(57)【要約】      （修正有）【課題】プロービングによってＰＡＤの表面が削られても、ＰＡＤとボンディングワイヤとの密着性を向上させることができる半導体装置を提供する。【解決手段】半導体基板を覆う絶縁膜と、絶縁膜の上に形成されたボンディングワイヤが接続する電極パッド１０とを具備する。電極パッド１０は、表面から絶縁膜２０まで貫通する複数のスリット１３を備える。複数のスリット１３は、表面の中心の外側に位置する接触開始領域１１と、表面の中心を含んで位置する検査領域１２とに含まれる。接触開始領域１１に含まれる複数のスリット１３の開口部の面積は、検査領域１２に含まれる複数のスリット１３の開口部の面積よりも小さい。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板を覆う絶縁膜と、
前記絶縁膜の上に形成された、ボンディングワイヤが接続する電極パッドと
を具備し、
前記電極パッドは、
表面から前記絶縁膜まで貫通する複数のスリット
を備え、
前記複数のスリットは、前記表面の中心の外側に位置する接触開始領域と、前記表面の中心を含んで位置する検査領域とに含まれ、
前記接触開始領域に含まれる前記複数のスリットの開口部の面積は、前記検査領域に含まれる前記複数のスリットの開口部の面積よりも小さい
半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記複数のスリットの開口部の面積は、前記接触開始領域から前記検査領域へ向かって段階的に増加する
半導体装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の半導体装置であって、
前記複数のスリットの各々は、矩形状である
半導体装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の半導体装置であって、
前記複数のスリットの各々は、頂点の１つが前記接触開始領域に含まれ、頂点の２つが前記検査領域に含まれる三角状である
半導体装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の半導体装置であって、
前記電極パッドは、前記半導体装置の外周部に配置され、
前記検査領域は、前記半導体装置の内側に配置され、
前記接触開始領域は、前記半導体装置の外側に配置される
半導体装置。
【請求項６】
半導体装置の電気特性を検査する探針が、電極パッドの接触開始領域に接触するステップと、
前記探針を押し付ける力に基づいて、前記探針が前記接触開始領域から検査領域にずれ動き、前記電極パッドの表面を削るステップと、
前記探針が、前記電極パッドの表面の削り屑をずれ動きながらスリットへ押し込むステップと
を具備する
半導体装置の検査方法。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体装置の検査方法であって、
前記探針が、前記削り屑のうち前記スリットへ押し込まれない削り屑で、ボンディング領域の外周部に削り屑の山を作るステップと、
前記探針が、電気信号を前記電極パッドへ提供するステップと
を更に具備する
半導体装置の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置に関し、特にワイヤボンディングに用いる電極パッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップと外部装置とを接続する方法にワイヤボンディングがある。ワイヤボンディングは、半導体チップの電極パッドと基板とをボンディングワイヤを用いて接続する方法であり、半導体装置の信頼性を高めるためにボンディングワイヤと、電極パッド及び基板とが十分な強度で接合されている必要がある。
【０００３】
特許文献１には、密着性に優れたボンディングパッドを有する半導体装置に関する技術が開示されている。この半導体装置は、ボンディングパッドが平坦な表面上に形成されており、且つ、ボンディングワイヤが接続するボンディングパッドの接続領域に凹部が形成されていることを特徴としている。図１は、特許文献１に記載の半導体装置におけるボンディングパッド１００の平面図である。図１を参照すると、ボンディングパッド１００は、金ワイヤの先端のボールが接合する表面に、複数の凹部１０１が形成されている。複数の凹部１０１の各々は、ボンディングパッド１００の上面から下面に貫通する孔であり、所定方向に延びる溝状のスリットである。このようなボンディングパッド１００は、複数の凹部１０１によって金ワイヤのボールとの接合界面に相互拡散領域を効果的に形成することができ、金ワイヤのボールとの密着性を良好にすることができるというものである。特許文献１には、凹部１０１に関してその他の実施の形態が開示されている。図２は、特許文献１に記載の半導体装置における他の実施の形態のボンディングパッド１００の平面図である。図２を参照すると、特許文献１のボンディングパッド１００のその他の実施の形態は、円形の溝状である凹部１０１を有している。このようなボンディングパッド１００は、金ワイヤのボールが圧着されやすい外周領域に凹部１０１が形成されているため、外周領域に相互拡散領域が形成されやすいというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２４３４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
シリコンウェハに素子や配線が形成された半導体チップは、正しく回路が動作するか否かを電気的に検査して、良品・不良品の判定を行っている。半導体チップの電気特性は、複数の金属の探針（プローブ）を有するプローブカード（例えばカンチレバー式カード）を用いて、半導体チップの電極パッド（ＰＡＤ）と、探針とを接触させて行われる。プロービング時、探針の先端はＰＡＤ表面に接触するが、ＰＡＤの表面に接触した探針がＰＡＤ表面をずれ動くことで、ＰＡＤの表面が削れてしまうことがある。本願発明者は、ＰＡＤ表面の削り屑と、ＰＡＤの削り屑が探針の先端部分に集まることで形成される削り屑の山とが、ＰＡＤとボンディングワイヤとの密着不良を発生させてしまう問題を見出した。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下に、発明を実施するための形態で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００７】
本発明の半導体装置（１）は、半導体基板（３０）を覆う絶縁膜（２０）と、絶縁膜（２０）の上に形成されたボンディングワイヤが接続する電極パッド（１０）とを具備する。電極パッド（１０）は、表面から絶縁膜（２０）まで貫通する複数のスリット（１３、１３ａ）を備える。複数のスリット（１３、１３ａ）は、表面の中心の外側に位置する接触開始領域（１１）と、表面の中心を含んで位置する検査領域（１２）とに含まれる。接触開始領域（１１）に含まれる複数のスリット（１３、１３ａ）の開口部の面積は、検査領域（１２）に含まれる複数のスリット（１３、１３ａ）の開口部の面積よりも小さい。
このような半導体装置（１）は、接触開始領域（１１）が電気特性を検査する探針（４０）の接触する衝撃を抑えることができ、更に、複数のスリット（１３、１３ａ）が探針（４０）に削れられて生じた電極パッド（１０）の削り屑を収容することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の半導体装置は、プロービングによってＰＡＤの表面が削られても、ＰＡＤとボンディングワイヤとの密着性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、特許文献１に記載の半導体装置におけるボンディングパッド１００の平面図である。
【図２】図２は、特許文献１に記載の半導体装置における他の実施の形態のボンディングパッド１００の平面図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態による半導体装置１の平面図である。
【図４】図４は、図３のＡで示したＰＡＤ１０の平面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図４に示したＰＡＤ１０のＡ−Ａ’断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図４に示したＰＡＤ１０のＢ−Ｂ’断面図である。
【図６】図６は、プロービング後のＰＡＤ１０の平面図である。
【図７】図７は、ＰＡＤ１０表面をずれ動くプロービング時の探針４０と、ＰＡＤ１０の断面とを示した図である。
【図８】図８は、本発明の第１の実施の形態の半導体装置１を、プローブカードで電気特性を検査する方法を示したフローチャートである。
【図９】図９は、本発明の第２の実施の形態による半導体装置１のＰＡＤ１０の平面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、図９に示したＰＡＤ１０のＤ−Ｄ’断面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図９に示したＰＡＤ１０Ｅ−Ｅ’断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態による半導体装置１を説明する。
【００１１】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態を説明する。図３は、本発明の第１の実施の形態による半導体装置１の平面図である。図３を参照すると、半導体装置１は複数のＰＡＤ１０を備える。各ＰＡＤ１０は、半導体装置１の内部回路と外部装置とを接続するための電極パッドであり、ボンディングワイヤが接続する部位である。半導体装置１は、ボンディングワイヤを接続する前に、複数の探針を有するプローブカードを用いて内部回路の電気特性の検査が行われるが、そのとき各ＰＡＤ１０を介して行われる。尚、半導体装置１は複数のＰＡＤ１０を４辺の外周部に沿って備えているが、ＰＡＤ１０の数及び位置を限定するものではない。半導体装置１の電気特性を検査する場合、各ＰＡＤ１０へ接したプローブカードは、各々の探針（プローブ）と対応する各ＰＡＤ１０とが確実に接触するように、各探針と各ＰＡＤ１０とが互いに近づく方向（接触方向）に外部から押し付けられ、各探針はＰＡＤ１０の表面をずれ動く。図３に示した４辺にＰＡＤ１０を備える場合、各探針がＰＡＤ１０上をずれ動く方向は、半導体装置１の外周方向から中心方向がプローブカードの構成として好ましいが、中心方向から外周方向でもよい。半導体装置１が外周部にＰＡＤ１０を有しない場合、例えば中心部にＰＡＤ１０を備える場合では、探針はＰＡＤ１０上で半導体装置１の中心方向から外周方向へずれ動くことが好ましい。
【００１２】
図４は、図３のＡで示したＰＡＤ１０の平面図である。図５Ａは、図４に示したＰＡＤ１０のＡ−Ａ’断面図である。図５Ｂは、図４に示したＰＡＤ１０のＢ−Ｂ’断面図である。尚、図４、図５Ａ及び図５Ｂは、プローブカードの探針によって検査する前の状態を示している。図４、図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、ＰＡＤ１０は半導体基板３０を覆う絶縁膜２０の上に形成される。ＰＡＤ１０はアルミニウムなどの導電性材料が例示され、内部回路と電気的に接続する。ＰＡＤ１０は、複数のスリット１３を備える。
【００１３】
複数のスリット１３の各々は、ＰＡＤ１０表面から絶縁膜２０まで上下に貫通している孔である。複数のスリット１３の各々は、探針が接触する位置と、探針がずれ動く方向とを考慮してＰＡＤ１０上に配置される。詳細には、複数のスリット１３は、ＰＡＤ１０表面の中心の外側に位置する接触開始領域１１と、ＰＡＤ１０表面の中心を含んで位置する検査領域１２とに含まれる。そして、接触開始領域１１に含まれる複数のスリット１３の開口部の面積は、検査領域１２に含まれる複数のスリット１３の開口部の面積よりも小さい。
【００１４】
複数のスリット１３が配置される接触開始領域１１と、検査領域１２について説明する。接触開始領域１１は、ＰＡＤ１０表面の中心の外側に位置し、半導体装置１の電気特性を検査するときに、探針が最初に接触する領域である。接触開始領域１１は、探針が接触したときの衝撃を吸収し、探針が接触した衝撃から半導体基板３０及び絶縁膜２０を保護する。従って、探針が接触したときの衝撃を吸収できるように、接触開始領域１１に配置される複数のスリット１３の開口部の面積は小さいことが好ましい。
【００１５】
検査領域１２は、接触開始領域１１に接触した探針が、検査する際の押し付けられる力に基づいて、半導体装置１の外側から内側（ここではＸ方向）にずれ動く領域である。探針は、検査領域１２においてＰＡＤ１０と電気的に接続し、電気的特性の検査を行う。
【００１６】
各スリット１３の開口部の面積は、探針の太さよりも小さいことが好ましい。各スリット１３の形状が矩形状の場合、大きさは短辺３〜５μｍ、長辺１０μｍが例示される。スリット１３の形状は矩形状に限定するものではなく、楕円を含む円形状や、三角状などその他の多角形状でもよい。各スリット１３は、プロービング後のＰＡＤ１０とボンディングワイヤとの密着性を向上させることができるため、以下に各スリット１３が密着性を向上させる詳細を説明する。
【００１７】
図６は、プロービング後のＰＡＤ１０の平面図である。図７は、ＰＡＤ１０表面をずれ動くプロービング時の探針４０と、ＰＡＤ１０の断面とを示した図である。尚、図７は、図６のＣ−Ｃ’断面に相当する。図７を参照すると、接触開始領域１１に接触した位置４０ａの探針４０が、電気特性を検査する際の押し付けられる力に基づいて、検査領域１２の位置４０ｂまでずれ動くことが示されている。このとき、太さ１０〜２０μｍの探針４０はＰＡＤ１０表面の部位１４を削りながらずれ動いており、最終的に位置４０ｂにおいて先端部分に削り屑の山１５を形成している。ＰＡＤ１０表面に生じる削り屑及び削り屑の山１５は、ボンディングワイヤとの密着力を低下させる原因となるため、表面に生じる削り屑は少なく、削り屑の山１５は小さいことが好ましい。本発明の半導体装置１は、ＰＡＤ１０表面に複数のスリット１３を含むため、複数のスリット１３がＰＡＤ１０表面から生じる削り屑の一部である削り屑１６をずれ動く探針４０に基づいて収容し、表面に生じる削り屑を減少させることができる。更に、複数のスリット１３は、削り屑を生じさせる導電材料を含まない貫通した部位であるため、削り屑の生じる量そのものを減少させることもできる。即ち、各スリット１３は、削り屑の生じる量そのものを減少させる効果と、ＰＡＤ１０表面から生じる削り屑の一部である削り屑１６を収容して表面に生じる削り屑を減少させる効果と、削り屑の山１５を小さくする効果とを奏している。このようにして、本発明の半導体装置１は、プロービングによってＰＡＤ１０表面が削られても、複数のスリット１３によって、ＰＡＤ１０とボンディングワイヤとの密着性の低下を防止することができる。
【００１８】
図６を参照すると、プロービング後のＰＡＤ１０表面には、探針４０が接触した跡である探針跡１７が形成されている。探針跡１７は複数のスリット１３の含まれる部分に存在しており、探針跡１７に含まれる各スリット１３には削り屑１５が押し込まれている。そして、ボンディングワイヤと接合する領域であるボンディング領域１８には、外側の一部に削り屑の山１５が少量存在するのみであり、ＰＡＤ１０とボンディングワイヤとの密着性への影響は少ない。
【００１９】
本発明の半導体装置１は、ＰＡＤ１０に備わる複数のスリット１３の形状と位置とが重要であり、特にプロービング時の探針４０がＰＡＤ１０に接触する際の位置と、方向とを考慮する必要がある。即ち、ただ複数のスリット１３をＰＡＤ１０へ配置するだけでは、プロービング時に探針４０がＰＡＤ表面をずれ動くことで発生する削り屑を軽減できない問題が生じる。例えば、探針４０がずれ動く検査領域１２にスリット１３が配置されてなかったり、配置されたスリット１３の開口部の面積が小さかったりすると、ＰＡＤ１０とボンディングワイヤとの密着力の低下を十分に防ぐことができない。図２に示した特許文献１のボンディングパッド１００がこの事例に相当する。図２を参照すると、ボンディングパッド１００は、探針がずれ動く領域１１１に凹部１０１が配置されていないため、凹部１０１が配置されていても表面の削り屑の発生を抑えることができない。従って、ボンディング領域中に大きな削り屑の山が発生し、ボンディングパッド１００とボンディングワイヤとの密着不良が生じることが考えられる。
【００２０】
また、複数のスリット１３の形や大きさなどを考慮しないでＰＡＤ１０上に配置してしまうと、複数のスリット１３の開口部の面積が大きくなり過ぎ、特に探針４０が始めに接触する接触開始領域１１の導電性材料の量が少なくなることが懸念される。接触開始領域１１の導電性材料は、探針４０が接触する際に加わる衝撃を受け止めるクッション材になっている。従って、導電性材料が少なくなるとＰＡＤ１０の下層に対するダメージが大きくなり、最悪の場合下層の破壊につながる虞がある。図１に示した特許文献１のボンディングパッド１００がこの事例に相当する。即ち、探針がボンディングパッド１００に接触する領域１１０に凹部１０１が多く配置されているために、領域１１０の導電性材料が減っており、ボンディングパッド１００の下層へのダメージが大きく、最悪の場合ボンディングパッド１００の下層を破壊してしまうことが考えられる。
【００２１】
つまり、本発明の半導体装置１は、これらの問題点を考慮してＰＡＤ１０に複数のスリット１３を配置しているため、ボンディングワイヤとの密着不良を防ぐと共に、下層へのダメージを抑える効果を奏している。
【００２２】
図８は、本発明の第１の実施の形態の半導体装置１を、プローブカードで電気特性を検査する方法を示したフローチャートである。図８を参照して、本発明の第１の実施の形態による半導体装置１の検査方法を説明する。
【００２３】
半導体装置１の電気特性を検査するプローブカードの探針４０が、ＰＡＤ１０の接触開始領域１１に接触する（ステップＳ０１）。
【００２４】
プローブカードを押し付ける力に基づいて、探針４０は接触開始領域１１から検査領域１２にずれ動き、ＰＡＤ１０表面の部位１４を研削する（ステップＳ０２）。
【００２５】
探針４０は、ＰＡＤ１０表面の部位１４を研削したことで生じる削り屑を、ずれ動きながらスリット１３へ押し込む（ステップＳ０３）。
【００２６】
探針４０は、削り屑をスリット１３へほぼ押し込むか、押し込まれない削り屑によって、ボンディング領域１８の外周部に、スリット１３がない場合に形成されていた削り屑の山に比べて小さな削り屑の山１５を作る（ステップＳ０４）。
【００２７】
探針４０は、測定器から提供される電気信号をＰＡＤ１０へ提供する（ステップＳ０５）。
【００２８】
以上のように、本発明の第１の実施の形態による半導体装置１は、ＰＡＤ１０が探針４０のずれ動く方向に複数のスリット１３を配置しているため、探針４０のずれ動きに基づくＰＡＤ１０表面の削り屑及び削り屑の山１５を減少でき、その結果、ＰＡＤ１０とボンディングワイヤとの密着力を向上させる効果を奏する。更に、本発明の半導体装置１は、ＰＡＤ１０の接触開始領域１１にスリット１３を殆ど含まないため、探針４０が接触した時の衝撃を吸収する導電性材料が十分に存在しており、下層破壊を引き起こすことはない効果を奏している。
【００２９】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態について説明する。本発明の第２の実施の形態による半導体装置１は、ＰＡＤ１０が備える複数のスリットの形状が第１の実施の形態と異なる。第１の実施の形態と同様の構成には同じ符号を付して説明を省略する。
【００３０】
図９は、本発明の第２の実施の形態による半導体装置１のＰＡＤ１０の平面図である。図１０Ａは、図９に示したＰＡＤ１０のＤ−Ｄ’断面図である。図１０Ｂは、図９に示したＰＡＤ１０Ｅ−Ｅ’断面図である。尚、図９、図１０Ａ及び図１０Ｂは、プローブカードの探針によって検査する前の状態を示している。図９、図１０Ａ及び図１０Ｂを参照すると、ＰＡＤ１０は複数のスリット１３ａを備える。
【００３１】
複数のスリット１３ａの各々は、ＰＡＤ１０表面から絶縁膜２０まで上下に貫通している孔である。複数のスリット１３ａの各々は、第１の実施の形態と同様に、探針が接触する位置と、ずれ動く方向とを考慮してＰＡＤ上に配置される。即ち、複数のスリット１３ａは、ＰＡＤ１０表面の中心の外側に位置する接触開始領域１１と、ＰＡＤ１０表面の中心を含んで位置する検査領域１２とに含まれる。そして、接触開始領域１１に含まれる複数のスリット１３ａの開口部の面積は、検査領域１２に含まれる複数のスリット１３ａの開口部の面積よりも小さい。
【００３２】
本発明の第２の実施の形態の複数のスリット１３ａは、接触開始領域１１から検査領域１２にかけて徐々にスリット１３ａの開口部の面積が増加する形状である。図９を参照すると、各スリット１３ａの形状は、頂点の１つが接触開始領域１１に含まれ、頂点の２つが検査領域１２に含まれる三角状である。接触開始領域１１ではスリット１３ａの開口部の面積が小さく、接触開始領域１１から離れるにつれて徐々にスリット１３ａの開口部の面積が増えている。この場合、各スリット１３ａは、底辺５μｍ、高さ４０μｍ程度が例示される。また、各スリット１３ａの間隔は、探針の太さよりも小さいことが好ましく、１０μｍ程度が例示される。尚、本発明の第２の実施の形態の複数のスリット１３ａは、楕円を含む円形状や、その他の多角形状でもよく、接触開始領域１１から離れるにつれ段階的に各スリット１３ａの開口部の面積が増えていく形状であればよい。更に、図９では、各スリット１３ａは接触開始領域１１から検査領域１２へ１つの貫通孔として配置されているが、複数の貫通孔がＸ方向に並び、徐々に開口部の面積が増えていく形状であってもよい。その場合も、各スリット１３ａは、円形状と多角状とのどちらでもよい。
【００３３】
本発明の第２の実施の形態の半導体装置１は、探針がずれ動く向きにスリット１３ａの面積が大きくなっていくため、ＰＡＤ１０表面の削り屑がスリット１３ａに埋まり易くなり、削り屑の山を小さくする効果が向上している。更に、本発明の第２の実施の形態の半導体装置１は、第１の実施の形態と同様に、探針が最初に接触する接触開始領域１１はスリット１３ａの面積が小さく、探針が接触する時の衝撃を吸収する導電性材料が十分に存在しているため、下層へのダメージを抑えることができる。
【００３４】
以上説明したように、本発明の半導体装置１は、探針がずれ動くことで生じるＰＡＤ１０表面の削り屑及び削り屑の山を抑えて、ＰＡＤ１０とボンディングワイヤとの密着性を向上させることができると共に、プロービング時の探針が接触する衝撃のダメージを抑えることができる。尚、本発明の実施の形態は、矛盾のない範囲で組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１      半導体装置
１０    ＰＡＤ
１１    接触開始領域
１２    検査領域
１３    スリット
１３ａ  スリット
１４    部位
１５    削り屑の山
１６    削り屑
１７    探針跡
１８    ボンディング領域
２０    絶縁膜
３０    半導体基板
４０    探針
４０ａ、４０ｂ  位置
１００  ボンディングパッド
１０１  凹部
１１１  領域
１１０  領域
【図１】
2010278141.tif 000003
【図２】
2010278141.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2010278141.tif 000008
【図６】
2010278141.tif 000009
【図７】
2010278141.tif 000010
【図８】
2010278141.tif 000011
【図９】
2010278141.tif 000012
【図１０Ａ】
2010278141.tif 000013
【図１０Ｂ】
2010278141.tif 000014