(57)【要約】【課題】ボールバンプを介した半導体チップと配線基板の電極間の接続を、外部から容易に目視検査できる構造を持つ半導体装置とその製造方法を提供することである。【解決手段】半導体チップ２３の電極パッド２１に半導体チップ２３の外周部に向けて延在部２１ｂを設け、電極パッド２１にボールバンプ２２を形成した後、配線基板２４との接続時に溶融したボールバンプ２２が半導体チップの外周部に向けて流れるように誘導し、半導体装置を形成した後、外部からの目視検査を容易にする。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極が形成されている配線基板と、
前記配線基板に対面するように実装され、前記第１の電極にボールバンプを介して接続されている第２の電極を有する半導体チップを備え、
前記半導体チップの前記第２の電極の本体部から、その近傍の前記半導体チップの外周部に向けて延びるように、前記本体部の幅よりも細い延在部が設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記延在部の先端から、更にその近傍の前記半導体チップの外周部方向の領域に、トレンチ部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
それぞれ素子を含む複数の領域とそれらに隣接するダイシング領域を有する半導体基板と、
前記素子を含む領域に形成され、本体部からその近傍の前記ダイシング領域に向けて延びるように、前記本体部の幅よりも細い延在部が設けられている電極と、前記電極の上に形成されたボールバンプとを
有することを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
前記延在部の先端から、更にその近傍の前記ダイシング領域方向の領域に、トレンチ部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記延在部が長方形であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記延在部が尖端部をもつことを特徴とする請求項１及び請求項４に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記延在部に溝部又は段差部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
素子が形成されている半導体基板上に、本体部と、前記本体部の幅よりも細い延在部を有する第１の電極を形成する工程と、
前記第１の電極にボールバンプを形成する工程と、
前記半導体基板をダイシングによって半導体チップに分割する工程と、
前記第１の電極が配線基板に設けた第２の電極に対向するように、前記半導体チップを前記配線基板に搭載する工程と、
前記ボールバンプを介して対向する前記第１の電極と、前記第２の電極とを接続するように、前記ボールバンプを溶融、固化する工程とを
有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１の電極を形成後、前記第１の電極にボールバンプを形成する前に、前記延在部の先端から更にその近傍の前記半導体チップの外周部方向の領域にトレンチ部を形成する工程を有することを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
素子が形成されている半導体基板上に、本体部と、前記本体部の幅よりも細い延在部を有する第１の電極を形成する工程と、
前記第１の電極にボールバンプを形成する工程とを
有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１の電極を形成後、前記第１の電極にボールバンプを形成する前に、前記延在部の先端から更にその近傍のダイシング領域方向の領域にトレンチ部を形成する工程を有することを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記延在部が長方形であることを特徴とする請求項８乃至請求項１１のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記延在部が尖端部をもつことを特徴とする請求項８乃至請求項１１のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記第１の電極を形成後、前記第１の電極にボールバンプを形成する前に、前記延在部に溝部又は段差部を形成する工程を有することを特徴とする請求項８乃至請求項１３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置は小型化、高密度化してきており、半導体チップの配線基板等への実装においても、同様に小型化、高密度化が要求されている。ボールグリットアレイを有する半導体装置は、この要求に応えるものである。この半導体装置は、素子が形成された半導体チップの主面上の周辺部に配列された複数の電極の上に、ボールバンプをそれぞれ接着し、その半導体チップを配線基板に実装することにより、電極及び配線が占める領域を比較的少なくすることができる。
【０００３】
ボールバンプを介して半導体チップの電極パッドと配線基板の配線用電極を接着し、実装する方法では、半導体チップと配線基板がボールバンプを挟んで対面して配置され、ボールバンプを介して両者が接続された後、その接続状態を検査することになる。例えば、シリコンウェーハに複数の素子領域を形成し、それぞれの電極パッドにボールバンプを接着した後、配線基板に実装する場合の従来例を図９及び図１０を用いて説明する。
【０００４】
図９は多数の半導体素子が形成されたシリコンウェーハの一部を示す平面図であり、素子を含む領域１１（以下、素子領域と称す。）、及びそれと隣接し、且つ、それを取り囲むダイシング領域１２からなっている。素子領域１１には、その中央部に図示しない複数の半導体素子が形成され、その周辺部に複数の電極パッド１３が配置されている。また、ダイシング領域１２に沿って素子領域１１ごとに分割され、それぞれ、シリコンチップ１４となる。
【０００５】
このようなシリコンチップ１４を配線基板１７の上に搭載した時の断面図を図１０に示す。即ち、高さ数十μｍ〜数百μｍ程度のボールバンプ１６を挟んでシリコンチップ１４と配線基板１７が対面するように配置されており、ボールバンプ１６を介して電極パッド１３と接続用電極１８が接続されている。この接続状態は主として外側からの目視で検査されるが、更に確実な方法として、予めボールバンプの大きさを変えた検査用ボールバンプをシリコンチップの一部に形成しておき、電気的接続を検査する方法も取られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−５４８８１号公報（第８頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述の目視検査は、非常に簡便であるが、外部から狭い空間にあるボールバンプを十分に観察することが出来ないという欠点を持つ。また、外部から目視検査を容易に実施するために、図１０に示した電極パッド１３を更にチップ周辺部に近づけると、ボールバンプ１６が電極パッド１３から溢れ出た場合、ダイシング領域１２までボールバンプ１６が届き、ダイシング工程での妨げとなり、歩留まり低下の恐れがある。即ち、ボールバンプ１６の大きさ等のバラツキを考慮して電極パッド１３の位置を決める必要がある。一方、検査用のボールバンプを用いた場合、検査は確実になるが、そのための電極パッド領域が必要となるため、チップの小型化の妨げとなる。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その第１の目的はボールバンプによる半導体チップと配線基板の電極間の接続状況を、外部から容易に、かつ、確実に、目視検査できる構造を持つ半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の第２の目的はボールバンプによる半導体チップと配線基板の電極間の接続状況を、外部から容易に、かつ、確実に、目視検査できる構造を持つ半導体装置の製作を可能にする電極及びボールバンプを有する半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の第１の発明は、第１の電極が形成されている配線基板と、前記配線基板に対面するように実装され、前記第１の電極にボールバンプを介して接続されている第２の電極を有する半導体チップを備え、前記半導体チップの前記第２の電極の本体部から、その近傍の前記半導体チップの外周部に向けて延びるように、前記本体部の幅よりも細い延在部が設けられていることを特徴とする半導体装置である。
【００１１】
本発明によれば、ボールバンプによる半導体チップと配線基板の電極間の接続状況を、外部から容易に、かつ、確実に、目視検査できる構造を持つ半導体装置を提供することができる。
【００１２】
また、本発明の第２の発明は、それぞれ素子を含む複数の領域とそれらに隣接するダイシング領域を有する半導体基板と、前記素子を含む領域に形成され、本体部からその近傍の前記ダイシング領域に向けて延びるように、前記本体部の幅よりも細い延在部が設けられている電極と、前記電極の上に形成されたボールバンプとを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、ボールバンプによる半導体チップと配線基板の電極間の接続状況を、外部から容易に、かつ、確実に、目視検査できる構造を持つ半導体装置の製作を可能にする電極及びボールバンプを有する半導体装置を提供することができる。
【００１４】
また、本発明の第３の発明は、素子が形成されている半導体基板上に、本体部と、前記本体部の幅よりも細い延在部を有する第１の電極を形成する工程と、
前記第１の電極にボールバンプを形成する工程と、前記半導体基板をダイシングによって半導体チップに分割する工程と、前記第１の電極が配線基板に設けた第２の電極に対向するように、前記半導体チップを前記配線基板に搭載する工程と、前記ボールバンプを介して対向する前記第１の電極と、前記第２の電極とを接続するように、前記ボールバンプを溶融、固化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である。
【００１５】
本発明によれば、ボールバンプによる半導体チップと配線基板の電極間の接続状況を、外部から容易に、かつ、確実に、目視検査できる構造を持つ半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００１６】
また、本発明の第４の発明は、素子が形成されている半導体基板上に、本体部と、前記本体部の幅よりも細い延在部を有する第１の電極を形成する工程と、
前記第１の電極にボールバンプを形成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である。
【００１７】
本発明によれば、ボールバンプによる半導体チップと配線基板の電極間の接続状況を、外部から容易に、かつ、確実に、目視検査できる構造を持つ半導体装置の製作を可能にする電極及びボールバンプを有する半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１（ａ）乃至図４（ｄ´）は本発明による半導体装置の製造方法の第１の実施の形態を工程順に示す断面図及び平面図である。また、図４は本発明による半導体装置の第１の実施の形態を示している。
【００２０】
先ず、図１（ａ）に示すように、シリコンウェーハ２０を用意する。シリコンウェーハ２０には、図示しない素子及びその上に電極取り出し用の穴明けを施してあるパシベーション膜が形成されている。次に、シリコンウェーハ２０の素子を含む領域２０ａ（以下、素子領域と称す）の上に、電極パッド２１を形成する（図１（ａ））。例えば、電極パッド２１の材料として、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕをスパッタ法で全体の膜厚が数μｍ程度になるように形成する。続いて、リソグラフィ法とエッチング法を用い、本体部２１ａの大きさは数十μｍ〜数百μｍ角程度とし、これに幅の細い延在部２１ｂも合せて同時にパターニングを行う（図１（ａ´））。
【００２１】
本実施の形態における電極パッド２１は、図１（ａ´）に示すように、最も近傍のダイシング領域２０ｂに向かって、本体部２１ａの幅よりは細い延在部２１ｂを長方形に延ばしたことを特徴としている。この延在部２１ｂは、少量のボールバンプをダイシング領域２０ｂの方向に誘導する役割を果たす。
【００２２】
次に、図２（ｂ）及び図２（ｂ´）に示すように、ボールバンプ２２を電極パッド本体部２１ａの上に形成する。ボールバンプ２２は金属又は合金で形成されており、本実施の形態ように、半田付けで配線基板と接続する場合は、鉛錫或いは金錫のように２００〜３００℃の比較的低温で溶融する半田材料を用いる。ボールバンプの形成は、例えば、電極パッドの本体部２１ａに半田を所定量供給し、その溶融温度までシリコンウェーハ２０を加熱する。電極パッド本体部２１ａの上の半田は溶融し、その際、表面張力によりほぼ球状のボールバンプ２２になる。
【００２３】
以上の工程でボールバンプによる半導体チップと配線基板の電極間の接続状況を、外部から容易に、かつ、確実に、目視検査できる構造を持つ半導体装置の製作を可能にする電極及びボールバンプを有する半導体装置の製作が完成する。
【００２４】
更に、配線基板上に実装された半導体装置を製作する場合は、続いて、図示しないが、シリコンウェーハ２０を研削によって薄く加工する。次に、シリコンウェーハ２０のダイシング領域２０ｂに沿って、ブレードによりダイシング加工し、シリコンウェーハ２０を複数のシリコンチップに分割する。
【００２５】
次に、図３（ｃ）に示すように、シリコンチップ２３を搭載する配線基板２４を用意する。配線基板２４には接続用電極２５を形成し、接続用電極２５の上には導電性ペースト２６を供給する。シリコンチップ２３の搭載に際しては、素子が形成されている主面を下方に向け、ボールバンプを接続用電極２５に対向させる。図３（ｃ´）はシリコンチップ２３を素子が形成されている主面の方向からみた平面図である。図２（ｂ´）と基本的には変わらないが、ダイシング加工により分割されたシリコンチップ２３には、ダイシング領域２３ｂとして、素子領域２３ａに隣接する狭い領域のダイシング領域２３ｂだけが残存する。
【００２６】
更に、図４（ｄ）及び図４（ｄ´）に示すように、ボールバンプ２２を接続用電極２５に合せるようにし、シリコンチップ２３を配線基板２４に対して所定の位置に搭載する。続いて、ボールバンプ２２が溶融する温度まで加熱すると、導電性ペースト２６も含めながらボールバンプ２２は流動化し、ボールバンプ２２の材料である半田と導電性ペースト２６が混じり合いながら、本体部２１ａから延在部２１ｂを覆うように流れ出る。このため、シリコンチップ２３の電極パッド２１と配線基板２４の接続用電極２５を接続させながら、ボールバンプ２２の一部が、シリコンチップ２３の外周部の方向に伸びて固化する。従って、ボールバンプ２２は外部から観察が確実な位置まで及び、目視検査が容易に、かつ確実に、行われるようになる。
【００２７】
なお、電極パッド２１における延在部２１ｂとして、本実施例では長方形のものが本体部中央付近からダイシング領域方向に延びた形になっているが、形状についてはこれだけに限らず種々可能である。但し、ボールバンプ２２の材料である半田が多量にダイシング領域２０ｂに流れ込まないように、延在部の幅は本体部２１ａの幅よりも狭くした方が好ましい。即ち、半田が溶融し、電極パッドの延在部に流れ込み、更にダイシング領域２３ｂへも及ぶ可能性がある。しかし、この場合、延在部２１ｂの本体部２１ａに対する幅を小さくしておくことにより、流れ込む半田量を少なくし、ダイシング領域２０ｂに及んだとしても、次のダイシング工程に対する妨げにはならないように制御できる。
【００２８】
このような考えに基づいたガイド部の一例を図５に示す。図５（ａ）は三角形をしている。また、ダイシング領域に向かってその幅は狭くなり、尖端部を持ち、少量の半田を誘導するような形になっている。図５（ｂ）は長方形が複数形成された延在部になっており、より確実に半田を誘導出来る構造を取っている。その他、円状等でも所望の効果を得られれば良い。
【００２９】
本実施の形態によれば、シリコンチップを配線基板に実装する際の電極接続を、外側から容易に、かつ確実に、目視検査できる構造を持つボールグリッドアレイを有する半導体装置及びその製造方法が得られる。
【００３０】
（第２の実施の形態）
図６は本発明による半導体装置の第２の実施の形態を示す断面図及び平面図である。図６において、図１乃至図４と同一部分は同一符号を付している。この第２の実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、図６（ａ）に示すように、電極パッド２９の延在部２９ｂに溝部２９ｃが存在することである。この形状においても延在部２９ｂが少量の電極材料を最も近傍のダイシング領域２０ｂの方向に誘導する役割を果たす。即ち、延在部２９ｂに流れ込んだ半田及び導電性ペーストは先ず、溝部２９ｃに流れ込み、更に、溝部２９ｃを介してダイシング領域２０ｂの方向へ流動する。これにより電極バンプを介した電極間の接続を、シリコンチップの外周部方向に延ばすことが可能になる。
【００３１】
本実施の形態における半導体装置の製造方法は以下のようである。溝部２９ｃは、電極パッド２９を形成した後、続いてリソグラフィ法とエッチング法を用いて電極パッド２９の一部をパターニングすることによって形成する。溝部２９ｃの深さは電極パッドの膜厚の凡そ半分、即ち、厚さ１μｍの場合は０．５μｍ前後であれば良い。
【００３２】
その後の工程は第１の実施に形態で示した工程と同じである。先ず、ボールバンプ２２を電極パッド２９に接着させる。更に、ダイシング工程を経てシリコンチップ２３が得られる。続いて、シリコンチップ２３を配線基板２４に対して所定の位置に搭載し、ボールバンプ２２を溶融して接続用電極２５に接着する。
【００３３】
本実施の形態における溝部２９ｃはダイシング領域２０ｂに対して平行に形成したが、垂直であっても良く、また、複数の溝を形成しても良い。複数の場合は平行及び垂直の溝が織り交ざっていても良い。更に、溝ではなく図７（ａ）に示すように段差を設けても良い。図７においても図１乃至図４と同一部分は同一符号を付している。この場合、段差３０ｃの形成は、図６に示した溝部２９ｃの形成と同様である。即ち、電極パッド３０を形成した後、続いてリソグラフィ法とエッチング法を用いて電極パッド３０の一部をパターニングすることによって形成する。その後の工程は第１の実施に形態で示した工程と同じである。
【００３４】
また、ボールバンプを介した半導体チップと配線基板の電極間の接続状況を、外部から容易に、かつ、確実に、目視検査できる構造を持つ半導体装置の製作を可能にする電極及びボールバンプを有する半導体装置を製作する工程も、第１の実施の形態と同様に、ボールバンプ２２を電極パッド２９に接着させる工程で完成する。
【００３５】
以上のように、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、シリコンチップを配線基板に実装にする際に、電極接続を外側から目視により容易に、かつ確実に、検査が可能になる半導体装置及びその製造方法が得られる。
【００３６】
（第３の実施の形態）
図８は本発明による半導体装置の第３の実施の形態を示す断面図及び平面図である。図８においても図１乃至図４と同一部分は同一符号を付している。この第３の実施の形態が第１の実施の形態及び第２の実施の形態と異なる点は、電極パッド部３１の延在部３１ｂに段差３１ｃを設けた後、シリコンウェーハ２０にトレンチ部３２を形成することである。この形状においても延在部３１ｂが少量の電極材料をその最も近傍のダイシング領域２０ｂの方向に誘導する役割を果たす。即ち、延在部３１ｂに流れ込んだ半田及び導電性ペーストは先ず、段差部３１ｃに流れ込み、続いて、段差部３１ｃを介してダイシング領域２０ｂの方向へ流動する。更に、本実施の形態においてはガイド部３１ｂからトレンチ部３２を埋めるように半田及び導電性ペーストが流入する。
【００３７】
本実施の形態における半導体装置の製造方法は以下のようである。先ず、第２の実施の形態と同様にして、電極パッド３１及び段差部３１ｃを形成する。続いて、リソグラフィ法とドライエッチング法等を用いてダイシング領域に隣接する素子領域をパターニングすることによってトレンチ部３２を形成する。トレンチ部３２の深さは数百ｎｍ〜十数μｍ程度で、幅は数μｍ〜数十μｍ程度である。
【００３８】
その後の工程は第１の実施に形態で示した工程と同じである。先ず、ボールバンプ２２を電極パッド３１に接着させる。更に、ダイシング工程を経てシリコンチップ２３が得られる。続いて、シリコンチップ２３を配線基板２４に対して所定の位置に搭載し、ボールバンプ２２を溶融して接続用電極２５に接着する。
【００３９】
本実施の形態におけるトレンチ部３２はダイシング領域２０ｂまで及んでも良い。即ち、半田及び導電性ペーストが流れ込んでも、少量のため、ダイシング工程においてシリコンチップに分割する際の支障にならない。また、段差部を設けないガイド部を用いても良いことは勿論である。
【００４０】
また、ボールバンプによる半導体チップと配線基板の電極間の接続状況を、外部から容易に、かつ、確実に、目視検査できる構造を持つ半導体装置の製作を可能にする電極及びボールバンプを有する半導体装置を製作する工程も、第１の実施の形態と同様に、ボールバンプ２２を電極パッド３１に接着させる工程で完成する。
【００４１】
本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、シリコンチップを配線基板に実装にする際に、電極接続を外側から目視により容易に、かつ確実に、検査が可能になる半導体装置及びその製造方法が得られる。
【００４２】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、ボールグリッドアレイを用いる方法であれば、シリコンチップに限らず、他の半導体チップでも良いし、半導体チップそのものではなく、半導体チップを搭載したパッケージであっても良い。また、ボールバンプ材料は半田に限らず、他の低融点金属であっても良いし、電極パッドと接続用電極の接続は半田法以外に圧着法等も用いてよいことは勿論である。その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、ボールバンプによる半導体チップと配線基板の電極間との接続状況を、外部から容易に、かつ、確実に、目視検査できる構造を持つ半導体装置とその製造方法を提供できる。
【００４４】
また、本発明によれば、ボールバンプによる半導体チップと配線基板との電極間の接続状況を、外部から容易に、かつ、確実に、目視検査できる構造を持つ半導体装置の製作を可能にする電極及びボールバンプを有する半導体装置とその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による半導体装置の製造方法の第１の実施の形態の工程を示す断面図及び平面図。
【図２】本発明による半導体装置の製造方法の第１の実施の形態の工程を示す断面図及び平面図。
【図３】本発明による半導体装置の製造方法の第１の実施の形態の工程を示す断面図及び平面図。
【図４】本発明による半導体装置の製造方法の第１の実施の形態の工程を示す断面図及び平面図。
【図５】本発明による半導体装置の製造方法の第１の実施の形態の変形した工程を示す断面図及び平面図。
【図６】本発明による半導体装置の製造方法の第２の実施の形態の工程を示す断面図及び平面図。
【図７】本発明による半導体装置の製造方法の第２の実施の形態の工程を示す断面図及び平面図。
【図８】本発明による半導体装置の製造方法の第３の実施の形態の工程を示す断面図及び平面図。
【図９】従来例を説明するためのシリコンウェーハの平面図。
【図１０】従来例を説明するための半導体装置の断面図及び平面図。
【符号の説明】
１１、２０ａ、２３ａ  素子領域
１２、２０ｂ、２３ｂ  ダイシング領域
１３、２１、２７、２８、２９、３０  電極パッド
１４、２３  シリコンチップ
１６、２２  ボールバンプ
１７、２４  配線基板
２０  シリコンウェーハ
２１ａ、２７ａ、２８ａ、２９ａ、３０ａ、３１ａ  本体部
２１ｂ、２７ｂ、２８ｂ、２９ｂ、３０ｂ、３１ｂ  延在部
２５接続用電極
２６導電性ペースト
２９ｃ  溝部
３０ｃ、３１ｃ  段差部
３２  トレンチ部
【図１】
2004363318.tif 000003
【図２】
2004363318.tif 000004
【図３】
2004363318.tif 000005
【図４】
2004363318.tif 000006
【図５】
2004363318.tif 000007
【図６】
2004363318.tif 000008
【図７】
2004363318.tif 000009
【図８】
2004363318.tif 000010
【図９】
2004363318.tif 000011
【図１０】
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