JP3484705B2 - 半導体ウエハ - Google Patents

半導体ウエハ

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体ウエハ上の全ての
半導体チップのバーンイン試験に必要なパッド電極と半
導体ウエハ周縁部に形成された外部端子パッド電極とを
電気的に結線させた半導体ウエハに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体素子の高集積化、微細化が
進み、それにともなって半導体素子が薄膜化、および金
属膜配線の細線化されることにより半導体素子の信頼性
の確保、とくに初期不良モードを示す潜在不良の除去は
重要な課題になってきており、このために半導体素子に
温度、電圧等のストレスを与えることにより潜在不良を
顕在不良へ加速させて除去するバーンイン試験を行うこ
とが一般的になっている。このバーンイン試験の形態と
しては、通常半導体チップを１個１個に分離させてトラ
ンスファモールド成形法により樹脂封止された単独の完
成状態の半導体装置を、バーンイン試験用プリント配線
板上に実装されたソケットに挿入して行う第１の試験方
法、また別の形態として、ＴＣＰ（Tape Carrier Packa
ge）に実装された半導体チップをバーンイン試験にかけ
るために、ＴＡＢ（Tape AutomatedBonding)テープ上に
バーンイン試験用パターンを形成して行なうという第２
の試験方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述したプリント配線
板上に実装されたソケットに半導体装置を挿入してバー
ンイン試験を行う従来技術の第１の試験方法によれば、
次のような各種の課題が発生した。半導体装置の生産数
量の増大にともない、プリント配線板上にソケットを実
装させたバーンインボードと呼ばれるバーンイン用基板
の費用は膨大となり、かつ、バーンイン用基板への半導
体装置の着脱に多大な工数を必要とし、多くの場合この
着脱用の専用装置が新たに必要となるという第１の課題
を有していた。さらに、半導体装置の着脱の際に外部端
子リードの変形を誘発させるおそれがあり、プリント配
線板へ半導体装置を表面実装技術により半田リフローさ
せて半田接合を得るときの主要不良要因となる半田未接
合をひきおこすという第２の課題を有していた。そし
て、個々の半導体装置には、半導体ウエハ上の半導体チ
ップが分割されて搭載されているため、半導体ウエハ状
態におけるバーンイン不良の傾向が把握できず、半導体
ウエハ製造技術の改善に役立つデータが把握されないた
めに、半導体ウエハ歩留まりおよび信頼性を早期に向上
させることが困難であるという第３の課題を有してい
た。
【０００４】一方、従来技術の第２の試験方法であるＴ
ＣＰのバーンイン試験についても、次のような各種の課
題が発生した。長尺のＴＡＢテープは約２０ｍにおよぶ
長さになり、バーンイン用装置はこの長尺のＴＡＢテー
プを格納できる大きさが要求され非常に大型となる。バ
ーンイン用装置を小型化するためにはＴＡＢテープを数
個単位の短冊状に分断する必要があるが、このようにＴ
ＡＢテープを分断しては、ＴＡＢ技術の特徴である実装
工程の自動化ができないという第１の課題を有してい
た。ＴＣＰ用のソケットを用いるにしても、カスタム仕
様のＴＣＰ外形の種類が多いことによりソケットの汎用
化が難しく、かつ、約２０ｍにわたり精度良くソケット
端子とＴＡＢリードとの位置合わせを行うことは、バー
ンイン試験中の加熱状態におけるＴＡＢテープの膨張も
考慮に入れると非常に難しくなるという第２の課題を有
していた。ＴＡＢテープ上に新たにバーンイン用の電源
パターンを配設してバーンイン試験が行えるようにして
も、ダイナミックに被試験体となる半導体装置を作動さ
せるダイナミックバーンインの際に入力クロックを供給
できず、このためバーンイン試験がスタティックバーン
インのみに限定されるため、完全なバーンイン効果が期
待できないという第３の課題を有していた。
【０００５】本発明は、半導体チップの潜在不良を除去
するためのバーンイン試験をトランスファモールドパッ
ケージに組立てた後やＴＣＰへ実装した後に行うことを
省略し、バーンイン試験にかかわる組立て工程や実装工
程で行われていたバーンイン費用を削減し、かつ、潜在
不良率を同程度に抑制させることであり、また半導体ウ
エハ状態でバーンイン不良（潜在不良）の発生傾向を把
握できるようにすることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体ウエハは
前述の課題を解決したものであって、その概要を説明す
れば次の通りである。すなわち、パッド電極と同一材料
を主配線とする金属膜配線を介して半導体ウエハ上の全
ての半導体チップの同一材料の信号または電圧を供給す
るパッド電極と、半導体ウエハの周縁部であって半導体
チップを形成し得ない領域に周縁部が絶縁された状態で
形成された外部端子パッド電極とを結線させ、金属膜配
線から成る電源供給配線および接地配線の主配線から各
半導体チップ上の電源供給用パッド電極および接地用パ
ッド電極へ分岐された分岐配線の少なくとも１つの配線
上に過電流により切断されるヒューズ機構を配設し、一
方、金属膜配線が隣り合う半導体チップの分離帯をまた
ぐ部位においては主配線となる金属膜配線を分断させた
２つの端部を異なる材料で結線させ、かつ、金属膜配線
の交差部においては異なる金属膜配線で交差させたもの
である。
【０００７】
【作用】前述の手段によれば半導体ウエハ状態でバーン
イン試験ができるようになり、半導体チップの潜在不良
を除去するためにトランスファモールドパッケージに組
立てた後やＴＣＰへ実装した後に行われるバーンイン試
験が省略され、この結果組立て工程や実装工程で行われ
ていたバーンイン試験にかかわるバーンイン費用が削減
され、かつ潜在不良率を従来と同程度に抑制させること
ができる。またこれと同時に、半導体ウエハ状態でバー
ンイン不良（潜在不良）の発生傾向を把握することがで
きるようになり、半導体ウエハ歩留りおよび信頼性を早
期に向上させ安定させることができ、バーンイン試験の
ときの半導体装置の外部端子リードの変形も回避するこ
とができる。
【０００８】
【実施例】本発明の第１の実施例を図１、図２および図
３にもとづいて説明する。図１は第１の実施例の半導体
ウエハ上の半導体チップおよびその周辺についての上面
図であり、図２は図１のＡ部の詳細を示す一部拡大斜視
図であり、図３は第１の実施例の半導体ウエハ上の外部
から信号または電圧を供給するための外部端子パッド電
極部分の詳細を示す一部拡大斜視図を示している。図１
に示すように、第１の実施例の半導体チップ２上の電源
供給用パッド電極３からひき出されたＡｌ合金系の金属
膜配線４は、比較的高抵抗の高抵抗ポリシリコン薄膜配
線５を経由させて、半導体チップ２と半導体チップ２と
を分離するためのスクライブライン６と呼ばれる分離帯
の端部近傍を、このスクライブライン６に平行にして形
成された、電源供給用パッド電極３と同一材料からなる
電源供給用バスライン７として機能する金属膜配線４に
接合されている。
【０００９】そして、電源供給用バスライン７が直交す
る他のスクライブライン６をまたぐ部分においては比較
的低抵抗の低抵抗ポリシリコン薄膜配線８を介在させて
結線し、この電源供給用バスライン７は図１および図３
に示すように、その端部となる電源供給用外部端子パッ
ド電極１０へ接続されており、この電源供給用外部端子
パッド電極１０は半導体ウエハ１周縁部の完全形状の半
導体チップ２を形成し得ない領域の任意の箇所に形成さ
れており、電源供給用外部端子パッド電極１０はその周
囲部からはＳｉＯ2 の酸化膜により絶縁されている。一
方、半導体チップ２上の接地用パッド電極１１について
も同様に、半導体ウエハ１周縁部に形成された接地用外
部端子パッド電極１２と各接地用パッド電極１１とは、
電源供給用バスライン７と相対してスクライブライン６
の端部近傍に形成された、接地用パッド電極１１と同一
材料からなる接地用バスライン９により結線され、接地
用バスライン９が直交する他のスクライブライン６をま
たぐ部分においては低抵抗ポリシリコン薄膜８を介在さ
せている。然しながら、接地用パッド電極１１から引き
出された金属膜配線４には、後述する理由により高抵抗
ポリシリコン薄膜配線５は不要なので配線されていな
い。
【００１０】高抵抗ポリシリコン薄膜配線５および低抵
抗ポリシリコン薄膜配線８は図２に示すようになってお
り、前者の高抵抗ポリシリコン薄膜配線５は、過電流が
流れたときそのジュール熱により切断されるヒューズ機
能を有している。この機能はバーンイン試験中に半導体
チップ２が故障に到り大電流が流れた場合にヒューズの
ように作用してバーンイン試験回路から故障となった部
分を切り離す効果や、バーンイン試験前に行うウエハプ
ロービングテストにて不良と判定された半導体チップ２
はこのウエハプロービングテストの最後にに過電流を強
制的に流して高抵抗ポリシリコン薄膜配線５を切断さ
せ、バーンイン試験回路上から故障となっている部分を
予め切り離しておく効果をもたらしている。後者の低抵
抗ポリシリコン薄膜配線８は前者の高抵抗ポリシリコン
薄膜配線５のようにヒューズ機能は有しておらず、その
効果はスクライブライン６にＡｌ合金系の金属膜配線４
が横切っている場合、個々の半導体チップ２に分離する
ために半導体ウエハ１をスクライブライン６の中心部で
ダイシングブレード（図示せず）により切断したとき
に、延伸性を有するＡｌ合金はダイシングブレードでは
切断されにくいのでＡｌ合金にヒゲが生じてしまい、こ
のＡｌ合金のヒゲが後のワイヤボンディング時にボンデ
ィングワイヤと接触してショートを起こしてしまうこと
を回避するものである。つまり、低抵抗ポリシリコン薄
膜配線８は延伸性を有しておらず、かつ、もろくてダイ
シングブレードによりきれいに切断されるために、前述
のヒゲが生じないということを利用している。
【００１１】このスクライブライン６をまたぐ部分の低
抵抗ポリシリコン薄膜配線８は図１のＢ部のようなジャ
ンパー線としても用いられ、図３に示すように接地用バ
スライン９と電源供給用バスライン７の交点におけるジ
ャンパー線としても用いられる。また、スクライブライ
ン６をまたぐ部分に用いられる高抵抗ポリシリコン薄膜
配線５のかわりに、ネイルヘッドタイプのワイヤボンデ
ィングやウェッジタイプのボンディング、さらには拡散
層を経由させて結線させるということも機能的にはまっ
たく同一である。
【００１２】次に本発明の第２の実施例を図４にもとづ
いて説明する。図４は第２の実施例の半導体ウエハ上の
半導体チップおよびその周辺部についての上面図であ
り、スクライブライン６を中心にして、線対称となるパ
ターンを有する一対の半導体チップ２を半導体ウエハ１
上に形成させたものである。この例によれば、図１と比
べてスクライブライン６上のパターンは削減されてお
り、スクライブライン６の幅の縮小に有効となる。
【００１３】最後に本発明の半導体チップ２の測定方法
をそれぞれ図５，図６にもとづいて説明する。図５はス
タティックバーンイン試験を半導体ウエハの状態で行っ
ていることを示す状態図であり、恒温恒湿槽１３内に収
納されたウエハホルダーに半導体ウエハ１がセットさ
れ、半導体ウエハ１のファセット部に設けられた電源供
給用外部端子パッド電極１０および接地用外部端子パッ
ド１２に裏側が絶縁されたワニ口クリップ１４が接続さ
れ、このワニ口クリップ１４へ恒温恒湿槽１３の外側か
ら配線コードを経由させて電源が供給されている例を示
している。図６はダイナミックバーンイン試験を半導体
ウエハ状態で行っていることを示す状態図であり、外部
から入力クロック１５を印加し半導体チップ２を動作状
態にしてバーンイン試験を行っている。図６ではこのダ
イナミックバーンインを行うために、恒温恒湿槽１３の
外部から電源の他に入力クロックの配線コードを半導体
ウエハ１に接続し、半導体ウエハ１上には入力クロック
用外部端子パッド電極１６、および入力すべき半導体チ
ップ２上の入力クロック用パッド電極１７に接続された
入力クロック用バスライン１８の金属膜配線が形成され
ている。
【００１４】以上説明してきたように、本発明によれば
半導体チップ２は半導体ウエハ１から分割される以前の
状態で、複数枚の半導体ウエハ１のバーンイン試験を行
うことができ、多数の半導体チップ２を同時に効率よく
バーンイン試験を行うことができる。
【００１５】
【発明の効果】本発明により得られる効果を簡単に説明
すれば、半導体ウエハ状態でバーンイン試験ができるよ
うになり、以下に説明するような各種の効果が得られ
る。半導体チップの潜在不良を除去するためにトランス
ファモールドパッケージに組立てた後やＴＣＰへ実装し
た後に行われるバーンイン試験が省略され、この結果組
立て工程や実装工程で行われていたバーンイン試験にか
かわるバーンイン費用が削減され、かつ、潜在不良率を
従来と同程度に抑制することができる。半導体ウエハ状
態でバーンイン不良の発生傾向を把握することができる
ようになり、半導体ウエハ歩留りおよび信頼性を早期に
向上させ安定させることができるようになるとともに、
バーンイン試験時の半導体装置の外部端子リードの変形
も回避できる。多数の半導体ウエハ、すなわち、多数の
半導体チップのバーンイン試験を同時に行うことがで
き、バーンイン試験の効率を著しく高めることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例の半導体ウエハ上の半導体チップ
およびその周辺についての上面図。
【図２】図１のＡ部の詳細を示す一部拡大斜視図。
【図３】第１の実施例の半導体ウエハ上の外部から信号
または電源電圧を供給するための外部端子パッド電極の
詳細を示す一部拡大斜視図。
【図４】第２の実施例の半導体ウエハ上の半導体チップ
およびその周辺についての上面図。
【図５】スタティックバーンイン試験を半導体ウエハ状
態で行っていることを示す状態図。
【図６】ダイナミックバーンイン試験を半導体ウエハ状
態で行っていることを示す状態図である。
【符号の説明】
１ 半導体ウエハ ２ 半導体チップ ３ 電源供給用パッド電極 ４ 金属膜配線 ５ 高抵抗ポリシリコン薄膜配線 ６ スクライブライン ７ 電源供給用バスライン ８ 低抵抗ポリシリコン薄膜配線 ９ 接地用バスライン １０ 電源供給用外部端子パッド電極 １１ 接地用パッド電極 １２ 接地用外部端子パッド電極 １３ 恒温恒湿槽 １４ ワニ口クリップ １５ 入力クロック １６ 入力クロック用外部端子パッド電極 １７ 入力クロック用パッド電極 １８ 入力クロック用バスライン
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/66 G01R 31/26

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 パッド電極と同一材料を主配線とする金
    属膜配線を介して、半導体ウエハ上の全ての半導体チッ
    プの同一種の信号または電圧を供給する前記パッド電極
    と、前記半導体ウエハの周縁部に形成された外部端子パ
    ッド電極とが結線され、前記金属膜配線の端部となる外
    部端子パッド電極は、その周縁部が絶縁され、かつ前記
    半導体ウエハの周縁部における完全形状の半導体チップ
    を形成し得ない領域に形成されたことを特徴とする半導
    体ウエハ。
  2. 【請求項２】 前記金属膜配線から成る電源供給配線、
    および接地配線の主配線から各半導体チップ上の電源供
    給用パッド電極、および接地用パッド電極へ分岐された
    分岐配線の少なくとも１つの配線上に、過電流により切
    断されるヒューズ機構を配設したことを特徴とする請求
    項１記載の半導体ウエハ。
  3. 【請求項３】 前記金属膜配線のうち、隣り合う半導体
    チップの分離帯をまたぐ部位において主配線となる前記
    金属膜配線を分断させた２つの端部間を前記金属膜配線
    と異なる配線材料で結線し、前記金属膜配線が交差する
    部位において交差配線の一部に前記配線材料と異なる配
    線材料で交差配線させたことを特徴とする請求項１記載
    の半導体ウエハ。
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