(57)【要約】      （修正有）【課題】導電性バンプの平端部の面積をある程度大きくするとともに、導電性バンプの凹部の開口面積を、エッチング処理の終点検出が可能となるようにした半導体の製造方法を提供するものである。【解決手段】半導体基板１００上に電極パッド金属膜１１０を、電極パッド以外の空きスペース及びスクライブレーン３にそれぞれダミーパッド金属膜１１１を形成する工程と、ウエハーの全面を絶縁被膜１３０で被覆する工程と、絶縁被膜に開口１２０を形成する工程と、バリアメタル層１５０を形成する工程と、バリアメタル層上に導電性バンプ１６０を形成して、半導体チップを切り離す工程と、半導体チップの導電性バンプと、これに対向する絶縁性基板上の電極とを導電性粒子を介して結合する工程とを有することを特徴とする。【選択図】図３
2006302936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハーに半導体集積回路を作りこんで多数の半導体チップを設けるとともに、これらの半導体チップの横にスクライブレーンを構成する工程と、
前記半導体チップ上に電極パッドである金属膜を、前記半導体チップ上における前記電極パッド以外の空きスペース及びスクライブレーンにそれぞれダミーパッドである金属膜を形成する工程と、
前記金属膜を形成した後に半導体ウエハーを主面側からその全面を絶縁被膜で被覆する工程と、
前記電極パッド及び前記ダミーパッドを被覆している絶縁被膜をエッチングして開口を形成する工程と、
前記電極パッド部分における前記開口の内壁及びその周囲にバリアメタル層を形成する工程と、
前記バリアメタル層上に導電性バンプを形成して、半導体集積回路チップとする工程と、
半導体集積回路チップを切り離す工程と、
半導体集積回路チップの導電性バンプと、これに対向する絶縁性基板上の電極とを導電性粒子を介して結合する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
半導体ウエハーにおける前記開口の総面積が半導体ウエハー総面積の３％以上であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
スクライブレーンにおけるダミーパッドに設けた開口及び半導体チップのダミーパッドに設けた開口の総面積を前記３％以上の主たる部分としたことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
スクライブレーンにおけるダミーパッドはプロセスが正しく行われているかをチェックするテストモニター用のパッドおよび空きスペースに設けられたダミーパッドよりなることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
半導体集積回路チップの導電性バンプと対向する前記絶縁性基板は液晶表示装置におけるガラス基板であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性バンプ周辺の盛り上がり分を最適化してガラス基板上の電極へのコンタクトを確実にする電極構造を備えた半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方式による実装技術によって、高密度の実装が可能となってきているが、近年の液晶ドライバー用半導体集積回路のように電極数が５００を超え且つ長大寸法の半導体集積回路チップをガラス基板上の電極に実装するには、極めて精度の高い技術が必要とされる。
図６、図７は液晶ガラスパネル上の電極と半導体チップの電極とを接続しＣＯＧ実装した半導体装置の平面構造図及び断面構造図である。
【０００３】
半導体チップ１０の電極パッド１１の上に、バリアメタル１５を介して、金などの導電性バンプ１６を形成し、液晶ガラスパネル２０の電極２１と対向させ、異方性導電膜を介在させた熱圧着加工によって両者を電気的に接続させている。
この異方性導電膜は、主として導電性粒子１７と図示しない接着剤（バインダ）から構成されており、圧着部における厚み方向に対しては導電性を示し、圧着部面方向に対しては絶縁性を示すという電気的異方性を示すものである。
【０００４】
導電バンプ１６には、電極パッド１１の開口部１２（電極パッド１１がシリコン酸化膜１３とシリコン窒化膜１４よりなるパッシベーション膜で覆われていない部分）の形状を反映する導電バンプ１６の凹部１６ａと導電性バンプ１６を作るプロセスに依存する角のとれた湾曲部分１６ｂ、１６ｃならびに平坦部分１６ｄを持つ突出部１６Ａが存在する。
導電性バンプ１６は、金属蒸着もしくは電気メッキにより形成されるため、下地となるパシベーション膜の開口１２の周縁にできる段差の影響を受け、開口１２の形状が投影された形状の凹部１６ａが中央部に形成され、周辺部が盛り上がった突出部１６Ａの構造となる。
【０００５】
液晶ガラスパネル２０の電極２１と導電バンプ１６とは導電性粒子１７によって電気的に接続状態となるが、図７に示すように、導電バンプ１６の突出部１６Ａの平端部１６ｄの幅は小さいので、この部分に導電性粒子は載らず、導電粒子１７はすべて凹部１６ａに入る。この状態では電極２１が突出部１６Ａの先端部に当るので、直径４μｍ程度の導電性粒子１７が押しつぶされる厚さは、例えば１．３μｍ程度となり、所定の抵抗値をもつ導電接続がなされないことになる。
【０００６】
そこで、図７の凹部１６ａの大きさを小さくし、突出部１６Ａの平端部１６ｄの面積を大きくして、この平端部１６ｄに導電性粒子１７を載せるようにすることが考えられている。例えば特開平１１−３１６９８号公報に示されている。このようにすると、導電粒子１７は導電バンプの平端部上に載るので、導電粒子は充分に押しつぶされるので、電極と導電性バンプとの電気接続は良好に行われる。
【特許文献１】特開平１１−３１６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許公報に記載のものは、導電バンプの凹部の開口面積は液晶ガラスパネルの電極に対向する導電性バンプの面の９分の１以下に設定されている。このような小さな凹部にすれば、平端部の面積を充分大きくすることが可能であるが、このような形状に半導体装置をどのようにして製造できるかについては記載がない。
半導体ウエハーに半導体集積回路を作りこみ半導体チップに仕上げる工程の中で、パシベーション膜をプラズマエッチングする工程がある。そのエッチング処理の終点検出は、プラズマ分光装置を用いるが、パシベーション膜の開口が小さすぎるとエッチング処理の終点を正確に検出することができないという問題がある。
【０００８】
本発明は、導電性バンプの平端部の面積をある程度大きくするとともに、導電性バンプの凹部の開口面積を実際の半導体の製造に適するように、すなわち上記エッチング処理の終端検出が可能となるように設定した半導体の製造方法を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハーに半導体集積回路を作りこんで多数の半導体チップを設けるとともに、これらの半導体チップの横にスクライブレーンを構成する工程と、前記半導体チップ上に電極パッドである金属膜を、前記半導体チップ上における前記電極パッド以外の空きスペース及びスクライブレーンにそれぞれダミーパッドである金属膜を形成する工程と、前記金属膜を形成した後に半導体ウエハーを主面側からその全面を絶縁被膜で被覆する工程と、前記電極パッド及び前記ダミーパッドを被覆している絶縁被膜をエッチングして開口を形成する工程と、前記電極パッド部分における前記開口の内壁及びその周囲にバリアメタル層を形成する工程と、前記バリアメタル層上に導電性バンプを形成して、半導体集積回路チップとする工程と、
半導体集積回路チップを切り離す工程と、半導体集積回路チップの導電性バンプと、これに対向する絶縁性基板上の電極とを導電性粒子を介して結合する工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
また、半導体ウエハーにおける前記開口の総面積が半導体ウエハー総面積の３％以上であることを特徴とする。
また、スクライブレーンにおけるダミーパッドに設けた開口及び半導体チップのダミーパッドに設けた開口の総面積を前記３％以上の主たる部分としたことを特徴とする。
また、スクライブレーンにおけるダミーパッドはプロセスが正しく行われているかをチェックするテストモニター用のパッドおよび空きスペースに設けられたダミーパッドよりなることを特徴とする。
【００１１】
さらに、半導体集積回路チップの導電性バンプと対向する前記絶縁性基板は液晶表示装置におけるガラス基板であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ダミーパッドをスクライブレーン及び半導体チップの空きスペースに設け、ここに開口を設けたため、半導体集積回路チップの導電バンプの平坦部を大きくすることができ、導電性粒子を介して対向する絶縁性基板の電極と充分に結合することができる。しかも、半導体ウエハーの開口の総面積を半導体ウエハーの総面積の３％以上にすることが可能となり、製造工程上の終端検出も確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
図３は本発明の実施例に於ける半導体の製造過程を示す半導体の断面を示すもので、製造の方法順にその構造を説明する。
まず、図３（ａ）の半導体ウエハー１００の上からイオン注入等の処理をほどこすとともにその表面上に酸化膜等のパターン１０１を形成し半導体チップを形成する。この半導体チップは図３では１個示しているが、図４に示すように多数の半導体チップ２が半導体ウエハー１の主面に設けられる。
【００１４】
パターン１０１の横にはスクライブレーン３が形成されている。図３（ｂ）に示すようにパターン１０１の上にアルミ１１０を、スクライブレーン３の上にもアルミ１１１を蒸着する。次に、図３（ｃ）に示すようにシリコン酸化膜１３０、次いでシリコン窒化膜１４０を形成しする。これらの膜１３０．１４０は図４に示す半導体ウエハー１の主面側からその全体を覆うように設けられる。図３（ｄ）に示すようにシリコン酸化膜１３０およびシリコン窒化膜１４０に電極用の開口部１２０、およびスクライブレーン内のダミー構造用開口１２１を形成する。次いで、開口１２０の内壁及びその周辺にバリアメタル層１５０を形成しする。
【００１５】
パターンニング後、図３（ｅ）に示すように金の導電性バンプ１６０をバリアメタル層１５０上に形成し、半導体集積回路チップとする。この後、半導体集積回路チップを切り離して、個々のチップとする。
図１及び図２は本発明の半導体装置の製造方法により形成された半導体装置を示す図である。
【００１６】
図１は、導電性バンプ１６０部分の平面図であり、１６０−１は凹部、１６０−２、１６０−３は角の取れた湾曲部、および１６０−４は平坦部分である。
図２は液晶ガラスパネル２００と半導体チップとのＣＯＧ実装部分を示した断面図である。図３でも説明したように、半導体基板１００に形成されたアルミ電極パッド１１０の表面は、パシベーション膜として機能するシリコン酸化膜１３０とシリコン窒化膜１４０の二層被膜によって被覆され、このパシベーション膜に形成した開口内に露呈する半導体基板面にバリアメタル層１５０を介して導電性バンプ１６０が形成された構造が実現されている。
【００１７】
一方、導電性バンプ１６０は、液晶表示装置の液晶ガラスパネル２００に形成された液晶ガラスパネル電極２１０に異方性導電膜を介して電気的に接続された状態で固着される。この異方性導電膜は、主として導電性粒子１７０、１８０と図示しない接着剤（バインダ）から構成されており、圧着部における厚み方向に対しては導電性を示し、圧着部面方向に対しては絶縁性を示すという電気的異方性を示すものである。
【００１８】
以下、図２の装置の各部の寸法について説明する。
アルミ電極パッド１１０は８５μｍ×２８μｍの長方形、開口部１２０は２０μｍ×２０μｍの正方形、シリコン酸化膜１３０の膜厚は１．０μｍ、シリコン窒化膜１４０の膜厚は０．７μｍ、導電性バンプ１６０の厚さは１５μｍ、導電性粒子１７０、１８０は直径が約４μｍのほぼ球形であり熱圧着加工により変形する。１８０は熱圧着加工により変形しており、１７０も一部変形している。
【００１９】
開口部１２０の三辺は電極パッド１１０の外周から４μｍ（図２のＡ）の等距離にあり、他の１辺は６１μｍ（図２のＢ）である。
したがって導電性粒子１８０が導電性バンプ１６０に捕捉される面積は、２８μｍ（電極パッド１１０の幅）×６１μｍの矩形内となる。
一般に、平坦な導電バンプであっても、熱圧着加工時には導電バンプ周辺から内側に向かって導電性粒子径のおよそ１／２の長さまでに位置する導電性粒子は、導電性バンプから滑り落ちて接触導通には寄与しないと言われている。
【００２０】
そして、凹部１６０−１の湾曲部１６０−３の幅１μｍに導電性粒子径の１／２の長さである２μｍを加えた分、計３μｍと周辺側の湾曲部１６０−２の幅２μｍに導電性粒子径の１／２の長さである２μｍを加えた計４μｍ分を考慮すると、実質、導電性粒子１８０が導電性バンプ１６０に捕捉される面積は以下の如く大きな面積となる。
｛２８−（４＋４）｝×｛６１−（４＋３）｝＝１０８０μｍ2
上記２８から（４＋４）を引き、６１から（４＋３）を引いたのは、湾曲部１６０−２、１６０−３周辺には導電性粒子１８０が載らない、つまり滑り落ちることを考慮したためである。
【００２１】
更にそれに加えて、導電性バンプ１６０の凹部１６０−１内の導電粒子１７０も接触導通に寄与する。
次に、パシベーション膜のプラズマエッチングについて説明する。パシベーション膜のプラズマエッチングを行うに際し、現行のプラズマを用いたエッチング終点検出装置で正確に終点を検出するためには、処理ウエハー表面上のパシベーション膜のエッチングのための開口率が３％以上という制約がある。この３％は図４に示す半導体ウエハー１全体の開口を合算した開口率である。
【００２２】
詳述すると、図３（ｃ）のシリコン酸化膜１３０、シリコン窒化膜１４０をプラズマエッチングして行くと、シリコンのイオンが発生するので、半導体ウエハー１全体のシリコンイオンを集めてシリコンの波長の光の強度を検知し、エッチングの進行を監視する。エッチングがアルミ電極パッド１１０，１１１に達するとシリコンイオンが検知されなくなるのでここでエッチングを終了する。
【００２３】
もし、上記開口率が３％以下であるとシリコンイオンの波長の光の強度を充分に捕らえることができず終端検出が正確にできない。この値は現在の終端検出装置を使用して経験上求められたものであり、さらに、感度の良い終端検出装置が開発されれば３％の値はもっと小さくなる。
実際の工程では、エッチング開始時からシリコンの発光スペクトルを測定し、発光強度のピークを経て時間とともに発光強度が減少し検知限度以下になってから所定の時間後にエッチングが終了したものとしてエッチング処理を終了させる方法が採用されている。
【００２４】
本発明では、チップ周辺の空きスペースに電極パッドとほぼ同じ構造をしたダミーパッドを形成するとともに、スクライブレーンの中にもアルミパターン、パシベーション膜およびパシベーション膜に開口を形成したダミーパッド相当の構造部を形成した。
なお、スクライブレーン内には、拡散プロセスのバラツキ等を管理するプロセスコントロールモニタ（ＰＣＭ）（プロセスが正しく行われているかをチェックするテストモニター）及び合わせマーク等があり、ダミーとなる構造部を新たに形成するスペースは少なく、チップ内にダミーパッドを形成することなしに、スクライブレーン内のみにダミーパッド相当の構造部を形成して所望の開口率３％以上を確保することは困難であった。
【００２５】
図４は半導体ウエハー１について、半導体チップ２とスクライブレーン３との関係を示したものである。また、図５にそれらを拡大した図を示し、半導体チップ２内に電極パッド４、空きスペースの設けられたダミーパッド５が示されている。また、スクライブレーン３内には、ＰＣＭのパッド７、合わせマーク８およびダミーパッド相当の構造部６が示されている。
【００２６】
スクライブレーン３内のダミー構造の開口率は、ダミーパッド相当の構造部６の開口部とＰＣＭのパッド７の開口部を含めスクライブ前チップ全体の約２．０％であったが、チップ２内の開口率を含め全体のとして３．５％の開口率が確保されるところとなり、プラズマ分光装置でエッチングの終点を検出するに際しての開口率の要求に十分沿ったものとすることができた。
【００２７】
つまり、スクライブレーン３内のダミーパッド相当の構造部６の開口部とＰＣＭのパッド７の開口部（両者を合わせてスクライブレーンのダミーパッド構造部の開口部と言う。）を含めスクライブ前チップ全体の約２．０％確保できるのであるから、チップ２内で１％強の開口率を確保すれば全体として３％以上の開口率を達成することができる。チップ２内では電極パッド４の方が大半を占め、ダミーパッド５は少ない。そして、チップ２の占める面積はスクライブレーンの面積より大きいので、１％強の開口率は容易に得ることができる。  つまり、本発明では、できるだけスクライブレーン３のダミー構造部６とチップ内のダミー構造部５で開口率を稼ぎ、チップ内における電極パッド１１０の開口部１２０をできるだけ小さくすることにより、導電性バンプ１６０の平端部１６０−４の大きさをできるだけ大きくした点に特徴がある。
【００２８】
この結果、製造プロセス上の問題も解決され、接触導通に大きく寄与する導電性粒子の接着領域における存在割合を増加させることが可能となり、液晶ガラスパネル電極２１０と半導体チップのアルミ電極パッド１１０との接触抵抗を従来比６０％まで低くすることができ、良好なＣＯＧ実装を行なうことができた。
なお、上記スクライブレーン３内のダミーパッド相当の構造部６は、半導体ウエハー１を個々の半導体チップ２に細分化する工程を経た後には消滅する。
なお、上記実施例では電極パッドの材料をアルミニウムとして説明してきたが、これに限定されるものではなく、銅を含む他の金属膜等であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明にかかる半導体装置は、液晶ガラスパネルと半導体チップとを確実に、かつ、容易に接触導通させることができ、半導体チップを液晶表示装置にＣＯＧ実装するのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施における半導体装置の製造方法によって製造された半導体装置の一部分の平面図である。
【図２】同半導体装置の断側面図である。
【図３】ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは同製造方法を工程順に示した半導体装置の側断面図である。
【図４】同製造方法説明のための半導体ウエハーの平面図である。
【図５】同半導体ウエハーの一部分の拡大平面図である。
【図６】従来例における半導体装置の一部分の平面図である。
【図７】同半導体装置の断側面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１：  半導体ウエハー
２：  半導体チップ
３：  スクライブレーン
４：  電極パッド
５：  ダミーパッド
６：  ダミー構造部
７：  ＰＣＭのパッド
８：  合わせマーク
１００：  半導体基板
１０１：パターン
１１０、１１１：  アルミ電極パッド
１２０：  開口部
１３０：  シリコン酸化膜
１４０：  シリコン窒化膜
１５０：  バリアメタル
１６０：  導電性バンプ
１６０−１：  凹部
１６０−２．１６０−３：  湾曲部
１６０−４：  平端部
１７０、１８０：  導電性粒子
２００：  液晶ガラスパネル
２１０：  パネル電極
【図１】
2006302936.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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