(57)【要約】【課題】半田バンプに損傷を与えないとともにＩＣパッド直下の配線や層間絶縁膜にダメージを与えない半導体装置の検査方法を提供する。【解決手段】ノズル支持板材１３にバンプ形成用ノズル１２が複数設けられてなるバンプ形成部材１４を介して、ＩＣチップ２のＩＣパッドにバンプを形成して半導体装置を製造する際に、導電性材料により構成された各ノズル１２とテスター６１とを検査用電気配線６２を介して接続しておき、各ノズル１２内に供給されるとともに加熱により溶融された半田バンプを介して、各ＩＣパッドとこれらノズル１２とを電気的に接続させた状態で、所定のＩＣパッド同士間にテスター６１からの電気信号を与えてＩＣチップの電気的特性を検査する方法である。【選択図】図１
2008008620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子の電極パッドまたは半導体素子が配線基板に搭載されてなる半導体パッケージの電極パッドにバンプを形成して半導体装置を製造する際に、当該半導体装置の電気的特性を検査する方法であって、
バンプ配置部材を介して複数の電極パッド上に配置されたバンプを溶融させるとともに、上記各電極パッドに対応する位置で保持部材から垂下された複数の導電性針状体を上記各バンプに接触させた状態で、上記各針状体を介して所定の電極パッド同士間にテスターからの電気信号を与えて半導体素子の電気的特性を検査することを特徴とする半導体装置の検査方法。
【請求項２】
絶縁性基板にバンプ形成用ノズルが複数設けられてなるバンプ形成部材を介して、半導体素子の電極パッドまたは半導体素子が配線基板に搭載されてなる半導体パッケージの電極パッドにバンプを形成して半導体装置を製造する際に、当該半導体装置の電気的特性を検査する方法であって、
導電性材料により構成された各バンプ形成用ノズルとテスターとを検査用電気配線を介して接続しておき、上記各バンプ形成用ノズル内に供給されるとともに加熱により溶融されたバンプを介して、各電極パッドとこれら各バンプ形成用ノズルとを電気的に接続させた状態で、所定の電極パッド同士間にテスターからの電気信号を与えて半導体素子の電気的特性を検査することを特徴とする半導体装置の検査方法。
【請求項３】
絶縁性基板に、各バンプ形成用ノズルとテスターに接続さたれ検査用電気配線とを電気的に接続する配線部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の検査方法。
【請求項４】
テスターに接続された検査用電気配線が各バンプ形成用ノズルに直接に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の検査方法。
【請求項５】
半導体素子の電極パッドまたは半導体素子が配線基板に搭載されてなる半導体パッケージの電極パッドにバンプを形成して半導体装置を製造する際に、当該半導体装置の電気的特性を検査する装置であって、
テスターおよび検査用電気配線並びに保持部材から上記各電極パッドに対応する位置で複数の導電性針状体が垂下されてなる検査プローブ体を具備し、且つ電気的特性の検査時において、上記各電極パッドに配置されて加熱により溶融したバンプに、検査用電気配線を介してテスターに接続された上記各導電性針状体を接触させるようにしたことを特徴とする半導体装置の検査装置。
【請求項６】
絶縁性基板にバンプ形成用ノズルが複数設けられてなるバンプ形成部材を介して、半導体素子の電極パッドまたは半導体素子が配線基板に搭載されてなる半導体パッケージの電極パッドにバンプを形成して半導体装置を製造する際に、当該半導体装置の電気的特性を検査する装置であって、
テスターおよび検査用電気配線を具備し、さらに上記各バンプ形成部材のバンプ形成用ノズルを導電性材料により構成するとともに、これら各バンプ形成用ノズルと上記テスターに接続された検査用電気配線とを接続するための配線部を上記絶縁性基板に形成し、且つ電気的特性の検査時において、上記各バンプ形成用ノズル内に供給されて加熱により溶融したバンプを介して、各電極パッドとこれら各バンプ形成用ノズルとを電気的に接続するようにしたことを特徴とする半導体装置の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置、特に半田バンプが形成された半導体素子などの電気的特性を検査するための検査方法および検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の多機能化、高速化に伴い、外部回路例えば実装基板との接続を行うためのＩＣチップの電極パッド（以下ＩＣパッドとよぶ）の数が増大しており、ＩＣチップの周辺部にＩＣパッドを形成して実装基板との接続を行うワイヤボンディング方式では限界にきている。
【０００３】
そこで、ＩＣチップのサイズをできるだけ小さくし、且つＩＣパッド数を増大させるためにＩＣチップの能動素子領域上にＩＣパッドを形成するとともに、バンプを介して実装基板に接続するフリップチップ方式が採用されている。
【０００４】
ＩＣチップをフリップチップ方式で実装基板に接続する場合、ＩＣパッドの下層に形成された回路素子へのダメージを回避するため、異方導電性接続（ＡＣＦ）等の圧接接続ではなく、半田バンプによる溶融接続方式が注目されている。
【０００５】
半田バンプを例えばアルミ（Ａｌ）からなるＩＣパッド上に形成する場合、まず、半導体ウエハに形成されたＩＣチップの表面全体にポリイミドなどの絶縁膜を被覆した後、ＩＣパッド上に開口部を形成し、半田とＩＣパッドとの密着性および半田の濡れ性を確保するためにアンダーバンプメタル（以下、ＵＢＭと称す）を形成している。
【０００６】
次に、このＵＢＭ上に、開口部を有するレジストパターンを形成するとともに当該開口部内に半田を堆積させてから、レジストパターンを除去し、そしてＵＢＭをエッチングにより除去した後、熱処理を行い半田バンプが形成されていた。
【０００７】
この後、半田バンプにプローブ針を接触させ、電気的特性を保証するための検査を行い、そしてウエハ状態のＩＣチップをダイシングにより個片化することで、ＩＣパッドに半田バンプが形成されてなるＩＣチップが作成されていた。
【０００８】
そして、ＩＣチップを実装基板に搭載する場合、実装基板に設けられた接続ランドとＩＣパッドとを位置合わせして搭載した後、リフローを行い、ＩＣパッドと実装基板の接続ランドとが半田バンプを介して接続されていた。
【０００９】
ところで、ＩＣチップは、検査装置によりその電気的特性が検査されるが、半田バンプを形成する工程において半田バンプ表面に汚染物（例えば半田を溶融させる際に使用するフラックス）が残ったり、保管中に半田バンプ表面に酸化膜が形成されたりすると、そのプローブ針を半田バンプに接触させても、接触抵抗が大きくなり、正確に測定を行うことが困難になる。
【００１０】
そこで、半田バンプ表面の汚染物や酸化膜を突き破り、直接プローブ針と半田バンプとを接触させるために、ある程度プローブ針に荷重をかける必要がある。
しかし、図１０に示すように、プローブ針１０１に荷重をかけて半田パンプＢＰに接触させると、半田バンプを変形させたり、また半田バンプＢＰの頭頂部の陥没やＩＣチップの半田バンプの高さにばらつきを生じさせることになり、その後、実装基板に搭載してリフローを行った場合、接続不良や半田付け部分に空隙（ボイド）が生じる原因になっていた。
【００１１】
このため、プローブ針を接触させた後、半田バンプの側面を包囲するように樹脂を形成し、測定により損傷した半田バンプの頭頂部を研磨により平坦化し、平坦化された面に印刷法などのより半田を形成する方法が試みられている（例えば、特許文献１参照）。
【００１２】
また、半田バンプの形成前に、ＵＢＭを形成したＩＣパッドにプローブ針を接触させて電気的検査を行った後、半田バンプを形成することで半田バンプの損傷を回避する方法も試みられている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。
【００１３】
一方、半導体装置の外部電極に半田バンプを形成するボールグリッドアレイパッケージ（以下、ＢＧＡと称す）やチップサイズパッケージ（以下、ＣＳＰと称す）がＩＣパッド数の増大に対応して開発されている。
【００１４】
これら、ＢＧＡやＣＳＰにおいては、ＩＣチップを配線基板に搭載後、ワイヤーボンディング方式やフリップチップ方式でＩＣパッドと配線基板の接続ランドとを接続した後、樹脂封止が行われ、パッケージングされている。
【００１５】
そして、その後、配線基板上に設けた外部電極の上に半田バンプを形成し、ソケットを用いてソケットピンを半田バンプに接触させて電気的特性検査を行っている。
しかし、ＢＧＡやＣＳＰの電気的特性検査においては、ソケットピンによる半田バンプの頭頂部への損傷が課題となっており、この損傷を回避するためソケットピンの先端形状を十字溝構造とする方法が試みられている（例えば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開２０００−２９９３４０号公報
【特許文献２】特開平１−１２３４４１号公報
【特許文献３】特開２０００−６５８５７号公報
【特許文献４】特開平８−３７０７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上述した従来の検査により損傷した半田バンプ頭頂部を研磨する方法では、一度検査した製品を再び製造工程に戻す必要があり、製造工程が複雑となるという課題があった。
【００１７】
また、研磨中にＩＣチップに荷重をかけるためＩＣチップへのダメージが生じる。さらに、半田バンプ頭頂部に半田を再形成するためにリフロー等の熱処理が加わるのでＩＣチップの電気的特性が変化し、信頼性が低下するという課題があった。
【００１８】
また、図１１に示すように、ＵＢＭ１１１上にプローブ針１０１を接触させる検査方法では、半田バンプに損傷を与えることはないが、ＩＣパッドのＵＢＭ上の汚染物や酸化膜を突き破り、接触抵抗を下げる必要があるのでプローブ針に荷重をかけなければならない。そのためＩＣチップの能動領域に形成されたＩＣパッド直下の配線や層間絶縁膜にクラック１１２が発生したり、トランジスタにダメージを与え、特性劣化に至るという課題があった。
【００１９】
特に、近年、ＩＣチップの高速化、微細化に伴い、ＩＣチップの配線間距離が微細となり、配線間の寄生容量が増大するため層間絶縁膜をポーラス状の低誘電率膜（ｌｏｗ−ｋ膜）と呼ばれる層間絶縁膜で構成している。このようなポーラス状のｌｏｗ−ｋ膜は機械的強度が弱いため、ＩＣパッドのＵＢＭ上に荷重をかけてプローブ針を接触すると層間絶縁膜破壊が起こるという課題が顕著になってきている。
【００２０】
また、図１２（ａ）および（ｂ）に示すように、ＢＧＡやＣＳＰなどの半導体パッケージ１２１における半田バンプＢＰの頭頂部に接触しない構造のソケットピン１２２を用いても頭頂部以外の部分に損傷Ｄを与え、半田バンプを変形させてしまうという課題がある。その上、ソケットピン１２２と半田バンプＢＰの位置ずれが生じた場合には、やはり、半田バンプＢＰの頭頂部へのダメージは避けられない。
【００２１】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、半田バンプに損傷を与えずに且つＩＣパッド直下の配線や層間絶縁膜にダメージを与えないバンプ付きＩＣチップまたは半田バンプに損傷を与えないＢＧＡ等の半導体装置の検査方法および検査装置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】
【００２２】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る半導体検査方法は、半導体素子の電極パッドまたは半導体素子が配線基板に搭載されてなる半導体パッケージの電極パッドにバンプを形成して半導体装置を製造する際に、当該半導体装置の電気的特性を検査する方法であって、バンプ配置部材を介して複数の電極パッド上に配置されたバンプを溶融させるとともに、上記各電極パッドに対応する位置で保持部材から垂下された複数の導電性針状体を上記各バンプに接触させた状態で、上記各針状体を介して所定の電極パッド同士間にテスターからの電気信号を与えて半導体素子の電気的特性を検査する方法である。
【００２３】
また、請求項２に係る半導体装置の検査方法は、絶縁性基板にバンプ形成用ノズルが複数設けられてなるバンプ形成部材を介して、半導体素子の電極パッドまたは半導体素子が配線基板に搭載されてなる半導体パッケージの電極パッドにバンプを形成して半導体装置を製造する際に、当該半導体装置の電気的特性を検査する方法であって、導電性材料により構成された各バンプ形成用ノズルとテスターとを電気配線を介して接続しておき、上記各バンプ形成用ノズル内に供給されるとともに加熱により溶融されたバンプを介して、各電極パッドとこれら各バンプ形成用ノズルとを電気的に接続させた状態で、所定の電極パッド同士間にテスターからの電気信号を与えて半導体素子の電気的特性を検査する方法である。
【００２４】
また、請求項３に係る半導体装置の検査方法は、請求項２に記載の検査方法において、絶縁性基板に、各バンプ形成用ノズルとテスターに接続された検査用電気配線とを電気的に接続する配線部が形成されている方法である。
【００２５】
また、請求項４に係る半導体装置の検査方法は、請求項２に記載の検査方法において、テスターに接続された検査用電気配線が各バンプ形成用ノズルに直接に接続されている方法である。
【００２６】
さらに、請求項５に係る半導体装置の検査装置は、半導体素子の電極パッドまたは半導体素子が配線基板に搭載されてなる半導体パッケージの電極パッドにバンプを形成して半導体装置を製造する際に、当該半導体装置の電気的特性を検査する装置であって、テスターおよび検査用電気配線並びに保持部材から上記各電極パッドに対応する位置で複数の導電性針状体が垂下されてなる検査プローブ体を具備し、且つ電気的特性の検査時において、上記各電極パッドに配置されて加熱により溶融したバンプに、検査用電気配線を介してテスターに接続された上記各導電性針状体を接触させるようにしたものである。
【００２７】
さらに、請求項６に記載の半導体装置の検査装置は、絶縁性基板にバンプ形成用ノズルが複数設けられてなるバンプ形成部材を介して、半導体素子の電極パッドまたは半導体素子が配線基板に搭載されてなる半導体パッケージの電極パッドにバンプを形成して半導体装置を製造する際に、当該半導体装置の電気的特性を検査する装置であって、テスターおよび検査用電気配線を具備し、さらに上記各バンプ形成部材のバンプ形成用ノズルを導電性材料により構成するとともに、これら各バンプ形成用ノズルと上記テスターに接続された検査用電気配線とを接続するための配線部を上記絶縁性基板に形成し、且つ電気的特性の検査時において、上記各バンプ形成用ノズル内に供給されて加熱により溶融したバンプを介して、各電極パッドとこれら各バンプ形成用ノズルとを電気的に接続するようにしたものである。
【発明の効果】
【００２８】
上述した各検査方法および検査装置によれば、半田材料を半導体素子または半導体パッケージの電極パッド上に載置し溶融させて半田バンプを形成する際に、バンプ形成用ノズルおよびノズル支持部材を介して、溶融状態の半田バンプに、テスターからの検査用電気信号を与えて、半導体素子または半導体パッケージの電気的特性を測定するようにしたので、従来のように、電気的特性の検査時に、プローブ針を、固形化した半田バンプまたは電極パッドに、直接、押さえ付けるようなことがなく、したがって半田バンプに損傷を与えないとともに、電極パッド直下の配線や層間絶縁膜にダメージを与えるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態に係る半導体装置の検査方法および検査装置を、図面に基づき説明する。
なお、以下に示す各実施の形態で参照する図面においては、半導体素子（ＩＣチップ）の数、電極パッド（ＩＣパッド）の数、外部電極数などについては、図面上、理解し易いように実際の個数より少なく記載している。また、バンプ形成ノズルの数についても同様である。
［実施の形態１］
以下、本発明の実施の形態１に係る半導体装置の検査方法および検査装置を、図１〜図６に基づき説明する。
【００３０】
図１は半導体装置の検査装置の概略構成を示す一部切欠側面図、図２はバンプ形成部材の構成を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
ところで、本実施の形態１に係る半導体装置の検査方法は、主に、半導体装置の製造途中において半導体素子の電気的特性を検査する方法であり、しかも、この検査方法においては、製造工程途中における装置構成（製造装置）の一部を用いて検査を行うようにしたものである。
【００３１】
このため、まず、この検査方法を使用するための装置構成、特に、半導体素子に半田バンプを形成するための装置構成について説明する。
図１に示すように、半田バンプを形成するための装置構成としては、基板ホルダー１１により保持された半導体基板（半導体ウエハ）１の上方に配置されて半田ボールを当該基板に形成された半導体素子（以下、ＩＣチップともいう）の各電極パッド（以下、ＩＣパッドともいう）上に導くためのバンプ形成用ノズル（半田案内用ノズルということもでき、以下、単にノズルという）１２がノズル支持板材１３に複数設けられてなるバンプ形成部材１４と、上記各ノズル１２に半田ボールＨＢを供給する半田ボール搭載ユニット（図５参照）１５と、上記各ノズル１２に供給・保持された半田ボールＨＢにレーザ光Ｒを導き溶融させる半田溶融ユニット１６とから構成されている。
【００３２】
そして、上記バンプ形成部材１４を介してＩＣチップの電気的特性の検査が行われる。
すなわち、上記バンプ形成部材１４のノズル支持板材１３としては、図２に示すように、絶縁性の樹脂基板（配線基板ということもできる。以下、ノズル支持板材と同一番号を用いる。）１３が用いられるとともにこの樹脂基板１３には所定間隔おきに貫通穴２１が形成される。なお、これら各貫通穴２１は、バンプを形成する位置で、すなわち電極パッドに対応する位置に設けられている。
【００３３】
そして、これら各貫通穴２１の内壁面には円筒状導体部２２が形成されるとともに、この円筒状導体部２２と樹脂基板１３の外周縁に形成された接続端子部２３とが、導体配線部２４を介して電気的に接続されている。
【００３４】
上記樹脂基板１３としては、ガラス繊維やケブラー等の有機物からなる繊維にエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂またはＢＴレジン（商標名であり、具体的には、ビスマレイミドトリアジン樹脂等からなる熱硬化性樹脂である）を含浸させて硬化したもの（基材）を用いることができ、本実施の形態１においては、ＢＴレジンを含浸させたものについて説明する。
【００３５】
ここで、この樹脂基板１３を詳細に説明しておく。
この樹脂基板１３は、厚みが約１．０ｍｍのＢＴレジンをコア層とする基材の両面に、厚みが約１８μｍの樹脂付き銅箔を貼り付け、ビアを加工した後、両面銅貼りされた基材の表面に無電解銅メッキおよび電解銅メッキにより銅メッキ層（図示せず）を形成する。このとき、銅メッキ層はビアの内面まで施される。
【００３６】
次に、フォトリソグラフィプロセスとエッチングプロセスとを行うことで、図２に示すように、貫通穴２１の内面に円筒状導体部２２を形成するとともに、樹脂基板１３の表面に導体配線部２４および接続端子部２３を形成し、そしてこれら導体部２２，配線部２４および接続端子部２３の表面に金薄膜（図示せず）を形成する。なお、この金薄膜は、銅メッキ層上にニッケルメッキを行い、その上に金メッキを行うことにより得られる。
【００３７】
さらに、上記ノズル１２を図３に基づき説明する。
このノズル１２としては、半田ボールＨＢを案内し得る内径（半田ボール外径よりも大きい内径）を有する導電性材料よりなる管体３１が用いられるとともに、その先端部（下端部）がバンプの外径よりも小さくされて当該半田ボールＨＢを保持し得るようにテーパ状にされている。
【００３８】
また、このノズル１２は貫通穴２１の円筒状導体部２２に半田により固定されており、このノズル１２の貫通穴２１に接する外周部分にはニッケルメッキ皮膜３２が形成されて、円筒状導体部２２との半田による接続が容易に行われるようにしている。したがって、ノズル１２と円筒状導体部２２とは、電気的に接続されていることになり、言い換えれば、ノズル１２は導体配線部２４に電気的に接続されている。
【００３９】
なお、上記ノズル１２および円筒状導体部２２の構成材料としては、具体的には、コバール系、タングステン系、ベリリウム系などの導電性を有し且つ半田濡れ性の悪い材料が用いられる。また、接合用の半田材料としては、例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系やＳｎ−Ｓｂ系が用いられる。
【００４０】
ここで、図４に基づき、ＩＣチップについて説明しておく。
ＩＣチップ２に設けられるＩＣパッド３は、トランジスタ４１、層間絶縁膜４２および内層配線４３上に形成されており、最上層の配線層（例えばＡｌ配線）として形成されている。なお、ＩＣパッド３の周囲には、Ｐ−ＳｉＮ膜などの保護膜４５が形成されており、さらにこの保護膜４５の上方には、保護膜４５の開口よりも面積の小さい開口が形成されたポリイミドなどの絶縁膜４６が形成されている。
【００４１】
そして、ＩＣパッド３上には、アンダーバンプメタル（以下、ＵＢＭという）４７が形成されるとともに、このＵＢＭ４７は例えば２層構造（図示せず）を有しており、ＩＣパッド３のＡｌ配線との密着性を確保するための接着層と半田濡れ性を確保するための半田濡れ層から形成されている。接着層としては、例えばＣｒ、ＴｉＷ、ＴｉＮなどが用いられ、半田濡れ層としては、例えばＡｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｃｕなどが用いられる。
【００４２】
また、上記半田ボール搭載ユニット１５は、図５に示すように、下面に各ノズル１２に対応する位置で、半田ボールＨＢを吸引し保持し得る吸引穴５１ａが形成された吸着箱５１と、この吸着箱５１に空気吸引通路部５２を介して接続された真空ポンプ（図示せず）とから構成され、また上記半田溶融ユニット１６としてはレーザ照射装置が用いられており、具体的には、図１に示すように、レーザ光発生器５６と、このレーザ光発生器５６で発生されたレーザ光Ｒを導くとともに各ノズル１２内に供給された半田ボールＨＢにそれぞれ分散させて照射し得るレーザ照射具５７とから構成されている。
【００４３】
次に、上記装置構成を用いて、半導体装置すなわち半導体素子１の電気的特性を検査する検査装置について説明する。
なお、この検査時においては、溶融状態の半田ボールすなわち溶融半田ＭＨおよびバンプ形成部材１４を介して、ＩＣチップに検査用電気信号を供給するものである。
【００４４】
したがって、検査装置としては、少なくとも、検査用の電気信号を所定のＩＣパッド３に与えてＩＣチップ２の内部状態を検査するためのテスター６１と、このテスタ−６１とバンプ形成部材１４の接続端子部２３とを接続する検査用電気配線６２とから構成されている。なお、検査時に、半田バンプＨＢを加熱・溶融させる必要性から、半田溶融ユニット１６についても検査装置とみることもできる。
【００４５】
次に、半導体製造工程途中における電気的特性の検査方法を、図５および図６に基づき説明する。
なお、実際には、複数のＩＣチップが形成された半導体基板を分割する前に検査を行うが、理解を容易にするため、単体のＩＣチップについて説明する。
【００４６】
まず、図５（ａ）に示すように、ＩＣチップ２のＩＣパッド３上にノズル１２が対向するように、ノズル支持板材１３を配置する。
次に、図５（ｂ）〜（ｃ）に示すように、半田ボール搭載ユニット１５を介して、半田ボールＨＢを各ノズル１２の内部に供給する。勿論、ノズル１２内に供給された各半田ボールＨＢは、管体３１の下部であるテーパ部分で保持されている。
【００４７】
なお、半田ボールＨＢの材料としては、Ｉｎ系やＳｎ系やＰｂ系を用いることができる。
次に、図６（ａ）に示すように、ノズル１２の上方から半田溶融ユニット１６から出射されたレーザ光（レーザビーム）Ｒを半田ボールＨＢに照射して溶融させる。なお、ノズル１２はコバールなどの半田濡れ性の悪い金属で形成されているので、溶融した半田をはじくため、溶融半田ＭＨは、その自重でノズル１２の下方に移動する。
【００４８】
一方、ＩＣチップ２は、下部より半田の溶融温度以上に加熱されており、またノズル１２とＩＣチップ２のＩＣパッド３との間隙が小さいため、図６（ｂ）に示すように、溶融半田ＭＨは、ノズル１２の先端部とＩＣパッド３上のＵＢＭ４７とを同時に接触する状態で保持される。
【００４９】
そして、このとき、テスター６１から検査用電気配線６２を介して検査用電気信号がバンプ形成部材１４に、すなわち樹脂基板１３の接続端子部２３、導体配線部２４、円筒状導体部２２、ノズル１２および溶融半田ＭＨを介してＩＣチップ２に供給されて、その電気的特性の検査が行われる。
【００５０】
なお、電気的特性の検査後は、図６（ｃ）に示すように、ノズル１２を引き上げることにより、ＩＣチップ２のＩＣパッド３上に溶融半田ＭＨが移動し、その後冷却することで半田バンプＢＰが形成される。
【００５１】
なお、ノズル１２は半田濡れ性が悪い金属で作成されているので、引き上げる際に溶融半田ＭＨがノズル１２自体に付着することは少ないが、例えばＡｒなどの不活性ガスをノズル１２の上方から吹き付けながら引き上げて、付着を確実に防止するようにしてもよい。
【００５２】
このように、半田ボールＨＢをＩＣチップ２のＩＣパッド３上に載置し加熱・溶融させて半田バンプＢＰを形成する際に、ノズル１２およびノズル支持部材１３を介して、溶融状態の半田ＭＨに、テスター６１からの検査用電気信号を与えて（供給して）、ＩＣチップ２の電気的特性を測定するようにしたので、従来のように、検査時に、プローブ針を、固形化した半田バンプＢＰまたはＩＣパッド３に、直接、押さえ付けるようなことがなく、したがって半田バンプＢＰに損傷を与えないとともに、ＩＣパッド３直下の配線や層間絶縁膜にダメージを与えるのを防止することができる。
【００５３】
また、ノズル支持部材１３の周辺部に、導体配線部２４を介してノズル１２に接続された接続端子部２３を設けるようにしたので、ノズル１２の配列ピッチを広くすることに繋がり（所謂、ファンアウト）、テスター６１からの検査用電気配線６２を容易に接続することができる。
【００５４】
また、半田を溶融させるのにレーザ光を用いたので（すなわち、レーザ照射装置を用いたので）、短時間で半田バンプを形成することができるとともに、検査時間の短縮化を図ることができる。
【００５５】
また、レーザ光の替わりに、Ａｒなどの不活性ガスを加熱したホットガスを用いた場合には、安価な設備で半田バンプを形成することができる。
ところで、上記実施の形態１においては、ノズル支持板材１３として樹脂基板を用いたが、セラミック基板を用いてもよい。この場合、セラミック基板としては、アルミナ、ＡｌＮ、低温焼成セラミック等の基材を用いることができる。
［実施の形態２］
以下、本発明の実施の形態２に係る半導体装置の検査装置および検査方法を、図７に基づき説明する。
【００５６】
図７はバンプ形成部材の構成を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
本実施の形態２と上述した実施の形態１と異なる箇所は、バンプ形成部材の部分であり、したがって本実施の形態２においては、この部分に着目して説明するとともに、実施の形態１と同一の構成部材については、同一の部材番号を付して、その説明を省略する。
【００５７】
すなわち、本実施の形態２に係るバンプ形成部材１４のノズル支持板材１３として絶縁性のセラミック基板（以下、ノズル支持板材と同一の番号を用いる）１３を用いるとともに、このセラミック基板１３に形成された貫通穴２１内にバンプ形成用ノズル１２を挿入して保持させ、そしてこのノズル１２とテスタ−６１とを、直接、検査用電気配線６２にて接続するようにしたものである。なお、ノズル１２は、貫通穴２１内にエポキシ等の接着剤で固定される。
【００５８】
また、上記セラミック基板１３としては、アルミナ、ＡｌＮ、低温焼成セラミック等の基材が用いられている（セラミック基板の替わりに、実施の形態１と同様の樹脂基板を用いることもできる）。
【００５９】
本実施の形態２に係る検査方法については、実施の形態１で説明した方法と同一であるため、簡単に説明しておく。
すなわち、樹脂基板にバンプ形成用ノズルが複数設けられてなるバンプ形成部材を介して、ＩＣチップのＩＣパッドに半田バンプを形成して半導体装置を製造する際に、当該半導体装置の電気的特性を検査する方法であって、導電性材料により構成された各バンプ形成用ノズルとテスターとを、直接、検査用電気配線を介して接続しておき、上記各バンプ形成用ノズル内に供給されるとともに加熱により溶融された半田バンプを介して、各ＩＣパッドとこれら各バンプ形成用ノズルとを電気的に接続させた状態で、所定のＩＣパッド同士間にテスターからの電気信号を与えてＩＣチップの電気的特性を検査する方法である。
【００６０】
また、本実施の形態２に係る検査装置を概略的に説明すると、樹脂基板にバンプ形成用ノズルが複数設けられてなるバンプ形成部材を介して、ＩＣチップのＩＣパッドに半田バンプを形成して半導体装置を製造する際に、当該半導体装置の電気的特性を検査する装置であって、テスターおよび検査用電気配線を具備し、さらに上記各バンプ形成部材のバンプ形成用ノズルを導電性材料により構成するとともに、これら各バンプ形成用ノズルと上記テスターとを、直接に、検査用電気配線を介して接続し、且つ電気的特性の検査時において、上記各バンプ形成用ノズル内に供給されて加熱により溶融された半田バンプを介して、各ＩＣパッドとこれら各バンプ形成用ノズルとを電気的に接続するようにしたものである。
【００６１】
本実施の形態２に係る検査装置および検査方法においても、上述した実施の形態１と同様の効果が得られる他、ノズル支持板材としてセラミック基板を用いたので、すなわち樹脂基板を用いないので、電気的検査時の熱膨張によるバンプ形成ノズルとＩＣパッドの位置ずれを防止またはできるだけ少なくすることができる。
【００６２】
また、ノズル支持板材に導体配線部を形成しないので、すなわちパターニングした配線基板を用いることがないので、より安価な検査装置および検査方法を実現することができる。
［実施の形態３］
以下、本発明の実施の形態３に係る半導体装置の検査装置および検査方法を、図８に基づき説明する。
【００６３】
上述した実施の形態１における検査対象物が半導体素子であったのに対し、本実施の形態３では、半導体素子が配線基板に搭載されてなる半導体パッケージであるため、基本的には、実施の形態１で説明した検査装置が用いられるとともに、検査方法についても実施の形態１と同じである。
【００６４】
したがって、本実施の形態３においては、半導体パッケージに着目して説明するとともに、その検査装置および検査方法についての詳しい説明は省略する。なお、上記実施の形態１と同一の構成部材については、同一の部材番号を用いて説明する。
【００６５】
まず、図８に基づき、半導体パッケージとしてＢＧＡパッケージ（ＣＳＰでもよい）７１の構成について説明しておく。
すなわち、このＢＧＡパッケージ７１は、樹脂配線基板７２にＩＣチップ（半導体素子）７３を例えば銀フィラーを添加したエポキシ系の導電性接着剤により接着し、ワイヤーボンディング法によりＩＣパッド（図示せず）と金メッキされた導体配線（パッケージの電極パッドに相当する）７４とを金ワイヤー７５にて接続し、樹脂配線基板７２のＩＣチップ７３が搭載された側をエポキシ系の絶縁性樹脂７６にて片面封止を行ったものである。
【００６６】
また、上記樹脂配線基板７２のＩＣチップ７３が搭載された面とは反対側の面には、ソルダレジスト７７が全面に形成されるとともに、このソルダレジスト７７の半田バンプＢＰが形成される位置には導体配線７４に連通する開口部７７ａが形成されている。
【００６７】
そして、本実施の形態３では、上述した実施の形態１の検査方法と同様に、ノズル支持部材１３のバンプ形成用ノズル１２内に半田ボールＨＢを供給するとともに、加熱により溶融させた状態で、すなわち溶融半田ＭＨを介してＢＧＡパッケージ７１の電気的特性の検査が行われる。
【００６８】
ここで、本実施の形態３に係る全体的な検査方法を説明するが、実施の形態１で説明した方法と同一であるため、簡単に説明しておく。
すなわち、樹脂基板にバンプ形成用ノズルが複数設けられてなるバンプ形成部材を介して、ＢＧＡパッケージの導体配線（電極パッド）に半田バンプを形成して半導体装置を製造する際に、当該半導体装置の電気的特性を検査する方法であって、導電性材料により構成された各バンプ形成用ノズルとテスターとを配線部（円筒状導体部、導体配線部、接続端子部）および検査用電気配線を介して接続しておき、上記各バンプ形成用ノズル内に供給されるとともに加熱により溶融された半田バンプを介して、各導体配線とこれら各バンプ形成用ノズルとを電気的に接続させた状態で、所定の導体配線同士間にテスターからの電気信号を与えてＢＧＡパッケージの電気的特性を検査する方法である。
【００６９】
また、本実施の形態３に係る検査装置を概略的に説明しておく。
すなわち、この検査装置は、樹脂基板にバンプ形成用ノズルが複数設けられてなるバンプ形成部材を介して、ＩＣチップが配線基板に搭載されてなる半導体パッケージの導体配線（電極パッド）に半田バンプを形成して半導体装置を製造する際に、当該半導体装置の電気的特性を検査する装置であって、テスターおよび検査用電気配線を具備し、さらに上記各バンプ形成部材のバンプ形成用ノズルを導電性材料により構成するとともに、これら各バンプ形成用ノズルと上記テスターとを、配線部（円筒状導体部、導体配線部、接続端子部）および検査用電気配線を介して接続し、且つ電気的特性の検査時において、上記各バンプ形成用ノズル内に供給されて加熱により溶融された半田バンプを介して、各導体配線とこれら各バンプ形成用ノズルとを電気的に接続するようにしたものである。
【００７０】
上述した実施の形態３に係る検査装置および検査方法によると、上述した実施の形態１と同様に、半田バンプＢＰにダメージを与えることなく、検査を行うことができるとともに、信頼性に優れた半導体装置を製造することができる。
［第４の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態４に係る半導体装置の検査装置および検査方法を、図９に基づき説明する。
【００７１】
本実施の形態４と上述した実施の形態１と異なる箇所は、バンプ形成部材の部分であり、したがって本実施の形態４においては、この部分に着目して説明するとともに、実施の形態１と同一の構成部材については、同一の部材番号を付して、その説明を省略する。
【００７２】
まず、本実施の形態４に係る半導体装置の製造工程途中で用いられるバンプ形成部材を、図９に基づき説明する。
すなわち、図９（ａ）および（ｂ）に示すように、このバンプ形成部材１４としては、ＩＣチップ（半導体素子）２の各ＩＣパッド（電極パッド）３に対応する位置で形成された複数の開口部８１ａを有するメタルマスク８１が用いられるとともに、検査時においては、図９（ｄ）に示すように、保持部材８２から各ＩＣパッド３に対応する位置で複数の導電性針状体（測定ピンともいう）８３が垂下されてなる検査プローブ体８４が用いられており、さらに半田バンプの形成用材料としては、半田ボールではなく半田ペーストＨＰを用いるようにしたものである。
【００７３】
以下、半導体装置の検査方法を、図９に基づき簡単に説明する。
すなわち、図９（ａ）に示すように、ＩＣチップ２上に、複数の開口部８１ａを有するメタルマスク８１を、開口部８１ａがＩＣパッド３上に来るように配置する（つまり、位置合わせを行う）。
【００７４】
次に、図９（ｂ）および（ｃ）に示すように、半田ペーストＨＰをスキージ８５を用いてＩＣチップ２のＩＣパッド３上に配置する（印刷方式にて転写する）。
次に、図９（ｄ）に示すように、保持部材８２から垂下された導電性針状体８３をＩＣパッド３上に配置（転写）された半田ペーストＨＰに接触させるとともに加熱されたＡｒなどの不活性ガス（ホットガス）を吹き付けながら、当該半田ペーストＨＰを溶融させ、この溶融と同時に、溶融半田ＭＨを介してＩＣチップ２の電気的特性の検査を行う。勿論、検査時には、導電性針状体８３とテスタ−６１とが検査用電気配線６２を介して接続されている。
【００７５】
なお、導電性針状体８３は、実施の形態１で用いたバンプ形成ノズルのように管状構造（中空構造）のものであってもよく、この場合には、上方から、加熱されたＡｒなどの不活性ガスが吹き付けられる。
【００７６】
また、不活性ガスを吹き付ける代わりに、半田ペーストにレーザ光を照射するようにしてもよい。
また、半田ペーストは、Ｓｎ系、Ｐｂ系またはＩｎ系の材料のものが用いられる。
【００７７】
なお、本実施の形態４に係る半導体装置の検査装置を概略的に説明しておく。
すなわち、この検査装置は、ＩＣチップのＩＣパッド［またはＩＣチップが配線基板に搭載されてなる半導体パッケージの導体配線（電極パッド）］にバンプを形成して半導体装置を製造する際に、当該半導体装置の電気的特性を検査する装置であって、テスターおよび検査用電気配線並びに保持部材から上記各導体配線に対応する位置で複数の導電性針状体が垂下されてなる検査プローブ体を具備し、且つ電気的特性の検査時において、上記各導体配線に配置されて加熱により溶融したバンプに、検査用電気配線を介してテスターに接続された上記各導電性針状体を接触させるようにしたものである。
【００７８】
本実施の形態４に係る半導体装置の検査装置および検査方法によると、上述した実施の形態１と同様に、半田バンプ（または導体配線）に損傷を与えることなく、検査を行うことができるとともに、上述した実施の形態１とは異なり、半田ボール搭載ユニットを用いずに、すなわち半田ボールではなく半田ペーストを用いるようにしたので、半導体素子（半導体ウエハ）全面に一括で半田バンプを形成することができ、したがってより安価な検査装置および検査方法を実現することができる。
【００７９】
ところで、上記各実施の形態において、ＩＣパッド（電極パッド）上を酸素および／またはアルゴンガスを用いたプラズマによって処理するようにしてもよい。このような処理を行うことにより、半田とＩＣパッド上のＵＢＭとの濡れ性を改善して半田とＩＣパッド上のＵＢＭとの接続抵抗を下げることができるので、より正確な電気的特性の検査を行うことができる。
【００８０】
さらに、上記実施の形態１、実施の形態２および実施の形態４においては、半導体素子を対象としたが、実施の形態３で説明した半導体素子が配線基板に搭載されてなるＢＧＡ、ＣＳＰなどの半導体パッケージを対象にすることができる。勿論、逆に、実施の形態３における対象が、半導体素子であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明に係る半導体装置の検査装置およびその検査方法によると、溶融状態の半田バンプを介して、ＩＣチップまたは半導体パッケージの電気的特性の検査を行うようにしたので、半田バンプに損傷を与えることがないとともにＩＣパッド直下の配線や層間絶縁膜にダメージを与えることなく、半田バンプ付きＩＣチップの検査を行うことができ、ＩＣチップに半田バンプを形成する製造プロセスに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の検査装置の構成を示す側面図である。
【図２】同検査装置におけるバンプ形成部材の構成を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】同検査装置のバンプ形成用ノズルの断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る半導体検査方法を説明するための半導体素子の電極パッドの構造を示すもので、（ａ）は半導体素子の側面図、（ｂ）は（ａ）のＢ部拡大断面図である。
【図５】同半導体検査方法を説明する断面図である。
【図６】同半導体検査方法における半田バンプを形成するまでの手順を説明する断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の検査装置のバンプ形成部材の構成を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る半導体検査方法を説明する要部断面図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係る半導体検査方法を説明する断面図である。
【図１０】従来例に係る半導体装置の検査方法を説明するための要部断面図である。
【図１１】従来例に係る半導体装置の検査方法を説明するための要部断面図である。
【図１２】従来例に係る半導体装置の検査方法を説明するための要部断面図である。
【符号の説明】
【００８３】
ＨＢ      半田ボール
ＨＰ      半田ペースト
ＭＢ      溶融半田
ＢＰ      半田バンプ
１      半導体基板
２      半導体素子
３      電極パッド
１１      基板ホルダー
１２      バンプ形成用ノズル
１３      バンプ支持用板材
１４      バンプ形成部材
１５      半田ホール搭載ユニット
１６      半田溶融ユニット
２１      貫通穴
２２      円筒状導体部
２３      接続端子部
２４      導体配線部
３１      管体
３２      ニッケル皮膜
５１      吸着箱
５１ａ    吸引穴
５２      空気吸引通路部
５６      レーザ発生器
５７      レーザ照射具
６１      テスター
６２      検査用電気配線
７１      ＢＧＡパッケージ
７２      樹脂配線基板
７３      ＩＣチップ
７４      ＩＣパッド
８１      メタルマスク
８１ａ    開口部
８２      保持部材
８３      導電性針状体
８４      検査プローブ体
【図１】
2008008620.tif 000003
【図２】
2008008620.tif 000004
【図３】
2008008620.tif 000005
【図４】
2008008620.tif 000006
【図５】
2008008620.tif 000007
【図６】
2008008620.tif 000008
【図７】
2008008620.tif 000009
【図８】
2008008620.tif 000010
【図９】
2008008620.tif 000011
【図１０】
2008008620.tif 000012
【図１１】
2008008620.tif 000013
【図１２】
2008008620.tif 000014