(57)【要約】【課題】プローブ針の清掃・研磨の不要なパッドを有する半導体装置を提供する。【解決手段】本発明のパッドを有する半導体装置では、パッド１の表面に第１の導電体１ａと第２の導電体１ｂとが配置されている。第１の導電体１ａは、第２の導電体１ｂの硬度よりも高い硬度を有するとともにプローブ針１１の硬度以上の硬度を有している。プローブ針１１がパッド１の表面に当接してパッド１の表面を滑る間に少なくとも１回は第１の導電体１ａに当るように第１の導電体１ａはパッドの表面に配置されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子の電気的特性の検査または測定時に端子を当接させるためのパッドを有する半導体装置であって、
前記パッドの表面には、第１の導電体と第２の導電体とが配置されており、
前記第１の導電体は、前記第２の導電体の硬度よりも高い硬度を有するとともに前記端子の硬度以上の硬度を有し、
前記端子が前記パッドの表面に当接して前記パッド表面を滑る間に少なくとも１回は前記第１の導電体に当るように前記第１の導電体は前記パッドの表面に配置されている、パッドを有する半導体装置。
【請求項２】
前記第１の導電体は、前記パッド表面にアレイ状に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のパッドを有する半導体装置。
【請求項３】
前記第１の導電体は、前記パッド表面にスリット状に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のパッドを有する半導体装置。
【請求項４】
前記第１の導電体は、前記パッド表面にランダムに分散して配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のパッドを有する半導体装置。
【請求項５】
前記パッドは、前記第１の導電体を主体として構成されており、かつ前記第１の導電体の表面に前記第２の導電体が配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のパッドを有する半導体装置。
【請求項６】
前記第１の導電体はタングステン、タングステン合金、チタン合金、レニウム、ニッケルおよびニッケル合金よりなる群から選ばれる少なくとも１種を含む材質よりなり、前記第２の導電体はアルミニウムを含む材質よりなることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のパッドを有する半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パッドを有する半導体装置に関し、具体的には、半導体素子の電気的特性の検査または測定時に端子を当接させるためのパッドを有する半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子の電気的特性をウエハ状態で検査するにあたっては、複数のプローブ針が配設されたプローブカードが用いられている。このプロービングカードは、たとえば特開平１−１２８５３５号公報に開示されている。
【０００３】
電気的特性の検査時には、プローブカードのプローブ針を上記パッドに圧接することによって、半導体素子とテスターとの導通が得られる。プローブ針はパッド表面に対して垂直ではなく、ある角度をもって当接するように構成されている。このため、プローブ針とパッドとが当接した後、ウエハをプローブカード側へさらに移動させることによりプローブ針の先端がパッド表面を滑る。そして、適当なところでウエハの移動を止めることにより、プローブ針のパッド表面における滑りも止まる。
【０００４】
このパッドは、通常、アルミニウムを主成分としているため、パッドの表面にはアルミニウム酸化物が存在する。プローブ針は通常、アルミニウムよりも硬いタングステンよりなっている。このため、プローブ針をパッドに圧接する際に、プローブ針の先端がパッド表面を滑ることによりパッド表面のアルミニウム酸化物を削る。これにより、内部の酸化されていないアルミニウムとプローブ針の先端とが接触することになり、プローブ針とパッドとが低抵抗で電気的に導通することになる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１−１２８５３５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プローブ針の先端がパッド表面のアルミニウム酸化物を削るため、削り取られたアルミニウム、アルミニウム酸化物などのパッド屑がプローブ針に付着する。このプローブ針の先端に付着したパッド屑は、電気的特性の検査・測定時において電気的抵抗となり検査・測定に悪影響を及ぼす。このため、量産ウエハテストでは、ウエハ交換時やロット変更時にプローブ針の清掃または研磨が定期的に行なわれており、ウエハテスト処理時間の増大、研磨によるプローブ針の先端の磨耗、針先洗浄時の破損などの問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、プローブ針の清掃・研磨の不要なパッドを有する半導体装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のパッドを有する半導体装置は、半導体素子の電気的特性の検査または測定時に端子を当接させるためのパッドを有する半導体装置であって、パッドの表面には、第１の導電体と第２の導電体とが配置されている。第１の導電体は、第２の導電体の硬度よりも高い硬度を有するとともに端子の硬度以上の硬度を有している。端子がパッドの表面に当接してパッド表面を滑る間に少なくとも１回は第１の導電体に当るように第１の導電体はパッドの表面に配置されている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
【００１０】
（実施の形態１）
図１および図２は、本発明の実施の形態１におけるパッドを有する半導体装置の構成を概略的に示す断面図および平面図である。図１および図２を参照して、本実施の形態の半導体装置（たとえば半導体ウエハ）１０は、パッド１と、下地層２と、絶縁層３と、ガラスコート４とを有している。
【００１１】
パッド１は、半導体ウエハ１０内に形成された半導体素子に電気的に接続されており、下地層２上に配置されている。下地層２は、たとえばシリコン窒化膜、シリコン酸化膜などの絶縁材料よりなっている。また、パッド１の周囲には、絶縁層３が形成されている。ガラスコート４は、絶縁性の材質よりなっており、半導体ウエハ１０の表面に形成されている。このガラスコートには開口４ａが形成されており、その開口４ａからパッド１の一部表面が露出している。
【００１２】
パッド１は、半導体素子の電気的特性の検査または測定時にプローブ針（端子）１１が圧接される部分である。このパッド１の表面には、第１の導電体１ａと第２の導電体１ｂとが配置されている。第１の導電体１ａは、第２の導電体１ｂの硬度よりも高い硬度を有するとともに、プローブ針１１の硬度以上の硬度を有している。
【００１３】
第１の導電体１ａは、たとえばタングステン（Ｗ）、タングステン合金、チタン（Ｔｉ）合金、レニウム（Ｒｅ）、ニッケル（Ｎｉ）およびニッケル合金のいずれか、またはそれらの任意の組合わせの材質よりなっている。このように材質を適宜選択することができる。なお、この第１の導電体１ａは、プローブ針１１と同成分の材質（たとえばタングステン）よりなっていることが好ましい。また、第２の導電体１ｂは、たとえばアルミニウム（Ａｌ）などのアルミニウムを含む材質よりなっている。
【００１４】
第１の導電体１ａは、プローブ針１１がパッド１の表面に当接してパッド１の表面を滑る間に少なくとも１回は第１の導電体１ａに当るようにパッド１の表面に配置されている。本実施の形態では、パッド１は、第２の導電体１ｂを主体として構成されており、かつ第２の導電体１ｂの表面において第１の導電体１ａがアレイ状に配置されている。
【００１５】
この第１の導電体１ａは、第２の導電体１ｂの表面に設けられた孔に埋め込まれており、第１の導電体１ａの表面と第２の導電体１ｂの表面とはほぼ同じ高さとなっている。また、パッド１の表面において露出している第１の導電体１ａの各寸法はプローブ針１１の先端径に対して十分に小さい。
【００１６】
なお、本明細書においてアレイ状とは、第１の導電体１ａがパッド１の表面において行列状に規則正しく配列されていることを意味する。
【００１７】
次に、プローブ針がパッドに接触する様子について説明する。
図３および図４は、本発明の実施の形態１におけるパッドを有する半導体装置にてプローブ針がパッドに接触する様子を順に示す断面図である。図３を参照して、プローブ針１１とパッド１とを導通させるために、半導体ウエハ１０が垂直線１ｃ（半導体ウエハ１０の主面に対して垂直な仮想線）に沿って図中上方向に移動される。これにより、プローブ針１１とパッド１とがＡ点で最初に接触する。この後、通常、プローブ針１１とパッド１との接触不良をなくすために、さらに半導体ウエハ１０が垂直線１ｃに沿って図中上方向に移動される。
【００１８】
プローブ針１１は十分に長く、かつパッド１の表面に角度をなして（垂直線１ｃに対して角度θをなして）接触する。このため、半導体ウエハ１０の移動により、プローブ針１１はたわみながら、図４のＢ点までパッド１の表面上を滑っていく。このとき、プローブ針１１は第２の導電体１ｂ表面のたとえばアルミニウム酸化物を削りながら滑っていき、プローブ針１１の先端にはアルミニウム酸化物などのパッド屑が付着する。しかし、プローブ針１１がパッド１の表面を滑る間に少なくとも１回は第１の導電体１ａに当るように第１の導電体１ａが配置されており、かつ第１の導電体１ａがプローブ針１１の硬度以上の硬度を有している。このため、第１の導電体１ａに当たることにより、プローブ針１１の先端に付着したパッド屑が取り除かれる。これにより、プローブ針１１とパッド１とが低抵抗で接触し、導通状態となる。
【００１９】
なお、プローブ針１１のパッド１表面上での滑り量は、傾き角θ、プローブ針１１の長さなどにより調整可能であるが、一般的には３０〜５０μｍである。この場合には、第１の導電体１ａ間の間隔Ｗはたとえば２０μｍ以下であればよい。
【００２０】
本実施の形態によれば、プローブ針１１が第１の導電体１ａに当たることにより、プローブ針１１の先端に付着したパッド屑が取り除かれるため、ウエハ交換時やロット変更時にプローブ針１１の清掃・研磨を定期的に行なう必要がなくなる。また、清掃・研磨に掛かるウエハテスト処理時間を削減でき、研磨によるプローブ針１１の先端の磨耗や研磨作業によるプローブ針１１の破損などが防止できる。
【００２１】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２におけるパッドを有する半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。図５を参照して、本実施の形態における半導体装置の構成は、第１の導電体１ａがパッド１の下面にまで達している点において、上記の実施の形態１における構成と異なる。
【００２２】
これ以外の構成については上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一の構成要件については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２３】
本実施の形態においても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３におけるパッドを有する半導体装置の構成を概略的に示す平面図である。図６を参照して、本実施の形態における半導体装置の構成は、第１の導電体１ａがパッド１の表面においてスリット状に配置されている点において、上記の実施の形態１における構成と異なる。
【００２４】
なお、本明細書においてスリット状とは、第１の導電体１ａがパッド１の表面において細長の長方形状に配列されていることを意味する。ここで、第１の導電体１ａの幅Ｌは、プローブ針１１の滑り量の１／２以下である。
【００２５】
これ以外の構成については上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一の構成要件については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２６】
本実施の形態においても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４におけるパッドを有する半導体装置の構成を概略的に示す平面図である。図７を参照して、本実施の形態における半導体装置の構成は、第１の導電体１ａがパッド１の表面全面においてランダムに分散して配置されている点において、上記の実施の形態１における構成と異なる。
【００２７】
これ以外の構成については上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一の構成要件については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２８】
本実施の形態においても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
（実施の形態５）
図８は、本発明の実施の形態５におけるパッドを有する半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。図８を参照して、本実施の形態における半導体装置の構成は、パッド１が、第１の導電体１ａを主体として構成されており、かつ第１の導電体１ａの表面において第２の導電体１ｂが配置されている点において、上記の実施の形態１における構成と異なる。
【００２９】
この構成においても第１の導電体１ａは、プローブ針１１がパッド１の表面に当接してパッド１の表面を滑る間に少なくとも１回は第１の導電体１ａに当るようにパッド１の表面に配置されている。第２の導電体１ｂは、上記のアレイ状、スリット状、またはランダムに分散して配置されていても良い。
【００３０】
これ以外の構成については上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一の構成要件については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３１】
本実施の形態においても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００３２】
【発明の効果】
本発明のパッドを有する半導体装置によれば、第１の導電体に当たることにより、端子の先端に付着したパッド屑が取り除かれるため、ウエハ交換時やロット変更時に端子の清掃・研磨を定期的に行なう必要がなくなる。また、清掃・研磨に掛かるウエハテスト処理時間を削減でき、研磨による端子の先端の磨耗や研磨作業による端子の破損などが防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるパッドを有する半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるパッドを有する半導体装置の構成を概略的に示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるパッドを有する半導体装置にてプローブ針がパッドに接触する様子を示す第１断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１におけるパッドを有する半導体装置にてプローブ針がパッドに接触する様子を示す第２断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２におけるパッドを有する半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３におけるパッドを有する半導体装置の構成を概略的に示す平面図である。
【図７】本発明の実施の形態４におけるパッドを有する半導体装置の構成を概略的に示す平面図である。
【図８】本発明の実施の形態５におけるパッドを有する半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
１  パッド、１ａ  第１の導電体、１ｂ  第２の導電体、２  下地層、３  絶縁層、４  ガラスコート、４ａ  開口、１０  半導体ウエハ、１１  プローブ針。
【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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