(57)【要約】【課題】  金バンプの接続強度を安定して測定する。【解決手段】  超音波印加部が設けられたロードセル部によって半導体ウェハ１のパッド１ｂ上の金バンプ２に金ワイヤ３を超音波接続し、この金ワイヤ３を、ロードセル部によって縦方向に引っ張り上げて金バンプ２の接続強度を検査することにより、半導体チップが実装されるときに実際に必要となる金バンプ２の縦方向の接続強度を安定して測定することができ、その結果、金バンプ２の縦方向の接続強度を正確に把握することができる。【選択図】  図１
2007036090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金バンプの接続強度を検査する半導体装置の製造方法であって、
（ａ）半導体基板の主面の表面電極上に形成された金バンプ上に導電性ワイヤを接続する工程と、
（ｂ）前記導電性ワイヤを前記半導体基板の厚さ方向と平行な方向に引っ張り上げて、前記金バンプの接続強度を検査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２】
金バンプの接続強度を検査する半導体装置の製造方法であって、
（ａ）半導体ウェハの主面の表面電極上に形成された金バンプ上に導電性ワイヤを接続する工程と、
（ｂ）前記導電性ワイヤを前記半導体ウェハの厚さ方向と平行な方向に引っ張り上げて、前記金バンプの接続強度を検査する工程とを有し、
前記半導体ウェハ上で前記導電性ワイヤを引っ張り上げて、前記半導体ウェハの表面電極に接続された前記金バンプの接続強度を検査することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
金バンプの接続強度を検査する半導体装置の製造方法であって、
（ａ）半導体基板の主面の表面電極上に形成された金バンプ上に、アルミニウムワイヤを熱圧着によって接続する工程と、
（ｂ）前記アルミニウムワイヤを前記半導体基板の厚さ方向と平行な方向に引っ張り上げて、前記金バンプの接続強度を検査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４】
金バンプの接続強度を検査する半導体装置の製造方法であって、
（ａ）半導体基板の主面の表面電極上に形成された金バンプ上に金ワイヤを接続する工程と、
（ｂ）前記金ワイヤを前記半導体基板の厚さ方向と平行な方向に引っ張り上げて、前記金バンプの接続強度を検査する工程とを有し、
前記（ａ）工程で、前記金ワイヤに超音波を印加して前記金ワイヤを前記金バンプに接続することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
金バンプの接続強度を検査する半導体装置の製造方法であって、
（ａ）半導体基板の主面の表面電極上に形成された金バンプ上に導電性ワイヤを接続する工程と、
（ｂ）前記導電性ワイヤを前記半導体基板の厚さ方向と平行な方向に引っ張り上げて、前記金バンプの接続強度を検査する工程とを有し、
前記（ａ）工程において、前記導電性ワイヤを自動で前記金バンプに接続可能なロードセル部により、前記導電性ワイヤを前記金バンプに接続し、
前記（ｂ）工程において、前記ロードセル部によって前記導電性ワイヤを引っ張り上げることを特徴とする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、半導体装置の製造方法に関し、特に、金バンプのパッド上への接続強度を検査する方法に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板の表面に形成されたＬＳＩの外部接続端子としてのＡｌ電極パッド上にＢＬＭ膜を介してはんだボールバンプが形成されており、このはんだボールバンプにハサミ状の物理測定プローブを固着させた後、プローブによってはんだボールバンプを引っ張ることにより、ボールバンプの引っ張り破壊強度とバンプ破断面の状態とに基づいてはんだボールバンプの接合特性の良否を判定する技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、細線を引っ掛けて引っ張り上げるプルテスタにおいて、このプルテスタのツールの引掛部を形状記憶合金またはバイメタルから構成し、細線の間隙に引掛部を差し入れるときは引掛部がツールとともに直状であるようにし、差し入れた後は温度調整により引掛部をツールに対して湾曲状に形状変化させ、引掛部をもって細線を引っ掛け得る技術がある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１１−２９７７６３号公報（図３）
【特許文献２】特開平８−１７８７９号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
金バンプ形成工程において、金バンプと半導体チップのパッドとの接続強度測定のためシェア強度を測定している。この強度測定方法は、金バンプに対して横方向に掛かる荷重に対する強度測定である。すなわち、図４及び図５の比較例に示すように、金バンプ２の側面にツール２０を押し当て金バンプ２に横方向の荷重Ａを印加するものである。なお、矢印Ｂは、チップの中心方向を示しており、さらにラインＣはスクライブラインを示している。
【０００５】
このような強度測定方法では、半導体チップが実装されるときに実際に必要となる縦方向の接続強度が考慮されていない。これは、金が非常に柔らかく、縦方向に安定した荷重を印加できないためである。
【０００６】
これにより、縦方向の接続強度を正確に把握できないまま出荷となり、金バンプ形成品の納入先で金バンプの破断等の不良が発生することが問題である。
【０００７】
なお、前記特許文献１（特開平１１−２９７７６３号公報）には、はんだボールバンプの接続強度をハサミ状の測定装置により上方に引っ張りその接続強度を測定する技術が開示されているが、金バンプはハサミ状の測定装置で掴んだ際に変形してしまい測定できない。
【０００８】
また、前記特許文献２（特開平８−１７８７９号公報）に記載されたプルテスタでは、金バンプに対してツールの引掛部を差し入れることができず、金バンプはテストできない。
【０００９】
本発明の目的は、金バンプの接続強度を安定して測定することができる技術を提供することにある。
【００１０】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００１２】
すなわち、本発明は、半導体基板の主面の表面電極上に形成された金バンプ上に導電性ワイヤを接続する工程と、導電性ワイヤを半導体基板の厚さ方向と平行な方向に引っ張り上げて、金バンプの接続強度を検査する工程とを有するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００１４】
半導体基板の表面電極上の金バンプに接続された導電性ワイヤを、半導体基板の厚さ方向と平行な方向に引っ張り上げて金バンプの接続強度を検査することにより、金バンプに縦方向の荷重を掛けて縦方向の接続強度を測定することが可能になる。これにより、金バンプの縦方向の接続強度を正確に把握することができ、納入先における金バンプの破断等の不良の発生を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００１６】
さらに、以下の実施の形態では便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。
【００１７】
また、以下の実施の形態において、要素の数など（個数、数値、量、範囲などを含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良いものとする。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１９】
（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態の半導体装置の製造方法における金バンプの接続強度の検査状態の一例を示す部分断面図、図２は本発明の実施の形態の半導体装置の製造方法において金バンプの接続強度を検査する装置のロードセル部の構造の一例を示す構成概略図、図３は本発明の実施の形態の半導体装置の製造方法において金バンプの接続強度を検査する変形例の装置のロードセル部の構造を示す構成概略図である。また、図４は比較例の金バンプの接続強度の検査方法を示す部分断面図、図５は図４に示す比較例の検査方法を示す部分平面図である。
【００２０】
本実施の形態は、金バンプを有する半導体装置の製造工程における金バンプの接続強度の検査（評価）方法について説明するものである。
【００２１】
図２は、金バンプの接続強度の検査を行う製造装置の主要部であるロードセル部５の構成を示すものである。ここでは、導電性ワイヤとして金ワイヤ３を使用する場合について説明する。
【００２２】
前記ロードセル部５の構成は、金ワイヤ（導電性ワイヤ）３を格納するワイヤ格納部６と、金ワイヤ３の案内をするワイヤガイド７と、ワイヤボンディング時及びワイヤ引っ張り上げ時に金ワイヤ３の動きを止めるストッパ８と、検査終了後に金ワイヤ３の先端の使用済み部分を次回の検査用のために切断するカッター９と、金ワイヤ３に超音波を印加する超音波印加部１０とを有している。
【００２３】
すなわち、ロードセル部５は、金ワイヤ３を自動で金バンプ２に接続する機能（ワイヤボンディング機能）と、金ワイヤ３を自動で引っ張り上げて金バンプ２の引っ張り強度（接続強度）を測定する機能とを有している。
【００２４】
したがって、ロードセル部５によって金ワイヤ３を金バンプ２に超音波によって接続（接着）するとともに、接続後の金バンプ２を引っ張り上げることで金バンプ２の引っ張り強度を測定することができる。
【００２５】
これにより、金バンプ２の接続において、金バンプの素材の特性や加工形状等から、従来、安定した測定が困難であった金バンプ２の縦方向の接続強度の検査を、金ワイヤ３を引っ張り上げることで安定して測定することができる。
【００２６】
また、金ワイヤ３を自動で金バンプ２に接続する機能をロードセル部５が有しているため、測定者は特別な操作無しに通常の測定器として扱うことが可能である。
【００２７】
次に、本実施の形態の半導体装置の製造方法における金バンプ２の接続強度の検査方法について説明する。
【００２８】
ここでは、複数の金バンプ２が取り付けられた半導体ウェハ（半導体基板）１をウェハ状態で製品として出荷する際に、出荷前の検査工程で、金バンプ２の接続強度を測定する場合を一例として取り上げて説明する。
【００２９】
まず、図１に示すように、半導体ウェハ１の主面１ａのパッド（表面電極）１ｂ上に形成された金バンプ２上に金ワイヤ（導電性ワイヤ）３を接続する。なお、半導体ウェハ１の主面１ａの表面には、保護膜１ｃが形成されており、さらに主面１ａには、例えば、数十万個程度のパッド１ｂがその接続面を露出させて形成されている。また、半導体ウェハ１の各パッド１ｂ上に形成された金バンプ２は、例えば、電解めっき等で形成されたものである。ただし、主面１ａのパッド数や金バンプ２の形成方法については、前記内容に限定されるものではない。
【００３０】
ワイヤボンディングでは、図２に示すロードセル部５を用いて、ストッパ８によって金ワイヤ３を固定した状態で金ワイヤ３に対して超音波印加部１０から超音波を印加し、超音波接続によって金バンプ２上に金ワイヤ３を接続する。
【００３１】
すなわち、ロードセル部５によって自動で金バンプ２上に金ワイヤ３を超音波接続する。
【００３２】
その後、ロードセル部５によって、金ワイヤ３を半導体ウェハ１の厚さ方向４と平行な方向に引っ張り上げて、金バンプ２の接続強度を検査する。
【００３３】
その際、図２に示すストッパ８によって金ワイヤ３を固定した状態で、図１に示すようにロードセル部５をその動作方向Ｐに動作させ、これにより、金ワイヤ３を縦方向（半導体ウェハ１の厚さ方向４）に引っ張り上げて、金バンプ２の縦方向の引っ張り強度（接続強度）を測定する。
【００３４】
すなわち、ロードセル部５によって金ワイヤ３を縦方向に引っ張り上げて、金バンプ２の縦方向の引っ張り強度を測定する。
【００３５】
なお、検査の判定としては、例えば、所定の荷重を掛けて金ワイヤ３を引っ張り上げた時に、金バンプ２が破断もしくは剥離しなければ合格としてもよいし、あるいは、金バンプ２が破断もしくは剥離するまで荷重を掛けて金ワイヤ３を引っ張り上げて破断荷重もしくは剥離荷重を測定し、この破断荷重もしくは剥離荷重が所定の荷重より大きい場合に合格としてもよい。
【００３６】
検査終了後、金ワイヤ３をその先端付近でカッター９により切断し、次の検査を行える状態を形成する。
【００３７】
本実施の形態の半導体装置の製造方法によれば、半導体ウェハ１の主面１ａのパッド１ｂ上の金バンプ２に接続された金ワイヤ３を、半導体ウェハ１の厚さ方向４と平行な方向である縦方向に引っ張り上げて金バンプ２の接続強度を検査することにより、金バンプ２の縦方向の接続強度を安定して測定することが可能になる。
【００３８】
すなわち、柔らかな素材の金から成る金バンプ２であってもその縦方向の接続強度（引っ張り強度）を安定して測定することができる。
【００３９】
その結果、半導体ウェハ１から切り出された半導体チップが実際に実装される時に必要となる縦方向の接続強度を測定することが可能になる。
【００４０】
これにより、金バンプ２の縦方向の接続強度を正確に把握することができる。
【００４１】
さらに、従来、チップ状態となった後の組み立て後にしか金バンプ２の接続強度は判らなかったが、本実施の形態の半導体装置の製造方法により、ウェハ段階で金バンプ２の接続強度を測定することが可能になるため、納入先における金バンプ２の破断や剥離等の不良の発生を低減することができる。
【００４２】
また、金ワイヤ３を自動で金バンプ２にワイヤボンディングする機能をロードセル部５に装備しているため、測定者は通常の測定器として容易に扱うことが可能である。
【００４３】
次に、本実施の形態の変形例について説明する。
【００４４】
図３は、変形例の金バンプ２の検査方法を示すものである。
【００４５】
例えば、導電性ワイヤとしてアルミニウムワイヤ１１を採用し、アルミニウムワイヤ１１を金バンプ２に接続する際に、熱圧着によって接続する。すなわち、ロードセル部５に、図２に示す超音波印加部１０の代わりとしてヒータ部１２が設けられており、さらに、導電性ワイヤとしてアルミニウムワイヤ１１を採用して、アルミニウムワイヤ１１を金バンプ２に接続する際に、ヒータ部１２によってアルミニウムワイヤ１１を加熱して熱圧着によって接続するものである。
【００４６】
すなわち、ロードセル部５は、アルミニウムワイヤ１１を格納するワイヤ格納部６と、アルミニウムワイヤ１１の案内をするワイヤガイド７と、ワイヤボンディング時及びワイヤ引っ張り上げ時にアルミニウムワイヤ１１の動きを止めるストッパ８と、検査終了後にアルミニウムワイヤ１１の先端の使用済み部分を次回の検査用のために切断するカッター９と、アルミニウムワイヤ１１を加熱するヒータ部１２とを有している。
【００４７】
これにより、変形例のロードセル部５も、アルミニウムワイヤ１１を自動で金バンプ２に接続する機能（ワイヤボンディング機能）と、アルミニウムワイヤ１１を自動で引っ張り上げて金バンプ２の引っ張り強度を測定する機能とを有している。
【００４８】
変形例の検査方法のように、アルミニウムワイヤ１１を採用して熱圧着で金バンプ２に接続する方法においても、金ワイヤ３を用いて超音波接続で接続する方法と同様の効果を得ることができるとともに、アルミニウムワイヤ１１は金ワイヤ３よりコストが安いため、金ワイヤ３を採用した場合に比較して検査にかかるコストを低減することができる。
【００４９】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００５０】
例えば、前記実施の形態では、金バンプ２の接続強度を半導体ウェハ１の状態で検査（測定）する場合を一例として説明したが、例えば、ダイシングによって個片化された半導体チップの状態でこのチップの電極に接続されている金バンプ２の接続強度を検査してもよい。
【００５１】
また、前記実施の形態では、金バンプ２の接続強度の検査を製品の出荷前の検査工程で行う場合を説明したが、前記検査は、製品の組み立て工程の中で金バンプ接続後に行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、金バンプを用いた半導体製造技術に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態の半導体装置の製造方法における金バンプの接続強度の検査状態の一例を示す部分断面図である。
【図２】本発明の実施の形態の半導体装置の製造方法において金バンプの接続強度を検査する装置のロードセル部の構造の一例を示す構成概略図である。
【図３】本発明の実施の形態の半導体装置の製造方法において金バンプの接続強度を検査する変形例の装置のロードセル部の構造を示す構成概略図である。
【図４】比較例の金バンプの接続強度の検査方法を示す部分断面図である。
【図５】図４に示す比較例の検査方法を示す部分平面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  半導体ウェハ（半導体基板）
１ａ  主面
１ｂ  パッド（表面電極）
１ｃ  保護膜
２  金バンプ
３  金ワイヤ（導電性ワイヤ）
４  厚さ方向
５  ロードセル部
６  ワイヤ格納部
７  ワイヤガイド
８  ストッパ
９  カッター
１０  超音波印加部
１１  アルミニウムワイヤ（導電性ワイヤ）
１２  ヒータ部
２０  ツール
【図１】
2007036090.tif 000003
【図２】
2007036090.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007036090.tif 000006
【図５】
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