気特性検査の後に不導体被膜を形成する場合にはこの凸領域が堰として機能する。 The convex region of the protruding electrode is formed based on a convex portion disposed on at least one of the electrode pad and the electrode pad. Protrusion on the substrate surface under the electrode pad before forming the electrode pad, or if the protrusion is arranged after forming the electrode pad on the flat substrate surface, the protrusion provided on the projection The electrode follows and the convex region is easily formed on the surface. Since the entire surface of the protruding electrode is made of the same electrode material, the electrical characteristic inspection is facilitated. This convex region functions as a weir when a nonconductive film is formed after the electrical property inspection.
前記凸部は環状凸部であることを特徴とする。このようにすると、環状凸部に基づく環状の凸領域が存在することになり、不導体被膜を形成する場合に外周部へと流れるのを容易に抑えることができ、成膜が容易かつ確実となる。 The convex portion is an annular convex portion. In this way, there will be an annular convex region based on the annular convex part, and when forming a non-conductive film, it can be easily suppressed from flowing to the outer peripheral part, and film formation is easy and reliable. Become.
複数個の前記凸部が、前記電極パッドの上面の中心部から外周部に向かう任意の直線を想定したときに少なくとも1個の凸部において交わるように並んでいることを特徴とする。複数個の前記凸部が、互いの間に前記突起電極の高さよりも小さな間隔をおいて環状に並んでいることを特徴とする。これらの構造でも、環状あるいは略環状の凸領域が存在することになり、不導体被膜の成膜が容易かつ確実となる。 The plurality of convex portions are arranged so as to intersect at least one convex portion when an arbitrary straight line from the center portion of the upper surface of the electrode pad toward the outer peripheral portion is assumed. The plurality of convex portions are arranged in an annular shape with a space smaller than the height of the protruding electrode between each other. Even in these structures, there will be an annular or substantially annular convex region, and the formation of the non-conductive coating will be easy and reliable.
前記突起電極の前記凹領域は、前記電極パッドの上面に設けた凹部に基づいて形成されたことを特徴とする。電極パッドの上面に凹部が存在すると、その上に設ける前記突起電極は追従して表面に凹領域が容易に形成されることになる。電気特性検査の後に不導体被膜を形成する場合にはこの凹領域に溜められて外周部へと流れるのが抑えられるので、領域を限定した不導体被膜の形成が可能となる。 The concave region of the protruding electrode is formed based on a concave portion provided on an upper surface of the electrode pad. If there is a recess on the upper surface of the electrode pad, the protruding electrode provided on the electrode pad will follow and a recessed area will be easily formed on the surface. When a non-conductive film is formed after the electrical property inspection, the non-conductive film is restricted from being accumulated in the concave region and flowing to the outer peripheral portion, so that a non-conductive film with a limited region can be formed.
前記凹部は前記電極パッドの上面に形成した環状溝であることを特徴とする。環状溝に基づく環状の凹領域が存在することになり、不導体被膜を形成する場合に外周部へと流れるのを抑えることができ、成膜が容易かつ確実となる。 The recess is an annular groove formed on the upper surface of the electrode pad. An annular concave region based on the annular groove is present, and when the non-conductive film is formed, the flow to the outer peripheral portion can be suppressed, and the film formation is easy and reliable.
前記凸部は絶縁材料で構成されていてよい。このようにすると、電極パッドの上又は下に絶縁層を形成する際に同時に前記凸部を形成できるので、工程数を増やすことなく上述の効果を得ることができる。 The convex portion may be made of an insulating material. If it does in this way, since the said convex part can be formed simultaneously when forming an insulating layer on or under an electrode pad, the above-mentioned effect can be acquired, without increasing the number of processes.
前記電極パッドの内の少なくとも1つが半導体素子形成領域上に形成されていてよい。電極パッド上の突起電極が上述したように凹凸を有し、プロービングの際の接触抵抗を低減するので、電極パッドの下の半導体素子にダメージを与えることなく電気特性検査およびバーンイン試験を行うことが出来る。 At least one of the electrode pads may be formed on the semiconductor element formation region. As described above, the protruding electrode on the electrode pad has irregularities and reduces the contact resistance at the time of probing, so that it is possible to perform electrical characteristic inspection and burn-in test without damaging the semiconductor element under the electrode pad. I can do it.
前記電極パッドの上に外部接続端子が形成されていることを特徴とする。このようにすると、前記電極パッドの下にダメージを与えることなく実装することが出来る。かかる外部接続端子を形成する際には、突起電極の外周部分で金属接合が確保することができ、所定の位置からずれることで周囲に悪影響を及ぼすことがない。 An external connection terminal is formed on the electrode pad. If it does in this way, it can mount, without giving a damage under the said electrode pad. When forming such an external connection terminal, metal bonding can be secured at the outer peripheral portion of the protruding electrode, and there is no adverse effect on the surroundings by shifting from a predetermined position.
本発明にかかる半導体装置の製造方法は、半導体基板上に複数の電極パッドを形成する工程と、前記電極パッド上に所定の形状の凸部を形成する工程と、前記凸部上を含む前記電極パッドの上に電極材料を配置して、上面中央部に位置する第1の平坦領域と前記第1の平坦領域を囲んで上面外周部近傍に位置する第2の平坦領域と前記第1の平坦領域と前記第2の平坦領域との間に位置する凸領域とを有する突起電極を形成する工程と、前記突起電極に接触して前記半導体素子の電気的特性検査を行う工程と、前記電気特性検査の後に前記突起電極に接触してバーンイン試験を行う工程と、前記バーンイン試験の後に前記突起電極上に外部接続端子を形成する工程とを含むことを特徴とする。 The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a plurality of electrode pads on a semiconductor substrate, a step of forming a convex portion having a predetermined shape on the electrode pad, and the electrode including the convex portion. An electrode material is disposed on the pad, and a first flat region located in the center portion of the upper surface, a second flat region located in the vicinity of the outer periphery of the upper surface surrounding the first flat region, and the first flat region Forming a projecting electrode having a convex region located between the region and the second flat region, contacting the projecting electrode, inspecting electrical characteristics of the semiconductor element, and the electrical characteristics The method includes a step of performing a burn-in test by contacting the protruding electrode after the inspection, and a step of forming an external connection terminal on the protruding electrode after the burn-in test.
本発明にかかる他の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に複数の電極パッドを形成する工程と、前記電極パッド上に所定の形状の凹部を形成する工程と、前記凹部上を含む前記電極パッドの上に電極材料を配置して、上面中央部に位置する第1の平坦領域と前記第1の平坦領域を囲んで上面外周部近傍に位置する第2の平坦領域と前記第1の平坦領域と前記第2の平坦領域の少なくとも一方の領域に位置する凹領域とを有する突起電極を形成する工程と、前記突起電極に接触して前記半導体素子の電気的特性検査を行う工程と、前記電気特性検査の後に前記突起電極に接触してバーンイン試験を行う工程と、前記バーンイン試験の後に前記突起電極上に外部接続端子を形成する工程とを含むことを特徴とする。 Another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a plurality of electrode pads on a semiconductor substrate, a step of forming a recess having a predetermined shape on the electrode pad, and the electrode including the top of the recess An electrode material is disposed on the pad, and a first flat region located in the center portion of the upper surface, a second flat region located in the vicinity of the outer periphery of the upper surface surrounding the first flat region, and the first flat region Forming a protruding electrode having a region and a recessed region located in at least one of the second flat regions, performing an electrical property test on the semiconductor element in contact with the protruding electrode, The method includes a step of performing a burn-in test by contacting the protruding electrode after an electrical characteristic test, and a step of forming an external connection terminal on the protruding electrode after the burn-in test.
本発明にかかるさらに他の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に複数の電極パッドを形成する工程と、前記電極パッド上に所定の形状の凸部および凹部を形成する工程と、前記凸部上および凹部上を含む前記電極パッドの上に電極材料を配置して、上面中央部に位置する第1の平坦領域と、前記第1の平坦領域を囲んで上面外周部近傍に位置する第2の平坦領域と、前記第1の平坦領域と前記第2の平坦領域との間に位置する凸領域と、前記第1の平坦領域と前記第2の平坦領域の少なくとも一方の領域に位置する凹領域とを有する突起電極を形成する工程と、前記突起電極に接触して前記半導体素子の電気的特性検査を行う工程と、前記電気特性検査の後に前記突起電極に接触してバーンイン試験を行う工程と、前記バーンイン試験の後に前記突起電極上に外部接続端子を形成する工程とを含むことを特徴とする。 Still another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a plurality of electrode pads on a semiconductor substrate, a step of forming convex portions and concave portions having a predetermined shape on the electrode pads, and the convex portions. An electrode material is disposed on the electrode pad including the upper portion and the concave portion, and a first flat region located in the center portion of the upper surface and a second portion located in the vicinity of the outer peripheral portion of the upper surface surrounding the first flat region. A flat region, a convex region located between the first flat region and the second flat region, and a concave region located in at least one of the first flat region and the second flat region. Forming a projecting electrode having a region; contacting the projecting electrode; performing an electrical property test on the semiconductor element; and contacting the projecting electrode after the electrical property test and performing a burn-in test. And the burn-in test Characterized in that it comprises a step of forming external connection terminals on said protruding electrode.
これらの方法によれば、従来の半導体装置の製造方法に比較して大きな変更を加えることなく、凸領域および/または凹領域を有する突起電極を形成することができ、それにより、電気特性検査で不良と判定された半導体装置の突起電極の中央部にある前記第1の平坦領域のみに不導体被膜を形成すること、その不導体被膜を利用してバーンイン試験を確実に行うことが可能となる。その後の外部接続端子の形成においては、前記第2の平坦領域で前記突起電極と外部接続端子との金属接合が確保出来るので隣接チップに不具合が生じることもない。 According to these methods, a protruding electrode having a convex region and / or a concave region can be formed without significant changes compared to a conventional method for manufacturing a semiconductor device. It is possible to form a non-conductive film only in the first flat region in the central portion of the protruding electrode of the semiconductor device determined to be defective, and to reliably perform a burn-in test using the non-conductive film. . In the subsequent formation of the external connection terminals, metal bonding between the protruding electrodes and the external connection terminals can be ensured in the second flat region, so that there is no problem with the adjacent chip.
上記した半導体装置の製造方法において、前記電極パッド上に所定の形状の凸部を形成する工程は、前記電極パッド上面の少なくとも一部が露出するように半導体基板の主面を覆う絶縁膜を形成する工程と同時に行うことができる。このようにすると、従来の半導体装置の製造方法に比較して、工程数を増加することなく、突起電極を形成することが出来るので、製造コストを上昇させること無く同様の効果を得ることが可能となる。 In the semiconductor device manufacturing method described above, the step of forming a convex portion having a predetermined shape on the electrode pad forms an insulating film covering the main surface of the semiconductor substrate so that at least a part of the upper surface of the electrode pad is exposed. It can be performed simultaneously with the process of performing. In this way, the bump electrode can be formed without increasing the number of steps as compared with the conventional method for manufacturing a semiconductor device, and therefore the same effect can be obtained without increasing the manufacturing cost. It becomes.
上記した半導体装置の製造方法において、前記外部接続端子を形成する工程まではウェハ状態で行い、その後に個片に分割することができる。このようにすると、前述のバーンイン試験における不導体被膜形成処理が容易に確実に行われるばかりでなく、バーンイン試験や外部接続端子形成工程をウェハ状態で行うことにより、半導体装置の製造コストを大幅に下げることが可能となる。 In the semiconductor device manufacturing method described above, the process up to the step of forming the external connection terminals can be performed in a wafer state, and then divided into individual pieces. In this way, not only the non-conductor film forming process in the burn-in test described above can be easily and reliably performed, but also the semiconductor device manufacturing cost can be greatly increased by performing the burn-in test and the external connection terminal forming process in the wafer state. Can be lowered.
本発明の半導体装置の検査方法は、半導体ウェハに形成した複数の半導体装置の電気特性検査を最上層にある突起電極に接触して行い、前記電気特性検査で不良と判定された半導体装置を、バーンイン試験用の突起電極の凸領域と凹領域の内の少なくとも一方で囲まれる中央領域にのみ絶縁性の樹脂を配置することにより共通配線から電気的に切り離し、その後に、前記複数の半導体装置の突起電極の中央領域にプローブ電極を接触させて一括してバーンイン試験を行うことを特徴とする。このようにすると、少量の絶縁性樹脂で確実に不導体被膜を形成すること、またウェハ状態で一括してバーンイン試験を実施することが可能となり、生産効率を高め、製造コストを削減することが可能となる。 The method for inspecting a semiconductor device of the present invention performs a test of electrical characteristics of a plurality of semiconductor devices formed on a semiconductor wafer in contact with a protruding electrode on the uppermost layer, and determines a semiconductor device that is determined to be defective by the electrical characteristics test. By disposing an insulating resin only in the central region surrounded by at least one of the convex region and the concave region of the protruding electrode for burn-in test, it is electrically disconnected from the common wiring, and then the plurality of semiconductor devices A burn-in test is performed by bringing the probe electrode into contact with the central region of the protruding electrode and performing a batch test. In this way, it is possible to reliably form a non-conductive film with a small amount of insulating resin, and it is possible to perform a burn-in test in a batch on the wafer, improving production efficiency and reducing manufacturing costs. It becomes possible.
本発明によれば、電極パッド上に形成する突起電極の表面の外周部近傍に凸領域と凹領域の少なくとも一方を配することにより、前記領域よりも内側の領域のみに不導体被膜を形成することが可能となるとともに、半田により外部接続端子を形成する際には前記領域よりも外側の領域の金属部分を使用して確実に金属接合することが可能となる。 According to the present invention, by disposing at least one of the convex region and the concave region in the vicinity of the outer peripheral portion of the surface of the protruding electrode formed on the electrode pad, the non-conductive film is formed only in the region inside the region. In addition, when the external connection terminals are formed by solder, it is possible to reliably perform metal bonding using a metal portion in a region outside the region.
したがって、半導体ウェハに複数個形成された半導体装置について、不良と判定された半導体装置のバーンイン試験用電極を前記不導体被膜を形成することで確実に共通配線から電気的に遮断することができ、そのうえでウェハ状態で一括してバーンイン試験、続いて外部接続端子の形成を行うことができる。よって、外部接続端子を有する信頼性の高い半導体装置を製造コストや製造リードタイムを低減して製造することが出来る。 Therefore, for the semiconductor device formed on the semiconductor wafer, the burn-in test electrode of the semiconductor device determined to be defective can be reliably electrically disconnected from the common wiring by forming the non-conductive film. In addition, a burn-in test can be performed in a lump in the wafer state, and then external connection terminals can be formed. Therefore, a highly reliable semiconductor device having an external connection terminal can be manufactured with reduced manufacturing cost and manufacturing lead time.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1(a)は本発明の第1の実施形態にかかる半導体装置の電極構造を示す平面図であり、図1(b)は同電極構造の図1(a)におけるA−A’断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1A is a plan view showing an electrode structure of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. It is.
図1(a)(b)において、半導体基板1上にAlからなる電極パッド2が形成されており、半導体基板1上および電極パッド2の周縁部上にチッ化シリコンからなる絶縁膜3が形成されるとともに、絶縁膜3の開口部3aから露出した電極パッド2上に絶縁膜3と同一材料よりなる環状の突起物11が形成されている。そして電極パッド2上および突起物11上および電極パッド2の周縁部に載った絶縁膜3の段差部上にわたって突起電極4が形成されている。
1A and 1B, an
突起電極4は、無電解めっき法などによるNiおよびAuの2層構造を有している。突起電極4の上面には、その中央部に位置する第1の平坦領域14a(以下、第1平坦領域14aという)と、第1平坦領域4aを囲み外周部近傍に位置する第2の平坦領域14b(以下、第2平坦領域14bという)とが形成されるとともに、第1平坦領域14aと第2平坦領域14bとの間、および、第2平坦領域14bの外周側に、それぞれ第1平坦領域14aと第2平坦領域14bよりも突出した第1の凸領域14c(以下、第1凸領域14cという)と第2の凸領域14d(以下、外周部凸領域14dという)とが形成されている。
The protruding
上記の電極構造を有する半導体装置の製造方法および検査方法について図2および図3を用いて説明する。
図2(a)に示すように、半導体基板(半導体ウェハ)1に、主面上に半導体集積回路素子を持った半導体集積回路装置10(以下、半導体チップ10という)を複数個形成し、各半導体チップ10の領域に複数の電極パッド2(2a,2b)を形成する。2aは後のバーンイン試験に使用される電極パッド、2bはそれ以外の電極パッドである。
A manufacturing method and an inspection method of the semiconductor device having the above electrode structure will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 2A, a plurality of semiconductor integrated circuit devices 10 (hereinafter referred to as semiconductor chips 10) having semiconductor integrated circuit elements on a main surface are formed on a semiconductor substrate (semiconductor wafer) 1, A plurality of electrode pads 2 (2a, 2b) are formed in the region of the
次に、図2(b)に示すように、ウェハ全面にチッ化シリコンからなる絶縁膜(パッシベーション膜)3を形成し、電極パッド2a,2b上に開口部3aを形成するのと同時に環状の突起物11を形成する。
Next, as shown in FIG. 2B, an insulating film (passivation film) 3 made of silicon nitride is formed on the entire surface of the wafer, and an
次に、図2(c)に示すように、電極パッド2a,2b上に無電解めっき法によりNiおよびAuをこの順で積層して突起電極4(4a,4b)を形成する。4aは電極パッド2a上に形成されバーンイン試験に使用される突起電極、4bは電極パッド2b上に形成された突起電極である。無電解めっき法を用いると、電極パッド2a,2bの金属面から等方的に前記金属Ni,Auが成長するので、突起電極4a,4bは電極パッド2a,2bの表面の形状に追従し、上述した第1平坦領域14a、第2平坦領域14bとともに、環状突起物11および絶縁膜3の段差部に基づく第1凸領域14c、外周部凸領域14dが形成される。
Next, as shown in FIG. 2C, Ni and Au are laminated in this order on the
次に、図2(d)に示すように、突起電極4a,4b上にプローブ12を接触させて電気特性検査を行う。そして不良と判定された半導体チップ10aと、良品と判定された半導体チップ10bとに区分する。
Next, as shown in FIG. 2D, the
次に、図2(e)に示すように、不良と判定された半導体チップ10aのバーンイン試験に使用される突起電極4aに、当該半導体チップ10aを共通配線から電気的に切り離すための不導体被膜6を形成する。このときに、図3に拡大して示したように、突起電極4a上の第1平坦領域14aにのみ不導体被膜6を形成する。
Next, as shown in FIG. 2E, a non-conductive coating for electrically separating the
次に、図2(f)に示すように、不良および良品の半導体チップ10a,10bの突起電極4aに一括してバーンインプローブ13を接触させてバーンイン試験を行う。バーンインプローブ13は第1平坦領域14aに接触するように設計されたものを用いる。
Next, as shown in FIG. 2F, the burn-in test is performed by bringing the burn-in
次に、図2(g)に示すように、突起電極4a,4bに半田ペーストを印刷した後に溶融させることにより、外部接続端子としての半田バンプ5を形成する。不良および良品の半導体チップ10a,10bにも同様に一括して半田バンプ5を形成することになる。
Next, as shown in FIG. 2G, solder bumps 5 as external connection terminals are formed by printing solder paste on the protruding
最後に、図2(h)に示すように、ダイシングにより個々の半導体チップ10a,10bに分割する。
以上の方法によれば、上述の電極構造を形成するので、凹凸形状の突起電極4上で電気特性検査を行うことができ、プロービングの際の接触抵抗を低減し、電極パッド2の下へのダメージを避けることができる。突起電極4の上面には第1平坦領域14aと第2平坦領域14bとの間に第1凸領域14cが存在するので、第1平坦領域14aのみに不導体被膜6を形成することができ、したがって、電気特性検査において不良と判定された半導体チップ10aを共通配線から電気的に切り離し、ウェハ状態のまま一括してバーンイン試験を行うことが可能となるとともに、不導体被膜6が形成された突起電極4a上にも半田バンプ5を安定して形成することが可能となる。突起電極4の第1凸領域14cは、半導体基板1と電極パッド2とを覆う保護膜(パッシベーション膜)3から、電極パッド2を露出させる開口部3aを形成するのと同時に環状の突起物11を形成するだけで、その突起物11に倣わせて形成できるので、工程数を増加させることがない。
Finally, as shown in FIG. 2H, the
According to the above method, since the above-described electrode structure is formed, the electrical characteristic inspection can be performed on the concavo-convex
つまり、ウェハ状態で一括して、電極パッド2の下にダメージを与えることなく、電気特性検査とバーンイン試験と半田バンプ5の形成とを行うことができ、実装の際のダメージも少ない半田バンプ5を有する半導体装置を、効率よく、安価に製造することが可能となる。
That is, it is possible to perform the electrical property inspection, the burn-in test, and the formation of the
なお、電極パッド2の材料は上記のAlに限られず、例えばCu等を用いてもよい。絶縁膜3の材料はチッ化シリコンに限られず、シリコン酸化物などでもよい。突起電極4は、後述する半田からなる外部接続端子のUBMとして機能するものであり、NiおよびAuからなる2層構造に限られず、半田と電極パッド2との密着性と、半田との濡れ性が確保できる材料であればよく、例えば、Ti、Cu、Niの3層構造であってもよい。半田バンプ5の形成方法は、印刷法に限られず、フラックスを全面に塗布した後に半田ボールを載置して溶融させるボール搭載法等を用いてもよい。環状の突起物11は絶縁膜3と同一の材料に限られず、突起を形成可能な材料であればよく、ポリイミド等の絶縁材料やAl、Cu等の金属材料であってもよい。
The material of the
図4(a)は本発明の第2の実施形態にかかる半導体装置の電極構造を示す平面図であり、図4(b)は同電極構造の図4(a)におけるB−B’断面図である。
この電極構造が、第1の実施形態のものと相違するのは、絶縁膜3の開口部3aから露出する電極パッド2の上面に環状の溝15が形成されている点である(突起物11はない)。そしてこのことにより、電極パッド2上および溝15上および絶縁膜3の段差部上にわたって形成する突起電極4の上面に、その中央部に位置する第1平坦領域14aと、前記第1平坦領域14aを囲み外周部近傍に位置する第2平坦領域14bと、第2平坦領域14bの外周側の外周部凸領域14dとが形成されるとともに、第2平坦領域14bの一部に溝15に倣った環状の第1凹領域14eが形成されている点である。
FIG. 4A is a plan view showing an electrode structure of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 4A of the electrode structure. It is.
This electrode structure is different from that of the first embodiment in that an
上記の電極構造を有する半導体装置の製造方法および検査方法について図5および図6を用いて説明する。
第1の実施形態と同様に、図5(a)に示すように、半導体基板(半導体ウェハ)1に、主面上に半導体集積回路素子を持った半導体チップ10を複数個形成し、各半導体チップ10の領域に複数の電極パッド2(2a,2b)を形成する。
A manufacturing method and an inspection method of the semiconductor device having the above electrode structure will be described with reference to FIGS.
As in the first embodiment, as shown in FIG. 5A, a plurality of
次に、図5(b)に示すように、ウェハ全面にチッ化シリコンからなる絶縁膜(パッシベーション膜)3を形成し、電極パッド2a,2b上に開口部3aを形成する。
次に、図5(c)に示すように、電極パッド2aに環状の溝15をドライエッチングによって形成する。ここでは、バーンイン試験に使用する電極パッド2aのみに溝15を形成した。
Next, as shown in FIG. 5B, an insulating film (passivation film) 3 made of silicon nitride is formed on the entire surface of the wafer, and an
Next, as shown in FIG. 5C, an
次に、図5(d)に示すように、電極パッド2a,2b上に無電解めっき法によりNiおよびAuをこの順で積層して突起電極4(4a,4b)を形成する。無電解めっき法を用いたことにより、電極パッド2a,2bの金属面から等方的に前記金属Ni,Auが成長し、上述した第1平坦領域14a、第2平坦領域14b、外周部凸領域14dとともに、環状溝15に基づく第1凹領域14eが形成される。
Next, as shown in FIG. 5D, Ni and Au are laminated in this order on the
次に、図5(e)に示すように、突起電極4a,4b上にプローブ12を接触させて電気特性検査を行う。そして不良と判定された半導体チップ10aと、良品と判定された半導体チップ10bとに区分する。
Next, as shown in FIG. 5E, the
次に、図5(f)に示すように、不良と判定された半導体チップ10aのバーンイン試験に使用される突起電極4aに、当該半導体チップ10aを共通配線から電気的に切り離すための不導体被膜6を形成する。このときに、図6に拡大して示したように、突起電極4a上の第1平坦領域14a、および第1凹領域14eを含む第2平坦領域14bにのみ不導体被膜6を形成し、外周部凸領域14dには不導体被膜8が形成されないようにする。
Next, as shown in FIG. 5F, a non-conductive coating for electrically separating the
次に、図5(g)に示すように、不良および良品の半導体チップ10a,10bの突起電極4a,4bに一括してバーンインプローブ13を接触させてバーンイン試験を行う。
次に、図5(h)に示すように、突起電極4a,4bに半田ペーストを印刷した後に溶融させることにより、外部接続端子としての半田バンプ5を形成する。不良および良品の半導体チップ10a,10bにも同様に一括して半田バンプ5を形成することになる。
Next, as shown in FIG. 5G, the burn-in test is performed by bringing the burn-in
Next, as shown in FIG. 5H, solder bumps 5 as external connection terminals are formed by printing a solder paste on the protruding
最後に、図5(i)に示すように、ダイシングにより個々の半導体チップ10a,10bに分割する。
以上の方法によれば、第1の実施形態と同様に、上述の電極構造を形成するので、凹凸形状の突起電極4上で電気特性検査を行うことができ、プロービングの際の接触抵抗を低減し、電極パッド2の下へのダメージを避けることができる。突起電極4aの上面には第1平坦領域14aおよび第2平坦領域14bよりも窪んだ第1凹領域14eが存在するので、これらの領域14a,14b,14eのみに不導体被膜6を形成することができ、したがって、電気特性検査において不良と判定された半導体チップ10aを共通配線から電気的に切り離し、ウェハ状態のまま一括してバーンイン試験を行うことが可能となるとともに、不導体被膜6が形成された突起電極4a上にも半田バンプ5を形成することが可能となる。突起電極4aの第1凹領域14eは、電極パッド2aのエッチングによる環状の溝15によって形成されているので、突起電極4a電極パッド2aの密着性をさらに強固なものにすることが出来る。
Finally, as shown in FIG. 5 (i), the
According to the above method, as in the first embodiment, since the above-described electrode structure is formed, an electrical property inspection can be performed on the concavo-convex
つまり、ウェハ状態で一括して、電極パッド2の下にダメージを与えることなく、電気特性検査とバーンイン試験と半田バンプ5の形成とを行うことができ、実装の際のダメージも少ない半田バンプ5を有する半導体装置を、効率よく、安価に製造することが可能となる。
That is, it is possible to perform the electrical property inspection, the burn-in test, and the formation of the
図7(a)は本発明の第3の実施形態にかかる半導体装置の電極構造を示す平面図であり、図7(b)は同電極構造の図7(a)におけるC−C’断面図である。
この電極構造が、第1の実施形態のものと相違するのは、絶縁膜3の開口部3aから露出した電極パッド2上に、絶縁膜3と同一材料よりなる突起物16が複数個、不連続に配置され、さらに電極パッド2上および突起物16上および絶縁膜3の一部上にAlからなる上層電極パッド17が形成され、この上層電極パッド17上に突起電極4が形成されている点である。複数個の突起物16は、電極パッド2の表面中心部から外周部に向かって任意の直線を想定したときに、少なくとも1箇所は突起物16を通過するように配置されている。つまり複数個の突起物16は、電極パッド2の上面中心部の周りに、互いに内周外周に位置しつつ360度にわたって並んでいる。
FIG. 7A is a plan view showing an electrode structure of a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line CC ′ in FIG. 7A of the electrode structure. It is.
This electrode structure is different from that of the first embodiment in that a plurality of
このことにより、電極パッド2上および突起物16上および絶縁膜3の一部上にわたって形成された上層電極パッド17、さらにその上に形成された突起電極4は、突起物16上および絶縁膜3に載った部分が凸形状となっている。すなわち、突起電極4の上面には、その中央部に位置する第1平坦領域14aと、前記第1平坦領域14aを囲み外周部近傍に位置する第2平坦領域14bと、第2平坦領域14bの外周側の外周部凸領域14dとが形成されるとともに、第1平坦領域14aと第2平坦領域14bとの間に、前記複数の不連続な突起物16に追従する略環状の第1凸領域14cが形成されている。
As a result, the
図8(a)は本発明の第4の実施形態にかかる半導体装置の電極構造を示す平面図であり、図8(b)は同電極構造の図8(a)におけるD−D’断面図である。
この電極構造が、第1の実施形態のものと相違するのは、半導体基板1上に、Alからなる電極パッド2が中央部に窪み18を持って形成されており、半導体基板1上および電極パッド2の周縁部上にチッ化シリコンからなる絶縁膜3とポリイミドからなる絶縁膜19とが形成され、絶縁膜3の内周端まで覆った絶縁膜19の開口部19aから露出した電極パッド2上に絶縁膜19と同一材料よりなる突起物20が複数個、不連続に、略環状となるように配置され、窪み18bを含む電極パッド2上および突起物20上および電極パッド2の周縁部に載った絶縁膜19の段差部上にわたって突起電極4が形成されている点である。突起物20は電極パッド2上、窪み18よりも外周側に、互いに約4umの間隔をあけて配列されており、突起電極4は約5umの厚みにて形成されている。
FIG. 8A is a plan view showing an electrode structure of a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 8B is a sectional view taken along the line DD ′ in FIG. 8A of the electrode structure. It is.
This electrode structure is different from that of the first embodiment in that an
このことにより、突起電極4の上面には、その中央部に位置する第1平坦領域14aと、前記第1平坦領域14aを囲み外周部近傍に位置する第2平坦領域14bと、第2平坦領域14bの外周側の外周部凸領域14dとが形成されるとともに、第1平坦領域14aと第2平坦領域14bとの間に第1平坦領域14a,第2の平坦領域14bよりも凸な第1凸領域14cが形成され、第1平坦領域14a自体の中央部に第1平坦領域14aよりも窪んだ第3平坦領域16fが形成されている。第1凸領域14cは、突起物20どうしの間隔を突起電極4の厚みより小さく設定しているため、略環状となっている。
Thus, on the upper surface of the protruding
上述の第3あるいは第4の実施形態の半導体装置の電極構造によっても、電極パッド2の下にダメージを与えることなく電気特性検査を行うことが可能で、かつ突起電極4の表面に凸部あるいは凹凸を有することで、バーンイン試験に際して前記電気特性検査で不良と判定された半導体チップ10aに対して不導体被膜6を流れ止めして容易に形成することができ、共通配線からバーンイン試験用電極を電気的に切り離すことが可能となる。前記突起電極4の外周部分には金属表面が露出しているため、半田バンプ5を形成する際にも不導体被膜6が形成された不良チップの存在の有無にかかわらず、ウェハ状態で一括して半田バンプ5を形成することが可能となる。
Even with the electrode structure of the semiconductor device according to the third or fourth embodiment described above, it is possible to perform an electrical property inspection without damaging the
本発明は、上述した実施の形態に限定されず、本発明の範囲内で適宜変更することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed within the scope of the present invention.
本発明によれば、外部接続端子を有する半導体装置を製造するにあたり、電極パッドの下にダメージを与えることなく、電気特性検査およびウェハ状態での一括バーンイン試験が可能であり、バーンイン試験後の外部接続端子の形成もウェハ状態で一括して行うことが可能なので、微細化、高集積化された半導体装置を安価で信頼性高く製造することができる。 According to the present invention, when manufacturing a semiconductor device having an external connection terminal, an electrical characteristic inspection and a batch burn-in test in a wafer state can be performed without damaging the electrode pads. Since the connection terminals can be formed in a lump in the wafer state, a miniaturized and highly integrated semiconductor device can be manufactured at low cost and with high reliability.
1 半導体基板
2 電極パッド
3 絶縁膜
4 突起電極
5 半田バンプ
6 不導体被膜
10 半導体チップ
11 環状の突起物
12 プローブ
13 バーンインプローブ
14a 第1の平坦領域
14b 第2の平坦領域
14c 第1の凸領域
14d 外周部凸領域
14e 第1の凹領域
14f 第2の凹領域
15 環状の溝
16 突起物
18 窪み
19 絶縁膜
20 突起物
DESCRIPTION OF
10 Semiconductor chip
11 Annular projection
12 Probe
13 Burn-in probe
14a First flat region
14b Second flat region
14c First convex region
14d Perimeter convex area
14e First concave area
14f Second concave area
15 Annular groove
16 Protrusion
18 depression
19 Insulating film
20 Protrusion
Claims (18)
前記電極パッド上に所定の形状の凸部を形成する工程と、
前記凸部上を含む前記電極パッドの上に電極材料を配置して、上面中央部に位置する第1の平坦領域と、前記第1の平坦領域を囲んで上面外周部近傍に位置する第2の平坦領域と、前記第1の平坦領域と前記第2の平坦領域との間に位置する凸領域とを有する突起電極を形成する工程と、
前記突起電極に接触して前記半導体素子の電気的特性検査を行う工程と、
前記電気特性検査の後に前記突起電極に接触してバーンイン試験を行う工程と、
前記バーンイン試験の後に前記突起電極上に外部接続端子を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a plurality of electrode pads on a semiconductor substrate;
Forming a convex portion of a predetermined shape on the electrode pad;
An electrode material is disposed on the electrode pad including the convex portion, and a first flat region located in the upper surface center portion and a second flat surface surrounding the first flat region and located in the vicinity of the outer peripheral surface of the upper surface. Forming a protruding electrode having a flat region, and a convex region located between the first flat region and the second flat region;
Performing electrical property inspection of the semiconductor element in contact with the protruding electrode;
Performing a burn-in test in contact with the protruding electrode after the electrical property inspection;
And a step of forming external connection terminals on the protruding electrodes after the burn-in test.
前記電極パッド上に所定の形状の凹部を形成する工程と、
前記凹部上を含む前記電極パッドの上に電極材料を配置して、
上面中央部に位置する第1の平坦領域と、前記第1の平坦領域を囲んで上面外周部近傍に位置する第2の平坦領域と、前記第1の平坦領域と前記第2の平坦領域の少なくとも一方の領域に位置する凹領域とを有する突起電極を形成する工程と、
前記突起電極に接触して前記半導体素子の電気的特性検査を行う工程と、
前記電気特性検査の後に前記突起電極に接触してバーンイン試験を行う工程と、
前記バーンイン試験の後に前記突起電極上に外部接続端子を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a plurality of electrode pads on a semiconductor substrate;
Forming a recess having a predetermined shape on the electrode pad;
An electrode material is disposed on the electrode pad including on the recess,
A first flat region located in the center of the upper surface, a second flat region surrounding the first flat region and located near the outer periphery of the upper surface, the first flat region, and the second flat region. Forming a protruding electrode having a recessed region located in at least one region;
Performing electrical property inspection of the semiconductor element in contact with the protruding electrode;
Performing a burn-in test in contact with the protruding electrode after the electrical property inspection;
And a step of forming external connection terminals on the protruding electrodes after the burn-in test.
前記電極パッド上に所定の形状の凸部および凹部を形成する工程と、
前記凸部上および凹部上を含む前記電極パッドの上に電極材料を配置して、上面中央部に位置する第1の平坦領域と、前記第1の平坦領域を囲んで上面外周部近傍に位置する第2の平坦領域と、前記第1の平坦領域と前記第2の平坦領域との間に位置する凸領域と、前記第1の平坦領域と前記第2の平坦領域の少なくとも一方の領域に位置する凹領域とを有する突起電極を形成する工程と、
前記突起電極に接触して前記半導体素子の電気的特性検査を行う工程と、
前記電気特性検査の後に前記突起電極に接触してバーンイン試験を行う工程と、
前記バーンイン試験の後に前記突起電極上に外部接続端子を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a plurality of electrode pads on a semiconductor substrate;
Forming convex and concave portions of a predetermined shape on the electrode pad;
An electrode material is disposed on the electrode pad including the convex portion and the concave portion, and is positioned in the vicinity of the upper surface outer peripheral portion surrounding the first flat region and the first flat region located in the center portion of the upper surface. A second flat region, a convex region located between the first flat region and the second flat region, and at least one of the first flat region and the second flat region. Forming a protruding electrode having a recessed region located;
Performing electrical property inspection of the semiconductor element in contact with the protruding electrode;
Performing a burn-in test in contact with the protruding electrode after the electrical property inspection;
And a step of forming external connection terminals on the protruding electrodes after the burn-in test.
半導体ウェハに形成した複数の半導体装置の電気特性検査を最上層にある突起電極に接触して行い、前記電気特性検査で不良と判定された半導体装置を、バーンイン試験用の突起電極の凸領域と凹領域の内の少なくとも一方で囲まれる中央領域にのみ絶縁性の樹脂を配置することにより共通配線から電気的に切り離し、その後に、前記複数の半導体装置の突起電極の中央領域にプローブ電極を接触させて一括してバーンイン試験を行うことを特徴とする半導体装置の検査方法。 A method for inspecting a semiconductor device according to any one of claims 1 to 12,
Conducting electrical property inspection of a plurality of semiconductor devices formed on a semiconductor wafer in contact with the protruding electrode on the uppermost layer, a semiconductor device determined to be defective by the electrical property inspection is a convex region of the protruding electrode for burn-in test By disposing insulating resin only in the central region surrounded by at least one of the concave regions, it is electrically disconnected from the common wiring, and then the probe electrode is brought into contact with the central region of the protruding electrodes of the plurality of semiconductor devices. And performing a burn-in test in a lump.
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