(57)【要約】【課題】信号パッドに傷がついても信頼性低下を抑制し、良好な高周波特性を示すことが可能な半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置は、半導体基板と、半導体基板上に設けられ、高周波信号が伝搬する信号配線と、信号配線上に設けられると共に信号配線に接続される信号パッドと、信号パッド上に載置される半田ボールと、を備える。信号配線は、信号パッドに重なっており、且つ、平面視にて環形状を呈する第１配線を有し、信号パッドの中心部は、第１配線に設けられる第１孔に重なる。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられ、高周波信号が伝搬する信号配線と、
前記信号配線上に設けられると共に前記信号配線に接続される信号パッドと、
前記信号パッド上に載置される半田ボールと、
を備え、
前記信号配線は、前記信号パッドに重なっており、且つ、平面視にて環形状を呈する第１配線を有し、
前記信号パッドの中心部は、前記第１配線に設けられる第１孔に重なる、
半導体装置。
【請求項２】
前記信号配線は、平面視にて環形状を呈する第２配線をさらに有し、
前記第２配線は、前記信号パッドに重なると共に前記第１配線よりも前記半導体基板側に位置しており、
前記信号パッドの前記中心部は、前記第１孔、及び前記第２配線に設けられる第２孔に重なっている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記信号配線は、前記信号パッドに重なり、前記第１配線よりも前記半導体基板側に位置しており、且つ、孔が設けられていない第２配線をさらに有する、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記信号パッドは、ニッケルを含むメイン金属層と、前記メイン金属層の表面を覆い、金を含むカバー金属層とを有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ミリ波帯等の高周波信号が入出力されるマイクロ波集積回路（以下、ＭＭＩＣ：Monolithic  Microwave  Integrated  Circuitとする）等の半導体チップは、半田ボールを用いた表面実装技術によって基板に実装される。このような半導体チップの電気特性は、半導体ウェハに回路が作り込まれた後であって個片化される前に検査される。例えば、下記特許文献１に開示されるプローブ測定システムを、個片化前における半導体チップの入出力パッド及び接地パッドに接触させ、半導体チップの直流特性及び高周波特性が検査される。このような検査においては、入出力パッドにプローブ測定システムが突き当てられることによって、入出力パッドに傷がついてしまう。この場合、入出力パッド下に位置する配線が露出し、当該配線と半田ボールとが接してしまうことがある。これにより、配線に含まれる金属が半田ボール内に拡散し、半導体チップの実装時及び実装後の信頼性が低下するおそれがある。
【０００３】
上述した問題を防ぐために、例えば下記特許文献２に開示されるように、実装に用いられる第１領域と、試験に用いられる第２領域とを含むパッドを備える半導体装置が提案されている。この半導体装置では、試験時には上述したようなプローブ測定システムを第２領域に突き当てる。また、半田ボールは第１領域のみに接している。これによりパッドに傷がついた場合であっても、半導体装置の信頼性低下の抑制が実現可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表第２００５−５２７８２３号公報
【特許文献２】特開第２０１４−２２９６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献２に示される半導体装置においては、パッドの第２領域がオープンスタブとして機能してしまう。この場合、当該第２領域は、半導体装置の高周波特性に影響を及ぼすことがある。特に、半導体装置にマイクロ波帯もしくはミリ波帯の高周波信号が入出力される場合、第２領域は、反射特性の劣化及び通過損失の増大の原因になり得る。
【０００６】
本発明の目的は、信号パッドに傷がついても信頼性低下を抑制しつつ、良好な高周波特性を示すことが可能な半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面に係る半導体装置は、半導体基板と、半導体基板上に設けられ、高周波信号が伝搬する信号配線と、信号配線上に設けられると共に信号配線に接続される信号パッドと、信号パッド上に載置される半田ボールと、を備え、信号配線は、信号パッドに重なっており、且つ、平面視にて環形状を呈する第１配線を有し、信号パッドの中心部は、第１配線に設けられる第１孔に重なる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、信号パッドに傷がついても信頼性低下を抑制し、良好な高周波特性を示すことが可能な半導体装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）は、本実施形態に係る半導体装置の概略平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線断面図である。
【図２】図２（ａ）は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための要部拡大図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ線断面図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための要部断面図である。
【図４】図４（ａ）は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための要部拡大図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶｂ−ＩＶｂ線断面図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための要部断面図である。
【図６】図６（ａ），（ｂ）は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための要部断面図である。
【図７】図７（ａ）は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための要部拡大図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ線断面図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための要部断面図である。
【図９】図９（ａ），（ｂ）は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための要部断面図である。
【図１０】図１０は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための要部断面図である。
【図１１】図１１（ａ）は、比較例における半導体装置の中間検査を説明するための要部拡大図であり、図１１（ｂ）は、中間検査後における図１１（ａ）のＸＩｂ−ＸＩｂ線断面図である。
【図１２】図１２（ａ）は、本実施形態における半導体装置の中間検査を説明するための要部拡大図であり、図１２（ｂ）は、中間検査後における図１２（ａ）のＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ線断面図である。
【図１３】図１３は、変形例に係る半導体装置の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１１】
図１（ａ）は、本実施形態に係る半導体装置の概略平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線断面図である。図１（ａ），（ｂ）に示される半導体装置１は、高周波信号が入出力されるＭＭＩＣである。高周波信号の周波数は、例えば１０ＧＨｚ以上８０ＧＨｚ以下である。半導体装置１は、例えばフリップチップ実装にて図示しない配線基板に搭載される。半導体装置１は、主面２ａを有する半導体基板２と、主面２ａ上に設けられる配線部３と、配線部３上に設けられる複数の接地端子４、入力端子５、及び出力端子６と、検査用パッド７ａ〜７ｄとを有する。
【００１２】
半導体基板２は、平面視にて略矩形状を呈する主面２ａを有する略直方体形状の基板である。半導体基板２における主面２ａ側には、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）等を含む回路が設けられている。当該回路は、図示されない。半導体基板２は、例えばＧａＡｓ基板であり、半導体ウェハを個片化することによって形成される。
【００１３】
配線部３は、主面２ａ上に設けられる絶縁体１１に埋め込まれた複数の配線を含む部分である。図１（ｂ）においては、絶縁体１１に埋め込まれた配線は省略されている。絶縁体１１は、互いに積層された複数の絶縁層を有する。各絶縁層は、例えばポリイミド等の有機化合物から構成される。以下では、絶縁層等が積層される方向を単に「積層方向」とする。
【００１４】
接地端子４は、外部から基準電位が入力されるための端子であり、絶縁体１１上に設けられる。接地端子４は、配線部３に含まれる配線（接地配線）を介して主面２ａ上に設けられた回路に接続されている。接地端子４は、絶縁体１１上に設けられる接地パッド４ａと、接地パッド４ａ上に載置される半田ボール４ｂとを有する。接地パッド４ａは、例えば平面視にて円形状を呈する。接地パッド４ａは、配線部３の表面に設けられた導電層をパターニングすることによって得られる。半田ボール４ｂは、接地端子４において配線基板等の外部装置に接触する部分である。半田ボール４ｂは、公知のはんだ材料（鉛はんだ、鉛フリーはんだ等）によって形成されている。接地端子４は、入力端子５及び出力端子６と電気的に絶縁している。なお、本明細書における「接続」とは、物理的接続だけでなく、電気的接続及び機能的接続も包含する。
【００１５】
入力端子５は、外部からの高周波信号を半導体装置１内に入力するための端子であり、配線部３に含まれる配線（信号配線）を介して主面２ａ上に設けられた回路に接続されている。入力端子５は、絶縁体１１の表面上に設けられる信号パッド５ａと、信号パッド５ａ上に載置される半田ボール５ｂとを有する。信号パッド５ａは、例えば平面視にて円形状を呈する。信号パッド５ａは、接地パッド４ａと同時に形成される。このため、信号パッド５ａもまた、配線部３の表面に設けられた上記導電層をパターニングすることによって得られる。半田ボール５ｂは、入力端子５において配線基板等の外部装置に接触する部分である。
【００１６】
出力端子６は、半導体装置１にて発生する高周波信号を外部に出力するための端子であり、上記信号配線を介して主面２ａ上に設けられた回路に接続されている。出力端子６は、入力端子５と同様に、絶縁体１１の表面上に設けられる信号パッド６ａと、信号パッド６ａ上に載置される半田ボール６ｂとを有する。信号パッド６ａは、例えば平面視にて円形状を呈する。信号パッド６ａは、接地パッド４ａ及び信号パッド５ａと同時に形成される。半田ボール６ｂは、出力端子６において配線基板等の外部装置に接触する部分である。半田ボール４ｂ，５ｂ，６ｂのそれぞれは、接地パッド４ａ及び信号パッド５ａ，６ａが形成された後、同時に形成される。
【００１７】
検査用パッド７ａ〜７ｄは、半導体装置１の中間検査を実施するときに用いられるパッドであり、それぞれ接地端子４と接続されている。検査用パッド７ａ〜７ｄのそれぞれは、例えば平面視にて円形状を呈する。検査用パッド７ａ〜７ｄは、接地パッド４ａ及び信号パッド５ａ，６ａと同時に形成される。検査用パッド７ａ，７ｂは入力端子５の周辺に設けられており、検査用パッド７ｃ，７ｄは出力端子６の周辺に設けられている。半導体装置１の中間検査とは、半田ボール４ｂ，５ｂ，６ｂの形成工程の直前に実施される検査である。当該中間検査では、信号パッド５ａ，６ａと検査用パッド７ａ〜７ｄとにプローブ装置を接触させ、半導体装置の電気特性を測定する。
【００１８】
次に、本実施形態に係る半導体装置１の製造方法の一例を説明する。以下では、図２〜図１０を参照しながら、図１（ａ）に示される一点鎖線で囲まれた領域内の入力端子５、入力端子５に接続される信号配線、検査用パッド７ａ，７ｂ、及び検査用パッド７ａ，７ｂに接続される接地配線の製造方法を詳細に説明する。なお、図１に示される接地端子４、出力端子６、検査用パッド７ｃ，７ｄ等については、入力端子５及び検査用パッド７ａ，７ｂ等と同時に製造される。以下では、出力端子６等の製造については割愛する。
【００１９】
まず、図２（ａ），（ｂ）に示されるように、半導体基板２の主面２ａ上に絶縁層２１を形成した後、積層方向に沿った貫通孔３１ａが設けられた配線３１を絶縁層２１上に形成する。絶縁層２１は、例えばポリイミド等から構成される有機絶縁層である。
【００２０】
配線３１は、平面視にて円環形状を呈する環状配線部３２と、平面視にて線形状を呈する線状配線部３３とを有する。環状配線部３２は、配線３１のうち後に形成される入力端子５の信号パッド５ａ（図１（ｂ）を参照）に重なる部分であり、貫通孔３１ａを含む。本実施形態では、貫通孔３１ａは平面視にて円形状を呈する。線状配線部３３は、平面視にて環状配線部３２の外周の一部から延在している。線状配線部３３の一端は環状配線部３２に接続されており、その他端は半導体基板２に設けられる回路に接続されている。配線３１における環状配線部３２及び線状配線部３３は、絶縁層２１上に形成された導電層をパターニングすることによって同時に形成される。なお、配線３１は特許請求の範囲における第２配線に相当し、貫通孔３１ａは特許請求の範囲における第２孔に相当する。
【００２１】
貫通孔３１ａの直径に相当する環状配線部３２の内径Ｄ１は、例えば６０μｍ〜１６０μｍである。環状配線部３２の外径Ｄ２は例えば１２０μｍ〜２００μｍである。環状配線部３２の導電性能と信頼性とを両立する観点から、内径Ｄ１は、例えば外径Ｄ２の５０％〜８０％に設定される。環状配線部３２の幅Ｗ１は略一定であり、例えば２０μｍ〜１００μｍである。線状配線部３３の幅Ｗ２は、例えば３μｍ〜３０μｍである。本実施形態においては、環状配線部３２の内径Ｄ１は８０μｍであり、環状配線部３２の外径Ｄ２は１５０μｍであり、幅Ｗ１は３５μｍであり、幅Ｗ２は１０μｍである。
【００２２】
以下では、図３（ａ）〜（ｄ）を参照しながら絶縁層２１及び配線３１の形成方法の一例について詳細に説明する。
【００２３】
まず、図３（ａ）に示されるように、絶縁層２１上に金属層４１，４２を順番に形成する。絶縁層２１は、例えばスピンコート法によって形成された有機絶縁層に熱処理を施すことによって形成される。絶縁層２１の厚さは、例えば２．５μｍである。金属層４１，４２のそれぞれは、例えば物理気相成長法（ＰＶＤ法）等によって形成される。金属層４１，４２のそれぞれの厚さは、例えば０．１μｍ〜０．３μｍである。金属層４１は、絶縁層２１に対して良好な密着性を発揮する層であり、例えばチタン層（Ｔｉ層）である。金属層４２は、後に実施されるメッキ処理のためのシード層であり、例えば金層（Ａｕ層）及び白金層（Ｐｔ層）の少なくともいずれかを含む。
【００２４】
次に、図３（ｂ）に示されるように、フォトリソグラフィによって、１．５μｍ〜２μｍの厚さを有するレジストパターン５１を絶縁層２１上に形成する。レジストパターン５１には、配線３１が形成されるための開口部５１ａが設けられている。レジストパターン５１としては、ネガ型レジストもしくはポジ型レジストが用いられる。
【００２５】
次に、図３（ｃ）に示されるように、金属層４２においてレジストパターン５１から露出した部分を厚化する。これにより、金属層４２には、厚化された第１領域４２ａと、第１領域４２ａよりも薄い第２領域４２ｂとが設けられる。例えば、金属層４２において開口部５１ａを介して露出した部分をシードとした電解メッキを実施することによって、第１領域４２ａを形成する。また、金属層４２においてレジストパターン５１によって覆われた領域は、第２領域４２ｂになる。第１領域４２ａの厚さは、例えば１．５μｍ〜２．５μｍである。電解メッキによって第１領域４２ａを形成した場合、少なくとも第１領域４２ａに対して熱処理を実施する。これにより電解メッキによって第１領域４２ａ内に形成された隙間が埋まり、第１領域４２ａの電気抵抗を良好に低減できる。
【００２６】
次に、図３（ｄ）に示されるように、レジストパターン５１を除去する。そして金属層４１，４２に対してミリング法を実施し、金属層４２における第２領域４２ｂ、及び金属層４１において第２領域４２ｂに重なる部分を除去すると共に、金属層４２における第１領域４２ａを薄化する。これにより、薄化されて残存した第１領域４２ａと、残存した第１領域４２ａに重なる金属層４１とを有する配線３１（図２（ａ），（ｂ）を参照）が形成される。形成後の配線３１の厚さは、例えば１μｍ〜２μｍである。なおミリング法とは物理的エッチングの一種であり、本実施形態では加速したアルゴンガス等の不活性ガスを対象物に照射することによって、当該対象物を除去もしくは削ることとする。
【００２７】
配線３１の形成後、図４（ａ），（ｂ）に示されるように、絶縁層２２を絶縁層２１上、配線３１上に形成する。そして、導電ビア６１と、配線３４と、接地導電層３５とを絶縁層２２上に形成する。
【００２８】
絶縁層２２は、例えばポリイミド等から構成される有機絶縁層である。絶縁層２２には、配線３１の一部を露出する貫通孔２２ａが設けられている。貫通孔２２ａは、平面視にて円環形状を呈しており、環状配線部３２と重なっている。本実施形態では、貫通孔２２ａと環状配線部３２とは、平面視にて同心円の関係になっており、貫通孔２２ａが環状配線部３２に対して完全に重なっている。加えて、貫通孔２２ａの内径は環状配線部３２の内径よりも大きく、貫通孔２２ａの外径は環状配線部３２の外径よりも小さくなっているので、貫通孔２２ａの幅は、環状配線部３２の幅Ｗ１よりも小さい。このため、環状配線部３２の内周端及び外周端のそれぞれは、絶縁層２２によって覆われている。より具体的には、貫通孔２２ａの幅Ｗ３は６１μｍである。また、貫通孔２２ａの内周は環状配線部３２の内周よりも０．５μｍ外周側に位置し、貫通孔２２ａの外周は環状配線部３２の外周よりも０．５μｍ内周側に位置する。
【００２９】
導電ビア６１は、貫通孔２２ａを埋める導電体である。導電ビア６１は、貫通孔２２ａと同様に平面視にて円環形状を呈している。導電ビア６１の内径は例えば６１μｍ〜１５９μｍであり、導電ビア６１の外径は例えば１２１μｍ〜１９９μｍである。本実施形態では、導電ビア６１の内径は８１μｍであり、導電ビア６１の外径は１４９μｍであり、導電ビア６１の幅は３４μｍである。
【００３０】
配線３４は、環状配線部３２と同様に信号パッド５ａ（図１（ｂ）を参照）に重なっており、平面視にて円環形状を呈している。配線３４は、積層方向に沿って導電ビア６１に重なっている。このため、配線３４は導電ビア６１を介して配線３１と接続されている。また、導電ビア６１と配線３４とは、同一の導電層から形成されている。配線３４の内径Ｄ３は例えば６０μｍ〜１６０μｍであり、配線３４の外径Ｄ４は例えば１２０μｍ〜２００μｍである。配線３４の導電性能と信頼性とを両立する観点から、内径Ｄ１は、例えば外径Ｄ２の５０％〜８０％に設定される。配線３４の幅Ｗ４は略一定であり、例えば３５μｍ〜５０μｍである。本実施形態においては、平面視における配線３４の各寸法は、配線３１の各寸法と同一である。すなわち本実施形態では、内径Ｄ３は８０μｍであり、外径Ｄ４は１５０μｍであり、幅Ｗ４は３５μｍである。なお、配線３４は特許請求の範囲における第１配線に相当し、貫通孔３４ａは特許請求の範囲における第１孔に相当する。
【００３１】
接地導電層３５は、基準電位が入力される導電層であり、後に形成される接地端子４及び検査用パッド７ａ〜７ｄに接続される。接地導電層３５は、絶縁層２２のほぼ全面を覆っている。接地導電層３５と、配線３１の線状配線部３３とが積層方向に沿って互いに重なる領域には、マイクロストリップラインが構成される。接地導電層３５には、平面視にて配線３４を囲うと共に絶縁層２２の一部を露出する貫通孔３５ａが設けられている。このため、接地導電層３５は、配線３４と電気的に絶縁している。貫通孔３５ａは、接地導電層３５と、配線３４の外周面とによって、平面視にて円環形状である。貫通孔３５ａの幅Ｗ５は、例えば２０μｍ〜１００μｍである。本実施形態では、貫通孔３５ａの幅Ｗ５は６０μｍである。
【００３２】
以下では、図５（ａ）〜（ｃ）及び図６（ａ）、（ｂ）を参照しながら絶縁層２２、導電ビア６１、配線３４、及び接地導電層３５の形成方法の一例について詳細に説明する。
【００３３】
まず、図５（ａ）に示されるように、平面視にて円環形状を呈する貫通孔２２ａが設けられた絶縁層２２を、絶縁層２１及び配線３１上に形成する。絶縁層２２は、例えばスピンコート法によって形成された有機絶縁層に熱処理を施すことによって形成される。絶縁層２２は、例えばポリイミド層である。絶縁層２２の厚さは、例えば２．５μｍである。貫通孔２２ａは、環状配線部３２の一部を露出するために設けられ、例えばレジストパターンを用いて絶縁層２２の一部をエッチングすることによって形成される。
【００３４】
次に、図５（ｂ）に示されるように、絶縁層２２上、及び露出した配線３１上に導電層４３を形成する。導電層４３は、例えばＰＶＤ法等によって形成される。導電層４３は、配線３１を形成するための導電層と同様に、複数の金属層を有する。本実施形態では、導電層４３は、絶縁層２２に密着するためのＴｉ層と、シード層として機能するためのＡｕ層とを少なくとも有する。導電層４３を絶縁層２２に良好に密着させる観点から、導電層４３におけるＡｕ層は、Ｔｉ層よりも上側に設けられる。導電層４３の厚さは、例えば金属層４１，４２の合計厚さと同程度である。
【００３５】
次に、図５（ｃ）に示されるように、フォトリソグラフィによって、２μｍ〜２．５μｍの厚さを有するレジストパターン５２を導電層４３上に形成する。レジストパターン５２としては、ネガ型レジストもしくはポジ型レジストが用いられる。レジストパターン５２は、配線３１の貫通孔３１ａに重なる第１部分５２ａと、平面視にて配線３１の環状配線部３２よりも外側に設けられた第２部分５２ｂとを有する。第１部分５２ａは、平面視にて円形状を呈しており、第１部分５２ａの直径は、配線３１の貫通孔３１ａの直径（すなわち、環状配線部３２の内径Ｄ１）に相当する。第２部分５２ｂは、平面視にて円環形状を呈しており、第２部分５２ｂの内径は、環状配線部３２の外径Ｄ２に相当する。このため、第１部分５２ａと第２部分５２ｂとによって、少なくとも貫通孔２２ａを露出する開口部５２ｃが画成されている。第２部分５２ｂの外径は、例えば１４０μｍ〜４００μｍである。本実施形態では、第２部分５２ｂの外径は２７０μｍであり、第２部分５２ｂの幅は６０μｍである。
【００３６】
次に、図６（ａ）に示されるように、導電層４３においてレジストパターン５２から露出した部分を厚化する。これにより導電層４３には、厚化された第１領域４３ａと、第１領域４３ａよりも薄い第２領域４３ｂとが設けられる。第１領域４３ａは、例えば、第１領域４２ａと同様に電解メッキ及び熱処理を実施することによって形成される。絶縁層２２上の第１領域４３ａの厚さは例えば２．５μｍであり、貫通孔２２ａに重なる第１領域４３ａの厚さは例えば４．５μｍである。
【００３７】
次に、図６（ｂ）に示されるように、レジストパターン５２を除去する。そして導電層４３に対してミリング法を実施し、第２領域４３ｂを除去すると共に第１領域４３ａを薄化する。これにより図４（ａ），（ｂ）に示されるように、薄化されて残存した第１領域４３ａから構成される導電ビア６１、貫通孔３４ａが設けられた配線３４、及び貫通孔３５ａが設けられた接地導電層３５が形成される。形成後の配線３４及び接地導電層３５のそれぞれの厚さは、例えば２μｍ〜３μｍである。本実施形態では、配線３４及び接地導電層３５のそれぞれはＡｕから構成される。
【００３８】
配線３４及び接地導電層３５の形成後、図７（ａ），（ｂ）に示されるように、絶縁層２３を絶縁層２２上、配線３４上、及び接地導電層３５上に形成する。そして、導電ビア６２〜６４と、信号パッド５ａと、検査用パッド７ａ，７ｂとを絶縁層２３上に形成する。これにより、互いに積層された絶縁層２１〜２３から構成される絶縁体１１と、配線３１，３４と、接地導電層３５と、導電ビア６１〜６４とを含む配線部３が形成される。
【００３９】
絶縁層２３は、例えばポリイミド等から構成される有機絶縁層である。絶縁層２３には、配線３４の一部を露出する貫通孔２３ａと、接地導電層３５の一部を露出する貫通孔２３ｂ，２３ｃとが設けられている。貫通孔２３ａは、平面視にて円環形状を呈しており、配線３４と重なっている。本実施形態では、貫通孔２３ａと配線３４とは、平面視にて同心円の関係になっており、貫通孔２３ａが配線３４に対して完全に重なっている。加えて、貫通孔２３ａの内径は配線３４の内径よりも大きく、貫通孔２３ａの外径は配線３４の外径よりも小さくなっているので、貫通孔２３ａの幅は、配線３４の幅Ｗ４よりも小さい。このため、配線３４の内周端及び外周端のそれぞれは、絶縁層２３によって覆われている。より具体的には、貫通孔２３ａの幅Ｗ６は６１μｍであり、貫通孔２２ａの内周は環状配線部３２の内周よりも０．５μｍ外周側に位置し、貫通孔２２ａの外周は環状配線部３２の外周よりも０．５μｍ内周側に位置する。貫通孔２３ｂ，２３ｃのそれぞれは、平面視にて円形状を呈しており、接地導電層３５と重なっている。貫通孔２３ｂ，２３ｃのそれぞれの直径は、例えば１０μｍ〜２００μｍである。本実施形態では、貫通孔２３ｂ，２３ｃのそれぞれの直径は７９μｍである。
【００４０】
導電ビア６２は、貫通孔２３ａを埋める導電体である。導電ビア６２は、貫通孔２３ａと同様に平面視にて円環形状を呈している。導電ビア６２の内径は例えば６１μｍ〜１５９μｍであり、導電ビア６２の外径は例えば１２１μｍ〜１９９μｍである。本実施形態では、導電ビア６２の内径は８１μｍであり、導電ビア６２の外径は１４９μｍであり、導電ビア６２の幅は３４μｍである。
【００４１】
導電ビア６３は、貫通孔２３ｂを埋める導電体であり、導電ビア６４は、貫通孔２３ｃを埋める導電体である。導電ビア６３，６４は、貫通孔２３ｂ，２３ｃと同様に円形状を呈している。導電ビア６３，６４のそれぞれの直径は、例えば１０μｍ〜２００μｍであり、貫通孔２３ｂ，２３ｃの直径に一致している。
【００４２】
信号パッド５ａは、積層方向に沿って環状配線部３２、導電ビア６１，６２、及び配線３４に重なっている。信号パッド５ａは、導電ビア６２を介して配線３４に接続されている。信号パッド５ａの直径Ｄ５は、環状配線部３２の外径Ｄ２に相当している。信号パッド５ａは、円形状を呈すると共に信号パッド５ａの中心を含む中心部７１と、円環形状を呈すると共に中心部７１を取り囲む外周部７２とを有する。中心部７１の直径は、例えば信号パッド５ａの直径Ｄ５の５０％〜８０％に設定される。中心部７１と外周部７２とは、互いに同一の導電層からパターニングによって形成され、且つ、一体化している。本実施形態では、信号パッド５ａの中心は、配線３１，３４の中心に重なっており、中心部７１は、配線３４の貫通孔３４ａに重なっている部分とする。信号パッド５ａの中心部７１は、配線３４の貫通孔３４ａに加えて、配線３１の貫通孔３１ａに重なっている部分でもよい。
【００４３】
検査用パッド７ａは、導電ビア６３に重なり、検査用パッド７ｂは、導電ビア６４に重なる。検査用パッド７ａは、導電ビア６３を介して接地導電層３５に接続され、検査用パッド７ｂは、導電ビア６４を介して接地導電層３５に接続される。検査用パッド７ａ，７ｂの直径Ｄ６はそれぞれ同一であり、例えば１１μｍ〜２０１μｍである。検査用パッド７ａ，７ｂの直径Ｄ６は、導電ビア６３，６４の直径よりも大きければよい。本実施形態では、検査用パッド７ａ，７ｂの直径Ｄ６は８０μｍである。信号パッド５ａ及び検査用パッド７ａ，７ｂに対して公知のプローブ装置等を良好に接触させる観点から、検査用パッド７ａ，７ｂは、信号パッド５ａの中心に対して点対称に構成されている。このため、検査用パッド７ａの中心から信号パッド５ａの中心までの距離は、検査用パッド７ｂの中心から信号パッド５ａの中心までの距離と等しくなっている。本実施形態におけるこれらの中心間距離は、それぞれ２００μｍになっている。また、平面視における信号パッド５ａと検査用パッド７ａ，７ｂとのそれぞれの最短距離は、８５μｍになっている。
【００４４】
以下では、図８（ａ）〜（ｃ）を参照しながら絶縁層２３、導電ビア６２〜６４、信号パッド５ａ及び検査用パッド７ａ，７ｂの形成方法の一例について詳細に説明する。
【００４５】
まず、図８（ａ）に示されるように、平面視にて円環形状を呈する貫通孔２３ａ〜２３ｃが設けられた絶縁層２３を、絶縁層２２、配線３４、及び接地導電層３５上に形成する。絶縁層２３は、例えばスピンコート法によって形成された有機絶縁層に熱処理を施すことによって形成される。絶縁層２３は、例えばポリイミド層である。絶縁層２３の厚さは、例えば３μｍである。貫通孔２３ａは、配線３４の一部を露出するために設けられる。貫通孔２３ｂ，２３ｃは、接地導電層３５の一部を露出するために設けられる。貫通孔２３ａ〜２３ｃのそれぞれは、例えばレジストパターンを用いて絶縁層２３の一部をエッチングすることによって形成される。
【００４６】
次に、図８（ｂ）に示されるように、絶縁層２３上、露出した配線３４上、及び露出した接地導電層３５上に導電層４４を形成する。導電層４４は、例えばＰＶＤ法等によって形成される。本実施形態では、導電層４４は、シード層として機能するためのパラジウム層（Ｐｄ層）を有する。導電層４４の厚さは、例えば金属層４１の厚さと同程度である。なお、導電層４４は、Ｐｄ層よりも半導体基板２側に位置するＴｉ層を有してもよい。
【００４７】
次に、図８（ｃ）に示されるように、フォトリソグラフィによって、３μｍ〜４μｍの厚さを有するレジストパターン５３を導電層４４上に形成する。レジストパターン５３としては、ネガ型レジストもしくはポジ型レジストが用いられる。レジストパターン５３には、少なくとも貫通孔２３ａに重なる開口部５３ａと、貫通孔２３ｂに重なる開口部５３ｂと、貫通孔２３ｃに重なる開口部５３ｃとが設けられる。開口部５３ａ〜５３ｃのそれぞれは、平面視にて円形状を呈している。開口部５３ａの直径は、例えば環状配線部３２の外径Ｄ２に相当している。開口部５３ｂ，５３ｃのそれぞれの直径は、貫通孔２３ｂ，２３ｃよりも大きければよい。
【００４８】
次に、図９（ａ）に示されるように、導電層４４においてレジストパターン５３から露出した部分を厚化する。これにより導電層４４には、厚化された第１領域４４ａと、第１領域４４ａよりも薄い第２領域４４ｂとが設けられる。第１領域４４ａは、Ｐｄ層をシードとしてニッケル電解メッキを実施することによって形成される。このため、第１領域４４ａには、Ｐｄ層とニッケル層（Ｎｉ層）とが少なくとも設けられる。絶縁層２２上の第１領域４４ａの厚さは例えば３．５μｍであり、貫通孔２３ａ〜２３ｃに重なる第１領域４４ａの厚さは例えば５．５μｍである。
【００４９】
次に、図９（ｂ）に示されるように、レジストパターン５３を除去する。そして導電層４４に対してミリング法を実施し、第２領域４４ｂを除去すると共に第１領域４４ａを薄化する。これにより図７（ａ），（ｂ）に示されるように、残存した第１領域４４ａから構成される導電ビア６２〜６４、信号パッド５ａ、及び検査用パッド７ａ，７ｂが形成される。形成後の導電ビア６２〜６４、信号パッド５ａ、及び検査用パッド７ａ，７ｂのそれぞれの厚さは、例えば３μｍである。なお、各パッドの表面を保護する観点から、信号パッド５ａ及び検査用パッド７ａ，７ｂの表面を覆うカバー導電層が形成されてもよい。このカバー導電層は、例えばＮｉ層をシードとした電解メッキなどによって形成されるＡｕ層である。本実施形態では、信号パッド５ａ及び検査用パッド７ａ，７ｂのそれぞれは、メイン金属層であるニッケル層と、メイン金属層の表面を覆い、Ａｕを含むカバー金属層とを含む。この場合、ニッケルは、Ａｕと半田材との相互拡散を抑制するバリアメタルとして機能する。
【００５０】
次に、図１０に示されるように、信号パッド５ａ上に半田ボール５ｂを形成することによって入力端子５を形成する。例えば、信号パッド５ａにフラックスを塗布した後、信号パッド５ａに半田ボール５ｂを載置する。そして、熱処理を施すことによって、半田ボール５ｂを信号パッド５ａ上に固定する。平面視における半田ボール５ｂの直径は、例えば１６０μｍである。なお、出力端子６と半導体基板２上の回路とを接続する信号配線において出力端子６に重なる部分は、配線３１，３４と同様に平面視にて環形状を呈する。一方、接地配線において接地端子４に重なる部分には、貫通孔は設けられない。
【００５１】
次に、図１１（ａ），（ｂ）及び図１２（ａ），（ｂ）を参照しながら、本実施形態に係る半導体装置１によって奏される作用効果について説明する。図１１（ａ）は、比較例における半導体装置の中間検査を説明するための要部拡大図である。図１１（ｂ）は、中間検査後における図１１（ａ）のＸＩｂ−ＸＩｂ線断面図である。図１２（ａ）は、本実施形態における半導体装置の中間検査を説明するための要部拡大図である。図１２（ｂ）は、中間検査後における図１２（ａ）のＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ線断面図である。図１１（ｂ）に示されるように、比較例に係る半導体装置においては、信号配線のうち信号パッドに重なる配線１３１，１３４は、平面視にて円形状を呈している。換言すると、比較例に係る半導体装置においては、信号配線のうち信号パッドに重なる部分に貫通孔が設けられていない。
【００５２】
上述したように、ＭＭＩＣの中間検査においては、例えば信号パッド５ａに接触するための端子２０１と、検査用パッド７ａ，７ｂにそれぞれ接触するための端子２０２，２０３とを有する公知のプローブ装置２００が用いられる。このようなプローブ装置２００を用いてＭＭＩＣの中間検査を好適に実施する観点から、各端子が対応するパッドに当接する位置は、精度よく設定可能になっている。したがって、これらの端子２０１〜２０３は、図１１（ａ）に示されるように各パッドの中心部に精度よく突き当てられる。
【００５３】
ところで、プローブ装置２００を用いたＭＭＩＣの中間検査が終了した後、図１１（ｂ）に示されるように、信号パッド５ａの中心部７１が端子２０１によって傷つき、中心部７１に傷Ｓが生じることがある。このとき、信号パッド５ａの下方に位置する配線１３４は、傷Ｓから露出することがある。すなわち、信号パッド５ａのメイン金属層であるニッケル層の下方から、配線１３４を構成するＡｕが露出することがある。このように配線１３４が露出した信号パッド５ａ上に半田ボール５ｂを形成し、半田ボール５ｂが配線１３４に接触すると、配線１３４を構成するＡｕが半田に食われてしまう現象が生じる。具体的には、半田ボール５ｂを信号パッド５ａ上に固定させるとき等に実施される熱処理によって、配線１３４のＡｕが半田ボール５ｂ内に拡散してしまう。この場合、配線１３４の電気導電性が著しく劣化し、比較例に係る半導体装置の信頼性が低下してしまうおそれがある。
【００５４】
これに対して本実施形態に係る半導体装置１によれば、信号配線のうち信号パッド５ａに重なる配線３４は、平面視にて環形状を呈している。加えて、配線３４に設けられる貫通孔３４ａは、信号パッド５ａの中心部７１に重なっている。このため、信号パッド５ａの中心部７１にプローブ装置２００の端子２０１を精度よく突き当てることによって、信号パッド５ａに傷Ｓがついた場合であっても、Ａｕから構成される配線３４が露出しにくくなる。これにより、信号パッド５ａ上に設けられる半田ボール５ｂと、配線３４との接触を良好に防止できる。したがって、配線３４のＡｕが半田ボール５ｂ内に拡散してしまうことを効果的に抑制できるので、半導体装置１の信頼性低下を抑制できる。
【００５５】
一般的に、交流信号が導電体に流れる場合、電流は表皮効果によって導電体の表面に集中して流れる。また、交流信号の周波数が高くなるほど、電流は表皮効果によって導電体の表面に集中して流れる。また、交流信号の周波数が高くなるほど表皮効果はより顕著になり、電流は導電体の表面に集中する。交流信号が導電体表面を流れる電流に対して１／ｅ（〜０．３７）になる深さを表皮深さ（skin  depth）と呼ばれ、交流信号の周波数が１ＧＨｚの場合の金の表皮深さは約２．５μｍである。また、１０ＧＨｚの場合の上記指標は０．１３／０．８μｍであり、８０ＧＨｚの場合の上記指標は０．０５／０．３μｍである。ここで本実施形態に係る半導体装置１には、上述したように１０ＧＨｚ以上の高周波信号が入出力される。このため、半導体装置１において高周波信号が伝搬する端子及び配線の厚さは、１μｍ程度あればよい。したがって、貫通孔３４ａが設けられた配線３４を用いたとしても、高周波信号の伝搬性能には実質的に影響しない。このため、貫通孔３４ａが設けられた配線３４を半導体装置１が備えることによって、高周波特性を実質的に劣化させることなく、半導体装置１の信頼性低下を抑制できる。
【００５６】
加えて、本実施形態に係る半導体装置１によれば、信号パッド５ａにプローブ装置２００の端子２０１を突き当てるためだけの領域を設ける必要がない。このため、例えば上記特許文献２と比較したとき、信号パッド５ａにおいてオープンスタブとして機能し得る領域を低減できる。したがって、半導体装置１は、少なくとも上記特許文献２に示される半導体装置よりも良好な高周波特性を示すことができる。
【００５７】
なお、本実施形態に係る半導体装置１によれば、例えば接地導電層３５等の直流電流が伝搬する導電層及び配線には、貫通孔が設けられていない。このため、半導体装置１の直流電流特性の低下も発生しない傾向にある。
【００５８】
本実施形態に係る半導体装置１において、配線３４よりも半導体基板２側に位置する配線３１（具体的には、環状配線部３２）は、信号パッド５ａに重なっている。この配線３１には、信号パッド５ａの中心部７１に重なる貫通孔３１ａが設けられている。すなわち、信号パッド５ａの中心部７１は、配線３４の貫通孔３４ａだけでなく、配線３１の貫通孔３１ａにも重なっている。この場合、端子２０１に起因した傷Ｓによって、配線３４だけでなく配線３１が露出することも良好に防止できる。したがって、配線３１，３４のＡｕが半田ボール５ｂ内に拡散してしまうことを効果的に抑制できるので、半導体装置１の信頼性低下をより抑制できる。
【００５９】
図１３は、変形例に係る半導体装置の要部断面図を示す。図１３に示される半導体装置１Ａは、配線３１Ａに貫通孔が設けられない点で、上記実施形態の半導体装置１と相違している。このような変形例において、配線３１Ａの信号パッド５ａと重なる部分は、絶縁層２２，２３によって覆われる。中間検査が実施された後、絶縁層２２，２３の両方を突き破る傷は、絶縁層２２のみを突き破る傷よりも発生しにくい。このため、中間検査後に配線３１Ａが露出する傷は生じにくい。したがって、配線３１Ａを用いた上記変形例においては、上記実施形態と同様の作用効果が奏される。加えて、配線３１Ａを容易に形成できるので、半導体装置１Ａにおける配線３１Ａの信頼性が向上する。
【００６０】
本発明による半導体装置は、上記実施形態及び上記変形例に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態及び上記変形例において、各パッド上には半田ボールの代わりに銅バンプが設けられてもよい。
【００６１】
上記実施形態及び上記変形例における接地パッド４ａ、信号パッド５ａ，６ａ、及び検査用パッド７ａ，７ｂは、平面視にて円形状を呈さなくてもよい。例えば、信号パッド５ａ，６ａ等は、平面視にて四角形状等の多角形状、または楕円形状等を呈してもよい。同様に、上記実施形態及び上記変形例における配線３４等は、平面視にて環形状を呈すればよい。例えば、環状配線部３２及び配線３４のそれぞれは、平面視にて角環形状、または楕円環形状等を呈してもよい。
【００６２】
上記実施形態及び上記変形例において、金属層４１，４２、及び導電層４３等は，単一の金属から構成されなくてもよい。例えば、金属層または導電層は、合金層等であってもよい。
【００６３】
上記実施形態及び上記変形例において、主面２ａと絶縁層２１との間には、パッシベーション膜が設けられてもよい。パッシベーション膜は、例えば無機絶縁膜である。無機絶縁膜としては、酸化ケイ素膜又は窒化ケイ素膜等が例示される。
【００６４】
上記実施形態及び上記変形例において、信号パッド５ａ等に対するカバー金属層は、上述した形成法に限られない。例えば、カバー金属層は、第１領域４４ａを形成した後で会ってレジストパターン５３を除去する前に形成してもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１，１Ａ…半導体装置、２…半導体基板、２ａ…主面、３…配線部、４…接地端子、４ａ…接地パッド、５…入力端子、５ａ，６ａ…信号パッド、６…出力端子、７ａ〜７ｄ…検査用パッド、２１〜２３…絶縁層、２２ａ，２３ａ〜２３ｃ，３１ａ，３４ａ，３５ａ…貫通孔、３１，３１Ａ…配線（第２配線）、３２…環状配線部、３３…線状配線部、３４…配線（第１配線）、３５…接地導電層、４１，４２…金属層、４２ａ，４３ａ，４４ａ…第１領域、４２ｂ，４３ｂ，４４ｂ…第２領域、４３，４４…導電層、５１〜５３…レジストパターン、５１ａ，５３ａ〜５３ｃ…開口部、６１〜６４…導電ビア、７１…中心部、７２…外周部。
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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