説明

半導体装置形成用基板および半導体装置の製造方法

【課題】シェアテストを行う半導体装置形成用基板から得られる半導体装置の数量が減少するのを防止する。
【解決手段】半導体装置テスト用領域11aの周辺部には、半導体装置形成領域11内に形成される外部接続用電極21と同一プロセスで同一の外形サイズおよび断面積の外部接続用電極21が形成される。半導体装置テスト用領域11aは、有効半導体ウエハ領域1aの周縁部に数箇所設けられ、それぞれ、その一部が有効半導体ウエハ領域1aの外部に食み出すように形成される。このため、製品となる半導体装置形成領域の数量が減少するのを防止することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、半導体装置形成用基板および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体集積回路が形成された半導体ウエハ上に外部接続用電極と、この外部接続用電極間に充填される封止膜とを形成して、ダイシングすることにより、外形サイズをダイシング時の半導体チップのサイズとする半導体装置を得る方法が知られている。この方法により形成される半導体装置は、半導体チップのサイズと同一となることから、CSP(Chip Size Package)といわれる。あるいは、半導体ウエハ状態でパッケージされることからWLP(Wafer Level Package)とも言われる。
【0003】
上記CSPにおける外部接続用電極は、高さ100μm程度の円柱状を有し、その上面に半田ボールを搭載して、フリップチップボンディング(フェースダウンともいわれる)法により回路基板の接続端子に接合される。
円柱状の外部接続用電極の周囲における半導体基板上には、封止膜が形成されているため、半導体基板に設けていた位置合わせ用のマークは封止膜形成後には見えなくなってしまう。そこで、外部接続用電極上への半田ボールの搭載や、半導体基板裏面へのレーザ捺印の際の位置合わせ用マークとして、外部接続用電極と共に位置合わせ用のアライメント用電極を形成する方法を採用する場合もある(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2005−93461号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかして、上記のような高さが高い外部接続用電極を有する半導体装置では、回路基板の接続端子に接続した状態で、外部からの衝撃力や周囲環境の変化に伴う大きな応力が外部接続用電極に作用する。このため、外部接続用電極を形成した後、数箇所の外部説側用電極に対して、例えば、シェアテストのような強度テストを行って、規定値を満足するか否かを確認する必要がある。この強度テストは破壊試験であるため、強度テストを行った外部接続用電極を有する半導体装置は、製品とすることはできない。
このことは、上記の先行文献1においても同様であり、アライメント用電極を有する半導体装置に加え、強度テストを行った外部接続用電極を有する半導体装置を製品化することができない。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項1に記載の半導体装置形成用基板に係る発明は、それぞれが、集積回路に接続される複数の外部接続用電極を有する半導体装置形成領域を、複数有する半導体装置形成用基板であって、外部接続用電極が形成された強度テスト用の半導体装置テスト用領域が、前記半導体装置形成領域に隣接して設けられ、前記半導体装置テスト用領域は、有効半導体ウエハ領域の外部に食み出す部分を有することを特徴とする。
請求項2に記載の半導体装置形成用基板に係る発明は、請求項1に記載の半導体装置形成用基板において、前記半導体装置テスト用領域に形成された外部接続用電極の数は、前記半導体装置形成領域に形成された外部接続用電極の数よりも少ないことを特徴とする。
請求項3に記載の半導体装置形成用基板に係る発明は、請求項1または2のいずれかに記載の半導体装置形成用基板において、前記半導体装置テスト用領域は、複数箇所に設けられていることを特徴とする。
請求項4に記載の半導体装置形成用基板に係る発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体装置形成用基板において、前記半導体装置形成用基板から食み出す部分を含めた前記半導体装置テスト用領域の外形サイズおよび断面積は、それぞれ、前記半導体装置形成領域の外形サイズおよび断面積と同一であることを特徴とする。
請求項5に記載の半導体装置形成用基板に係る発明は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体装置形成用基板において、前記半導体装置テスト用領域は、前記外部接続用電極が周辺部に配列された外部接続用電極配列部および前記外部接続用電極配列部よりも中央側の位置に前記外部接続用電極が形成されていない外部接続用電極非形成部を有することを特徴とする。
請求項6に記載の半導体装置形成用基板に係る発明は、請求項5に記載の半導体装置形成用基板において、前記半導体装置テスト用領域の外部接続用電極配列部には、前記外部接続用電極が複数列×複数行に形成されていることを特徴とする。
請求項7に記載の半導体装置形成用基板に係る発明は、請求項6に記載の半導体装置形成用基板において、前記半導体装置テスト用領域の外部接続用電極非形成部は、前記外部接続用配列部に形成された前記外部接続用電極の列数分または行数分の少なくとも一方よりも広い領域を有することを特徴とする。
請求項8に記載の半導体装置形成用基板に係る発明は、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の半導体装置形成用基板において、前記半導体装置テスト用領域が少なくとも2つ隣接して配置されていることを特徴とする。
請求項9に記載の半導体装置形成用基板に係る発明は、請求項8項に記載の半導体装置形成用基板において、前記半導体装置テスト用領域に隣接して、アライメント用電極が形成されたアライメント電極形成領域を有することを特徴とする。
請求項10に記載の半導体装置形成用基板に係る発明は、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の半導体装置形成用基板において、前記半導体装置テスト用領域の外部接続用電極非形成部は、アライメント用電極が形成されたアライメント用電極形成部を含むことを特徴とする。
請求項11に記載の半導体装置形成用基板に係る発明は、請求項10項に記載の半導体装置形成基板において、前記アライメント用電極形成部を有する半導体装置テスト用領域に隣接して、前記アライメント用電極形成部を有していない半導体装置テスト用領域が配置されていることを特徴とする。
請求項12に記載の半導体装置形成用基板に係る発明は、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の半導体装置形成用基板において、前記半導体装置テスト用領域に形成された前記外部接続用電極は円柱状であることを特徴とする。
請求項13に記載の半導体装置形成用基板に係る発明は、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の半導体装置形成用基板において、前記半導体装置テスト用領域内に、前記集積回路上に形成された絶縁膜および前記絶縁膜上に形成された配線を有し、前記外部接続用電極は前記配線のパッド部上に形成されていることを特徴とする。
請求項14に記載の半導体装置形成用基板に係る発明は、請求項1乃至13のいずれか1項に記載の半導体装置形成用基板において、前記半導体装置形成用基板から食み出す前記半導体装置テスト用領域の一部の面積は、前記半導体装置テスト用領域全体の面積の20%以下であることを特徴とする。
請求項15に記載の半導体装置の製造方法に係る発明は、それぞれが、集積回路を有する多数のデバイス領域が配列された半導体基板を準備する工程と、前記半導体基板の各デバイス領域上に、それぞれが、集積回路に接続された複数の外部接続用電極を有する複数の半導体装置形成領域を形成する工程と、前記デバイス領域の集積回路に接続された複数の外部接続用電極を有する、少なくとも1つの強度テスト用の半導体装置テスト用領域を、前記半導体装置テスト用領域の一部が有効半導体ウエハ領域の外部に食み出すように形成する工程と、前記半導体装置テスト用領域に形成された前記外部接続用電極の強度テストを行う工程と、を含むことを特徴とする。
請求項16に記載の半導体装置の製造方法に係る発明は、請求項15項に記載の半導体装置の製造方法において、前記強度テストの後、前記半導体装置形成領域の周囲を切断して個々の半導体装置を得る工程を含み、前記各半導体装置形成領域の外部接続用電極と前記半導体装置テスト用領域の外部接続用電極とを同一のプロセスで形成することを特徴とする。
請求項17に記載の半導体装置の製造方法に係る発明は、請求項16項に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体装置テスト用領域を形成する工程は、前記半導体基板の周縁部の複数箇所に前記半導体装置テスト用領域を形成する工程であることを特徴とする。
請求項18に記載の半導体装置の製造方法に係る発明は、請求項16または17のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体装置形成用基板から食み出す部分を含めた前記半導体装置テスト用領域の外形サイズおよび断面積は、それぞれ、前記半導体装置形成領域の外形サイズおよび断面積と同一であることを特徴とする。
請求項19に記載の半導体装置の製造方法に係る発明は、請求項16乃至18のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体装置テスト用領域は、前記外部接続用電極が周辺部に配列された外部接続用電極配列部および前記外部接続用電極配列部よりも中央側の位置に前記外部接続用電極が形成されていない外部接続用電極非形成部を有することを特徴とする。
請求項20に記載の半導体装置の製造方法に係る発明は、請求項16乃至19のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体装置テスト用領域を形成する工程は、前記半導体装置テスト用領域を少なくとも2つ隣接して形成する工程であることを特徴とする。
請求項21に記載の半導体装置の製造方法に係る発明は、請求項16乃至19項のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体装置テスト用領域に隣接して、アライメント用電極が形成されたアライメント電極形成領域を形成する工程を含むことを特徴とする。
請求項22に記載の半導体装置の製造方法に係る発明は、請求項16乃至20のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体装置テスト用領域を形成する工程は、アライメント用電極が形成されたアライメント用電極形成部を形成する工程を含むことを特徴とする。
請求項23に記載の半導体装置の製造方法に係る発明は、請求項22に記載の半導体装置の製造方法において、前記アライメント用電極形成部を有する半導体装置テスト用領域に隣接して、前記アライメント用電極形成部を有していない半導体装置テスト用領域を形成する工程を含むことを特徴とする。
請求項24に記載の半導体装置の製造方法に係る発明は、 請求項16乃至23のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体装置形成領域および前記半導体装置テスト用領域に形成される外部接続用電極は円柱状であることを特徴とする。
請求項25に記載の半導体装置の製造方法に係る発明は、請求項16乃至24のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体装置形成領域および前記半導体装置テスト用領域に、前記集積回路上に形成された絶縁膜および前記絶縁膜上に積層された配線を形成する工程を含み、前記外部接続用電極は前記配線のパッド部上に形成することを特徴とする。
請求項26に記載の半導体装置の製造方法に係る発明は、請求項16乃至25のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体装置形成用基板から食み出す前記半導体装置テスト用領域の部分の面積は、前記半導体装置テスト用領域全体の面積の20%以下であることを特徴とする。
請求項27に記載の半導体装置の製造方法に係る発明は、請求項16乃至26のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、強度テストを行う工程の後、前記半導体装置形成領域の周囲を切断して個々の半導体装置を得る工程の前に、前記外部接続用電極の周囲における半導体基板上に封止膜を形成する工程を含むことを特徴とする。
請求項28に記載の半導体装置の製造方法に係る発明は、請求項16乃至27のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、前記封止膜を形成する工程および前記半導体装置形成領域の周囲を切断して個々の半導体装置を得る工程は、前記強度テストにおいて合格した場合に行い、前記強度テストにおいて不合格の場合は行わないことを特徴とする。
請求項29に記載の半導体装置の製造方法に係る発明は、請求項16乃至28のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、前記強度テストの後、前記半導体装置形成領域の周囲を切断して個々の半導体装置を得る工程の前に、前記半導体装置形成領域内に形成された前記外部接続用電極上に半田ボールを形成する工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
この発明によれば、半導体装置テスト用領域の一部を半導体装置形成用基板の外部に食み出すようにしたので、製品となる半導体装置形成領域の数量が減少するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】この発明の半導体装置形成用基板の一例としての実施形態1の平面図に係り、半導体装置テスト用領域の位置を示すためのマスクの図。
【図2】図1の半導体装置テスト用領域が含まれる領域A内の詳細を示すショット設計図のマスクの拡大平面図。
【図3】図1の半導体装置テスト用領域が含まれる領域Aに実際にショットした際の詳細を示す拡大平面図。
【図4】図2のIII−III線で切断した拡大断面図。
【図5】実施形態1の製造方法に関し、最初の工程を説明するための拡大断面図。
【図6】図5に続く工程を説明するための拡大断面図。
【図7】図6に続く工程を説明するための拡大断面図。
【図8】図7に続く工程を説明するための拡大断面図。
【図9】図8に続く工程を説明するための拡大断面図。
【図10】図9に続く工程を説明するための拡大断面図。
【図11】図10に続く工程を説明するための拡大断面図。
【図12】図11に続く工程を説明するための拡大断面図。
【図13】図12に続く工程を説明するための拡大断面図。
【図14】図13に続く工程を説明するための拡大断面図。
【図15】図2に示す半導体装置テスト用領域におけるシェアテストの方法を説明するための拡大平面図。
【図16】この発明の導体装置形成用基板の実施形態2の平面図に係り、半導体装置テスト用領域の位置を示すためのマスクの図。
【図17】図16の半導体装置テスト用領域が含まれる領域B内の詳細を示すショット設計図のマスクの拡大平面図。
【図18】図17に示す半導体装置テスト用領域におけるシェアテストの方法を説明するための拡大平面図。
【図19】この発明の半導体装置形成用基板の変形例を示す拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
(実施形態1)
以下、この発明の半導体装置形成用基板および半導体装置の製造方法について説明をする。
図1は、この発明の実施形態1に関する半導体装置形成用基板10のマスク図面(平面図)である。図2は、図1において、点線の○印で示す領域Aの詳細を示すショット設計図のマスク図面(拡大平面図)である。図3は、図2のショット設計図のマスク図面を、図1に図示された領域Aに実際にショットした際の半導体装置テスト用領域11aの図である。また、図3は、図2のIII−III線で切断した拡大断面図である。
図1において、1はシリコン基板などからなる半導体ウエハであり、1aは半導体ウエハ1の有効半導体ウエハ領域である。通常、有効半導体ウエハ領域1aは、半導体ウエハ1に対し、掴みしろの部分を除くため、半径で3〜5mm程度小さい。有効半導体ウエハ領域1aは行方向および列方向に形成されたダイシングライン2によって区分された多数の半導体装置形成領域11を有する。各半導体装置形成領域11の主面上には集積回路(図示せず)が形成されている。また、各半導体装置形成領域11には、後述するが、集積回路上に形成された外部接続用電極が形成されている。
【0010】
各半導体装置形成領域11は、太い実線の方形枠で囲まれた3×3個を1単位としてステップ露光されることにより、半導体ウエハ1から形成される。図1における点線の○印で示す領域A内において、複数の斜線がクロスして引かれた領域は、後述する、強度テストを行う半導体装置テスト用領域11aとなっている。半導体装置テスト用領域11aは、半導体装置形成用基板10の周縁部に8箇所配置されている。半導体装置形成用基板10は、上面から見て、半導体ウエハ1と同一形状である。
半導体装置テスト用領域11aは、いずれも、その一部は有効半導体ウエハ領域1aの外部に食み出して形成されている。
【0011】
図2は、図1に図示された領域A内における各半導体装置形成領域11および半導体装置テスト用領域11aの詳細を示す拡大平面図である。図3は、図2のマスク図面を、図1に図示された領域Aにショットした際の半導体装置テスト用領域11aの図である。領域Aは、3×3個の同一の外形サイズおよび断面積の小領域を有する。上部の行および下部の行に配置された合計6個の半導体装置形成領域11には、同一の平面サイズおよび断面積を有する外部接続用電極21のみがマトリクス状に多数個配列されている。中央の行における左側および右側には、強度テスト用の半導体装置テスト用領域11aが配置され、中央部に半導体装置テスト用領域11bが配置されている。各半導体装置テスト用領域11aには、周辺部に外部接続用電極21が形成され、中央領域には、仮アライメント用電極22および本アライメント用電極23が形成されている。中央の行における中央部に配置された半導体装置テスト用領域11bは、周辺部に外部接続用電極21が配列された外部接続電極配列部を有し、その中央領域には、外部接続用電極21、アライメント用電極22、23など電極が全く形成されていない電極非形成部を有する。電極非形成部は、外部接続用電極配列部に形成された外部接続用電極の列数分よりも広い領域に亘り形成され、その面積も外部接続用電極配列部の面積よりも大きくされている。
【0012】
半導体装置テスト用領域11aに形成された仮アライメント用電極22は、拡大率の小さい位置合わせレンズを用いて、概略の位置合わせを行うためのマークとしての機能を有し、外部接続用電極21よりも大きい外形サイズを有する。また、本アライメント用電極23は、仮アライメント用電極22を用いて概略の位置合わせを行った後、拡大率の大きいレンズを用いて正確に位置合わせを行うためのマークとしての機能を有し、外部接続用電極21より大きく、且つ、仮アライメント用電極22より小さい外形サイズを有する。
一例を示すと、半導体装置形成領域11および半導体装置テスト用領域11a、11bの外形サイズは、それぞれ、7.5mm□程度であり、仮アライメント用電極22の外形サイズは1mmΦ程度であり、本アライメント用電極23は長さ0.5mm程度、幅0.15mm程度の直線部を+字に組み合わせた外形サイズを有する。
【0013】
図4は、図2に図示された領域A内に配置された半導体装置テスト用領域11aをIII−III線で切断した拡大断面図である。
半導体装置テスト用領域11aは、主面(上面)側に集積回路(図示せず)が形成された半導体基板31を有し、集積回路上には、集積回路に接続された複数の接続パッド3を有している。ここで、半導体基板31は、図1に図示された半導体ウエハ1の半導体装置テスト用領域11aに対応する部分である。接続パッド3は、例えば、アルミニウム系金属で形成されている。また、半導体基板31の主面上には、接続パッド3の中央部を露出する開口部を有する第1の絶縁膜4が形成されている。第1の絶縁膜4は、酸化シリコン、窒化シリコンなどの無機材料で形成されている。第1の絶縁膜4の周側面は、半導体基板31の側面から引っ込んでいる。
【0014】
第1の絶縁膜4上に、第2の絶縁膜12が形成されている。第2の絶縁膜12は、ポリイミド系樹脂、PBO(Poly-Phenylene-Benzobisoxazole;ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール)系樹脂等の有機樹脂材料によって形成されている。第2の絶縁膜12にも、接続パッド3の中央部を露出する開口部が形成されている。また、第2の絶縁膜12の周側面は、第1の絶縁膜4の周側面と同一位置となっており、半導体基板31の側面から引っ込んでいる。
【0015】
第2の絶縁膜12上には、一端側が第2の絶縁膜12の開口部を介して接続パッド3に接続された配線15が形成されている。配線15は、第1の配線13と第1の配線13上に形成された第2の配線14の二層構造を有する。
第1の配線13および第2の配線14は、銅系金属により形成することができる。配線15は、二層構造に限らず、三層以上の積層構造とすることもできる。その場合には、例えば、チタン(Ti)、タングステン(W)またはチタンとタングステンの合金などからなる金属層を1層以上介在させる。
【0016】
図4の中央部に図示された配線15は、図示されない接続パッド3に接続されている。図4において、第2の絶縁膜12上における右側の部分には、第1の配線13および第2の配線14が積層されたパッド16が形成されている。パッド16は、集積回路に接続されておらず、周囲の配線15から電気的に隔絶されている。
【0017】
各配線15の他端側はパッド部とされ、パッド部上には外部接続用電極21が形成されている。外部接続用電極21は平坦な上面21aを有し、例えば、直径40〜100μm、高さ40〜80μmの円柱形状を有し、銅系金属などで形成されている。パッド16上には、仮アライメント用電極22が形成されている。図4には図示されていないが、本アライメント用電極23も、仮アライメント用電極22と同様な構造を有し、集積回路に接続されておらず、周囲の配線15から電気的に隔絶されているパッド上に設けられている。
【0018】
外部接続用電極21、仮アライメント用電極22および本アライメント用電極23の周囲領域における第2の絶縁膜12上には、ポリイミド系樹脂またはエポキシ系樹脂からなる封止膜17が形成されている。封止膜17は、外部接続用電極21の配線15上を覆っている。また、封止膜17は、第1の絶縁膜4および第2の絶縁膜12の周囲における半導体基板31上に形成され、第1の絶縁膜4の周側面および第2の絶縁膜12の周側面を覆っている。
封止膜17の上面17aは、外部接続用電極21の上面21aおよび仮アライメント用電極22の上面22a、本アライメント用電極23の上面と同一面かまたは僅かに高くなっている。
【0019】
半導体装置テスト用領域11bは、図4に図示された半導体装置テスト用領域11aと同様な構造を有する。ただ、半導体装置テスト用領域11bには、仮アライメント用電極22および本アライメント用電極23は形成されておらず、その領域の第2の絶縁膜12上に封止膜17が充填されている。
また、図2に図示された各半導体装置形成領域11には、図4に図示された半導体装置テスト用領域11aを参照して説明をすれば、半導体装置テスト用領域11aに図示された外部接続用電極21が第2の絶縁膜12上の全領域に亘りマトリックス上に配列されている。
【0020】
次に、図5〜図14を参照して図1に図示された半導体装置形成用基板10の製造方法の一例を説明する。なお、半導体装置形成領域11、半導体装置テスト用領域11aおよび11bにおいて、外部接続用電極21の形成に係るプロセスはすべて同一であり、各領域11、11a、11bにおける外部接続用電極21の外形サイズおよび断面積も同一である。このため、図面としては半導体装置テスト用領域11aを例として図示するが、外部接続用電極21の形成に係る部分は、全体を代表する製造方法を示している。
【0021】
先ず、図5に図示されるように、各デバイス領域(各半導体装置形成領域11または半導体装置テスト用領域11a、11bに対応する)内における主面側に集積回路(図示せず)およびこの集積回路に接続された接続パッド3を有する半導体ウエハ1を準備する。そして、半導体ウエハ1の各デバイス領域内に接続パッド3の中央部を露出する開口部4aを有し、半導体上ウエハ1の主面を覆う第1の絶縁膜4を形成する。接続パッド3は、例えば、アルミニウム系金属により形成される。第1の絶縁膜4は、半導体上ウエハ1の全面にCVD(Chemical Vapor Deposition)法により酸化シリコンまたは窒化シリコン等の無機材料を成膜した後、この無機材料膜に第1の開口部4aを形成すると共に周側面が半導体ウエハ1の側面より引っ込む位置になるようにパターニングして形成される。無機材料膜をパターニングするには、一般に知られたフォトリソグラフィ技術を用いて行う。要約して説明すれば、無機材料膜の上に、フォトレジストを成膜し、露光および現像してフォトレジストをパターニングし、パターニングされたフォトレジストをマスクとして無機材料膜をエッチングする。エッチングは、ウエットエッチングでもドライエッチングでもよい。以下においては、このような技術を単にフォトグラフィ技術と記載し、その説明を書略する。
【0022】
次に、図6に図示されるように、ポリイミド系樹脂またはPBO系樹脂等の有機樹脂を、第1の絶縁膜4上、接続パッド3上および第1の絶縁膜4の周囲における半導体ウエハ1上にべた状に塗布する。塗布の方法は、スピンコーティング法、スクリーン印刷法、スキャン塗布法などの適宜な方法を用いることができる。
【0023】
次に、べた状に塗布された有機樹脂膜に、フォトリソグラフィ技術によって接続パッド2の中央部を露出する開口部12aを形成する。このとき、同時に、第2の絶縁膜12の周側面の位置が第1の絶縁膜4の周側面の位置と一致するように第2の絶縁膜12の周囲を除去する。
そして、第2の絶縁膜12上全面、第2の絶縁膜12の開口部12aから露出する接続パッド3上および第2の絶縁膜12の周囲における半導体ウエハ1上にスパッタ法または無電解めっき法により、例えば、銅系金属からなる金属膜13Aを形成する。後述するが、金属膜13Aはパターニングされて、第1の配線13となる。この状態を図7に示す。
【0024】
金属膜13A上全面に、フォトレジスト膜41を塗布し、フォトリソグラフィ技術により、第2の配線14に対応する開口部を有する形状にパターニングする。この場合における第2の配線14に対応する開口部の形状には、パッド16に対応する形状が含まれる。この状態を図8に示す。そして、電解めっきを行い、金属膜13Aを電流路として各開口部から露出される金属膜13A上に第2の配線14を形成する。この状態を図9に示す。この後、フォトレジスト膜41を剥離する。
【0025】
次に、金属膜13A上および第2の配線14上にフォトレジスト膜42をべた状に塗布する。このフォトレジスト膜42は、その上面が、以降に形成される外部接続用電極21、仮アライメント用電極22および本アライメント用電極23の各上面より高い位置となるように形成する。そして、フォトレジスト膜42を、フォトリソグラフィ技術により、形成しようとする外部接続用電極21、仮アライメント用電極22および本アライメント用電極23の各形状の開口部を有するようにパターニングする。次に、金属膜13Aを電流路として電解めっきを行い、フォトレジスト膜42の各開口部から露出された第2の配線14上に、それぞれ、外部接続用電極21、仮アライメント用電極22および本アライメント用電極23を形成する。この状態を図10に図示する。但し、図10には本アライメント用電極23は図示されていない。
【0026】
次に、フォトレジスト膜42を剥離すると、図11に図示されるようにフォトレジスト膜42下にあった金属膜13Aが露出する。次に、第2の配線14をマスクとして、金属膜13Aをエッチングする。これにより第1の配線14と同一パターンを有する第1の配線13が形成される。つまり、第1の配線13上に第2の配線14が積層され、集積回路に接続された配線15が形成される。また、集積回路に接続されず、配線15から電気的に隔絶されたパッド16が形成される。この状態を図12に図示する。
【0027】
図12に図示された状態において外部接続用電極21のシェアテストを行う。シェアテストは、半導体装置テスト用領域11aに形成された外部接続用電極21に対して行う。図1を参照すると、半導体装置形成用基板10の8箇所に配置された半導体装置テスト用領域11aは、いずれも、一部が有効半導体ウエハ領域1aの外部に食み出している。つまり、図2の領域Aに配置された左右の半導体装置テスト用領域11a(図2における太い点線の方形枠の領域)のいずれか一方の領域は、全領域の大半が有効半導体ウエハ領域1a内に形成され、ごく一部のみが有効半導体ウエハ用領域1aの外部に食み出している。
【0028】
このような半導体装置テスト用領域11a内の外部接続用電極21に対してシェアテストを行う。図15に図示されるように、半導体装置テスト用領域11aの周辺部に配列された外部接続用電極21と中央領域に形成された仮アライメント用電極22または本アライメント用電極23の間に、二点鎖線の○印で示すシェアテスタのヘッドSHを落とし、いずれかの外部接続用電極21に当てて、一点鎖線の矢印で示す方向に加圧して、外部接続用電極21のシェア破断強度を測定する。ヘッドSHは、測定する外部接続用電極21の両隣の外部接続用電極21にぶつからないように、外部接続用電極21の直径や、外部接続用電極21間の距離に応じて交換することができる。1つの外部接続用電極21の測定を行ったら、シェアテスタのヘッドSHを移動して別の外部接続用電極21のシェア破断強度を測定する。1つの半導体装置テスト用領域11a内において外部接続用電極21を数本(3〜7本程度)の測定を行ったら、別の半導体装置テスト用領域11aにおいて同様なシェアテストを行う。これを繰り返し行う。図1に図示された半導体装置形成用基板10の例では、8箇所の半導体装置テスト用領域11aに対してシェアテストを行うことができる。
【0029】
本発明におけるシェアテストは、製品とすることができない領域を用いて行うので、製品となる領域を減少することがない。すなわち、本発明によれば、製品となる半導体装置形成領域11の数量が減少することを防止することができる。
但し、シェアテストを正確に行うため、シェアテストは製品にほぼ等しい製造条件下で形成された外部接続用電極21に対して行う必要がある。このため、半導体装置テスト用領域11aにおける有効半導体ウエハ領域1aの外部に食み出す領域の面積は、全領域の面積の20%程度以下とする必要がある。なお、この場合、半導体装置形成用基板10に形成する半導体装置テスト用領域11aがすべて上記条件に適合するとは限らない。シェアテストは条件を満足する半導体装置テスト用領域11aに対してのみ行えばよい。また、第1の配線13が極めて薄く、第1の配線13のエッチングによるシェアテストへの影響が実質的に無い場合には、シェアテストは、金属膜13Aをパターニングする前の図11に図示する状態で行うことも可能である。
【0030】
シェアテストを行った後、以下に示す工程を行うが、以下の工程は、シェアテストにより合格した場合のみ行い、シェアテストで不合格となった場合には行う必要がない。シェアテストを行った後は、先ず、封止膜17を形成する。封止膜17は、図13に図示するように、第2の絶縁膜12上に外部接続用電極21、仮アライメント用電極22および本アライメント用電極23の上面を覆うように厚く形成する。
そして、図14に図示するように封止膜17の上部を研削して、外部接続用電極21の上面21a、仮アライメント用電極22の上面22aおよび本アライメント用電極23の上面を露出させる。
【0031】
外部接続用電極21、仮アライメント用電極22および本アライメント用電極23は電解めっきにより形成するため、外部接続用電極21は、1つ1つ高さが異なり、また、外部接続用電極21の上面21a、仮アライメント用電極22の上面22aおよび本アライメント用電極23の上面には、かなり大きな凹凸が形成されている。従って、外部接続用電極21の上面21a、仮アライメント用電極22の上面22aおよび本アライメント用電極23の上面を露出する工程では、封止膜17と共に外部接続用電極21、仮アライメント用電極22および本アライメント用電極23の上部側を研削する。外部接続用電極21、仮アライメント用電極22および本アライメント用電極23は銅系金属などの軟質の金属で形成されているので、これらの電極21、22、23の上面を研削する工程において、図14には図示されていないが、各電極21、22,23の上面にダレができる。このダレを有する各電極21、22,23の上面上に半田ボールを搭載してリフロー処理をすると、半田ボールが異形となり、外部端子に半田付けした場合、十分な接合強度を得ることができない。
【0032】
このため、外部接続用電極21の上面21a、仮アライメント用電極22の上面22aおよび本アライメント用電極23の上面をエッチングしてダレと共にこれらの電極21、22、23の上部側を除去するようにしてもよい。この工程を行うと、外部接続用電極21の上面21a、仮アライメント用電極22の上面22aおよび本アライメント用電極23の上面が封止膜17の上面17aより僅かに低くなる。
【0033】
次に、半導体装置形成領域11における外部接続用電極21の上面に半田ボールを形成する。この工程は、半導体装置形成領域11における外部接続用電極21の上面21a上に半田ボールを搭載し、半導体装置形成用基板10をリフロー炉内に収容してリフロー処理を行う。このリフロー処理により、半田ボールが外部接続用電極21の上面21aに接合される。
半田ボールと外部接続用電極21との位置合わせには、仮アライメント用電極22および本アライメント用電極23を用いる。半田ボールは、半導体装置テスト用領域11aおよび11b内の外部接続用電極21上に形成する必要はない。
但し、プロセスの都合上、効率的であるならば、半導体装置テスト用領域11aおよび11b内の外部接続用電極21上に形成することは差し支えない。
図14においては、半導体装置テスト用領域11a内の外部接続用電極21上には半田ボールを形成しないものとしている。
【0034】
次に、必要に応じて、半導体ウエハ1の裏面にマークを捺印する。この工程における位置合わせにも、仮アライメント用電極22および本アライメント用電極23を用いることができる。
そして、図14において二点差線で示すダイシングライン2に沿って封止膜17および半導体ウエハ1を切断して、多数の半導体装置を同時に得ることができる。
上記実施形態1の半導体装置形成用基板10においては、シェアテストを行う外部接続用電極21が含まれる半導体装置テスト用領域11aの一部を半導体装置形成用基板10の外部に食み出すようにしたので、製品となる半導体装置形成領域の数量が減少するのを防止することができる。また、シェアテスト用の外部接続用電極21と仮アライメント用電極22および本アライメント用電極23を同一の半導体装置テスト用領域11a内に形成したので、半導体装置形成用基板10においてアライメント電極のみを形成する領域を製品形成用の領域とすることができ、さらに、製品となる半導体装置形成領域を増大することができる。
【0035】
半導体装置テスト用領域11aは、図15に図示されるように、周辺部に配列された外部接続用電極21よりも中央領域に広いスペースが形成されているので、シェアテスタのヘッドSHを落とす作業が容易であり、シェアテストを効率よく行うことができる、という効果を有する。
【0036】
(実施形態2)
図16は、この発明の実施形態2に関する半導体装置形成用基板50のマスク図面(平面図)であり、図17は、図16において点線の○印で示す領域Bの詳細を示すショット設計図のマスク図面(拡大平面図)である。
図16に図示された半導体装置形成用基板50においては、太い実線の方形枠で囲まれた4×4個の半導体装置形成領域51を1単位としてステップ露光されて形成される。半導体装置形成用基板50は、上面から見て、半導体ウエハ1と同一形状である。
【0037】
図17に図示されるように、領域B内には、4種類の小領域が設けられている。1種類目は、外部接続用電極21のみがマトリクス上に配列された半導体装置形成領域51である。2種類目は各導体装置形成領域の周辺部に外部接続用電極21のみが配列された外部接続用電極配列部を有し、外部接続用電極配列部よりも中央領域には電極が全く形成されていない第1の半導体装置テスト用領域51aである。3種類目は各導体装置形成領域の周辺部に外部接続用電極21のみが配列された外部接続用電極配列部を有し、ほぼ中央部に仮アライメント用電極22が形成された第2の半導体装置テスト用領域51bである。4種類目は各導体装置形成領域の周辺部に外部接続用電極21のみが配列された外部接続用電極配列部を有し、ほぼ中央部に本アライメント用電極23が形成された第3の半導体装置テスト用領域51cである。各領域51、51a、51bおよび51cは、それぞれ、四個であり、図17に図示された位置に配置されている。
【0038】
図16を参照すると、複数の斜線がクロスして引かれた第1の半導体装置形成領域51aが半導体装置形成用基板50の4箇所に配置されている。そして、4箇所のいずれにおいても、第1の半導体装置テスト用領域51aは、その一部が有効半導体ウエハ領域1aの外部に食み出している。
図16に図示された4箇所の第1の半導体装置形成領域51aの位置は、いずれも図17において最下行の左から2番目の太い点線の方形枠で囲んだ第1の半導体装置形成領域51aの位置に対応する。
【0039】
図16に図示された半導体装置形成用基板50においては、この第1の半導体装置形成領域51aに形成された外部接続用電極21に対してシェアテストが行われる。
図18に図示されるように、第1の半導体装置テスト用領域51aの周辺部に外部接続用電極21が配列された外部電極配列部よりも中央側に、二点鎖線の○印で示すシェアテスタのヘッドSHを落とし、いずれかの外部接続用電極21に当てて、一点鎖線の矢印で示す方向に加圧して、外部接続用電極21のシェア破断強度を測定する。1つの外部接続用電極21の測定を行ったら、シェアテスタのヘッドSHを移動して別の外部接続用電極21のシェア破断強度を測定する。1つの第1の半導体装置テスト用領域51a内において外部接続用電極21を数本(3〜7本程度)の測定を行ったら、別の第1の半導体装置テスト用領域51aにおいて同様なシェアテストを行う。これを4箇所の第1の半導体装置テスト用領域51aにおいて繰り返し行う。
【0040】
実施形態2においても、シェアテストを行う外部接続用電極21が含まれる半導体装置テスト用領域51aの一部を半導体装置形成用基板50の外部に食み出すようにしたので、製品となる半導体装置形成領域の数量が減少するのを防止することができる。
【0041】
(変形例)
上記実施形態においては、本アライメント用電極22および仮アライメント用電極23を、外部接続用電極21と同様に、第2の配線14上に形成する構造とした。しかし、本アライメント用電極22および仮アライメント用電極23を外部接続用電極21とは異なる構造としてもよい。
図19は、本発明の半導体装置テスト用領域の変形例を示す拡大断面図である。この変形例では、図4に図示された構造に対し、仮アライメント用電極22を、第2の配線14を介在させず、直接、第1の配線13上に形成した点で相違する。
図示はしないが、本アライメント電極23についても、外部接続用電極21と同様に、第2の配線14を介在させず、直接、第1の配線13上に形成することができる。
その他は、実施形態1の半導体装置テスト用領域11aと同じであり、同一の部材に同一の図面参照番号を付してその説明を省略する。
【0042】
なお、上記実施形態では、配線上に柱状の外部接続用電極を有する半導体装置形成用基板に対してシェアテストを行う場合で説明した。
しかし、本発明は、接続パッド3上に、配線15を介在させることなく、直接、柱状の外部接続用電極が接合されたTAB(Tape Automated Bump)に対しても適用することができる。
また、接続パッドに金ボールを接合する場合にも適用することができる。この方法では、金ワイヤの先端をキャピラリで加熱してボール部を形成し、このボール部を接続パッドに接合して、ボール部と接続パッドとの接合力をシェアテストにより測定する。この場合、本発明の外部接続用電極に対応する接続パッドを半導体装置形成領域の外部に食み出すように形成する。
【0043】
また、外部接続用電極に対して行うテストとしては、シェアテストに限らず、衝撃テスト、硬度テストなど、外部接続用電極の破壊を伴う他のテストを行う場合にも適用することができる。
【0044】
その他、本発明の半導体装置形成用基板は、発明の趣旨の範囲内において、種々、変形して構成することが可能であり、要は、それぞれが、集積回路に接続される複数の外部接続用電極を有する半導体装置形成領域を、複数有する半導体装置形成用基板であって、外部接続用電極が形成された強度テスト用の半導体装置テスト用領域が、半導体装置形成領域に隣接して設けられ、半導体装置テスト用領域は、有効半導体ウエハ領域の外部に食み出す部分を有するものであればよい。
【0045】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、それぞれが、集積回路を有する多数のデバイス領域が配列された半導体基板を準備する工程と、半導体基板の各デバイス領域上に、それぞれが、集積回路に接続された複数の外部接続用電極を有する複数の半導体装置形成領域を形成する工程と、デバイス領域の集積回路に接続された複数の外部接続用電極を有する、少なくとも1つの強度テスト用の半導体装置テスト用領域を、半導体装置テスト用領域の一部が有効半導体ウエハ領域の外部に食み出すように形成する工程と、半導体装置テスト用領域に形成された外部接続用電極の強度テストを行う工程と、を含むことものであればよい。
【符号の説明】
【0046】
1 半導体ウエハ(半導体基板)
1a 有効半導体ウエハ領域
2 ダイシングライン
3 接続パッド
4 第1の絶縁膜
10、50 半導体装置形成用基板
11、51 半導体装置形成領域
11a、51a〜51c 半導体装置テスト用領域
12 第2の絶縁膜
13 第1の配線
13A 金属膜
14 第2の配線
15 配線
16 パッド
17 封止膜
21 外部接続用電極
22 仮アライメント用電極
23 本アライメント用電極
31 半導体基板

【特許請求の範囲】
【請求項1】
それぞれが、集積回路に接続される複数の外部接続用電極を有する半導体装置形成領域を、複数有する半導体装置形成用基板であって、
外部接続用電極が形成された強度テスト用の半導体装置テスト用領域が、前記半導体装置形成領域に隣接して設けられ、
前記半導体装置テスト用領域は、有効半導体ウエハ領域の外部に食み出す部分を有することを特徴とする半導体装置形成用基板。
【請求項2】
請求項1に記載の半導体装置形成用基板において、前記半導体装置テスト用領域に形成された外部接続用電極の数は、前記半導体装置形成領域に形成された外部接続用電極の数よりも少ないことを特徴とする半導体装置形成用基板。
【請求項3】
請求項1または2のいずれかに記載の半導体装置形成用基板において、前記半導体装置テスト用領域は、複数箇所に設けられていることを特徴とする半導体装置形成用基板。
【請求項4】
請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体装置形成用基板において、前記半導体装置形成用基板から食み出す部分を含めた前記半導体装置テスト用領域の外形サイズおよび断面積は、それぞれ、前記半導体装置形成領域の外形サイズおよび断面積と同一であることを特徴とする半導体装置形成用基板。
【請求項5】
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体装置形成用基板において、前記半導体装置テスト用領域は、前記外部接続用電極が周辺部に配列された外部接続用電極配列部および前記外部接続用電極配列部よりも中央側の位置に前記外部接続用電極が形成されていない外部接続用電極非形成部を有することを特徴とする半導体装置形成用基板。
【請求項6】
請求項5に記載の半導体装置形成用基板において、前記半導体装置テスト用領域の外部接続用電極配列部には、前記外部接続用電極が複数列×複数行に形成されていることを特徴とする半導体装置形成用基板。
【請求項7】
請求項6に記載の半導体装置形成用基板において、前記半導体装置テスト用領域の外部接続用電極非形成部は、前記外部接続用配列部に形成された前記外部接続用電極の列数分または行数分の少なくとも一方よりも広い領域を有することを特徴とする半導体装置形成用基板。
【請求項8】
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の半導体装置形成用基板において、前記半導体装置テスト用領域が少なくとも2つ隣接して配置されていることを特徴とする半導体装置形成用基板。
【請求項9】
請求項8項に記載の半導体装置形成用基板において、前記半導体装置テスト用領域に隣接して、アライメント用電極が形成されたアライメント電極形成領域を有することを特徴とする半導体装置形成用基板。
【請求項10】
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の半導体装置形成用基板において、前記半導体装置テスト用領域の外部接続用電極非形成部は、アライメント用電極が形成されたアライメント用電極形成部を含むことを特徴とする半導体装置形成用基板。
【請求項11】
請求項10項に記載の半導体装置形成基板において、前記アライメント用電極形成部を有する半導体装置テスト用領域に隣接して、前記アライメント用電極形成部を有していない半導体装置テスト用領域が配置されていることを特徴とする半導体装置形成用基板。
【請求項12】
請求項1乃至11のいずれか1項に記載の半導体装置形成用基板において、前記半導体装置テスト用領域に形成された前記外部接続用電極は円柱状であることを特徴とする半導体装置形成用基板。
【請求項13】
請求項1乃至11のいずれか1項に記載の半導体装置形成用基板において、前記半導体装置テスト用領域内に、前記集積回路上に形成された絶縁膜および前記絶縁膜上に形成された配線を有し、前記外部接続用電極は前記配線のパッド部上に形成されていることを特徴とする半導体装置形成用基板。
【請求項14】
請求項1乃至13のいずれか1項に記載の半導体装置形成用基板において、前記半導体装置形成用基板から食み出す前記半導体装置テスト用領域の一部の面積は、前記半導体装置テスト用領域全体の面積の20%以下であることを特徴とする半導体装置形成用基板。
【請求項15】
それぞれが、集積回路を有する多数のデバイス領域が配列された半導体基板を準備する工程と、
前記半導体基板の各デバイス領域上に、それぞれが、集積回路に接続された複数の外部接続用電極を有する複数の半導体装置形成領域を形成する工程と、
前記デバイス領域の集積回路に接続された複数の外部接続用電極を有する、少なくとも1つの強度テスト用の半導体装置テスト用領域を、前記半導体装置テスト用領域の一部が有効半導体ウエハ領域の外部に食み出すように形成する工程と、
前記半導体装置テスト用領域に形成された前記外部接続用電極の強度テストを行う工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項16】
請求項15項に記載の半導体装置の製造方法において、前記強度テストの後、前記半導体装置形成領域の周囲を切断して個々の半導体装置を得る工程を含み、
前記各半導体装置形成領域の外部接続用電極と前記半導体装置テスト用領域の外部接続用電極とを同一のプロセスで形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項17】
請求項16項に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体装置テスト用領域を形成する工程は、前記半導体基板の周縁部の複数箇所に前記半導体装置テスト用領域を形成する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項18】
請求項16または17のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体装置形成用基板から食み出す部分を含めた前記半導体装置テスト用領域の外形サイズおよび断面積は、それぞれ、前記半導体装置形成領域の外形サイズおよび断面積と同一であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項19】
請求項16乃至18のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体装置テスト用領域は、前記外部接続用電極が周辺部に配列された外部接続用電極配列部および前記外部接続用電極配列部よりも中央側の位置に前記外部接続用電極が形成されていない外部接続用電極非形成部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20】
請求項16乃至19のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体装置テスト用領域を形成する工程は、前記半導体装置テスト用領域を少なくとも2つ隣接して形成する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項21】
請求項16乃至19項のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体装置テスト用領域に隣接して、アライメント用電極が形成されたアライメント電極形成領域を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項22】
請求項16乃至20のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体装置テスト用領域を形成する工程は、アライメント用電極が形成されたアライメント用電極形成部を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項23】
請求項22に記載の半導体装置の製造方法において、前記アライメント用電極形成部を有する半導体装置テスト用領域に隣接して、前記アライメント用電極形成部を有していない半導体装置テスト用領域を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項24】
請求項16乃至23のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体装置形成領域および前記半導体装置テスト用領域に形成される外部接続用電極は円柱状であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項25】
請求項16乃至24のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体装置形成領域および前記半導体装置テスト用領域に、前記集積回路上に形成された絶縁膜および前記絶縁膜上に積層された配線を形成する工程を含み、前記外部接続用電極は前記配線のパッド部上に形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項26】
請求項16乃至25のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体装置形成用基板から食み出す前記半導体装置テスト用領域の部分の面積は、前記半導体装置テスト用領域全体の面積の20%以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項27】
請求項16乃至26のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、
強度テストを行う工程の後、前記半導体装置形成領域の周囲を切断して個々の半導体装置を得る工程の前に、前記外部接続用電極の周囲における半導体基板上に封止膜を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項28】
請求項16乃至27のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記封止膜を形成する工程および前記半導体装置形成領域の周囲を切断して個々の半導体装置を得る工程は、前記強度テストにおいて合格した場合に行い、前記強度テストにおいて不合格の場合は行わないことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項29】
請求項16乃至28のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、前記強度テストの後、前記半導体装置形成領域の周囲を切断して個々の半導体装置を得る工程の前に、前記半導体装置形成領域内に形成された前記外部接続用電極上に半田ボールを形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。

【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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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【図19】
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【公開番号】特開2011−124297(P2011−124297A)
【公開日】平成23年6月23日(2011.6.23)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−279060(P2009−279060)
【出願日】平成21年12月9日(2009.12.9)
【出願人】(000001443)カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Fターム(参考)】