JP4822880B2 - 半導体ウエハ、半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
I/Oセル7の上にボンディング用パッド9とプロービング用パッド11が配置されている((A)参照。)。
半導体基板13の上にポリ−メタル層間絶縁膜15が形成されている。ここでポリ−メタル層間絶縁膜とは、メタル配線層とポリシリコン層及び半導体基板を絶縁している膜をいう。ポリ−メタル層間絶縁膜15上に、下層側から順にメタル配線層17−1〜17−5が形成されており、各層のメタル配線層の間に層間絶縁膜19−1〜19−4が形成されている。
保護メタル層17−4cの下に第3層目メタル配線層17−3からなる内部配線17−3cが配置されている。内部配線17−3cの用途は電源配線、グランド配線、信号配線など様々である。
ボンディング用パッド9とプロービング用パッド11が設けられていることにより、プロービング用パッド11の表面にはプローブ針の接触痕が付くが、ボンディング用パッド9の表面にはプローブ針接触痕は付かず、ボンディングワイヤや半田バンプなどの外部接続端子とボンディング用パッド9との接続信頼性を向上させることができる。
しかし、保護メタル層17−3dを増やすことにより、I/Oセル上に配置する内部配線の設計の自由度が低下する。例えばI/Oセルの上に配置されている電源配線などを削ったり、外したりすると、集積回路の動作への影響も考えられ、安易にプロービング用パッド下の保護メタル層を増やすことは得策ではない。
パッド接続用配線のスクライブラインに配置されている部分は、スクライブラインを切断して半導体ウエハからチップ領域を切り出す際にスクライブラインとともに切断されるので、半導体ウエハからチップ領域を切り出して形成した半導体装置ではボンディング用パッドとプロービング用パッドは電気的に分離されている。
さらに、上記ボンディング用パッド、上記プロービング用パッド及び上記パッド接続用配線を形成しているメタル配線層は最上層のメタル配線層である例を挙げることができる。
さらに、上記パッド接続用配線は上記プロービング用パッドの下には配置されていないようにしてもよい。
また、上記プロービング用パッドの下に、下層側へのクラックの伝播を防止するための保護メタル層を備えているようにしてもよい。
これにより、プロービング用パッドの下にボンディング用パッドとは絶縁されるべき内部配線が配置されており、プロービング用パッドの下にプロービングに起因する損傷が生じたとしても、その内部配線とボンディング用パッドがショートするのを防止することができる。なお、プロービング用パッドの下にプロービングに起因する損傷が生じていても、プロービング用パッドの下に配置されている内部配線がボンディング用パッドとは電気的に接続されていないものであれば、その内部配線とプロービング用パッドがプロービングに起因するプロービング用パッドの下層の損傷によってショートしても、その内部配線とボンディング用パッドがショートすることはなく、さらに半導体装置に切り出した後のプロービング用パッドはパッド接続用配線が切断されてフローティングな状態なので、不具合を招くことはない。
本明細書において内部配線にはメタル配線層からなるものの他、ポリシリコン層や不純物拡散層からなる配線や電極も含む。
さらに、ボンディング用パッド、プロービング用パッド及びパッド接続用配線を形成しているメタル配線層は最上層のメタル配線層であるようにすれば、ボンディング用パッド及びプロービング用パッドの形成が簡単になる。
さらに、パッド接続用配線はプロービング用パッドの下には配置されていないようにすれば、プロービング用パッドの下にプロービングに起因する損傷が生じていても、パッド接続用配線の切断後の、プロービング用パッドの下層でのプロービング用パッドとパッド接続用配線のショートをなくすことができる。
また、プロービング用パッドの下に、下層側へのクラックの伝播を防止するための保護メタル層を備えているようにすれば、プロービング用パッドの下にプロービングに起因する損傷が生じていても、保護メタル層よりも下層の配線層とプロービング用パッドがショートするのを防止することができる。この態様は、プロービング用パッド及び保護メタル層の下にパッド接続用配線が配置されている場合に特に有効である。
トランジスタなどの素子と素子分離酸化膜(図示は省略)が形成された半導体基板13上にポリ−メタル層間絶縁膜15が形成されている。ポリ−メタル層間絶縁膜15の所定の領域にコンタクトホールが形成され、そのコンタクトホールに例えばタングステンなどの導電材料が埋め込まれている。
第4層目層間絶縁膜19−4上及び第5層目メタル配線層17−5上に最終保護膜(図示は省略)が形成されている。最終保護膜のボンディング用パッド9及びプロービング用パッド11に対応する位置に開口部が設けられて第5層目メタル配線層17−5が露出している。
保護メタル層17−4cの下に第3層目メタル配線層からなる内部配線17−3cが配置されている。
上述のように、クラック23が生じると時間経過により上下層のメタル配線層が腐食によってショートすることがある。ここでは、プロービング用パッド11と内部配線17−3aがショートしてしまう。
図2に示すように、プロービング用パッド11にプローブ針21を接触させてウエハテストを行なう。
ウエハテストが完了した後、スクライブライン5を切断する。このとき、第5層目メタル配線層17−5bのプロービング用パッド11とは反対側の端部、第4層目メタル配線層17−4b、第3層目メタル配線層17−3b、及び、第2層目メタル配線層17−2bの17−2aとは反対側の端部もスクライブライン5とともに除去される。これにより、ボンディング用パッド9とプロービング用パッド11を電気的に分離する(図5を参照。)。
半導体装置25において、ボンディング用パッド9とプロービング用パッド11は電気的に分離されている。スクライブラインの切断面25aに、ボンディング用パッド9に接続された、パッド接続用配線の一部分を構成する第5層目メタル配線層17−5bの断面と、プロービング用パッドに接続された、パッド接続用配線の他の一部分を構成する第2層目メタル配線層17−2bの断面が露出している。
図7は半導体装置の他の実施例のパッド近傍を示す断面図である。この半導体装置の実施例は、図6を参照して説明した半導体ウエハ1のスクライブライン5が切断されてチップ領域3が切り出されて形成されたものである。
プロービング用パッド11にプローブ針を接触させてウエハテストを行なう。
ウエハテストが完了した後、スクライブライン5を切断する。このとき、第5層目メタル配線層17−5bのプロービング用パッド11とは反対側の端部、第4層目メタル配線層17−4b、第3層目メタル配線層17−3b、及び、第2層目メタル配線層17−2bの17−2aとは反対側の端部もスクライブライン5とともに除去される。これにより、ボンディング用パッド9とプロービング用パッド11を電気的に分離する(図7を参照。)。
これらの実施例によれば、プロービングに起因するクラック23が内部配線17−3cの下にまで生じたとしても、ボンディング用パッド9とプロービング用パッド11がショートするのを防止することができる。
この実施例では、プロービング用パッド11から延伸している第5層目メタル配線層17−5bは、スクライブライン5に導かれ、さらに、チップ領域3に戻って第5層目メタル配線層17−5aに接続されている。さらに、図1を参照して説明した実施例と比較して、メタル配線層17−2b,17−3b,17−4b及びそれらと第5層目メタル配線層17−5bを接続するビアホールが配置されていない。第5層目メタル配線層17−5bはパッド接続用配線を構成する。
プロービング用パッド11にプローブ針を接触させてウエハテストを行なう。
ウエハテストが完了した後、スクライブライン5を切断する。このとき、第5層目メタル配線層17−5bのスクライブライン5に配置されている部分はスクライブライン5とともに除去される。これにより、ボンディング用パッド9とプロービング用パッド11を電気的に分離する(図9を参照。)。
さらに、ボンディング用パッド9、プロービング用パッド11及び第5層目メタル配線層17−5bを形成しているメタル配線層は最上層のメタル配線層であるので、ボンディング用パッド及びプロービング用パッドの形成が簡単になる。ただし、ボンディング用パッド、プロービング用パッド及びパッド接続用配線を形成しているメタル配線層は最上層のメタル配線層に限定されるものではない。
さらに、ボンディング用パッド9、プロービング用パッド11及びパッド接続用配線を構成する第5層目メタル配線層17−5bは同一層のメタル配線層によって形成されているので、簡単な配線構造でパッド接続用配線を形成することができる。例えば1層メタル配線構造のチップ領域をもつ半導体ウエハにもこの態様を適用することができる。
また、上記の実施例ではボンディング用パッド9及びプロービング用パッド11はI/Oセル7の上に配置されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ボンディング用パッド9及びプロービング用パッド11が配置される位置は限定されるものではない。
図10は、半導体ウエハのさらに他の実施例のパッド近傍を拡大して示す図であり、(A)は平面図、(B)は(A)のD−D位置での断面図である。図1と同じ機能を果たす部分には同じ符号を付し、それらの部分の説明は省略する。
この実施例ではプロービング用パッド11の一部分がスクライブライン5に配置されている。
プロービング用パッド11にプローブ針を接触させてウエハテストを行なう。
ウエハテストが完了した後、スクライブライン5を切断する。このとき、プロービング用パッド11のスクライブライン5に配置されている部分、第5層目メタル配線層17−5b、第4層目メタル配線層17−4b、第3層目メタル配線層17−3b、及び、第2層目メタル配線層17−2bの17−2aとは反対側の端部もスクライブライン5とともに除去される。これにより、ボンディング用パッド9とプロービング用パッド11を電気的に分離する(図11を参照。)。
半導体装置25において、ボンディング用パッド9とプロービング用パッド11は電気的に分離されている。スクライブラインの切断面25aに、ボンディング用パッド9に電気的に接続された第2層目メタル配線層17−2b(パッド接続用配線)の断面と、プロービング用パッド11の残渣の断面が露出している。
さらに、プロービング用パッド11の一部分がスクライブライン5に配置されていることにより、チップ領域3でプロービング用パッド11が占める面積を小さくすることができるので、チップ領域3の面積を小さくすることができる。
図12は、半導体ウエハの参考例のパッド近傍を拡大して示す図であり、(A)は平面図、(B)は(A)のD−D位置での断面図である。図1と同じ機能を果たす部分には同じ符号を付し、それらの部分の説明は省略する。
プロービング用パッド11にプローブ針を接触させてウエハテストを行なう。
ウエハテストが完了した後、スクライブライン5を切断する。このとき、プロービング用パッド11、第4層目メタル配線層17−4b、第3層目メタル配線層17−3b、及び、第2層目メタル配線層17−2bの17−2aとは反対側の端部もスクライブライン5とともに除去される(図13を参照。)。
半導体装置25において、プロービング用パッド11は存在しない。スクライブラインの切断面25aに、ボンディング用パッド9に電気的に接続された第2層目メタル配線層17−2b(パッド接続用配線)の断面が露出している。
さらに、チップ領域3でプロービング用パッド11が占める面積をなくすことができるので、チップ領域3の面積を小さくすることができる。
プロービング用パッド11の全部分をスクライブライン5に配置する態様は、図6、図7、図8、図9に示した実施例にも適用することができ、同様の効果を得ることができることはいうまでもない。
また、チップ領域3にプロービング用パッド11を備えている上記実施例ではプロービング用パッド11の下に保護メタル層17−4cを備えているが、本発明はこれに限定されるものではなく、プロービング用パッドの下に保護メタル層を備えていなくてもよい。
3 チップ領域
5 スクライブライン
7 I/Oセル
9 ボンディング用パッド
11 プロービング用パッド
13 半導体基板
15 ポリ−メタル層間絶縁膜
17−1,17−1a 第1層目メタル配線層
17−2,17−2a,17−2b 第2層目メタル配線層
17−3,17−3a,17−3b 第3層目メタル配線層
17−3c 内部配線
17−4,17−4a,17−4b 第4層目メタル配線層
17−3c 保護メタル層
17−5,17−5a,17−5b 第5層目メタル配線層
21 プローブ針
23 クラック
Claims (11)
- スクライブラインによって互いに分離されてマトリクス状に配置された複数のチップ領域を備え、外部接続端子が接続されるボンディング用パッドとウエハテスト時にプローブ針が接触されるプロービング用パッドを備えた半導体ウエハにおいて、
前記ボンディング用パッドと前記プロービング用パッドは互いに間隔をもって前記チップ領域に配置されており、
前記ボンディング用パッドと前記プロービング用パッドを接続するためのパッド接続用配線を備え、前記パッド接続用配線の一部分は前記スクライブラインに配置されており、
前記プロービング用パッドの下に前記ボンディング用パッドとは絶縁されるべき内部配線が配置されていることを特徴とする半導体ウエハ。 - 前記ボンディング用パッド、前記プロービング用パッド及び前記パッド接続用配線は同一層のメタル配線層によって形成されている請求項1に記載の半導体ウエハ。
- 前記ボンディング用パッド、前記プロービング用パッド及び前記パッド接続用配線を形成しているメタル配線層は最上層のメタル配線層である請求項2に記載の半導体ウエハ。
- 前記パッド接続用配線はビアホールを介して接続された複数層のメタル配線層によって形成されている請求項1に記載の半導体ウエハ。
- 前記パッド接続用配線は前記プロービング用パッドの下には配置されていない請求項4に記載の半導体ウエハ。
- 前記ボンディング用パッド及び前記プロービング用パッドはI/Oセル上に配置されている請求項1から5のいずれかに記載の半導体ウエハ。
- 前記プロービング用パッドの下に、下層側へのクラックの伝播を防止するための保護メタル層を備えている請求項1から6のいずれかに記載の半導体ウエハ。
- 前記プロービング用パッドの一部分は前記スクライブラインに配置されている請求項1から7のいずれかに記載の半導体ウエハ。
- 請求項1から7に記載された半導体ウエハの前記スクライブラインが切断されて前記チップ領域が切り出されて形成された半導体装置であって、
前記ボンディング用パッドと前記プロービング用パッドは電気的に分離されており、
前記スクライブラインの切断面に、前記ボンディング用パッドに接続された前記パッド接続用配線の断面と、前記プロービング用パッドに接続された前記パッド接続用配線の断面を備えている半導体装置。 - 請求項8に記載された半導体ウエハの前記スクライブラインが切断されて前記チップ領域が切り出されて形成された半導体装置であって、
前記ボンディング用パッドと前記プロービング用パッドの残渣は電気的に分離されており、
前記スクライブラインの切断面に、前記ボンディング用パッドに接続された前記パッド接続用配線の断面と、前記プロービング用パッドの残渣の断面を備えている半導体装置。 - 請求項1から8に記載された半導体ウエハを用いた半導体装置の製造方法であって、
前記プロービング用パッドにプローブ針を接触させてウエハテストを行なった後、前記スクライブラインを切断するとともに前記パッド接続用配線を切断して前記ボンディング用パッドと前記プロービング用パッドを電気的に分離する工程を含む半導体装置の製造方法。
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