JPH03273635A - バンプ電極を備えた半導体装置 - 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、金属メッキにより形成されるバンプ電極を備
えた半導体装置の構造に関し、特に、そのバンプ電極の
高さを測定するための技術に関するものである。

〔従来の技術〕

半導体チップを外部端子と接続するためにテープキャリ
ア方式を用いる場合には、半導体チップ上にバンプ電極
を形成する必要がある。このバンプ電極は、バリア金属
層上に開口部を備えたマスクを設け、この開口部にメッ
キ工程により銅や金などを堆積して形成される。ここで
、半導体装置を実装する際のボンディングを確実に行な
うためには、バンプ電極の高さを均一かつ精度良く形成
する必要がある。

従来、バンプ電極の高さを測定する場合には、顕微鏡を
用いて、ウェハ表面とバンプ電極の上面の焦点距離の差
を測定するか、又は、表面粗さ計によりウェハ表面の凹
凸を測定していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記焦点距離の差を測定する方法では目視にて焦点合わ
せを行なうため、全数検査は到底不可能であり、抜取検
査を行なうにしてもその数は限られてしまう、また、凹
凸の大きな表面構造をもつウェハ若しくはバンプに対し
て計測する場合や微小なバンプ電極が形成されている場
合には測定精度が悪化する。

一方、表面粗さ針によるバンプ高さの測定においては、
ウェハ表面上に直接プローブを接触させて測定するので
、測定後のウェハは不良となり製品として使用できなく
なる。また、微小バンプ（例えば、直径５０１１ｍ以下
のもの）の場合には、顕微鏡を用いる場合と同様に精度
が悪化する。

更に、上記方法は、双方ともに測定に長時間を要し、特
に近年においては、半導体装置の集積化に伴うバンプの
微細化により、ますます測定が困難となっている。

そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、そ
の課題は、メッキ工程におけるバンプの平面方向の拡が
りを利用することにより、短時間に精度良くバンプ電極
の高さを測定できる半導体装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の問題点を解決するために、基板上に構成されたメ
ッキ用のマスク開口部にメッキを施すことによって形成
されるバンプ電極を備えた半導体装置において、本発明
の講じた手段は、マスク開口部と同一形状であって、相
互に近接して２以上の異なった間隔を以て配置された３
個以上の測定バンプ用開口部上に、メッキ工程によりバ
ンプ電極と同時に形成された測定バンプを設けるもので
ある。

ここで、測定バンプ用開口部を並列させ、これらの間隔
が列の一方に向かって所定距離づつ増加するように配置
する場合もある。

また、測定バンプの各々に対して各別の測定パッドを形
成し、測定バンプと測定パッドとを引出し配線によって
導電接続する場合もある。

〔作用〕

かかる手段によれば、測定バンプ用開口部にメッキを施
すことによって測定バンプが形成されるが、各測定バン
プはメッキが進行するに従って高さ方向に成長すると共
に横方向に向かってほぼ同様の速度で戒長し、周囲に拡
がっていく。ここで、測定バンプ用開口部が近接し、各
測定バンプの横方向の成長距離が測定バンプ用開口部の
間隔の半分以上になる場合には、隣合う測定バンプが結
合し、また、各測定バンプの横方向の成長距離が測定バ
ンプ用開口部の間隔の半分以下である場合には、隣合う
測定バンプは接触しない。

このようにして形成された測定バンプの相互間に導通試
験を施すことによって、隣合う測定バンプ間が結合して
いるか否かをチエツクすることができ、隣合う測定バン
プ用開口部の間隔から、測定バンプの横方向の成長距離
の下限又は上限を定めることができる。測定バンプ用開
口部の間隔は２以上の異なった値を有しているので、こ
の間隔を適切に設定することにより、測定バンプの横方
向の成長距離の範囲を限定することができる。ここで、
測定バンプの横方向の成長距離と測定バンプの高さとは
通常はぼ同程度の値となるので、横方向の成長距離から
測定バンプの高さの範囲が定められ、更に、測定バンプ
と一般のバンプ電極とは同一の形状を有する開口部上に
形成され、はぼ同一の高さを有しているとみなせるため
、測定バンプの高さの範囲からバンプ電極の高さの範囲
が求められることとなる。

ここで、測定バンプを並列配置し、バンプ用開口部の間
隔が列の一方から順に所定距離づつ増加していくように
構成する場合には、この所定距離のほぼ半分の精度で、
バンプ電極の高さを定めることができる。

測定バンプは、通常のバンプ電極と同一工程で同時平行
して形成される。したがって、新たな製造工程を導入す
る必要がない。

また、測定パン１間の導通の有無はプローバー等により
瞬時に測定できるため、短時間にバンプ電極の高さ測定
を行なうことができ、各チップごとの全数測定も可能で
ある。また、半導体回路の導通試験の際、同時にその導
通有無をチエツクすることもできるから、独立の計測工
程が不要となる。

更に、各測定バンプと接続された測定パッドを設ける場
合には、バンプ電極が微小な場合であっても、確実に各
バンプ間の導通の有無をチエツクすることができる。

〔実施例〕

次に、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

く第１実施例〉 第１図には、本発明の第１実施例に係る測定バンプの平
面配列を示し、第１図の領域■を拡大した様子を第２図
（ａ）に、第２図（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿って切断した
断面形状を第２図（ｂ）に示す。

シリコン基＠、１上を被覆する窒化シリコン膜２に開口
部を設けてバリア金属層Ｍ＋　　（ｉ＝１”ｎ〉を形威
すると共に、引出し配線Ｌａ　　（ｉ−１〜ｎ）及び測
定パッドＰ、（ｉ＝１〜ｎ）を同材質で形成する。一般
に、バリア金属層は密着性を高めると共に異種金属の拡
散を防止するためにバンプの下地として設置するもので
あり、アルミニウム層の上に２層又は３層の金属で形威
され、例えば、Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｕの３層構造が用いられ
る。

次に、これらの表面上にフォトリソグラフィーにより、
バンプ電極用の開口部と同一寸法の測定バンプ用の開口
部Ｏｉ　（ｉ＝１〜ｎ）を備えたマスクを形威する。こ
の開口部Ｏ！は一列に並ぶように配置され、その間隔Ｗ
、は、 Ｗ！　−Ｙ＋　（ｉ−１）　・ａ　　（ｉ＝１〜ｎ）で
示されるように、列の右に進むに従って次第に大きくな
っている。ここで、Ｙは間隔の最小値、αは間隔の増加
量である。その後、これらの開口部Ｏｉの上にメッキを
施し、金又は銅からなる測定バンプＢ４　　（ｉ−１〜
ｎ）を形成する。

このようにして形威した測定バンプＢ１間の導通の有無
のチエツクは、測定パッドＰ、にプローブを接触させて
行なわれる。ここに、測定バンプＢ、のメッキ工程終了
後の高さＨと、開口部ＯＡから周囲へのはみ出し量Ｖと
はほぼ等しいため、間隔Ｗ、が高さＨの２倍よりも小さ
い場合には隣合う測定バンプＢ、が結合し、間隔Ｗえが
高さＨの２倍よりも大きい場合には隣合う測定バンプＢ
、は結合しない。したがって、第２図（ａ）に示すよう
に、測定パッドＰ！間の導通チエツクを行なった結果、
Ｐ４から右側の測定パッド間にて非導通となっている場
合、すなわち、測定バンプＢ、と８４とは結合している
が、測定バンプＢ。

とＢ、が離れている場合には、高さＨの範囲は、Ｗｓ　
／　２　＜　Ｈ＜Ｗ４／　２ であり、したがって、 （Ｙ＋２α）／２＜Ｈ＜　（Ｙ＋３α）／２となる。つ
まり、測定バンプＢ、の高さをα／２の精度で求めるこ
とができる。ここに、測定バンプＢ、と一般のバンプ電
極とが同一形状となるように開口部Ｏ！をバンプ電極の
バンプ用開口部と同一寸法で形威しているので、測定バ
ンプＢ、の高さを求めることによりバンプ電極の高さを
求めたこととなる。

この実施例では、バンプ電極の高さの測定を各測定パッ
ドＰ、間の導通有無のチエツクのみで行なうことができ
るので、きわめて短時間に測定することができる。また
、そのチエツクは半導体装置が形威されているウェハ又
はチップの導通試験の際に同時に行なうこともできるた
め、特別な計測工程を設ける必要もない。更に、間隔の
増加量αを変えて形威することにより、必要に応じて測
定の精度α／２を変更することができる。

また、測定バンプＢｉ、バリア金属層Ｍｉ、引出し配線
り、及び測定パッドＰ！は、全てバンプ電極の形成工程
で形成できるので、何ら新たな製造工程を必要としない
。

この実施例では、測定パッドＰ、を形威し、測定バンプ
Ｂ、自体がきわめて小さくても測定が確実に行なわれる
ようにしている。しかしながら、測定バンプＢ、及びバ
ンプ電極が導通チエツクに支障を生じない程度に大きい
場合には、引出し配線り、及び測定パッドｐｔが不要で
あることば言うまでもない。この場合には、測定バンプ
の占有面積を大幅に減らすことができる。

〈第２実施例〉 第３図には、本発明に係る第２実施例の拡大平面図を示
す、この実施例では、３組のバリア金属層Ｍ＠　、Ｍ＞
　、Ｍｃ、引出し配線Ｌ＊＋Ｌｈ＋Ｌｃ及び測定パッド
ｐ、、ｐ、、ｐｃが形成されている。第１実施例と同様
に、バリア金属層Ｍ、。

Ｍｂ　、ＭｃＯ上に開口部０．．０．、ｏｃを備えたマ
スクを形成し、このマスクを介してメッキを施すことに
より、測定用バンプＢ−、Ｂｈ　、Ｂｃを形成する。こ
こで、バンプ電極の高さＨの許容範囲が、 ＨＬ　　≦Ｈ≦ＨＭ である場合において、開口部０１と開口部Ｏｈの間隔Ｗ
Ｌは、ＷＬ−２ＸＨＬ、開口部０．と開口部Ｏｃの間隔
ＷＨは、ＷＮ＝２ＸＨＭとする。

この実施例において、各測定パッドｐ、、ｐ、。

Ｐｃの間の導通チエツクを行なうと、Ｐ、−ｐ。

間とＰ、−Ｐｃ間とが双方とも導通又は非導通の場合に
は、バンプ電極の高さＨは許容範囲内にないことがわか
り、ｐ、−ｐ、間は導通し、Ｐｂ−Ｐｃ間は非導通の場
合には、バンプ電極の高さＨは許容範囲内に収まってい
ることがわかる。

この実施例においては、３組の測定用バンプ等のみで構
成されており、また、第１実施例と同様に、測定用バン
プＢ−、Ｂｂ　、Ｂｅがある程度大きければ、引出し配
線り、、Ｌ、、Ｌｃ及び測定パッドＰ、、Ｐ、、ＰＣは
不要となるので、きわめて構造が簡単になる。

以上説明した第１実施例と第２実施例においては、半導
体装置が形成されているウェハごとに形成してもよく、
また、各チップごとに形成してもよい。また、メッキ工
程におけるバンプの高さ方向の成長速度と横方向の成長
速度が異なる場合にあっても、開口部の間隔を調節する
ことにより、上記と同様の効果を得ることができる。

更に、上記実施例以外にも様々な実施例が可能である。

例えば、測定用バンプが一列に並ぶのではなく、前後左
右に配列された構成を採ることも可能であり、この場合
には、チップやウェハ上の占有面積を減らすべく効率良
く形成することができ、また、測定バンプを形成できる
領域の平面形状に応じて配列を設計することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、バンプ電極を備えた半
導体装ｌにおいて、３個以上の測定バンプを設け、これ
らを、隣合う測定バンプ用開口部が充分に小さい２以上
の異なった間隔をもつように配置することに特徴を有す
るので、以下の効果を奏する。

■　測定パン１間の導通有無のチエツクのみでバンプ電
極の高さを知ることができるので、短時間に測定するこ
とができ、また、半導体装置自体の導通チエツクと同時
に行なう場合には、測定工程を別個に設ける必要もなく
、全数測定を実施することも可能である。

■　測定バンプの形成は、バンプ電極と同一工程にて同
時に行なうことができ、独自の製造工程を何ら要しない
。

■　測定バンプを並列させ、その測定バンプ用開口部の
間隔を列に沿って所定距離づつ増加させるように配列し
た場合には、その間隔の増加量に対応した精度を以てバ
ンプ電極の高さを測定することができる。すなわち、要
求される測定精度を、測定バンプ用開口部の配置を調節
することにより充足することができる。

■　各測定バンプに測定パッドを接続する場合には、プ
ローブの接触が困難な程にバンプ電極が微細化されてい
る半導体装Ｉであっても、確実に導通の有無をチエツク
することができ、支障なくバンプ電極の測定を行なうこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る第１実施例の構成を示す平面図で
ある。 第２図（ａ）は第１図に示す領域■の拡大平面図であり
、第２図（ｂ）は第２図（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿って切
断した状態を示す切断矢視図である。 第３図は本発明に係る第２実施例の構成を示す拡大平面
図である。 〔符号の説明〕 ｌ・・・シリコン基板 ２・・・窒化シリコン膜 Ｂ、（ｉ＝１〜ｎ）、Ｂ、、Ｂ、。 ・・・測定バンプ Ｍ６　　（ｉ　＝　１〜ｎ）　、　Ｍｕ　、　Ｍｂ　。 ・・・バリア金属層 Ｌ６　　（ｉ＝１〜ｎ　）　、　　Ｌａ　、Ｌｂ　。 ・・・引出し配線 Ｐ＝　　（ｉ＝１〜ｎ）、Ｐ、、Ｐ、。 ・・・測定パッド Ｏｉ　　（ｉ＝１〜ｎ）、Ｏｓ、Ｏｈ　。 ・・・開口部 Ｗｉ　　（ｉ＝１−ｎ）、ＷＬ、ＷＮ ・・・開口部の間隔。 ｅ ｅ Ｌ。 ｃ ６

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に構成されたメッキ用のマスク開口部にメ
   ッキを施すことによって形成されるバンプ電極を備えた
   半導体装置において、 前記マスク開口部と同一形状であって、相互に近接し２
   以上の異なった間隔を以て配置された３個以上の測定バ
   ンプ用開口部上に、メッキ工程により前記バンプ電極と
   同時に形成された測定バンプを有することを特徴とする
   バンプ電極を備えた半導体装置。
2. （２）前記測定バンプ用開口部は並列配置され、その間
   隔は、列の一方に向って所定距離づつ増加していること
   を特徴とする請求項第１項のバンプ電極を備えた半導体
   装置。
3. （３）前記測定バンプは、引出し配線によって導電接続
   された各別の測定パッドを有していることを特徴とする
   請求項第１項又は第２項に記載のバンプ電極を備えた半
   導体装置。