JP4492976B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device .
近年、半導体デバイスの高密度化に伴い1チップあたりの電極数は増大している。特に、フリップチップデバイスでは、半導体素子の周辺のみだけでなく半導体素子全面に対しアレイ状に電極が配置できるため、より多くの電極数を配置させることが可能となっている。 In recent years, the number of electrodes per chip has increased with the increase in the density of semiconductor devices. In particular, in the flip-chip device, the electrodes can be arranged in an array not only on the periphery of the semiconductor element but also on the entire surface of the semiconductor element, so that a larger number of electrodes can be arranged.
フリップチップデバイスでは半導体プロセスにより半導体素子上に形成された電極上に、印刷、蒸着またはメッキ工程などによってバンプが形成される。これがダイシング後にパッケージ基板上にリフロー実装され出荷される。 In the flip chip device, bumps are formed on electrodes formed on a semiconductor element by a semiconductor process by printing, vapor deposition, plating, or the like. This is reflow mounted on the package substrate after dicing and shipped.
半導体素子の所望の動作の実行可否はウェハ状態で検査される必要がある。LSI(Large Scale Integration)テスタとは、ウェハ状態の半導体素子に対して電気信号を印加し、半導体素子からの信号が所望のものであるか否かを判断する装置である。また、プローブカードとは、LSIテスタと半導体素子との間にあって電気信号を伝える治工具である。通常プローブカードは、LSIテスタとの接続を行うプローブカード基板、および、半導体ウェハ上の電極に接触するプローブからなる。 Whether or not the desired operation of the semiconductor element can be performed needs to be inspected in the wafer state. An LSI (Large Scale Integration) tester is an apparatus that applies an electrical signal to a semiconductor element in a wafer state and determines whether or not the signal from the semiconductor element is desired. The probe card is a tool that transmits an electrical signal between the LSI tester and the semiconductor element. The normal probe card includes a probe card substrate for connection to an LSI tester and a probe that contacts an electrode on a semiconductor wafer.
フリップチップデバイスの場合、プローブは半導体ウェハ上の電極と同じ間隔でアレイ状にプローブカード基板に配置される必要がある。また、電極数の多さから、電極間のピッチは狭くなっている。このようなフリップチップデバイスの半導体ウェハの試験を行う際は、半導体ウェハの電極に形成されたバンプにプローブを押し当てることにより電気的な接触を確保する。 In the case of a flip chip device, the probes need to be arranged on the probe card substrate in the form of an array at the same interval as the electrodes on the semiconductor wafer. Further, the pitch between the electrodes is narrow due to the large number of electrodes. When testing a semiconductor wafer of such a flip chip device, electrical contact is ensured by pressing a probe against a bump formed on an electrode of the semiconductor wafer.
LSIテスタと接続する接続端子は、プローブカード基板の表面の外周付近に所定の間隔で配置される必要がある。また、プローブとの接続端子は、プローブカード基板の裏面の中心付近に半導体ウェハ上の電極と同じ配列に配置させる必要がある。したがって、プローブ及びLSIテスタの接続端子のピッチ間がそれぞれ異なる場合、プローブカード基板においてピッチの整合を行う必要があるということになる。 The connection terminals connected to the LSI tester need to be arranged at a predetermined interval near the outer periphery of the surface of the probe card substrate. Further, the connection terminals with the probes need to be arranged in the same arrangement as the electrodes on the semiconductor wafer near the center of the back surface of the probe card substrate. Therefore, when the pitches of the connection terminals of the probe and the LSI tester are different from each other, it is necessary to perform pitch matching on the probe card substrate.
そこで、ピッチ変換を行うために、ワイアリング方式および中継基板方式のいずれかの方式が取られている。 Therefore, in order to perform pitch conversion, either a wiring method or a relay substrate method is adopted.
ワイアリング方式では、半導体素子の電極パッドのピッチにあわせて貫通孔をあけた基板にワイアを通し、基板の裏面でワイアを切断・研磨しワイアの断面をプローブ側の電極パッドとして用いる。ワイアのもう一方の端はプローブカード基板に接続することにより、LSIテスタとプローブ間の接続を得る。 In the wire method, the wire is passed through a substrate having through holes in accordance with the pitch of the electrode pads of the semiconductor element, the wire is cut and polished on the back surface of the substrate, and the cross section of the wire is used as an electrode pad on the probe side. The other end of the wire is connected to the probe card substrate to obtain a connection between the LSI tester and the probe.
ワイアリング方式の場合、ワイアの配線は全て人手によるものとなる。こうした事情からワイアリング方式によれば、配線本数に限界があり、おおよそ2000pin程度が限界である。 In the case of the wiring method, all wiring of wires is manually performed. For these reasons, according to the wiring method, the number of wirings is limited, and approximately 2000 pins is the limit.
そのため、これ以上のパッド数が必要になる場合、中継基板方式での対応が必要となる。数百μm単位の狭ピッチに対応した電極パッドを製造するため、中継基板方式では、セラミックス基板、または、ビルトアップ基板を材料とするのが一般的である。中継基板の裏面側には半導体素子と同じピッチで電極パッドを形成し、表面側には1mmピッチ程度の電極パッドを形成し、中継基板内部にて裏面側の電極パッドと表面側の電極パッドとの間の配線接続を行う。 Therefore, when a larger number of pads is required, it is necessary to deal with the relay substrate method. In order to manufacture an electrode pad corresponding to a narrow pitch of several hundred μm units, in the relay substrate system, a ceramic substrate or a built-up substrate is generally used as a material. Electrode pads are formed on the back surface side of the relay substrate at the same pitch as the semiconductor elements, electrode pads having a pitch of about 1 mm are formed on the front surface side, and the back side electrode pad and the front side electrode pad are formed inside the relay substrate. Make wiring connection between.
ところが、中継基板方式によると、中継基板を製品固有のパッド配置にあわせて製品毎に新規作成する必要があった。セラミックス基板やビルトアップ基板は高価であり、中継基板方式は、コスト的に不利になっていた。 However, according to the relay board method, it is necessary to newly create a relay board for each product in accordance with the pad layout unique to the product. Ceramic substrates and built-up substrates are expensive, and the relay substrate method is disadvantageous in terms of cost.
そこで、これを解決する方法として、下記特許文献1のように、デバイスのパッケージ基板を中継基板として用いる技術が開発された。これにより、デバイス毎のコストを削減することが可能となった。図8は、中継基板としてパッケージ基板を用いた例を示す図である。 Therefore, as a method for solving this problem, a technique has been developed in which a device package substrate is used as a relay substrate, as described in Patent Document 1 below. As a result, the cost for each device can be reduced. FIG. 8 is a diagram illustrating an example in which a package substrate is used as a relay substrate.
しかしながら、特許文献1のように、中継基板として対象デバイスの製品パッケージ基板を流用する構造を採用した場合においても、さらなる改善の余地があった。 However, there is room for further improvement even in the case of adopting a structure in which the product package substrate of the target device is used as the relay substrate as in Patent Document 1.
中継基板は、テスト専用端子(テスト専用パッド)を有する必要がある。テスト専用パッドとは、LSIが形成された半導体ウェハのLSIテストを行う際、LSIテスタから特定の電気信号を印加するために必須となる専用のパッドである。一方、半導体素子を実装するパッケージ基板には、テスト専用端子は不要である。そのため、パッケージ基板をそのまま中継基板に流用したのでは、LSIテストを行うことができない。 The relay substrate needs to have a test-dedicated terminal (test-dedicated pad). The test-dedicated pad is a dedicated pad that is indispensable for applying a specific electrical signal from the LSI tester when performing an LSI test on a semiconductor wafer on which an LSI is formed. On the other hand, a dedicated test terminal is not required for the package substrate on which the semiconductor element is mounted. Therefore, the LSI test cannot be performed if the package substrate is directly used as a relay substrate.
そこでパッケージ基板上にテスト専用パッドの配線を行うことが考えられる。特許文献2及び3には、テスト専用パッドを有する半導体パッケージが記載されている。
Therefore, it is conceivable to perform wiring for test pads on the package substrate.
しかしながら、特許文献2には、半導体パッケージの上面にのみテスト専用パッドが設けられ、半導体チップに接続された構成が記載されている。同文献には、パッケージ基板にはテスト専用パッドが設けられていない。また、特許文献3では、電極パッドのピッチ変換が考慮されていない。したがって、上記文献技術によっては、パッケージ基板をピッチ変換を行う検査用中継基板として流用することはできない。
However,
さらに、マザーボード上に半導体パッケージを搭載しようとすると、パッケージ基板の半導体素子の搭載面と反対側の面に半田バンプ等の外部接続端子を設ける必要がある。しかしながら、パッケージ基板上にテスト専用端子の配線を行った場合、テスト専用パッド上に外部接続端子として接続された半田バンプの存在により、パッケージ基板が搭載される製品のマザーボード設計の自由度が制限されるおそれがある。 Furthermore, when a semiconductor package is to be mounted on a mother board, it is necessary to provide external connection terminals such as solder bumps on the surface of the package substrate opposite to the semiconductor element mounting surface. However, when wiring dedicated test terminals on the package substrate, the presence of solder bumps connected as external connection terminals on the dedicated test pads limits the degree of freedom in designing the motherboard of the product on which the package substrate is mounted. There is a risk.
本発明によれば、
第一の面と前記第一の面の反対側にある第二の面とを有するパッケージ基板と、
前記パッケージ基板の前記第一の面に搭載された半導体素子と、
を有し、
前記パッケージ基板は、
前記第一の面に配置された複数の第一の電極パッドと、
前記第二の面に配置された第二の電極パッドと、
前記第二の面に配置された第二のテスト専用パッドと、
を備え、
前記半導体素子は、前記第一の電極パッドに電気的に接続され、
前記第二の電極パッドのピッチは前記第一の電極パッドのピッチよりも広く、
前記第二の電極パッドには外部接続端子が設けられており、
前記第二のテスト専用パッドには外部接続端子が設けられておらず、
前記パッケージ基板は内部に配線を有し、
前記第一の電極パッドは、前記半導体素子に電気的に接続された第一のテスト専用パッドを含み、
前記第一、第二のテスト専用パッドは、半導体ウェハのLSIテストを行う際、LSIテスタから特定の電気信号を印加するために必須となる専用のパッドであり、
前記第一のテスト専用パッドは前記第二のテスト専用パッドとのみ前記配線を介して電気的に接続されることを特徴とする半導体装置
が提供される。
According to the present invention,
A package substrate having a first surface and a second surface opposite the first surface;
A semiconductor element mounted on the first surface of the package substrate;
Have
The package substrate is:
A plurality of first electrode pads disposed on the first surface;
A second electrode pad disposed on the second surface;
A second test pad disposed on the second surface;
With
The semiconductor element is electrically connected to the first electrode pad;
The pitch of the second electrode pads is wider than the pitch of the first electrode pads,
The second electrode pad is provided with an external connection terminal,
The second test pad has no external connection terminal,
The package substrate has wiring inside,
The first electrode pad includes a first test-dedicated pad electrically connected to the semiconductor element,
The first and second test dedicated pads are dedicated pads that are indispensable for applying a specific electrical signal from an LSI tester when performing an LSI test of a semiconductor wafer,
The first test-dedicated pad is electrically connected to the second test-dedicated pad only via the wiring. A semiconductor device is provided.
本発明によれば、半導体素子が搭載されたパッケージ基板の第二の面に第二の電極パッド及び第二のテスト専用パッドを備えている。これにより、半導体素子を搭載する前においては、第二のテスト専用パッドに接続端子を接続させ、LSIテストの中継基板としてパッケージ基板を利用することができる。また、本発明においては、第二の電極パッドに外部接続端子を設け、第二のテスト専用パッドには外部接続端子を設けない構成を採用する。こうすることにより、第二の面にマザーボードを搭載させても、第二のテスト専用パッドがマザーボードと電気的にコンタクトすることがない。したがって、半導体装置の誤動作を防止し、マザーボードの設計の自由度を制限することなく、パッケージ基板を中継基板に流用することができる。よって、ウェハ状態の半導体素子を安価かつ適切に検査することができる。 According to the present invention, the second electrode pad and the second test-dedicated pad are provided on the second surface of the package substrate on which the semiconductor element is mounted. Thus, before the semiconductor element is mounted, the connection terminal can be connected to the second dedicated test pad, and the package substrate can be used as a relay substrate for the LSI test. In the present invention, an external connection terminal is provided on the second electrode pad, and an external connection terminal is not provided on the second test pad. In this way, even if the motherboard is mounted on the second surface, the second test-dedicated pad does not make electrical contact with the motherboard. Therefore, the malfunction of the semiconductor device can be prevented, and the package substrate can be used as a relay substrate without restricting the degree of freedom in designing the motherboard. Therefore, the semiconductor element in the wafer state can be inspected inexpensively and appropriately.
なお、本発明の各種の構成要素は、個々に独立した存在である必要もなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等でよい。 The various components of the present invention do not have to be individually independent, but a plurality of components are formed as a single member, and a single component is formed of a plurality of members. It may be that a certain component is a part of another component, a part of a certain component overlaps a part of another component, and the like.
本発明によれば、マザーボードの設計の自由度を制限することなく、パッケージ基板を中継基板に流用することができる。したがって、中継基板方式による適切な電気的特性の検査を受けた半導体素子を基板に搭載することができ、安価に半導体装置の品質を安定化させることができる。 According to the present invention, the package substrate can be diverted to the relay substrate without limiting the degree of freedom in designing the motherboard. Therefore, a semiconductor element that has been subjected to an inspection of appropriate electrical characteristics by the relay substrate method can be mounted on the substrate, and the quality of the semiconductor device can be stabilized at a low cost.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.
図2は、本実施形態の半導体装置3を模式的に示した平面図である。また、図1は、図2(a)のY−Y'断面図である。図1(b)は、図1(a)の破線部分を拡大した図である。本実施形態の半導体装置3は、第一の面(図1中、上面3a)と第二の面(図1中、下面3b)とを有するパッケージ基板300と、パッケージ基板300の上面3aに搭載された半導体素子30と、を有する。パッケージ基板300は、上面3aに配置されたパッド303(第一の電極パッド)、テスト専用パッド903(第一のテスト専用パッド)と、下面3bに配置されたパッド904(第二の電極パッド)と、下面3bに配置されたテスト専用パッド905(第二のテスト専用パッド)と、を備える。半導体素子30は、パッド303及びテスト専用パッド903のそれぞれに電気的に接続される。パッド904には外部接続端子401が設けられており、テスト専用パッド905には外部接続端子401が設けられていない。パッド904のピッチはパッド303のピッチよりも広くなっている。
FIG. 2 is a plan view schematically showing the
半導体装置3は、以下の手順で製造することができる。
(1)図3(a)で示すパッケージ基板300を2つ準備する工程。1つは、プローブカード用のパッケージ基板であり、もう1つは、半導体素子搭載用のパッケージ基板である。
(2)図6で示すように、検査対象であるLSIが形成された半導体ウェハ601と、半導体ウェハ601に形成されたLSIに電気信号を印加し、半導体ウェハ601に形成されたLSIの電気特性を測定する測定装置(図示せず)と、を電気的に接続し、プローブカード用のパッケージ基板を有するプローブカード2を用いて半導体ウェハ601を検査する工程。
(3)半導体ウェハからLSIを含む半導体素子を個片化する工程。
(4)図3(b)〜(d)で示すように半導体素子30を半導体素子搭載用のパッケージ基板300上にパッケージ化する工程。
The
(1) A step of preparing two
(2) As shown in FIG. 6, the electrical characteristics of the LSI formed on the
(3) A step of separating semiconductor elements including LSI from a semiconductor wafer.
(4) A step of packaging the
プローブカード2は、図6で示すように、プローブカード用のパッケージ基板と、プローブカード用のパッケージ基板のパッド904に設けられ、測定装置に電気的に接続される外部接続端子401と、プローブカード用のパッケージ基板のテスト専用パッド905に設けられ、測定装置に電気的に接続される外部接続端子901と、プローブカード用のパッケージ基板300が有するパッド303及びテスト専用パッド903のそれぞれに電気的に接続し、半導体ウェハ601に形成された電極602に接触するプローブ101と、を有する。
As shown in FIG. 6, the
上記(2)半導体ウェハを検査する工程は、さらに以下の工程を含む。
(2−1)半導体ウェハ601に設けられた電極602にプローブカード2のプローブ101を接触させることにより、パッド303及びテスト専用パッド903をそれぞれ半導体ウェハ601に設けられた電極602に電気的に接続する工程。
(2−2)半導体ウェハ601に測定装置から電気信号を印加し、半導体ウェハ601の電気特性を測定する工程。
The step (2) of inspecting the semiconductor wafer further includes the following steps.
(2-1) By bringing the
(2-2) A step of measuring the electrical characteristics of the
上記(2)半導体ウェハを検査する工程は、より具体的には、測定装置からテスト専用パッド905、配線902、テスト専用パッド903、およびプローブ101を介して、半導体ウェハ601の電極602に、特定の電気信号を印加する工程を含む。
More specifically, the step (2) of inspecting the semiconductor wafer is specified to the electrode 602 of the
上記(4)半導体素子をパッケージ化する工程は、さらに以下の工程を含む。
(4−1)図3(b)で示すように、半導体素子搭載用のパッケージ基板300の第一の面(図3中、上面3a)の上に、半導体素子30を搭載し、半導体素子搭載用パッケージ基板300のパッド303及びテスト専用パッド903のそれぞれに半導体素子30を電気的に接続する工程。
(4−2)図3(c)で示すように、半導体素子30とレジスト701との間隙にアンダーフィル樹脂32を注入する工程。
(4−3)図3(d)で示すように、半導体素子搭載用のパッケージ基板300のテスト専用パッド905の上には外部接続端子を形成せず、半導体素子搭載用のパッケージ基板300のパッド904の上に外部接続端子401を形成する工程。
The step (4) of packaging the semiconductor element further includes the following steps.
(4-1) As shown in FIG. 3B, the
(4-2) A step of injecting an
(4-3) As shown in FIG. 3D, the external connection terminals are not formed on the test dedicated
以下、半導体装置3及びその製造方法について詳細に説明する。
Hereinafter, the
半導体装置3は、図1で示すように、上面3aが、レジスト701で覆われている。パッケージ基板300は矩形を有している。
As shown in FIG. 1, the
パッケージ基板300は、中継基板として用いることができる。そのため、あらかじめテスト専用パッド903及びこれに対応した配線902が作成されている。また、パッケージ基板300には、テスト専用パッド905を搭載するが、パッケージ組立後の状態ではこのテスト専用パッド905は使用しない。そこで、図2(a)で示すように、テスト専用パッド905は、パッド904の空き部分に形成させる。これにより、下面3bに搭載されるマザーボードのレイアウト変更の必要をなくすることができる。
The
テスト専用パッド903、905は、LSIテストに用いられるテスト専用の接続端子と接続することができる。テスト専用パッドとは、半導体ウェハのLSIテストを行う際、LSIテスタから特定の電気信号を印加するために必須となる専用のパッドである。よって、半導体素子30を実装後の半導体装置では、テスト専用パッドは使用しない。そこで、半導体装置3では、テスト専用パッド905に、外部接続端子401を搭載しない構成を採用している。これにより、下面3b側にマザーボードを搭載しても、テスト専用パッド905はマザーボードに接触しない。よって、マザーボード上にテスト専用パッド905に対応するパッドを設けるといった、マザーボードの設計変更をする必要がないため、費用面で有利となる。
The test dedicated
また、パッケージ基板300は、内部に配線402、902を有している。テスト専用パッド903はテスト専用パッド905と配線902を介して電気的に接続する。パッド303はパッド904に配線402を介して電気的に接続する。
Further, the
また、半導体素子30は、パッケージ基板300の上面3aにバンプ603を介して実装されている。バンプ603は、半導体素子30をウェハ状態で電気的特性を検査するとき、プローブとの接続のため必要とされる。検査終了後、除去することも可能であるが、工程数を増加させたり、コストを増加させたりするという点で面倒が生じる。よって、バンプ603は除去しない方が有利である。
The
パッケージ基板300は、たとえば、多層配線層を有するプリントパッケージ基板とすることができる。パッケージ基板300の基板本体301は、種々の樹脂を材料とすることができるが、たとえば、ガラスエポキシ樹脂を用いることができる。
The
パッド303、904は、銅、ニッケルなどを材料とすることができる。テスト専用テスト専用パッド903、905についても、同様に銅、ニッケルを材料とすることができる。
The
図2は、半導体装置の下面3b側の平面図である。図2(a)で示すように、パッド904は下面3bの外縁部及び中央部に配置されている。外縁部と中央部との間にはパッド904のピッチよりも広い隙間が形成されている。テスト専用パッド905は、その隙間に設けられている。
FIG. 2 is a plan view of the
パッド904のレイアウトによっては図2(b)で示すように隙間がない場合がある。この場合、テスト専用パッド905は下面3bのコーナー部分に設けることができる。パッケージ基板300は、半導体素子30の実装時に実装方向の間違えを防止するため、1コーナーのみ外部接続端子401を搭載しないように構成されている。そのため、テスト専用パッド905を下面3bのコーナー部分に設けることが可能となる。
Depending on the layout of the
こうすることにより、ユーザーが使用しない箇所にテスト専用パッドを配置することができる。したがって、半導体素子搭載のパッケージ基板300と、後述する中継基板1とは同一構造のパッケージ基板を用いることができ、費用面で有利となる。
By doing so, a test-dedicated pad can be arranged at a location not used by the user. Accordingly, a package substrate having the same structure can be used for the
なお、下面3bにおけるテスト専用パッド905は、絶縁性保護膜403で覆うことができる。こうすることにより、テスト専用パッド905が隣設するパッド904とショートを起こすことを確実に防止することができる。絶縁性保護膜403は、ソルダーレジスト等から形成させることができる。外部接続端子401は例えば半田バンプとすることができる。
The test dedicated
このように、半導体装置3を構成させることにより、パッケージ基板300を検査用中継基板として利用することが可能になる。以下に、パッケージ基板300を流用した中継基板の一例について説明する。
In this way, by configuring the
図5は、中継基板1を模式的に示した平面図である。また、図4は、図5のX−X'断面図である。中継基板1は、パッケージ基板300と、下面1aに形成されたレジスト701と、を有する。パッド303には、半田メッキ702が施されている。パッド303は、配線402を介してパッド904と電気的に接続される。パッド904には外部接続端子401が搭載されている。
FIG. 5 is a plan view schematically showing the relay substrate 1. 4 is a cross-sectional view taken along the line XX ′ of FIG. The relay substrate 1 includes a
また、中継基板1は、パッケージ基板300の上面1bにテスト専用パッド905を有する。テスト専用パッド905には、テスト専用の外部接続端子901が搭載されている。また、テスト専用パッド905は、配線902を介してテスト専用パッド903に電気的に接続される。外部接続端子401、901は例えば半田バンプとすることができる。
In addition, the relay substrate 1 has a test dedicated
このように構成される中継基板1を用いる例を図6を用いて説明する。プローブカード2は、検査対象であるLSIが形成された半導体ウェハ601と、半導体ウェハ601に電気信号を印加し、半導体ウェハ601の電気特性を測定する測定装置と、を電気的に接続する。プローブカード2は、中継基板1と、中継基板1が有するパッド303に電気的に接続し、半導体ウェハ601に形成された電極602に接触するプローブ101と、を有する。
An example using the relay substrate 1 configured as described above will be described with reference to FIG. The
プローブ101は測定対象の半導体ウェハ601上に配置された電極602と同じピッチにて配列されている。その間隔はおおむね125μmから250μm程度である。プローブ101には、直径30μm〜120μm程度のバネ性を有する部材を用いることができる。この部材に、貴金属からなる合金、または鉄の母材にニッケル,金メッキを施すことにより、プローブ101を得ることができる。
The
プローブカード2は、さらにプローブカード基板501を備えている。プローブカード基板501は、中継基板1の上面1b側に取り付けられている。
The
プローブカード2は、LSIテスタからの信号を半導体ウェハ601に印加、およびその逆を行うために使用される治工具である。そのためプローブカード2では半導体ウェハ601に形成されたバンプ603のピッチからLSIテスタに接続可能なピッチまで拡張を行う必要がある。LSIテスタがもつ電極子はおおよそ1〜2mmピッチ程度である。LSIテスタはプローブカード基板501が直接接続する。
The
プローブカード基板501は、プリントパッケージ基板を用いることができる。このプリント基板は、径25〜45cm程度の円形、または幅25〜45cm程度の矩形を有する。プローブカード基板501は、ガラスエポキシ樹脂やポリイミド樹脂など有機素材中に銅配線を行って作成することができる。LSIテスタと接続する接続端子502は、プローブカード本体の表面の外周付近に約1〜2mmピッチ程度の間隔で配置される。プローブカード基板501により、0.8mm〜1.27mmピッチ程度までピッチ変換を行うことが可能である。さらに中継基板1にて半導体ウェハ601と同じパッドピッチまで変換を行うことができる。
The
中継基板1の下面1a側には半導体ウェハ601と同じピッチでパッド303及びテスト専用パッド903が配置されている。上面1b側にはプローブカード基板501上の接続端子502と同じピッチにてパッド904が配置されている。パッド303とパッド904との間はパッケージ基板300の内部にて配線402によって接続されている。パッケージ基板300とプローブカード基板501との間の電気的な接続は、半田リフローなどの方法を用いて外部接続端子401、901と接続端子502とを接続させることによりおこなう。
中継基板1とプローブ101との間は、プローブ101の端部(図6では上端部2a)をパッド303に押し当てることにより導通をとる。プローブ101はガイド板102,104により保持されている。ガイド板102,104にはプローブ101の径よりわずかに大きな穴がプローブ101と同じ位置に開けられている。この穴にプローブを通すことによりプローブ101の保持および位置決めを行うことができる。
The relay substrate 1 and the
プローブ101、ガイド板102、104、スペーサー103を総称してプローブヘッドと呼ぶ。プローブヘッドは、プローブカード基板501上に取り付けられたプレート201に対しネジなどで固定させて使用することができる。このとき、パッケージ基板300上のパッド303、テスト専用パッド903の位置に対し、プローブ101の上端部2aの位置が同じになるように位置決めして固定する必要がある。そこで、図3で示すように、プローブ101の上端部2aがパッド303、テスト専用パッド903に押し付けられるようにするとよい。
The
また、プローブカード2は、図7で示すようにプローブ101が、半導体ウェハの電極にプローブが接続する前においてフローティング状態であり、半導体ウェハの電極にプローブが接続した後においてパッド303と電気的に接続することもできる。フローティング状態とは、プローブ101がパッド303に押し付けられていない状態になることをいう。
Further, as shown in FIG. 7, the
つづいて、このプローブカード2を用いた半導体ウェハ601の検査方法について説明する。この検査方法は、検査対象である半導体ウェハ601に設けられた電極602にプローブ101を接触させるステップと、半導体ウェハ601に電気信号を印加し、半導体ウェハ601の電気特性を測定するステップと、を含む。
Next, an inspection method for the
この電気的検査を行う手順を具体的に以下に説明する。なお、半導体ウェハ601として、ウェハ状態のフリップチップデバイスを例に挙げて説明する。
The procedure for performing this electrical inspection will be specifically described below. The
プローバと呼ばれる装置の上面にプローブカード2を取り付け、LSIテスタとプローブカード2を電気的に接続させる。測定対象の半導体ウェハ601をプローバのステージ上に置き、半導体ウェハ601の電極602上に形成されたバンプ603のプローブ101の端部(図6中、下端部2b)の位置に対するXYZ方向の位置決めを行う。その後、ステージを上昇させて半導体ウェハ601のバンプ603をプローブカードのプローブ101に押し付ける。プローブ101がフローティング状態で固定されていた場合は、プローブ101の上端部2aがパッド303、テスト専用パッド903に押さえつけられ電気的な導通を得ることになる。この状態に至り、バンプ603、プローブ101を介しLSIテスタと半導体ウェハ601との間が電気的に接続する。これにより、LSIテスタから電気信号を印加/検出して検査を行うことができる。
The
つづいて、半導体素子をパッケージ化して半導体装置3を製造する手順について図3を用いて説明する。まず、パッケージ基板300を準備する。パッケージ基板300は、中継基板1のパッケージ基板と同一の構造を有する。基板本体301の内部に、配線402、902を形成する。基板本体301の第一の面(図3中、上面3a)に、パッド303、テスト専用パッド903を配置し、基板本体301の第二の面(下面3b)にパッド904及びテスト専用パッド905を配置する。
Next, a procedure for manufacturing a
ついで、パッド303に半田メッキ702を施し、レジスト701を形成する(図3(a))。そして、パッケージ基板の上面3a側に半導体素子30をリフロー実装する(図3(b))。
Next, solder plating 702 is applied to the
その後、半導体素子30とレジスト701との間にアンダーフィル樹脂32を充填する(図3(c))。最後に、パッド904に外部接続端子401を搭載し、半導体装置3を完成させる(図3(d))。なお、テスト専用パッド905には、外部接続端子401を搭載しない。
Thereafter, the
なお、半導体素子30は、半導体プロセスによって作成することができる。ウェハ状態の半導体素子30の電極(図示せず)に、印刷,蒸着またはメッキ工程などによってバンプ603を形成する。これをダイシングし、個片化することにより半導体素子30(半導体チップ)を得る。また、半導体素子30は、半導体ウェハ601の電気的検査において、良品と判定されたLSIを含む半導体素子を選別してパッケージ化することができる。
The
つづいて、本実施形態の作用及び効果について説明する。本実施形態の半導体装置3は、パッケージ基板300がテスト専用端子(テスト専用パッド903、905)を有することにより、パッケージ基板300を中継基板として流用することができる。また、半導体装置3の第二の面(図1中、下面3b)に形成されたパッド904、テスト専用パッド905のうち、パッド904にのみ外部接続端子401を搭載し、テスト専用パッド905には、外部接続端子401を搭載しない構成を採用する。これにより、第二の面(図1中、下面3b)にマザーボードを搭載させる際、テスト専用パッド905がマザーボードとコンタクトしないようにすることができる。よって、テスト専用パッドに不要な電気信号が入力され、半導体装置3の動作に影響を与えることを防止することができる。
It continues and demonstrates the effect | action and effect of this embodiment. In the
したがって、半導体装置3によれば、マザーボードの設計の変更を不要とし、パッケージ基板を検査用中継基板にそのまま使用することができる。よって、パッケージ基板を中継基板に流用して、ウェハ状態の半導体素子を安価かつ適切に検査することが可能となる。
Therefore, according to the
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。たとえば、本実施形態では、フリップチップデバイスを例に挙げて説明した。しかしながら、ワイヤボンディングデバイスであっても本発明は適用可能である。
本発明の他の態様を以下に例示する。
(1) 第一の面と第二の面とを有し、前記第一の面に配置された複数の第一の電極パッドと、前記第二の面に配置され前記第一の電極パッドのピッチよりも広く配置された第二の電極パッドと、前記第二の面に配置された第二のテスト専用パッドと、を備える二つのパッケージ基板を準備する工程と、
検査対象であるLSIが形成された半導体ウェハと、前記半導体ウェハに形成された前記LSIに電気信号を印加し、前記半導体ウェハに形成された前記LSIの電気特性を測定する測定装置と、を電気的に接続し、準備された前記二つのパッケージ基板のうちの一のパッケージ基板を有するプローブカードを用いて前記半導体ウェハを検査する工程と、
前記半導体ウェハから前記LSIを含む半導体素子を個片化する工程と、
準備された前記二つのパッケージ基板のうちの他のパッケージ基板上に前記半導体素子をパッケージ化する工程と、
を含み、
前記プローブカードは、
前記一のパッケージ基板と、
前記一のパッケージ基板の前記第二の電極パッドおよび前記第二のテスト専用パッドに設けられ、前記測定装置に電気的に接続される外部接続端子と、
前記一のパッケージ基板が有する前記複数の第一の電極パッドに電気的に接続し、前記半導体ウェハに設けられた電極に接触するプローブと、
を有し、
前記半導体ウェハを検査する工程は、
前記半導体ウェハに設けられた前記電極に前記プローブカードの前記プローブを接触させることにより、前記複数の第一の電極パッドと前記半導体ウェハに設けられた前記電極とを電気的に接続する工程と、
前記半導体ウェハに前記測定装置から電気信号を印加し、前記半導体ウェハの電気特性を測定する工程と、
を含み、
前記半導体素子をパッケージ化する工程は、
前記他のパッケージ基板の前記第一の面の上に、前記半導体素子を搭載し、前記半導体素子を前記他のパッケージ基板の前記第一の電極パッドに電気的に接続する工程と、
前記他のパッケージ基板の前記第二のテスト専用パッドの上には外部接続端子を形成せず、前記他のパッケージ基板の前記第二の電極パッドの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。
(2) 前記二つのパッケージ基板は、それぞれの内部に配線を有し、
前記第一の電極パッドは、第一のテスト専用パッドを含み、
前記第一のテスト専用パッドは、前記配線を介して前記第二のテスト専用パッドに電気的に接続し、
前記半導体ウェハを検査する工程は、
前記測定装置から前記第二のテスト専用パッド、前記配線、前記第一のテスト専用パッド、および前記プローブを介して、前記半導体ウェハの前記電極に、特定の電気信号を印加する工程を含むことを特徴とする(1)に記載の半導体装置の製造方法。
(3) 前記半導体素子をパッケージ化する工程は、
前記半導体素子と前記他のパッケージ基板の前記第一の面との間隙にアンダーフィル樹脂を注入する工程をさらに含むことを特徴とする、(1)または(2)に記載の半導体装置の製造方法。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable. For example, in the present embodiment, the flip chip device has been described as an example. However, the present invention can be applied even to a wire bonding device.
Other embodiments of the present invention are exemplified below.
(1) A first surface having a first surface and a second surface, a plurality of first electrode pads disposed on the first surface, and a plurality of first electrode pads disposed on the second surface. Preparing two package substrates comprising a second electrode pad disposed wider than the pitch and a second test pad disposed on the second surface;
A semiconductor wafer on which an LSI to be inspected is formed, and a measuring device that applies an electrical signal to the LSI formed on the semiconductor wafer and measures the electrical characteristics of the LSI formed on the semiconductor wafer. Inspecting the semiconductor wafer using a probe card having one package substrate of the two package substrates prepared and connected,
Separating the semiconductor element including the LSI from the semiconductor wafer;
Packaging the semiconductor element on another package substrate of the two package substrates prepared; and
Including
The probe card is
The one package substrate;
An external connection terminal provided on the second electrode pad and the second test-dedicated pad of the one package substrate and electrically connected to the measurement device;
A probe that is electrically connected to the plurality of first electrode pads of the one package substrate and contacts an electrode provided on the semiconductor wafer;
Have
The step of inspecting the semiconductor wafer includes
Electrically connecting the plurality of first electrode pads and the electrodes provided on the semiconductor wafer by bringing the probes of the probe card into contact with the electrodes provided on the semiconductor wafer;
Applying an electrical signal from the measuring device to the semiconductor wafer and measuring electrical characteristics of the semiconductor wafer;
Including
The step of packaging the semiconductor element includes:
Mounting the semiconductor element on the first surface of the other package substrate and electrically connecting the semiconductor element to the first electrode pad of the other package substrate;
Forming an external connection terminal on the second electrode pad of the other package substrate without forming an external connection terminal on the second test-dedicated pad of the other package substrate; and
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
(2) Each of the two package substrates has a wiring inside thereof.
The first electrode pad includes a first test-dedicated pad,
The first dedicated test pad is electrically connected to the second dedicated test pad via the wiring,
The step of inspecting the semiconductor wafer includes
Applying a specific electrical signal from the measuring device to the electrode of the semiconductor wafer via the second test-dedicated pad, the wiring, the first test-dedicated pad, and the probe. The method for manufacturing a semiconductor device according to (1), which is characterized in that
(3) The step of packaging the semiconductor element includes:
The method of manufacturing a semiconductor device according to (1) or (2), further comprising a step of injecting an underfill resin into a gap between the semiconductor element and the first surface of the other package substrate. .
1 中継基板
1a 下面
1b 上面
2 プローブカード
2a 上端部
2b 下端部
3 半導体装置
3a 上面
3b 下面
30 半導体素子
32 アンダーフィル樹脂
101 プローブ
102 ガイド板
104 ガイド板
103 スペーサー
201 プレート
300 パッケージ基板
301 基板本体
303 パッド
401 外部接続端子
402 配線
403 絶縁性保護膜
501 プローブカード基板
502 接続端子
601 半導体ウェハ
602 電極
603 バンプ
701 レジスト
702 半田メッキ
901 外部接続端子
902 配線
903 テスト専用パッド
904 パッド
905 テスト専用パッド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Relay substrate
Claims (8)
前記パッケージ基板の前記第一の面に搭載された半導体素子と、
を有し、
前記パッケージ基板は、
前記第一の面に配置された複数の第一の電極パッドと、
前記第二の面に配置された第二の電極パッドと、
前記第二の面に配置された第二のテスト専用パッドと、
を備え、
前記半導体素子は、前記第一の電極パッドに電気的に接続され、
前記第二の電極パッドのピッチは前記第一の電極パッドのピッチよりも広く、
前記第二の電極パッドには外部接続端子が設けられており、
前記第二のテスト専用パッドには外部接続端子が設けられておらず、
前記パッケージ基板は内部に配線を有し、
前記第一の電極パッドは、前記半導体素子に電気的に接続された第一のテスト専用パッドを含み、
前記第一、第二のテスト専用パッドは、半導体ウェハのLSIテストを行う際、LSIテスタから特定の電気信号を印加するために必須となる専用のパッドであり、
前記第一のテスト専用パッドは前記第二のテスト専用パッドとのみ前記配線を介して電気的に接続されることを特徴とする半導体装置。 A package substrate having a first surface and a second surface opposite the first surface;
A semiconductor element mounted on the first surface of the package substrate;
Have
The package substrate is:
A plurality of first electrode pads disposed on the first surface;
A second electrode pad disposed on the second surface;
A second test pad disposed on the second surface;
With
The semiconductor element is electrically connected to the first electrode pad;
The pitch of the second electrode pads is wider than the pitch of the first electrode pads,
The second electrode pad is provided with an external connection terminal,
The second test pad has no external connection terminal,
The package substrate has wiring inside,
The first electrode pad includes a first test-dedicated pad electrically connected to the semiconductor element,
The first and second test dedicated pads are dedicated pads that are indispensable for applying a specific electrical signal from an LSI tester when performing an LSI test of a semiconductor wafer,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first test-dedicated pad is electrically connected only to the second test-dedicated pad via the wiring.
前記第一の電極パッドは前記第二の電極パッドに前記配線を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The package substrate has wiring inside,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first electrode pad is electrically connected to the second electrode pad through the wiring.
前記外縁部と前記中央部との間に前記第二の電極パッドのピッチよりも広い隙間が形成され、
前記隙間に前記第二のテスト専用パッドが設けられていることを特徴とする請求項1乃至5いずれかに記載の半導体装置。 The second electrode pads are respectively disposed at the outer edge and the center of the second surface;
A gap wider than the pitch of the second electrode pad is formed between the outer edge portion and the central portion,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the second test-dedicated pad is provided in the gap.
前記第二のテスト専用パッドが、前記第二の面のコーナー部分の少なくとも一つに設けられていることを特徴とする請求項1乃至5いずれかに記載の半導体装置。 The package substrate has a rectangular shape;
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second test-dedicated pad is provided in at least one of the corner portions of the second surface.
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