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JPH10209210A - 半導体装置及びその製造方法並びにその検査方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法並びにその検査方法

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Publication number
JPH10209210A
JPH10209210A JP9008047A JP804797A JPH10209210A JP H10209210 A JPH10209210 A JP H10209210A JP 9008047 A JP9008047 A JP 9008047A JP 804797 A JP804797 A JP 804797A JP H10209210 A JPH10209210 A JP H10209210A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bump
electrode
semiconductor device
bump electrodes
electrode pads
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9008047A
Other languages
English (en)
Inventor
Atsushi Ono
敦 小野
Yasunori Senkawa
保憲 千川
Makoto Isada
誠 諫田
Norimitsu Futae
則充 二江
Satoru Tone
覚 刀根
Motoji Shioda
素二 塩田
裕一 ▲吉▼田
Yuichi Yoshida
Akio Inohara
章夫 猪原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP9008047A priority Critical patent/JPH10209210A/ja
Priority to TW086118537A priority patent/TW370695B/zh
Priority to US08/989,328 priority patent/US6525422B1/en
Priority to KR1019970069411A priority patent/KR100260344B1/ko
Priority to CN98104274A priority patent/CN1114946C/zh
Publication of JPH10209210A publication Critical patent/JPH10209210A/ja
Priority to US10/282,054 priority patent/US6933607B2/en
Priority to US10/283,212 priority patent/US7005741B2/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バンプ電極形成の歩留り、及びバンプ電極接
続の信頼性を向上すると共に、電極パッドピッチを微細
化することを可能とする。 【解決手段】 半導体基板上に複数の電極パッド3を並
設し、該電極パッド3上の各々に2分割したバンプ電極
6a・6bを形成する。バンプ電極6a・6bは、上記
電極パッド3の並設方向に対して直交する方向に一列に
配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バンプ電極を有す
る半導体装置及びその製造方法並びにその検査方法に関
すると共に、上記半導体装置を実装した液晶表示装置、
回路基板、及びテープキャリアパッケージ(以下、TC
Pと略称する)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置、回路基板、あるいはTC
Pに、半導体装置を電気的に接続する方法として、半導
体装置の電極端子にバンプ電極を設けて、それを用いて
直接接続するワイヤレスボンディング方式がある。
【0003】具体的に、半導体装置としての液晶ドライ
バチップが液晶パネルへ直接フェイスダウンボンディン
グされたチップオングラス(以下、COGと略称する)
方式の液晶表示装置を例に挙げて説明する。このCOG
方式には、液晶ドライバチップと液晶パネルとを、導電
ペーストで接続するペーストCOG方式と、異方性導電
膜(以下、ACFと略称する)で接続するACF−CO
G方式との2種類がある。
【0004】図13(a)に示すように、液晶ドライバ
チップA’は、半導体基板101上に絶縁膜102、電
極パッド103、及び開口部を有する保護膜104がこ
の順に積層され、バリアメタル105を介して上記開口
部にバンプ電極106が形成されてなる。また、上記液
晶ドライバチップA’が実装される液晶パネルB’は、
ガラス基板109上に導電パターン110及び保護膜1
11がこの順に積層されてなる。
【0005】ペーストCOG方式は、上記液晶ドライバ
チップA’のバンプ電極106に導電ペースト112を
塗布した後、液晶パネルB’ヘフェイスダウンボンディ
ングを行い、導電ペースト112を熱硬化させることに
より、バンプ電極106と導体パターン110の入出力
端子とが接続される方式である。
【0006】一方、ACF−COG方式は、図13
(b)に示すように、液晶ドライバチップA’と液晶パ
ネルB’との間に、バインダー樹脂107と導電粒子1
08とからなるACFを挟み込むことにより、導電粒子
108を介して、バンプ電極106と導体パターン11
0の入出力端子とが接続される方式である。
【0007】しかしながら、上記COG方式は、液晶ド
ライバチップを液晶パネルに直接フェイスダウンボンデ
ィングするため、パネル実装を行ったときに、バンプ欠
落やバンプ高さ異常等のバンプ不良に関連した実装不良
が発生するという問題がある。
【0008】また、COG方式は、バンプ電極を接合す
る相手がガラスのような硬い物であることから液晶ドラ
イバチップ内のバンプ高さバラツキが問題となる。例え
ば、ACF−COG方式の場合、ACF中に混入されて
いる導電粒子の粒径は平均3〜5μmであるため、隣り
合うバンプ電極の高さのギャップが導電粒子の粒径以上
あると接続不良を生じる。また、ペーストCOG方式の
場合でも、隣り合うバンプ電極の高さのギャップが、塗
布するペースト厚よりも大きい場合は接続不良を生じ
る。
【0009】COG方式においては、接触抵抗の増加対
策、あるいは突発的なバンプ不良による接触不良対策と
して、電源端子及び入力端子を多端子にすることが一般
的に行われているが、出力端子についてはスペースがな
いこともあり多端子構成はとられていない。
【0010】そのため、出力側端子のバンプ電極が、1
つでも欠落していたり、隣接のバンプ電極よりも極端
(導電粒子径以上)に低かったりすると、ライン欠陥等
のパネル表示不良が発生し、リペアもしくは廃棄処分と
しなければならない。
【0011】このような問題は、COG方式の液晶表示
装置だけでなく、プリント基板もしくはセラミック基板
等の基板本体に半導体チップがフェイスダウンボンディ
ングされた回路基板に関しても生じる。これも、バンプ
電極を接合する基板本体が硬いためである。
【0012】また、TCPに関しては、インナーリード
がフレキシブルであることと、バンプ電極とインナーリ
ードにメッキされたSnとが共晶を作りインナーリード
がバンプ電極内に沈み込むこととにより、他のフェイス
ダウンボンディング方式と比較して有利ではあるが、バ
ンプ欠落や著しいバンプ高さギャップが生じた場合に
は、やはり接続不良が生じる。
【0013】以上のような問題に対して、実開平3−5
6136号公報には、図14に示すように、正方形の接
続端子(電極パッド)206上に、4分割された金バン
プ(バンプ電極)206a・206b・206c・20
6dを形成した圧接用バンプの構成が開示されている。
この構成では、半導体チップを金バンプ周辺の光硬化性
樹脂を介して相手側基板端子に圧接するので、金バンプ
を4分割することによって、金バンプ206a・206
b・206c・206dと基板端子との間に樹脂が残留
して接続不良となる確率を低くしている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記実
開平3−56136号公報に記載の構成では、バンプ電
極を行列双方向に複数に分割しているため、電極パッド
ピッチ、即ち配線ピッチを小さくすることができないと
いう問題を有している。
【0015】また、実開平3−56136号公報に示さ
れているような、半導体チップに転写バンプ用基板から
なるバンプ電極を直接転写する場合には、電極パッドピ
ッチが100μm以下への適用は困難であり、半導体チ
ップの微細化が進み、電極パッドピッチが50〜80μ
mとなった現在では実用は困難である。
【0016】このことは、一般的な転写バンプが、テー
プキャリアのインナーリード先端にバンプ電極を転写
し、さらにそれを半導体チップの電極パッドにインナー
リードボンディングする方式であり、この方式はウェハ
ーバンププロセスを必要としない利点があるが、機械的
な接続を2度繰り返すことにより、電極パッドピッチ1
00μm以下への使用が精度的に困難であることと同様
である。従って、機械的な接続を行うことと、1チップ
毎にしか転写できないことを考慮に入れると、転写バン
プ方式よりもウェハーバンププロセスにてバンプ電極を
半導体チップの電極パッド上に形成するウェハーバンプ
方式の方が精度・量産性ともに優れている。
【0017】尚、バンプ電極の分割に関しては、熱応力
の発生軽減を目的としてバンプ電極を4分割した構成が
特開平5−13418号公報、及び特開平7−5811
2号公報に開示されている。
【0018】しかし、これらの公報には、バンプ欠落等
の不良率低減を目的とした2分割バンプ電極や実装構造
については開示されていない上、配線ピッチに関する記
載もない。特に、特開平5−13418号公報に記載の
構成はバンプ電極上に半田層を設けるものであり、1つ
でもバンプ電極が欠落すれば半田層を目的の形状に形成
することができなくなるので、この構成ではバンプ不良
を低減することはできないことがわかる。また、特開平
7−58112号公報に記載の構成ではダイオード素子
の場合についての記載しかないため、配線ピッチに関す
る発想がないことがわかる。
【0019】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたもので、その目的は、各電極パッド上に配
置される複数のバンプ電極を、電極パッドの並設方向に
直交する方向に一列に並べることにより、バンプ欠落等
の不良率を低減すると共に電極パッドピッチを小さくす
ることができる半導体装置を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の請求項1に記載の半導体装置は、半導体
基板上に複数の電極パッドを並設し、該電極パッド各々
の上に複数のバンプ電極を形成してなる半導体装置にお
いて、上記各電極パッド上の複数のバンプ電極は、上記
電極パッドの並設方向に対して直交する方向に一列に配
置されていることを特徴としている。つまり、上記複数
のバンプ電極は、各電極パッドにおいて、単一の一列の
みを形成するように配置される。
【0021】上記の構成によれば、バンプ電極が1つの
電極パッドに対して複数に分割されているので、単一の
バンプ電極の場合に比べて、バンプ電極が不良となる確
率が低くなる。即ち、単一のバンプ電極の場合には、バ
ンプ欠落、あるいは隣接するバンプ電極との間に著しい
バンプ高さギャップが生じると、半導体装置を実装した
ときに単一のバンプ電極では接続不良となってしまう
が、複数のバンプ電極の場合には、例え複数の内のいく
つかにバンプ欠落やバンプ高さギャップが生じたとして
も、少なくとも1つのバンプ電極が接続していれば、接
続不良とはならない。これにより、半導体装置の実装時
の接続不良率を大幅に低減することができる。この結
果、バンプ電極形成の歩留りの向上、及び接続の信頼性
の向上が可能となる。
【0022】さらに、複数のバンプ電極は電極パッドの
並設方向に対して直交する方向に一列に並べられている
ので、電極パッド間の間隔を極限まで狭くすることがで
きる。従って、電極パッドピッチを小さくできるので、
半導体装置を微細化することが可能となる。
【0023】また、請求項2に記載の通り、上記電極パ
ッドが、上記電極パッドの並設方向の幅が、該並設方向
に直交する方向の幅に対して短い構成としてもよい。
【0024】請求項3に記載の通り、上記各電極パッド
上の複数のバンプ電極が、互いに同一形状の接続面を有
する構成としてもよい。
【0025】請求項4に記載の通り、各電極パッド上の
バンプ電極の個数を3つ以上とすることも可能である
が、各バンプ電極の面積を最大にし、かつ電極パッドの
面積を最小とするためには2つが望ましい。
【0026】請求項5に記載の通り、バンプ電極が2つ
の場合には、上記電極パッドにおける、電極パッドの並
設方向の幅と、該並設方向に直交する方向の幅とが、ほ
ぼ1対2の割合である構成としてもよい。
【0027】請求項6に記載の通り、上記各電極パッド
上の複数のバンプ電極の内の少なくとも1つが、テスト
プローブ可能な接続面を有する構成としてもよい。
【0028】請求項7に記載の通り、上記各電極パッド
と複数のバンプ電極との間に開口部が形成された保護膜
を有し、該開口部が複数のバンプ電極と同数形成されて
いる構成としてもよい。
【0029】請求項8に記載の通り、上記電極パッドが
層間絶縁膜を挟んだ多層メタル構造であり、上記層間絶
縁膜の開口サイズが上記複数のバンプ電極を合わせて1
つと見なしたときの外周サイズよりも大きく形成される
構成としてもよい。
【0030】また、請求項9に記載の通り、請求項1に
記載の半導体装置を、液晶パネル上に形成された導体パ
ターンの入出力端子上にフェイスダウンボンディングに
より接続することにより液晶表示装置を設けてもよい。
【0031】請求項10に記載の通り、請求項1に記載
の半導体装置を、プリント基板あるいはセラミック基板
等の基板上に形成された導体パターン上にフェイスダウ
ンボンディングにより接続することにより回路基板を設
けてもよい。
【0032】請求項11に記載の通り、請求項1に記載
の半導体装置が、デバイスホールを有する絶縁性フィル
ム上に形成された導体パターンと一体に形成され上記デ
バイスホールに延在突出する導体リードに接続すること
によりテープキャリアパッケージを設けてもよい。
【0033】また、請求項12に記載の半導体装置の製
造方法は、半導体基板上の各電極パッドに複数のバンプ
電極を形成してなる半導体装置の製造方法において、電
極パッドが形成された半導体基板上に、バンプ電極形成
用マスクとなるフォトレジストを、形成すべきバンプ電
極の厚さよりも厚くパターニングする工程と、バンプ電
極形成用金属を電極パッドにメッキし、上記フォトレジ
ストの厚さよりも薄い厚さのストレートウォール状のバ
ンプ電極を形成する工程とを有することを特徴としてい
る。
【0034】上記の製造方法によれば、1つの電極パッ
ドに対して複数のバンプ電極を形成するときに、フォト
レジストを形成すべきバンプ電極の厚さよりも厚くパタ
ーニングしているので、複数のバンプ電極を各々ストレ
ートウォール状のバンプ電極とすることができる。これ
により、メッキ時における複数のバンプ電極相互の影響
をなくすことができ、バンプ電極形成の歩留りを大きく
改善することが可能になる。
【0035】さらに、請求項13に記載の半導体装置の
検査方法は、半導体基板上の各電極パッドに複数のバン
プ電極を形成してなる半導体装置の検査方法であって、
上記複数のバンプ電極の内、半導体基板において最も内
部側に形成されたバンプ電極にテストプローバを当接さ
せて電気的特性検査を行うことを特徴としている。
【0036】上記の検査方法によれば、テストプローバ
の加圧に異常が生じた場合等でも、それによるバンプ形
状の変形等を半導体基板のより内部側に形成されたバン
プ電極のみに限定でき、外側のバンプ電極には何ら影響
を及ぼさないようにできることから、テストプローバに
よる検査時の機械的な力によるバンプ形状不良を最小限
に抑えることが可能になる。
【0037】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について図
1ないし図12に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。尚、本実施形態では、半導体装置としての半導体チ
ップをACF−COG方式で実装した液晶表示装置につ
いて説明する。
【0038】図2(a)は、液晶表示装置の半導体チッ
プ実装部分の断面図である。半導体チップAは、半導体
基板1上に絶縁膜2、電極パッド3、及び開口部4a
(図3(b)参照)を有する保護膜4がこの順に積層さ
れ、バリアメタル5を介してバンプ電極6の外周より若
干小さい上記開口部4aにバンプ電極6が形成されてな
る。このバンプ電極6は、半導体チップAの内部側とエ
ッジ側とに2分割されたバンプ電極6a・6bにより構
成されている。
【0039】一方、液晶パネルBは、ガラス基板9と、
ガラス基板9上に形成された導電パターン10と、保護
膜11とからなり、半導体チップAの電極パッド3がバ
ンプ電極6a・6bを介して導電パターン10の入出力
端子上にフェイスダウンボンディングにて接続される。
【0040】即ち、上記液晶表示装置は、半導体チップ
Aと液晶パネルBとの間に、バインダー樹脂7と導電粒
子8とからなるACFを挟み込むことにより、導電粒子
8を介して、バンプ電極6と導体パターン10の入出力
端子とが接続されてなる。
【0041】ここで、図1の平面図に示すように、上記
電極パッド3は、半導体チップAのエッジラインに沿っ
て複数個並設されており、電極パッド3の形状は、電極
パッド3の並設方向の幅が該並設方向に直交する方向の
幅よりも短く、約1対2の割合になるように形成されて
いる。
【0042】また、バンプ電極6a・6bにおける前記
液晶パネルBの導電パターン10との接続面は互いに同
一形状であり、ここでは正方形に形成されている。この
とき、バンプ電極6a・6bの接続面は、各々テストプ
ローブ可能な面積となっている。
【0043】次に、上記半導体チップAの実施例につい
て説明する。図1に示すように、1つの電極パッド3上
に2分割されたバンプ電極6a・6bを有するサンプル
を形成した。このとき、電極パッド3は、電極パッド3
の並設方向の幅が40μmであり、該並設方向に直交す
る方向の幅が75〜80μmであった。また、バンプ電
極6a・6bは、その接続面が30μm×30μmの正
方形であり、互いに5〜10μmの間隔をあけて配置し
た。
【0044】これによれば、上記サンプルのバンプ電極
3の形成は一般的なウェハーバンプ方式にて行ったが、
特に問題なく分割したバンプ電極6a・6bを形成する
ことができた。
【0045】また、上記バンプ電極6a・6bの接続面
は、各々30μm×30μm程度の大きさとしたが、こ
の大きさは、現在、ウェハー段階での電気特性検査用の
プローブ針(テストプローバ)が良好にコンタクトを行
うことができる最小の大きさである。また、90μm2
という面積(正方形でなくともよい)は、現在、3〜5
μmの導電粒子8(図2参照)がバンプ電極6a・6b
上に乗るために充分な面積であり、バンプ電極6が片側
になった場合でも充分に接続を維持できる最小の大きさ
でもある。
【0046】従って、バンプ電極6a・6bの接続面を
各々30μm×30μm程度に形成したことによって、
良好な接続性が得られ、結果として実装の信頼性が向上
したことが確認された。さらに、上記接続面の構成によ
り、電極パッドピッチを50μmまで小さくすることが
できた。
【0047】また、比較サンプルとして、バンプ電極の
形状以外は上記と同様のものを形成した。比較サンプル
のバンプ電極は、その接続面が30μm×70μmの長
方形であり、分割されていないものとした。
【0048】これによれば、バンプ電極形成後の電気特
性検査に関しても歩留り等に比較サンプルとの差はなか
った。さらに、ウェハーを各チップにダイシングした後
の目視検査においては、分割した2個のバンプ電極6a
・6bが同時に形状異常となっているものはなかった。
【0049】上記サンプル及び比較サンプルをそれぞれ
1470チップずつ液晶パネル上にACF−COG方式
にて実装した結果、比較サンプルはバンプ形状異常によ
る不良が1.02%発生したが、本実施例のサンプルに
関しては不良の発生はなく、バンプ電極を2分割にする
ことによってバンプ形成異常による実装不良の撲滅が図
れたことが確認された。
【0050】次に、上記半導体チップAの製造方法を図
11及び図12に基づいて説明する。
【0051】図11(a)に示すように、まず、半導体
基板1上に、SiO2 等からなる絶縁膜2を例えばCV
Dにより形成し、AlあるいはAl−Si等からなる電
極パッド3を厚さ0.5〜1.1μmに形成した後、S
iO2 、SiN、もしくはPSG(燐シリケートグラ
ス)等からなる保護膜4を厚さ0.5〜1.0μmに形
成する。その後、保護膜4をパターニングして開口部4
aを設ける。
【0052】次に、図11(b)に示すように、Ti/
W、Ti、Cr、あるいはNi等からなるバリアメタル
5をスパッタまたは蒸着にて厚さ0.1〜0.5μmに
形成する。
【0053】その後、図11(c)に示すように、形成
すべきバンプ電極6a・6bの厚さよりも数μm〜5μ
m程度厚くなるように、バリアメタル5上にフォトレジ
スト14を5〜30μm塗布し、露光・現像することに
よってバンプ電極6a・6bを形成べき部分のみを開口
させる。即ち、フォトレジスト14には、2つの開口部
14a・14bが形成されることになる。ここで、分割
部分14cは、形成すべきバンプ電極6a・6bを分離
するためのもので、例えばバンプ電極6aと6bとの間
隔が数μm〜10μm程度となるようにパターニングさ
れる。尚、この分割部分14cは、バンプ電極6a・6
bが互いに分離可能であるならば、上記間隔よりも狭く
なるようにパターニングしてもよい。
【0054】図12(a)に示すように、開口部14a
・14bにAuメッキを行い、バンプ電極6a・6bを
形成する。このとき、Auメッキは、レジストの膜厚よ
りも低くし、側壁がストレートウォールを形成するもの
が好ましい。
【0055】図12(b)に示すように、前記フォトレ
ジスト14を除去した後、バリアメタル5の不要部分を
エッチングにて除去することにより、バンプ電極6a・
6bと接する箇所にのみバリアメタル5が残るようにす
る。
【0056】このように形成されたウェハーをダンシン
グして、前述の半導体チップAを形成する前に、ウェハ
ー段階で電気的特性検査を行う。この検査方法は、例え
ば図2(a)を参照すると、半導体基板1において最も
内部側(チップのエッジから最も遠い方)に形成された
バンプ電極6aにテストプローブ針を当接させて電気的
特性検査を行う。
【0057】これによって、テストプローブ針の加圧に
異常が生じた場合等でも、それによるバンプ形状の変形
等を半導体基板1のより内側に形成されたバンプ電極6
aのみに限定でき、外側のバンプ電極6bには何ら影響
を及ぼさないようにできることから、テストプローブ針
による検査時の機械的な力によるバンプ形状不良を最小
限に抑えることが可能となる。
【0058】以上のように、本実施形態の半導体基板1
上の各電極パッド3にバンプ電極6a・6bを形成して
なる半導体チップAの製造方法は、バンプ電極形成用マ
スクとなるフォトレジスト14を、形成すべきバンプ電
極6a・6bの厚さよりも厚くパターニングする工程
と、バンプ電極形成用金属を各電極パッド3にメッキ
し、上記フォトレジスト14の厚さよりも薄い厚さのス
トレートウォール状のバンプ電極6a・6bを形成する
工程とを有している。
【0059】上記の製造方法によれば、1つの電極パッ
ド3に対して2つのバンプ電極6a・6bを形成すると
きに、バンプ電極6a・6bをストレートウォール状に
することにより、メッキ時における複数(ここでは2
つ)のバンプ電極相互の影響をなくすことができ、バン
プ電極形成の歩留りを大きく改善することができる。こ
れに対して、フォトレジストの膜厚を形成すべきバンプ
電極よりも薄く塗布すると、マッシュルーム状のバンプ
電極が形成され、この場合には、複数のバンプ電極が相
互に接触して影響し合うことがある。それによって、複
数のバンプ電極を歩留りよく形成できず、従来技術と同
様な問題が起こることがある。
【0060】また、本実施形態における半導体チップA
は、半導体基板1上に複数の電極パッド3を並設し、各
電極パッド3上に2分割されたバンプ電極6a・6bを
形成しており、このバンプ電極6a・6bが電極パッド
3の並設方向に対して直交する方向に一列に配置されて
なる構成である。
【0061】この構成によれば、図2(b)(c)に示
すように、例えば、バンプ電極6bが欠落したり、バン
プ電極6bのバンプ高さが著しく低い場合でも、バンプ
電極6aにより、半導体チップAと液晶パネルBとの接
続は維持される。これは、バンプ電極6aに不具合が生
じた場合も同様であり、その場合にはバンプ電極6bに
より液晶パネルBとの接続は維持される。
【0062】このように、本実施形態では、分割された
片方のバンプ電極にバンプ欠落や著しいバンプ高さギャ
ップが生じて接続不良が起こった場合でも、残ったもう
一方のバンプ電極により正常な接続を維持することがで
きる実装構造が得られる。そして、2分割したバンプ電
極6a・6bの両者が同時にバンプ形状異常となる確
率、例えば先に述べたように分割しないときの実装不良
が1.02%とすると、出力数が240のチップにおい
て、同一電極パッド上の分割した2個のバンプ電極両方
が同時に不良になる確率は、1.02×1.02×1/
240=0.4ppmとなり、バンプ電極を分割しない
場合と比較して、実装時の不良率を大幅に低減すること
が可能となる。
【0063】さらに、バンプ電極6a・6bは電極パッ
ド3の並設方向に対して直交する方向に一列に並べられ
ているので、電極パッド3間の間隔を極限まで狭くする
ことができる。従って、電極パッドピッチを小さくでき
るので、半導体チップAを微細化することが可能とな
る。
【0064】また、電極パッド3は、電極パッド3の並
設方向の幅が、該並設方向に直交する方向の幅に対して
短いので、電極パッドピッチをさらに小さくでき、多数
の電極パッド3を並設する集積回路のチップサイズを低
減できる。この結果、より多数の端子数を持つ集積回路
等の半導体チップAを実現できる。
【0065】さらに、バンプ電極6a・6bは、互いに
同一形状の接続面を有するので、メッキ時におけるメッ
キ厚のバラツキを低減できる。
【0066】また、バンプ電極6a・6bの個数は2個
であるため、電極パッド3の並設方向に直交する方向の
幅を最小にすることができる。この結果、配線部の占有
面積を可能な限り低減することができ、より半導体チッ
プAの縮小化を図ることが可能となる。
【0067】ここで、バンプ電極6a・6bの個数を2
つとした場合に、電極パッド3の並設方向の幅と、該並
設方向に直交する方向の幅とが、ほぼ1対2の割合とな
るように電極パッド3を形成しているので、電極パッド
面積を最小にすることができ、チップサイズを低減でき
る。
【0068】また、バンプ電極6a・6bの少なくとも
一方がテストプローブ可能な接続面を有しているので、
プローブ針の良好なコンタクト性が得られる。この結
果、ウェハー段階で電気的特性を検査するデバイス検査
が可能となり、組立コストを大きく低減できる。
【0069】尚、本実施形態では、分割されたバンプ電
極6a・6bを電極パッド3上に形成するときに、図3
(b)に示すように、保護膜4に1つの開口部4aを形
成することにより、バンプ電極6a・6bの分割部分で
電極パッド3が剥き出しになる構成としたが、図3
(a)に示す構成としてもよい。即ち、保護膜4にバン
プ電極6a・6bと同数(ここでは2つ)の開口部4a
1 ・4a2 を形成することによって、バンプ電極6a・
6bの分割部分にも保護膜4が形成される構成、言い換
えれば、分割部分において電極パッド3が剥ぎ出しにな
らない構成とする。
【0070】この場合には、電極パッド3の剥き出し部
分がなくなるので、バンプ形成工程のバリアメタル5を
エッチングするときに電極パッド3が溶けるのを防止す
ることが可能になり、さらには実装後に電極パッド3が
腐食するのを防止することもできる。これにより、接続
の信頼性が向上する。
【0071】また、本実施形態では、電極パッド3が単
層の構造としたが、電極パッド部が、下層電極パッド3
a、層間絶縁膜3b、及び上層電極パッド3cからなる
多層メタル構造としてもよい(図4(a)参照)。ここ
で、層間絶縁膜3bの開口サイズをバンプ電極6の外周
サイズよりも大きく形成する方が好ましく、さらにバン
プ電極6の外周サイズよりも上層電極パッド3cと保護
膜4との厚みT程度大きく形成するのが望ましい。例え
ば、厚みTは2μm程度である。
【0072】この構成により、層間絶縁膜3bの開口壁
における段差がバンプ電極6a・6bに影響することな
く、接続面がフラットなバンプ電極6a・6bを形成す
ることができ、接続の信頼性を向上することができる。
これに対して、図4(b)に示すように、層間絶縁膜3
b’の開口サイズがバンプ電極6’の外周サイズよりも
小さい場合には、開口壁に起因する段差がバンプ電極6
a’・6b’の接続面上に出現してしまう。また、上層
電極パッド3c’及び保護膜4’の厚みも、バンプ電極
6a’・6b’の接続面の形状に影響している。
【0073】尚、本実施形態では、半導体チップAをA
CF−COG方式で実装した液晶表示装置について説明
したが、半導体チップAをペーストCOG方式で実装し
てもよい。しかしながら、製造工程の簡略化及びコスト
ダウンの観点からACF−COG方式の方が好ましい。
【0074】また、液晶表示装置だけでなく、図5
(a)(b)に示すように、半導体チップAをプリント
基板やセラミック基板等の基板Cに、ACF(バインダ
ー樹脂7及び導電粒子8)やペースト12で実装した回
路基板とすることもできる。この基板Cは、基板21
と、基板21上に形成された導電パターン22と、保護
膜23とからなり、半導体チップAの電極パッド3がバ
ンプ電極6a・6bを介して導電パターン22の入出力
端子上にフェイスダウンボンディングにより接続され
る。さらに、図6に示すように、半導体チップAをテー
プキャリアDに実装したTCPとしてもよい。このテー
プキャリアDは、デバイスホールを有する絶縁性フィル
ム33上に導体パターン31が接着剤32を介して接着
形成され、上記デバイスホールには上記導体パターン3
1と一体に形成される導体リード31aが延長突出して
なるものである。上記回路基板やTCPのどちらの場合
も、前記の液晶表示装置と同様の効果を得ることができ
る。
【0075】尚、本実施形態では、図7(a)に示すよ
うに、バンプ電極6a・6bの接続面は各々正方形とし
たが、長方形でもよい。また、バンプ電極のバンプコー
ナー部分を2箇所ずつ、バンプ電極の分割部分に対して
対称となるように切りかきを入れたバンプ電極41a・
41b(図7(b)参照)、バンプ電極のバンプコーナ
ー部分を4箇所ずつ削除して、各々の接続面形状が8角
形となるように形成したバンプ電極42a・42b(図
7(c)参照)、あるいはバンプ電極の接続面形状が円
や楕円になるように形成したバンプ電極43a・43b
(図7(d)参照)としてもよい。
【0076】また、2分割されたバンプ電極の形状は、
互いに同一のものとしてもよいが、1つの電極パッド上
に形成されるバンプ電極の接続面形状を異なるものと
し、例えば図8に示すように、接続面が四角形のバンプ
電極44aと、接続面の円形のバンプ電極44bとから
なるバンプ電極にすることも可能である。
【0077】さらに、本実施形態では電極パッドは長方
形としたが、例えばバンプ電極のバンプコーナー部分が
カットされて曲線状となっているバンプ電極45a・4
5bの場合には、パッドのコーナーを上記同様にカット
した電極パッド45としたり(図9(a)参照)、パッ
ドの短辺を曲線状とした電極パッド47としてもよい
(図9(c)参照)。また、例えばバンプ電極の接続面
を円形としたバンプ電極46a・46bの場合には、電
極パッドピッチに余裕があれば、楕円形に形成した電極
パッド46とすることもできる(図9(b)参照)。
【0078】このように、バンプ電極の接続面形状ある
いは電極パッドの形状は、半導体チップを実装する相手
側の導体パターンや導体リードに最も適した形状とすれ
ばよく、これによって接続信頼性を向上させることがで
きる。また、接続面形状を相手側に適した形状にするこ
とにより、バンプ電極材料の削減を図ることも可能とな
る。バンプ電極材料は高価なAuを使用するため、材料
の削減はコスト低減に繋がる。
【0079】尚、本実施形態では、1つの電極パッド上
のバンプ電極の個数を2つとしたが、3つ以上とするこ
とも可能である(図10参照)。しかしながら、例えば
3つのバンプ電極48a・48b・48cを配置する場
合には、電極パッド48の面積も必然的に大きくしなけ
ればならないため、半導体チップ内での電極パッドの占
有面積を最小とするためにはバンプ電極の個数は2つが
望ましい。また、前述の通り、不良発生率の面からもバ
ンプ電極は2分割で十分である。
【0080】ここで、前記従来技術として説明したよう
に、従来では熱応力の発生軽減を目的としてバンプ電極
を4分割した構成があったが、この場合には、熱応力に
対する力の分散及び実用性の観点から4分割が優位であ
ると考えられる。しかし、本願発明の特に液晶表示装置
においては、1チップに対する電流は微小であるので、
熱応力の発生を考慮する必要はない。また、液晶表示装
置では、微細化が特に重要であり、配線ピッチを小さく
することが非常に重要であるため、バンプ電極を2分割
にすることはより好ましい構成である。
【0081】
【発明の効果】以上のように、本発明の請求項1に記載
の半導体装置は、各電極パッド上の複数のバンプ電極
は、上記電極パッドの並設方向に対して直交する方向に
一列に配置されている構成である。
【0082】これにより、半導体装置の実装時の接続不
良率を大幅に低減することができ、バンプ電極形成の歩
留りの向上、及び接続の信頼性の向上が可能となる。さ
らに、電極パッドピッチを小さくできるので、半導体装
置を微細化することが可能となるという効果を奏する。
【0083】請求項2に記載の半導体装置は、請求項1
に記載の構成に加えて、上記電極パッドが、上記電極パ
ッドの並設方向の幅が、該並設方向に直交する方向の幅
に対して短い構成である。
【0084】これにより、半導体基板上の電極パッドピ
ッチをさらに小さくでき、多数の電極パッドを並設する
集積回路のチップサイズを低減でき、結果としてより多
数の端子数を持つ集積回路等の半導体装置を実現できる
という効果を奏する。
【0085】請求項3に記載の半導体装置は、請求項1
又は2に記載の構成に加えて、上記各電極パッド上の複
数のバンプ電極が、互いに同一形状の接続面を有する構
成である。
【0086】これにより、メッキ時におけるメッキ厚の
バラツキを低減できるという効果を奏する。
【0087】請求項4に記載の半導体装置は、請求項1
ないし3の何れかに記載の構成に加えて、上記各電極パ
ッド上の複数のバンプ電極の個数が2である構成であ
る。
【0088】これにより、請求項1に記載の効果を有し
つつ、かつ電極パッドの並設方向に直交する方向の幅を
最小にすることができる。この結果、配線部の占有面積
を可能な限り低減することができ、半導体装置の縮小化
を図ることが可能となるという効果を奏する。
【0089】請求項5に記載の半導体装置は、請求項4
に記載の構成に加えて、上記電極パッドにおける、電極
パッドの並設方向の幅と、該並設方向に直交する方向の
幅とが、ほぼ1対2の割合である構成である。
【0090】これにより、各電極パッド上のバンプ電極
の個数を2つとした場合に、最小の電極パッド面積とす
ることができ、チップサイズを低減できるという効果を
奏する。
【0091】請求項6に記載の半導体装置は、請求項1
ないし5の何れかに記載の構成に加えて、上記各電極パ
ッド上の複数のバンプ電極の内の少なくとも1つが、テ
ストプローブ可能な接続面を有する構成である。
【0092】これにより、ウェハー段階でのデバイス検
査が可能となり、組立コストを大きく低減できるという
効果を奏する。
【0093】請求項7に記載の半導体装置は、請求項1
ないし6の何れかに記載の構成に加えて、上記各電極パ
ッドと複数のバンプ電極との間に開口部が形成された保
護膜を有し、該開口部が複数のバンプ電極と同数形成さ
れている構成である。
【0094】これにより、バンプ電極の分割に対応させ
て保護膜の開口部も分割しているので、電極パッドの剥
き出し部分がなくなり、バンプ形成時の電極パッド溶け
や実装後の電極パッド腐食が発生せず、接続の信頼性が
向上するという効果を奏する。
【0095】請求項8に記載の半導体装置は、請求項1
ないし7の何れかに記載の構成に加えて、上記電極パッ
ドが層間絶縁膜を挟んだ多層メタル構造であり、上記層
間絶縁膜の開口サイズは上記複数のバンプ電極の外周サ
イズよりも大きく形成されている構成である。
【0096】これにより、層間絶縁膜の開口部による段
差の影響がバンプ電極の接続面に出現せずに、フラット
な接続面を有するバンプ電極を形成することができるの
で、接続の信頼性が向上するという効果を奏する。
【0097】請求項9に記載の液晶表示装置は、請求項
1に記載の半導体装置が、液晶パネル上に形成された導
体パターンの入出力端子上にフェイスダウンボンディン
グにより接続されている構成である。
【0098】請求項10に記載の回路基板は、請求項1
に記載の半導体装置が、プリント基板あるいはセラミッ
ク基板等の基板上に形成された導体パターン上にフェイ
スダウンボンディングにより接続されている構成であ
る。
【0099】請求項11に記載のテープキャリアパッケ
ージは、請求項1に記載の半導体装置が、デバイスホー
ルを有する絶縁性フィルム上に形成された導体パターン
と一体に形成され上記デバイスホールに延在突出する導
体リードに接続されている構成である。
【0100】これにより、請求項1に記載の半導体装置
を実装しているので、信頼性が高く、かつ微細化された
液晶表示装置、回路基板、あるいはTCPを得ることが
可能となるという効果を奏する。
【0101】請求項12に記載の半導体装置の製造方法
は、電極パッドが形成された半導体基板上に、バンプ電
極形成用マスクとなるフォトレジストを、形成すべきバ
ンプ電極の厚さよりも厚くパターニングする工程と、バ
ンプ電極形成用金属を電極パッドにメッキし、上記フォ
トレジストの厚さよりも薄い厚さのストレートウォール
状のバンプ電極を形成する工程とを有する方法である。
【0102】これにより、メッキ時における複数のバン
プ電極相互の影響をなくすことができ、バンプ電極形成
の歩留りを大きく改善することが可能になるという効果
を奏する。
【0103】請求項13に記載の半導体装置の検査方法
は、複数のバンプ電極の内、半導体基板において最も内
部側に形成されたバンプ電極にテストプローバを当接さ
せて電気的特性検査を行う方法である。
【0104】これにより、テストプローバの加圧に異常
が生じた場合等でも、テストプローバによる検査時の機
械的な力によるバンプ形状不良を最小限に抑えることが
可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる実施の一形態の半導体チップに
おけるバンプ電極の構造及び配置を示す平面図である。
【図2】(a)は上記半導体チップが実装された液晶表
示装置の半導体チップ実装部分を示す断面図であり、
(b)は2分割されたバンプ電極の片側が欠落している
場合の例を示す断面図であり、(c)は2分割されたバ
ンプ電極の片側のバンプ高さが低い場合を示す断面図で
ある。
【図3】半導体チップの保護膜の構造を示す断面図であ
る。
【図4】(a)は半導体チップが2層メタル構造の場合
の層間絶縁膜の構造を示す断面図であり、(b)は層間
絶縁膜による段差がバンプ電極に出現する場合の例を示
す断面図である。
【図5】(a)は上記半導体チップがACFにてフェイ
スダウン実装された回路基板の半導体チップ実装部分を
示す断面図であり、(b)はペーストにてフェイスダウ
ン実装された場合の断面図である。
【図6】上記半導体チップが実装されたTCPの半導体
チップ実装部分を示す断面図である。
【図7】(a)は上記バンプ電極の接続面形状を示す平
面図であり、(b)(c)(d)はバンプ電極の他の接
続面形状を示す平面図である。
【図8】バンプ電極のその他の接続面形状を示す平面図
である。
【図9】電極パッドの形状、及びバンプ電極のさらに他
の接続面形状を示す平面図である。
【図10】バンプ電極が3つの場合の例を示す平面図で
ある。
【図11】半導体チップの製造工程を示す断面図であ
る。
【図12】図11に引き続く製造工程を示す断面図であ
る。
【図13】(a)は従来の半導体チップがペーストCO
G方式で実装された液晶表示装置の半導体チップ実装部
分を示す断面図であり、(b)はACF−COG方式で
実装された場合の断面図である。
【図14】従来の半導体チップにおけるバンプ電極の構
造及び配置を示す平面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 3 電極パッド 4 保護膜 4a1 ・4a2 開口部 5 バリアメタル 6a・6b バンプ電極 14 フォトレジスト A 半導体チップ(半導体装置) B 液晶パネル C 基板 D テープキャリア
フロントページの続き (72)発明者 二江 則充 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 刀根 覚 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 塩田 素二 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 ▲吉▼田 裕一 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 猪原 章夫 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板上に複数の電極パッドを並設
    し、該電極パッド各々の上に複数のバンプ電極を形成し
    てなる半導体装置において、 上記各電極パッド上の複数のバンプ電極は、上記電極パ
    ッドの並設方向に対して直交する方向に一列に配置され
    ていることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】上記電極パッドは、上記電極パッドの並設
    方向の幅が、該並設方向に直交する方向の幅に対して短
    いことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】上記各電極パッド上の複数のバンプ電極
    は、互いに同一形状の接続面を有することを特徴とする
    請求項1又は2に記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】上記各電極パッド上の複数のバンプ電極の
    個数は、2であることを特徴とする請求項1ないし3の
    何れかに記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】上記電極パッドにおける、電極パッドの並
    設方向の幅と、該並設方向に直交する方向の幅とが、ほ
    ぼ1対2の割合であることを特徴とする請求項4に記載
    の半導体装置。
  6. 【請求項6】上記各電極パッド上の複数のバンプ電極の
    内の少なくとも1つが、テストプローブ可能な接続面を
    有することを特徴とする請求項1ないし5の何れかに記
    載の半導体装置。
  7. 【請求項7】上記各電極パッドと複数のバンプ電極との
    間に開口部が形成された保護膜を有し、該開口部が複数
    のバンプ電極と同数形成されていることを特徴とする請
    求項1ないし6の何れかに記載の半導体装置。
  8. 【請求項8】上記電極パッドが層間絶縁膜を挟んだ多層
    メタル構造であり、上記層間絶縁膜の開口サイズは上記
    複数のバンプ電極の外周サイズよりも大きく形成されて
    いることを特徴とする請求項1ないし7の何れかに記載
    の半導体装置。
  9. 【請求項9】請求項1に記載の半導体装置が、液晶パネ
    ル上に形成された導体パターンの入出力端子上にフェイ
    スダウンボンディングにより接続されていることを特徴
    とする液晶表示装置。
  10. 【請求項10】請求項1に記載の半導体装置が、プリン
    ト基板あるいはセラミック基板等の基板上に形成された
    導体パターン上にフェイスダウンボンディングにより接
    続されていることを特徴とする回路基板。
  11. 【請求項11】請求項1に記載の半導体装置が、デバイ
    スホールを有する絶縁性フィルム上に形成された導体パ
    ターンと一体に形成され上記デバイスホールに延在突出
    する導体リードに接続されていることを特徴とするテー
    プキャリアパッケージ。
  12. 【請求項12】半導体基板上の各電極パッドに複数のバ
    ンプ電極を形成してなる半導体装置の製造方法におい
    て、 電極パッドが形成された半導体基板上に、バンプ電極形
    成用マスクとなるフォトレジストを、形成すべきバンプ
    電極の厚さよりも厚くパターニングする工程と、 バンプ電極形成用金属を電極パッドにメッキし、上記フ
    ォトレジストの厚さよりも薄い厚さのストレートウォー
    ル状のバンプ電極を形成する工程とを有することを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
  13. 【請求項13】半導体基板上の各電極パッドに複数のバ
    ンプ電極を形成してなる半導体装置の検査方法であっ
    て、 上記複数のバンプ電極の内、半導体基板において最も内
    部側に形成されたバンプ電極にテストプローバを当接さ
    せて電気的特性検査を行うことを特徴とする半導体装置
    の検査方法。
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