(57)【要約】      （修正有）【課題】  半導体チップの表面の損傷を防止すること。【解決手段】  半導体装置の製造方法は、集積回路12が形成された半導体チップ1を、ツール30によって、集積回路12の形成された面側から吸着することを含む。半導体チップ1には、集積回路12に電気的に接続されたパッド14を含む第１の金属層と、集積回路12に電気的に接続されずに第１の金属層よりも高く突起した第２の金属層22と、パッドを避けて第１及び第２の金属層を覆う絶縁層26とが形成されている。吸着工程で、ツール30の作業面を絶縁層26における第２の金属層22を覆う部分に接触させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路が形成された半導体チップを、ツールによって、前記集積回路の形成された面側から吸着する吸着工程を含み、
前記半導体チップには、前記集積回路に電気的に接続されたパッドを含む第１の金属層と、前記集積回路に電気的に接続されずに前記第１の金属層よりも高く突起した第２の金属層と、前記パッドを避けて前記第１及び第２の金属層を覆う絶縁層とが形成されており、
前記吸着工程で、前記ツールの作業面を前記絶縁層における前記第２の金属層を覆う部分に接触させる半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記吸着工程前に、
半導体ウエハを研削すること、
前記半導体ウエハを切断して、シート上に配列される複数の前記半導体チップを得ること、
をさらに含み、
前記吸着工程で、前記シートから前記複数の半導体チップのいずれかを吸着して取り出す半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の半導体装置の製造方法において、
前記吸着工程で、前記ツールによって吸着した前記半導体チップを基材にフェースアップボンディングする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２の金属層は、前記半導体チップにおける前記パッドよりも外側の領域に形成されている半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２の金属層は、前記半導体チップの中央部を囲む形状に一体的に形成されている半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２の金属層は、前記半導体チップにおける前記パッドよりも内側の領域に形成されている半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の金属層は、前記絶縁層を介して積層される複数の配線を含み、
前記第２の金属層は、積層されているうちの最上部の配線よりも高く突起している半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２の金属層は、前記第１の金属層と同じ材料から形成されている半導体装置の製造方法。
【請求項９】
集積回路が形成された半導体基板と、
前記集積回路に電気的に接続されたパッドを含む第１の金属層と、
前記集積回路に電気的に接続されていない第２の金属層と、
前記パッドを避けて前記第１及び第２の金属層を覆う絶縁層と、
を含み、
前記第２の金属層は、前記第１の金属層のうち前記絶縁層によって覆われた部分よりも高く突起してなる半導体装置。
【請求項１０】
請求項９記載の半導体装置において、
前記第２の金属層は、前記パッドよりも外側の領域に形成されてなる半導体装置。
【請求項１１】
請求項９又は請求項１０記載の半導体装置において、
前記第２の金属層は、中央部を囲む形状に一体的に形成されてなる半導体装置。
【請求項１２】
請求項９記載の半導体装置において、
前記第２の金属層は、前記パッドよりも内側の領域に形成されてなる半導体装置。
【請求項１３】
請求項９から請求項１２のいずれかに記載の半導体装置において、
前記第１の金属層は、前記絶縁層を介して積層される複数の配線を含み、
前記第２の金属層は、積層されているうちの最上部の配線よりも高く突起してなる半導体装置。
【請求項１４】
請求項９から請求項１３のいずれかに記載の半導体装置において、
前記第２の金属層は、前記第１の金属層と同じ材料から形成されてなる半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造方法では、半導体ウエハを複数の半導体チップに切断した後、搬送あるいはボンディングのために、それぞれの半導体チップをツール（コレット）で吸着する工程が行われる。半導体チップは集積回路の形成された面側から吸着する。平坦な作業面を有する平コレットを使用する場合には、半導体チップをほぼ面接触させるように吸着する。
【０００３】
しかしながら、工程中に平コレットの作業面にシリコンクズなどの硬い異物が付着することがあり、その異物が平コレットと半導体チップとの間に介在し、半導体チップの表面が損傷することがあった。これによって、半導体チップの表面の配線の断線及び腐食などが発生することがあった。
【０００４】
改善策として、半導体チップの角部に接触するいわゆる角錐コレットを使用することも考えられるが、角錐コレットでは複数が配列された中で小型の半導体チップを取り出すのが難しく、また、半導体チップに形成されるバンプを潰してしまうことがあった。
【０００５】
本発明の目的は、半導体チップの表面の損傷を防止することにある。
【特許文献１】特開平６−２１２１７号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明に係る半導体装置の製造方法は、
集積回路が形成された半導体チップを、ツールによって、前記集積回路の形成された面側から吸着する吸着工程を含み、
前記半導体チップには、前記集積回路に電気的に接続されたパッドを含む第１の金属層と、前記集積回路に電気的に接続されずに前記第１の金属層よりも高く突起した第２の金属層と、前記パッドを避けて前記第１及び第２の金属層を覆う絶縁層とが形成されており、
前記吸着工程で、前記ツールの作業面を前記絶縁層における前記第２の金属層を覆う部分に接触させる。本発明によれば、第２の金属層は第１の金属層よりも高くなっているので、第１の金属層の部分ではツールの作業面と半導体チップとの間に隙間が形成される。そのため、作業面に付着する硬い異物によって、第１の金属層が損傷するのを防止することができる。
（２）この半導体装置の製造方法において、
前記吸着工程前に、
半導体ウエハを研削すること、
前記半導体ウエハを切断して、シート上に配列される複数の前記半導体チップを得ること、
をさらに含み、
前記吸着工程で、前記シートから前記複数の半導体チップのいずれかを吸着して取り出してもよい。これによれば、ピックアップ時の第１の金属層の損傷を防止することができる。
（３）この半導体装置の製造方法において、
前記吸着工程で、前記ツールによって吸着した前記半導体チップを基材にフェースアップボンディングしてもよい。これによれば、ボンディング時の第１の金属層の損傷を防止することができる。
（４）この半導体装置の製造方法において、
前記第２の金属層は、前記半導体チップにおける前記パッドよりも外側の領域に形成されていてもよい。
（５）この半導体装置の製造方法において、
前記第２の金属層は、前記半導体チップの中央部を囲む形状に一体的に形成されていてもよい。
（６）この半導体装置の製造方法において、
前記第２の金属層は、前記半導体チップにおける前記パッドよりも内側の領域に形成されていてもよい。
（７）この半導体装置の製造方法において、
前記第１の金属層は、前記絶縁層を介して積層される複数の配線を含み、
前記第２の金属層は、積層されているうちの最上部の配線よりも高く突起していてもよい。これによれば、配線の損傷を防止することができる。
（８）この半導体装置の製造方法において、
前記第２の金属層は、前記第１の金属層と同じ材料から形成されていてもよい。
（９）本発明に係る半導体装置は、
集積回路が形成された半導体基板と、
前記集積回路に電気的に接続されたパッドを含む第１の金属層と、
前記集積回路に電気的に接続されていない第２の金属層と、
前記パッドを避けて前記第１及び第２の金属層を覆う絶縁層と、
を含み、
前記第２の金属層は、前記第１の金属層のうち前記絶縁層によって覆われた部分よりも高く突起してなる。本発明によれば、第２の金属層は、第１の金属層のうち絶縁層によって覆われた部分よりも高くなっている。これによって、第２の金属層が研削用又は切断用のシート、搬送用又はボンディング用のツールなどからのストッパとなり、第１の金属層の損傷を防止することができる。
（１０）この半導体装置において、
前記第２の金属層は、前記パッドよりも外側の領域に形成されていてもよい。
（１１）この半導体装置において、
前記第２の金属層は、中央部を囲む形状に一体的に形成されていてもよい。
（１２）この半導体装置において、
前記第２の金属層は、前記パッドよりも内側の領域に形成されていてもよい。
（１３）この半導体装置において、
前記第１の金属層は、前記絶縁層を介して積層される複数の配線を含み、
前記第２の金属層は、積層されているうちの最上部の配線よりも高く突起していてもよい。これによれば、配線の損傷を防止することができる。
（１４）この半導体装置において、
前記第２の金属層は、前記第１の金属層と同じ材料から形成されていてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【０００８】
図１〜図５は本発明の実施の形態に係る半導体装置及びその製造方法を説明する図である。図１に示すように、本実施の形態に係る半導体装置は、半導体基板１０と、第１の金属層２０と、第２の金属層２２と、絶縁層２４，２６と、を含む。
【０００９】
半導体装置１は半導体チップであってもよいし、あるいは半導体ウエハであってもよい。半導体ウエハは、後工程で複数の半導体チップに切断される。半導体基板１０は半導体部分を有し、半導体部分に集積回路１２が形成されている。集積回路１２は、複数の素子（例えばトランジスタ、キャパシタなど）と、各素子を電気的に接続する内部配線と、を含む。集積回路１２は、半導体基板１０の一方の面側に形成されている。半導体チップには１つの集積回路１２が形成され、半導体ウエハには複数の集積回路１２が形成されている。
【００１０】
半導体基板１０には、第１の金属層２０が形成されている。第１の金属層２０は、集積回路１２に電気的に接続された配線パターンである。第１の金属層２０は、半導体基板１０における集積回路１２の面側に形成されている。第１の金属層２０の材料は、例えばアルミニウム、銅又はポリシリコンなどから形成してもよい。第１の金属層２０のパターニングには、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を適用することができる。
【００１１】
第１の金属層２０は、パッド１４と、パッド１４に接続される配線（外部配線）１６，１８と、を含む。パッド１４は、半導体装置１の電気的接続部である。複数のパッド１４は、半導体チップ（又は半導体チップとなる領域）の端部（例えば対向する２辺又は４辺（図３参照））に配列されていてもよい。複数のパッド１４は、半導体チップ（又は半導体チップとなる領域）における集積回路１２の領域の外側に形成されていてもよいし、内側に形成されていてもよい。複数のパッド１４は、半導体基板１０上においてエリアアレイ状に配列されていてもよい。配線１６，１８は、集積回路１２とパッド１４とを接続し、パッド１４と同じ材料で形成されていてもよい。
【００１２】
半導体基板１０には、集積回路１２の面側に絶縁層２４，２６が形成されている。図１に示すように、複数層からなる絶縁層２４，２６が形成されていてもよい。絶縁層２４，２６は、第１の金属層２０上に形成され、詳しくはパッド１４を避けて配線１６，１８を覆うように形成されている。絶縁層２４，２６はパッシベーション膜であってもよく、例えば酸化膜又は窒化膜などから形成されている。
【００１３】
図１に示すように、複数の配線１６，１８が絶縁層２４を介して積層されていてもよい。詳しくは、半導体基板１０の表面に配線（最下部の配線）１６が形成され、配線１６は絶縁層２４によって覆われており、絶縁層２４上に配線（最上部の配線）１８が形成され、配線１８も絶縁層２６によって覆われていてもよい。すなわち、半導体基板１０上で多層配線が形成されていてもよい。
【００１４】
半導体基板１０には、第２の金属層２２が形成されている。第２の金属層２２は、半導体基板１０における集積回路１２の面側に形成されている。ただし、第２の金属層２２は、集積回路１２には電気的に接続されていない。第２の金属層２２は、第１の金属層２０にも電気的に接続されていない。第２の金属層２２は、第１の金属層２０と同じ材料（例えばアルミニウム、銅又はポリシリコン）で形成してもよい。これによれば、第２の金属層２２を第１の金属層２０の形成と同時に容易に形成できるとともに、部品材料を少なくすることができる。第２の金属層２２は、絶縁層２４，２６によって（例えば完全に）覆われている。
【００１５】
第２の金属層２２は、半導体基板１０における集積回路１２の面側において、第１の金属層２０よりも高く突起して形成されている。第２の金属層２２は、少なくとも第１の金属層２０のうち絶縁層２４，２６によって覆われた部分（図１では配線１６，１８）よりも高く突起して形成されている。例えば、第２の金属層２２の高さ（例えば３．０μｍ程度）は、第１の金属層２０の高さ（例えば１．２μｍ程度）の２倍以上であってもよい。第２の金属層２２は、パッド１４よりも高く突起し、かつ、配線１６，１８よりも高く突起していてもよい。図１に示すように、複数の配線１６，１８が積層されている場合には、第２の金属層２２は最上部の配線１８よりも高く突起して形成されている。図１に示す例では、第２の金属層２２は、最上部の配線１８上の絶縁層２６よりもさらに高く突起して形成されている。
【００１６】
図１に示すように、第２の金属層２２は、半導体チップ（又は半導体チップとなる領域）におけるパッド１４（又は集積回路１２）よりも外側の領域に形成されていてもよい。その場合、第２の金属層２２は、半導体チップ（又は半導体チップとなる領域）の端部（外周よりもわずかに内側の領域）に形成されていてもよい。第２の金属層２２は、パッド１４（又は集積回路１２）によって囲まれる領域の外側に形成されてもよい。第２の金属層２２は、半導体チップ（又は半導体チップとなる領域）の中央部を囲む形状（角リング形状）に一体的に形成されていてもよい（図３参照）。あるいは、第２の金属層２２は、複数の領域に断片的に形成されていてもよい。第２の金属層２２は、半導体チップ（又は半導体チップとなる領域）の平面視において左右対称となる形状に形成されていてもよい。
【００１７】
本実施の形態に係る半導体装置によれば、第２の金属層２２は、第１の金属層２０のうち絶縁層２４，２６によって覆われた配線１６，１８よりも高くなっている。これによって、第２の金属層２２がツール（例えば研削用又は切断用のシート、搬送用又はボンディング用のツールなど）からのストッパとなり、配線１６，１８（又は絶縁層２４，２６）の損傷を防止することができる。第２の金属層２２がパッド１４よりも高くなっていれば、パッド１４の損傷も防止することができるのでより好ましい。すなわち、半導体装置の表面の損傷を防止し、その信頼性を高めることができる。
【００１８】
図２〜図５に示すように、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体チップとしての上述の半導体装置１を用意し、この半導体チップをツール（コレット）３０によって、集積回路１２の形成された面側から吸着することを含む。吸着工程前に、半導体ウエハ（図示しない）を研削してもよい。吸着工程前に、半導体ウエハを切断して、図２に示すようにシート２８上に配列される複数の半導体チップを得る工程を行ってもよい。第２の金属層２２が半導体ウエハにおける切断用ライン付近（半導体チップとなる領域の端部）に形成されていれば、第２の金属層２２によって切断工程でのクラック発生を防止することができる。なお、研削及び切断工程は周知の技術を適用することができる。
【００１９】
吸着工程では、シート２８から複数の半導体チップのいずれかを吸着して取り出す。その場合、別のツール３４によって、シート２８を介して半導体チップを押し上げてもよい。
【００２０】
ツール３０は、半導体チップを吸着するための作業面３２を有する。作業面３２は平坦な面である。ツール３０は平コレットであってもよい。作業面３２に空気抜き用の穴（図示しない）が開口しており、穴から吸引することによって半導体チップを吸着することができる。図３に示す例では、作業面３２は、円形状をなし、半導体チップの平面形状の両側からはみ出す大きさを有している。作業面３２は、第２の金属層２２の全部又は一部（図３では一部）にオーバーラップさせる。半導体チップの全部にオーバーラップさせてもよい。
【００２１】
図２に示すように、ツール３０の作業面３２を半導体チップに接触させる。詳しくは、作業面３２を、絶縁層２４，２６（最上部の絶縁層２６）のうち第２の金属層２２を覆う部分に接触させる。作業面３２は絶縁層２４，２６のうち配線１６，１８を覆う部分からは非接触にする。作業面３２は、パッド１４からも非接触にしてもよい。吸着工程では、作業面３２に異物（例えばシリコンクズなどの硬いもの）が付着することがあり、この異物が作業面３２と半導体チップとの間に介在することがある。本実施の形態では、第２の金属層２２は、第１の金属層２０のうち絶縁層２４，２６によって覆われた配線１６，１８よりも高くなっているので、図２に示すように配線１６，１８の部分では作業面３２と半導体チップとの間に隙間が形成される。そのため、作業面３２に付着する異物により、配線１６，１８（又は絶縁層２４，２６）が損傷することを防止することができる。したがって、絶縁層２４，２６の損傷による水分の浸入及び配線１６，１８の腐食や、配線１６，１８の断線を防止することができる。また、第２の金属層２２がパッド１４よりも高くなっていれば、パッド１４の損傷も防止することができるのでより好ましい。
【００２２】
図４に示すように、ツール３０によって、半導体チップを基材４０にフェースアップボンディングしてもよい。一旦、シート２８から別ステージに全部の半導体チップを搬送させた後、ツール３０によって半導体チップを吸着し、基材４０に実装してもよい。あるいは、シート２８から吸着した半導体チップを直接的に基材４０に実装してもよい。基材４０は、絶縁基板であってもよいし、リードフレームのような金属基板であってもよい。例えば、基材４０は、樹脂基板であり、その両面に配線パターン４２，４４が形成されていてもよい。接着材料４６を介して、半導体チップを基材４０にボンディングしてもよい。本実施の形態によれば、第２の金属層２２を介して半導体チップを吸着するので、ボンディング工程時においても、作業面３２に付着する異物により、配線１６，１８（又は絶縁層２４，２６）やパッド１４が損傷することを防止することができる。
【００２３】
その後、パッド１４と配線パターン４２とをワイヤ４８によって電気的に接続し、半導体チップを封止して基材４０上に樹脂封止部５０を形成し、外部端子（例えばハンダボール）５２を配線パターン４４上に形成してもよい。こうして、半導体装置３を形成することができる。半導体装置３は、半導体チップがパッケージングされたものである。
【００２４】
図６及び図７は、本発明の実施の形態の変形例に係る半導体装置及びその製造方法を説明する図である。本変形例に係る半導体装置では、第２の金属層１２２の形態が上述と異なる。図示する例では、半導体装置５は半導体チップであるが、半導体ウエハであってもよい。
【００２５】
第２の金属層１２２は、半導体チップ（又は半導体チップとなる領域）におけるパッド１４よりも内側の領域に形成されていてもよい。複数のパッド１４が半導体チップ（又は半導体チップとなる領域）の対向する４辺に沿って配列されている場合に、複数のパッド１４によって囲まれた領域内に第２の金属層１２２が形成されていてもよい。第２の金属層１２２は、集積回路１２とオーバーラップする領域に形成されていてもよい。第２の金属層１２２のその他の詳細は、上述の第２の金属層２２の内容を適用することができる。
【００２６】
半導体装置５は、第３の金属層１２３をさらに有していてもよい。第３の金属層１２３は、半導体チップ（又は半導体チップとなる領域）におけるパッド１４よりも外側の領域に形成され、詳しくは上述の第２の金属層２２の内容を適用することができる。ただし、第３の金属層１２３の突起高さは限定されず、パッド１４又は配線（図示しない）と同一又はそれらよりも低くてもよい。第３の金属層１２３によって、半導体ウエハの切断工程でのクラック発生を防止することができる。なお、半導体装置５のその他の詳細は上述の内容を適用することができる。
【００２７】
本変形例に係る半導体装置の製造方法では、ツール１３０によって半導体チップ（半導体装置５）を吸着する。ツール１３０の作業面１３２は、半導体チップの平面形状の範囲内に含まれる大きさであってもよく、図７に示すように複数のパッド１４によって囲まれた領域内に含まれる大きさであってもよい。作業面１３２は、第２の金属層１２２の全部又は一部（図７では全部）にオーバーラップさせる。作業面１３２を、最上部の絶縁層２６のうち第２の金属層１２２を覆う部分に接触させる。その他の詳細は、上述した内容を適用することができ、本変形例においても上述の効果を達成することができる。
【００２８】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の部分断面図である。
【図２】図２は、図３のII−II線断面を含む図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の平面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係るパッケージングされた半導体装置を示す図である。
【図６】図６は、図７のＶＩ−ＶＩ線断面を含む図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の平面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０…半導体基板  １２…集積回路  １４…パッド  １６…配線  １８…配線
２０…第１の金属層  ２２…第２の金属層  ２４…絶縁層  ２６…絶縁層
２８…シート  ３０…ツール  ３２…作業面  ４０…基材  １２２…第２の金属層
１２３…第３の金属層  １３０…ツール  １３２…作業面
【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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