(57)【要約】【課題】  電気特性評価を伴う半導体装置の製造において、半導体チップコストを増大させることなく、外部装置との組立工程で接続不良を生じない半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】  半導体装置の電極パッド２に電気特性検査針４をあてて電気特性検査を行った後に、前記半導体装置の前記電極パッド２上に導電性薄膜６を形成する。【選択図】  図１
2006005166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の電極パッドに検査針をあてて電気特性検査を行った後に、前記半導体装置の前記電極パッド上に導電性薄膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
導電性薄膜を電解めっきまたは無電解めっきで形成する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
導電性薄膜がＮｉ膜とその上に形成されたＡｕ又はＣｕ膜とからなる請求項１又は２のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
導電性薄膜の厚みが０．５〜０．８μｍである請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
Ｎｉ膜の厚みが０．３〜０．６μｍであり、その上に形成されたＡｕ又はＣｕ膜の厚みが０．２〜０．４μｍである請求項３に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】
本発明は半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の構造やその形成方法、電気特性検査方法について従来の技術を説明する。
【０００３】
図３は従来の半導体装置の構造及びその電気特性検査方法について示した断面模式図である。まず図３を用いて従来の半導体装置の構造、その製造方法、電気特性検査方法についてその内容を説明する。
【０００４】
図３（ａ）は、代表的な半導体装置の断面概略構造図である。通常、図３（ａ）の半導体チップ１中にイオン打ち込み工程やリソグラフィ工程や薄膜形成工程などの拡散工程を経て回路部分を形成する（図示せず）。その後、図３（ａ）に示すとおり、半導体チップ１の回路部分（図示せず）と外部装置との接続用に電極パッド２の形成を行う。通常この電極パッド２はアルミニウム又はアルミニウムにＣｕやＳｉを混合した材料などの導電性のある物質で形成される。その後、半導体チップ１の回路部分や電極パッド２の一部分をプラズマＣＶＤ法などで形成した窒化珪素膜（Ｐｌ−ＳｉＮ）などの電気絶縁性の保護膜３によって被い半導体装置が完成する。
【０００５】
その後、図３（ｂ）に示すように、その半導体装置が正常な動作をするか否か確認する為、テスターなどの電気特性評価装置（電気特性検査装置とも言う）を用いて電気特性評価を行う。通常、電気特性評価装置が具備する先端の尖った電気特性検査針４を電極パッド２に当ててその検査針４を通じて信号を半導体装置に流しその反応を確認し、電気的に正常に動作するか否か判定を行う（尚、図３（ｂ）では電気特性評価装置本体の図示は省略している）。
【特許文献１】特開２００１−１７７２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図３（ｂ）に示す電気特性評価において、電極パッド２は、代表的にアルミニウムを始めとする柔らかい金属であり、電気特性検査針４は、先端が尖っていて、ベリリウムと銅の合金などの硬い金属でできており、しかも通常、電極パッド２の厚みは１．０〜２．０μｍ程度であり、電気特性検査針４は電極パッド２に機械的に必要以上の圧力（オーバードライブ）がかけられて電気特性評価がなされるため電気特性検査針４により電極パッド２に針穴５が開いてしまう恐れがあることがわかった。加えてこの針穴５により非導電性である電極パッドの下地が剥き出しになってしまう恐れがあることがわかった。従ってこの針穴５により後の組立工程において、電気回路が形成された外部装置を半導体装置に接続する場合に、外部装置の電極との接合不良が発生する恐れがあることがわかった。
【０００７】
図４に外部装置との接触不良の例を説明するための断面模式図を示した。外部装置電極８は、例えば材質としてはＡｕ、Ｃｕなどで形成されたバンプである。通常、外部装置電極８と半導体装置の電極パッド２の接合は、前記半導体装置の電極パッド２等に超音波をかけながら圧着する方法が採用されるが、図４に示すように外部装置７の外部装置電極８と半導体装置の電極パッド２を接合させた場合、この針穴５により外部装置電極８との接合不良が発生する恐れがある。
【０００８】
また、針穴５が発生しても問題が無いようにする為に、従来の半導体装置の構造及びその電気特性検査方法について示した断面模式図である図５に示すように、半導体装置の電極パッド２自体の大きさを大きくする方法もあるが、この方法では半導体チップ１に対する電極パッド２の占める面積が大きくなってしまう為、半導体チップがコスト的に高価になってしまう恐れがある。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑み、後工程である外部装置との組立工程で接続不良を起さず、加えて半導体チップコストメリットもある半導体装置形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決する為に、半導体装置の製造方法は、半導体装置の電極パッドに検査針をあてて電気特性検査を行った後に、前記半導体装置の前記電極パッド上に導電性薄膜を形成することを特徴とする。
【００１１】
前記半導体装置の製造方法においては、導電性薄膜を電解めっきまたは無電解めっきで形成することが好ましい。
【００１２】
また、前記半導体装置の製造方法においては、導電性薄膜がＮｉ膜とその上に形成されたＡｕ又はＣｕ膜とからなることが好ましい。
【００１３】
また、前記半導体装置の製造方法においては、導電性薄膜の厚みが０．５〜０．８μｍであることが好ましい。
【００１４】
また、前記半導体装置の製造方法においては、Ｎｉ膜の厚みが０．３〜０．６μｍであり、その上に形成されたＡｕ又はＣｕ膜の厚みが０．２〜０．４μｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
上記本発明の半導体装置製造方法においては、従来は半導体チップの電極パッドに針穴が出来てしまい後の組立工程において電気的な接続不良が発生していたが、これらの接続不良の発生防止が可能となる、加えて、従来は電極パッド自体を大きくし半導体チップに対する電極パッド２の占める面積が大きくなってしまう問題もあったが、この問題も解決可能となる。
【００１６】
従って、本発明の半導体装置製造方法においては、半導体チップコストを増大させることなく、外部装置との組立工程で接続不良を生じない半導体装置の製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
理解を容易にするために、本発明の半導体装置の構造やその製造方法について断面模式図を引用しながら説明する。
【００１８】
図１は本発明の半導体装置の製造方法並びに外部装置との接合工程を示す断面模式図である。
【００１９】
図１（ａ）に示すように半導体チップ１に回路部分（図示せず）や電極パッド２や保護膜３を形成する。回路部分の形成は、特に限定するものではなく、半導体チップに通常形成される方法、例えば、イオン打ち込み工程やリソグラフィ工程や薄膜形成工程などの拡散工程を経て半導体チップ１中に回路部分が形成される。
電極パッド２は、特に限定するものではないが、通常、アルミニウム又はアルミニウムを主成分（アルミニウムの割合が９９〜９５重量％）としそれにＣｕやＳｉを混合した材料などの導電性のある物質で形成される。電極パッド２の厚みは特に限定するものではないが、通常、１〜２μｍ程度である。
【００２０】
その後、その半導体装置が正常な動作をするか否か確認する為、テスターなどの電気特性評価装置（電気特性評価装置本体の図示は省略した）を用いて、得られた半導体装置の電気特性評価を行う。前述したように、通常、先端の尖った電気特性検査針４を電極パッドに当ててその検査針を通じて信号を半導体装置に流しその反応を確認し、電気的に正常に動作するか否か判定を行う。しかしながら、図１（ａ）に示す電気特性評価工程において、電極パッド２は、代表的にアルミニウムを始めとする柔らかい金属であり、電気特性検査針４は、先端が尖っていて、例えばベリリウムと銅の合金などの硬い金属でできており、しかも通常、電極パッド２の厚みは１．０〜２．０μｍ程度であり、電気特性検査針４は電極パッド２に機械的に必要以上の圧力（オーバードライブ）がかけられて電気特性評価がなされるため電気特性検査針４により電極パッド２に針穴５が開く。
【００２１】
本発明においては、図１（ｂ）に示すように、その後、この針穴５が発生した半導体装置の電極パッド２上に導電性薄膜６を形成する。
【００２２】
通常、この導電性薄膜６は０．５〜０．８μｍ程度の厚みに形成することが好ましい。そして、導電性薄膜６の最上面の高さの位置１０は、保護膜３の最上面の高さの位置９を超えないような膜厚にすることが好ましい。その理由としては保護膜３の最上面の高さの位置９を導電性薄膜６の最上面の高さの位置１０が超えてしまうほど厚く導電性薄膜６を形成すると保護膜3上にもこの薄膜６が広がってしまい、隣接する電極パッド２とショートしてしまう問題が発生する可能性があるからである。
【００２３】
保護膜３の材料は、目的に応じて適宜選定すればよく、通常、電気絶縁性の材料が用いられ、好ましくは、プラズマＣＶＤ法などで形成した窒化珪素膜（Ｐｌ−ＳｉＮ）などである。
【００２４】
また、この導電性薄膜６は無電解めっき又は電解めっきで形成することが好ましく、特に無電解めっきで形成することが望ましい。通常、無電解めっきは導電性である物質上にめっきが形成され非導電性の物質上には形成されない為、電極パッド２上にしか導電性薄膜６が形成されないからである。導電性薄膜６をスパッタリング法などで形成してもよいが、スパッタリング法では半導体装置全面に導電性薄膜６が形成されてしまう恐れがあり、電解めっきでの形成では、めっき電極層であるバリア層（具体的にはバリアメタル層）の形成などが必要であるため非常にコストが高くなってしまう恐れがある。そのため、導電性薄膜６は、無電解めっき法により形成することが好適である。
【００２５】
本発明において無電解めっき法により導電性薄膜６を形成する場合の、無電解めっき方法の好ましい態様について一例を挙げて説明すると、まず電極パッド２上にＺｎの無電解めっきを行う。そうすることで電極パッド２上にＺｎの薄い膜が形成される。このＺｎの薄い膜は０．１〜０．２μｍ程度形成することが好ましい。その後、そのＺｎとの置換めっきでＮｉ膜を形成する。無電解めっきにおける上記置換めっきとはＺｎとＮｉとを入れ替えるめっき方法である。置換用のＮｉ無電解めっき液を上述で形成されたＺｎの薄い膜の上に適用することにより、Ｚｎが溶解し、Ｎｉめっき膜が形成される。そうすることで電極パッド２上に、直接Ｎｉの薄膜が形成され、同時に針穴５がこのＮｉの薄い膜で埋められる。このＮｉの薄い膜は０．３〜０．６μｍ程度の膜厚で形成することが好ましい。
【００２６】
その後、このＮｉの薄い膜の上にＡｕやＣｕなどの金属を無電解めっきで形成し、導電性薄膜６が完成する。このＡｕやＣｕの薄い膜は０．２〜０．４μｍ程度の膜厚で形成することが好ましい。すなわち最終的には電極パッド２上にＮｉの薄い膜とＡｕあるいはＣｕの薄い膜で形成された薄膜６をトータル０．５〜０．８μｍ程度形成することが好ましい。
【００２７】
Ｎｉ膜上にＡｕ膜やＣｕ膜などを形成する理由としては、Ｎｉは酸化しやすく非導電性の高い酸化膜が形成される恐れがあり、加えてＮｉやＮｉ酸化膜は非常に硬度が高い為、後工程である組立工程でＮｉ酸化膜が破れずに導電不良を起してしまう可能性もあるからである。詳細に言えば、通常こういった酸化膜は超音波振動で破り、導電性部分を露出させる方法が採用されるが、この超音波振動ではＮｉ酸化膜は硬度が高く破りにくい為である。そこでＮｉ膜の酸化膜が生じないようにするためと、より導電性の良好な膜を形成するためにＡｕ膜やＣｕ膜をＮｉ膜上に形成することが好ましい。またＮｉ膜上に形成するＡｕやＣｕなどの金属膜に関しては、後工程の組立工程で接合する外部装置の電極部分の材料によりどちらかを選択するようにすればよい。もし、両者のマッチングが悪い材料同士であれば、この導電性薄膜６と外部装置の電極の接合性が悪く剥がれる可能性があるからである。また、上述したように、アルミニウムの電極パッドとＡｕやＣｕなどの金属膜の間に、Ｎｉ膜を介在させることが好ましいのは、各金属層の境界面に形成されるそれぞれの合金層の接合力が強い層を形成できるのでこれらの金属薄膜の組み合せが好ましいのである。即ち、Ａｌ膜の上に直接ＡｕやＣｕ膜を形成する場合に比べて、Ｎｉ膜を介在させる方が、各層間の接合力が強い層を形成できるので好ましい。以上が本発明の半導体装置製造方法の発明を実施するための最良の形態の１つである。
【００２８】
次に図２は別の実施態様の半導体装置の製造方法並びに電気特性検査工程を示す断面模式図である。別の方法として、図２（ａ）、（ｂ）で示すように、電気特性検査を行う前に電極パッド２上に前記で説明した導電性薄膜６を形成する方法もある。図２（ａ）に示すように、この場合も上記図１の態様で説明した方法と同様の方法で無電界めっきにより電極パッド２上に導電性薄膜６を形成する。
【００２９】
その後、図２（ｂ）に示すように、その半導体装置が正常な動作をするか否か確認する為、前述の態様と同様な電気特性評価を行う。通常、先端の尖った電気特性検査針４を導電性薄膜６に当ててその検査針を通じて信号を半導体装置に流しその反応を確認し電気的に正常に動作するか否か判定を行う。通常、図２（ｂ）に示すように電気特性検査針４により針穴５が開いてしまうが、電極パッド２上に導電性薄膜６がある為、電極パッド２の膜がすべて捲れあがらず、導電性の膜が残る。このことで、後工程である組立工程で外部装置との電極と接合する際に電気的な接続不良を起さない半導体装置を製造することが可能となる。
【実施例１】
【００３０】
信号処理用の回路部分が形成（図示せず）された図１（ａ）に示すような縦２ｍｍ×横１０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの半導体チップ１に、アルミニウムからなる電極パッド２をスパッタリングおよびリソグラフィおよびエッチングにより縦５０μｍ×横５０μｍ、厚み１．０μｍの大きさに形成した。
次いで、電極パッド２の周囲とその上面の縁部分にプラズマＣＶＤ法で窒化珪素膜（Ｐｌ−ＳｉＮ）からなる電気絶縁性の保護膜３を厚み１．０μｍ形成した。
その後、この半導体装置が正常な動作をするか否か確認する為、アドバンテスト株式会社製や横河電機株式会社製の半導体電気特性検査装置（テスター）を用いて電気特性評価を行った。この際、電気特性検査針４が形成された測定用回路ボードをこの半導体チップに当該装置から与えられる負荷で押しあてた。すなわちこの電気特性評価装置である半導体電気特性検査装置が具備している先端の尖った電気特性検査針４を前記電極パッド２の上面に当ててその検査針を通じてパルス信号などを半導体装置に流しその反応を確認し、その半導体装置に内部回路が電気的に正常に動作するか、すなわち正常なタイミングで反応するか否かや適切な電流量で反応するか否か判定を行った。図１（ａ）に示す電気特性評価をした後、電極パッド２の表面を顕微鏡で観察したところ、電気特性検査針４により電極パッド２に大きさ直径約５〜１０μｍの針穴５が開いてしまっていることを確認した。
次いで図１（ｂ）に示すように、この針穴５が発生した半導体装置の電極パッド２上に次の方法で導電性金属薄膜６を形成した。
まず電極パッド２上にジンケート処理用無電解めっき液（奥野製薬株式会社製“サブスターＺｎ”）を用いてＺｎの無電解メッキを行った。こうして電極パッド２上にＺｎの厚さ0.1μｍの薄い膜が形成された。次に、このＺｎの薄い膜が形成された上に、Ni無電解めっき液（奥野製薬株式会社製“トップニコロン”）を用いてＮｉの無電解メッキを行い、いわゆるＺｎとの置換メッキで厚みが0.3μｍのＮｉ薄膜を形成することにより、針穴５をこのＮｉの薄い膜で埋めた。その後、このＮｉの薄い膜の上に無電解金めっき液（奥野製薬株式会社製“ＯＰＣムデンゴールド”）を用いてＡｕの無電解メッキを行い厚み0.2μｍのＡｕ薄膜を形成し、導電性薄膜６を完成させた。すなわち最終的には電極パッド２上にＮｉの薄い膜とＡｕの薄い膜で形成された導電性薄膜６をトータル厚みで0.5μｍ形成し、電極パッド２の上面の縁に形成されている保護膜３の厚みよりも高膜厚にならないようにした。かくして導電性薄膜６の最上面の高さの位置１０は、保護膜３の最上面の高さの位置９を超えないようにした。
次に図１（ｃ）に示すように、この導電性薄膜６と外部装置７としてBOFテープのCuやAuからなる略半球状の形状のバンプ電極とを超音波接合によって接合した。（BOF：  Bump  On  Film組み立て。）
これにより電極パッド２の大きさなどを従来品のものより特に大きくしなくとも従来品より良好な接合が可能となった。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、半導体チップコストを増大させることなく、外部装置との組立工程で接続不良を生じない半導体装置の製造方法を提供できる。従って、本発明は半導体装置の製造方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態としての、半導体装置の製造方法並びに外部装置との接合工程を示す断面模式図。
【図２】別の実施態様の半導体装置の製造方法並びに電気特性検査工程を示す断面模式図。
【図３】従来の半導体装置の構造及びその電気特性検査方法について示した断面模式図。
【図４】従来の半導体装置において、外部装置との接触不良の例を説明するための断面模式図。
【図５】従来の半導体装置の構造及びその電気特性検査方法について示した断面模式図。
【符号の説明】
【００３３】
１  半導体チップ
２  電極パッド
３  保護膜
４  電気特性検査針
５  針穴
６  導電性薄膜
７  外部装置
８  外部装置電極
９  保護膜３の最上面の高さの位置
１０  導電性薄膜６の最上面の高さの位置
【図１】
2006005166.tif 000003
【図２】
2006005166.tif 000004
【図３】
2006005166.tif 000005
【図４】
2006005166.tif 000006
【図５】
2006005166.tif 000007