(57)【要約】【課題】パッドピッチに対応させてプローブ針の間隔を狭くすることができるようにする。【解決手段】この半導体装置は、絶縁膜１１０上に形成されたパッド１２０と、パッド１２０に形成された凹部１２１と、凹部１２１内に形成された金属層１２２とを備える。パッド１２０は接続領域１２６及びプローブ領域１２４を備えている。接続領域１２６にはボンディングワイヤやバンプなどの接続部材が接続される。プローブ領域１２４は、半導体検査装置のプローブ針が接する領域である。そして金属層１２２はプローブ領域１２４に設けられている。パッド１２０は矩形であり、プローブ領域１２４は、パッド１２０のうち半導体装置の内側を向いている辺を含むように形成されている。金属層１２２は、パッド１２０よりもイオン化傾向の小さい金属により形成されている。【選択図】図１
2011103334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁膜上に形成され、第１の金属からなるパッドと、
前記パッドに形成された凹部と、
前記凹部内に形成され、前記第１の金属よりもイオン化傾向の小さい第２の金属からなる金属層と、
を備える半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記第１の金属はＡｌ又はＣｕであり、
前記第２の金属は、Ａｕ、Ａｇ、及びＰｔからなる群から選択される少なくとも一つの金属である半導体装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の半導体装置において、
前記パッドは、
前記半導体装置が実装される実装部材と前記半導体装置とを接続する接続部材が接続される接続領域と、
半導体検査装置のプローブ針が接するプローブ領域と、
を備え、
前記金属層は前記プローブ領域に形成されている半導体装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載の半導体装置において、
前記凹部以外の前記パッドの表面と、前記金属層の表面の高低差は１μｍ以下である半導体装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかひとつに記載の半導体装置において、
前記パッドと前記金属層の間にバリアメタル膜を備える半導体装置。
【請求項６】
絶縁膜上に第１の金属からなるパッドを形成する工程と、
前記パッドに凹部を形成する工程と、
前記凹部内に、前記第１の金属よりイオン化傾向の小さい第２の金属からなる金属層を形成する工程と、
を備える半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の金属はＡｌ又はＣｕであり、
前記第２の金属は、Ａｕ、Ａｇ、及びＰｔからなる群から選択される少なくとも一つの金属である半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の半導体装置において、
前記凹部を形成する工程及び前記金属層を形成する工程は、
前記絶縁膜及び前記パッド上に、前記パッドの一部上に開口を有するマスク膜を形成する工程と、
前記マスク膜をマスクとして前記パッドをエッチングすることにより前記凹部を形成する工程と、
前記マスク膜上及び前記凹部内に前記金属層を形成する工程と、
前記マスク膜上に位置する前記金属層及び前記マスク膜を除去する工程と、
を備える半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体装置の製造方法において、
前記凹部を形成する工程の後、前記金属層を形成する工程の前に、前記マスク膜上及び前記凹部内にバリアメタル膜を形成する工程を備え、
前記金属層を形成する工程において、前記金属層は前記バリアメタル膜上に形成され、
前記マスク膜上に位置する前記金属層及び前記マスク膜を除去する工程において、前記マスク膜上に位置する前記バリアメタル膜も除去される半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法において、
前記金属層を形成した後に、
半導体検査装置のプローブ針を前記金属層に接触させることにより、前記パッドを介して半導体装置の検査を行う工程と、
前記パッドのうち前記金属層が形成されていない領域に接続部材を接続することにより、前記接続部材を介して前記半導体装置を実装部材に実装する工程と、
を備える半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の半導体装置の製造方法において、
前記プローブ針はＰｄ合金により形成されている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、パッドを有する半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、動作の信頼性を確保するために、出荷前に試験が行われる。この試験は、半導体装置の入力端子及び出力端子となるパッドにプローブカードのプローブ針を接触させ、プローブカードを介して試験装置から半導体装置に試験信号を入力し、その出力信号を、プローブカードを介して試験装置に出力するものである。
【０００３】
例えば特許文献１には、パッドにバンプ形成領域とテスト用接触領域とを設けることが開示されている。そしてプローブカードのプローブ針は、パッドのテスト用接触領域に接触する。そしてパッドのバンプ形成領域にバンプを成長させる。これにより、プローブ跡がバンプの成長に影響を与えることを抑制できる、と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２０１８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年は半導体装置の高集積化及びパッド数の増加が進んでいる。これに伴い、パッドピッチが狭くなってきている。パッドピッチが狭くなるとプローブ針のピッチも狭くする必要がある。
【０００６】
パッドとの電気的な接触性を確保するためには比較的大きな針圧が必要である。通常、パッドはＡｌにより形成されている。このため、プローブ針は、ＲｅＷ（レニウムタングステン）から構成されているが、ＲｅＷを用いた場合、プローブ針の針径をある程度太くする必要がある。このため、パッドピッチに対応させてプローブ針の間隔を狭くすることは難しかった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、絶縁膜上に形成され、第１の金属からなるパッドと、
前記パッドに形成された凹部と、
前記凹部内に形成され、前記第１の金属よりもイオン化傾向の小さい第２の金属からなる金属層と、
を備える半導体装置が提供される。
【０００８】
本発明によれば、絶縁膜上に第１の金属からなるパッドを形成する工程と、
前記パッドに凹部を形成する工程と、
前記凹部内に、前記第１の金属よりイオン化傾向の小さい第２の金属からなる金属層を形成する工程と、
を備える半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、パッドの表層の一部は金属層により形成されている。金属層を形成している第２の金属は、パッドを形成している第１の金属よりもイオン化傾向が小さい。このため、金属層はパッドよりも表面に酸化膜を形成しにくいので、プローブ針を低い針圧で接触させても安定した電気的接続を得ることができる。このため、プローブカードのプローブ針に要求される機械的な強度が低くなるため、プローブ針の針径を細くできる。従って、パッドピッチに対応させてプローブ針の間隔を狭くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示した半導体装置の平面図である。
【図３】図１及び図２に示した半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。
【図４】図１及び図２に示した半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。
【図５】図４の次の工程を示す断面図である。
【図６】図５の次の工程を示す断面図である。
【図７】第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図８】変形例に係る半導体装置の構成を示す平面図である。
【図９】変形例に係る半導体装置の構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１２】
図１は、第１の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図であり、図２は図１に示した半導体装置の平面図である。なお図１は図２のＡ−Ａ´断面を示している。この半導体装置は、絶縁膜１１０上に形成されたパッド１２０と、パッド１２０に形成された凹部１２１と、凹部１２１内に形成された金属層１２２とを備える。凹部以外のパッド１２０の表面と、金属層１２２の表面の高低差は１μｍ以下であるのが好ましい。また金属層１２２の厚さは、例えば１μｍ以上２μｍ以下である。パッド１２０及び金属層１２２は、図２に示すように、半導体装置の表面に、半導体装置の縁に沿って複数設けられている。金属層１２２は、パッド１２０よりもイオン化傾向の小さい金属により形成されている。パッド１２０がＡｌ又はＣｕにより形成されている場合、金属層１２２は、例えばＡｕ、Ａｇ、及びＰｔからなる群から選択される少なくとも一つの金属により形成されている。なお絶縁膜１１０は、例えばＳｉＯ２である。そしてパッド１２０がＡｌである場合、金属層１２２は、例えばＡｕである。
【００１３】
パッド１２０は接続領域１２６及びプローブ領域１２４を備えている。接続領域１２６にはボンディングワイヤやバンプなどの接続部材が接続される。接続部材は、半導体装置が実装される実装部材（例えばリードフレーム）と半導体装置とを接続する。プローブ領域１２４は、半導体検査装置のプローブ針が接する領域である。そして金属層１２２はプローブ領域１２４に設けられている。図２に示すように、パッド１２０は矩形であり、プローブ領域１２４は、パッド１２０のうち半導体装置の内側を向いている辺を含むように形成されている。
【００１４】
なお絶縁膜１１０は基板１０２の上に形成されている。基板１０２は例えばシリコン基板などの半導体基板である。基板１０２にはトランジスタなどの半導体素子（図示せず）が形成されている。そして絶縁膜１１０は、基板１０２上に形成されている多層配線層の一部である。また図示していないが、絶縁膜１１０とパッド１２０の間にはバリアメタル膜が形成されていても良い。
【００１５】
図３及び図４の各図は、図１及び図２に示した半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。この半導体装置の製造方法の概要は、以下の通りである。まず絶縁膜１１０上にパッド１２０を形成する。次いで、パッド１２０に凹部１２１を形成する。次いで、凹部１２１内に金属層１２２を形成する。以下、詳細に説明する。
【００１６】
まず図３（ａ）に示すように、ウェハ状態の基板１０２にトランジスタなどの半導体素子（図示せず）を形成する。次いで、基板１０２上及び半導体素子上に多層配線層を形成する。多層配線層の最上層の層間絶縁膜は、絶縁膜１１０である。絶縁膜１１０は、上記したように例えばＳｉＯ２であるが、他の絶縁膜であっても良い。次いで、絶縁膜１１０の表層にパッド１２０及び配線（図示せず）を形成する。パッド１２０がＡｌにより形成されている場合、パッド１２０及び配線は、Ａｌ膜をスパッタリング法により形成し、このＡｌ膜を選択的に除去することにより形成される。またパッド１２０及び配線がＣｕにより形成されている場合、パッド１２０はダマシン法により形成される。
【００１７】
次いで図３（ｂ）に示すように、絶縁膜１１０上及びパッド１２０上にレジスト膜を塗布により形成し、このレジスト膜を露光及び現像する。これにより、絶縁膜１１０上及びパッド１２０上にはレジストパターン（マスク膜）５０が形成される。レジストパターン５０は、パッド１２０の一部上に位置する開口を有している。次いで、レジストパターン５０をマスクとしたエッチングを行う。これにより、パッド１２０には凹部１２１が形成される。
【００１８】
次いで図４に示すように、スパッタリング法により、パッド１２０の凹部１２１上に金属層１２２を形成する。このとき、レジストパターン５０上にも金属層５２が形成される。金属層１２２は、パッド１２０よりもイオン化傾向の小さい金属により形成されている。パッド１２０がＡｌ又はＣｕにより形成されている場合、金属層１２２は、例えばＡｕ、Ａｇ、及びＰｔからなる群から選択される少なくとも一つの金属により形成されている。
【００１９】
その後、レジストパターン５０を除去する。このとき、金属層５２も除去される。その後、パッド１２０（金属層１２２を含む）上、及び絶縁膜１１０上に、保護絶縁膜（図示せず）を形成する。保護絶縁膜は、パッド１２０（金属層１２２を含む）上に位置する開口を有している。このようにして、図１及び図２に示した半導体装置が形成される。
【００２０】
その後図５に示すように、半導体検査装置が有するプローブカードのプローブ針２００を、パッド１２０のプローブ領域１２４に形成された金属層１２２に接触させることにより、パッド１２０を介して半導体装置の検査を行う。プローブ針２００は、Ｐｄ合金により形成されている。このとき、金属層１２２にはプローブ針２００の跡が残る。
【００２１】
その後、ウェハ状態の半導体装置をダイシングして個片化する。次いで図６に示すように、リードフレームのダイパッド３１０上に半導体装置を搭載し、さらにリードフレームのインナーリード３２０と半導体装置のパッド１２０とを、ボンディングワイヤ１３０を用いて接続する。ボンディングワイヤ１３０は、パッド１２０のうちＡｕ層が形成されていない領域である接続領域１２６に接続される。このようにして半導体装置は、リードフレームに実装される。
【００２２】
次に本実施形態の作用及び効果について説明する。本実施形態において、パッド１２０の表層の一部は金属層１２２により形成されている。このため、プローブカードのプローブ針２００は、金属層１２２に接触する。金属層１２２を形成している金属は、パッド１２０を形成している金属よりもイオン化傾向が小さい。このため、金属層１２２はパッド１２０よりも表面に酸化膜を形成しにくいので、プローブ針２００を低い針圧で接触させても、プローブ針２００は安定してパッド１２０に電気的に接続する。Ｐｄ合金製のプローブ針は、Ａｕ、Ａｇ、及びＰｔに対して非常に低い針圧で電気的に接続することができるため、ＲｅＷ製のプローブ針と比較して針径を細くできる。従って、パッド１２０のピッチが狭くなっても、これに対応してプローブ針２００の間隔を狭くすることができる。
【００２３】
これに対して、プローブ領域１２４も他の領域と同じ金属で形成されている場合、プローブ領域１２４の表面には大気と接触することで酸化膜が形成される。安定した電気的接触を得るためには、プローブ針２００には、プローブ領域１２４の表面の酸化膜を突き破ることができる針圧が必要である。このため、ＲｅＷ製のプローブ針は太く設計されることになる。つまり、ＲｅＷ製のカンチレバー方式プローブ針の間隔を狭くすることに限界があった。
【００２４】
また凹部１２１内に金属層１２２を形成しているため、金属層１２２の表面とパッド１２０の表面の高低差を小さくすることができる。従って、プローブ針２００を金属層１２２に接触させるときにおいて、凹部１２１及び金属層１２２を形成しないときと同じ条件でプローブ針２００の高さの制御を行える。さらに、接触領域１２６にワイヤボンディングする際、キャピラリがプローブ領域１２４と接触することを防ぐこともできる。
【００２５】
図７は、第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。本実施形態により製造される半導体装置は、パッド１２０と金属層１２２の間にバリアメタル膜１２３を備えている点を除いて、第１の実施形態に係る半導体装置と同様の構成である。バリアメタル膜１２３は、例えばＴｉ膜、ＴｉＮ膜、及びＴａＮ膜からなる群から選ばれた一つの単層膜、またはこの群から選ばれた複数の膜を積層した積層膜により形成される。
【００２６】
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、パッド１２０に凹部１２１を形成するところまでは、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。パッド１２０に凹部１２１を形成した後、図７（ａ）に示すように、バリアメタル膜１２３を例えばスパッタリング法により形成する。このとき、レジストパターン５０上にもバリアメタル膜５３が形成される。次いで、バリアメタル膜１２３上に金属層１２２を、例えばスパッタリング法により形成する。このとき、バリアメタル膜５３上にもＡｕ層５２が形成される。なお本図に示す例では、バリアメタル膜１２３は凹部１２１の底面に形成されているが、凹部１２１の底面及び側面の双方に形成されるようにスパッタリング条件を調節しても良い。
【００２７】
次いで図７（ｂ）に示すように、レジストパターン５０を除去する。このとき、Ａｕ層５２及びバリアメタル膜５３も除去される。
【００２８】
その後、第１の実施形態と同様に、図５に示したプローブ針２００を用いて半導体装置の試験を行う。そして半導体装置を個片化した後、図６と同様の方法を用いて、半導体装置をリードフレームなどの実装部材に実装する。
【００２９】
本実施形態によっても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。またパッド１２０と金属層１２２の間にバリアメタル膜１２３を形成したため、パッド１２０と金属層１２２が相互拡散することを抑制できる。
【００３０】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。例えば上記した核実施形態では、金属層１２２は、パッド１２０のうち半導体装置の内側を向いている辺を含むように形成されていたが、図８の平面図に示すように一部のパッド１２０において、パッド１２０のうち半導体装置の外側を向いている辺を含むように形成されていても良い。図８に示す例では、金属層１２２は互い違いとなるように形成されている。また図９の平面図に示すように、パッド１２０そのものが２列かつ互い違いとなるように配置されていても良い。このように、パッド１２０のレイアウト及び金属層１２２のレイアウトの自由度は高い。
【符号の説明】
【００３１】
５０ レジストパターン
５２ Ａｕ層
５３ バリアメタル膜
１０２ 基板
１１０ 絶縁膜
１２０ Ａｌパッド
１２１ 凹部
１２２ Ａｕ層
１２３ バリアメタル膜
１２４ プローブ領域
１２６ 接続領域
１３０ ボンディングワイヤ
２００ プローブ針
３１０ ダイパッド
３２０ インナーリード
【図１】
2011103334.tif 000003
【図２】
2011103334.tif 000004
【図３】
2011103334.tif 000005
【図４】
2011103334.tif 000006
【図５】
2011103334.tif 000007
【図６】
2011103334.tif 000008
【図７】
2011103334.tif 000009
【図８】
2011103334.tif 000010
【図９】
2011103334.tif 000011