(57)【要約】【課題】  半導体装置及び半導体装置の製造方法に関し、半導体装置の内部の固有のデータを読み取り、再書き込みすることができないようにすることを目的とする。【解決手段】  半導体装置１０は、基板１１と、基板に形成されたアンテナ用パッド１２と、基板に形成された試験用パッド１３と、アンテナ用パッド以外の試験用パッドを被覆するフィラー入りの絶縁樹脂層１６と、アンテナ用パッド１２上に設けられたバンプ１４とを備えた構成とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、基板に形成されたアンテナ用パッドと、該基板に形成された試験用パッドと、該試験用パッドを被覆するフィラー入りの絶縁樹脂層と、該アンテナ用パッド上に設けられたバンプとを備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記フィラー入りの絶縁樹脂層には、シリカまたはアクリルのフィラーを含む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】
前記フィラーは粒径１〜２μｍからなり、前記フィラー入りの絶縁樹脂層の厚さは３〜６μｍからなることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記バンプはＡｌ，Ｃｕ，ＮｉまたはＡｕからな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５】
基板にアンテナ用パッドと試験用パッドとを形成する工程と、
該アンテナ用パッド以外をフィラー入りの絶縁樹脂層で被覆する工程と、
該アンテナ用パッドと該フィラー入り絶縁樹脂層上にめっき用下地層を形成する工程と、
該めっき用下地層の上にめっきを行って該アンテナ用パッド上にバンプを形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記フィラー入りの絶縁樹脂層で被覆する工程の前に、前記試験用パッドの表面をなだらかにする工程を含む請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
基板にアンテナ用パッドと試験用パッドとを形成する工程と、
該アンテナ用パッド及び該試験用パッド以外をフィラー入りの絶縁樹脂層で被覆する工程と、
該アンテナ用パッド、該試験用パッド及び該フィラー入り絶縁樹脂層の上にめっき用下地層を形成する工程と、
該めっき用下地層の上にめっきを行って該アンテナ用パッド上にバンプを形成する工程と、
該アンテナ用パッド以外の該めっき用下地層及び試験用パッドを除去する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
基板にアンテナ用パッドと試験用パッドとを形成する工程と、
該アンテナ用パッド以外をフィラー入りの絶縁樹脂層で被覆する工程と、
無電解めっきにより該アンテナ用パッド上にバンプを形成する工程と、
該バンプ表面をはんだ層で覆う工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記無電解めっきは銅を用い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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。特に、本発明は不揮発メモリとして形成された半導体装置の電極構造に関し、内部データを意図的に読みだす操作を防ぐための構造及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、不揮発メモリとして形成された半導体装置を搭載するＩＣカード、特にＩＣタグなどの製造、使用が広がりつつある。そのような半導体装置では、内部のデータの一部を固有のデータとして書き込み、読み取り不可とし、書き込み可能なメモリ部分に適時データ書き込みがなされる。
【０００３】
ＩＣタグ用不揮発メモリＩＣは、アンテナ用パッドと、試験用パッドとを備えている。例えば、図１０は、従来のＩＣタグ用不揮発メモリＩＣを示している。このＩＣは、基板１上に形成されたアンテナ用パッド２と、試験用パッド３とを備え、アンテナ用パッド２上にはＡｕスタッドバンプ４が形成されている。試験用パッド３は試験用（データ書き込み用）に露出している。５は無機絶縁膜、６は有機絶縁膜である。
【０００４】
このようなＩＣでは、アンテナ用パッド２及び試験用パッド３が形成された後で、試験用プローブ針をアンテナ用パッド２および試験用パッド３に接触させながら、試験が行われる。アンテナ用パッド２及び試験用パッド３には、プローブ針が接触した部分に針痕７ができる。
【０００５】
ＩＣタグなどでは、内部の固有のデータは、製品の履歴や個人データであるなど、機密性が高いデータである場合がほとんどである。その内部の固有のデータを不正に読み取り、あるいは再書き込みすることができると、データが不正に使用される可能性があるので好ましくない。
【０００６】
例えば、特許文献１は半導体装置及び半導体装置の検査方法を開示している。この検査方法によれば、プローブ針は基板の表面に多少の凹凸があっても所望の端子に問題なく接触できるようになっている。そこで、図１０に示すように、基板の表面にスタッドバンプ４などの突起があり、スタッドバンプ４と試験用パッド３との間に高低差があっても、プローブ針を試験用パッド３に接触させてデータの読み出しを行うことが可能なことがあり、内部の固有データは不正に使用される危険にさらされる。
【０００７】
また、Ａｕスタッドバンプ４の製造コストは高いので、より低コストのバンプ形成方法が要求される。このため、電解めっきや無電解めっきによるバンプ形成方法を採用することが考えられる。
【０００８】
また、製造工程においては、データ書き込み、試験工程で試験用パッドにプローブ針を当てた後に、アンテナ用パッド上にバンプを形成する順序になる。電解メッキでバンプを形成する場合、めっき用下地層（ＵＢＭ、Under Bump Metal、又はUnder Barrier Metal）を形成し、その上にめっきを行ってアンテナ用パッド上にバンプを形成する。パッド２，３にプローブ針の針痕７が盛り上がって残るところにめっき用の下地層（ＵＢＭ、Under Bump Metal、又はUnder Barrier Metal）を形成すると、パッドの盛り上がりの部分を下地層が十分に被覆できず、めっきしたバンプ金属とパッド金属が直接に接触するために、その後の使用中に拡散反応し、バンプ強度が低下することがある。
【０００９】
また、無電解Ｎｉめっきによるバンプ形成方法では、無電解Ｎｉめっき時に発生する水素がパッシベーション膜を透過して強誘電体層内に入り込み、ピンニング現象を起こしてデータの書き換えが不可能になる可能性がある。
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−１４２５３９号公報（第４−６頁、第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、半導体装置の内部の固有のデータを読み取り、再書き込みすることができないようにした半導体装置及び半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による半導体装置は、基板と、基板に形成されたアンテナ用パッドと、該基板に形成された試験用パッドと、該試験用パッドを被覆するフィラー入りの絶縁樹脂層と、該アンテナ用パッド上に設けられたバンプとを備えることを特徴とするものである。
【００１３】
この構成によれば、アンテナ用パッド以外の試験用パッドをフィラー入りの絶縁樹脂で被覆しているので、不正をしようとする者がプローブ針を試験用パッドに接触させようとしても、プローブ針はフィラー入りの絶縁樹脂を通して試験用パッドに容易に接触できない。また、絶縁樹脂をエッチングによって除去しようとしてもフィラーが存在することで、エッチングが不可能になる。
【００１４】
本発明による半導体装置の製造方法は、基板にアンテナ用パッドと試験用パッドとを形成する工程と、該アンテナ用パッド以外をフィラー入りの絶縁樹脂層で被覆する工程と、該アンテナ用パッドと該フィラー入り絶縁樹脂層上にめっき用下地層を形成する工程と、該めっき用下地層の上にめっきを行って該アンテナ用パッド上にバンプを形成する工程を含むことを特徴とするものである。
【００１５】
この構成によれば、上記したのと同様に、プローブ針はフィラー入りの絶縁樹脂を通して試験用パッドに容易に接触できない。さらに、アンテナ用パッド以外の試験用パッドをフィラー入りの絶縁樹脂層で被覆する前に、試験用パッドの表面をなだらかにしておくと、試験工程におけるプローブ針の針痕がなだらかになり、その後で電解めっきでバンプを形成する際に、試験用パッドの盛り上がりがなだらかになることで、ＵＢＭ層が試験用パッドをよく被覆し、信頼性のあるバンプ形成が可能になる。
【００１６】
本発明による半導体装置の製造方法は、基板にアンテナ用パッドと試験用パッドとを形成する工程と、該アンテナ用パッド及び該試験パッド以外をフィラー入り絶縁樹脂層で被覆する工程と、該アンテナ用パッド、該試験用パッド及び該フィラー入りの絶縁樹脂層の上にめっき用下地層を形成する工程と、該めっき用下地層の上にめっきを行って該アンテナ用パッド上にバンプを形成する工程と、該アンテナ用パッド以外の該めっき下地層及び該試験用パッドを除去する工程を含むことを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明による半導体装置の製造方法は、基板にアンテナ用パッドと試験用パッドとを形成する工程と、該アンテナ用パッド以外をフィラー入りの絶縁樹脂層で被覆する工程と、無電解めっきにより該アンテナ用パッド上にバンプを形成する工程と、該バンプ表面をはんだ層で覆う工程を含むことを特徴とするものである。
【００１８】
この構成によれば、所定の試験工程を行い、そしてバンプを形成した後で、アンテナ用パッド以外の試験用パッドを除去する。従って、試験用パッドが除去された構造では、プローブ針を試験用パッドに接触することができなくなり、半導体装置内のデータを不正に読み取ることができなくなる。この場合にも、バンプ形成工程前に試験用パッドを前処理して、針痕をなだらかにした後で電解めっきでバンプを形成することができる。
【００１９】
本発明による半導体装置は、基板と、基板に形成されたアンテナ用パッドと、該基板に形成された試験用パッドと、該アンテナ用パッド上に設けられたバンプとを備え、該バンプは主として無電解めっきで形成された銅からなることを特徴とするものである。
【００２０】
この構成によれば、銅を用いた無電解めっきでは、水素の発生が少ないため、水素がパッシベーション膜を透過して強誘電層内に入り込みによるピニング現象が起こらないため、低コストで信頼性の高い半導体装置を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は本発明の第１の実施例による半導体装置を示す図、図２は図１の半導体装置にプローブ針を接触させているところを示す図である。半導体装置１０はＩＣタグ用不揮発メモリＩＣとして形成されている。半導体装置１０は、基板（半導体ウエハ、半導体チップなど）１１上に形成されたアンテナ用パッド１２と、試験用パッド１３とを備え、アンテナ用パッド１２上にはバンプ１４が形成されている。基板１１には半導体プロセスにより半導体回路が形成されており、アンテナ用パッド１２および試験用パッド１３は半導体回路に接続されている。
【００２３】
図１及び図２において、１５は無機絶縁膜、１６はフィラー入りの絶縁樹脂層である。１７は針痕、１８は電解めっき用下地層（ＵＢＭ、Under Bump Metal、又はUnder Barrier Metal）である。
【００２４】
無機絶縁膜１５はアンテナ用パッド１２および試験用パッド１３を露出させる開口を有している。フィラー入りの絶縁樹脂層１６はアンテナ用パッド１２を露出させる開口を有しているが、試験用パッド１３を被覆している。
【００２５】
図２（Ａ）において、アンテナ用パッド１２及び試験用パッド１３並びに無機絶縁膜１５が形成された後で、フィラー入りの絶縁樹脂層１６及びバンプ１４が形成される前に、試験用プローブ針１９をアンテナ用パッド１２および試験用パッド１３に接触させながら、試験又はデータの書き込みが行われる。アンテナ用パッド１２及び試験用パッド１３には、プローブ針１９が接触した部分に針痕１７ができる。針痕１７は一部盛り上がった形状になる。プローブ針１９による試験後に、フィラー入りの絶縁樹脂層１６及びバンプ１４が形成される。
【００２６】
図２（Ｂ）はフィラー入りの絶縁樹脂層１６及びバンプ１４が形成された後の半導体装置にプローブ針１９を接触させているところを示す図である。この場合、データに不正にアクセスしようとしてプローブ針１９を試験用パッド１３に接触させることが試みられているが、試験用パッド１３はフィラー入りの絶縁樹脂層１６で被覆されているので、プローブ針１９は試験用パッド１３に接触することができず、データに不正にアクセスすることができない。
【００２７】
ＩＣタグなどでは、内部の固有のデータは、製品の履歴や個人データであるなど、機密性が高いデータである場合がほとんどである。本発明によれば、その内部の固有のデータを読み取り、再書き込みすることができないので、データが不正に使用される可能性がなくなる。
【００２８】
試験用パッド１３をフィラーなしの樹脂層で被覆しても、プローブ針１９が試験用パッド１３に接触することを防止することができる。しかし、フィラーなしの樹脂層が非常に薄い場合には、試験用パッド１３をフィラーなしの樹脂層で被覆しているだけでは、試験用パッド１３がフィラーなしの樹脂層を突き通して試験用パッド１３に接触することが考えられる。試験用パッド１３がフィラー入りの絶縁樹脂層１６で被覆されていると、試験用パッド１３がフィラー入りの絶縁樹脂層１６を突き通して試験用パッド１３に接触することが確実に防止される。つまり、フィラー入りの絶縁樹脂層１６の厚さが非常に薄くても、フィラーはフィラー入りの絶縁樹脂層１６の硬度を上げる作用をし、プローブ針１９がフィラー入りの絶縁樹脂層１６を突き通るのを防止する。また、フィラー入りの絶縁樹脂層１６をアッシングなどで除去しようとしても、フィラーが残るのでフィラー入りの絶縁樹脂層１６を除去できない。
【００２９】
フィラー入りの絶縁樹脂層１６に含まれるフィラーは、シリカやアクリルなどを使用することができる。シリカやアクリルは透光性があるために感光性樹脂にも適用することが可能である。また、樹脂膜を印刷などの方法で形成する場合には、フィラーは金属や透光性のないものでも使用可能である。例えば、粒径１〜２μｍのシリカからなるフィラーを３０〜４０重量％で樹脂に混合する。フィラー入りの絶縁樹脂層１６の厚さは例えば３〜６μｍである。
【００３０】
フィラー入りの絶縁樹脂層１６に使用される樹脂は、不揮発メモリの内部のデータが熱により擾乱されることを防ぐため、例えば２３０℃以下の温度でキュアされるものが好ましい。そのような樹脂材料は、例えばシリコン樹脂、あるいはエポキシ樹脂などがある。フィラー入りの絶縁樹脂層１６は針痕１７を被覆する厚さを有する。一方で、基板（半導体チップ）１１の厚さが薄いために、フィラー入りの絶縁樹脂層１６の厚さが厚いと、反りが大きくなるので、フィラー入りの絶縁樹脂層１６の厚さは薄いほうがよい。
【００３１】
図３は図１の半導体装置の製造方法を説明する図である。図３（Ａ）は基板１１に半導体プロセスを行って、アンテナ用パッド１２および試験用パッド１３を形成し、試験を行った状態を示している。針痕１７ができている。無機絶縁膜１５はアンテナ用パッド１２及び試験用パッド１３を露出させている。
【００３２】
図３（Ｂ）はアンテナ用パッド１２以外の試験用パッド１３をフィラー入りの絶縁樹脂層１６で被覆する前に、試験用パッド１３の表面をなだらかにする前処理を行った状態を示している。その結果、針痕１７が小さくなる。この前処理はエッチングにより行い、針痕１７の高さを２．５μｍ以下になるようにする。その処理により、針痕１７がなだらかな形状に変化する。
【００３３】
図３（Ｃ）はアンテナ用パッド１２以外の試験用パッド１３をフィラー入りの絶縁樹脂層１６で被覆するところを示している。フィラー入りの絶縁樹脂層１６は例えば感光性絶縁樹脂を選択し、厚さ４μｍ程度以上に形成する。フィラーはシリカやアクリルなどを使用する。
【００３４】
図３（Ｄ）はフィラー入りの絶縁樹脂層１６を形成した基板１１の表面にスパッタ装置で電解めっき用の下地層１８を形成したところを示す図である。下地層１８は例えばＴｉで形成する。図３（Ｅ）は下地層１８の上に所定のパターンのレジスト２０を形成したところを示す図である。図３（Ｆ）はレジスト２０をマスクとして電解めっきを行い、レジスト２０の開口部から露出する下地層１８の上にバンプ１４を形成したところを示す図である。バンプ１４は例えばＡｕめっきからなる。
【００３５】
さらに、図３（Ｆ）の工程の後で、レジスト２０を除去し、それから下地層１８のエッチングを行って、バンプ形成を完了する。この状態が図１に示されている。
【００３６】
図４は本発明の第２の実施例による半導体装置を示す図である。この例の半導体装置１０は図１の半導体装置１０と類似している。ただし、この例では、図１の試験用パッド１３が除去されて試験用パッド１３の跡が空所１３Ａとなっている。また、フィラー入りの絶縁樹脂層１６の代わりに、フィラー入りの絶縁樹脂層１６Ａが設けられている。フィラー入りの絶縁樹脂層１６Ａは試験用パッド１３の跡が空所１３Ａを露出させている。
【００３７】
図５は図４の半導体装置にプローブ針１９を接触させているところを示す図である。この場合、データに不正にアクセスしようとしてプローブ針１９を試験用パッド１３に接触させることが試みられているが、試験用パッド１３がないので、プローブ針１９は試験用パッド１３に接触することができず、データに不正にアクセスすることができない。
【００３８】
図６は図４の半導体装置の製造方法を説明する図である。図６（Ａ）は基板１１に半導体プロセスを行って、アンテナ用パッド１２および試験用パッド１３を形成し、試験を行った状態を示している。針痕１７ができている。無機絶縁膜１５はアンテナ用パッド１２及び試験用パッド１３を露出させている。
【００３９】
図６（Ｂ）は試験用パッド１３の表面をなだらかにする前処理を行った状態を示している。その結果、針痕１７が小さくなる。図６（Ｃ）はフィラー入りの絶縁樹脂層１６Ａを形成するところを示す図である。フィラー入りの絶縁樹脂層１６Ａはアンテナ用パッド１２および試験用パッド１３を露出させる開口部を有する。絶縁樹脂層１６Ａはフィラーなしとしてもよい。
【００４０】
図６（Ｄ）はフィラー入りの絶縁樹脂層１６Ａを形成した基板１１の表面にスパッタ装置で電解めっき用の下地層１８を形成し、さらに、下地層１８の上に所定のパターンのレジスト２０を形成し、さらに、レジスト２０をマスクとして電解めっきを行い、レジスト２０の開口部から露出する下地層１８の上にバンプ１４を形成したところを示す図である。バンプ１４は例えばＡｕめっきからなる。図６（Ｅ）は、レジスト２０を除去し、それから下地層１８のエッチングを行って、バンプ形成を完了したところを示す図である。
【００４１】
図６（Ｆ）はさらにエッチングを行い、試験用パッド１３を除去したところを示す図である。従って、フィラー入りの絶縁樹脂層１６Ａは試験用パッド１３の跡の空所１３Ａを露出させている。試験用パッド１３はＡｌで形成され、この場合、基板１１の内層配線が残るように、リン酸系エッチャントを用いてエッチングレートを制御しつつ試験用パッド１３を除去する。
【００４２】
図７は本発明の第３の実施例による半導体装置を示す図である。この例の半導体装置１０は図１の半導体装置１０と類似している。ただし、この例では、バンプ１４は主として無電解めっきで形成された銅からなり、さらに、はんだ層２１によって覆われている。
【００４３】
図８は図７の半導体装置の製造方法を説明する図である。図８（Ａ）は基板１１に半導体プロセスを行って、アンテナ用パッド１２および試験用パッド１３を形成し、試験を行った状態を示している。針痕１７ができている。無機絶縁膜１５はアンテナ用パッド１２及び試験用パッド１３を露出させている。
【００４４】
図８（Ｂ）は試験用パッド１３の表面をなだらかにする前処理を行った状態を示している。その結果、針痕１７が小さくなる。図８（Ｃ）はフィラー入りの絶縁樹脂層１６Ａを形成するところを示す図である。フィラー入りの絶縁樹脂層１６Ａは試験用パッド１３を被覆している。
【００４５】
図８（Ｄ）はフィラー入りの絶縁樹脂層１６を形成した基板１１の表面に所定のパターンのレジスト２０を形成し、さらに、レジスト２０をマスクとして銅の無電解めっきを行い、バンプ１４を形成したところを示す図である。図８（Ｅ）は、レジスト２０を除去し、バンプ形成を完了したところを示す図である。図８（Ｆ）はさらにバンプ１４を覆うはんだ層２１を形成するところを示す図である。この場合、はんだ層２１は必要に応じて設ければよい。また、バンプ１４は、銅だけでなく、その他の材料（例えばＮｉやＡｕ）を含む複数層からなるものとすることもできる。
【００４６】
通常無電解めっきによるバンプ形成はＮｉめっきにより行われるが、無電解Ｎｉめっき時に発生する水素がパシベーション膜を透過して強誘電体層内に入り込み、ピンニング現象を起こしてデータを書き換え不可能にする問題がある。そこで、この実施例では、水素発生量の少ない銅を用いて電解めっきを行い、バンプ１４を形成することにより、不揮発性メモリのデータを書き換え不能にする懸念をなくしつつ、より低コストでバンプを形成することができる。
【００４７】
図９は本発明の半導体装置を含むＩＣタグの１例を示す図である。図９（Ａ）は半導体装置１０が接続固定されたＩＣタグ２２を示す平面図であり、図９（Ｂ）は半導体装置１０の部分をＩＣタグ２２のアンテナ回路２３とともに示す略図、図９（Ｃ）は半導体装置１０が接続固定されたＩＣタグ２２を示す側面図である。半導体装置１０はバンプ１４によってＩＣタグ２２に接続固定される。ＩＣタグ２２はアンテナ回路２３を有し、半導体装置１０のバンプ１４はＩＣタグ２２のアンテナ回路２３に接続される。図９においては、試験用パッド１３は図示省略されている。ＩＣタグ２２は図示しない本体装置に非接触でその内部のデータが読み取られる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上説明したように、本発明によれば、半導体装置の内部の固有のデータを読み取り、再書き込みすることができないようにすることができ、半導体装置を不揮発性メモリとして安全且つ信頼性よく使用することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は本発明の実施例による半導体装置を示す断面図である。
【図２】図２は図１の半導体装置にプローブ針を接触させているところを示す断面図である。
【図３】図３は図１の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図４】図４は本発明の実施例による半導体装置を示す断面図である。
【図５】図５は図４の半導体装置にプローブ針を接触させているところを示す断面図である。
【図６】図６は図５の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図７】図７は本発明の実施例による半導体装置を示す断面図である。
【図８】図８は図７の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図９】図９は本発明の半導体装置を含むＩＣタグの１例を示す図である。
【図１０】図１０は従来の半導体装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０…半導体装置
１１…基板
１２…アンテナ用パッド
１３…試験用パッド
１４…バンプ
１５…無機絶縁膜
１６…フィラー入りの絶縁樹脂層
１６Ａ…フィラー入りの絶縁樹脂層
１７…針痕
１８…下地層
１９…プローブ針
２０…レジスト
２１…はんだ層
２２…ＩＣタグ
【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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