JPH01208844A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 バンプ電極を備えた高集債形の半導体装置に適用して特
に有効な技術に関するものである。

〔従来の技術〕

半導体装置のプローブ検査に用いられるプローブ針につ
いて記載されている例としては、特願昭５２−５４２８
０号がある。

本発明者は、前記プローブ検査の際に有用な半導体装置
のバンプ電極構造について検討した。以下は、本発明者
によって検討された技術であり、その概要は次の通りで
ある。

半導体装置の製造過程においては、ウェハに所定の回路
を形成し、分割を行う前にプローブ検査と呼ばれる回路
の作動検査が行われる。ウェハ状態において、電極とし
てバンプ電極が形成されたウェハにおいては、各ペレッ
ト毎に、バンプ電極に対してテスタと接続されたプロー
ブ針の先端を接触させ、このプローブ針を介して電源電
圧の供給及び信号の人出力を行い、素子の作動状態を検
査している。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、一般にバンプ電極は半田、すなわち鉛（ｐｂ
）と１（Ｓｎ）との合金で構成されているが、その比率
は鉛が全体の９０パーセント以上を占めている。鉛は大
気と接触することにより接触面が酸化されやすい特性を
有するため、鉛を主成分としたバンプ電極の表面には酸
化膜が形成され、これによりプローブ検査時の接触抵抗
が上昇し、精度の高い検査を行うことが妨げられていた
。

また、このような接触抵抗を減少させるために、バンプ
電極の表面に生成された酸化膜を除去してバンプ電極の
突出表面を清浄な状態にした後にプローブ針を当接させ
て検査を行う必要があった。

本発明は、上記問題点に着目してなされたものであり、
その目的はバンプ電極を備えた半導体装置のプローブ検
査における検査精度を高めることのできる技術を提供す
ることにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、次の通りである。

すなわち、半導体装置の回路形成面におけるバンプ電極
を形成する際に、バンプ電極の突出先端層をあらかじめ
難酸化性の導電性金属で形成するものである。

〔作用〕

上記した手段によれば、プローブ針の先端と接触状態と
なるバンプ電極の突出先端層が難酸化性の導電性金属で
構成されているため、酸化膜による接触抵抗を抑止でき
、検査信頼性の高いプローブ検査を実現できる。

〔実施例〕

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施例である半導体
装置のバンプ電極の形成方法およびプローブ検査の状態
を示す断面図、第２図はこの半導体装置をパッケージに
組込んだ状態を示す断面図である。

本実施例の半導体装置ｌは、ウェハ状態あるいは分割さ
れたベレット状態で得られるものであり、シリコン（Ｓ
ｉ）からなる基板の表面に所定の回路層が形成されたも
のである。

該半導体装置１は、まずシリコン（Ｓｉ）の単結晶から
なるインゴットを結晶方向にスライスして得られるウェ
ハ上に酸化・拡散工程を経て所定の素子層２を形成し、
この上層にＳｉｎ、からなる絶縁膜３を形成する。さら
にその上層にアルミニウム（Ａｌ）からなる配線４をホ
トリソグラフィ技術によりパターニングして所定の回路
を形成した後、最上層にファイナルパッシベーション膜
５を形成して得られるものである。

ところで、本実施例の半導体装置１は、いわゆる面付実
装形のものであり、前記回路をパッケージ基板１７等と
対面させた状態で実装されるものであり、該回路面には
複数のバンプ電極が形成されている。

このバンプ電極は、前記ファイナルパッシベーション膜
５の所定部分にホトエツチングによりスルーホール６を
形成し、このスルーホール６上に金属性のマスクを介し
て真空蒸着法によって３層の下地金属層７を形成する。

この下地金属層７は第１図において下層よりクロム（Ｃ
ｒ）、銅（Ｃｕ）、金（Δ１１）の順で形成されており
、配線４の材料であるアルミニウムからの親和性を考慮
して材料が選択されている。

次いで、前記下地金属層７の最上層であるクロム層７ａ
の上面に、同じく真空蒸着法によって半田８を蒸着する
。このような半田８の蒸着に際しては、マスクを用いて
直接合金状態の半田８をクロム層７ａの上面に蒸着して
もよいし、半田８の主成分である鉛と錫を所定比率、た
とえば１０：ｌずつ交互に繰り返し蒸着してもよい。

このようにして、第１図（ａ）に示されるような断面台
形のバンプブロック１０が形成された後、この全面にフ
ラックスを塗布して半導体装置１を約３５０℃程度に加
熱する。このような加熱は、バンプブロック１０の形成
面を上面にした該半導体装置１を、加熱手段を備えたり
フロー槽を通過させることによって実現される。

該加熱により、バンプブロックｌＯは溶融されて、その
表面張力によって、第１図に示される半球状のバンプ電
極１２となり、冷却硬化される。

本実施例ではさらに該バンプ電極１２の突出先端に錫層
１３を形成する工程が付加される。すなわち、このよう
な錫層１３は、マスクを用いてバンプ電極１２の突出先
端に所定の範囲で錫を真空蒸着法により形成することに
より容易に実現される。

このように、本実施例の半導体装置１にふいては、バン
プ電極１２の突出先端が無酸化時性を有する錫層１３で
構成されているため、半導体装置１が大気中に曝された
状態となっていてもバンプ電極１２の表面に酸化膜が形
成されるのが抑止される。そのため、第１図（ｂ）に示
されるように、バンプ電極１２の突出先端にプローブ針
１４が接触された状態となった場合の接触抵抗を低減で
き、高精度なプローブ検査が実現される。プローブ検査
においては、前記プローブ針１４はテスタ１５に接続さ
れており、該テスタ１５からの電源電圧又は検査信号が
該プローブ針１４を介して半導体装置１の回路に送出さ
れる。これが例えばメモリ素子であれば、所定のテスト
データがプローブ針１４を介してバンプ電極１２から回
路へ人力され、回路の各メモリセルに記憶される。そし
てこの記憶内容は、再度バンプ電極１２およびプローブ
針１４を介してテスタ１５に読み取られる。テスタ１５
においてはこの読み取りデータと前記書き込みデータと
の比較によって、該半導体装置１が一定の基準に達して
いるか否かが判断され、メモリとしての半導体装置１の
良否が決定される。

このような半導体装置ｌは、第２図に示されるようにパ
ッケージングした状態で提供されるものであってもよい
。

すなわち、第２図は、ピングリッドアレイ形のパフケー
ジングがなされた例であり、前記に説明した半導体装置
１は、複数個がマザーチップ１６上に装着された状態で
モジニールを構成し、該マザーチップ１６はさらに接着
剤２３等によってパッケージ基板１７に取付けられてい
る。パッケージ基板１７の上面には導電性金属からなる
配線１８が形成されており、この配線１８は該パッケー
ジ基板１７を厚さ方向に貫通して装着されているリード
ビン２４とそれぞれ導通されている。なお、前記配線１
８とマザーチップ１６とは金（Ａｕ）等からなるワイヤ
２０で結線されており、この結線に際しては公知のワイ
ヤボンディング技術が用いられている。前記パッケージ
基板１７の上面において、その周囲には枠体２１とキャ
ップ２２とが装着されて内部空間Ｓを気密封止した状態
となっている。

なお、半導体装置１のパッケージ方式に関しては、第２
図を例に説明したが、必ずしもこのようなパッケージ方
式に限定されない。

このように、本実施例によれば以下の効果を得ることが
できる。

（１）、バンプ電極１２の突出先端に難酸化性の錫層１
３を形成することによ′ツ、バンプ電極Ｉ２の表面酸化
が防止され、プローブ針１４の当接の際の接触抵抗を低
減でき、高精度なプローブ検査を実現することが可能と
なる。

（２）、前記（１）により、プローブ検査の精度を高め
ることができるため、作動信頼性の高い半導体装置を提
供することができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。たとえば、実施例ではバ
ンプ電極の突出先端に形成される難酸化性の層としては
錫を選択してこの錫層１３を真空蒸着により形成した場
合について説明したが、酸化しにくい導電性金属であれ
ば他の如何なる材質のものであってもよい。

また、パッケージ方式については、第２図に示されるよ
うな、プラスチックパッケージによるビングリッドアレ
イ方式のものについてのみ説明したが、半導体装置はセ
ラミックモジニール等に直接面付実装されたものであっ
てもよい。

また、本発明の半導体装置の態様としては、ペレット状
態のもの、あるいはウェハ状態のもののいずれであって
もよい。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。

すなわち、半導体装置の回路形成面におけるバンプ電極
を形成する際に、バンプ電極の突出先端層をあらかじめ
難酸化性の導電性金属で形成することにより、プローブ
針の先端と接触状態となるバンプ電極の突出先端層が難
酸化性の導電性金属で構成されているため、酸化膜によ
る接触抵抗を抑止でき、検査信頼性の高いプローブ検査
を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　（ｂ）は本発明の一実施例である半導
体装置のバンプ電極の形成方法およびプローブ検査の状
態を示す断面図、 第２図は、該実施例の半導体装置をパッケージに組込ん
だ状態を示す断面図である。 １・・・半導体装置、２・・・素子層、３・・・絶縁膜
、４・・・配線、５・・・ファイナルパッシベーション
膜、６・・・スルーホール、７・・・地下金属層、７ａ
・・・クロム層、７ｂ・・・銅層、７Ｃ・・・金層、８
・・・半田、１０・・・バンプブロック、１２・・・バ
ンプ電極、１３・・・錫層、１４・・・プローブ針、１
５・・・テスタ、１６・・・マザーチップ、１７・・・
パッケージ基板、１８・・・配線、２０・・・ワイヤ、
２１・・・枠体、２２・・・キャップ、２３・・・接着
剤、２４・・・リードピン、Ｓ・・・内部空間。 第１図 １２゛バンプ電極　　　　　　１４′プローブ針第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ペレットの表面に形成された回路面において外部と
   の信号の入出力および電源供給を行うように該回路面か
   ら突出されたバンプ電極を有しており、該バンプ電極の
   突出先端層が難酸化性の導電性金属で構成されているこ
   とを特徴とする半導体装置。 ２、前記バンプ電極が鉛と錫との合金で形成されており
   、該バンプ電極の突出先端層には難酸化性の錫が他の部
   分よりも高い比率で含有されていることを特徴とする請
   求項１記載の半導体装置。