(57)【要約】【課題】  パッド電極を被覆している絶縁層を削り取ることなくかつ低荷重でプローブによる特性検査を行うことができる半導体装置とその検査方法と異方性導電フィルムを提供する。【解決手段】  半導体装置１００はパッド電極２の表面に異方性導電層１６が形成されている。異方性導電層１６はパッド電極２に接している下層１４とその下層１４に接している上層１２を備えている。下層１４は導電性であるとともにパッド電極２側の端部が鋭角である第１フィラー群６を含んでおり、上層１２は導電性であるとともに下層１４側の端部が第１フィラー群６よりも鈍角である第２フィラー群１０を含んでいる。第１フィラー群６はパッド電極２の表面を被覆している絶縁層４よりも硬い材料で形成されている。プローブ１８を押圧すると第１フィラー群６が絶縁層４を突き破って貫通し、プローブ１８とパッド電極２が導通する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともパッド電極の表面に異方性導電層が形成されている半導体装置であり、
前記異方性導電層は、前記パッド電極に接している下層と、その下層に接している上層を備えており、
前記下層は、導電性であるとともに前記パッド電極側の端部が鋭角である第１フィラー群を含んでおり、
前記上層は、導電性であるとともに前記下層側の端部が前記第１フィラー群よりも鈍角である第２フィラー群を含んでおり、
前記第１フィラー群は、前記パッド電極の表面を被覆している絶縁層よりも硬い材料で形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記下層と前記上層は、樹脂中に分散したフィラー群を含んでおり、
前記第１フィラー群は、前記第２フィラー群よりもアスペクト比が高いことを特徴とする請求項１の半導体装置。
【請求項３】
前記異方性導電層の表面に複数の凹部が形成されていることを特徴とする請求項１または２の半導体装置。
【請求項４】
プローブを用いて半導体装置の検査を行う方法であり、
前記半導体装置のパッド電極の表面に、導電性であるとともに前記パッド電極側の端部が鋭角である第１フィラー群を含んでいる下層を形成する下層形成工程と、
その下層の上面に、導電性であるとともに前記下層側の端部が前記第１フィラー群よりも鈍角である第２フィラー群を含んでいる上層を形成する上層形成工程と、
前記上層の表面にプローブを押圧して検査を行う検査工程を備えており、
前記第１フィラー群は前記パッド電極の表面を被覆している絶縁層よりも硬い材料で形成されており、前記プローブを押圧することによって前記第１フィラー群が前記絶縁層を貫通し、前記プローブが前記第２フィラー群と前記第１フィラー群を介して前記パッド電極に導通することを特徴とする半導体装置の検査方法。
【請求項５】
前記下層と前記上層を積層したフィルムを用意しておき、そのフィルムを前記パッド電極に貼り付けることによって、前記下層形成工程と前記上層形成工程を同時に行うことを特徴とする請求項４の半導体装置の検査方法。
【請求項６】
前記検査工程後に、前記上層の表面に複数の凹部を形成する工程をさらに備えていることを特徴とする請求項４または５の半導体装置の検査方法。
【請求項７】
絶縁層で表面が被覆されている導電性物体に貼るための異方性導電フィルムであり、
上層と下層が積層されており、
前記下層は、導電性であるとともに下面側の端部が鋭角である第１フィラー群を含んでおり、
前記上層は、導電性であるとともに下層側の端部が前記第１フィラー群よりも鈍角である第２フィラー群を含んでおり、
前記第１フィラー群は、前記表面を被覆する絶縁層よりも硬い材料で形成されていることを特徴とする異方性導電フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異方性導電層が形成されている半導体装置と、半導体装置の検査方法と、異方性導電フィルムに関する。特に、パッド電極の表面に異方性導電層が形成されている半導体装置と、プローブを用いてその半導体装置の検査を行う方法と、絶縁層で表面が被覆されている導電性物体に貼って用いる異方性導電フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の小型化、低価格化に伴い、ベアチップ状態の半導体装置を回路基板へ実装する方法が開発されている。その場合、ベアチップ状態の半導体装置の特性検査では、カンチレバータイプのプローブを用いた検査方法が主流である。カンチレバータイプのプローブを用いた特性検査では、パッド電極に対して斜め方向からプローブを侵入させ、パッド電極を被覆していた絶縁層（パッド電極の金属表面が酸化した酸化層）をプローブで削り取り、パッド電極とプローブを導通して特性検査を行う。
【０００３】
上記の方法によると、パッド電極とプローブを導通するためにパッド電極の表面の絶縁層を深く削り取るため、パッド電極に深い傷をつけてしまうことがある。削り痕が大きい場合には、ワイヤボンディングエリアまで傷が侵入し、ワイヤボンディングエリアが狭くなってしまうことがある。
一方、プローブを押圧する荷重を小さくすれば、削り痕を小さくすることは可能なものの、プローブとパッド電極とのコンタクト性が低下してしまうという問題が生じる。
【０００４】
このような問題を低減する半導体装置の検査装置が提案されている。この半導体装置の検査装置によると、プローブの先端部に超音波振動を与えることによってパッド電極に接触するプローブの滑り量を小さくし、絶縁層の削り量を低減する。このような技術が特許文献１に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２１４９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の半導体装置の検査装置を用いても、絶縁層を削り取ることが必要である。絶縁層の削り量を低減することはできるが、抑制することまではできない。そのため、パッド電極に深い傷をつけてしまう可能性やその傷によってワイヤボンディングエリアが狭くなってしまう可能性が残ってしまう。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するために提案された。本発明は、パッド電極を被覆している絶縁層を削り取らないでプローブを用いて半導体装置の特性を検査することができる半導体装置を提案する。また、そのような半導体装置の検査方法を提供することをも目的とする。さらに、そのような半導体装置を形成するために、半導体装置の表面に貼り付けて用いる異方性導電フィルムを提供することをも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、少なくともパッド電極の表面に異方性導電層が形成されている半導体装置に関する。異方性導電層とは、厚み方向に力が加わった際に厚み方向にのみ導通する層のことをいう。
本発明の半導体装置では、異方性導電層が、パッド電極に接している下層と、その下層に接している上層を備えている。本明細書でいうパッド電極とは、ワイヤボンディングを行う電極をいう。例えばＩＧＢＴの場合、パッド電極とはエミッタ電極又はゲート電極のことを指す。
本発明の半導体装置の異方性導電層の下層は、導電性であるとともにパッド電極側の端部が鋭角である第１フィラー群を含んでいる。第１フィラー群の上層側の端部は鋭角であってもよいし鈍角であってもよい。下層は、半導体装置に貼り付けられたフィルム状の層であってもよいし、塗布または印刷されたペースト状の層を固化したものであってもよい。
本発明の半導体装置の異方性導電層の上層は、導電性であるとともに下層側の端部が第１フィラー群よりも鈍角である第２フィラー群を含んでいる。本条件を満たす限り、第２フィラー群は例えば球状であってもよい。上層は、半導体装置に貼り付けられたフィルム状の層であってもよいし、塗布または印刷されたペースト状の層を固化したものであってもよい。
本発明の半導体装置の異方性導電層の下層に含まれている第１フィラー群は、パッド電極の表面を被覆している絶縁層よりも硬い材料で形成されている。この絶縁層はパッド電極の表面の金属が酸化して形成された酸化層のことをいう。例えばアルミニウムを材料とするパッド電極の場合、パッド電極を被覆している絶縁層は酸化アルミニウムとなる。この場合、第１フィラー群は酸化アルミニウムよりも硬い材料で形成されている。
本発明者は、このような二層構造を備えている異方性導電層を半導体装置の表面に形成することによって、従来技術の課題を解決できることを見出した。
【０００９】
上記の半導体装置によると、異方性導電層の表面に力が加わっていない時には、第１フィラー群は下層内に分散しており、かつ第２フィラー群は上層内に分散しているため、異方性導電層は導通していない。異方性導電層の表面に力が加わると、第１フィラー群と第２フィラー群はともに圧縮され、第２フィラー群同士が接触し、第１フィラー群同士が接触する。第２フィラー群と第１フィラー群が接触し、その結果、異方性導電層は、表面から力が加わっている範囲において厚み方向に導通する。
第１フィラー群が圧縮されると、第１フィラー群はパッド電極にも接触する。第１フィラー群は、パッド電極側の端部が鋭角であるとともにパッド電極の表面を被覆している絶縁層よりも硬い材料で形成されている。そのため、第１フィラー群のパッド電極側の端部は絶縁層を突き破って貫通し、パッド電極に接触する。その結果、例えばプローブのような導電性の物体（以下、プローブ類と記載する）で異方性導電層の表面に力を加えると、異方性導電層を介してプローブ類とパッド電極が導通する。
【００１０】
上層に含まれている第２フィラー群は、下層側の端部が第１フィラー群よりも鈍角である。そのため、上層は下層に比べてフィラー群の充填密度が大きい。その結果、第２フィラー群がプローブ類と接触できる表面積が大きくなり、異方性導電層が圧縮された時に第２フィラー群がプローブ類と接触しやすい。また、第１フィラー群が第２フィラー群と接触できる表面積も大きくなるため、異方性導電層が圧縮された時に第１フィラー群が第２フィラー群とも接触しやすい。異方性導電層の表面に加える力が小さくても、プローブ類とパッド電極を導通することができる。
このように本発明の半導体装置は、異方性導電層の表面に対してプローブ類を押圧することで、小さな荷重でプローブ類とパッド電極を導通することができる。さらに、絶縁層を削り取ることなくパッド電極と導通することができるため、パッド電極に深い傷をつけることがない。ワイヤボンディングエリアに侵入する傷をつけることもない。
【００１１】
本発明の半導体装置は、異方性導電層の下層と上層が、樹脂中に分散したフィラー群を含んでおり、第１フィラー群は、第２フィラー群よりもアスペクト比が高いことが好ましい。第１フィラー群のアスペクト比が高いと、第１フィラー群のパッド電極側の端部がより鋭利になるため、パッド電極を被覆している絶縁層を破りやすくなる。プローブ類とパッド電極を導通するために必要な荷重をより小さくすることができる。
【００１２】
本発明の半導体装置は、異方性導電層の表面に複数の凹部が形成されていることが好ましい。複数の凹部はコード化されてナンバリングされており、ベアチップ状態の半導体装置に対して固有の番号が付与されている。そのため、ベアチップ状態の半導体装置に対してトレーサビリティを実現することができる。
【００１３】
本発明は、プローブを用いて半導体装置の検査を行う方法をも提供する。
本発明の半導体装置の検査方法は、半導体装置のパッド電極の表面に、導電性であるとともにパッド電極側の端部が鋭角である第１フィラー群を含んでいる下層を形成する下層形成工程を備えている。下層は、フィルム状の層をパッド電極に貼り付けてもよいし、ペースト状の層を塗布または印刷することによってパッド電極の表面に形成してもよい。
本発明の半導体装置の検査方法は、下層の上面に、導電性であるとともに下層側の端部が第１フィラー群よりも鈍角である第２フィラー群を含んでいる上層を形成する上層形成工程を備えている。上層は、フィルム状の層を下層に貼り付けてもよいし、ペースト状の層を塗布または印刷することによって下層の表面に形成してもよい。
本発明の半導体装置の検査方法は、上層の表面にプローブを押圧して検査を行う検査工程を備えている。第１フィラー群はパッド電極の表面を被覆している絶縁層よりも硬い材料で形成されており、プローブを押圧することによって第１フィラー群が絶縁層を貫通し、プローブが第２フィラー群と第１フィラー群を介してパッド電極に導通する。
【００１４】
本発明の半導体装置の検査方法によると、上層の表面にプローブを押圧することによって、第１フィラー群がパッド電極の表面を被覆している絶縁層を突き破って貫通し、プローブがパッド電極に導通する。絶縁層を削り取ることがないため、パッド電極に深い傷をつけることがなく、ワイヤボンディングエリアに侵入する傷をつけることもない。また、第１フィラー群やプローブと接触しやすい第２フィラー群を含んでいる上層が、下層とプローブの間に形成されているため、プローブを押圧する力が小さくてもプローブがパッド電極に導通する。
【００１５】
本発明の半導体装置の検査方法は、下層と上層を積層したフィルムを用意しておき、そのフィルムをパッド電極に貼り付けることによって、下層形成工程と上層形成工程を同時に行うこともできる。第１フィラー群を含んでいる下層と第２フィラー群を含んでいる上層を積層したフィルムをあらかじめ用意しておくことで、パッド電極の表面に下層と上層を同時に形成することができる。半導体装置の検査に必要な工程数を低減することができる。
【００１６】
本発明の半導体装置の検査方法は、検査工程後に、上層の表面に複数の凹部を形成する工程をさらに備えていることが好ましい。複数の凹部はプローブを用いて形成してもよいし、プローブ以外の物を用いて形成してもよい。形成した複数の凹部は、その後の工程で上層を熱硬化することによって保持することができる。
複数の凹部をコード化してナンバリングすることにより、ベアチップの半導体装置に対して固有の番号をつけることができる。トレーサビリティを実現することが難しいベアチップ状態の半導体装置に対して固有の番号を付与することができ、トレーサビリティを実現することができる。
【００１７】
本発明はさらに、絶縁層で表面が被覆されている導電性物体に貼るための異方性導電フィルムをも提供する。本発明の異方性導電フィルムは、上層と下層が積層されており、下層は、導電性であるとともに下面側の端部が鋭角である第１フィラー群を含んでおり、上層は、導電性であるとともに下層側の端部が第１フィラー群よりも鈍角である第２フィラー群を含んでおり、第１フィラー群は、表面を被覆する絶縁層よりも硬い材料で形成されている。
本発明の異方性導電フィルムを導電性物体に貼り付けることによって、絶縁層を削り取ることなく導電性物体の特性検査を行うことができる。さらに、異方性導電フィルムの表面を押圧する力が小さくても導電性物体の特性検査を行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、パッド電極を被覆している絶縁層を削り取ることなくプローブを用いた半導体装置の特性検査を行うことができ、かつ低荷重でパッド電極と導通することができる半導体装置を提供することができる。また、そのような半導体装置の検査方法を提供することができる。さらに、導電性物体に貼ることによってそのような効果を実現することができる異方性導電フィルムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
下記に説明する実施例の好ましい特徴を列記する。
（第１特徴）  低弾性率を有するエポキシ樹脂中にフィラーが分散された異方性導電フィルムまたは異方性導電ペーストを用いて上層と下層を形成する。
【実施例】
【００２０】
（第１実施例）
図１に、本発明の第１実施例である半導体装置１００の表面近傍の断面図を示す。
半導体装置１００は、アルミニウムを材料とするパッド電極２と、パッド電極２の表面を被覆している絶縁層である酸化層４と、酸化層４の表面に形成されている異方性導電層１６を備えている。
異方性導電層１６は、パッド電極２に接している下層１４と、下層１４に接している上層１２を備えている。
下層１４は、樹脂８ａで形成されている。樹脂８ａ内には第１フィラー群６が分散されている。第１フィラー群６は導電性であるとともにフレーク状である。第１フィラー群６の形状はフレーク状に限定されない。パッド電極２側の端部が鋭角であればよく、例えば針状や楔状であってもよい。第１フィラー群６の材料は例えば銀である。酸化層４よりも硬い材料（例えばニッケル、銅、白金など）であれば銀以外の材料で形成されていてもよい。銀やニッケルなどは酸化しやすいため、酸化防止用として金などのめっきをフィラーの表面に形成してもよい。
【００２１】
上層１２は、樹脂８ｂで形成されている。樹脂８ｂ内には第２フィラー群１０が分散されている。第２フィラー群１０は導電性であるとともに球状である。第２フィラー群１０の形状は球状に限定されない。下層１４側の端部が第１フィラー群６よりも鈍角であれば他の形状であってもよい。
樹脂８ａ、８ｂは例えばエポキシ樹脂やポリイミドなどの熱硬化性樹脂である。
下層１４および上層１２は、パッド電極２に貼り付けられたフィルム状の異方性導電フィルムであってもよいし、パッド電極２に塗布または印刷されたペースト状の異方性導電ペーストを固化したものであってもよい。
【００２２】
図２に、半導体装置１００の表面にプローブ１８を押圧したときの表面近傍の断面図を示す。参照符号１８はプローブの先端部を示す。図２に示すように、半導体装置１００の表面にプローブ１８を押圧すると、上層１２に含まれている第２フィラー群１０が圧縮される。第２フィラー群１０が圧縮されると、下層１４に含まれている第１フィラー群６が圧縮される。第１フィラー群６が圧縮されると、第１フィラー群６が酸化層４を突き破って貫通する。その結果、プローブ１８とパッド電極２が導通する。
【００２３】
このように半導体装置１００は、酸化層４を削り取ることなくプローブ１８を用いた特性検査を行うことができる。パッド電極２に深い傷をつけることがなく、ワイヤボンディングエリアに侵入する傷をつけることもない。また、プローブ１８と第１フィラー群６の間に第２フィラー群１０を介していることによって、プローブ１８を押圧する力が小さくてもプローブ１８をパッド電極２と導通することができる。
【００２４】
図３に、半導体装置１００の表面に複数の凹部２０を形成したときの表面近傍の断面図を示す。表面に形成した複数の凹部２０は、異方性導電層１６を熱硬化することによって保持することができる。複数の凹部２０を平面視したときのパターンをコード化してナンバリングすることにより、ベアチップ状態の半導体装置１００に対して固有の番号を付与することができる。ベアチップ状態の半導体装置１００に対してトレーサビリティを行うことができる。
【００２５】
（第２実施例）
図４〜６に、本発明の第２実施例である半導体装置２００を検査する方法の一例を示す。
図４は、半導体装置２００の上視図を示す。半導体装置２００はＩＧＢＴである。半導体装置２００は、内部にＩＧＢＴ構造を備えているが、表面から視認できるのはエミッタ電極２６と、スイッチング電極２２と、温度検出電極２４である。エミッタ電極２６の表面は、図示はしないが、自然酸化膜の絶縁層で被覆されている。
まず、図５に示すように、エミッタ電極２６の表面の両端に、異方性導電フィルム２８を貼り付ける。異方性導電フィルム２８は、図示はしないが、上層と下層が積層されており、下層は、導電性であるとともにエミッタ電極２６側の端部が鋭角である第１フィラー群を含んでおり、上層は、導電性であるとともに下層側の端部が第１フィラー群よりも鈍角である第２フィラー群を含んでおり、第１フィラー群は、表面を被覆する絶縁層よりも硬い材料で形成されている。
【００２６】
次に、図６に示すように、エミッタ電極２６の表面に貼り付けている異方性導電フィルム２８の表面にプローブを押圧して半導体装置２００の特性検査を行う。エミッタ電極２６の表面を被覆している絶縁層を削り取ることなく半導体装置２００の特性検査を行うことができる。プローブを押圧した痕には凹部４０が形成される。その後、エミッタ電極２６の表面に貼り付けている異方性導電フィルム２８の表面に複数の凹部４０を形成する。１つのエミッタ電極２６に対して２つ以上の凹部４０を形成する場合、２つ目以降の凹部４０はプローブを用いて形成してもよいし、プローブ以外の物を用いて形成してもよい。
形成した複数の凹部４０は、異方性導電フィルム２８を熱硬化することによって保持する。
【００２７】
形成した複数の凹部４０の配置パターンをコード化してナンバリングすることにより、半導体装置２００に対して固有の番号をつける。固有の番号を付与することによって、半導体装置２００のトレーサビリティを行うことができる。ナンバリング方法として、ＱＲコード、マイクロＱＲコード、カルラコードとなる凹部４０を形成してもよい。
その後、異方性導電フィルム２８を貼り付けていないエミッタ電極２６上のエリア３０を使ってワイヤボンディングすることで半導体装置２００をベアチップ実装する。
【００２８】
本発明の半導体装置は、低弾性率を有するエポキシ樹脂中にフィラーが分散された異方性導電フィルムまたは異方性導電ペーストを用いて上層と下層を形成することが好ましい。上層と下層が低弾性率を有する樹脂で形成されている場合、熱硬化前の上層と下層は柔らかく変形しやすいため、より小さな荷重でプローブとパッド電極を導通することができる。
【００２９】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、実施例ではＩＧＢＴについて記載したが、他の半導体装置であってもよい。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施例である半導体装置１００の表面近傍の断面図を示す。
【図２】半導体装置１００の表面にプローブを押圧したときの表面近傍の断面図を示す。
【図３】半導体装置１００の表面に複数の凹部を形成したときの表面近傍の断面図を示す。
【図４】本発明の第２実施例である半導体装置２００の検査方法の工程（１）を示す。
【図５】半導体装置２００の検査方法の工程（２）を示す。
【図６】半導体装置２００の検査方法の工程（３）を示す。
【符号の説明】
【００３１】
２：パッド電極
４：酸化層（絶縁層）
６：第１フィラー群
８ａ、８ｂ：樹脂
１０：第２フィラー群
１２：上層
１４：下層
１６：異方性導電層
１８：プローブ
２０、４０：凹部
２２：スイッチング電極
２４：温度検知電極
２６：エミッタ電極
２８：異方性導電フィルム
３０：異方性導電フィルムを貼り付けていないエミッタ電極上のエリア
１００、２００：半導体装置
【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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