半導体素子の電極パッド評価方法
【課題】 ワイヤボンディングする前の電極パッドの良否を適切に評価する。
【解決手段】 ワイヤボンディングする電極パッドの良否を評価する半導体素子の電極パッド評価において、電極パッド１，２に光を照射し電極パッド１，２からの光の反射率を求め、該反射率によって電極パッド１，２を評価する。ワイヤボンディングしたときのワイヤボンディング材料と電極パッド材料との合金化率と反射率との相関関係を予め破壊検査によって求めておき、前記反射率で良否を判定する閾値を前記相関関係から決める。前記反射率を求める光の波長は紫外光を含む全波長（２５０ｎｍ〜８３０ｎｍ）であるのが好ましい。
【解決手段】 ワイヤボンディングする電極パッドの良否を評価する半導体素子の電極パッド評価において、電極パッド１，２に光を照射し電極パッド１，２からの光の反射率を求め、該反射率によって電極パッド１，２を評価する。ワイヤボンディングしたときのワイヤボンディング材料と電極パッド材料との合金化率と反射率との相関関係を予め破壊検査によって求めておき、前記反射率で良否を判定する閾値を前記相関関係から決める。前記反射率を求める光の波長は紫外光を含む全波長（２５０ｎｍ〜８３０ｎｍ）であるのが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子をパッケージ化するときワイヤボンディングされる電極パッドの評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子をパッケージ化するとき、パッケージ側に設けられる端子と半導体素子側に設けられる電極パッドとを金線等でワイヤボンディングするが、電極パッドの表面が荒れていると、ワイヤボンディングが不良になってしまう。
【０００３】
例えば、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像素子は、半導体基板にフォトダイオードや信号読出回路、電極パッド等を集積回路技術を用いて形成した後、その上に、カラーフィルタ層，平坦化層，マイクロレンズ層等の有機材料層を何層も積層し、１層積層する毎に、電極パッド上に形成された有機材料層をフォトエッチングで除去する工程を繰り返す。このため、電極パッドは何回も現像液と水と光に曝されて光電池効果により表面が荒れてしまい、また、アルミ層の膜厚も薄くなってしまう。
【０００４】
斯かる電極パッドの良否をワイヤボンディングする前に評価する適切な方法が従来はなく、電極パッドにワイヤボンディングした後の後工程により、その良否が判定される様になっている。
【０００５】
尚、電極パッドに関連する従来技術として、下記特許文献１記載のものがある。
【０００６】
【特許文献１】特開平７―３１２４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
半導体素子の電極パッドの良否をワイヤボンディングする前に適切に評価できれば、半導体素子の歩留まり予測が可能となり、また、不良品の市場への流出を防止可能になる。更に、評価結果を前工程にフィードバックすることで、半導体素子の製造歩留まりを向上させ、コストダウンを図ることも可能になる。
【０００８】
本発明の目的は、ワイヤボンディングする前に半導体素子の電極パッドを適切に評価することができる半導体素子の電極パッド評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の半導体素子の電極パッド評価方法は、ワイヤボンディングする電極パッドの良否を評価する半導体素子の電極パッド評価方法において、前記電極パッドに光を照射し該電極パッドからの光の反射率を求め、該反射率によって該電極パッドを評価することを特徴とする。
【００１０】
本発明の半導体素子の電極パッド評価方法は、ワイヤボンディングしたときのワイヤボンディング材料と電極パッド材料との合金化率と前記反射率との相関関係を予め破壊検査によって求めておき、前記反射率で良否を判定する閾値を前記相関関係から決めることを特徴とする。
【００１１】
本発明の半導体素子の電極パッド評価方法は、前記反射率を求める光の波長が２５０ｎｍ〜８３０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の半導体素子の電極パッド評価方法は、前記半導体素子が固体撮像素子であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電極パッドの良否をワイヤボンディング前に非破壊的に評価できるため、半導体素子の歩留まり予測が可能となり、また、不良品の市場への流出が防止でき、更に、評価結果を前工程にフィードバックすることで、半導体素子の製造歩留まりを向上させコストダウンを図ることも可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、電極パッドを形成する一般的材料であるアルミ（Ａｌ）膜に光を照射したときの反射率と照射する光の波長との関係を例示するグラフである。２つの電極パッドに対して、固体撮像素子を製造するときと同様に、有機材料層を積層しその後にフォトエッチングで電極パッド上の有機材料層を除去する工程を何回か繰り返す。
【００１６】
このフォトエッチング時の遮光状態が悪いと、現像液と水と光とに曝された電極パッドは光電池効果によって腐食，変質が進むため不良品となる確率が高くなり、遮光状態が良好であると現像液と水に曝されるだけのため電極パッドの腐食や変質は進まず、良品となる確率は高くなる。良品の電極パッドに光を照射したときの反射率特性が特性線Ｉであり、不良品の電極パッドに光を照射したときの反射率特性が特性線ＩＩである。
【００１７】
この図１のグラフでは、波長２５０ｎｍ〜８３０ｎｍにおける反射率を示しており、図示する例では、６００ｎｍ以下で特性線Ｉ，ＩＩで反射率に差がでてきている。特に、波長４００ｎｍ以下の短波長領域においては、特性線Ｉ，ＩＩの差が確実且つ顕著となり、光の反射率が電極パッドの良品，不良品の評価に使えることを示している。
【００１８】
図２は、電極パッドに対して金線をワイヤボンディングした後に金線を除去したときの写真を図として表したものである。図２（ａ）は、全波長域（紫外光を含む波長２５０ｎｍ〜８３０ｎｍ）の反射率の平均値が７３．９％である電極パッド１を示し、図２（ｂ）はその反射率が３８．０％の電極パッド２を示している。
【００１９】
図中の破線で示す丸３，４は、ワイヤボンディングした範囲を示し、丸３，４中の黒い（ハッチングを施した）部分５，６は、電極パッド１，２の材料であるアルミ（Ａｌ）とワイヤボンディング材料である金線とが合金化した範囲を示している。
【００２０】
電極パッドの表面状態が良いと、アルミと金線とが合金化する面積が増えて電気接続が良好になるが、電極パッドの表面が荒れると、合金化する面積が狭くなって電気接続が不良となる。図中に示す合金化率とは、破線で示す丸３（または４）の面積に対する合金化した黒い部分５（または６）の面積割合を示しており、反射率の高い電極パッド１では合金化率が４５．０％であるのに対し、反射率の低い電極パッド２では合金化率は２６．４％となっている。
【００２１】
合金化率は、ワイヤボンディングの良否を示す評価値であるが、金線を電極パッドから引き外さないと検出できない値すなわち破壊検査によって評価される値である。
【００２２】
図１，図２で説明した通り、全波長２５０ｎｍ〜８３０ｎｍ（特に波長４００ｎｍ以下）の光の反射率が高い電極パッド１は、合金化率が高いため良品の電極パッドであると評価でき、反射率が低い電極パッド２は合金化率が低いため不良品の電極パッドであると評価できる。
【００２３】
図３は、合金化率と反射率との相関を示す図である。図中の黒丸の各点が夫々実験データを示し、直線ＩＩＩが最小二乗法によって求めた相関グラフである。良品と不良品とを分ける合金化率の閾値は、半導体素子の種類によって異なるため一律に論ずることはできないが、図示する例では、良品，不良品を分ける合金化率の閾値を４０％としている。
【００２４】
上述した様に、合金化率は破壊検査を行わなければ得られない数値であるが、本実施形態の評価方法によれば、全波長２５０ｎｍ〜８３０ｎｍの光の反射率を光学顕微鏡や反射率測定器等を用いて非破壊的にモニタでき、図３に示す例では、反射率が６１．７％以上であれば、合金化率４０％以上のワイヤボンディングが行われていると評価することができることを示している。
【００２５】
評価対象とする半導体素子の種類は様々であるが、特に、固体撮像素子の電極パッドを評価する場合には、固体撮像素子が半導体ウェハ上に形成された段階で行われるウェハテストで各固体撮像素子の受光面にテスト用の光を照射してシェーディングの有無や画素欠陥の有無等を検査するため、このとき一緒に電極パッドの状態も評価すれば、評価を短時間で行うことができ好適である。
【００２６】
尚、反射率を求める照射光は、２５０ｎｍ〜８３０ｎｍでの反射率の平均値を用いているが、４００ｎｍ以下の短波長領域を用いることでも良い。
【００２７】
また、上述した実施形態では、電極パッドの腐食，変質を例に説明したが、電極パッドに異物が混入した場合や割れ等の欠陥が発生した場合でも本実施形態は有効である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明に係る電極パッド評価方法は、半導体素子を破壊検査することなく電極パッドの適切な評価を行うことができるため、半導体素子の製造工程に適用すると有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体素子の電極パッド評価方法を説明する電極パッドからの光の反射率と波長との関係を示すグラフである。
【図２】本発明の一実施形態に係る半導体素子の電極パッド評価方法を説明する電極パッドの合金化率を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る半導体素子の電極パッド評価方法を説明する電極パッドの反射率と合金化率との相関関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３０】
１ 良品の電極パッド
２ 不良品の電極パッド
３，４ ワイヤボンディング範囲
５，６ 合金化した部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子をパッケージ化するときワイヤボンディングされる電極パッドの評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子をパッケージ化するとき、パッケージ側に設けられる端子と半導体素子側に設けられる電極パッドとを金線等でワイヤボンディングするが、電極パッドの表面が荒れていると、ワイヤボンディングが不良になってしまう。
【０００３】
例えば、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像素子は、半導体基板にフォトダイオードや信号読出回路、電極パッド等を集積回路技術を用いて形成した後、その上に、カラーフィルタ層，平坦化層，マイクロレンズ層等の有機材料層を何層も積層し、１層積層する毎に、電極パッド上に形成された有機材料層をフォトエッチングで除去する工程を繰り返す。このため、電極パッドは何回も現像液と水と光に曝されて光電池効果により表面が荒れてしまい、また、アルミ層の膜厚も薄くなってしまう。
【０００４】
斯かる電極パッドの良否をワイヤボンディングする前に評価する適切な方法が従来はなく、電極パッドにワイヤボンディングした後の後工程により、その良否が判定される様になっている。
【０００５】
尚、電極パッドに関連する従来技術として、下記特許文献１記載のものがある。
【０００６】
【特許文献１】特開平７―３１２４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
半導体素子の電極パッドの良否をワイヤボンディングする前に適切に評価できれば、半導体素子の歩留まり予測が可能となり、また、不良品の市場への流出を防止可能になる。更に、評価結果を前工程にフィードバックすることで、半導体素子の製造歩留まりを向上させ、コストダウンを図ることも可能になる。
【０００８】
本発明の目的は、ワイヤボンディングする前に半導体素子の電極パッドを適切に評価することができる半導体素子の電極パッド評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の半導体素子の電極パッド評価方法は、ワイヤボンディングする電極パッドの良否を評価する半導体素子の電極パッド評価方法において、前記電極パッドに光を照射し該電極パッドからの光の反射率を求め、該反射率によって該電極パッドを評価することを特徴とする。
【００１０】
本発明の半導体素子の電極パッド評価方法は、ワイヤボンディングしたときのワイヤボンディング材料と電極パッド材料との合金化率と前記反射率との相関関係を予め破壊検査によって求めておき、前記反射率で良否を判定する閾値を前記相関関係から決めることを特徴とする。
【００１１】
本発明の半導体素子の電極パッド評価方法は、前記反射率を求める光の波長が２５０ｎｍ〜８３０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の半導体素子の電極パッド評価方法は、前記半導体素子が固体撮像素子であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電極パッドの良否をワイヤボンディング前に非破壊的に評価できるため、半導体素子の歩留まり予測が可能となり、また、不良品の市場への流出が防止でき、更に、評価結果を前工程にフィードバックすることで、半導体素子の製造歩留まりを向上させコストダウンを図ることも可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、電極パッドを形成する一般的材料であるアルミ（Ａｌ）膜に光を照射したときの反射率と照射する光の波長との関係を例示するグラフである。２つの電極パッドに対して、固体撮像素子を製造するときと同様に、有機材料層を積層しその後にフォトエッチングで電極パッド上の有機材料層を除去する工程を何回か繰り返す。
【００１６】
このフォトエッチング時の遮光状態が悪いと、現像液と水と光とに曝された電極パッドは光電池効果によって腐食，変質が進むため不良品となる確率が高くなり、遮光状態が良好であると現像液と水に曝されるだけのため電極パッドの腐食や変質は進まず、良品となる確率は高くなる。良品の電極パッドに光を照射したときの反射率特性が特性線Ｉであり、不良品の電極パッドに光を照射したときの反射率特性が特性線ＩＩである。
【００１７】
この図１のグラフでは、波長２５０ｎｍ〜８３０ｎｍにおける反射率を示しており、図示する例では、６００ｎｍ以下で特性線Ｉ，ＩＩで反射率に差がでてきている。特に、波長４００ｎｍ以下の短波長領域においては、特性線Ｉ，ＩＩの差が確実且つ顕著となり、光の反射率が電極パッドの良品，不良品の評価に使えることを示している。
【００１８】
図２は、電極パッドに対して金線をワイヤボンディングした後に金線を除去したときの写真を図として表したものである。図２（ａ）は、全波長域（紫外光を含む波長２５０ｎｍ〜８３０ｎｍ）の反射率の平均値が７３．９％である電極パッド１を示し、図２（ｂ）はその反射率が３８．０％の電極パッド２を示している。
【００１９】
図中の破線で示す丸３，４は、ワイヤボンディングした範囲を示し、丸３，４中の黒い（ハッチングを施した）部分５，６は、電極パッド１，２の材料であるアルミ（Ａｌ）とワイヤボンディング材料である金線とが合金化した範囲を示している。
【００２０】
電極パッドの表面状態が良いと、アルミと金線とが合金化する面積が増えて電気接続が良好になるが、電極パッドの表面が荒れると、合金化する面積が狭くなって電気接続が不良となる。図中に示す合金化率とは、破線で示す丸３（または４）の面積に対する合金化した黒い部分５（または６）の面積割合を示しており、反射率の高い電極パッド１では合金化率が４５．０％であるのに対し、反射率の低い電極パッド２では合金化率は２６．４％となっている。
【００２１】
合金化率は、ワイヤボンディングの良否を示す評価値であるが、金線を電極パッドから引き外さないと検出できない値すなわち破壊検査によって評価される値である。
【００２２】
図１，図２で説明した通り、全波長２５０ｎｍ〜８３０ｎｍ（特に波長４００ｎｍ以下）の光の反射率が高い電極パッド１は、合金化率が高いため良品の電極パッドであると評価でき、反射率が低い電極パッド２は合金化率が低いため不良品の電極パッドであると評価できる。
【００２３】
図３は、合金化率と反射率との相関を示す図である。図中の黒丸の各点が夫々実験データを示し、直線ＩＩＩが最小二乗法によって求めた相関グラフである。良品と不良品とを分ける合金化率の閾値は、半導体素子の種類によって異なるため一律に論ずることはできないが、図示する例では、良品，不良品を分ける合金化率の閾値を４０％としている。
【００２４】
上述した様に、合金化率は破壊検査を行わなければ得られない数値であるが、本実施形態の評価方法によれば、全波長２５０ｎｍ〜８３０ｎｍの光の反射率を光学顕微鏡や反射率測定器等を用いて非破壊的にモニタでき、図３に示す例では、反射率が６１．７％以上であれば、合金化率４０％以上のワイヤボンディングが行われていると評価することができることを示している。
【００２５】
評価対象とする半導体素子の種類は様々であるが、特に、固体撮像素子の電極パッドを評価する場合には、固体撮像素子が半導体ウェハ上に形成された段階で行われるウェハテストで各固体撮像素子の受光面にテスト用の光を照射してシェーディングの有無や画素欠陥の有無等を検査するため、このとき一緒に電極パッドの状態も評価すれば、評価を短時間で行うことができ好適である。
【００２６】
尚、反射率を求める照射光は、２５０ｎｍ〜８３０ｎｍでの反射率の平均値を用いているが、４００ｎｍ以下の短波長領域を用いることでも良い。
【００２７】
また、上述した実施形態では、電極パッドの腐食，変質を例に説明したが、電極パッドに異物が混入した場合や割れ等の欠陥が発生した場合でも本実施形態は有効である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明に係る電極パッド評価方法は、半導体素子を破壊検査することなく電極パッドの適切な評価を行うことができるため、半導体素子の製造工程に適用すると有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体素子の電極パッド評価方法を説明する電極パッドからの光の反射率と波長との関係を示すグラフである。
【図２】本発明の一実施形態に係る半導体素子の電極パッド評価方法を説明する電極パッドの合金化率を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る半導体素子の電極パッド評価方法を説明する電極パッドの反射率と合金化率との相関関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３０】
１ 良品の電極パッド
２ 不良品の電極パッド
３，４ ワイヤボンディング範囲
５，６ 合金化した部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤボンディングする電極パッドの良否を評価する半導体素子の電極パッド評価方法において、前記電極パッドに光を照射し該電極パッドからの光の反射率を求め、該反射率によって該電極パッドを評価することを特徴とする半導体素子の電極パッド評価方法。
【請求項２】
ワイヤボンディングしたときのワイヤボンディング材料と電極パッド材料との合金化率と前記反射率との相関関係を予め破壊検査によって求めておき、前記反射率で良否を判定する閾値を前記相関関係から決めることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の電極パッド評価方法。
【請求項３】
前記反射率を求める光の波長が２５０ｎｍ〜８３０ｎｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体素子の電極パッド評価方法。
【請求項４】
前記半導体素子が固体撮像素子であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の半導体素子の電極パッド評価方法。
【請求項１】
ワイヤボンディングする電極パッドの良否を評価する半導体素子の電極パッド評価方法において、前記電極パッドに光を照射し該電極パッドからの光の反射率を求め、該反射率によって該電極パッドを評価することを特徴とする半導体素子の電極パッド評価方法。
【請求項２】
ワイヤボンディングしたときのワイヤボンディング材料と電極パッド材料との合金化率と前記反射率との相関関係を予め破壊検査によって求めておき、前記反射率で良否を判定する閾値を前記相関関係から決めることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の電極パッド評価方法。
【請求項３】
前記反射率を求める光の波長が２５０ｎｍ〜８３０ｎｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体素子の電極パッド評価方法。
【請求項４】
前記半導体素子が固体撮像素子であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の半導体素子の電極パッド評価方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−３４４７９７（Ｐ２００６−３４４７９７Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１６９５９３（Ｐ２００５−１６９５９３）
【出願日】平成１７年６月９日（２００５．６．９）
【出願人】（０００００５２０１）富士フイルムホールディングス株式会社 (7,609)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月９日（２００５．６．９）
【出願人】（０００００５２０１）富士フイルムホールディングス株式会社 (7,609)
【Ｆターム（参考）】
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