(57)【要約】      （修正有）【課題】製品歩留りの向上を図った半導体ウェハ及び半導体素子の製造方法を提供する。【解決手段】半導体ウェハは、同一区画が碁盤目状に形成され、上記各区画に製品となる半導体素子を形成する製品エリアと、上記半導体素子を形成するための半導体ウェハマスクの位置合わせに使用されるターゲットエリアとを有する。上記半導体素子は、半導体基板表面に設けられた第１金属電極と、上記第１金属表面に設けられた第２金属電極と、上記第２金属電極上に設けられたバンプ電極とが形成される。上記ターゲットエリアは、上記第１金属電極と、上記第１金属電極上に形成された第２金属電極とを形成する各工程で発生する第１位置合わせマークと、上記半導体基板表面に形成された酸化膜の厚さの段差により形成された第２位置合わせマークとを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一区画が碁盤目状に形成され、上記各区画に製品となる半導体素子を形成する製品エリアと、上記半導体素子を形成するための半導体ウェハマスクの位置合わせに使用されるターゲットエリアとを有する半導体ウェハであって、
上記半導体素子は、
半導体基板表面に設けられた第１金属膜と、
上記第１金属表面に設けられた第２金属膜と、
上記第２金属膜上に設けられたバンプ電極が形成され、
上記ターゲットエリアは、
上記第１金属膜と、上記第１金属膜上に形成された第２金属膜とを形成する各工程で発生する第１位置合わせマークと、
上記半導体基板表面に形成された酸化膜の厚さの段差により形成された第２位置合わせマークとを有する半導体ウェハ。
【請求項２】
請求項１において、
上記第１金属膜は、Ｐｄ膜であり、
上記第２金属膜は、Ａｇ膜である半導体ウェハ。
【請求項３】
請求項１において、
上記半導体素子は、ガラスダイオードを構成するものである半導体ウェハ。
【請求項４】
半導体ウェハ上に同一区画が碁盤目状に形成され、上記各区画に製品となる半導体素子を形成する製品エリアと、上記半導体素子を形成するための半導体ウェハマスクの位置合わせに使用されるターゲットエリアとを有する半導体素子の製造方法であって、
上記半導体素子は、
半導体基板表面に設けられた第１金属膜と、
上記第１金属表面に設けられた第２金属膜と、
上記第２金属膜上に設けられたバンプ電極が形成され、
上記ターゲットエリアは、
上記第１金属膜と、上記第１金属膜上に形成された第２金属膜とを形成する各工程で発生する第１位置合わせマークと、
上記半導体基板表面に形成された酸化膜の厚さの段差により形成された第２位置合わせマークとを有し、
上記第１及び第２位置合わせマークを用いて上記半導体素子を形成する半導体ウェハマスクの位置合わせが行われる半導体素子の製造方法。
【請求項５】
請求項４において、
上記第１金属膜は、Ｐｄ膜であり、
上記第２金属膜は、Ａｇ膜である半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ及び半導体素子の製造方法に関し、Ａｇバンプ電極を有するものに適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ターゲットエリアにアライメントマークを有する半導体装置の製造方法に関しては、特開平１０−２１３８９４号公報がある。バンプ電極製造方法に関しては、特開平０８−２７９５１３号公報、特開平１０−０２２２８７号公報がある。
【特許文献１】特開平１０−２１３８９４号公報
【特許文献２】特開平０８−２７９５１３号公報
【特許文献３】特開平１０−０２２２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
半導体ウェハ上に同一区画が碁盤目状に形成され、上記各区画に製品となる半導体素子を形成するときのウェハマスク合わせのために、特定の区画をターゲットエリアとしてアライメントマークが設けられる。このアライメントマークとしては、半導体素子を形成する製造工程で形成される熱酸化膜、コンタクトホール、金属膜等が利用される。例えば、図５の平面図及びそれに対応した工程断面図（ａ）に示すように、ガラスダイオードを構成する半導体チップの場合、ダイオードを構成する半導体基板Ｎ−Ｓｕｂに形成されたＰ＋拡散層にオーミックコンタクト用の第１金属層としてのＰｄ（パラジュウム）膜を形成するための熱酸化膜Ｔ−ＳｉＯ２をネガレジスト膜を用いて選択除去するときには、ターゲットエリアではかかるネガレジスト膜を用いて半導体基板Ｎ−Ｓｕｂの表面を露出させる逆台形の形状及びその両側に設けられた小さな四角形の開口部がアライメントマークとして使用される。図５において工程断面図は、平面図のａ−ｂ線に対応している。
【０００４】
図５の平面図及びそれに対応した工程断面図（ｂ）では、上記開口部に熱酸化膜Ｔ−ＳｉＯ２を薄く形成して熱酸化膜Ｔ−ＳｉＯ２の厚さに段差が設けられる。上記薄い厚さに形成された上記熱酸化膜Ｔ−ＳｉＯ２は、ネガレジスト膜を用いてＰ＋拡散層にオーミックコンタクト用の第１金属層としてのＰｄ膜（又は層）を形成するための開口部が設けられる。このとき、ターゲットエリアではかかる熱酸化膜Ｔ−ＳｉＯ２の段差や、薄く形成された熱酸化膜Ｔ−ＳｉＯ２に設けられた上記のような形状の開口部がアライメントマークとして使用される。
【０００５】
図５の平面図及びそれに対応した工程断面図（ｃ）は、上記ネガレジスト膜を除去した状態である。上記のようにターゲットエリアにおいては、上記の状態では熱酸化膜Ｔ−ＳｉＯ２の段差による逆台形の形状や、その両側に設けられた開口部がアライメントマークとして存在する。
【０００６】
図５の平面図及びそれに対応した工程断面図（ｄ）では、バンプを形成するための第２金属層としてのＡｇ（銀）膜（又は層）が上記ターゲットエリアにも形成され、それがネガレジスト膜で選択的に除去された状態を示している。
【０００７】
図５の平面図及びそれに対応した工程断面図（ｅ）では、図示しない半導体素子側においては、Ａｇ膜上にバンプ電極が形成され、バンプ電極形成後のレジスト膜剥離工程で、ターゲットエリアにおいては上記Ａｇ膜とＰｄ膜との接触面が小さく、大きな接触面積を持つ熱酸化膜Ｔ−ＳｉＯ２とＡｇ膜の接着力が弱いことより、かかるＡｇ膜が剥がれかかっている状態を示している。このようにターゲットエリアにおいて、比較的大きなサイズのＡｇ膜が剥がれかかっている状態では、半導体ウェハのダイシング工程において、ダイシングブレードに上記Ａｇ膜が絡まってしまい、一部の製品チップを破損させてしまって歩留りを悪化させてしまう。
【０００８】
この発明の目的は、製品歩留りの向上を図った半導体ウェハ及び半導体素子の製造方法を提供することにある。この発明の前記ならびにそのほか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】
【０００９】
本願における実施例の１つは下記の通りである。半導体ウェハは、同一区画が碁盤目状に形成され、上記各区画に製品となる半導体素子を形成する製品エリアと、上記半導体素子を形成するための半導体ウェハマスクの位置合わせに使用されるターゲットエリアとを有する。上記半導体素子は、半導体基板表面に設けられた第１金属膜と、上記第１金属表面に設けられた第２金属膜と、上記第２金属膜上に設けられたバンプ電極とが形成される。上記ターゲットエリアは、上記第１金属膜と、上記第１金属膜上に形成された第２金属膜とを形成する各工程で発生する第１位置合わせマークと、上記半導体基板表面に形成された酸化膜の厚さの段差により形成された第２位置合わせマークとを有する。
【００１０】
本願における実施例の他の１つは下記の通りである。半導体ウェハ上に同一区画が碁盤目状に形成され、上記各区画に製品となる半導体素子を形成する製品エリアと、上記半導体素子を形成するための半導体ウェハマスクの位置合わせに使用されるターゲットエリアとを有する半導体素子の製造方法である。上記半導体素子は、半導体基板表面に設けられた第１金属膜と、上記第１金属表面に設けられた第２金属膜と、上記第２金属膜上に設けられたバンプ電極が形成される。上記ターゲットエリアは、上記第１金属膜と、上記第１金属膜上に形成された第２金属膜とを形成する各工程で発生する第１位置合わせマークと、上記半導体基板表面に形成された酸化膜の厚さの段差により形成された第２位置合わせマークとを有する。上記第１及び第２位置合わせマークを用いて上記半導体素子を形成する半導体ウェハマスクの位置合わせが行われる。
【発明の効果】
【００１１】
上記ターゲットエリアの熱酸化膜上に第２金属膜が形成されないからダイシング工程での障害発生要因がなくなり歩留りの向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１には、本発明に係る半導体ウェハのターゲットエリアの一実施例の製造工程説明図が示されている。同図においては、ガラスダイオードを構成する半導体素子の製造方法の各工程での平面図と断面図が示されている。図１において工程断面図は、平面図のａ−ｂ線に対応している。
【００１３】
図１の平面図及びそれに対応した工程断面図（ａ）に示すように、ガラスダイオードを構成する半導体チップの場合、ダイオードを構成する半導体基板Ｎ−Ｓｕｂに形成されたＰ＋拡散層にオーミックコンタクト用の第１金属層としてのＰｄ膜（又は層）を形成するための熱酸化膜Ｔ−ＳｉＯ２をネガレジスト膜を用いて選択除去するときには、ターゲットエリアではかかるネガレジスト膜を用いて半導体基板Ｎ−Ｓｕｂの表面を露出させる逆台形の形状及びその両側に設けられた小さな四角形の開口部がアライメントマークとして使用される。
【００１４】
図１の平面図及びそれに対応した工程断面図（ｂ）では、上記開口部に熱酸化膜Ｔ−ＳｉＯ２を薄く形成して熱酸化膜Ｔ−ＳｉＯ２の厚さに段差が設けられる。上記薄い厚さに形成された上記熱酸化膜Ｔ−ＳｉＯ２は、ネガレジスト膜を用いてＰ＋拡散層にオーミックコンタクト用の第１金属層としてのＰｄ膜（層）を形成するための開口部が設けられる。このとき、ターゲットエリアではかかる熱酸化膜Ｔ−ＳｉＯ２の段差や、薄く形成された熱酸化膜Ｔ−ＳｉＯ２に設けられた上記のような形状の開口部がアライメントマークとして使用される。
【００１５】
図１の平面図及びそれに対応した工程断面図（ｃ）は、上記ネガレジスト膜を除去した状態である。上記のようにターゲットエリアにおいては、上記の状態では熱酸化膜Ｔ−ＳｉＯ２の段差による逆台形の形状や、その両側に設けられた開口部がアライメントマークとして存在する。
【００１６】
図１の平面図及びそれに対応した工程断面図（ｄ）では、バンプを形成するための第２金属層としてのＡｇ膜（又は層）が上記ターゲットエリアにも形成され、それがポジレジスト膜で選択的に除去された状態を示している。つまり、上記第１金属層としてのＰｄ膜上にポジレジスト膜が形成され、その上記Ｐｄ膜上の部分を除いた第２金属層としてのＡｇ膜が除去される。つまり、前記図５（ｄ）とは異なり、ターゲットエリアの熱酸化膜Ｔ−ＳｉＯ２上には上記Ａｇ膜が形成されない。
【００１７】
図１の平面図及びそれに対応した工程断面図（ｅ）では、図示しない半導体素子側においては、Ａｇ膜上にバンプ電極が形成される。上記のようにターゲットエリアの熱酸化膜Ｔ−ＳｉＯ２上には上記Ａｇ膜が形成されず、上記Ａｇ膜はＰｄ膜の上にのみ形成されている。したがって、上記バンプ電極形成後のレジスト膜剥離工程において、上記アライメントマークとして使用される上記Ａｇ膜は、その下のＰｄ膜との密着性が良好であるので前記図５（ｅ）に示したように上記熱酸化膜Ｔ−ＳｉＯ２上に形成されたＡｇ膜のようなＡｇ膜の剥がれを防止することができる。これにより、前記のようにダイシング工程において、ダイシングブレードに上記Ａｇ膜が絡まってしまい、一部の製品チップを破損させてしまって歩留りを悪化させてしまうという問題を回避することができる。
【００１８】
図２には、本発明に係る半導体ウェハの半導体素子エリアの一実施例の製造工程断面図が示されている。図２（ａ）は、第１金属層（Ｍ１）であるＰｄ膜が蒸着された状態であり、前記図１（ｂ）の工程の後にＰｄ膜が蒸着により形成される。つまり、ネガレジスト膜上にも、Ｐｄ膜が残っている状態が示されている。半導体素子形成エリアでは、Ｐｄ膜下側の半導体基板Ｎ−Ｓｕｂには、前の工程においてダイオードを構成するＰ＋層が形成されている。
【００１９】
図２（ｂ）は、リフトオフ完（Ｍ１形成完了）状態であり、上記ネガレジスト膜を除去した状態が示されている。この結果、ネガレジスト膜上のＰｄ膜も除去されて、開口部のＰｄ膜が形成される。この状態は、図１（ｃ）に対応している。
【００２０】
図２（ｃ）は、第２金属層（Ｍ２）スパッタ（Ｍ２完了）状態であり、上記熱酸化膜Ｔ−ＳｉＯ２及びＰｄ膜上にＡｇ膜がスパッタにより形成された状態を示している。
【００２１】
図２（ｄ）は、Ｍ２ホトレジスト膜完了状態であり、Ｐｄ膜上にネガレジスト膜が形成される。
【００２２】
図２（ｅ）は、Ｍ２エッチッング，除去完了状態であり、上記ネガレジスト膜をマスクとしてＡｇ膜が選択的に除去される。つまり、Ｐｄ膜上にＡｇ膜が形成される。この状態は、図１（ｄ）に対応している。ただし、図１（ｄ）では、Ｐｄ膜上に形成されたＡｇ膜上には、ポジレジスト膜が残された状態を示している。
【００２３】
図２（ｆ）は、電極マスキング完了状態であり、図示しないターゲットエリアではネガレジスト膜により覆われる。
【００２４】
図２（ｇ）は、Ａｇバンプ形成完了状態である。そして、図示しないけれども半導体基板Ｎ−Ｓｕｂの裏面側に電極が形成される。そして、このＡｇバンプ形成完了の後にレジスト膜が剥離される。本願の半導体ウェハは、図１（ｅ）のようにターゲットエリアの熱酸化膜Ｔ−ＳｉＯ２上には上記Ａｇ膜が形成されず、上記Ａｇ膜はＰｄ膜の上にのみ形成されている。したがって、上記バンプ電極形成後のレジスト膜剥離工程において、上記アライメントマークとして使用される上記Ａｇ膜は、その下のＰｄ膜との密着性が良好であるのでＡｇ膜の剥がれを防止することができる。これにより、ダイシング工程において、ダイシングブレードに上記Ａｇ膜が絡まってしまうことにより製品チップを破損させてしまうという問題を回避することができる。
【００２５】
図３には、この発明に係る半導体ウェハの一実施例の概略平面図が示されている。半導体ウェハ１０上の素子形成区画２０の各区画には、同一の特性を持つように半導体素子３０が同図で○で示したようにＰＮ接合を持つように形成される。素子形成区画２０のうち、ウェハの中央部において、左右２箇所にターゲットエリア４０が設けられる。このターゲットエリア４０には、前記図１の平面図に示したような逆台形の形状、及びその両側に設けられた四角形の形状のターゲットが形成されている。同図は、ガラスダイオードを形成する実際の半導体ウェハに対して、上記素子形成区画の大きく示されている。特に制限されないが、上記ターゲットエリアは、８（横）×８（縦）個分程度のダイオード形成区画が割り当てられる。
【００２６】
図４には、図１、図３で示した半導体素子の組み立て方法を説明するための説明図が示されている。同図においては、上下方向を左右方向に９０°回転させて示している。図４（Ａ）には、各部品が組み立てられる前の状態を示している。図４（Ｂ）に示したように、例えば左側に配置された下側組み立て治具（図示せず）に上記ＣＰ線部２が保持された下側のリード線３のジュメット線部１には、封止体４の筒中空部の一端部が一方から嵌合される。続いて、封止体４の筒中空部にチップ５がバンプ電極側を下にして落とし込まれる。次に、同図で右側に配置された上側組み立て治具（図示せず）にＣＰ線部２が保持された他方のリード線３のジュメット線部１が封止体４の他端部に上から嵌入される。下側治具と上側治具との間隔は、組み立て治具の図示しないスペーサによって調整される。
【００２７】
上記図４（Ｂ）のように組み立てられた組立体が下側治具、上側治具に装着されたままの状態で、封止炉によって加熱される。封止炉によって加熱されると、ガラスによって形成された封止体４は両端部のジュメット線部１の外周面にそれぞれ封着する。この際、封止体４との界面であるジュメット線部１の表面は亜酸化銅によって形成されているため、封止体４のガラスによる封着はきわめて良好になる。この封止体４の両端部のジュメット線部１との封着によってチップ５は気密封止された状態になり、ガラスダイオード６が組み上げられる。半田めっき工程においては、半田めっき被膜が以上のように組み付けられたガラスダイオード６の封止体４の両端からリード線３の突出したＣＰ線部２の表面にそれぞれ被着される。
【００２８】
以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記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いうまでもない。例えば、ターゲットエリアに形成されるターゲットマークの形状は、前記のような逆台形の形状やその両側に設けられた四角形の他、何であってもよい。第１金属膜Ｍ１、第２金属膜Ｍ２の材料は、種々変更可能である。バンブ電極もＡｇバンプ電極、Ａｕバンプ電極等変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
この発明は、バンプ電極を有する半導体ウェハ及び半導体素子の製造方法として広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る半導体ウェハのターゲットエリアの一実施例の製造工程説明図である。
【図２】本発明に係る半導体ウェハの半導体素子エリアの一実施例の製造工程断面図である。
【図３】この発明に係る半導体ウェハの一実施例の概略平面図である。
【図４】図１、図３で示した半導体素子の組み立て方法の説明図である。
【図５】本発明に先立って検討されたターゲットエリアの製造工程説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０…半導体ウェハ、２０…素子形成区画、３０…半導体素子、４０…ターゲットエリア、
１…ジュメット線部、２…ＣＰ線部、３…リード線、４…封止体、５…チップ（半導体素子）、６…ガラスダイオード。
【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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