JP3548462B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、LSIパッケージの小型化及び薄型化に適した半導体装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、LSIパッケージは、更なる小型化及び薄型化が進み、BGA(Ball Grid Array)やCSP(Chip Size Package又はChip Scale Package)と呼ばれる構造が用いられるようになってきた。これに伴い、パッケージ組立時の位置合わせ精度の向上がますます要求されている。
【0003】
図9は、CSPの一例を示す断面図である。以下、この図面に基づき説明する。
【0004】
CSP基板70には半田バンプ72が付設されている。半導体チップ74及びCSP基板70には図示しないボンディングパッドが形成され、これらのボンディングパッドがインナーバンプ76によって接続されている。このインナー・バンプ・ボンディングでは、半導体チップ74をCSP基板70にマウントする時に高い位置合わせ精度が必要であるため、位置認識マークが使用される。
【0005】
図10は、このような位置認識マークの例を示す平面図である。以下、この図面に基づき説明する。
【0006】
図10[1]に示す位置認識マーク78は、半導体チップ74上に形成され、金属膜80上の保護膜82をL字状に開口したものである。図10[2]に示す位置認識マーク84は、半導体チップ74上に形成され、金属膜86上の保護88を十字状に開口したものである。例えば光学的な手段を用いて位置認識マーク78又は位置認識マーク84を検出し、半導体チップ74とCPS基板との位置ずれを補正して半導体チップ74をCSP基板にマウントする。この種の位置認識マークについては、例えば特開平09−321086号公報等に記載されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、位置認識マーク78,84が半導体チップ74内の特定の面積を占有するため、それだけチップ面積が増大してしまうという問題があった。
【0008】
また、チップ面積の増大を抑えるために、図10[3]に示すように、位置認識マーク90をボンディングパッド92に兼用させることが考えられる。しかし、位置認識マーク90を兼用するボンディングパッド92と通常のボンディングパッドとの誤認識を防ぐため、通常のボンディングパッドを設けてはならない一定領域94(斜線で示す)が必要となる。その結果、レイアウトの自由度が制限されるという別の問題が生じる。
【0009】
【発明の目的】
そこで、本発明の目的は、位置認識マークを設けてもチップ面積を増大させることなく、しかもレイアウトの自由度を制限することもない、半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の半導体装置は、ボンディングパッド及び配線が半導体チップの表面に形成され、半導体チップの表面上、ボンディングパッドの周縁部上及び配線上に保護膜が形成され、ボンディングパッドの位置を認識するための位置認識マークが配線上の保護膜に開口されてなるものである。
【0011】
この半導体装置によれば、位置認識マークが配線上の保護膜に開口されているので、位置認識マークだけのための面積を必要としない。したがって、位置認識マークを設けてもチップ面積を増大させることがない。また、位置認識マークがボンディングパッドを兼用しないので、レイアウトの自由度を制限することもない。
【0012】
請求項2記載の半導体装置は、請求項1記載の半導体装置において、位置認識マークにおける保護膜の開口端から配線の周縁端までの最短距離をA1、ボンディングパッドの周縁部における保護膜の開口端からボンディングパッドの周縁端までの最短距離をA2とすると、A1≧A2という関係が成り立つものである。
【0013】
ボンディングパッドの周縁部を保護膜で覆うのは、ボンディングパッドと半導体チップの表面との間に水分が入り込んで、ボンディングパッドが剥がれることを防ぐためである。すなわち、ボンディングパッドの周縁部における保護膜の開口端からボンディングパッドの周縁端までの最短距離A2は、保護膜による耐湿性を実現するためのマージンである。したがって、A1≧A2という関係が成り立てば、位置認識マークの配線に対しても保護膜による耐湿性が実現される。
【0014】
請求項3記載の半導体装置は、ボンディングパッド及び配線が半導体チップの表面に形成され、この半導体チップの表面上、ボンディングパッドの周縁部上及び配線上に第一の保護膜が形成され、この第一の保護膜上に第二の保護膜が形成され、ボンディングパッドの位置を認識するための位置認識マークが第二の保護膜に開口されてなるものである。
【0015】
この半導体装置によれば、位置認識マークが第一の保護膜上の第二の保護膜に開口されているので、位置認識マークだけのための面積を必要としない。したがって、位置認識マークを設けてもチップ面積を増大させることがない。また、位置認識マークがボンディングパッドを兼用しないので、レイアウトの自由度を制限することもない。更に、第二の保護膜に開口される位置認識マークは、第一の保護膜上であれば、第一の保護膜下が配線、半導体チップの表面、ボンディングパッドの周縁部等どこでもよい。なぜなら、配線、半導体チップの表面、ボンディングパッドの周縁部等は、第二の保護膜が開口されても、第一の保護膜で保護されるからである。
【0016】
請求項4記載の半導体装置は、請求項3記載の半導体装置の保護膜が二層であるのに対して、保護膜が複数層(二層以上)になっている。この場合、最下層の保護膜は、半導体チップの表面、ボンディングパッドの周縁部及び配線を保護するために開口しない。したがって、位置認識マークは、最下層を除く少なくとも最上層の保護膜に開口される。
【0017】
請求項5記載の半導体装置の製造方法は、請求項1記載の半導体装置を製造する方法である。まず、ボンディングパッド及び配線を半導体チップの表面に形成する。続いて、半導体チップの表面上、ボンディングパッド上及び配線上に保護膜を形成する。最後に、ボンディングパッドの中央部上の保護膜を開口すると同時に配線上の保護膜を所定形状に開口することにより、ボンディングパッドの位置を認識するための位置認識マークを配線上の保護膜に形成する。
【0018】
請求項6記載の半導体装置の製造方法は、請求項3記載の半導体装置を製造する方法である。まず、ボンディングパッド及び配線を半導体チップの表面に形成する。続いて、半導体チップの表面上、ボンディングパッド上及び配線上に第一の保護膜を形成する。続いて、ボンディングパッドの中央部上の第一の保護膜を開口する。続いて、ボンディングパッドの中央部上及び第一の保護膜上に第二の保護膜を形成する。最後に、ボンディングパッドの中央部上の第二の保護膜を開口すると同時に第二の保護膜を所定形状に開口することにより、ボンディングパッドの位置を認識するための位置認識マークを第二の保護膜に形成する。
【0019】
いずれの製造方法でも、位置認識マークの開口がボンディングパッドの開口と同時に行われるので、位置認識マークの形成だけのための工程が不要である。
【0020】
【発明の実施の形態】
図1及び図2は本発明に係る半導体装置の第一実施形態を示し、図1は平面図、図2[1]は図1におけるI−I線縦断面図、図2[2]は図1におけるII−II線縦断面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。
【0021】
本実施形態の半導体装置は、ボンディングパッド10及び配線12が半導体チップ74の表面に形成され、半導体チップ74の表面上、ボンディングパッド10の周縁部101上及び配線12上に保護膜16が形成され、ボンディングパッド10の位置を認識するための位置認識マーク18が配線12上の保護膜16に開口されてなるものである。
【0022】
半導体チップ74は、シリコンやガリウム砒素等の半導体基板に集積回路が微細加工されたものである。半導体チップ74の表面はシリコン酸化膜等(図示せず)で覆われている。そのシリコン酸化膜等の一部が開口されて、そこに配線12又はボンディングパッド10が接続されている。配線12及びボンディングパッド10の材質は、アルミニウムが一般的である。保護膜16は、電気的絶縁性、機械的強度、耐湿性等に優れた合成樹脂膜であり、例えばPIQ(ポリイミドイソインドロ キナゾリンジオン)である。位置認識マーク18とボンディングパッド10とは、同一マスクによるフォトリソグラフィによって同時に形成されるので、それらの相対位置が極めて正確である。
【0023】
本実施形態の半導体装置によれば、位置認識マーク18が配線12上の保護膜16に開口されているので、位置認識マーク18だけのための面積を必要としない。したがって、位置認識マーク18を設けてもチップ面積を増大させることがない。また、位置認識マーク18がボンディングパッド10を兼用しないので、レイアウトの自由度を制限することもない。
【0024】
位置認識マーク18における保護膜16の開口端161から配線12の周縁端121までの最短距離をA1、ボンディングパッド10の周縁部101における保護膜16の開口端162からボンディングパッド10の周縁端102までの最短距離をA2とすると、A1=A2という関係が成り立つ。このA1、A2は、製造プロセスからの基準及び耐湿性(信頼性)からの基準による。
【0025】
ボンディングパッド10の周縁部101を保護膜16で覆うのは、ボンディングパッド10と半導体チップ74の表面との間に水分が入り込んで、ボンディングパッド10が剥がれることを防ぐためである。すなわち、最短距離A2は、保護膜16による耐湿性を実現するためのマージンである。したがって、A1=A2という関係が成り立てば、位置認識マーク18の配線12に対しても保護膜16による耐湿性が実現される。
【0026】
また、図2[1]に示すように、保護膜16のスペース幅における製造プロセスからの基準をB1とすると、位置認識マーク18を形成するのに必要な配線12の幅は、上記マージンと合わせて(A1×2+B1)となる。
【0027】
図3は、図1の半導体装置を製造する方法を示す断面図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図1及び図2と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【0028】
まず、スパッタリング又は蒸着、フォトリソグラフィ等により、半導体チップ74の表面にボンディングパッド10及び配線12を形成する(図3[1])。続いて、スピンコーティング等により、半導体チップ74の表面上、ボンディングパッド10上及び配線10上に保護膜16を形成する(図3[2])。最後に、フォトリソグラフィにより、ボンディングパッド10の中央部103上の保護膜16を開口すると同時に、配線12上の保護膜16を所定形状に開口する(図3[3])。これにより、ボンディングパッド10の位置を認識するための位置認識マーク18を、配線12上の保護膜16に形成する。
【0029】
位置認識マーク18とボンディングパッド10とは、同一マスクによるフォトリソグラフィによって同時に形成されるので、それらの相対位置が極めて正確である。この製造方法によれば、位置認識マーク18の開口がボンディングパッド10の開口と同時に行われるので、位置認識マーク18の形成だけのための工程が不要である。
【0030】
なお、位置認識マーク18の位置及び個数は、本実施形態に限定するものではない。また、位置認識マーク18の形状はL字形に限らない。
【0031】
図4は、本発明に係る半導体装置の第二実施形態を示す平面図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図1と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【0032】
本実施形態の半導体装置は、ボンディングパッド10及び配線12が半導体チップ74の表面に形成され、半導体チップ74の表面上、ボンディングパッド10の周縁部101上及び配線12上に保護膜20が形成され、保護膜20上に更に保護膜22が形成され、ボンディングパッド10の位置を認識するための位置認識マーク24が保護膜22に開口されてなるものである。
【0033】
この半導体装置によれば、位置認識マーク24が保護膜20上の保護膜22に開口されているので、位置認識マーク24だけのための面積を必要としない。したがって、位置認識マーク24を設けてもチップ面積を増大させることがない。また、位置認識マーク24がボンディングパッド10を兼用しないので、レイアウトの自由度を制限することもない。更に、保護膜22に開口される位置認識マーク24は、保護膜20上であれば、保護膜20下が配線12、半導体チップ74の表面、ボンディングパッド10の周縁部101等どこでもよい。なぜなら、配線12、半導体チップ74の表面、ボンディングパッド10の周縁部101等は、保護膜22が開口されても、保護膜20で保護されるからである。
【0034】
図5は、図4の半導体装置を製造する方法を示す断面図である。以下、図4及び図5に基づき説明する。
【0035】
まず、スパッタリング又は蒸着、フォトリソグラフィ等により、半導体チップ74の表面にボンディングパッド10及び配線12を形成する(図5[1])。続いて、スピンコーティング等により、半導体チップ74の表面上、ボンディングパッド10上及び配線12上に保護膜20を形成する(図5[2])。続いて、フォトリソグラフィにより、ボンディングパッド10の中央部103上の保護膜20を開口する(図5[3])。続いて、スピンコーティング等により、ボンディングパッド10の中央部103上及び保護膜20上に保護膜22を形成する(図5[4])。最後に、フォトリソグラフィにより、ボンディングパッド10の中央部104上の保護膜22を開口すると同時に、保護膜22を所定形状に開口する(図5[5])。これにより、ボンディングパッド10の位置を認識するための位置認識マーク24を、保護膜22に形成する。
【0036】
位置認識マーク24とボンディングパッド10とは、同一マスクによるフォトリソグラフィによって同時に形成されるので、それらの相対位置が極めて正確である。この製造方法によれば、位置認識マーク24の開口がボンディングパッド10の開口と同時に行われるので、位置認識マーク24の形成だけのための工程が不要である。
【0037】
図6乃至図8は、本発明に係る半導体装置の第三乃至第八実施形態を示す平面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。ただし、図1と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【0038】
図6[1]に示す第三実施形態によれば、半導体チップ74の一辺の両端部にそれぞれに位置認識マーク30を合計二個配置したので、位置認識マークが一個の場合に比べて、精度が向上する。なお、位置認識マーク30は、図面では長辺方向に二箇所配置しているが、短辺方向に二箇所配置してもよい。
【0039】
図6[2]に示す第四実施形態の半導体装置によれば、半導体チップ74の対角にそれぞれに位置認識マーク32を配置したので、半導体チップ74の一辺の両端部にそれぞれ位置認識マークを配置した場合に比べて、より精度が向上する。
【0040】
図7[1]に示す第五実施形態の半導体装置によれば、位置認識マーク34の形状を矩形にしたので、半導体チップ74の一辺の角部だけではなく直線部にも位置認識マーク34を形成できる。
【0041】
図7[2]に示す第六実施形態の半導体装置によれば、位置認識マーク36の形状を矩形にしたので、半導体チップ74の対向する二辺のそれぞれ中央に位置認識マーク36を形成できる。
【0042】
図8[1]に示す第七実施形態の半導体装置によれば、配線12上の全体に粒状の位置認識マーク38を多数形成したことにより、配線12に対する応力が分散されるので、配線12の寿命を向上できる。
【0043】
図8[2]に示す第八実施形態の半導体装置は、ボンディングパッド10が外周部にあり、半導体チップ74の中央部の配線12上に位置認識マーク40を配置したものである。
【0044】
なお、上記第一乃至第八実施形態における半導体装置はインナー・バンプ・ボンディング用であるが、本発明に係る半導体装置における位置認識マークはワイヤーボンディング時の位置認識や、ダイシング時の位置認識に用いてもよい。
【0045】
【発明の効果】
請求項1記載の半導体装置によれば、ボンディングパッドの位置を認識するための位置認識マークを配線上の保護膜に形成したので、位置認識マークだけのための面積を不要にできる。したがって、位置認識マークを設けたことによるチップ面積の増大を抑えることができる。また、位置認識マークとボンディングパッドとを兼用していないので、レイアウトの自由度を制限することもない。
【0046】
請求項2記載の半導体装置によれば、請求項1記載の半導体装置において、ボンディングパッドの耐湿性を実現するためのマージンを、位置認識マークの配線にも適用したことにより、位置認識マークの配線に対しても保護膜による耐湿性を実現できる。
【0047】
請求項3記載の半導体装置によれば、第一の保護膜上の第二の保護膜を開口することにより位置認識マークを形成したので、請求項1記載の半導体装置と同等の効果を奏するとともに、第一の保護膜上であれば半導体チップのどこにでも位置認識マークを形成できる。
【0048】
請求項4記載の半導体装置によれば、保護膜が複数層(二層以上)になっているので、請求項3記載の半導体装置に準じた効果を奏する。
【0049】
請求項5又は6記載の半導体装置の製造方法によれば、位置認識マークの開口をボンディングパッドの開口と同時に行うことにより、位置認識マークの形成だけのための工程を不要にできる。したがって、請求項1又は3記載の半導体装置を簡単な工程で製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体装置の第一実施形態を示す平面図である。
【図2】図2[1]は図1におけるI−I線縦断面図、図2[2]は図1におけるII−II線縦断面図である。
【図3】図1の半導体装置を製造する方法を示す断面図であり、図3[1]〜図3[3]の順に工程が進行する。
【図4】本発明に係る半導体装置の第二実施形態を示す平面図である。
【図5】図4の半導体装置を製造する方法を示す断面図であり、図5[1]〜図5[5]の順に工程が進行する。
【図6】図6[1]は本発明に係る半導体装置の第三実施形態を示す平面図、図6[2]は本発明に係る半導体装置の第四実施形態を示す平面図である。
【図7】図7[1]は本発明に係る半導体装置の第五実施形態を示す平面図、図7[2]は本発明に係る半導体装置の第六実施形態を示す平面図である。
【図8】図8[1]は本発明に係る半導体装置の第七実施形態を示す平面図、図8[2]は本発明に係る半導体装置の第八実施形態を示す平面図である。
【図9】CSPの一例を示す断面図である。
【図10】従来の半導体装置における位置認識マークを示す平面図であり、図10[1]が第一例、図10[2]が第二例、図10[3]が第三例である。
【符号の説明】
10 ボンディングパッド
101 ボンディングパッドの周縁部
102 ボンディングパッドの周縁端
12 配線
121 配線の周縁端
16 保護膜
161,162 保護膜の開口端
20 保護膜(第一の保護膜)
22 保護膜(第二の保護膜)
18,24,30,32,34,36,38,40 位置認識マーク
74 半導体チップ
Claims (6)
- ボンディングパッド及び配線が半導体チップの表面に形成され、この半導体チップの表面上、前記ボンディングパッドの周縁部上及び前記配線上に保護膜が形成され、前記ボンディングパッドの位置を認識するための位置認識マークが前記配線上の前記保護膜に開口されてなる半導体装置。
- 前記位置認識マークにおける前記保護膜の開口端から前記配線の周縁端までの最短距離をA1、前記ボンディングパッドの周縁部における前記保護膜の開口端から当該ボンディングパッドの周縁端までの最短距離をA2とすると、A1≧A2という関係が成り立つ、請求項1記載の半導体装置。
- ボンディングパッド及び配線が半導体チップの表面に形成され、この半導体チップの表面上、前記ボンディングパッドの周縁部上及び前記配線上に第一の保護膜が形成され、この第一の保護膜上に第二の保護膜が形成され、前記ボンディングパッドの位置を認識するための位置認識マークが前記第二の保護膜に開口されてなる半導体装置。
- ボンディングパッド及び配線が半導体チップの表面に形成され、この半導体チップの表面上、前記ボンディングパッドの周縁部上及び前記配線上に複数層の保護膜が形成され、前記ボンディングパッドの位置を認識するための位置認識マークが前記複数層のうち最下層を除く少なくとも最上層の保護膜に開口されてなる半導体装置。
- ボンディングパッド及び配線を半導体チップの表面に形成し、この半導体チップの表面上、前記ボンディングパッド上及び前記配線上に保護膜を形成し、前記ボンディングパッドの中央部上の前記保護膜を開口すると同時に前記配線上の前記保護膜を所定形状に開口することにより、前記ボンディングパッドの位置を認識するための位置認識マークを前記配線上の前記保護膜に形成する、
半導体装置の製造方法。 - ボンディングパッド及び配線を半導体チップの表面に形成し、この半導体チップの表面上、前記ボンディングパッド上及び前記配線上に第一の保護膜を形成し、前記ボンディングパッドの中央部上の前記第一の保護膜を開口し、前記ボンディングパッドの中央部上及び前記第一の保護膜上に第二の保護膜を形成し、前記ボンディングパッドの中央部上の前記第二の保護膜を開口すると同時に前記第二の保護膜を所定形状に開口することにより、前記ボンディングパッドの位置を認識するための位置認識マークを前記第二の保護膜に形成する、
半導体装置の製造方法。
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