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JP2007115958A - 半導体装置 - Google Patents

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JP2007115958A
JP2007115958A JP2005306953A JP2005306953A JP2007115958A JP 2007115958 A JP2007115958 A JP 2007115958A JP 2005306953 A JP2005306953 A JP 2005306953A JP 2005306953 A JP2005306953 A JP 2005306953A JP 2007115958 A JP2007115958 A JP 2007115958A
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Terunao Hanaoka
輝直 花岡
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Seiko Epson Corp
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Abstract

【課題】小型化が可能で、かつ、信頼性の高い半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置は、複数の電極14を有する半導体基板10と、半導体基板10の電極14が形成された面に設けられてなり、半導体基板10と対向する第1の面18とは反対側の第2の面19に凹部17が形成された樹脂層15と、電極14と電気的に接続されてなり、凹部17の内側に形成されたテストパッド20と、テストパッド20に電気的に接続された、樹脂層15の第2の面19上を通る、テストパッド20よりも幅が狭い配線22,32と、いずれかのテストパッド20と電気的に接続されてなり、外部端子40が形成されるランド30とを含む。
【選択図】図2

Description

本発明は、半導体装置に関する。
小型化が可能な半導体装置の開発が進んでいるが、同時に、半導体装置の信頼性を確保することが重要である。そして、半導体装置の信頼性を確保するためには、半導体装置に対して電気的な特性検査を行うことが重要である。現在、半導体装置の電気的な特性検査の方法として、プローブ検査が知られている。これは、検査対象にプローブと呼ばれる検査針を接触させて、電気的な特性を検査する検査方法である。信頼性の高いプローブ検査を行うためには、プローブを接触させる対象の面積が広いことが好ましい。
国際公開第01/71805号パンフレット
本発明の目的は、小型化が可能で、かつ、信頼性の高い半導体装置を提供することにある。
(1)本発明に係る半導体装置は、電極を有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記電極が形成された面に設けられてなり、前記半導体基板と対向する第1の面とは反対側の第2の面に凹部が形成された樹脂層と、
前記電極と電気的に接続されてなり、前記凹部の内側に形成されたテストパッドと、
前記テストパッドに電気的に接続された、前記樹脂層の前記第2の面上を通る、前記テストパッドよりも幅が狭い配線と、
いずれかの前記テストパッドと電気的に接続されてなり、外部端子が形成されるランドと、
を含む。本発明によると、電極の外形を小さくした場合でも、電気特性検査を容易に行うことができる。そのため、本発明によると、小型化が可能で、かつ、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
(2)本発明に係る半導体装置は、電極を有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記電極が形成された面に設けられてなり、前記半導体基板と対向する第1の面とは反対側の第2の面に穴が形成された樹脂層と、
前記電極と電気的に接続されてなり、前記穴の内側に形成されたテストパッドと、
前記テストパッドに電気的に接続された、前記樹脂層の前記第2の面上を通る、前記テストパッドよりも幅が狭い配線と、
いずれかの前記テストパッドと電気的に接続されてなり、外部端子が形成されるランドと、
を含む。本発明によると、電極の外形を小さくした場合でも、電気特性検査を容易に行うことができる。そのため、本発明によると、小型化が可能で、かつ、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
(3)この半導体装置において、
前記テストパッドの外形は、前記電極よりも大きくてもよい。
(4)この半導体装置において、
前記テストパッドを露出させる開口が形成されたレジスト層をさらに含んでもよい。
(5)この半導体装置において、
前記テストパッドにおける前記開口からの露出部を覆う被覆部をさらに含んでもよい。
(6)この半導体装置において、
前記ランドは、前記テストパッドと前記電極との間に設けられていてもよい。
(7)この半導体装置において、
前記テストパッドは、前記ランドと前記電極との間に設けられていてもよい。
以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。また、本発明は、以下の内容を自由に組み合わせたものを含むものとする。
図1(A)〜図6は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置について説明するための図である。ここで、図1(A)は、半導体装置1の概略図であり、図1(B)は、半導体装置1の一部を示す上視図である。また、図1(C)は、図1(B)のIC−IC線断面の一部拡大図である。但し、図1(B)では、説明のため、外部端子40、レジスト層42及び補強層50を省略してある。また、図2(A)は、図1(C)の一部拡大図であるが、説明のため、補強層50(被覆部52)を省略してある。そして、図2(B)は、図2(A)のIIB−IIB線断面の一部拡大図である。
本実施の形態に係る半導体装置は、半導体基板10を有する。半導体基板10は、例えばシリコン基板であってもよい。半導体基板10は、ウエハ状をなしていてもよい(図1(A)参照)。すなわち、半導体基板10は、半導体ウエハであってもよい。ウエハ状の半導体基板10は、複数の半導体装置となる領域11を含んでいてもよい。ただし、半導体基板10は、チップ状をなしていてもよい(図示せず)。
半導体基板10は、1つ又は複数の(半導体チップには1つの、半導体ウエハには複数の)集積回路12を有する(図1(C)参照)。集積回路12は、領域11毎に形成されていてもよい。集積回路12の構成は特に限定されないが、例えば、トランジスタ等の能動素子や、抵抗、コイル、コンデンサ等の受動素子を含んでいてもよい。
半導体基板10は、図1(B)及び図1(C)に示すように、複数の電極14を有する。電極14は、集積回路12が形成された面に形成されていてもよい。電極14は、半導体基板10の内部と電気的に接続されていてもよい。電極14は、集積回路12と電気的に接続されていてもよい。あるいは、集積回路12に電気的に接続されていない電極を含めて、電極14と称してもよい。電極14は、アルミニウム又は銅等の金属で形成されていてもよい。なお、電極14とは、半導体基板10の内部配線のうち、外部との電気的な接続に利用するために設計されたランド状の領域を指してもよい。あるいは、電極14とは、半導体基板10の内部配線のうち、後述するパッシベーション膜16の開口から露出した領域を指してもよい。
電極14は、後述するテストパッド20と電気的に接続されてもよい。このとき、すべての電極14が、テストパッド20と電気的に接続されてもよい。あるいは、電極14は、テストパッド20と電気的に接続されない電極を含んでいてもよい。例えば、集積回路12と電気的に接続されていない電極14は、テストパッド20と電気的に接続されない電極であってもよい。
半導体基板10は、パッシベーション膜16を有してもよい。パッシベーション膜16は、それぞれの電極14(例えば、電極14の中央部であってもよい)を露出させる開口を有する。パッシベーション膜は、例えば、SiO、SiN、ポリイミド樹脂等で形成してもよい。
本実施の形態に係る半導体装置は、樹脂層15を含む(図1(B)〜図2(B)参照)。樹脂層15は、半導体基板10の電極14が形成された面に設けられてなる。樹脂層15は、図1(C)及び図2(A)に示すように、パッシベーション膜16上に設けられていてもよい。樹脂層15は、半導体基板10と対向する第1の面18と、第1の面18とは反対側を向く第2の面19とを含む。樹脂層15には、凹部17が形成されてなる(図1(C)〜図2(B)参照)。凹部17は、半導体基板10と対向する面とは反対側の面(第2の面19)に形成されてなる。凹部17は、樹脂層15を貫通しない凹部であってもよい。また、凹部17の代わりに、樹脂層15を貫通する穴を設けてもよい。凹部17は、電極14よりも外形が大きくなっていてもよい。このとき、凹部17の底面が、電極14よりも大きな外形をなしていてもよい。また、凹部17の代わりに樹脂層15を貫通する穴を設けた場合には、穴は電極14よりも外形が大きくなっていてもよい。このとき、穴の底面が電極14よりも大きな外形をなしていてもよい。なお、樹脂層15は、応力緩和機能を有してもよい。樹脂層15を、応力緩和層と称してもよい。樹脂層15の材料は特に限定されないが、例えば、ポリイミド樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン(BCB;benzocyclobutene)、ポリベンゾオキサゾール(PBO;polybenzoxazole)等の樹脂を利用してもよい。
本実施の形態に係る半導体装置は、図1(B)〜図2(B)に示すように、複数の電極14に電気的に接続された複数のテストパッド20を有する。テストパッド20とは、図3に示すように、プローブ35を接触させて電気的な特性検査を行うための領域であってもよい。本検査工程では、例えば、集積回路12の電気特性を検査してもよい。テストパッド20の外形は、電極14よりも大きくなっていてもよい(図1(B)参照)。テストパッド20は、凹部17の内側に形成されてなる。テストパッド20は、図2(B)に示すように、凹部17の底面に形成されていてもよい。そして、テストパッド20は、凹部17の内壁面によって囲まれていてもよい。テストパッド20は、表面の少なくとも一部が、樹脂層15の第2の面19に対して凹部になっていてもよい。なお、テストパッド20の配列は特に限定されるものではない。複数のテストパッド20は、直線状に配列されていてもよく、千鳥配列をなしていてもよい。あるいは、複数のテストパッド20は、規則性を持たないランダムな配列をなしていてもよい。また、テストパッド20は後述するランド30と電極14の間に設けられていてもよい。
なお、テストパッド20は、後述するランド30と電気的に接続されていてもよい。このとき、すべてのテストパッド20が、いずれかのランド30と電気的に接続されていてもよい。ただし、テストパッド20は、ランド30と電気的に接続されないパッドを含んでいてもよい。
本実施の形態に係る半導体装置は、いずれかのテストパッド20と電気的に接続されたランド30を有する。ランド30は、後述する外部端子40が搭載される部分であってもよい。ランド30は、樹脂層15上(樹脂層15の第2の面19上)に設けられていてもよい。また、ランド30はテストパッド20と電極14の間に設けられていてもよい。ランド30は、いずれかの電極14と電気的に接続されてなる。なお、本実施の形態に係る半導体装置では、すべてのランド30が、それぞれ、いずれかのテストパッド20と電気的に接続されていてもよい。ただし、半導体装置は、いずれかの電極14と電気的に接続されてなり、かつ、テストパッド20と電気的に接続されていないランドを含んでいてもよい。
本実施の形態に係る半導体装置は、図1(B)及び図1(C)に示すように、テストパッド20に電気的に接続された配線22,32を含む。ここで、配線22は、テストパッド20と電極14とを電気的に接続する配線であってもよい。また、配線32は、テストパッド20とランド30とを電気的に接続する配線であってもよい。配線22,32は、樹脂層15の第2の面19上を通るように形成されてなる。また、配線22,32は、テストパッド20よりも幅が狭くなっている。
なお、本実施の形態に係る半導体装置では、図1(B)及び図1(C)に示すように、テストパッド20から配線22,32が引き出され、それぞれ、電極14とランド30とに電気的に接続されていてもよい。ただし、本発明はこれに限られるものではない。例えば、ランド30から2つの配線が引き出され、それぞれの配線が、電極14及びテストパッド20に接続されていてもよい。あるいは、電極14から2つの配線が引き出され、それぞれの配線が、テストパッド20及びランド30に接続されていてもよい。
テストパッド20とランド30、及び、配線22,32をあわせて、導電パターン25と称してもよい。導電パターン25を形成する方法は特に限定されない。たとえば、導電パターン25は、半導体基板10上に形成された導電層をパターニングすることによって形成してもよい。導電パターン25の形状は、パターニングする工程で利用されるレジスト層の形状を調整することで制御してもよい。
本実施の形態に係る半導体装置は、図1(C)及び図2(A)に示すように、ランド30に設けられた外部端子40を有していてもよい。外部端子40は、ランド30と電気的に接続されてなる。外部端子40は、例えば、はんだによって形成されていてもよい。
本実施の形態に係る半導体装置は、図1(C)及び図2(A)に示すように、レジスト層42を有していてもよい。レジスト層42には、テストパッド20を露出させる開口44が形成されていてもよい。レジスト層42は、電極14及び配線22,32を覆うように形成されていてもよい。また、レジスト層42には、ランド30を露出させる開口46が形成されていてもよい。開口46は、ランド30の中央領域とオーバーラップするように設けられていてもよい。そして、外部端子40は、開口46を利用して、ランド30と電気的に接続されていてもよい。
本実施の形態に係る半導体装置は、図1(C)に示すように、外部端子40の根元を補強する補強層50を含んでいてもよい。補強層50の一部は、レジスト層42の開口44を充填するように形成されていてもよい。すなわち、補強層50によって、テストパッド20におけるレジスト層42の開口44からの露出部が覆われていてもよい。なお、補強層50のうち、テストパッド20におけるレジスト層42の開口44からの露出部を覆う部分を指して、被覆部52と称してもよい。
本実施の形態に係る半導体装置は、以上の構成をなしていてもよい。但し、レジスト層42及び外部端子40が形成されていない半導体装置を指して、半導体装置と称してもよい。あるいは、半導体装置1を個片に分割した状態を、半導体装置2と称してもよい。図4には、半導体装置2が実装された回路基板1000を示す。そして、半導体装置1を有する電子機器として、図5にはノート型パーソナルコンピュータ2000を、図6には携帯電話3000を、それぞれ示す。
本発明によると、小型化が可能で、かつ、信頼性の高い電気特性検査を容易に行うことが可能な半導体装置を提供することができる。以下、この効果について説明する。
半導体装置の電気特性を検査する方法として、プローブ検査が知られている。これは、プローブと呼ばれる検査針を検査対象に接触させて、検査対象の電気特性を検査する方法である。
プローブ検査によって半導体装置の電気特性の検査を行う場合には、プローブは、電極に接触させることがあった。しかし、プローブの位置制御の精度には限界がある。そのため、電極を利用して確実にプローブ検査を行うためには、電極を一定以上の大きさに形成する必要があるが、これによると、電極の大きさの制約が原因で半導体装置(半導体チップ)の小型化が困難になることが予想される。また、現在、集積回路の高集積化が進み、半導体チップ内部の配線の引き回しが困難になっている。しかし、電極を小さくすることができれば、半導体チップの内部配線の引き回しも容易になり、電気的な信頼性の高い半導体チップを設計することが可能になる。
また、プローブ検査によって半導体装置の電気特性の検査を行う手段として、外部端子(ランド)にプローブを接触させることが考えられる。しかし、この方法によると、外部端子(ランド)に接続されていない電極の検査を行うことができなくなる。また、プローブを外部端子に押し当てると、外部端子に力がかかり、外部端子の破損や脱落につながることも予想される。
これに対して、半導体装置1によると、テストパッド20にプローブを接触させて電気特性検査を行うことができる。そのため、電極14を電気特性検査に利用する必要がなくなるため、電極14を小型化しても、電気特性検査が可能である。そして、電極14を小さくすることができれば、半導体装置(半導体チップ)を小型化することができる。すなわち、本発明によると、電極14を小型化した場合でも電気特性検査を行うことが可能なことから、電気的な信頼性を確保しつつ、小型化することが可能な半導体装置を提供することができる。特に、テストパッド20を電極14よりも大きくすることで、容易に電気特性検査を行うことができる。また、テストパッド20が、樹脂層15の凹部17の内側に形成されることから、プローブ検査の際に、プローブがテストパッド20から外れることを防止することができる。そのため、信頼性の高い電気特性検査が可能になる。また、本発明によると、外部端子40が設けられた半導体装置に対して、外部端子40を利用することなく電気特性検査を行うことができる。そのため、外部端子40を損傷することなく電気特性検査を行うことができ、かつ、外部端子40(ランド30)と電気的に接続されない電極14に対する電気特性検査が可能になる。なお、半導体装置に対するプローブ検査は、テストパッド20(導電パターン25)を形成する工程の後のいずれの段階で行ってもよい。例えば、プローブ検査は、レジスト層42が形成されていない半導体装置に対して行ってもよい。あるいは、プローブ検査は、レジスト層42を有する半導体装置に対して行ってもよい。この場合、レジスト層42の開口44を利用して、プローブ検査を行ってもよい。あるいは、プローブ検査は、外部端子40を有する半導体装置に対して行ってもよい。また、プローブ検査は、補強層50(被覆層52)を有する半導体装置に対して行ってもよい。この場合、被覆部52は、レジスト層42よりも柔らかい材料で形成してもよい。これによると、被覆部52を形成した後でも、プローブ検査が行いやすくなる。そして、補強層50が形成された半導体装置に対してプローブ検査を行う場合、製品に近い状態でプローブ検査を行うことが可能になるため、より信頼性の高い電気特性検査を行うことができる。このとき、被覆部52は、透明の材料で形成してもよい。また、補強層50は、テストパッド20とオーバーラップする凹部を有するように形成してもよい。これらの構成によると、根元補強層50又は被覆部52を形成する工程の後でも、テストパッド20の位置を容易に確認することができるため、効率よく確実に、検査工程を行うことができる。
図7(A)及び図7(B)は、本発明を適用した実施の形態の変形例に係る半導体装置について説明するための図である。
本実施の形態に係る半導体装置は、図7(A)に示すように、樹脂層60及び樹脂層66を含んでいてもよい。樹脂層60,66は、積層されていてもよい。樹脂層60には、穴62が形成されていてもよい。穴62は、樹脂層60を貫通する貫通穴であってもよい。すなわち、穴62は、樹脂層66を部分的に露出させる穴であってもよい。
本実施の形態に係る半導体装置は、図7(B)に示すように、テストパッド70を含む。テストパッド70は、底部72と、底部72の周囲を囲む側壁部74とを含んでいてもよい。底部72は、穴62の底面に形成されていてもよい。すなわち、底部72は、樹脂層60の下層に形成された樹脂層66上に形成されていてもよい。また、側壁部74は、穴62の内壁面に形成されていてもよい。底部72と側壁部74とは、一体的に形成されていてもよい。なお、本実施の形態に係る半導体装置では、側壁部74は、穴62の内側に形成されていてもよい。但し、本実施の形態に係る半導体装置では、側壁部74の一部は、穴62の外側に至るように形成されていてもよい。この場合でも、底部72が側壁部74に囲まれることから、プローブが底部72から外れることを防止することができる。そのため、信頼性の高い電気特性検査を行うことが可能になる。なお、本実施の形態では、底部72のみを指して、テストパッドと称してもよい。
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
図1(A)〜図1(C)は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置について説明するための図である。 図2(A)及び図2(B)は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置について説明するための図である。 図3は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を説明するための図である。 図4は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置が実装された回路基板を示す図である。 図5は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を有する電子機器を示す図である。 図6は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を有する電子機器を示す図である。 図7(A)及び図7(B)は、本発明を適用した実施の形態の変形例に係る半導体装置について説明するための図である。
符号の説明
1…半導体装置、 2…半導体装置、 10…半導体基板、 11…領域、 12…集積回路、 14…電極、 15…樹脂層、 16…パッシベーション膜、 17…凹部、 18…第1の面、 19…第2の面、 20…テストパッド、 22…配線、 25…導電パターン、 30…ランド、 32…配線、 35…プローブ、 40…外部端子、 42…レジスト層、 44…開口、 46…開口、 50…補強層、 52…被覆部、 60…樹脂層、 62…穴、 66…樹脂層、 70…テストパッド、 72…底部、 74…側壁部

Claims (7)

  1. 電極を有する半導体基板と、
    前記半導体基板の前記電極が形成された面に設けられてなり、前記半導体基板と対向する第1の面とは反対側の第2の面に凹部が形成された樹脂層と、
    前記電極と電気的に接続されてなり、前記凹部の内側に形成されたテストパッドと、
    前記テストパッドに電気的に接続された、前記樹脂層の前記第2の面上を通る、前記テストパッドよりも幅が狭い配線と、
    いずれかの前記テストパッドと電気的に接続されてなり、外部端子が形成されるランドと、
    を含む半導体装置。
  2. 電極を有する半導体基板と、
    前記半導体基板の前記電極が形成された面に設けられてなり、前記半導体基板と対向する第1の面とは反対側の第2の面に穴が形成された樹脂層と、
    前記電極と電気的に接続されてなり、前記穴の内側に形成されたテストパッドと、
    前記テストパッドに電気的に接続された、前記樹脂層の前記第2の面上を通る、前記テストパッドよりも幅が狭い配線と、
    いずれかの前記テストパッドと電気的に接続されてなり、外部端子が形成されるランドと、
    を含む半導体装置。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の半導体装置において、
    前記テストパッドの外形は、前記電極よりも大きい半導体装置。
  4. 請求項1から請求項3のいずれかに記載の半導体装置において、
    前記テストパッドを露出させる開口が形成されたレジスト層をさらに含む半導体装置。
  5. 請求項4記載の半導体装置において、
    前記テストパッドにおける前記開口からの露出部を覆う被覆部をさらに含む半導体装置。
  6. 請求項1から請求項5のいずれかに記載の半導体装置において、
    前記ランドは、前記テストパッドと前記電極との間に設けられている半導体装置。
  7. 請求項1から請求項5のいずれかに記載の半導体装置において、
    前記テストパッドは、前記ランドと前記電極との間に設けられている半導体装置。
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