(57)【要約】      （修正有）【課題】容易に、電極の形状に関わらず、電極を選択的に絶縁する方法を提供する。【解決手段】半導体ウェーハ上に形成された複数の半導体チップ２の半田バンプ３ａに電気絶縁膜を形成するため、半田バンプ３ａにレーザーを照射させることにより、バンプ表面に酸化膜７を形成させることで、不良の半導体チップの電源用電極に電気絶縁を実現させ、不良の半導体チップを除いた形で、半導体ウェーハに対して一括バーンインテストを行なえる様にして、絶縁性樹脂使用による流れ出しの不具合をなくした。【選択図】図５
2012222257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電極を備える複数の半導体チップを半導体ウェーハに形成する工程と、
プローブ検査により前記半導体チップの良否判定を行う工程と、
前記プローブ検査により不良と判定された前記半導体チップの所定の前記電極の表面に絶縁性の酸化膜を形成する工程と、
前記半導体ウェーハに対して一括バーンインテストを行う工程と
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】
前記酸化膜が形成される電極が電源用電極であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記酸化膜の形成をレーザー照射することにより行うことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記酸化膜の膜厚をレーザー出力で調整することを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記レーザーのスポット直径が前記電極の１辺の長さより小さいことを特徴とする請求項３または請求項４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
１つの前記電極に対するレーザー照射を前記電極の中心部およびその周辺部への複数のレーザー照射により行うことを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記電極が電極パッド上に形成される半田バンプであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
電極パッドと前記電極パッド上に形成される半田バンプとを複数備える複数の半導体チップを半導体ウェーハに形成する工程と、
プローブ検査により前記半導体チップの良否判定を行う工程と、
前記プローブ検査により不良と判定された前記半導体チップの所定の前記半田バンプを除去する工程と、
前記半導体ウェーハに対して一括バーンインテストを行う工程と
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】
前記除去される電極が電源用電極であることを特徴とする請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記電極パッドが検査針接続領域と半田バンプ接続領域とからなり、
前記半田バンプを前記半田バンプ接続領域に形成し、前記プローブ検査を前記検査針接続領域にプローブすることにより行うことを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
半導体ウェーハと、
前記半導体ウェーハ上に形成される良品および不良品の半導体チップと、
前記半導体チップに形成される電極と、
前記電極のうちの不良品の前記半導体チップに形成された所定の電極上に形成される絶縁性の酸化膜と
を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項１２】
前記所定の電極が電源用電極であることを特徴とする請求項１１記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記電極が電極パッド上に形成される半田バンプであることを特徴とする請求項１１または請求項１２のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記電極パッドに、
検査針接続領域と、
半田バンプ接続領域とを備え、
前記半田バンプが前記半田バンプ接続領域に形成されることを特徴とする請求項１３記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハに複数形成された半導体チップの特定の電極を絶縁する半導体装置の製造方法およびその方法で製造された半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップは、半導体ウェーハ上に拡散プロセスを経て複数個形成され、個々の半導体チップへと分割されており、外部接続用のリードなどが形成され、樹脂やセラミックなどで封止されて半導体製品となる。
【０００３】
半導体チップは、製造プロセスの微細化、多機能化が進むに伴って、製品の品質確保のために、そして実装後のトラブルを事前に防ぐために、バーンイン（スクリーニング）テストが必要不可欠となっている。バーンインテストは、半導体チップに温度的負荷、電気的負荷を印加した状態で試験を行うもので、従来は封止された製品の状態で実施されてきたのであるが、半導体チップを封止前のデバイス（チップ）の状態で販売する形態も増え、ウェーハ状態での品質保証が重要となってきたことから、ウェーハ状態での一括バーンインテストも実施されるようになっている。一括ウェーハバーンインテストによれば、プロセス上の欠陥を組み立て前に見つけ出し、後工程での検査時間を短縮できることに加え、バーンインコストも低減できるので、生産性の向上、検査コストの削減を図ることができる。
【０００４】
一括ウェーハバーンインテストを実現するためには、半導体ウェーハ上の複数の半導体チップの各々に形成されたバーンイン検査に必要な電極に一括で電源を印加する必要があり、例えば大口径３００ｍｍウェーハでは数万〜１０万個以上もの電極を一括コンタクトさせることになる。
【０００５】
その際に、不良の半導体チップに電源供給すると、異常発熱し、隣接する良品素子の動作に影響を及ぼしたり、ウェーハバーンイン用のプローブカードを焼損するなどの不具合が発生したりする場合がある。そのため、事前のプローブ検査で不良と判定された半導体チップに対しては、電源供給を遮断することが必要となっている。従来においては、半導体ウェーハ上の１または複数の不良の半導体チップに存在する多数の電極を紫外線硬化性樹脂で被覆して電気絶縁させる方法がとられていた。
【０００６】
以下、従来の電極絶縁方法について、図８，図９を用いて説明する。
図８は従来のディスペンサー方式による電極絶縁方法を説明する図、図９は従来のインクジェット方式による電極絶縁方法を説明する図である。
【０００７】
樹脂の塗布方式としては、たとえば図８に示すように、半導体ウェーハ上の所要の半導体チップ２の電極パッド３上に紫外線硬化性の樹脂６をディスペンサー方式の塗布ノズル１４を接触させて吐出する塗布方式がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、図９に示すように、半導体ウェーハ上の所要の半導体チップ２の電極パッド３上に紫外線硬化性の樹脂６を被覆する際に、インクジェット塗布ノズル１７により被塗布箇所に接触しない所定の高さより液体の樹脂５を吐出させるインクジェット方式での樹脂塗布も行われている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１０１４３９公報
【特許文献２】特開２００８−１０８９８８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図８または、図９に示した塗布方式は、粘性が１０〜１００ＣＰＳの絶縁樹脂により平らで、厚みが１μｍ以下の薄い電気絶縁する塗布電極に対応が可能であるが、半田バンプの様な、厚みが１００μｍ程度のドーム形状のものの場合には、絶縁樹脂が半田バンプの表面から流れてしまい、十分に電極パッド３を絶縁できないという問題点があった。
【００１１】
また、半田バンプの表面から流れない程の高粘度の絶縁樹脂を用いた場合には、塗布ノズルが詰まるなどの課題が発生するため、塗布ノズルの穴径を、５０μｍ以上にしなければならず、樹脂６の塗布量が１００ピコリットル以上となり、微小な電極パッド３への塗布が困難となるという問題点があった。
【００１２】
本発明は、上記問題に鑑み、容易に、電極の形状に関わらず、電極を選択的に絶縁することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明の半導体装置の製造方法は、複数の電極を備える複数の半導体チップを半導体ウェーハに形成する工程と、プローブ検査により前記半導体チップの良否判定を行う工程と、前記プローブ検査により不良と判定された前記半導体チップの所定の前記電極の表面に絶縁性の酸化膜を形成する工程と、前記半導体ウェーハに対して一括バーンインテストを行う工程とを有することを特徴とする。
【００１４】
また、前記酸化膜が形成される電極が電源用電極であることが好ましい。
また、前記酸化膜の形成をレーザー照射することが好ましい。
また、前記酸化膜の膜厚をレーザー出力で調整することもできる。
【００１５】
また、前記レーザーのスポット直径が前記電極の１辺の長さより小さくてもよい。
また、１つの前記電極に対するレーザー照射を前記電極の中心部およびその周辺部への複数のレーザー照射により行ってもよい。
【００１６】
また、電極パッドと前記電極パッド上に形成される半田バンプとを複数備える複数の半導体チップを半導体ウェーハに形成する工程と、プローブ検査により前記半導体チップの良否判定を行う工程と、前記プローブ検査により不良と判定された前記半導体チップの所定の前記半田バンプを除去する工程と、前記半導体ウェーハに対して一括バーンインテストを行う工程とを有することを特徴とする。
【００１７】
また、前記除去される電極が電源用電極であることが好ましい。
また、前記電極パッドが検査針接続領域と半田バンプ接続領域とからなり、前記半田バンプを前記半田バンプ接続領域に形成し、前記プローブ検査を前記検査針接続領域にプローブすることにより行うことが好ましい。
【００１８】
さらに、本発明の半導体装置は、半導体ウェーハと、前記半導体ウェーハ上に形成される良品および不良品の半導体チップと、前記半導体チップに形成される電極と、前記電極のうちの不良品の前記半導体チップに形成された所定の電極上に形成される絶縁性の酸化膜とを有することを特徴とする。
【００１９】
また、前記所定の電極が電源用電極であることが好ましい。
また、前記電極が電極パッド上に形成される半田バンプであることが好ましい。
また、前記電極パッドに、検査針接続領域と、半田バンプ接続領域とを備え、前記半田バンプが前記半田バンプ接続領域に形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、容易に、電極の形状に関わらず、電極を選択的に絶縁することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態１に係る半導体装置の製造方法に用いるレーザー照射装置の構成を示す概念図
【図２】半導体ウェーハの構成を示す図
【図３】半導体チップの構成を例示する図
【図４】電極パッドがグリッド状に配置された半導体チップの構成を例示する図
【図５】実施の形態１における酸化膜形成工程を説明する図
【図６】実施の形態２における半導体装置の製造方法を説明する図
【図７】実施の形態３に係る半導体装置の電極パッドの構成を示す図
【図８】従来のディスペンサー方式による電極絶縁方法を説明する図
【図９】従来のインクジェット方式による電極絶縁方法を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
本発明にかかる半導体装置の製造装置は、複数の半導体チップを形成した半導体ウェーハ上の特定の電極にレーザー照射による熱処理するための機構を有するものであるため、始めに処理対象の半導体ウェーハについて、図２〜図４を用いて説明する。
【００２３】
図２は半導体ウェーハの構成を示す図、図３は半導体チップの構成を例示する図、図４は電極パッドがグリッド状に配置された半導体チップの構成を例示する図である。
図２に示すように、半導体ウェーハ１には、複数の半導体チップ２が形成されている。
図３（ａ）に示すように、各々の半導体チップ２は、電極パッド３が回路部４を囲むように半導体チップ２の周縁部に形成されていてもよい。また、図３（ｂ）に示すように、半導体チップ２は、半導体チップ２の周縁部だけでなく内部の回路部４周囲領域にも電極パッド３が形成されていてもよい。
【００２４】
また、図４に示すように、電極パッド３は、半導体チップ２全体にグリッド状に配置されていても良い。ここで、電極パッド３上には、電源供給用の半田バンプ３ａや信号用の半田バンプ３ｂからなる半田バンプが設けられていてもよい。通常、半田バンプの断面形状は、ドーム形状である。今後、電極パッド３や半田バンプからなる電極構造は、さらなる狭ピッチ化、狭小化が予想されることから、ウェーハバーンインテストにおいて、特に位置精度よく、絶縁処理することが要求される。以下、電極として形成された半田バンプの絶縁処理について説明する。
（実施の形態１）
まず、実施の形態１に係る半導体装置の製造方法であるパッド電極に絶縁膜を形成するための装置について、図１を用いて説明する。
【００２５】
図１は実施の形態１に係る半導体装置の製造方法に用いるレーザー照射装置の構成を示す概念図である。このレーザー照射機構は、半導体ウェーハ上の複数の半導体チップの内、不良の半導体チップのパッド電極に絶縁酸化膜を形成するためのものである。
【００２６】
図１に示すように、半導体ウェーハ１を設置するためのウェーハステージ１２と、ウェーハステージ１２をＸ方向、Ｙ方向に移動させるＸＹ移動ステージ１３と、ウェーハステージ１２上の半導体ウェーハ１の対象電極に電気絶縁処理をするためのレーザー照射ユニット１５と、レーザー照射ユニット１５の照射動作を制御するレーザーコントローラー１５ａと、半導体ウェーハ１上の対象電極パッドおよびその塗布位置を上方から認識するための位置認識カメラ１６および認識カメラコントローラー１６ａと、半導体ウェーハ１上の対象電極パッドを処理位置に配置するようにＸＹ移動ステージ１３の動作を制御するウェーハステージコントローラー１３ａと、レーザーコントローラー１５ａ、認識カメラコントローラー１６ａとウェーハステージコントローラー１３ａを統合的に制御する統合コントローラー２１とを有している。
【００２７】
レーザー照射ユニット１５は、絶縁対象電極の上方近傍に照射部が配置されており、統合コントローラー２１によって、レーザー照射タイミングが制御されるようになっている。
【００２８】
図１に示すレーザー照射装置を用いて、図２〜図４に例示される半導体チップ２の電極パッド３を絶縁処理する際に、まず、半導体ウェーハ１上の対象電極パッド３が位置認識カメラ１６により確認されつつ、レーザー照射ユニット１５の直下に位置決めされ、その後に、統合コントローラー２１から発せられる照射信号によって、レーザーが対象半導体チップ２内の任意の電極パッド３に照射される。実施の形態１では、事前のプローブ検査で不良品と判定された半導体チップ２の電源供給用の電極パッド３を選択してレーザーを照射することにより、選択された電極パッド３の表面に絶縁性の酸化膜を形成することが特徴である。以後、このステップが対象となる不良チップ数だけ繰り返される。
【００２９】
次に、図５を用いて、実施の形態１における酸化膜形成工程について説明する。
図５は実施の形態１における酸化膜形成工程を説明する図である。
図５に示すように、事前のプローブ検査で不良品と判定された半導体チップ２の電源供給用の電極パッド３である半田バンプ３ａにレーザーを照射することにより、半田バンプ３ａの表面が熱せられ、酸素と結合することで、半田バンプ３ａの表面を覆う絶縁層の酸化膜７が形成される。
【００３０】
このようにレーザー照射することにより、実施の形態１の半導体装置たる半導体ウェーハ１は、プローブ検査で良品あるいは不良品と判定された複数の半導体チップ２が形成され、不良品と判定された半導体チップ２の少なくとも電源供給用の電極パッド３または電源供給用の電極パッド３上に形成された半田バンプ３ａの表面に絶縁性の酸化膜７が形成されることを特徴とする。
【００３１】
以上のように、実施の形態１における半導体装置および半導体装置の製造方法によると、レーザー照射により所望の電極の表面に酸化膜７を形成することにより、容易に、電極の形状に関わらず、電極を選択的に絶縁することができ、良品半導体チップの特性不良やプローブカードの熱損を防止できる。
【００３２】
また、レーザー熱源を絶縁箇所に接触させないので、荷重がかからず、電極にストレスが発生しない。また、塗布ノズルを被塗布箇所に接触させる塗布方式に比べて、上下機構及び上下動作が必要でない分、塗布の高速化、リードタイムの短縮も図ることができる。また、インクジェット方式と比較しても液の吐出時間を考慮すると高速化することができる。
【００３３】
また、微小スポットのレーザー照射することが可能であるので、電極の表面を局所的に酸化させることができ、絶縁状態が安定し、多数の電極であってもそれぞれを確実に熱処理できる。
【００３４】
また、レーザーは照射スポット直径が６０μｍ以下とすることが好ましい。コンシューマ向けＬＳＩ等の電極の１辺の大きさが一般的に６０μｍ程度と想定されており、所望のエリアで絶縁することができるためである。将来的には小径化が進むと考えられるため、電極サイズに対しレーザーのスポット直径を小さくすることにより、より確実に絶縁性の酸化膜７を形成することができる。
【００３５】
また、最適な絶縁膜厚を確保するために、レーザー出力を制御してもよい。絶縁膜の膜厚が１０μｍ以上にならないようにすることで、良品素子に同時に接続される他のバンプ電極の接続の支障になることはない。また、最適な絶縁膜厚および絶縁膜の形成領域を確保するために、レーザースポットを電極あるいは半田バンプ３ａより小さくし、レーザー照射を複数回に分けて行い、半田バンプ３ａの中心部に１回から複数回、半田バンプ３ａの周辺部や境界部に１回から複数回、レーザー照射してもよい。また、レーザーの出力を上昇させることで、電極自体を焼失させ、絶縁することができる。
【００３６】
また、上記説明ではレーザー照射により電極や半田バンプ３ａに酸化膜７を形成したが、選択的に酸化剤を塗付する等、他の方法により酸化膜７を形成してもよい。
なお、上記説明では、不良半導体チップの電源供給用の電極のみに酸化膜７を形成したが、バーンインの形態等により、信号用の電極等他の電極を絶縁する場合にも適応できる。
（実施の形態２）
次に、実施の形態２における半導体装置および半導体装置の製造方法について、図２〜４，図６を用いて説明する。
【００３７】
図６は実施の形態２における半導体装置の製造方法を説明する図である。
図６に示すように、実施の形態２に係る半導体装置の製造方法は、プローブ検査の後、バーンインを実施する前に、プローブ検査で不良品と判定された半導体チップの少なくとも電源供給用の半田バンプ３ａを除去することを特徴とする。つまり、半田バンプ３ａにバンプを除去する部品を接触させることで、半田バンプ３ａ自体を破壊し、機械的に半田バンプ３ａを除去することにより電極を絶縁することもできる。
【００３８】
これは、半田バンプに接続されるプローブ端子が、半田バンプの高さよりも短い場合、機械的に除去した部分が、プローブ端子よりも深く除去することにより、破断面に接触されず電気絶縁が可能となる。例えば、半田バンプ高さが１００μｍで、プローブ端子が、半田バンプの上面より、５０μｍまで、深く接続する場合、半田バンプを５０μｍ以上除去することで、電気絶縁される。
【００３９】
機械的に除去する方法のメリットは、その使用条件が、除去部品の高さなどの単純な設定のみとなることであり、絶縁樹脂を用いた場合の、粘性をコントロールするための温度制御や、塗布量をコントロールする設定などの複雑な条件設定無しで運用が可能なところである。
【００４０】
また、半田バンプ３ａが形成されていない場合は、電極パッド３を除去することもできる。
このように半田バンプ３ａを除去することにより、実施の形態２の半導体装置たる半導体ウェーハ１は、プローブ検査で良品あるいは不良品と判定された複数の半導体チップ２が形成され、不良品と判定された半導体チップ２の少なくとも電源供給用の電極パッド３上に形成された半田バンプ３ａが除去されることを特徴とする。
【００４１】
以上のように、実施の形態２における半導体装置および半導体装置の製造方法によると、所望の電極の電極パッド３または半田バンプ３ａを除去することにより、容易に、電極の形状に関わらず、電極を選択的に絶縁することができ、良品半導体チップの特性不良やプローブカードの熱損を防止できる。
（実施の形態３）
次に、実施の形態３における半導体装置および半導体装置の製造方法について、図１〜４，図７を用いて説明する。
【００４２】
図７は実施の形態３に係る半導体装置の電極パッドの構成を示す図である。
図７に示すように、実施の形態１または実施の形態２に係る半導体装置において、電極パッド３を、検査針接続領域１９と、バンプ接続領域１８に分けても良い。検査針接続領域１９は、検査装置との間に介在させるプローブカードに設けられた検査針（プローブ針）を接続させる領域である。図中の２０は検査針の検査針跡を示す。バンプ接続領域１８は、半田バンプ３ａを接続させる領域である。このように電極パッド３を、検査針接続領域１９と、バンプ接続領域１８に区分しておき、それぞれの領域でそれぞれの検査を実施することもできる。
【００４３】
電極パッド３を検査針接続領域１９とバンプ接続領域１８とに分割した半導体チップ２が形成された半導体ウェーハ１に対し、まず、プローブカードを用いてプローブ検査を行う。その後、実施の形態１に示すようにプローブ検査で不良と判断された半導体チップ２の電極パッド３上に形成された半田バンプ３ａまたは電極パッド３を絶縁するべく、半田バンプ３ａ上または電極パッド３上に絶縁酸化膜を形成する。または、実施の形態２に示すように半田バンプ３ａまたは電極パッドを除去する。その状態で一括ウェーハバーンインを実施しても、不良品の半導体チップ２への導通が確実に遮断されるため、良品の特性不良やプローブカードの熱損が防止される。
【００４４】
ここで、バンプ接続領域１８の他に検査針接続領域１９を形成することで、不良品の半導体チップ２を検査針によって再検査する場合は、直接に電極パッド３の検査針接続領域１９に検査針を接続させて検査することができる。
【００４５】
これに対し、樹脂を単に吐出する従来法によっては、電極パッド３の全体に樹脂が広がって被膜が形成されることになる。そのため、検査針によって再検査する場合には検査針を被膜に貫通させる必要があり、結果として検査針自体を損傷させてしまったり、被膜の剥れ、それによるダストの発生を招いたり、良品の半導体チップ２に悪影響を与えたりしてしまう。実施の形態３に係る半導体装置では、再検査する必要があるときに、検査針が絶縁膜に当たることがなく、検査針の損傷を防ぐことができるとともに、従来の樹脂被膜絶縁のような被膜剥離や、それによるダストが発生せず、良品素子への悪影響を防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、容易に、電極の形状に関わらず、電極を選択的に絶縁することができ、半導体ウェーハに複数形成された半導体チップの特定の電極を絶縁する半導体装置の製造方法およびその方法で製造された半導体装置等に有用である。
【符号の説明】
【００４７】
１    半導体ウェーハ
２    半導体チップ
３    電極パッド
３ａ    半田バンプ（ＧＮＤ）
３ｂ    半田バンプ（信号）
４    回路部
５    樹脂
６    樹脂
７    酸化膜
１２    ウェーハステージ
１３    ＸＹ移動ステージ
１３ａ    ウェーハステージコントローラー
１４    塗布ノズル
１５    レーザー照射ユニット
１５ａ    レーザーコントローラー
１６    位置認識カメラ
１６ａ    認識カメラコントローラー
１７    インクジェット塗布ノズル
１８    バンプ電極領域
１９    検査針接続領域
２０    検査針跡
２１    統合コントローラー
【図１】
2012222257.tif 000003
【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】
2012222257.tif 000008
【図７】
2012222257.tif 000009
【図８】
2012222257.tif 000010
【図９】
2012222257.tif 000011