JP2008124437A - 半導体ウェハ、その製造方法、および半導体チップの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の半導体チップ領域10aとスクライブ領域10bとを有し、前記半導体チップ領域10aに半導体素子とそれに電気的に接続する電極パッド(電極部)16aを有し、前記スクライブ領域10bにモニター素子とそれに電気的に接続する電極パッド(電極部)16bを有した半導体ウェハ10において、半導体チップ領域10a内の電極パッド16a上のみに選択的に無電解めっき法による突起電極18が形成される。そのためにたとえば、電極パッド16bは絶縁膜14で覆われる。
【選択図】図2
Description
半導体ウェハを製造する第2の方法には、たとえば以下方法がある。
半導体チップ領域内の突起電極にプローブ針を接触させて半導体素子の電気特性を検査する工程を含んでいてよい。
図1に本発明の半導体ウェハの一部を模式的に示す。半導体ウェハ1は、複数の半導体チップ領域2とスクライブ領域3とを有している。各半導体チップ領域2には、複数の半導体素子(図示せず)が形成されており、各半導体素子に電気的に接続する複数の電極部4が周縁部に形成されている。半導体チップ領域2内には、電極部4の下にもアクティブ素子が存在している。スクライブ領域3には、特性検査を行うためのモニター素子(図示せず)とそれに電気的に接続する複数の電極部5とが形成されている。
図2(a)は本発明の実施の形態1の半導体ウェハの平面図、図2(b)は同半導体ウェハの断面図である。
図3(a)に示すように、半導体ウェハ10の半導体チップ領域10a上およびスクライブ領域10b上にAl層11を所定のパターンで形成する。このAl層11は、ウェハ全面にスパッタリングで成膜した後、レジストをパターニングし、そのレジストをマスクにドライエッチングすることにより形成する。
以上のようにして、半導体ウェハ10の半導体チップ領域10a内の電極パッド16aにのみ、無電解めっき法によるAu膜19付きの突起電極18を形成し、かかる突起電極18を持った個片の半導体チップを得ることができる。またこのことにより、以下の効果が得られる。
半導体ウェハ20の半導体チップ領域20a上に、Cu層21とAl層23とが積層された電極パッド26aが形成されている。電極パッド26a上には、Niからなる突起電極28およびAu膜29が形成されている。スクライブ領域20b上には、Cu層21からなる電極パッド26bが形成されている。
半導体ウェハ20の半導体チップ領域20a上およびスクライブ領域20b上にCu層21を所定のパターンで形成し(図6(a))、Cu層21上の所定位置に開口部を有するようにチッ化シリコンからなる絶縁膜22を形成し(図6(b))、絶縁膜22の開口部にAl層23を形成する(図6(c))。
その後に、半導体ウェハ20をリン酸水溶液によってエッチング処理することにより、スクライブ領域20bの電極パッド26bではAl層23を溶解除去してCu層21を露出させる一方で、半導体チップ領域20a内の電極パッド26aではAl層23を露出させる(図7(a))。
なお、Al層25は、外部回路との接続に使用される半導体チップ領域20a内のAl層23上に選択的に形成するとしたが、実際には、ダイシング時や基板実装時などの位置あわせに使用するアライメントマークなどを金属露出状態に設けることがあるので、その場合はその部分にもAl層25を形成しても構わない。
上述の第1の製造方法と同様にして、半導体ウェハ20の半導体チップ領域20aおよびスクライブ領域20bの所定位置にCu層21とAl層23とを形成する(図8(a)〜図8(c))。
その後に、半導体ウェハ20をリン酸水溶液によってエッチング処理する。このエッチング処理は、無電解めっき工程内で金属表面を清浄化するためのAlエッチングと同時に行う。それにより、スクライブ領域20bの電極パッド26bではAl層23を溶解除去してCu層21を露出させる一方で、半導体チップ領域20a内の電極パッド26aではAl層23の厚みを減じる(図9(a))。
さらに、電極パッド26bをエッチングしてCu層21を露出させる図9(a)のステップを、無電解めっき工程内で金属表面を清浄化するためのエッチングステップを利用して行うので、従来の半導体ウェハの製造方法に比較して工程数の増加を極力抑えることが可能となり、製造コストの抑制につながる。
半導体ウェハ30の半導体チップ領域30a上に、Cu層31よりなる電極パッド36aが形成されており、その上にNiからなる突起電極38およびAu膜39が形成されている。スクライブ領域30b上には、Cu層31とAl層33とが積層された電極パッド36bが形成されている。
半導体ウェハ30の半導体チップ領域30a上およびスクライブ領域30b上にCu層31を所定のパターンで形成する(図11(a))。Cu層31上の所定位置に開口部を有するようにチッ化シリコンからなる絶縁膜32を形成し(図11(b))、絶縁膜32の開口部にAl層33を形成する(図11(c))。Al層33上に開口部を有するように絶縁膜34を形成し(図11(d))、スクライブ領域30bのAl層33上のみに選択的にAl層35を形成する(図11(e))。
その後に、半導体ウェハ30をリン酸水溶液によってエッチング処理することにより、半導体チップ領域30aの電極パッド36aではAl層33を溶解除去してCu層31を露出させる一方で、スクライブ領域30b内の電極パッド36bではAl層35を溶解除去してAl層33を露出させる(図12(a))。
図10の半導体ウェハ、それから半導体チップを製造する第2の方法について図13および図14を参照して説明する。
その後に、半導体ウェハ30をリン酸水溶液によってエッチング処理する。このエッチング処理は、無電解めっき工程内で金属表面を清浄化するためのAlエッチングと同時に行う。それにより、半導体チップ領域30a内の電極パッド36aではAl層33を溶解除去してCu層31を露出させる一方で、スクライブ領域30bの電極パッド36bではAl層33の厚みを減じる(図14(a))。
さらに、半導体チップ領域30aの電極パッド36aをエッチングしてCu層31を露出させる工程を、無電解めっき工程におけるAl表面のエッチング(浄化)ステップを利用して行うので、従来の半導体ウェハの製造方法に比較して工程数の増加を極力抑えることが可能となり、製造コストの抑制につながる。
半導体ウェハ40の半導体チップ領域40a上に、Cu層41とAl層43とが積層された電極パッド46aが形成されており、電極パッド46aの上にNiからなる突起電極48およびAu膜49が形成されている。スクライブ領域40b上には、Cu層41とAl層43とが形成されており、そのAl層43上に格子状に絶縁膜44bが形成され、格子状の絶縁膜44b上を除いてNiからなる微小な突起48bおよびAu膜49が形成されている。
半導体ウェハ40の半導体チップ領域40a上およびスクライブ領域40b上にCu層41を所定のパターンで形成し(図16(a))、Cu層41上の所定位置に開口部を有するようにチッ化シリコンからなる絶縁膜42を形成し(図16(b))、絶縁膜42の開口部にAl層43を形成する(図16(c))。
その後に、電極パッド46aおよび46bをリン酸水溶液によってエッチングする。このことにより、Al層45を除去して、半導体チップ領域40aの電極パッド46aにはAl層43を露出させ、スクライブ領域40bの電極パッド46bには格子状の絶縁膜44bとそれにより区分されたAl層43とを露出させる(図17(a))。
検査に使用後の電極パッド46b上には、突起電極48を形成する際に同時にめっきが施されるが、格子状の絶縁膜44bによって分断された小突起48bの集合体となるので、ダイシングの際に応力は発生しにくく、チッピングやクラックの発生を抑制することが可能である。
2、10a、20a、30a、40a・・・半導体チップ領域
3、10b、20b、30b、40b・・・スクライブ領域
4、16a、26a、36a、46a・・・半導体チップ領域内の電極パッド
5、16b、26b、36b、46b・・・スクライブ領域内の電極パッド
44b・・・格子状の絶縁膜
18、28、38、48・・・突起電極
19、29、39、49・・・Au膜
Claims (24)
- 複数の半導体チップ領域とスクライブ領域とを有し、前記半導体チップ領域に半導体素子とそれに電気的に接続する電極部を有し、前記スクライブ領域にモニター素子とそれに電気的に接続する電極部を有した半導体ウェハであって、
前記半導体チップ領域内の電極部のみに選択的に無電解めっき法による突起電極が形成されていることを特徴とする、半導体ウェハ。 - スクライブ領域内の電極部に、絶縁膜が少なくとも一部に形成されているか、半導体チップ領域内の電極部とは異なる金属層が表層に形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の半導体ウェハ。
- スクライブ領域内の電極部を覆う絶縁膜が形成されていることを特徴とする、請求項2に記載の半導体ウェハ。
- 半導体チップ領域上およびスクライブ領域上の所定の電極位置にCu層を有し、前記半導体チップ領域あるいは前記スクライブ領域のどちらか一方のみの前記Cu層上にAl層を有することを特徴とする、請求項2に記載の半導体ウェハ。
- 半導体チップ領域上およびスクライブ領域上の所定の電極位置にCu層を有し、前記半導体チップ領域のみの前記Cu層上にAl層を有することを特徴とする、請求項2に記載の半導体ウェハ。
- 半導体チップ領域上およびスクライブ領域上の所定の電極位置にCu層を有し、前記スクライブ領域のみの前記Cu層上にAl層を有することを特徴とする、請求項2に記載の半導体ウェハ。
- 半導体チップ領域上およびスクライブ領域上の所定の電極位置にCu層を有し、前記Cu層上にAl層を有し、前記スクライブ領域上の前記Al層上のみに格子状の絶縁物を有し、前記格子状絶縁物の開口部分にAlよりなる小突起が形成されていることを特徴とする、請求項2に記載の半導体ウェハ。
- 突起電極は、Niよりなり、表面にAu膜を有していることを特徴とする、請求項1に記載の半導体ウェハ。
- 半導体チップ領域内の電極部の少なくとも一部はアクティブ素子上に位置していることを特徴とする、請求項1に記載の半導体ウェハ。
- 複数の半導体チップ領域とスクライブ領域とを有し、前記半導体チップ領域に半導体素子とそれに電気的に接続する電極部を有し、前記スクライブ領域にモニター素子とそれに電気的に接続する電極部を有した半導体ウェハの製造方法であって、
前記半導体チップ領域上およびスクライブ領域上の所定位置に金属層よりなる電極部を形成する第1の工程と、
前記スクライブ領域内の電極部を用いて前記モニター素子の電気特性を検査する第2の工程と、
前記第1および第2の工程の後に、前記半導体チップ領域内の電極部のみに選択的に無電解めっき法により突起電極を形成する第3の工程とを含み、
前記第3の工程で、前記突起電極の形成に先立って、前記スクライブ領域のみに電極部を覆う絶縁膜を形成することを特徴とする、半導体ウェハの製造方法。 - 複数の半導体チップ領域とスクライブ領域とを有し、前記半導体チップ領域に半導体素子とそれに電気的に接続する電極部を有し、前記スクライブ領域にモニター素子とそれに電気的に接続する電極部を有した半導体ウェハの製造方法であって、
前記半導体チップ領域上およびスクライブ領域上の所定位置に金属層よりなる電極部を形成する第1の工程と、
前記スクライブ領域内の電極部を用いて前記モニター素子の電気特性を検査する第2の工程と、
前記第1および第2の工程の後に、前記半導体チップ領域内の電極部のみに選択的に無電解めっき法により突起電極を形成する第3の工程とを含み、
前記第1の工程では、スクライブ領域内の電極部と半導体チップ領域内の電極部とで異なる金属層を表層に形成することを特徴とする、半導体ウェハの製造方法。 - 第1の工程は、(a)半導体チップ領域上およびスクライブ領域上の所定位置にCu層を形成するステップと、(b)前記Cu層上の所定位置に開口部を有するように絶縁膜を形成するステップと、(c)前記絶縁膜の開口部にAl層を形成するステップと、(d)一方の領域のAl層上にのみさらにAl層を形成するか、あるいは一方の領域のみのAl層を除去することにより、両領域で厚みが相違するAl層を形成するステップとを含み、
第2の工程は、前記第1の工程のステップ(c)あるいは(d)の後に実施し、
第3の工程で、半導体チップ領域内の電極部に突起電極を形成する前に、一方の領域のみの電極部に前記Cu層を露出させるように前記Al層を部分的に除去することを特徴とする、請求項11記載の半導体ウェハの製造方法。 - 第1の工程は、(a)半導体チップ領域上およびスクライブ領域上にCu層を形成するステップと、(b)前記Cu層上の所定位置に開口部を有するように第1の絶縁膜を形成するステップと、(c)前記第1の絶縁膜の開口部にAl層を形成するステップと、(d)前記Al層上に開口部を有するように第2の絶縁膜を形成するステップと、(e)前記半導体チップ領域内のAl層上のみに選択的にAl層を形成するステップとを含み、
第2の工程は、前記第1の工程の終了後に実施し、
第3の工程で、半導体チップ領域内の電極部に突起電極を形成する前に、前記スクライブ領域内の電極部のAl層が除去されCu層が露出するまで前記半導体チップ領域内およびスクライブ領域内の電極部をエッチングすることを特徴とする、請求項11記載の半導体ウェハの製造方法。 - 第1の工程は、(a)半導体チップ領域上およびスクライブ領域上にCu層を形成するステップと、(b)前記Cu層上の所定位置に開口部を有するように第1の絶縁膜を形成するステップと、(c)前記第1の絶縁膜の開口部にAl層を形成するステップと、(d)前記スクライブ領域内のAl層のみを選択的にハーフエッチングするステップとを含み、
第2の工程は、前記第1の工程の終了後に実施し、
第3の工程で、半導体チップ領域内の電極部に突起電極を形成する前に、前記スクライブ領域内の電極部のAl層が除去されCu層が露出するまで両領域内の電極部をエッチングすることを特徴とする、請求項11記載の半導体ウェハの製造方法。 - 第1の工程は、(a)半導体チップ領域上およびスクライブ領域上にCu層を形成するステップと、(b)前記Cu層上の所定位置に開口部を有するように第1の絶縁膜を形成するステップと、(c)前記第1の絶縁膜の開口部にAl層を形成するステップと、(d)前記Al層上に開口部を有するように第2の絶縁膜を形成するステップと、(e)前記スクライブ領域内のAl層上のみに選択的にAl層を形成するステップとを含み、
第2の工程は、前記第1の工程の終了後に実施し、
第3の工程で、半導体チップ領域内の電極部に突起電極を形成する前に、前記半導体チップ領域内の電極部のAl層が除去されCu層が露出するまで両領域内の電極部をエッチングすることを特徴とする、請求項11記載の半導体ウェハの製造方法。 - 第1の工程は、(a)半導体チップ領域上およびスクライブ領域上にCu層を形成するステップと、(b)前記Cu層上の所定位置に開口部を有するように第1の絶縁膜を形成するステップと、(c)前記第1の絶縁膜の開口部にAl層を形成するステップと、(d)前記スクライブ領域内のAl層のみを選択的にハーフエッチングするステップとを含み、
第2の工程は、前記第1の工程の終了後に実施し、
第3の工程で、半導体チップ領域内の電極部に突起電極を形成する前に、前記半導体チップ領域内の電極部のAl層が除去されCu層が露出するまで両領域内の電極部をエッチングすることを特徴とする、請求項11記載の半導体ウェハの製造方法。 - 複数の半導体チップ領域とスクライブ領域とを有し、前記半導体チップ領域に半導体素子とそれに電気的に接続する電極部を有し、前記スクライブ領域にモニター素子とそれに電気的に接続する電極部を有した半導体ウェハの製造方法であって、
前記半導体チップ領域上およびスクライブ領域上の所定位置に金属層よりなる電極部を形成する第1の工程と、
前記スクライブ領域内の電極部を用いて前記モニター素子の電気特性を検査する第2の工程と、
前記第1および第2の工程の後に、前記半導体チップ領域内の電極部のみに選択的に無電解めっき法により突起電極を形成する第3の工程とを含み、
前記第1の工程は、(a)半導体チップ領域上およびスクライブ領域上にCu層を形成するステップと、(b)前記Cu層上の所定位置に開口部を有するように第1の絶縁膜を形成するステップと、(c)前記第1の絶縁膜の開口部にAl層を形成するステップと、(d)前記Al層上に開口部を有するように第2の絶縁膜を形成するステップと、(e)前記スクライブ領域内のAl層上のみに格子状に絶縁物を形成するステップと、(f)前記半導体チップ領域上および前記スクライブ領域上のAl層上に前記格子状の絶縁物上をも含めてAl層を形成するステップとを含み、
前記第2の工程は、前記第1の工程の終了後に実施し、
前記第3の工程で、半導体チップ領域内の電極部に突起電極を形成する前に、前記スクライブ領域内の電極部の前記格子状の絶縁物が凸状に露出するまで両領域内の電極部をエッチングすることを特徴とする、半導体ウェハの製造方法。 - 格子状の絶縁物は、第2の絶縁膜と同一の材料を用いて、前記第2の絶縁膜と同時に形成することを特徴とする、請求項17に記載の半導体ウェハの製造方法。
- 格子状の絶縁物は、突起電極の厚みをtとしたときに2tよりも大きな幅を有するように形成することを特徴とする、請求項17に記載の半導体ウェハの製造方法。
- 第3の工程で、半導体チップ領域内の電極部に突起電極を形成する際に、前記電極部の表層であるAl層の表面のAlをジンケート処理によりZnに置換するステップと、無電解Niめっき液に浸漬して前記電極部の表面のZnとNiとの置換反応を経て前記電極部上にNiを堆積させるステップと、無電解Auめっき液に浸漬して前記堆積物の表面のNiをAuで置換するステップとを行うことにより、Niを主成分としてなり、表面にAu膜を有する前記突起電極を形成することを特徴とする、請求項10、11、12、13、14、17のいずれかに記載の半導体ウェハの製造方法。
- 第3の工程で、半導体チップ領域内の電極部に突起電極を形成する際に、前記電極部の表層であるCu層の表面にPd触媒を吸着させ、そのPd触媒を活性化させるステップと、無電解Niめっき液に浸漬して前記電極部の表面にNiを堆積させるステップと、無電解Auめっき液に浸漬して前記堆積物の表面のNiをAuで置換するステップとを行うことにより、Niを主成分としてなり、表面にAu膜を有する前記突起電極を形成することを特徴とする、請求項10、11、12、15、16のいずれかに記載の半導体ウェハの製造方法。
- 突起電極を形成する工程内で、半導体チップ領域内およびスクライブ領域内の電極部のエッチングを行うことを特徴とする、請求項20または21のいずれかに記載の半導体ウェハの製造方法。
- 半導体チップ領域内の突起電極にプローブ針を接触させて半導体素子の電気特性を検査する工程を含むことを特徴とする、請求項10、11、または17のいずれかに記載の半導体ウェハの製造方法。
- 半導体素子を形成した複数の半導体チップ領域とモニター素子を形成したスクライブ領域とを有する半導体ウェハに対し、
前記半導体チップ領域上およびスクライブ領域上の所定位置に金属層を設けて、前記半導体素子に接続する電極部と前記モニター素子に電気的に接続する電極部とを形成する第1の工程と、
前記スクライブ領域内の電極部を用いて前記モニター素子の電気特性を検査する第2の工程と、
前記第1および第2の工程の後に前記半導体チップ領域内の電極部のみに選択的に無電解めっき法により突起電極を形成する第3の工程と、
前記第3の工程の後に前記スクライブ領域にてダイシングして半導体チップ領域ごとに分割する第4の工程とを行うことを特徴とする、半導体チップの製造方法。
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