JP2019057664A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体装置の信頼性を向上する。【解決手段】半導体装置の製造方法は、半導体ウエハに対して複数回のウエハテストを実施して、複数のパッド電極PDの各々に複数のプローブ痕PMを形成する工程と、複数のプローブ痕PMを、ワイヤのボール部Wbで覆うように、ワイヤのボール部Wbをパッド電極PDに接続する工程とを有する。そして、複数のプローブ痕PMの各々は、断面視において、パッド電極PDの主面よりも突出した凸部CVと、主面よりも窪んだ凹部CCと、を有している。また、ワイヤのボール部Wbとパッド電極PDとの接合部Wcにおいて、互いに隣り合う2つのプローブ痕PMは、平面視におけるプローブ痕PMの直径以下の離間距離を有しており、複数のプローブ痕PMの各々の凹部CCは、互いに離間している。【選択図】図12An object of the present invention is to improve the reliability of a semiconductor device. A method of manufacturing a semiconductor device includes a step of performing a plurality of wafer tests on a semiconductor wafer to form a plurality of probe marks PM on each of a plurality of pad electrodes PD; and connecting the ball portion Wb of the wire to the pad electrode PD so as to be covered with the ball portion Wb of the wire. Each of the plurality of probe marks PM has, in a cross-sectional view, a protrusion CV protruding from the main surface of the pad electrode PD and a recess CC recessed from the main surface. In addition, at the junction Wc between the ball portion Wb of the wire and the pad electrode PD, the two adjacent probe marks PM have a separation distance equal to or less than the diameter of the probe marks PM in a plan view. Each recess CC of the PM is spaced apart from each other. [Selection drawing] Fig. 12
Description
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、複数のプローブ痕を有するパッド電極の表面にワイヤを接続する半導体装置の製造方法に適用して有効な技術に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a technique effective when applied to a method for manufacturing a semiconductor device in which a wire is connected to the surface of a pad electrode having a plurality of probe marks.
特開2005−116724号公報(特許文献1)および特開2008−192971号公報(特許文献2)には、半導体チップ上に形成された複数のパッド電極(電極パッド、ボンディングパッド)にプローブ針(プローブ)を押圧してウエハテストを実施した後、パッド電極に形成されたプローブ痕を覆うように、ワイヤ(ボンディングワイヤ)のボール部をパッド電極に接続する技術が開示されている。 In JP-A-2005-116724 (Patent Document 1) and JP-A-2008-192971 (Patent Document 2), a plurality of pad electrodes (electrode pads, bonding pads) formed on a semiconductor chip are connected to probe needles (electrode pads, bonding pads). A technique for connecting a ball portion of a wire (bonding wire) to a pad electrode so as to cover a probe mark formed on the pad electrode after performing a wafer test by pressing the probe) is disclosed.
上記の特許文献1および特許文献2と同様に、本願発明者は、半導体装置の高集積化の為に、パッド電極の表面にプローブ針を押圧してウエハテストを複数回実施した後、複数のプローブ痕が形成されたパッド電極の表面にワイヤボンディング法を用いてワイヤを接続する技術を検討している。しかしながら、半導体装置の高機能化等に伴い、ウエハテスト工程数が増大し、パッド電極の表面に形成されるプローブ痕の数も増大している。本願発明者は、このような状況下で、多数のプローブ痕と重なるようにパッド電極にワイヤを接続した場合、ワイヤがパッド電極から剥離するという課題を認識するに至った。
In the same manner as in
上記半導体装置において、半導体装置の信頼性向上が望まれる。 In the semiconductor device, it is desired to improve the reliability of the semiconductor device.
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.
一実施の形態による半導体装置の製造方法は、半導体ウエハに対して複数回のウエハテストを実施して、複数のパッド電極の各々に複数のプローブ痕を形成する工程と、複数のプローブ痕を、ワイヤのボール部で覆うように、ワイヤのボール部をパッド電極に接続する工程とを有する。そして、複数のプローブ痕の各々は、断面視において、パッド電極の主面よりも突出した凸部と、主面よりも窪んだ凹部と、を有している。また、ワイヤのボール部とパッド電極との接合部において、互いに隣り合う2つのプローブ痕は、平面視におけるプローブ痕の直径以下の離間距離を有しており、複数のプローブ痕の各々の凹部は、互いに離間している。 A method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment includes a step of performing a plurality of wafer tests on a semiconductor wafer to form a plurality of probe marks on each of a plurality of pad electrodes, and a plurality of probe marks, Connecting the ball portion of the wire to the pad electrode so as to cover the ball portion of the wire. Each of the plurality of probe marks has a convex portion protruding from the main surface of the pad electrode and a concave portion recessed from the main surface in a cross-sectional view. In addition, at the joint between the wire ball portion and the pad electrode, two adjacent probe marks have a separation distance equal to or smaller than the diameter of the probe mark in plan view, and each of the plurality of probe marks has a recessed portion. Are separated from each other.
一実施の形態によれば、半導体装置の信頼性を向上することができる。 According to one embodiment, the reliability of a semiconductor device can be improved.
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。 In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. There are some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like.
また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。 Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number.
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。 Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say.
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。 Similarly, in the following embodiments, when referring to the shape, positional relationship, etc., of components, etc., unless otherwise specified, and in principle, it is considered that this is not clearly the case, it is substantially the same. Including those that are approximate or similar to the shape. The same applies to the above numerical values and ranges.
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。 In all the drawings for explaining the embodiments, the same members are denoted by the same reference symbols in principle, and the repeated explanation thereof is omitted. In order to make the drawings easy to understand, even a plan view may be hatched.
(実施の形態)
図1は、本実施の形態の半導体装置の製造工程を示すプロセスフロー図である。図2は、本実施の形態の半導体チップの構成を示す平面図である。本実施の形態の半導体装置は、図2に示す半導体チップを含んでいる。
(Embodiment)
FIG. 1 is a process flow diagram showing manufacturing steps of the semiconductor device of the present embodiment. FIG. 2 is a plan view showing the configuration of the semiconductor chip of the present embodiment. The semiconductor device of this embodiment includes the semiconductor chip shown in FIG.
図1に示すように、本実施の形態の半導体装置は、順に、ウエハ準備工程(S1)、複数回のウエハテスト工程(S2)、ウエハダイシング工程(S3)、ダイボンディング工程(S4)、ワイヤボンディング工程(S5)および樹脂封止工程(S6)を有しているが、各工程については、後述する。 As shown in FIG. 1, the semiconductor device according to the present embodiment sequentially includes a wafer preparation step (S1), a plurality of wafer test steps (S2), a wafer dicing step (S3), a die bonding step (S4), and a wire. Although it has a bonding process (S5) and a resin sealing process (S6), each process is mentioned later.
図2は、例えば、マイコンを形成した半導体チップCを示す平面図であり、半導体チップCに形成されたそれぞれの素子のレイアウト構成を示した図である。図2において、半導体チップCは、CPU(Central Processing Unit)1、RAM(Random Access Memory)2、アナログ回路3およびフラッシュメモリ4を有している。半導体チップCは、矩形の半導体チップCの周辺領域に、外部との入出力端子であるパッド電極(ボンディングパッド、外部接続端子)PDを複数有する。複数のパッド電極PDは、CPU1、RAM2、アナログ回路3およびフラッシュメモリ4が形成された回路形成領域を取り囲む周辺領域にリング状に配置されている。なお、本実施の形態では、1つの半導体チップが複数のパッド電極PDを有していることを1つの例として説明しているが、パッド電極PDが1つしか形成されていない半導体チップであってもよい。
FIG. 2 is a plan view showing a semiconductor chip C on which, for example, a microcomputer is formed, and is a diagram showing a layout configuration of each element formed on the semiconductor chip C. In FIG. 2, the semiconductor chip C has a CPU (Central Processing Unit) 1, a RAM (Random Access Memory) 2, an
CPU(回路)1は、中央演算処理部とも呼ばれ、コンピュータなどの心臓部にあたる。このCPU1は、記憶装置から命令を読み出して解読し、それに基づいて多種多様な演算や制御を行なうものであり、処理の高速性が要求される。したがって、CPU1を構成しているMISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)には、半導体チップCに形成されている素子の中で、相対的に高速動作および低消費電力が必要とされる。すなわちCPU1は、主に低耐圧MISFETで形成される。CPU1は、複数のMISFETで構成されたロジック回路を複数含んでいる。
The CPU (circuit) 1 is also called a central processing unit and corresponds to the heart of a computer or the like. The
RAM(回路)2は、記憶情報をランダムに、すなわち随時記憶されている記憶情報を読み出したり、記憶情報を新たに書き込んだりすることができるメモリであり、随時書き込み読み出しができるメモリとも呼ばれる。ここでは、スタティック回路を用いたSRAM(Static RAM)が用いられており、SRAMは、記憶保持動作が不要な随時書き込み読み出しメモリである。RAM2を構成しているMISFETは、低耐圧MISFETで形成される。
The RAM (circuit) 2 is a memory that can read stored information at random, that is, read stored information at any time, or write new stored information, and is also called a memory that can be written and read at any time. Here, an SRAM (Static RAM) using a static circuit is used, and the SRAM is an occasional write / read memory that does not require a memory holding operation. The MISFET constituting the
アナログ回路3は、時間的に連続して変化する電圧や電流の信号、すなわちアナログ信号を扱う回路であり、例えば増幅回路、変換回路、変調回路、発振回路、電源回路などから構成されている。これらアナログ回路3は、高耐圧MISFETが含まれていれる。
The
フラッシュメモリ(メモリ回路)4は、電気的に、書き込み動作および消去動作が可能な不揮発性メモリである。このフラッシュメモリ4のメモリセルは、ゲート電極と、電荷蓄積部と、ソース領域およびドレイン領域と、を有する。メモリセルの書き込み動作または消去動作において、高電圧が使用されるため、フラッシュメモリ4は、昇圧回路を有しており、昇圧回路は、高耐圧MISFETで形成される。 The flash memory (memory circuit) 4 is a nonvolatile memory that can electrically perform a write operation and an erase operation. The memory cell of the flash memory 4 has a gate electrode, a charge storage unit, and a source region and a drain region. Since a high voltage is used in the write operation or erase operation of the memory cell, the flash memory 4 has a booster circuit, and the booster circuit is formed of a high breakdown voltage MISFET.
図2に示す半導体チップCは、半導体ウエハWFと呼ばれる半導体基板SBに作り込まれる(図3、図8参照)。つまり、半導体ウエハWFには、複数の半導体チップCが、行列状に配置されている。そして、半導体ウエハWFに形成された半導体チップCの各々には、図1に示すウエハテスト工程(S2)が複数回実施される。ウエハテスト工程(S2)は、例えば、半導体チップCに形成された回路の電気的特性を検査する工程であり、半導体チップCを含む半導体ウエハWFに対して実施される。ウエハテスト工程(S2)には、「高温テスト」、「常温テスト」、「低温テスト」、「バーンイン後の常温テスト」、「メモリテスト」、「ロジックテスト」および「コンタクトチェック」等の多種多様のテストが含まれる。例えば、「高温テスト」は、半導体ウエハWFを、例えば、90℃以上130℃以下の温度に保持した状態で実行される。 The semiconductor chip C shown in FIG. 2 is formed on a semiconductor substrate SB called a semiconductor wafer WF (see FIGS. 3 and 8). That is, a plurality of semiconductor chips C are arranged in a matrix on the semiconductor wafer WF. Then, the wafer test process (S2) shown in FIG. 1 is performed a plurality of times on each of the semiconductor chips C formed on the semiconductor wafer WF. The wafer test step (S2) is, for example, a step of inspecting electrical characteristics of a circuit formed on the semiconductor chip C, and is performed on the semiconductor wafer WF including the semiconductor chip C. The wafer test process (S2) includes various types such as “high temperature test”, “room temperature test”, “low temperature test”, “room temperature test after burn-in”, “memory test”, “logic test”, and “contact check”. Includes tests. For example, the “high temperature test” is performed in a state where the semiconductor wafer WF is held at a temperature of 90 ° C. or higher and 130 ° C. or lower, for example.
図3は、本実施の形態のウエハテスト工程における半導体チップの要部断面図である。図4は、図3の要部拡大断面図である。 FIG. 3 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor chip in the wafer test process of the present embodiment. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part of FIG.
図3に示すように、ウエハテスト工程(S2)は、半導体チップCのパッド電極PDにプローブ針PBを接触させて実施する。ここでは、1つのパッド電極PDと、それに当接された1本のプローブ針PBを示しているが、ウエハテスト工程では、他の複数のパッド電極PDに対しても同様にプローブ針PBが当接される。つまり、複数のパッド電極PDに対して、同時にプローブ針PBが当接される。つまり、プローブ針PBの先端部PBtは、パッド電極PDの主面PDaに接触している。パッド電極PDは、例えば、アルミニウム(Al)を主成分とする導体膜で構成されているが、アルミニウム中に微量のシリコン(Si)または銅(Cu)等を含有させても良い。例えば、パッド電極PDの膜厚は、1.0〜2.0μmである。パッド電極PDは、半導体基板SB上に形成された絶縁膜IF1の上に配置されている。 As shown in FIG. 3, the wafer test step (S2) is performed by bringing the probe needle PB into contact with the pad electrode PD of the semiconductor chip C. Here, one pad electrode PD and one probe needle PB in contact with the pad electrode PD are shown. However, in the wafer test process, the probe needle PB is similarly applied to a plurality of other pad electrodes PD. Be touched. That is, the probe needle PB is simultaneously brought into contact with the plurality of pad electrodes PD. That is, the tip end portion PBt of the probe needle PB is in contact with the main surface PDa of the pad electrode PD. The pad electrode PD is made of, for example, a conductor film containing aluminum (Al) as a main component, but a trace amount of silicon (Si) or copper (Cu) may be contained in the aluminum. For example, the film thickness of the pad electrode PD is 1.0 to 2.0 μm. The pad electrode PD is disposed on the insulating film IF1 formed on the semiconductor substrate SB.
図3に示すように、パッド電極PDは、パッド電極PDおよび絶縁膜IF1上に形成された絶縁膜IF2で覆われている。ただし、絶縁膜IF2は、開口OPを有しており、パッド電極PDの主面PDaは、開口OPによって、絶縁膜IF2から露出している。言い換えると、パッド電極PDの側壁(周面)PDsおよびパッド電極PDの主面PDaの周辺領域は、絶縁膜IF2で覆われている。開口OPの平面形状は、例えば、正方形であるが、その角部が円弧状または直線状に加工された略正方形も含まれる。また、開口OPの平面形状は、必ずしも正方形である必要はなく、長方形または略長方形であっても良い。以下の説明で、パッド電極PDとは、開口OPから露出した領域のパッド電極PDを意味する。例えば、正方形の開口OPの一辺の長さは、50〜65μmである。ちなみに、本実施の形態では、65μmとしている。 As shown in FIG. 3, the pad electrode PD is covered with an insulating film IF2 formed over the pad electrode PD and the insulating film IF1. However, the insulating film IF2 has an opening OP, and the main surface PDa of the pad electrode PD is exposed from the insulating film IF2 through the opening OP. In other words, the sidewall (peripheral surface) PDs of the pad electrode PD and the peripheral region of the main surface PDa of the pad electrode PD are covered with the insulating film IF2. The planar shape of the opening OP is, for example, a square, but includes a substantially square whose corner is processed into an arc or a straight line. Further, the planar shape of the opening OP is not necessarily a square, and may be a rectangle or a substantially rectangle. In the following description, the pad electrode PD means a pad electrode PD in a region exposed from the opening OP. For example, the length of one side of the square opening OP is 50 to 65 μm. Incidentally, in this embodiment, it is 65 μm.
また、プローブ針PBは、パッド電極PDの主面PDaに対して垂直な方向から、所望の加重でパッド電極PDに押圧される。ここで、垂直とは、パッド電極PDの主面PDaに垂直な方向から±5°の範囲内を含む。つまり、本実施の形態では、「垂直プローブカード」が対象となり、「カンチレバープローブカード」は、対象とならない。 The probe needle PB is pressed against the pad electrode PD with a desired load from a direction perpendicular to the main surface PDa of the pad electrode PD. Here, the term “perpendicular” includes within a range of ± 5 ° from the direction perpendicular to the main surface PDa of the pad electrode PD. That is, in the present embodiment, “vertical probe card” is a target, and “cantilever probe card” is not a target.
図4は、図3の領域AR1における要部拡大断面図であり、併せて、プローブ痕PMの平面図も示している。つまり、パッド電極PDの主面PDaには、プローブ針PBから受ける加重により、プローブ痕PMが形成される。ここでは、プローブ針PBの断面が円形であるため、プローブ痕PMは、円形の凹部CCとリング形状(環状)の凸部CVとを有する。図示していないが、パッド電極PDの主面PDaには、自然酸化膜(アルミニウム酸化膜)が形成されているが、ウエハテスト工程(S2)において、プローブ痕PMの凹部CCでは、自然酸化膜は破壊される。図4に示すように、凹部CCの底部は、パッド電極PDの主面PDaの高さH0よりも低い高さH1を有し、凸部CVの頂部は、高さH0よりも高い高さH2を有する。ここで、高さH0、H1およびH2は、例えば、図3に示す半導体基板SBの主面SBaまたは裏面SBbを基準とする。ここで、凹部CCの深さ、つまり、高さH0と高さH1との差は、0.5〜0.6μmである。また、凹部CCは、半径r1(例えば、3.0μm≦r1≦3.5μm)の円形を有する。凸部CVは、リング形状を有し、凹部CCを囲むように位置する。凸部CVの外側の半径r2(例えば、4.0μm≦r2≦5μm)は、凹部CCの半径r1より大きい。また、プローブ痕PMのX方向のサイズPMxおよびY方向のサイズPMyは等しいので、PMy/PMx=1となる。仮に、プローブ痕PMのX方向のサイズPMxよりY方向のサイズPMyが大きいとした場合、「カンチレバープローブカード」では、PMy/PMx>1.5となるが、「垂直プローブカード」では、1.5>PMy/PMx>1.0となる。つまり、「垂直プローブカード」では、プローブ痕PMのX方向のサイズPMxおよびY方向のサイズPMyは、ほぼ等しい。なお、プローブ針PBの断面は、円形に限らず、正方形または長方形であっても良い。その場合、プローブ痕PMも正方形または長方形となるが、上記のX方向とY方向の関係(1.5>PMy/PMx>1.0)は同様である。 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part in the area AR1 of FIG. 3, and also shows a plan view of the probe mark PM. That is, the probe mark PM is formed on the main surface PDa of the pad electrode PD by the load received from the probe needle PB. Here, since the cross section of the probe needle PB is circular, the probe mark PM has a circular concave portion CC and a ring-shaped (annular) convex portion CV. Although not shown, a natural oxide film (aluminum oxide film) is formed on the main surface PDa of the pad electrode PD. In the wafer test step (S2), the natural oxide film is formed in the recess CC of the probe mark PM. Is destroyed. As shown in FIG. 4, the bottom of the concave portion CC has a height H1 lower than the height H0 of the main surface PDa of the pad electrode PD, and the top of the convex portion CV has a height H2 higher than the height H0. Have Here, the heights H0, H1, and H2 are based on, for example, the main surface SBa or the back surface SBb of the semiconductor substrate SB shown in FIG. Here, the depth of the concave portion CC, that is, the difference between the height H0 and the height H1 is 0.5 to 0.6 μm. Further, the recess CC has a circular shape with a radius r1 (for example, 3.0 μm ≦ r1 ≦ 3.5 μm). The convex portion CV has a ring shape and is positioned so as to surround the concave portion CC. The radius r2 (for example, 4.0 μm ≦ r2 ≦ 5 μm) outside the convex portion CV is larger than the radius r1 of the concave portion CC. Further, since the size PMx in the X direction and the size PMy in the Y direction of the probe mark PM are equal, PMy / PMx = 1. If the size PMy in the Y direction is larger than the size PMx in the X direction of the probe mark PM, PMy / PMx> 1.5 in the “cantilever probe card”. 5> PMy / PMx> 1.0. That is, in the “vertical probe card”, the size PMx in the X direction and the size PMy in the Y direction of the probe mark PM are substantially equal. The cross section of the probe needle PB is not limited to a circle, but may be a square or a rectangle. In that case, the probe mark PM is also square or rectangular, but the relationship between the X direction and the Y direction (1.5> PMy / PMx> 1.0) is the same.
<検討例とその課題>
次に、図5および図6を用いて、検討例とその課題を説明する。図5は、検討例である半導体チップの要部平面図である。図6は、図5のX1−X1線に沿う断面図である。図5および図6は、図1のプロセスフロー図において、複数回のウエハテスト工程(S2)、ワイヤボンディング工程(S5)および樹脂封止工程(S6)を実施した後に高温保存試験を実施したパッド電極PDの様子を示している。高温保存試験は、例えば、200℃、470時間とした。
<Examination examples and issues>
Next, a study example and its problem will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a plan view of an essential part of a semiconductor chip as an examination example. 6 is a cross-sectional view taken along line X1-X1 of FIG. FIGS. 5 and 6 are pads in which a high-temperature storage test is performed after performing a plurality of wafer test steps (S2), a wire bonding step (S5), and a resin sealing step (S6) in the process flow diagram of FIG. The state of the electrode PD is shown. The high temperature storage test was, for example, 200 ° C. and 470 hours.
図5に示す検討例では、複数のプローブ痕PMが、パッド電極PDの中心PDc付近に密集して形成されている。そして、隣接するプローブ痕PMの凹部CCは、互いに重なり合っている。また、図5では、ワイヤWのボール部Wbの外形と、ボール部Wbとパッド電極PDの接合部(接続部)Wcの外形を示している。因みに、ワイヤWの径は、23μm、ボール部Wbの径は、50μmである。複数のプローブ痕PMは、すべて、接合部(接続部)Wcの内側に配置されている。言い換えると、全てのプローブ痕PMは、ボール部Wb(より正確には、接合部Wc)で覆われている。本願発明者は、接合部Wcにプローブ痕PBが密集している領域が存在すると、ワイヤWの接合部Wcがパッド電極PDから剥離するという現象を確認した。 In the study example shown in FIG. 5, a plurality of probe marks PM are densely formed near the center PDc of the pad electrode PD. And the recessed part CC of adjacent probe mark PM has mutually overlapped. FIG. 5 shows the outer shape of the ball portion Wb of the wire W and the outer shape of the bonding portion (connecting portion) Wc between the ball portion Wb and the pad electrode PD. Incidentally, the diameter of the wire W is 23 μm, and the diameter of the ball portion Wb is 50 μm. The plurality of probe marks PM are all arranged inside the joint (connection part) Wc. In other words, all the probe marks PM are covered with the ball portion Wb (more precisely, the joint portion Wc). The inventor of the present application confirmed the phenomenon that the joint Wc of the wire W peels from the pad electrode PD when there is a region where the probe marks PB are densely present in the joint Wc.
先ず、ワイヤWは、銅(Cu)を主成分とする銅ワイヤである。そして、図6に示すように、パッド電極PDとワイヤWのボール部Wbとの接合部Wcには、合金層CuAl2、合金層Cu9Al4、および、合金層CuAlが形成されている。合金層CuAl2は、比較的低温で成長が早く、合金層Cu9Al4は、比較的高温で成長が早いという特徴を有し、合金層CuAl2と合金層Cu9Al4との界面には、合金層CuAlが成長している。本願発明者は、ワイヤボンディング工程(S5)の後に実施する樹脂封止工程(S6)および高温保存試験により、パッド電極PDが、長時間、高温雰囲気に保持されると、プローブ痕PMに対応する領域に、シリコンリッチの合金層Cu9Al4の成長が進行する。そして、この合金層Cu9Al4が体積膨張し、それに伴う剥離応力PSがボール部Wbの周辺に及び、ボール部Wbがパッド電極PDから剥離すると考えている。 First, the wire W is a copper wire whose main component is copper (Cu). As shown in FIG. 6, an alloy layer CuAl 2 , an alloy layer Cu 9 Al 4 , and an alloy layer CuAl are formed at the joint Wc between the pad electrode PD and the ball Wb of the wire W. The alloy layer CuAl 2 has a feature that the growth is relatively fast at a relatively low temperature, and the alloy layer Cu 9 Al 4 has a feature that the growth is relatively fast at a relatively high temperature. At the interface between the alloy layer CuAl 2 and the alloy layer Cu 9 Al 4 The alloy layer CuAl has grown. When the pad electrode PD is held in a high temperature atmosphere for a long time by the resin sealing step (S6) and the high temperature storage test performed after the wire bonding step (S5), the present inventor responds to the probe mark PM. Growth of the silicon-rich alloy layer Cu 9 Al 4 proceeds in the region. Then, it is considered that the alloy layer Cu 9 Al 4 undergoes volume expansion, the accompanying peeling stress PS extends around the ball portion Wb, and the ball portion Wb peels from the pad electrode PD.
ワイヤボンディング工程(S5)では、超音波振動を併用した熱圧着ボンディング法が用いられるため、パッド電極PDの主面PDaに形成された自然酸化膜(アルミニウム酸化膜)は、ボール部Wbに印加される超音波振動により破壊され、その自然酸化膜が破壊された部分に合金層CuAl2が形成される。しかしながら、ウエハテスト工程(S2)において、プローブ針PBによって、パッド電極PDの主面PDaに形成された自然酸化膜が破壊されていると、その部分では合金層CuAl2が、より成長しやすい。つまり、図6に示すように、プローブ痕PM(特に、凹部CC)が密集し、かつ、重なって形成された領域(言い換えると、パッド電極PDの中心PDc付近)では、その周囲に比べて、合金層CuAl2が厚く形成される。つまり、隣接するプローブ痕PMの凹部CCが重なっている場合には、広く、かつ、厚い合金層CuAl2が形成される。パッド電極PDが高温になると、合金層CuAl2とワイヤWの銅(Cu)との反応が進行し、アルミニウム(Al)に対して銅(Cu)の比率が高い「銅リッチの合金Cu9Al4」が形成される。つまり、合金層Cu9Al4も、プローブ痕PMが密集し、かつ、重なって配置された領域において、広く、かつ、厚く形成されている。 In the wire bonding step (S5), since a thermocompression bonding method using ultrasonic vibration is used, a natural oxide film (aluminum oxide film) formed on the main surface PDa of the pad electrode PD is applied to the ball portion Wb. The alloy layer CuAl 2 is formed at a portion where the natural oxide film is broken by the ultrasonic vibration. However, if the natural oxide film formed on the main surface PDa of the pad electrode PD is broken by the probe needle PB in the wafer test step (S2), the alloy layer CuAl 2 is more likely to grow in that portion. That is, as shown in FIG. 6, in a region where probe marks PM (particularly, the concave portion CC) are densely formed and overlapped (in other words, in the vicinity of the center PDc of the pad electrode PD), compared to the periphery thereof, The alloy layer CuAl 2 is formed thick. In other words, when the concave portions CC of the adjacent probe marks PM overlap, a wide and thick alloy layer CuAl 2 is formed. When the pad electrode PD becomes high temperature, the reaction between the alloy layer CuAl 2 and the copper (Cu) of the wire W proceeds, and the ratio of copper (Cu) to aluminum (Al) is high, “copper rich alloy Cu 9 Al 4 "is formed. That is, the alloy layer Cu 9 Al 4 is also wide and thick in the region where the probe marks PM are densely arranged and overlapped.
従って、図5に示すように、複数のプローブ痕PMが密集して配置され、隣接するプローブ痕PMの凹部CCが重なっている場合には、銅リッチな合金層Cu9Al4が、広く、かつ、厚く形成されるため、その体積膨張によって、ワイヤWのボール部Wbが、パッド電極PDから剥離することとなる。本実施の形態は、このような課題を解決する手法を提供するものである。 Therefore, as shown in FIG. 5, when a plurality of probe marks PM are densely arranged and the concave portions CC of the adjacent probe marks PM overlap, the copper-rich alloy layer Cu 9 Al 4 is wide, And since it forms thickly, the ball | bowl part Wb of the wire W will peel from the pad electrode PD by the volume expansion. The present embodiment provides a technique for solving such a problem.
つまり、本実施の形態では、パッド電極PDに多数のプローブ痕PMが形成される場合において、プローブ痕PMの凹部CCが重ならないように、すなわち、隣接するプローブ痕PMの凹部CCが、互いに離間するように、プローブ針PBをパッド電極PDに当接することにより、ワイヤWのボール部Wbが、パッド電極PDから剥離するのを防止する。 That is, in the present embodiment, when a large number of probe marks PM are formed on the pad electrode PD, the recesses CC of the probe marks PM are not overlapped, that is, the recesses CC of the adjacent probe marks PM are separated from each other. As described above, the probe needle PB is brought into contact with the pad electrode PD, thereby preventing the ball portion Wb of the wire W from being separated from the pad electrode PD.
<半導体装置の製造方法>
前述の図1〜図4に加え、図7〜図17を用いて、本実施の形態の半導体装置の製造方法を説明する。図7は、本実施の形態のウエハテスト工程で用いるウエハテスト装置の断面図である。図8は、本実施の形態のウエハテスト工程における半導体ウエハの平面図である。図9は、本実施の形態のウエハテスト工程を説明する半導体ウエハの断面図である。図10は、本実施の形態のウエハテスト工程を説明するパッド電極の平面図である。図11は、本実施の形態のパッド電極の平面図である。図12は、図11のX2−X2線に沿う要部断面図である。図13は、本実施の形態のダイシング工程を説明する斜視図である。図14は、本実施の形態のダイボンディング工程を説明する断面図である。図15は、本実施の形態のワイヤボンディング工程を説明する断面図である。図16は、本実施の形態の樹脂封止工程を説明する断面図である。図17は、本実施の形態の半導体装置の断面図である。
<Method for Manufacturing Semiconductor Device>
In addition to FIGS. 1 to 4 described above, a method for manufacturing the semiconductor device of the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a cross-sectional view of the wafer test apparatus used in the wafer test process of the present embodiment. FIG. 8 is a plan view of the semiconductor wafer in the wafer test process of the present embodiment. FIG. 9 is a cross-sectional view of a semiconductor wafer for explaining the wafer test process of the present embodiment. FIG. 10 is a plan view of the pad electrode for explaining the wafer test process of the present embodiment. FIG. 11 is a plan view of the pad electrode of the present embodiment. FIG. 12 is a cross-sectional view of a principal part taken along line X2-X2 in FIG. FIG. 13 is a perspective view for explaining the dicing process of the present embodiment. FIG. 14 is a cross-sectional view for explaining the die bonding step of the present embodiment. FIG. 15 is a cross-sectional view for explaining the wire bonding step of the present embodiment. FIG. 16 is a cross-sectional view for explaining the resin sealing step of the present embodiment. FIG. 17 is a cross-sectional view of the semiconductor device of this embodiment.
先ず、図1に示すウエハ準備工程(S1)を実施する。図8に示す半導体ウエハWFを準備する。半導体ウエハWFには、複数の半導体チップC11〜C73が、行列状に配置されている。複数の半導体チップC11〜C73の各々の構成は、図2で説明したとおりである。 First, the wafer preparation step (S1) shown in FIG. 1 is performed. A semiconductor wafer WF shown in FIG. 8 is prepared. A plurality of semiconductor chips C11 to C73 are arranged in a matrix on the semiconductor wafer WF. The configuration of each of the plurality of semiconductor chips C11 to C73 is as described in FIG.
次に、図1に示すウエハテスト工程(S2)を実施する。まず、図7を用いてウエハテスト装置の一例を説明する。プローバ6は、プローバ基体7、XYZ駆動テーブル8、ウエハ吸着台9、プローブ針PBが取り付けられたプローブカード11、および、テストヘッド14を有する。プローバ基体7上のXYZ駆動テーブル8上には、ウエハ吸着台9が設置されている。そして、ウエハ吸着台9上には、半導体ウエハWFが搭載されている。ウエハ吸着台9は、加熱機構および吸着機構を有しており、ウエハテスト工程(S2)では、半導体ウエハWFは、ウエハ吸着台9に真空吸着されており、加熱機構により、所望の温度に設定されている。プローバ基体7上に設けられた支柱10上にプローブカード支持部12が設けられており、プローブカード支持部12が、多数のプローブ針PBを有するプローブカード11を保持している。プローブカード11の上方には、テストヘッド14が設けられており、プローブカード11とテストヘッド14との間は、ポゴピン13により電気的および機械的に接続されている。つまり、プローブ針PBとテストヘッド14との間は、電気的に接続されている。また、テストヘッド14は、テスタ5との間で電気信号の送受信をすることが出来る。
Next, the wafer test process (S2) shown in FIG. 1 is performed. First, an example of a wafer test apparatus will be described with reference to FIG. The
また、XYZ駆動テーブル8がZ方向に上昇することにより、半導体ウエハWFにプローブ針PBが、当接される。図3を用いて説明したように、プローブ針PBは、パッド電極PDの主面PDaに対して垂直な方向から、パッド電極PDに当接される。 Further, as the XYZ drive table 8 is raised in the Z direction, the probe needle PB is brought into contact with the semiconductor wafer WF. As described with reference to FIG. 3, the probe needle PB is brought into contact with the pad electrode PD from a direction perpendicular to the main surface PDa of the pad electrode PD.
図8に示すように、半導体ウエハWFには、複数の半導体チップC11〜C73が行列状に配置されている。なお、複数の半導体チップC11〜C73は、個々に分割されていないので、半導体ウエハWFの状態では、半導体チップC11〜C73の各々は、チップ形成領域と呼ぶ場合もある。ウエハテスト工程(S2)では、テスト時間短縮の為に、1度に4つの隣接する半導体チップをテストする。なお、同時にテストする半導体チップは、4つに限定されるものではない。検査対象領域CA1〜CA4は、それぞれ、同時にテストされる半導体チップを示しており、図8に示すように、例えば、検査対象領域CA1、CA2、CA3およびCA4の順に、半導体ウエハWFに対して、図7に示すプローブ針PB(または、プローブカード11)を相対的に移動させながら、半導体チップをテストする。検査対象領域CA1には、半導体チップC31、C32、C41およびC42が含まれ、検査対象領域CA2には、半導体チップC33、C34、C43およびC44が含まれ、検査対象領域CA3には、半導体チップC35、C36、C45およびC46が含まれ、検査対象領域CA4には、半導体チップC36、C37、C46およびC47が含まれる。 As shown in FIG. 8, a plurality of semiconductor chips C11 to C73 are arranged in a matrix on the semiconductor wafer WF. Since the plurality of semiconductor chips C11 to C73 are not divided individually, each of the semiconductor chips C11 to C73 may be referred to as a chip formation region in the state of the semiconductor wafer WF. In the wafer test step (S2), four adjacent semiconductor chips are tested at a time in order to shorten the test time. Note that the number of semiconductor chips to be tested simultaneously is not limited to four. Each of the inspection target areas CA1 to CA4 indicates a semiconductor chip to be tested at the same time. As shown in FIG. 8, for example, the inspection target areas CA1, CA2, CA3, and CA4 are sequentially applied to the semiconductor wafer WF. The semiconductor chip is tested while relatively moving the probe needle PB (or the probe card 11) shown in FIG. The inspection target area CA1 includes semiconductor chips C31, C32, C41 and C42, the inspection target area CA2 includes semiconductor chips C33, C34, C43 and C44, and the inspection target area CA3 includes a semiconductor chip C35. , C36, C45, and C46, and the inspection target area CA4 includes semiconductor chips C36, C37, C46, and C47.
ここで、検査対象領域CA3およびCA4に、半導体チップC36およびC46が重複して含まれる理由を説明する。図9に示すように、半導体ウエハWFは、複数の半導体チップC31〜C37が形成されたチップ形成領域CFAと、チップ形成領域CFAを取り囲む周辺領域PAと、を有している。半導体ウエハWFの断面を巨視的にみると、半導体ウエハWFのうちのチップ形成領域CFAに対応する部分は、平坦な主面(表面)WFaを有している。一方、半導体ウエハWFのうちの周辺領域PAに対応する部分の主面(表面)は、チップ形成領域CFAに対応する部分の主面(表面)WFaに対して角度θだけ傾斜している。すなわち、半導体ウエハWFのうちの周辺領域PAに対応する部分は、傾斜部WFbを有している。つまり、半導体ウエハWFの厚さは、チップ形成領域CFAに比べ、周辺領域PAで薄く、かつ、周辺領域PAにおいては、チップ形成領域CFAの側よりも端部WFtで薄くなっている。換言すれば、断面視において、半導体ウエハWFのうちの周辺領域PAに対応する部分の厚さは、半導体ウエハWFのうちの複数のチップ形成領域CFAに対応する部分の厚さよりも薄い。 Here, the reason why the semiconductor chips C36 and C46 are redundantly included in the inspection target areas CA3 and CA4 will be described. As shown in FIG. 9, the semiconductor wafer WF includes a chip formation area CFA in which a plurality of semiconductor chips C31 to C37 are formed, and a peripheral area PA surrounding the chip formation area CFA. When a cross section of the semiconductor wafer WF is viewed macroscopically, a portion of the semiconductor wafer WF corresponding to the chip formation region CFA has a flat main surface (front surface) WFa. On the other hand, the main surface (front surface) of the portion corresponding to the peripheral area PA in the semiconductor wafer WF is inclined by the angle θ with respect to the main surface (front surface) WFa of the portion corresponding to the chip formation area CFA. That is, the portion of the semiconductor wafer WF corresponding to the peripheral area PA has the inclined portion WFb. That is, the thickness of the semiconductor wafer WF is thinner in the peripheral area PA than in the chip formation area CFA, and in the peripheral area PA is thinner at the end WFt than the chip formation area CFA side. In other words, in a cross-sectional view, the thickness of the portion corresponding to the peripheral region PA in the semiconductor wafer WF is thinner than the thickness of the portion corresponding to the plurality of chip formation regions CFA in the semiconductor wafer WF.
ここで、半導体チップC36は、検査対象領域CA3でテスト済みなので、検査対象領域CA4では、半導体チップC36にプローブ針PBを当接させることなく、半導体チップC37と半導体ウエハWFの周辺領域PAとに当接させる場合を考える。プローブ針PBを、周辺領域PAの傾斜部WFbに当接すると、プローブ針PBが曲がってしまい、次のテストの前にプローブ針PBの補修作業が必要となり、製造時間および製造コストが増大することが判明した。本実施の形態では、前記補修作業を省略する為に、前述のとおり、検査対象領域CA4で、半導体チップC36およびC46に、再度、プローブ針PBを当接している。 Here, since the semiconductor chip C36 has been tested in the inspection target area CA3, the semiconductor chip C37 and the peripheral area PA of the semiconductor wafer WF are contacted in the inspection target area CA4 without bringing the probe needle PB into contact with the semiconductor chip C36. Consider the case of contact. When the probe needle PB is brought into contact with the inclined portion WFb of the peripheral area PA, the probe needle PB is bent, and the probe needle PB needs to be repaired before the next test, which increases manufacturing time and manufacturing cost. There was found. In the present embodiment, in order to omit the repair work, as described above, the probe needle PB is again brought into contact with the semiconductor chips C36 and C46 in the inspection target area CA4.
図10に示すように、検査対象領域CA3およびCA4のテストを実施することで、半導体チップC36のパッド電極PDには、2つのプローブ痕PM(CA3)およびPM(CA4)が形成される。ここで、2つのプローブ痕PM(CA3)およびPM(CA4)は、重なることなく、互いに離間していることが肝要である。少なくとも、プローブ痕PM(CA3)の凹部CCとプローブ痕PM(CA4)の凹部CCとは、重なることなく、互いに離間していることが肝要である。なお、図10では、参考のために、ワイヤWのボール部Wbおよび接合部Wcを示している。2つのプローブ痕PM(CA3)およびPM(CA4)は、接合部Wcの内側に形成される。 As shown in FIG. 10, two probe marks PM (CA3) and PM (CA4) are formed on the pad electrode PD of the semiconductor chip C36 by performing the test on the inspection target areas CA3 and CA4. Here, it is important that the two probe marks PM (CA3) and PM (CA4) are separated from each other without overlapping. It is important that at least the concave portion CC of the probe mark PM (CA3) and the concave portion CC of the probe mark PM (CA4) are separated from each other without overlapping. In addition, in FIG. 10, the ball | bowl part Wb and the junction part Wc of the wire W are shown for reference. Two probe marks PM (CA3) and PM (CA4) are formed inside the joint Wc.
検査対象領域CA1〜CA4に含まれる半導体チップC31〜C37およびC41〜C47のテスト方法と同様に、他の半導体チップC11〜C13、C21〜C25、C51〜C57、C61〜C65およびC71〜C73のテストも実施する。図示していないが、前述の半導体チップC36およびC46と同様に、複数の半導体チップにおいて、パッド電極PDに複数のプローブ痕PMが形成されることが容易に推測できる。 Similar to the test method for the semiconductor chips C31 to C37 and C41 to C47 included in the inspection target areas CA1 to CA4, the tests for the other semiconductor chips C11 to C13, C21 to C25, C51 to C57, C61 to C65, and C71 to C73 Also implement. Although not shown, it can be easily estimated that a plurality of probe marks PM are formed on the pad electrode PD in a plurality of semiconductor chips, similarly to the semiconductor chips C36 and C46 described above.
つまり、1つのウエハテスト工程(S2)を実施することで、多数の半導体チップにおいて、そのパッド電極PDに複数のプローブ痕PMが形成される。また、図1に示すように、本実施の形態の半導体装置では、ウエハテスト工程(S2)を複数回繰り返すことにより、多種多様のテストを実施している。そのため、半導体チップのパッド電極PDには、多数(例えば、10個以上)のプローブ痕PMが形成されることとなる。 That is, by performing one wafer test process (S2), a plurality of probe marks PM are formed on the pad electrode PD in a large number of semiconductor chips. As shown in FIG. 1, in the semiconductor device of the present embodiment, a wide variety of tests are performed by repeating the wafer test step (S2) a plurality of times. Therefore, a large number (for example, 10 or more) of probe marks PM are formed on the pad electrode PD of the semiconductor chip.
図11では、接合部Wcの内部に12個のプローブ痕PMが配置された例を示している。図11に示すように、隣接するプローブ痕PMは、離間距離aを持って均等に配置されている。隣接するプローブ痕PMの凹部CC同士も互いに離間している。接合部Wcの内部に多数のプローブ痕PMを配置するためには、離間距離aを極力小さくする必要があり、離間距離a≦プローブ痕PMの直径(2×r2)、または、離間距離a≦プローブ痕PMの半径(r2)となっている。つまり、本実施の形態は、接合部Wc内において、隣接するプローブ痕PMの離間距離aが、プローブ痕PMの直径(2×r2)以下、または、プローブ痕PMの半径(r2)以下となるプローブ痕PMの配置に関する。 FIG. 11 shows an example in which twelve probe marks PM are arranged inside the joint Wc. As shown in FIG. 11, adjacent probe marks PM are evenly arranged with a separation distance a. The concave portions CC of adjacent probe marks PM are also separated from each other. In order to arrange a large number of probe marks PM inside the joint Wc, it is necessary to make the separation distance a as small as possible. The separation distance a ≦ the diameter of the probe mark PM (2 × r2), or the separation distance a ≦ This is the radius (r2) of the probe mark PM. That is, according to the present embodiment, the distance a between adjacent probe marks PM is equal to or less than the diameter (2 × r2) of the probe marks PM or the radius (r2) of the probe marks PM in the joint portion Wc. The arrangement of the probe mark PM.
また、ワイヤWの接合部Wcの直径が42.5μm、プローブ痕PMの直径が9μmの場合、接合部Wc内におけるプローブ痕PMの占有率OC(=接合部Wc内に位置するプローブ痕PMの面積の総和/接合部Wcの面積)は、およそ53%となる。本実施の形態は、接合部Wc内におけるプローブ痕PMの占有率OCが50%を超える場合のプローブ痕PMの配置に関する。 Further, when the diameter of the joint portion Wc of the wire W is 42.5 μm and the diameter of the probe mark PM is 9 μm, the occupation ratio OC of the probe mark PM in the joint portion Wc (= the probe mark PM located in the joint portion Wc) The total area / the area of the junction Wc) is approximately 53%. The present embodiment relates to the arrangement of the probe marks PM when the occupation ratio OC of the probe marks PM in the joint portion Wc exceeds 50%.
つまり、本実施の形態は、接合部Wcの内部に多数(例えば、10個以上)のプローブ痕PMが配置される場合の、プローブ痕PMの配置に関するものであり、プローブ痕PMの占有率OC≦50%の場合、または、隣接するプローブ痕PMの離間距離a>プローブ痕PMの直径(2×r2)である場合は、本実施の形態の対象外である。なぜなら、プローブ痕PMの占有率OCが小さく、隣接するプローブ痕PMが十分に離間して配置されている場合には、前述の課題が発生しないからである。 In other words, the present embodiment relates to the arrangement of the probe marks PM when a large number (for example, 10 or more) of the probe marks PM is arranged inside the joint portion Wc, and the occupation ratio OC of the probe marks PM. In the case of ≦ 50%, or when the separation distance a of the adjacent probe marks PM> the diameter of the probe marks PM (2 × r2), it is out of the scope of the present embodiment. This is because the above-described problem does not occur when the occupation ratio OC of the probe mark PM is small and the adjacent probe marks PM are arranged sufficiently apart from each other.
図12は、図11のX2−X2線に沿う要部断面図を示している。図12も、図6と同様に、ワイヤボンディング工程(S5)および樹脂封止工程(S6)を実施した後に高温保存試験を実施したパッド電極PDの様子を示している。図11に示すように、接合部Wcの内部における多数のプローブ痕PMを配置する際に、隣接する2つのプローブ痕PMの凹部CCが互いに離間するように配置したため、図12に示すように、銅リッチの合金層Cu9Al4は、分散して、パッド電極PD内に形成されている。これは、合金層Cu9Al4の形成位置が、プローブ痕PMの凹部CCに対応しているからである。隣接するプローブ痕PM(正確には、凹部CC)が、互いに離間しているため、プローブ痕PMが重なって配置された場合とは異なり、広く、かつ、厚い合金層Cu9Al4の形成を防止することができる。そのため、ワイヤWのボール部Wbが、パッド電極PDから剥離するという不良を防止することができる。 FIG. 12 is a cross-sectional view of a main part taken along line X2-X2 in FIG. FIG. 12 also shows the state of the pad electrode PD that has been subjected to the high-temperature storage test after the wire bonding step (S5) and the resin sealing step (S6), as in FIG. As shown in FIG. 11, when arranging a large number of probe marks PM inside the joint Wc, the concave portions CC of two adjacent probe marks PM are arranged so as to be separated from each other. The copper-rich alloy layer Cu 9 Al 4 is dispersed and formed in the pad electrode PD. This is because the formation position of the alloy layer Cu 9 Al 4 corresponds to the concave portion CC of the probe mark PM. Since adjacent probe marks PM (exactly, the recesses CC) are separated from each other, the wide and thick alloy layer Cu 9 Al 4 is formed, unlike the case where the probe marks PM are overlapped. Can be prevented. Therefore, the defect that the ball portion Wb of the wire W is peeled off from the pad electrode PD can be prevented.
次に、図1に示すウエハダイシング工程(S3)を実施する。図13に示すように、ダイシングブレードDBを用いて、半導体ウエハWFを複数の半導体チップCに分割する。 Next, the wafer dicing step (S3) shown in FIG. 1 is performed. As shown in FIG. 13, the semiconductor wafer WF is divided into a plurality of semiconductor chips C using a dicing blade DB.
次に、図1に示すダイボンディング工程(S4)を実施する。図14に示すように、個片化された半導体チップCを、リードフレームLFのダイパッド16上に接着層17を介して接着する。このダイボンディング工程(S4)では、例えば、175℃、1時間程度の熱負荷がパッド電極PDにかかる。なお、本実施の形態のリードフレームLFは、例えば銅を主成分とする材料から成る。また、半導体チップCを搭載するための基材については、リードフレームに限らず、配線基板(プリント配線基板)であっても良い。
Next, the die bonding step (S4) shown in FIG. 1 is performed. As shown in FIG. 14, the separated semiconductor chip C is bonded onto the
次に、図1に示すワイヤボンディング工程(S5)を実施する。図15に示すように、半導体チップCの主面上に形成されたパッド電極PDを、ワイヤWを介してリード15と電気的に接続する。具体的には、リード15の表面に形成されたメッキ層15bにワイヤWの一部を接続する。なお、本実施の形態のワイヤWは、例えば、銅(Cu)を主成分とするワイヤであり、熱圧着と超音波振動を併用したボールボンディング(ネイルヘッドボンディングとも言う)法を用いてワイヤWをパッド電極PDに接続する。つまり、図12に示すように、ワイヤWは、その先端にボール部Wbを有し、このボール部Wbとパッド電極PDとの界面に合金層を含む接合部Wcを形成することで、パッド電極PDに接続される。ここで、図11に示すように、接合部Wcは、パッド電極PDに形成された多数のプローブ痕PMの全体を覆うように形成する。このワイヤボンディング工程(S5)では、例えば、240℃、2〜5分程度の熱負荷がパッド電極PDにかかる。
Next, the wire bonding step (S5) shown in FIG. 1 is performed. As shown in FIG. 15, the pad electrode PD formed on the main surface of the semiconductor chip C is electrically connected to the
次に、図1に示す樹脂封止工程(S6)を実施する。図16に示すように、金型19の上型19aと下型19bとの合せ面に形成されたキャビティ19c内に、半導体チップCおよびリードフレームLFを設置し、キャビティ19c内に封止樹脂(樹脂)20を充填し、図17に示す封止体18を形成する。ここで、封止樹脂20は、例えば、硫黄(S)を含有するエポキシ樹脂からなる。そのため、銅から成るリードフレームLFと封止樹脂20との密着性を向上することができるものの、ワイヤWとパッド電極PDとの接合部に形成された合金層CuAlにダメージを与える恐れがある。しかしながら、本実施の形態では、前述のように、互いに隣り合う2つのプローブ痕PMのそれぞれの凹部CC同士が、互いに重ならないようにウエハテスト工程を行っている。そのため、ワイヤWのパッド電極PDに対する接合強度は、検討例に示すウエハテスト工程を行った場合に比べて向上しているため、たとえ合金層CuAlにダメージが加わったとしても、パッド電極PDからワイヤWのボール部Wbが剥離するという不良を抑制できる。なお、封止樹脂20として、硫黄(S)を含有しないエポキシ樹脂を用いることも出来る。樹脂封止工程(S6)では、例えば、180℃程度の熱負荷がパッド電極PDにかかる。
Next, the resin sealing step (S6) shown in FIG. 1 is performed. As shown in FIG. 16, the semiconductor chip C and the lead frame LF are installed in the
次に、図1に示すプロセスフローを経て形成された半導体装置SDの構成を説明する。図17は、例えば、QFP(Quad Flat Package)型半導体装置の断面図である。 Next, the configuration of the semiconductor device SD formed through the process flow shown in FIG. 1 will be described. FIG. 17 is a cross-sectional view of a QFP (Quad Flat Package) type semiconductor device, for example.
図17において、2点鎖線は、半導体装置SDが実装される実装基板の実装面を表している。半導体装置SDは、半導体チップC、複数のワイヤW、複数本のリード15および封止体18を有する。
In FIG. 17, a two-dot chain line represents a mounting surface of a mounting substrate on which the semiconductor device SD is mounted. The semiconductor device SD includes a semiconductor chip C, a plurality of wires W, a plurality of
半導体チップCは、例えば、シリコン(Si)からなる半導体基板で構成され、複数の半導体素子、複数の配線、複数のパッド電極PD(端子、外部電極、外部引出電極、電極パッド)を有する。 The semiconductor chip C is composed of, for example, a semiconductor substrate made of silicon (Si), and includes a plurality of semiconductor elements, a plurality of wirings, and a plurality of pad electrodes PD (terminals, external electrodes, external lead electrodes, electrode pads).
複数の半導体素子は、複数の配線により接続されて、前述のCPU1、RAM2、アナログ回路3およびフラッシュメモリ4等の回路ブロックを構成し、回路ブロックは、配線を介してパッド電極PDに電気的に接続されている。そして、パッド電極PDは、ワイヤWを介して、リード15と電気的に接続されている。パッド電極PDは、銅(Cu)を主成分とするワイヤ(ボンディングワイヤ)Wにより、例えば、銅(Cu)を主成分とするリード15に接続されている。具体的には、リード15の表面のうち、ワイヤWが接続される部分(領域)には、銀(Ag)メッキ層からなるメッキ層15bが形成されており、このメッキ層15bを介して、ワイヤWはリード15と電気的に接続されている。また、図6に示すように、ワイヤWは、ボール部Wbを有し、ボール部Wbの一部である接合部Wcで、パッド電極PDと接続されている。
The plurality of semiconductor elements are connected by a plurality of wirings to form circuit blocks such as the
ここで、銅(Cu)を主成分とするリードまたはワイヤとは、微量の金属添加物(1%以下)を含有する銅合金を含む。ここで、金属添加物としては、例えば、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、チタン(Ti)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、亜鉛(Zn)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、ルテニウム(Ru)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、金(Au)、In(インジウム)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、ランタノイド系金属、アクチノイド系金属など一種または複数種の金属が挙げられる。なお、使用するワイヤは、例えば、銅(Cu)から成るワイヤの表面が、この銅とは異なる金属(例:パラジウム)で被覆されたものであっても良い。 Here, the lead or wire mainly composed of copper (Cu) includes a copper alloy containing a trace amount of metal additive (1% or less). Here, examples of the metal additive include aluminum (Al), magnesium (Mg), titanium (Ti), manganese (Mn), iron (Fe), zinc (Zn), zirconium (Zr), and niobium (Nb). , Molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), palladium (Pd), silver (Ag), gold (Au), In (indium), nickel (Ni), platinum (Pt), lanthanoid metal, actinoid metal, etc. Or several types of metals are mentioned. In addition, the wire to be used may be, for example, a surface of a wire made of copper (Cu) covered with a metal (for example, palladium) different from copper.
例えば、エポキシ樹脂から成る封止体18は、半導体チップC、ワイヤW、複数のリード15、ダイパッド(チップ搭載部)16、および、接着層17を覆っている。半導体チップCは、接着層17によりダイパッド16に接着されている。
For example, the sealing
複数のリード15は、封止体18の内部に位置するインナーリード部ILと、このインナーリード部1Lと繋がり、かつ、封止体18の外部に位置するアウターリード部OLとから成る。図17には図示していないが、複数のリード15のインナーリード部ILは、半導体チップCの周囲に配置され、封止体18の側面から半導体チップCに向かって延在している。また、アウターリード部OLの主面および裏面は、半田材からなるメッキ層15aで覆われている。
The plurality of
また、アウターリード部OLは、ガルウイング形状を有し、インナーリード部ILから連続して、直線的に、封止体18の外部に突出する突出部と、突出部から実装面に向かって延びる屈曲部と、実装面に対してほぼ平行に屈曲部から延在し、実装半田を介して実装基板に接続される接続部とを有している。
Further, the outer lead portion OL has a gull wing shape, and is continuously extended from the inner lead portion IL and linearly protrudes outside the sealing
本実施の形態は、以下の特徴を有する。 The present embodiment has the following features.
本実施の形態の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハWFに対して複数回のウエハテストを実施して、複数のパッド電極PDの各々に複数のプローブ痕PMを形成する工程と、複数のプローブ痕PMを、ワイヤWのボール部Wbで覆うように、ワイヤWのボール部Wbをパッド電極PDに接続する工程とを有する。そして、複数のプローブ痕PMの各々は、断面視において、パッド電極PDの主面PDaよりも突出した凸部CVと、主面PDaよりも窪んだ凹部CCと、を有し、ワイヤWのボール部Wbとパッド電極PDとの接合部Wcにおいて、複数のプローブ痕PMの凹部CCは、互いに離間している。 The semiconductor device manufacturing method of the present embodiment includes a step of performing a plurality of wafer tests on the semiconductor wafer WF to form a plurality of probe marks PM on each of the plurality of pad electrodes PD, and a plurality of probes. Connecting the ball portion Wb of the wire W to the pad electrode PD so as to cover the mark PM with the ball portion Wb of the wire W. Each of the plurality of probe marks PM includes a convex portion CV protruding from the main surface PDa of the pad electrode PD and a concave portion CC recessed from the main surface PDa in a cross-sectional view. In the joint portion Wc between the portion Wb and the pad electrode PD, the concave portions CC of the plurality of probe marks PM are separated from each other.
ワイヤWのボール部Wbとパッド電極PDとの接合部Wcにおいて、複数のプローブ痕PMの凹部CCを、互いに離間させたことによって、ワイヤボンディング工程(S5)後に、パッド電極PDが高温になることで成長する銅(Cu)リッチの合金層Cu9Al4を分散させることが出来る。つまり、合金層Cu9Al4が、広範囲に厚く形成されるのを防止することができる。そして、ワイヤWのボール部Wbが、パッド電極PDから剥離するという不良を防止することができる。これは、合金層Cu9Al4が、プローブ痕PMに対応する位置に形成されるためである。 In the joint portion Wc between the ball portion Wb of the wire W and the pad electrode PD, the recesses CC of the plurality of probe marks PM are separated from each other, whereby the pad electrode PD becomes high temperature after the wire bonding step (S5). The copper (Cu) -rich alloy layer Cu 9 Al 4 that grows in the above can be dispersed. That is, the alloy layer Cu 9 Al 4 can be prevented from being formed thick in a wide range. And the defect that the ball | bowl part Wb of the wire W peels from the pad electrode PD can be prevented. This is because the alloy layer Cu 9 Al 4 is formed at a position corresponding to the probe mark PM.
また、パッド電極PDに、プローブ針PBの当接領域とワイヤWの接続領域とを独立に設けることなく、プローブ痕PMが形成された領域に、ワイヤWのボール部Wbを接続する構成としたことにより、パッド電極PDおよび半導体チップCの小型化が可能となる。 In addition, the ball portion Wb of the wire W is connected to the region where the probe mark PM is formed without independently providing the contact region of the probe needle PB and the connection region of the wire W to the pad electrode PD. As a result, the pad electrode PD and the semiconductor chip C can be reduced in size.
平面視において、ワイヤWのボール部Wbとパッド電極PDとの接合部Wc内に、隣接する2つのプローブ痕PMを、プローブ痕PMの直径以下の離間距離で配置することが出来るため、接合部Wc内に多数のプローブ痕PMを配置することが出来る。従って、多種、多様のウエハテストを実施でき、高機能の半導体装置の製造が可能となる。 In a plan view, two adjacent probe marks PM can be arranged with a separation distance equal to or less than the diameter of the probe mark PM in the bonding part Wc between the ball Wb of the wire W and the pad electrode PD. A large number of probe marks PM can be arranged in Wc. Accordingly, various and various wafer tests can be performed, and a highly functional semiconductor device can be manufactured.
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。以下に、複数の変形例を示すが、それぞれの変形例を適宜組み合わせて実施することも可能である。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. A plurality of modified examples are shown below, but it is also possible to implement a combination of each modified example as appropriate.
<変形例1>
変形例1は、上記実施の形態の図10に対する変形例である。図10では、隣接するプローブ痕PMは、互いに離間しており、隣接するプローブ痕PMの凸部CV同士および凹部CC同士も、互いに離間している。変形例1では、図18に示すように、隣接するプローブ痕PMの凸部CV同士が接触している。つまり、隣接するプローブ痕PMの凹部同士が離間していれば良く、隣接するプローブ痕PMの凸部CV同士を接触させても良い。また、同様に、上記実施の形態の図11に示すプローブ痕PMを、この変形例1と同様に配置することも出来る。
<
<変形例2>
変形例2は、上記実施の形態の図10に対する変形例である。変形例2では、図19に示すように、隣接するプローブ痕PMの凸部CV同士が一部重なっており、隣接するプローブ痕PMの凹部CC同士は、離間している。つまり、隣接するプローブ痕PMの凹部CC同士が離間していれば良く、隣接するプローブ痕PMの凸部CV同士を重ねても良い。また、同様に、上記実施の形態の図11に示すプローブ痕PMを、この変形例2と同様に配置することも出来る。
<
<変形例3>
変形例3は、上記実施の形態の図11に対する変形例である。図11では、パッド電極PDに形成された全てのプローブ痕PMは、平面視において、ワイヤWとパッド電極PDとの接合部Wcの内部に位置している。変形例3では、図20に示すように、全てのプローブ痕PMは、必ずしも、接合部Wcの内部に位置していない。つまり、接合部Wcの内部に位置するプローブ痕PMと、接合部Wcの内部と外部とに跨るプローブ痕PMと、が混在している。
<
上記実施の形態では、接合部Wcに位置する多数のプローブ痕PMの配置が重要である。つまり、接合部Wcに位置する多数のプローブ痕PMのうち、隣接するプローブ痕PMの凹部CC同士を離間することが肝要である。従って、この条件を満たせば、プローブ痕PMは、接合部Wcの内部と外部とに跨るように配置することも出来る。 In the above embodiment, the arrangement of a large number of probe marks PM located at the joint Wc is important. That is, it is important to separate the recesses CC of the adjacent probe marks PM among the many probe marks PM located at the joint Wc. Therefore, if this condition is satisfied, the probe mark PM can be arranged so as to straddle the inside and the outside of the joint portion Wc.
変形例3では、接合部Wcと重なるプローブ痕PMの数を増加することができる。また、隣接するプローブ痕PMの離間距離bを、上記実施の形態の離間距離aよりも拡大することができる。 In the third modification, the number of probe marks PM overlapping with the joint portion Wc can be increased. Further, the separation distance b between adjacent probe marks PM can be made larger than the separation distance a in the above embodiment.
<変形例4>
変形例4は、変形例3の更なる変形例である。変形例4では、図21に示すように、接合部Wcの外部(外側)に、その全体が位置するプローブ痕PMを設けている。図21に示すように、その全体が接合部Wcの外部に位置する場合、隣接するプローブ痕PMの凹部CC同士を重ねて配置することも可能となる。なぜなら、その全体が接合部Wcの外部に位置する場合、凹部CCに合金層Cu9AL4が形成されない為である。
<Modification 4>
Modification 4 is a further modification of
変形例4では、変形例3に比べ、さらに、プローブ痕PMの数を増加することが出来る。 In the fourth modification, the number of probe marks PM can be further increased compared to the third modification.
AR1 領域
C、C11、C12・・・C73 半導体チップ
CA1、CA2、CA3、CA4 検査対象領域
CC 凹部
CFA チップ形成領域
CuAl、CuAl2、Cu9AL4 合金層
CV 凸部
DB ダイシングブレード
IF1、IF2 絶縁膜
IL インナーリード部
LF リードフレーム
OL アウターリード部
OP 開口
PA 周辺領域
PB プローブ針
PBt 先端部
PD パッド電極(ボンディングパッド、外部接続端子)
PDa 主面
PDc 中心
PM プローブ痕
PMc 中心
PS 剥離応力
SB 半導体基板
SBa 主面
SBb 裏面
SD 半導体装置
W ワイヤ(ボンディングワイヤ)
Wb ボール部
Wc 接合部(接続部)
WF 半導体ウエハ
WFa 主面
WFb 傾斜部
WFt 端部
1 CPU(回路)
2 RAM(回路)
3 アナログ回路
4 フラッシュメモリ(メモリ回路)
5 テスタ
6 プローバ
7 プローバ基体
8 XYZ駆動テーブル
9 ウエハ吸着台
10 支柱
11 プローブカード
12 プローブカード支持部
13 ポゴピン
14 テストヘッド
15 リード
15a メッキ層
15b メッキ層
16 ダイパッド(チップ搭載部)
17 接着層
18 封止体
19 金型
19a 上型
19b 下型
19c キャビティ
20 封止樹脂
AR1 region C, C11, C12 ··· C73 semiconductor chip CA1, CA2, CA3, CA4 inspection area CC recess CFA chip formation region CuAl, CuAl 2, Cu 9 AL 4 alloy layer CV protrusion DB dicing blade IF1, IF2 insulating Membrane IL Inner lead LF Lead frame OL Outer lead OP Opening PA Peripheral area PB Probe needle PBt Tip PD pad electrode (bonding pad, external connection terminal)
PDa main surface PDc center PM probe mark PMc center PS peeling stress SB semiconductor substrate SBa main surface SBb back surface SD semiconductor device W wire (bonding wire)
Wb Ball part Wc Joint part (connection part)
WF Semiconductor wafer WFa Main surface WFb Inclined part
2 RAM (circuit)
3 Analog circuit 4 Flash memory (memory circuit)
5
17
Claims (17)
(a)複数のパッド電極を有する半導体チップが複数配置された半導体ウエハを準備する工程;
(b)前記複数のパッド電極の各々の主面にプローブ針を押圧して、前記複数の半導体チップの各々の動作を確認するウエハテストを、前記半導体ウエハに対して複数回実施することにより、前記複数のパッド電極の各々に複数のプローブ痕を形成する工程;
(c)前記(b)工程の後、前記半導体ウエハにダイシング処理を施し、分割された前記複数の半導体チップを取得する工程;
(d)前記(c)工程の後、前記複数のパッド電極の各々に形成された前記複数のプローブ痕をワイヤのボール部で覆うように、前記複数のパッド電極の各々に前記ワイヤの前記ボール部を接続する工程;
ここで、
前記(b)工程において、前記複数のプローブ痕の各々は、断面視において、前記パッド電極の前記主面よりも突出した凸部と、前記主面よりも窪んだ凹部と、を有し、
前記複数のパッド電極の各々の前記主面のうち、前記ワイヤの前記ボール部が接触する第1領域において、隣接する2つのプローブ痕は、平面視における前記プローブ痕の直径以下の離間距離を有し、
前記第1領域において、前記複数のプローブ痕の前記凹部は、互いに離間している。 A semiconductor device manufacturing method including the following steps:
(A) preparing a semiconductor wafer on which a plurality of semiconductor chips having a plurality of pad electrodes are arranged;
(B) A wafer test for confirming the operation of each of the plurality of semiconductor chips by pressing a probe needle against each main surface of the plurality of pad electrodes and performing a plurality of times on the semiconductor wafer, Forming a plurality of probe marks on each of the plurality of pad electrodes;
(C) After the step (b), the semiconductor wafer is subjected to a dicing process to obtain the plurality of divided semiconductor chips;
(D) After the step (c), the ball of the wire is placed on each of the plurality of pad electrodes so that the plurality of probe marks formed on each of the plurality of pad electrodes are covered with a ball portion of the wire. Connecting the parts;
here,
In the step (b), each of the plurality of probe marks has a convex portion protruding from the main surface of the pad electrode and a concave portion recessed from the main surface in a cross-sectional view,
Of the main surfaces of each of the plurality of pad electrodes, in the first region where the ball portion of the wire contacts, two adjacent probe traces have a separation distance equal to or smaller than the diameter of the probe trace in plan view. And
In the first region, the concave portions of the plurality of probe marks are separated from each other.
前記離間距離は、平面視における前記プローブ痕の半径以下である。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
The said separation distance is below the radius of the said probe trace in planar view.
前記ワイヤは、銅を主成分とする材料からなる。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
The wire is made of a material mainly composed of copper.
前記複数のパッド電極の各々は、アルミニウムを主成分とする材料からなる。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 3,
Each of the plurality of pad electrodes is made of a material mainly composed of aluminum.
前記第1領域において、前記複数のプローブ痕は、等間隔に配置されている。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
In the first region, the plurality of probe marks are arranged at equal intervals.
さらに、
(e)前記(c)工程と前記(d)工程との間に、チップ搭載部とリード部とを有する基材の前記チップ搭載部に、前記複数の半導体チップのうち、取得した半導体チップを搭載する工程;
(f)前記(d)工程の後に、取得した前記半導体チップ、前記ワイヤおよび前記基材の一部を、硫黄を含有する樹脂で封止する工程;
を有し、
ここで、
前記(d)工程では、前記ワイヤを前記パッド電極に接続した後、前記ワイヤを、銀めっき層を介して前記リード部に接続する。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
further,
(E) The acquired semiconductor chip among the plurality of semiconductor chips is placed on the chip mounting portion of the base material having a chip mounting portion and a lead portion between the step (c) and the step (d). Mounting process;
(F) After the step (d), a step of sealing the obtained semiconductor chip, the wire, and a part of the base material with a resin containing sulfur;
Have
here,
In the step (d), after the wire is connected to the pad electrode, the wire is connected to the lead portion through a silver plating layer.
(a)複数のパッド電極を有する半導体チップが複数配置された半導体ウエハを準備する工程;
(b)前記複数のパッド電極の各々の主面に、プローブ針を押圧して、前記複数の半導体チップの各々の動作を確認するウエハテストを、前記半導体ウエハに対して複数回実施することにより、前記複数のパッド電極の各々に複数のプローブ痕を形成する工程;
(c)前記(b)工程の後、前記半導体ウエハにダイシング処理を施し、分割された前記複数の半導体チップを取得する工程;
(d)前記(c)工程の後、前記複数のパッド電極の各々に形成された前記複数のプローブ痕を、ワイヤのボール部で覆うように、前記複数のパッド電極の各々に前記ワイヤの前記ボール部を接続する工程;
ここで、
前記(b)工程において、前記複数のプローブ痕の各々は、断面視において、前記パッド電極の前記主面よりも突出した凸部と、前記主面よりも窪んだ凹部と、を有し、
前記複数のパッド電極の各々の前記主面は、前記ワイヤの前記ボール部が接触する第1領域と、前記第1領域に隣接し、前記第1領域を取り囲む第2領域とを有し、
前記複数のプローブ痕は、前記第1領域の内側に配置された複数の第1プローブ痕と、前記第1領域と前記第2領域とに跨るように配置された複数の第2プローブ痕と、を含み、
前記複数の第1プローブ痕および前記複数の第2プローブ痕の各々の前記凹部は、互いに離間している。 A semiconductor device manufacturing method including the following steps:
(A) preparing a semiconductor wafer on which a plurality of semiconductor chips having a plurality of pad electrodes are arranged;
(B) A wafer test for confirming the operation of each of the plurality of semiconductor chips is performed a plurality of times on the semiconductor wafer by pressing a probe needle against each main surface of the plurality of pad electrodes. Forming a plurality of probe marks on each of the plurality of pad electrodes;
(C) After the step (b), the semiconductor wafer is subjected to a dicing process to obtain the plurality of divided semiconductor chips;
(D) After the step (c), the plurality of probe traces formed on each of the plurality of pad electrodes are covered with the ball portions of the wires so that the plurality of pad electrodes are covered with the wires. Connecting the ball portions;
here,
In the step (b), each of the plurality of probe marks has a convex portion protruding from the main surface of the pad electrode and a concave portion recessed from the main surface in a cross-sectional view,
The main surface of each of the plurality of pad electrodes has a first region in contact with the ball portion of the wire, and a second region adjacent to the first region and surrounding the first region,
The plurality of probe marks are a plurality of first probe marks arranged inside the first region, a plurality of second probe marks arranged to straddle the first region and the second region, Including
The recesses of each of the plurality of first probe marks and the plurality of second probe marks are separated from each other.
前記ワイヤは、銅を主成分とする材料からなる。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7.
The wire is made of a material mainly composed of copper.
前記複数のパッド電極の各々は、アルミニウムを主成分とする材料からなる。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8.
Each of the plurality of pad electrodes is made of a material mainly composed of aluminum.
さらに、
前記第2領域に配置された複数の第3プローブ痕を有し、
前記複数の第3プローブ痕の前記凹部は、互いに重なっている。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7.
further,
A plurality of third probe marks disposed in the second region;
The recesses of the plurality of third probe traces overlap each other.
(a)複数のチップ形成領域を有する半導体ウエハを準備する工程、
ここで、
前記複数のチップ形成領域のそれぞれは、第1回路と、前記第1回路とは異なる第2回路と、を有し、
前記複数のチップ形成領域のそれぞれは、パッド電極を有し、
前記パッド電極は、アルミニウムを主成分とする材料からなり;
(b)前記(a)工程の後、第1の条件下において、前記複数のチップ形成領域のそれぞれに設けられた前記パッド電極の主面にプローブカードのプローブ針を接触させ、前記半導体ウエハを検査する工程、
ここで、前記第1の条件下において前記半導体ウエハを検査する工程は、
(b1)前記複数のチップ形成領域のうち、第1チップ形成領域および第2チップ形成領域を有する第1検査対象領域を、前記プローブカードを用いて検査する工程、
(b2)前記(b1)工程の後、前記複数のチップ形成領域のうち、第3チップ形成領域および第4チップ形成領域を有し、かつ、前記第1検査対象領域の隣に位置する第2検査対象領域を、前記プローブカードを用いて検査する工程、
(b3)前記(b2)工程の後、前記複数のチップ形成領域のうち、前記第1検査対象領域および前記第2検査対象領域のそれぞれに設けられたチップ形成領域とは異なる第5チップ形成領域と、前記第2検査対象領域内に設けられた前記第4チップ形成領域とを有する第3検査対象領域を、前記プローブカードを用いて検査する工程、
を含み;
(c)前記(b)工程の後、前記半導体ウエハを切断することで取得した、前記第4チップ形成領域に対応する第1半導体チップを、基材上に搭載する工程、
ここで、
前記第1半導体チップは、前記パッド電極に対応する第1パッド電極を有し、
前記第1パッド電極の主面には、複数のプローブ痕が形成されており、
(d)前記(c)工程の後、前記第1パッド電極の前記主面に形成された前記複数のプローブ痕がワイヤのボール部で覆われるように、前記ワイヤの前記ボール部を前記第1パッド電極に接続する工程、
ここで、
前記ワイヤは、銅を主成分とする材料から成り;
(e)前記(d)工程の後、前記ワイヤおよび前記第1半導体チップを樹脂で封止する工程;
ここで、
前記第1パッド電極の前記主面のうち、前記ワイヤの前記ボール部が接触する第1領域における前記複数のプローブ痕の占有率は、50%よりも大きく、
前記(c)工程において、前記第1領域に配置された前記複数のプローブ痕は、断面視において、前記第1パッド電極の前記主面よりも突出した凸部と、前記主面よりも窪んだ凹部と、を有し、
前記(b3)工程では、前記複数のプローブ痕のうちの前記(b3)工程により形成されるプローブ痕の凹部が、前記複数のプローブ痕のうちの前記(b2)工程により形成されたプローブ痕の凹部から離れるように、前記プローブ針を前記第1パッド電極の前記主面に接触させる。 A semiconductor device manufacturing method including the following steps:
(A) preparing a semiconductor wafer having a plurality of chip formation regions;
here,
Each of the plurality of chip formation regions includes a first circuit and a second circuit different from the first circuit,
Each of the plurality of chip formation regions has a pad electrode,
The pad electrode is made of a material mainly composed of aluminum;
(B) After the step (a), under a first condition, a probe needle of a probe card is brought into contact with a main surface of the pad electrode provided in each of the plurality of chip formation regions, and the semiconductor wafer is Inspection process,
Here, the step of inspecting the semiconductor wafer under the first condition includes:
(B1) A step of inspecting a first inspection target region having a first chip formation region and a second chip formation region among the plurality of chip formation regions using the probe card;
(B2) After the step (b1), of the plurality of chip formation regions, a second chip that has a third chip formation region and a fourth chip formation region and is located next to the first inspection target region. A step of inspecting a region to be inspected using the probe card;
(B3) After the step (b2), of the plurality of chip formation regions, a fifth chip formation region different from the chip formation regions provided in the first inspection target region and the second inspection target region, respectively. And a step of inspecting a third inspection target region having the fourth chip formation region provided in the second inspection target region using the probe card,
Including:
(C) After the step (b), a step of mounting the first semiconductor chip corresponding to the fourth chip formation region obtained by cutting the semiconductor wafer on a substrate;
here,
The first semiconductor chip has a first pad electrode corresponding to the pad electrode,
A plurality of probe marks are formed on the main surface of the first pad electrode,
(D) After the step (c), the ball portion of the wire is moved to the first pad so that the plurality of probe marks formed on the main surface of the first pad electrode are covered with the ball portion of the wire. Connecting to the pad electrode;
here,
The wire is made of a copper-based material;
(E) a step of sealing the wire and the first semiconductor chip with a resin after the step (d);
here,
Of the main surface of the first pad electrode, the occupation ratio of the plurality of probe traces in the first region where the ball portion of the wire contacts is greater than 50%,
In the step (c), the plurality of probe marks arranged in the first region are recessed from the main surface and a convex portion protruding from the main surface of the first pad electrode in a cross-sectional view. A recess,
In the step (b3), the concave portion of the probe trace formed by the step (b3) of the plurality of probe traces is the same as that of the probe trace formed by the step (b2) of the plurality of probe traces. The probe needle is brought into contact with the main surface of the first pad electrode so as to be separated from the recess.
さらに、
(f)前記(b)工程の後、かつ、前記(c)工程の前に、前記第1の条件とは異なる第2の条件において、前記複数のチップ形成領域のそれぞれに設けられた前記パッド電極の前記主面に前記プローブカードの前記プローブ針を接触させ、前記半導体ウエハを検査する工程、
を有する。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11.
further,
(F) The pads provided in each of the plurality of chip formation regions under a second condition different from the first condition after the step (b) and before the step (c). Contacting the probe needle of the probe card with the main surface of the electrode and inspecting the semiconductor wafer;
Have
前記第1回路は、ロジック回路であり、
前記第2回路は、メモリ回路であり、
前記(b)工程では、前記ロジック回路を検査し、
前記(f)工程では、前記メモリ回路を検査する。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 12,
The first circuit is a logic circuit;
The second circuit is a memory circuit;
In the step (b), the logic circuit is inspected,
In the step (f), the memory circuit is inspected.
前記樹脂は、硫黄を含有する。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11.
The resin contains sulfur.
前記半導体ウエハは、前記複数のチップ形成領域と、前記複数のチップ形成領域の周囲に位置する周辺領域と、を有し、
断面視において、前記半導体ウエハのうちの前記周辺領域に対応する部分の厚さは、前記半導体ウエハのうちの前記複数のチップ形成領域に対応する部分の厚さよりも薄い。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11.
The semiconductor wafer has the plurality of chip formation regions, and a peripheral region located around the plurality of chip formation regions,
In a cross-sectional view, the thickness of the portion of the semiconductor wafer corresponding to the peripheral region is thinner than the thickness of the portion of the semiconductor wafer corresponding to the plurality of chip formation regions.
前記半導体ウエハは、前記複数のチップ形成領域と、前記複数のチップ形成領域の周囲に位置する周辺領域と、を有し、
断面視において、前記半導体ウエハのうちの前記周辺領域に対応する部分の表面は、前記半導体ウエハのうちの前記複数のチップ形成領域に対応する部分の表面に対して傾斜している。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11.
The semiconductor wafer has the plurality of chip formation regions, and a peripheral region located around the plurality of chip formation regions,
In a cross-sectional view, the surface of the portion of the semiconductor wafer corresponding to the peripheral region is inclined with respect to the surface of the portion of the semiconductor wafer corresponding to the plurality of chip formation regions.
前記複数のプローブ痕のうちの前記(b2)工程により形成されるプローブ痕と、前記複数のプローブ痕のうちの前記(b3)工程により形成され、かつ、前記(b2)工程により形成される前記プローブ痕の隣に位置するプローブ痕との離間距離は、前記複数のプローブ痕のそれぞれの直径以下の距離である。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11.
Of the plurality of probe marks, the probe mark formed by the step (b2) and the plurality of probe marks formed by the step (b3) and the step (b2). The distance from the probe mark located next to the probe mark is a distance equal to or less than the diameter of each of the plurality of probe marks.
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|---|---|---|---|---|
| CN117252837A (en) * | 2023-09-22 | 2023-12-19 | 宁波工程学院 | Data processing method, device, medium and electronic equipment for wafer testing |
| US12152997B2 (en) | 2021-02-12 | 2024-11-26 | Renesas Electronics Corporation | Method for predicting reliability of semiconductor device |
-
2017
- 2017-09-22 JP JP2017182031A patent/JP2019057664A/en active Pending
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