JP2989504B2 - 半導体パッケージにおける半導体チップの評価方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体チップの電気的
特性や信頼性等の評価方法に係り、特に、半導体チップ
上にパッケージ基板が固定された半導体パッケージにお
ける半導体チップの評価方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体パッケージを回路基板等に
実装する際に、高速動作性や小型化等の利点を有する実
装技術として、高密度配線基板に複数のベアチップを搭
載するＭＣＭ（Multichip Module）が注目されている。
このＭＣＭにおいては、ベアチップを用いることによっ
て、一般的なモールドパッケージと比較して小型化及び
放熱性の点では有利となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したよ
うなＭＣＭでは、搭載されるベアチップの全てが信頼性
を含め良品（いわゆるKnown Good Die）であることが必
須事項である。しかしながら、ベアチップでの電気的特
性評価や信頼性評価は、半導体チップ自体のハンドリン
グとなるので、ハンドリング中における半導体チップの
破損や表面回路の破壊等、困難な点が多いという問題が
ある。

【０００４】このように、一般的なモールドパッケージ
に対して小型化及び放熱性の点で比較的有利なベアチッ
プを使用する例えばＭＣＭ等の場合は、確実かつ安価な
ノウン・グッド・ダイの技術開発が求められている。

【０００５】そこで本発明は、半導体チップとほぼ同等
の大きさの小型化が可能な半導体パッケージにおいて、
半導体チップの電気的特性や信頼性等の評価を確実かつ
安価に行うことができる方法を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、表面に電極を有する半導体チップと、該
半導体チップの電極から外部への電気的な接続が可能な
ように該半導体チップ上に固定されたパッケージ基板と
からなる半導体パッケージにおける半導体チップの評価
方法であって、前記半導体チップとして複数に分割され
るべきウエハの状態で、該ウエハ上に前記パッケージ基
板の複数分に相当する基板部材を固定した後、少なくと
も前記基板部材の厚さの一部を残存させて前記ウエハを
個々の半導体チップ状態にダイシングし、この状態で各
々の半導体チップの評価を行うものである。

【０００７】また、前記半導体パッケージにおける半導
体チップの評価方法において、前記基板部材を構成する
パッケージ基板が、前記ウエハを構成する半導体チップ
の電極と対応する第１の電極部を裏面に有し且つ該第１
の電極部と導通する第２の電極部を表面に有し、前記半
導体チップの電極と前記パッケージ基板の第１の電極部
とをバンプにより接合することによって、前記ウエハと
前記基板部材とを固定し、前記各々の半導体チップの評
価の際に、前記基板部材の第２の電極部を介して前記半
導体チップの電極との導通をとるものである。

【０００８】さらに、前記半導体パッケージにおける半
導体チップの評価方法において、前記基板部材を構成す
るパッケージ基板が、前記ウエハを構成する半導体チッ
プの電極と対応する位置に開口部を有し、前記半導体チ
ップの電極が前記パッケージ基板の開口部内に露出する
ように、前記ウエハと前記基板部材とを接着層により固
着し、前記各々の半導体チップの評価の際に、前記基板
部材の開口部内において前記半導体チップの電極との導
通をとるものである。

【０００９】

【作用】上記の構成においては、半導体チップ上にパッ
ケージ基板を有する半導体パッケージの組み立てを、半
導体チップとして複数に分割されるべきウエハの状態
と、パッケージ基板の複数分に相当する基板部材の状態
とで行い、ウエハ上に基板部材を固定した後、ウエハを
個々の半導体チップ状態にダイシングする。このとき、
少なくとも基板部材の厚さの一部を残存させるので、個
々の半導体チップは、機械的には実質的に１枚のウエハ
の形状を維持しながら、電気的には個別の半導体チップ
となり、それぞれの半導体チップ上にパッケージ基板を
有する複数の半導体パッケージの集合体が得られる。

【００１０】ウエハ上への基板部材の固定には、例え
ば、ウエハを構成する半導体チップの電極に基板部材を
構成するパッケージ基板の第１の電極部をバンプを介し
て接合する。この場合、パッケージ基板の第１の電極部
と導通される第２の電極部が半導体チップの電極に対す
る外部接続部となる。或いは、ウエハを構成する半導体
チップの電極が基板部材を構成するパッケージ基板の開
口部に位置するように接着層により固着する。この場
合、パッケージ基板の開口部内に露出する半導体チップ
の電極が外部接続部となる。

【００１１】そして、半導体パッケージの集合体の状態
で、例えばテスタ探針を基板部材の第２の電極部に接触
或いは開口部内に挿入して半導体チップの電極と導通さ
せ、各々の半導体チップに対して電気的特性や信頼性等
の評価を行う。これによって、例えばウエハプローバに
よる製品検査が可能となり、ウエハテストを行うことで
製品検査（または一次製品検査）に代えることができ
る。また、バーインや温度サイクル等の環境印加をウエ
ハ毎に行うことが可能となる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明による半導体パッケージにおけ
る半導体チップの評価方法の実施例について図面を参照
して説明する。

【００１３】まず、第１実施例において最終的に得られ
る半導体パッケージを図４に示す。１は半導体チップ、
２はバンプ、３Ａはパッケージ基板、４はボンディング
ワイヤ、５はダイボンド材、６は回路基板である。この
半導体パッケージは半導体チップ１上にパッケージ基板
３Ａを有するのが特徴であり、以下、このパッケージを
ＣＣＰ（Caped Chip Package）と称することにする。

【００１４】半導体チップ１には、その表面の外周近傍
に沿って複数の電極（図示せず）が配列されている。な
お、電極が表面の内周域にあってもよい。

【００１５】パッケージ基板３Ａは、例えばエポキシ樹
脂等の絶縁物により平板状に形成されており、その平面
形状は半導体チップ１とほぼ同一の大きさの矩形状とな
っている。パッケージ基板３Ａの裏面には半導体チップ
１の電極と対応するように第１の電極部３１が設けら
れ、表面には第２の電極部３２が設けられている。第１
の電極部３１と第２の電極部３２とは、パッケージ基板
３Ａに形成されたスルーホール３３によって導通されて
いる。これら電極部３１及び３２は、例えばエッチング
やメッキ等による導電パターンとして形成することがで
き、特にメッキの場合はパッケージ基板３Ａとしてメッ
キ可能なプラスチック材を用いるとよい。なお、第１の
電極部３１及び第２の電極部３２がスルーホール３３の
下端及び上端によって直接的に構成されていてもよい。

【００１６】次に、このＣＣＰの組立方法及び半導体チ
ップの評価方法について、図１を参照して説明する。ま
ず、図１（ａ）に示すように、前記半導体チップ１は、
これらが複数形成されたウエハ１０の状態で供給され
る。一方、前記パッケージ基板３Ａは、これらの複数分
に相当する大きさを有する基板部材３０Ａとして供給さ
れる。基板部材３０Ａの大きさは、通常、ウエハ１０に
対応させるが、基板部材３０Ａ或いはウエハ１０の熱膨
張率や反り等を考慮して、ウエハ１０の例えば４分割の
大きさ等にしてもよい。基板部材３０Ａには、複数分の
パッケージ基板３Ａにおける各々の所定位置に、第１の
電極部３１及び第２の電極部３２とスルーホール３３と
が形成されている。

【００１７】そして、図１（ａ）に示すように、ウエハ
１０（各半導体チップ１）の電極にバンプ２を接合し、
次に、そのバンプ２を介してウエハ１０の電極と基板部
材３０Ａ（各パッケージ基板３Ａ）の第１の電極部３１
とを接合する。これにより、ウエハ１０と基板部材３０
Ａとが機械的に固定され、かつ各々の電極と第１の電極
部３１とが電気的に接続される。また、バンプ２を先に
基板部材３０Ａの第１の電極部３１に接合してもよい。
なお、バンプ２は、ウエハ１０の製造段階で電極上に形
成するウエハバンプ、或いは後付け接合のボールバンプ
等を用いることができ、その材料としては例えばＡｕ、
Ｃｕ、Ｐｂ−Ｓｎ等が用いられる。

【００１８】次に、ダイシング装置によって、図１
（ｂ）に示すように、ウエハ１０に切込み２０ａを入れ
て個々の半導体チップ１の状態にダイシングする。この
とき、基板部材３０Ａへの切込み２０ｂは肉厚の途中ま
で入れ、厚さの一部を残存させる。なお、基板部材３０
Ａに切込み２０ｂを入れず、厚さの全部を残存させても
よい。

【００１９】なお、基板部材３０Ａとして、図２に示す
ように、基板部材３０Ａを貫通するスリット溝２１を、
各パッケージ基板３Ａの境界に沿って予め形成しておい
てもよい。さらに、スリット溝２１の間の接続部分に貫
通孔２２を予め形成しておき、この貫通孔２２を基板部
材３０Ａとウエハ１０とのアライメントに利用してもよ
い。

【００２０】また、上述のようなスリット溝２１を形成
する場合には、図３に示すように、スリット溝２１の部
分に第１の電極部３１及び第２の電極部３２を設けるこ
とが可能である。即ち、図３（ａ）に示すように、スリ
ット溝２１を形成すべき部分に沿って、予め第１の電極
部３１及び第２の電極部３２とスルーホール３３′とを
複数列設する。この後、図３（ｂ）に示すように、スル
ーホール３３′を分断するようにスリット溝２１を形成
すると、各パッケージ基板３Ａの周縁において、分断さ
れたスルーホール３３′によって第１の電極部３１と第
２の電極部３２とが接続されることになる。

【００２１】上記のように、ウエハ１０上に基板部材３
０Ａを固定した後、少なくとも基板部材３０Ａの厚さの
一部を残存させてウエハ１０をダイシングすることによ
って、個々の半導体チップ１は、機械的には実質的に１
枚のウエハ１０の形状を維持しながら、電気的には個別
の半導体チップ１となり、それぞれの半導体チップ１上
にパッケージ基板３Ａを有する複数のＣＣＰの集合体を
得ることができる。

【００２２】そして、この状態で、ウエハプローバのテ
スタ探針（プローブ）４０を、基板部材３０Ａにおける
各々のパッケージ基板３Ａの第２の電極部３２に接触さ
せて、各々の半導体チップ１の電極と導通させる。これ
により、各々の半導体チップ１に対して電気的特性や信
頼性等の評価を行う。このとき、各々の半導体チップ１
は基板部材３０Ａにより保持されて１枚のウエハ形状な
ので、アライメント及びハンドリングを容易に行うこと
ができると共に、各々の半導体チップ１の表面が基板部
材３０Ａにより保護されるので、チップ破損や表面回路
の破壊等を防止することができる。

【００２３】上述のようにして評価が終了した後、各パ
ッケージ基板３Ａ間の残存部分をカッティングすること
によって、個々のＣＣＰが得られる。このとき、前述し
たように基板部材３０Ａには肉厚の途中まで切込み２０
ｂを入れているので、残存部分のカッティングは極めて
簡単に行うことができる。また、図２に示したように基
板部材３０Ａに予めスリット溝２１を形成した場合に
は、そのカッティングがより簡単になる。

【００２４】そして、図４に示すように、このＣＣＰを
回路基板６に実装するには、まず、半導体チップ１の裏
面を、例えばＡｇペースト等のダイボンド材５或いは共
晶接合によって、回路基板６にダイボンディングする。
次に、パッケージ基板３Ａの表面の第２の電極部３２と
回路基板６上の所定接続箇所とを、例えばＡｕやＡｌ等
のボンディングワイヤ４によりワイヤリングする。

【００２５】ところで、このＣＣＰによれば、半導体チ
ップ１上に固定されたパッケージ基板３Ａの第２の電極
部３２が、回路基板６へのワイヤボンディングの際の外
部接続部となり、また、半導体チップ１上のパッケージ
基板３Ａによって、半導体チップ１が機械的に補強され
ると共にチップ表面が保護される。これによって、投影
面積上は半導体チップ１とほぼ同等の大きさの超小型の
パッケージングが可能となる。なお、パッケージ基板３
Ａの厚さは、半導体チップ１の厚さ（一般的に０．４ｍ
ｍ）とほぼ等しいか厚くてもその２倍程度であり、また
バンプ２の高さは数十μｍなので、ＣＣＰ全体の厚さに
関しても、従来のモールドパッケージとほぼ同様かそれ
以下に収めることができる。

【００２６】また、本実施例では、半導体チップ１の裏
面がダイボンド材５を介して全面で回路基板６に接する
ことにより、半導体チップ１で発生した熱はダイボンド
材５を介して直接回路基板６に放熱されるので、放熱性
を大幅に改善することができる。特に、本実施例のよう
なダイボンディングとワイヤリングとによる実装では、
ベアチップとほぼ同等な極めて優れた放熱性（例えば熱
抵抗θja＝１０℃／Ｗ）も期待できる。このように半導
体チップ１を回路基板６に実装した後は、ボンディング
ワイヤ４を機械的に保護するため、全体を例えばポッテ
ィング樹脂９により封止するのが好ましい。

【００２７】しかも、このＣＣＰによれば、図４に仮想
線で示すように、パッケージ基板３Ａを例えばコレット
５０により吸着保持することによって、半導体チップ１
自体に触れることなく、ＣＣＰを一般的なモールドパッ
ケージと同様に容易にハンドリングすることができる。
これにより、前述したウエハ状態での評価の後、個々の
ＣＣＰ状態でも、半導体チップ１の破損や表面回路の傷
付け等を起こすことなく、電気的特性や信頼性等の評価
が可能となる。

【００２８】次に、第２実施例において最終的に得られ
る半導体パッケージを図６に示す。前記第１実施例と異
なる部分は、パッケージ基板３Ｂ及び接着層７である。

【００２９】このパッケージ基板３Ｂには、半導体チッ
プ１の電極と対応する位置に開口部３４が設けられてい
る。なお、開口部３４の大きさは、半導体チップ１の電
極を囲み、かつ後述の半導体チップ１の評価の際にテス
タ探針が挿入可能でワイヤボンディングの際にボンディ
ングツールの先端が挿入可能なものである。また、開口
部３４は、半導体チップ１の電極パッド毎に１：１で形
成しても、或いは複数の電極パッドを囲繞するように長
孔状に形成してもよい。

【００３０】なお、接着層７は、絶縁性及び耐熱性を有
し不純物濃度の低い材料、例えば、ポリイミド系の接着
剤や接着シート等を用いるとよい。

【００３１】次に、このＣＣＰの組立方法及び半導体チ
ップの評価方法について、図５を参照して説明する。ま
ず、図５（ａ）に示すように、前記半導体チップ１は、
これらが複数形成されたウエハ１０の状態で供給され、
前記パッケージ基板３Ｂは、これらの複数分に相当する
大きさを有する基板部材３０Ｂとして供給される。基板
部材３０Ｂには、複数分のパッケージ基板３Ｂにおける
各々の所定位置に、開口部３４が形成されている。

【００３２】そして、図５（ａ）に示すように、、ウエ
ハ１０（各半導体チップ１）の表面で電極を除いた部分
に接着層７を塗布または貼付し、次に、ウエハ１０の電
極と基板部材３０Ｂの開口部３４とを位置合わせして、
接着層７を介してウエハ１０と基板部材３０Ｂとを固着
する。これにより、ウエハ１０と基板部材３０Ｂとが機
械的に固定され、かつ各々の電極が開口部３４内に露出
する。また、接着層７を先に基板部材３０Ｂの裏面に塗
布または貼付してもよい。なお、ウエハ１０と基板部材
３０Ｂとのアライメントは、例えば特定の２か所の電極
パッド中心と開口部３４中心とを認識して一致させるよ
うな手法を用いることができる。

【００３３】次に、図５（ｂ）に示すように、前述と同
様にウエハ１０をダイシングし、個々の半導体チップ１
の状態に分割する。そして、各々の半導体チップ１の評
価を行う。この場合、テスタ探針４０を、基板部材３０
Ｂにおける各々のパッケージ基板３Ｂの開口部３４内に
挿入して、各々の半導体チップ１の電極と導通させる。
この評価後、各パッケージ基板３Ｂ間の残存部分をカッ
ティングすることによって、個々のＣＣＰが得られる。

【００３４】そして、図６に示すように、このＣＣＰを
回路基板６に実装するには、前述と同様に、半導体チッ
プ１を回路基板６にダイボンディングし、パッケージ基
板３Ｂの開口部３４内に露出する半導体チップ１の電極
と回路基板６上の所定接続箇所とを、ボンディングワイ
ヤ４によりワイヤリングする。

【００３５】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されることなく、本発明
の技術的思想に基づいて各種の有効な変更並びに応用が
可能である。例えば、基板部材即ちパッケージ基板にお
いて、第１及び第２の電極部間の導通構造、開口部の構
造等は、様々な構成を採用することができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
パッケージ基板の複数分に相当する基板部材により複数
の半導体チップが実質的に１枚のウエハの形状を維持し
ている状態で、各々の半導体チップの評価を行うことに
よって、例えばウエハプローバによる製品検査が可能と
なり、ウエハテストを行うことで製品検査（または一次
製品検査）に代えることができる。また、バーインや温
度サイクル等の環境印加をウエハ毎に行うことができ
る。従って、半導体チップとほぼ同等な大きさの小型化
が可能な半導体パッケージにおいて、半導体チップの電
気的特性や信頼性等の評価を確実かつ安価に行うことが
でき、例えばＭＣＭ等におけるノウン・グッド・ダイの
技術を大きく向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例における半導体パッケージ
の組立方法及び半導体チップの評価方法を説明する断面
図である。

【図２】上記第１実施例における基板部材の変形例を示
す平面図である。

【図３】上記第１実施例における基板部材の別の変形例
を示す部分断面図である。

【図４】上記第１実施例における半導体パッケージの実
装状態の断面図である。

【図５】本発明の第２実施例における半導体パッケージ
の組立方法及び半導体チップの評価方法を説明する断面
図である。

【図６】上記第２実施例における半導体パッケージの実
装状態の断面図である。

【符号の説明】

１ 半導体チップ ２ バンプ ３Ａ、３Ｂ パッケージ基板 ４ ボンディングワイヤ ５ ダイボンド材 ６ 回路基板 ７ 接着層 ９ 封止樹脂 １０ ウエハ ２０ａ、２０ｂ 切込み ２１ スリット溝 ２２ 貫通孔 ３０Ａ、３０Ｂ 基板部材 ３１ 第１の電極部 ３２ 第２の電極部 ３３、３３′ スルーホール ３４ 開口部 ４０ テスタ探針 ５０ コレット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 21/66 G01R 31/26

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に電極を有する半導体チップと、該
   半導体チップの電極から外部への電気的な接続が可能な
   ように該半導体チップ上に固定されたパッケージ基板と
   からなる半導体パッケージにおける半導体チップの評価
   方法であって、 前記半導体チップとして複数に分割されるべきウエハの
   状態で、該ウエハ上に前記パッケージ基板の複数分に相
   当する基板部材を固定した後、少なくとも前記基板部材
   の厚さの一部を残存させて前記ウエハを個々の半導体チ
   ップ状態にダイシングし、この状態で各々の半導体チッ
   プの評価を行うことを特徴とする半導体パッケージにお
   ける半導体チップの評価方法。
2. 【請求項２】 前記基板部材を構成するパッケージ基板
   が、前記ウエハを構成する半導体チップの電極と対応す
   る第１の電極部を裏面に有し且つ該第１の電極部と導通
   する第２の電極部を表面に有し、 前記半導体チップの電極と前記パッケージ基板の第１の
   電極部とをバンプにより接合することによって、前記ウ
   エハと前記基板部材とを固定し、 前記各々の半導体チップの評価の際に、前記基板部材の
   第２の電極部を介して前記半導体チップの電極との導通
   をとることを特徴とする請求項１記載の半導体パッケー
   ジにおける半導体チップの評価方法。
3. 【請求項３】 前記基板部材を構成するパッケージ基板
   が、前記ウエハを構成する半導体チップの電極と対応す
   る位置に開口部を有し、 前記半導体チップの電極が前記パッケージ基板の開口部
   内に露出するように、前記ウエハと前記基板部材とを接
   着層により固着し、 前記各々の半導体チップの評価の際に、前記基板部材の
   開口部内において前記半導体チップの電極との導通をと
   ることを特徴とする請求項１記載の半導体パッケージに
   おける半導体チップの評価方法。