(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面の所定の位置に電極パッドを形成し、該電極パッドの表面の一部を除く基板表面に表面保護膜を形成するとともに、該表面保護膜が形成されていない開口部を介して該電極パッドに接触するようにバンプ電極が設けられる半導体基板を含む半導体装置に対して該電極パッドの略法線方向から半導体装置の電気的特性の測定に用いられるプローバの針を接触させる半導体装置の検査方法であって、
前記バンプ電極が設けられていない場合においては、前記プローバの針の先端と前記電極パッドとの接触が、該プローバの針の先端部より短い幅の開口孔で構成される前記開口部に遮られるようにして、バンプ電極の不良を検出することを特徴とする半導体装置の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、バンプ電極を有する半導体基板を搭載する半導体装置の検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯情報端末等の電気機器の小型軽量化の進行に伴って、これらの電気機器に組み込まれる半導体集積回路自体にも小型軽量化が求められているところ、半導体集積回路等（以下、半導体装置という。）の小型軽量化の方法の１つとして、半導体装置表面の所定の位置にいわゆるバンプ電極を形成し、このバンプ電極を用いて半導体装置を他の電子部品とともに、プリント基板に実装する手段が用いられることがあった。
【０００３】
ここで重要なことは、バンプ電極形成工程におけるトラブル等によってバンプ電極の一部が欠落した半導体基板を半導体装置に搭載すると、該半導体装置とプリント基板上に形成された配線との間の電気的な接続が適正に行われず、該半導体装置が全体として不良品となるため、半導体装置上に形成されるバンプ電極は、たとえ一つであっても欠落してはならないということである。
【０００４】
通常、この半導体装置に形成されたバンプ電極に欠落があるか否かについては、ウエハテストのみによって検出することができないことから、目視による検査を行うことが多かった。これは、従来の半導体装置では、半導体基板を覆う表面保護膜の電極パッド上部に開口孔を設けるとともに、この開口孔を介して電極パッドに接触するようにバンプ電極を形成するところ、この開口孔がウエハテストの際に使用するプローバの針の径等に比較して大きいことから、バンプ電極形成後に行うウエハテストにおいて、バンプ電極の欠落の有無にかかわらず、プローバの針が同一の電気的特性を検出するからである。
【０００５】
つまり、バンプ電極が適正に形成されているときには該バンプ電極を介してプローバの針と電極パッドとが導通し、バンプ電極が欠落しているときには、プローバの針が開口孔を通過して電極パッドに接触することから、結局バンプ電極が適正に形成されているときと同様にプローバの針と電極パッドとが導通することになり、プローバの針による電気的特性の検出結果が同一になるのである。
【０００６】
よって、このようにバンプ電極の欠落の有無にかかわらず、プローバの針は、電極パッドに導通し、バンプ電極が欠落がウエハテストの際に電気的特性の良否判定の結果に反映されることがないため、バンプ電極の欠落の有無は、ウエハテストでは検出できず、上述のように，目視による検査を行う必要が生じていた。
【０００７】
ところが、ウエハの大口径化が進むとともに、半導体装置の高性能化、高機能化にともなって、各半導体装置の入出力端子数が驚異的に増大し、バンプ電極の目視による検査を行うことが事実上不可能となった。また、画像認識等を用いて自動的にバンプ電極の欠落等の検出を行うバンプ電極の検査装置も存在するが装置が高額であるためにこのような装置を導入することは容易ではなかった。
【０００８】
そこで、特段の装置等を必要とせずに、バンプ電極の欠落の検出が可能な従来の半導体装置の一例として、特開２０００−２１９３９には、所定のバンプ電極形成検査用電極端子を形成し、このバンプ電極形成検査用電極端子の電気的特性を検出してバンプ電極の欠落の有無等を検査する半導体基板及びその検査方法が開示されている。
【０００９】
図５は、特開２０００−２１９３９に開示してある半導体装置に搭載されている半導体基板１００の平面略図である。
【００１０】
同図に示すように、この構成においては、半導体基板１００の周縁四隅に沿って突起電極形成検査用電極端子１０１（１０１ａ〜１０１ｄ）を配置するとともに突起電極形成検査用電極端子１０１（１０１ａ〜１０１ｄ）を測定し、その測定結果が所望の特性と一致しない場合には、上記半導体基板をバンプ電極の形成が不良であると判定することを特徴としている。
【００１１】
これによれば、人手による目視に頼らずにウエハテストで、バンプ電極の形成不良を検出し、自動的に半導体基板１００が不良品であることを判別することが可能であるため、ウエハテスト後のバンプ電極付半導体基板の目視に必要な時間を低減し、バンプ電極付半導体基板の製造コストの低減に寄与することができる、とされている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この特開２０００−２１９３９に記載の構成においては、図５（ｂ）に示す９０％バンプ加工されている半導体基板１００のように半導体基板１００の四隅のいずれかのバンプ電極の欠落を検知することはできるが、突起電極形成検査用電極端子１０１（１０１ａ〜１０１ｄ）以外の箇所、すなわち四隅以外の領域に存在するバンプ電極の欠落について検知できない。
【００１３】
特に、端子数が多い半導体基板では、四隅以外の箇所においてバンプ電極の欠落等が生じる蓋然性が高く、特開２０００−２１９３９を含め従来の半導体装置では、簡易に半導体基板の四隅以外の領域でのバンプ電極の欠落を検出すること、すなわち任意の場所に形成されたバンプ電極の欠落を検出することが容易でないことから、一部のバンプ電極が欠落した不良品の半導体装置が出荷等されるため、半導体装置の信頼性が低下するという問題があった。
【００１４】
この発明の目的は、バンプ電極を有する半導体装置のバンプ電極の欠落を、特別な装置を用いることなく、簡易な手段で検出することが可能な半導体装置の検査方法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明は以下の構成を備えている。
【００２５】
（１）基板表面の所定の位置に電極パッドを形成し、該電極パッドの表面の一部を除く基板表面に表面保護膜を形成するとともに、該表面保護膜が形成されていない開口部を介して該電極パッドに接触するようにバンプ電極が設けられる半導体基板を含む半導体装置に対して該電極パッドの略法線方向から半導体装置の電気的特性の測定に用いられるプローバの針を接触させる半導体装置の検査方法であって、
前記バンプ電極が設けられていない場合においては、前記プローバの針の先端と前記電極パッドとの接触が、該プローバの針の先端部より短い幅の開口孔で構成される前記開口部に遮られるようにして、バンプ電極の不良を検出することを特徴とする。
【００２６】
この構成においては、半導体装置に搭載される半導体基板にプローバの針を接触させるとともにプローバの針が検出する電気的特性から該半導体装基板の良否を判断する際において、バンプ電極が設けられていない場合においては、プローバの針の先端と前記電極パッドとの接触が、該プローバの針の先端部の径より短い幅の開口孔で構成される前記開口部に遮られるよう表面保護膜を形成し、バンプ電極の形成不良を検出することから、バンプ電極の欠落等の形成不良を検出する際に、高額な検査装置が必要となることはなく、目視による検査をするための人手等が削減され、バンプ電極の欠落等の検査の低コスト化が図られる。また、バンプ電極の欠落を見落とす等の検査ミス等が生じにくく、半導体装置の信頼性の向上が図られる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の半導体装置、半導体装置の製造方法、及び半導体装置の検査方法について図を用いて説明する。
【００２８】
図１は、本発明の半導体装置１の断面略図である。同図が示すように、半導体装置１は、所定の集積回路を含む半導体基板１１、半導体基板１１の表面に堆積した絶縁膜１２、入出力用の電極パッド１３、半導体基板１１の表面を保護する表面保護膜１４、及び電極パッド１３に接触するように設けられたバンプ電極１６を備えている。また、電極パッド１３上に形成される表面保護膜１４には、後述する開口部２が形成されている。なお、開口部２は、１又は複数の開口孔１５からなるが、開口孔１５の形状等については後述する。
【００２９】
図２は、半導体装置１の概略の平面図である。図２（ａ）において、バンプ電極がすべての電極パッド１３の上面に欠落することなく完全に形成されている。なお、図２（ａ）中で、各電極と半導体装置１の内部との接続の配線は、一部のみを表記してその他の配線は省略している。同図において、電極パッド１３とバンプ電極１６との外形及び寸法を同一にしているため、平面図において重なって表れている。なお、電極パッド１３とバンプ電極１６との外形及び寸法については同図に示すように必ずしも同一にする必要はない。また、図中に点状に表されている領域は、電極パッド１３上部の表面保護膜１４に形成された開口部２を示している。
【００３０】
図２（ｂ）は、半導体装置１において電極パッド１３の上面のバンプ電極１６が一部欠落した状態を例示している。同図では、本来形成されるべきバンプ電極をバンプ電極１６ａとして示している。そして、本発明は、このバンプ電極１６ａの位置にかかわりなく、バンプ電極の欠落としてウエハテストのみを用いて検出するものである。
【００３１】
図３は、半導体装置１の断面略図であり、同時にプローバの針を用いたウエハテストによる、半導体装置１の検査方法の状態を示している。
【００３２】
バンプ電極１６付きの半導体装置１において、いわゆるウエハテストを行う際には、プローバの針１７が半導体装置１に対して電極パッドの法線方向で接触・離間することになる。このプローバの針１７を各バンプ電極１６に接触させ所定のテストを行うことになるが、従来の半導体装置では、電極パッド１３の上部に形成される表面保護膜１４は、電極パッド１３の全面にわたって開口部２が形成されていた。そのため、この開口部２を構成する開口孔１５の開口面積が大きくなり、開口孔１５の幅が最も短くなる部分においても、その幅がプローバの針１７の先端の直径に比較して大きくなり、容易にプローバの針１７がこの開口孔１５を通過することができた。
【００３３】
したがって、バンプ電極１６ａのようにバンプ電極に欠落した部分がある場合でも、ウエハテストにおいてプローバの針１７が開口孔１５に遮られることなく電極パッド１３と接触することから、バンプ電極１６の有無にかかわらず、同一の電気的特性が検出されるため、通常のウエハテストのみでは、バンプ電極１６ａようなバンプ電極の欠落の有無についての判定をすることができなかった。
【００３４】
そこで、本発明の半導体装置１では、表面保護膜１４における電極パッド１３上面に開口部２を形成するにあたって、例えば格子状に配列された複数の開口孔１５を形成し、この開口孔１５の内部に、電極パッド１３に接触するように形成されるべきバンプ電極１６の一部が位置する構成が採用されている。
【００３５】
この構成によって、バンプ電極１６が適正に形成されている場合には、このバンプ電極１６を介してプローバの針１７が電極パッド１３と導通する。その一方で、バンプ電極１６が欠落等しておりその形成が不適正である場合には、プローバの針１７は、開口孔１５を通過することができず、電極パッド１３に接触することがないため、プローバの針１７と電極パッド１３とが導通しない。
【００３６】
これにより、バンプ電極１６の欠落の有無によってウエハテストにおけるプローバの針１７が検出する電気的特性に差異が生じるようにできるため、このウエハテストのみによってバンプ電極１６の欠落の有無を判定することができる。
【００３７】
図４（ａ）及び（ｂ）は、表面保護膜１４における電極パッド１３上面に形成される開口部２の構成を示している。
【００３８】
図４（ａ）は、表面保護膜１４の開口部２に略正方形の開口孔１５を格子状に形成した構成を示している。また、図４（ｂ）は、開口部２に長方形の開口孔１５を設けた例を示している。図４（ａ）及び図４（ｂ）においては、開口孔１５を電極パッド１３の表面の法線に沿って、つまり電極パッド１３の表面に対して９０度に形成しているが、例えば電極パッド１３の表面に対して４５度に形成するようにすることも可能である。
【００３９】
このように開口孔１５を電極パッド１３の表面に対して所定の角度をつけて斜めに形成することにより、電極パッド１３の法線上を移動するプローバの針１７がより開口孔１５を通過しにくくなり、開口孔１５のサイズを、電極パッド１３の法線に沿って形成する場合に比較して大きめに設定することができる。
【００４０】
また、図４においては、電極パッド１３の上部の表面保護膜を格子状に残す構成を示したが、開口孔１５の幅がプローバの針１７の先端部の径より短くなる構成であれば、電極パッド１３上面の開口部２に表面保護膜１４を縞状に残してもよいし、特に開口部２を構成する開口孔１５の形状等に制限はない。
【００４１】
次に、本発明にかかる半導体装置１の製造方法における各工程を、図３を用いて説明する。半導体基板１１の表面全面に、絶縁膜２を所定の方法で堆積させる。半導体基板１１には、気相成長法（以下、ＣＶＤという。）、イオン注入法、その他の技術を用いてトランジスタ等の回路素子が組み込まれているが、同図においては省略している。また、絶縁膜１２としては、例えばＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｎ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｒａｓｓ）膜を、ＣＶＤ法により、厚さ約４００ｎｍ堆積させる。
【００４２】
その後、絶縁膜１２の所定の位置を開口した後に、半導体基板１１全面に、Ａｌ又はＡｌ−Ｓｉ合金等の金属薄膜を厚さ約６００ｎｍ堆積し、フォトリソグラフ技術及び金属薄膜エッチング技術を用いて、トランジスタ等の素子の相互配線及び入出力電極パッド１３を形成する。電極パッド１３の大きさは、例えば約６０×１１０（μｍ2 ）の長方形としたが、特にこの形状に限られるものではなく例えば正方形とすることができる。
【００４３】
ついで、表面保護膜１４として、例えば窒化シリコン膜を、プラズマＣＶＤ法により、厚さ６０００Å（約６００ｎｍ）堆積する。表面保護膜としては、窒化シリコン膜以外に、ＰＳＧ膜（Ｐｈｏｓｐｈｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｒａｓｓ）や、ＮＳＧ（Ｎｏｎ−ｄｏｐｅｄ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｒａｓｓ）膜、又は、これらの積層膜を用いてもよい。
【００４４】
そして、フォトリソグラフ技術及び表面保護膜エッチング技術を用いて、電極パッド１３上面に位置する表面保護膜１４を開口部２を設ける。この際に用いるフォトマスクは、従来この工程で用いていたフォトマスクとは異なり、例えば図４に示すように電極パッド１３上部に格子状に表面保護膜１４を残すようなフォトマスクを用いている。
【００４５】
開口する部分の大きさ、すなわち各開口孔１５は、プローバの針１７の先端径より小さければ良く、例えば一辺が約５μｍの略正方形とし、電極パッド１３上面に残す表面保護膜１４の幅は約５μｍとした。
【００４６】
この開口部２において、各開口孔１５あたりの面積は、例えば電極パッド１３の大きさ約６０×１１０（μｍ2 ）に対して、約３０×５５（μｍ2 ）としたが、この開口孔１５の面積の和である開口部２の大きさは、電極に流れる電流や電力により定めればよく、すべての開口部２において同一のサイズにしても良いし、各開口部２毎に異なってもかまわない。
【００４７】
さらに、フォトレジストをマスクとして、例えば電解めっき法により、Ａｕによるバンプ電極７を形成する。例えば、ここでは電解めっき法により、約２０μｍの厚さのＡｕをめっきしている。
【００４８】
Ａｕめっきの厚さ、すなわちバンプ電極１６の高さは、半導体装置１の種類、あるいは、この半導体装置１が実装されるプリント基板の状況により決めれば良い。又、Ａｕによるバンプ電極１６を形成する場合には、バンプ電極１６を形成するＡｕと電極パッドのＡｌとの反応を抑えるために、バリアメタルを用いること有効である。
【００４９】
また、バンプ電極１６としてはＡｕの他に半田を用いても良い。バンプ電極１６が形成された後、半導体基板１１は半導体装置１に搭載されることになる。そして半導体装置１を製造した後、上述のプローバの針１７を用いたウエハテストを行い、もしバンプ電極１６が欠落した端子があれば、この半導体装置１は不良であると判定されることになる。
【００５０】
本発明によれば、従来ではバンプ電極１６の欠落の検出を人手をかけて目視によって判別していた半導体装置１の検査のバンプ電極の欠落の検出を、特別な検査装置を必要とすることなく、ウエハテスト時に自動的に行うことが可能となる。よって、バンプ電極１６の欠落の検出に特段の時間を必要とすることなく、人為的なミス等により、不良品である半導体装置１が出荷等されることを防止でき、半導体装置１を実装するプリント基板等の品質、信頼性の向上をも図ることができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、以下の効果を奏することができる。
【００５６】
（１）半導体装置に搭載される半導体基板にプローバの針を接触させるとともにプローバの針が検出する電気的特性から半導体基板の良否を判断する際において、バンプ電極が設けられていない場合においては、プローバの針の先端と前記電極パッドとの接触が、該プローバの針の先端部の径より短い幅の開口孔で構成される前記開口部に遮られるよう表面保護膜を形成し、バンプ電極の形成不良を検出することから、バンプ電極の欠落等の形成不良を検出する際に、高額な検査装置が必要となることはなく、目視による検査をするための人手等を削減でき、バンプ電極の欠落等の検査の低コスト化を図ることができる。また、バンプ電極の欠落を見落とす等の検査ミス等が生じにくく、半導体装置の信頼性の向上を図ることができる。
【００５７】
よって、バンプ電極を有する半導体装置のバンプ電極の欠落を、特別な装置を用いることなく、簡易な手段で検出することが可能な半導体装置の検査方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体装置の断面略図である。
【図２】本発明の半導体装置の概略の平面図である。
【図３】本発明の半導体装置の断面略図である。
【図４】本発明の開口部の構成を示す図である。
【図５】従来の半導体基板の構成を示す図である。
【符号の説明】
１−半導体装置
２−開口部
１１−半導体基板
１２−絶縁膜
１３−電極パッド
１４−表面保護膜
１５−開口孔
１６−バンプ電極
【図１】
0003910406.tif 000002
【図２】
0003910406.tif 000003
【図３】
0003910406.tif 000004
【図４】
0003910406.tif 000005
【図５】
0003910406.tif 000006