JPH02181457A - バンプ電極を備える集積回路装置の試験方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、外部との接続用にバンプ電極を備えるいわゆ
るフリップチップとして形成される集積回路装置を、そ
れがウェハ内に作り込まれている状態で自動試験装置等
を用いて能率よく試験する方法に関する。

〔従来の技術〕

集積回路装置の集積度の向上によって、１個のチップ内
に組み込まれる素子数が著しく増加し、あるいはそのチ
ップサイズが縮小されて来たが、それを配線基板等に実
装する際の面積や構造をかかる進歩に応じて合理化する
ことは必ずしも容易でない０例えば、通常のように集積
回路装置を一旦プラスチックパッケージ内に収納した上
で配線基板等に実装する構造では、チップサイズに比較
して非常に大きな実装面積が必要になり、あるいはいわ
ゆるハイブリッド集積回路装置のようにそれをチップ状
態のままで配線基板に取り付ける構造としても、集積回
路装置のチップと配線基板の配線導体との間をポンディ
ングにより接続するための面積が必要であり、いずれの
場合も実装完了までにかなりの手間とコストが掛かる。

よく知られているように、上述のフリップチップ構造の
集積回路装置はこの点を解決できるもので、集積回路装
置のチップ上に金、　ｓｉ、はんだ等の金属からなる小
さなバンプ電極を多数個作り込んで置き、このバンプ電
極を配線基板の配線導体に直接に圧接ないしはんだ付け
して、集積回路装置の配線基板等への取り付けと接続と
を同時に果たすことにより、実装をチップサイズ内で済
ませて所要面積を最小に抑え、実装に要する手間やコス
トも大幅に減少させることができる。

従来から、かかる集積回路装置のフリップチップには、
それぞれ１００ｎ程度の大きさの方形ないし円形のバン
プ電極がその倍の２００　ｎ程度の配列ピッチでチップ
の周縁に沿ってふつうは数十個〜百個程度設けられる。

実装時には、各バンプ電極と対応する配線導体とを接触
させた状態で、加熱加圧下で両者を接合すればよい。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、各集積回路装置内に組み込み得る回路素子数
が増加すると、外部との接続点数もこれに応じて増やさ
ねばならないことが多く、最近では１個のフリップチッ
プに数百個ものバンプ電極を設けなければならない場合
があって、小さなチップの周縁にバンプ電極を配列し切
れない問題が出てきた。

このため、各バンプ電極のサイズやその配列ピッチを小
さくしなければならないが、これには集積回路装置の試
験装置の方から制約がある。集積回路装置の試験は、ま
だチップに切り離さないウェハの状態でふつう自動試験
装置を用いて行なわれるが、この際に試験プローブの多
数個の接触子をそれぞれ各バンプ電極と接触させながら
、ウェハ内の集積回路装置を順次試験装置に接続しなけ
ればならない、この試験プローブをウェハ内の集積回路
装置の上に順次正確に移動させ、かつそのつど接触子を
集積回路装置のバンプ電極に確実に接触させるには、ふ
つうバンプ電極のサイズは最低５０ｎ程度、その配列ピ
ッチは最低９０ｎ程度がそれぞれ必要なので、試験が隘
路になってバンプ電極をあまり小さくできない。

もちろん、この最小限度程度のバンプ電極をチップの周
縁に沿って二重ないし三重に配列してその数を増すこと
は可能であるが、チップサイズをこれに応じて大きくせ
ねばならず、高集積化によってチップを折角小形化した
意味がほとんどなくなってしまう。

また、集積化される回路内容に応じてバンプ電極の数や
配置が異なってくるので、フリップチップの種類に応じ
て自動試験装置の試験プローブを取り換えてそのつと試
験装置を調節する必要があって、実務上はこの作業が結
構厄介な仕事になるだけでなく、思わぬ間違いが起きる
原因にもなりやすい問題がある。

本発明はかかる問題点を解決して、バンプ電極の大きさ
や配列ピッチを試験によって制約されることなく縮小で
き、かつ試験を能率的に進め得るようにすることを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

この目的は本発明方法によれば、まず通例のように試験
すべき集積回路装置が作り込まれたウェハを覆う保護膜
の上にバンプ電極用の下地膜を全面被着し、この下地膜
を電極として各集積回路装置の周縁部にバンプ電極を電
解めっき法によって成長させた後に、保護膜上の下地膜
からフォトエツチングによりバンプ電極と接続された仮
接続パッドを形成して各集積回路装置の中央部にこの仮
接続パッドを所定のパターンで配列した試験用パッド群
を形成し、試験用パッド群を介してウェハ内の各集積回
路装置を試験装置に順次接続しながら試験を行ない、こ
の試験終了後に仮接続パッドを保護膜上から除去した上
で各集積回路装置をウェハから単離することによって達
成される。

なお、上記の仮接続パッドの配列ピッチは試験用プロー
ブの接触子と合わされるが、その数や配列パターンをフ
リップチップの種類に関せず統一して置けば、どの集積
回路装置の試験にも同じ試験用プローブを利用できる。

〔作用〕

本発明はバンプを掻が電解めっき法によって成長され、
その際のめっき電極用に下地膜が必要なのでこの下地膜
を有効利用すれば試験用に仮接続パッドを形成すること
が可能で、かつこれを設けるべき場所に各フリップチッ
プの中央部を有効利用できる点に着目したものである。

この考えに基づいて本発明方法では、まず通例のように
集積回路装置が作り込まれたウェハを覆う保護膜の上に
バンプ電極用の下地膜を全面被着してそれを電極として
バンプ電極を各集積回路装置の周縁部に電解めっき法に
よって成長させて置いた上で、上記の構成にいうように
、下地膜をフォトエツチングして各集積回路装置の中央
部に仮接続パッドを複数個所定のパターン配列で形成す
る。

この仮接続パッドは集積回路装置の中央部の広い面積内
に形成されるので、周縁部に小さなバンプ電極を狭いピ
ッチで配列しても、仮接続パッドの大きさや配列ピッチ
は試験に便利なように充分に取ることができ、かつその
数を若干多めにすればどの集積回路装置にも同じな標準
化されたパターン配列とすることができる。各集積回路
装置に対する試験はかかる複数個の仮接続パッドから形
成された試験用パッド群を介して行なわれ、その中の仮
接続パッドの配列を標準化して置けば、どの集積回路装
置の試験にも同じ試験用プローブを用いることができる
。

この試験終了後は、まず仮接続パッドを保１！膜上から
エツチングによって除去した上で、通例のようにスクラ
イブにより各集積回路装置をウェハから単離することで
よい、かかる本発明方法により、従来と形態ととくに変
わりはないが、従来より小形のバンプ電極を多数個狭い
ピッチで周縁部に配列したフリップチップを得ることが
できる。

なお本発明の場合、バンプ電極のサイズは最低１０μ程
度まで、配列のピッチは最低２０μｍ程度まで縮小する
ことができる。一方、試験用パッド群内の各仮接続パッ
ドの大きさは１００〜１５０　ｎ角とし、その配列ピッ
チは２５０〜５００　ｐ＊とするのが、試験を容易かつ
確実にする上で有利である。

〔実施例〕

以下、図を参照しながら本発明の詳細な説明する。第１
図は本発明による試験方法を実施した集積回路装置を主
な工程ごとの状態で示す要部の断面図であり、第２図は
この集積回路装置の試験時の平面図である。

第１　図（ａ）はバンプ電極を設ける前のウェハ１０の
バンプ電極が設けられる付近を示す、半導体基体１は、
通例のように図示しない半導体基板の上に成長された図
のｎ形のエピタキシャル層１ａやｐ形の接合分離層１ｂ
を含み、バンプ電極はふつう接合分離層１ｂの上側に設
けられる。基体１の表面を覆う酸化膜２上にはアルミ等
の接続膜３が設けられており、その左端が酸化膜２に明
げられた窓を介してエピタキシャル層ｌａ内に作り込ま
れる集積回路装置を構成する素子の一部であるｐ形層１
ｃと導電接触している。接続膜３上を含めてウェハ１ｏ
の全面は窒化シリコン等の保１１１１１４によって覆わ
れており、その接続膜３の右端に当たるバンプ電極を設
けるべき個所に窓４ａが抜かれる。

同図伽）はバンプ電極用の下地膜５の被着工程であって
、上述の窓４ａ内で接続膜３と導電接触するように下地
膜５がウェハの全面にスパッタ法等によって被着される
。ふつうこの下地膜５は、アルミの接続膜３側のいわゆ
るバリアメタルであるチタン等の膜と、その上の銅やバ
ラジニウム等の高導電性の膜と、さらにその上側のごく
薄い金のめっき膜とからなる３層膜として構成され、全
体では１ｎ弱程度の厚みとされる。同図（Ｃ）はバンプ
電極６の成長工程であって、まず下地膜５の全面上にフ
ォトレジスト膜３０を塗着して、バンプ電極を設けるべ
き個所に窓を抜いた上で、下地膜５を図示の負のめっき
電圧Ｖ用の電極として、フォトレジストｗＩ！３０の窓
部に金、銅、はんだ等の金属からなるバンプ電極６を電
解めっき法によってふつう数十ｎ程度の厚みに選択的に
成長させる。なお、下地ｌｌ！５は元来はこのめっき用
電極にし、かつバンプ電極６を接続膜３と接続するため
のものであるが、本発明方法ではこれを仮接続パッドを
形成するために利用する。

第１図（ロ）の工程では、図示しないフォトレジスト膜
をマスクとし王水等を用いるフォトエツチングによって
、下地膜５から仮接続パッド７を形成する。第２図の左
側にはこのフォトエツチング後のバンプ電極６と仮接続
パッド７のパターンが例示されており、ウェハ１０の面
内のスクライブ線ＳＬで囲まれた範囲が、集積回路装置
２０の例えば５閣角のチップ１個に相当する。各チップ
の周縁に沿ってバンプ電極６が配列されており、バンプ
電極６は例えば４０ｎ角程度の方形に形成され、８０ｎ
程度の配列ピッチで例えばチップの一辺に５０個ずつ全
部で２００個程皮膜けられる。仮接続パッド７は各集積
回路装置２０のチップの中央部に設けられ、例えば図の
上下および左右方向にそれぞれ１６個ずつ並べて全部で
２５６個配列される。余分に設けられた分を除いて、各
接続パッド７はそれと連続して下地膜５からパターンニ
ングされた接続線７ａを介して対応するバンプ電極６と
それぞれ接続される０図では簡略化のためこの接続線７
ａの一本のみが示されているのを了承されたい。

試験用パッド群８は、このようにバンプ電極６の個数よ
りは若干多い仮接続パッド７で構成し、常に一定個数の
仮接続パッド７を例えば図示のような正方形状に並べた
一定の配列パターンとするのが望ましい、余分な仮接続
パッド７は、適宜に複数個ずつバンプ電極６に並列接続
して置くことにより、試験時にプローブの接触子の仮接
続パッド７への接触信頼性を向上させることができる。

第２図の右側には、試験用プローブ４０をこの試験用パ
ッド群８に接続した状態が模式的に示されている。この
試験用プローブ４０には、先端が２０ｐｍ程度の細い可
撓性金属の接触子４１が、試験用パッド群８内の仮接続
パッド７の配列と同じパターンで並べられている。上述
のように試験用パッド群８内の配列パターンを標準化し
て置くことにより、どの集積回路装置の試験にも同じ試
験用プローブ４０を用いることができる。自動試験装置
は、通例のようにこの試験用プローブ４０をウェハｌＯ
の面内で図のＸ、Ｙ両方向に移動させながら、集積回路
装置２０を順次試験して行（。

第１図（ｅ）は最終工程であって、まず使用済みの仮接
続パッド７をフォトエツチング等の手段でウェハｌＯ上
から除去する。この際、接続線７ａのバンプ電極６側の
一部が図示のように除去されずに残ってもとくに支障は
ない０次に、ウェハ１０を同図（ｄ）のスクライプｖｉ
ｓＬに沿って割ることによ、す、それから各集積回路装
置２０のチップが単離される。

このバンプ電極６を備え表面が保護膜４で覆われた集積
回路装置２０は、もちろん従来とまった（変わらないフ
リップチップとして、従来と同じ要領で配線基板等に実
装することができる。

以上説明した実施例に限らず、本発明方法は適宜変形さ
れた態様で実施をすることができる０例えば、実施例で
は下地膜５は保護膜４の表面に直接に被着することとし
たが、第１図（ロ）の工程で保護膜４の上を一旦フオド
レジスト膜で覆って置いて、その上に下地！Ｉ５を被着
し、同図（ｅ）の工程ではいわゆるリフトオフ法によっ
て仮接続パシド７をその下のフォトレジスト膜と一緒に
除去するようにすることができる。

〔発明の効果〕

以上の説明かられかるように本発明方法では、バンプ電
極を備える集積回路装置を製作するに当たって、通例の
ようにまず集積回路装置が作り込まれたウェハを覆う保
護膜の表面上にバンプ電極用の下地膜を全面被着し、こ
の下地膜を電極として各集積回路装置の周縁部にバンプ
電極を電解めっき法によって成長させた後、保護膜上の
下地膜からフォトエツチングによりバンプ電極と接続さ
れた仮接続パッドを形成して各集積回路装置の中央部に
この仮接続パッドを所定のパターンで配列した試験用パ
ッド群を形成するようにしたので、バンプ電極を設ける
上でめっき用電極として不可欠な下地膜を有効利用し、
かつ各集積回路装置のチップの中央部の広い面積を有効
利用しながら、試験に都合のよい大きさと配列ピッチで
仮接続パッドを従来と変わらない工程数で形成でき、か
つバンプ電極のサイズや配列ピッチを試験条件に制約さ
れることなく縮小して、各集積回路装置の周縁部に多数
個作り込むことができる。

また、かかる試験用パッド群内の仮接続パッドの配列パ
ターンを標準化ないし統一して置くことにより、どの集
積回路装置の試験にも同じ試験用プローブを用いること
ができるので、準備作業等に余分な手間を掛けることな
く試験を能率的に進めることができ、かつ思わぬ間違い
が発生するおそれを少なくすることができる。さらに、
試験用パッド群内の仮接続パッド数をバンプ電極数より
も若干多めとし、余分な仮接続パッドをバンプ電極と並
列接続して置くようにすれば、例えば電流容量の大きな
バンプ電極に対応する仮接続パッドと試験用プローブの
接触子との接触信鯨性を上げて試験精度を向上すること
ができる。

本発明方法により縮小されたバンプ電極は、その必要個
数がかなり多い場合にも集積回路装置の周縁部に一列に
配列できるので、集積回路装置を外部と接続するために
要するチップ面積を本発明方法により最低に抑えながら
、集積回路装置のチップサイズを従来よりも縮小して、
その経済性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

図はすべて本発明に関し、第１図は本発明による試験方
法を実施した集積回路装置の主な工程ごとの状態で例示
するその要部の断面図、第２図はこの実施例における集
積回路装置の試験時の平面図である０図において、 １：半導体基体、１ｍ＋エピタキシャル層、ｌｂ；接合
分離層、１ｃ：ｐ形層、２：酸化膜、３：接続膜、４：
保護膜、４ａ＝窓、５：下地膜、６：バンプ電極、７：
仮接続パッド、７ａ：仮接続パッド用接続線、８：試験
用パッド群、１０：ウェハ、２０：集積回路装置ないし
フリップチップ、３０：フォトレジスト膜、４０：試験
用プローブ、４１：接触子、ＳＬ：ウェハのスクライブ
線、Ｖ：電解めっき用電圧、である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　バンプ電極を備える集積回路装置をそれが作り込まれ
   たウェハの状態で試験する方法であって、集積回路装置
   が作り込まれたウェハを覆う保護膜の上にバンプ電極用
   の下地膜を全面的に被着し、この下地膜を電極として各
   集積回路装置の周縁部にバンプ電極を電解めっき法によ
   って成長させ、保護膜上の下地膜からフォトエッチング
   によりバンプ電極と接続された仮接続パッドを形成して
   各集積回路装置の中央部にこの仮接続パッドを所定のパ
   ターンで配列した試験用パッド群を形成し、試験用パッ
   ド群を介してウェハ内の各集積回路装置を試験装置に順
   次接続しながら試験を行ない、仮接続パッドを保護膜上
   から除去した上で各集積回路装置をウェハから単離する
   ようにしたことを特徴とするバンプ電極を備える集積回
   路装置の試験方法。