JP2000031189A - 球状半導体装置 - Google Patents
球状半導体装置Info
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-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 外部との接続性に優れた球状半導体装置を提
供する。 【解決手段】 表面に１つ以上の電極２を有する球状半
導体素子１からなる半導体装置であって、球状半導体素
子１の電極２の位置に導電性の球状バンプ１０を形成し
た。電極２は、共通平面に接触するように配列されてい
る。外部との接続対象となる球状バンプ１０の１組に接
触し得る平面Ｓもしくは球面と球状半導体素子１の表面
との間に所定の間隙Ｇが形成されるように、１組の球状
バンプ１０を球状半導体素子１から突出配置する。球状
バンプ１０を介して、各種回路基板や他の半導体装置等
と接続され、外部の電気的接続を容易かつ的確に行うこ
とができる。
供する。 【解決手段】 表面に１つ以上の電極２を有する球状半
導体素子１からなる半導体装置であって、球状半導体素
子１の電極２の位置に導電性の球状バンプ１０を形成し
た。電極２は、共通平面に接触するように配列されてい
る。外部との接続対象となる球状バンプ１０の１組に接
触し得る平面Ｓもしくは球面と球状半導体素子１の表面
との間に所定の間隙Ｇが形成されるように、１組の球状
バンプ１０を球状半導体素子１から突出配置する。球状
バンプ１０を介して、各種回路基板や他の半導体装置等
と接続され、外部の電気的接続を容易かつ的確に行うこ
とができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置、特に表
面に１つ以上の電極を有する球状半導体素子からなる球
状半導体装置に関する。
面に１つ以上の電極を有する球状半導体素子からなる球
状半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、シリコンウェハ上に集積回路を形
成する、これまでの半導体デバイスの代わりに球状シリ
コンの表面に回路が形成されてなる球状半導体素子が開
発されている。この球状半導体素子はその表面に１つ以
上の電極を有し、種々の機能を持つ球状半導体素子を組
み合わせることにより、多様な機能を持つ半導体装置を
実現することができる。
成する、これまでの半導体デバイスの代わりに球状シリ
コンの表面に回路が形成されてなる球状半導体素子が開
発されている。この球状半導体素子はその表面に１つ以
上の電極を有し、種々の機能を持つ球状半導体素子を組
み合わせることにより、多様な機能を持つ半導体装置を
実現することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
球状半導体素子はそれ自体では機能することができず、
つまり外部回路等と電気信号をやり取りするめに外部と
電気的に接続する入出力手段が必要である。このように
球状半導体素子自体は優れた機能を持ちながらも、従来
では特にその実装レベルで有効な手段がないのが実情で
あった。
球状半導体素子はそれ自体では機能することができず、
つまり外部回路等と電気信号をやり取りするめに外部と
電気的に接続する入出力手段が必要である。このように
球状半導体素子自体は優れた機能を持ちながらも、従来
では特にその実装レベルで有効な手段がないのが実情で
あった。
【０００４】本発明はかかる実情に鑑み、外部との接続
性に優れた球状半導体装置を提供することを目的とす
る。
性に優れた球状半導体装置を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
表面に１つ以上の電極を有する球状半導体素子からなる
半導体装置であって、前記球状半導体素子の電極の位置
に導電性の球状バンプを形成したことを特徴とする。
表面に１つ以上の電極を有する球状半導体素子からなる
半導体装置であって、前記球状半導体素子の電極の位置
に導電性の球状バンプを形成したことを特徴とする。
【０００６】また、本発明の半導体装置において、前記
電極は、共通平面に接触するように配列されていること
を特徴とする。また、本発明の半導体装置において、外
部との接続対象となる球状バンプの１組に接触し得る平
面もしくは球面と球状半導体素子の表面との間隙が、０
または所定の間隙となるように前記１組の球状バンプを
球状半導体素子から突出配置したことを特徴とする。
電極は、共通平面に接触するように配列されていること
を特徴とする。また、本発明の半導体装置において、外
部との接続対象となる球状バンプの１組に接触し得る平
面もしくは球面と球状半導体素子の表面との間隙が、０
または所定の間隙となるように前記１組の球状バンプを
球状半導体素子から突出配置したことを特徴とする。
【０００７】また、本発明の半導体装置において、素子
表面の電極に融点が５５０℃以上の高融点金属からなる
球状バンプが形成されたことを特徴とする。また、本発
明の半導体装置において、前記電極はアルミニウムまた
は銅、あるいはそれらのうちの１つ以上の成分を含む合
金からなり、前記球状バンプは金、白金、パラジウム、
銀、銅、アルミニウムまたはニッケル、あるいはそれら
のうちの１つ以上の成分を含む合金からなることを特徴
とする。
表面の電極に融点が５５０℃以上の高融点金属からなる
球状バンプが形成されたことを特徴とする。また、本発
明の半導体装置において、前記電極はアルミニウムまた
は銅、あるいはそれらのうちの１つ以上の成分を含む合
金からなり、前記球状バンプは金、白金、パラジウム、
銀、銅、アルミニウムまたはニッケル、あるいはそれら
のうちの１つ以上の成分を含む合金からなることを特徴
とする。
【０００８】また、本発明の半導体装置において、素子
表面の電極に融点が４５０℃以下の低融点金属からなる
球状バンプが形成されたことを特徴とする。また、本発
明の半導体装置において、前記電極はアルミニウムまた
は銅、あるいはそれらのうちの１つ以上の成分を含む合
金からなり、前記球状バンプは鉛、錫、インジウム、ビ
スマスまたは亜鉛、あるいはそれらのうちの１つ以上の
成分を含む合金、もしくは金−シリコン合金または金−
錫合金または銀−錫合金を主成分とする合金からなるこ
とを特徴とする。
表面の電極に融点が４５０℃以下の低融点金属からなる
球状バンプが形成されたことを特徴とする。また、本発
明の半導体装置において、前記電極はアルミニウムまた
は銅、あるいはそれらのうちの１つ以上の成分を含む合
金からなり、前記球状バンプは鉛、錫、インジウム、ビ
スマスまたは亜鉛、あるいはそれらのうちの１つ以上の
成分を含む合金、もしくは金−シリコン合金または金−
錫合金または銀−錫合金を主成分とする合金からなるこ
とを特徴とする。
【０００９】また、本発明の半導体装置において、前記
電極上にチタン、タングステン、チタンタングステン、
ニッケル、クロム、金、パラジウム、銅および白金のな
かから選ばれた１または２種以上の金属が順次積層して
形成されたことを特徴とする。
電極上にチタン、タングステン、チタンタングステン、
ニッケル、クロム、金、パラジウム、銅および白金のな
かから選ばれた１または２種以上の金属が順次積層して
形成されたことを特徴とする。
【００１０】また、本発明の半導体装置において、素子
表面の電極がその球状バンプを介して、セラミックス基
板、フィルムキャリア、シリコン基板、プリント回路基
板、リードフレーム、半導体チップまたは球状半導体素
子それぞれの電極と接続されることを特徴とする。
表面の電極がその球状バンプを介して、セラミックス基
板、フィルムキャリア、シリコン基板、プリント回路基
板、リードフレーム、半導体チップまたは球状半導体素
子それぞれの電極と接続されることを特徴とする。
【００１１】また、本発明の半導体装置において、素子
表面の電極に高融点バンプが形成され、そのバンプがセ
ラミックス基板、フィルムキャリア、シリコン基板、プ
リント回路基板、リードフレーム、半導体チップまたは
球状半導体素子それぞれの電極と、低融点金属を介して
接続されており、高融点金属と低融点金属の融点の差が
５０℃以上であることを特徴とする。
表面の電極に高融点バンプが形成され、そのバンプがセ
ラミックス基板、フィルムキャリア、シリコン基板、プ
リント回路基板、リードフレーム、半導体チップまたは
球状半導体素子それぞれの電極と、低融点金属を介して
接続されており、高融点金属と低融点金属の融点の差が
５０℃以上であることを特徴とする。
【００１２】また、本発明の半導体装置において、封止
材料で封止されたことを特徴とする。また、本発明の半
導体装置において、素子表面の電極が台形または五角形
以上の多角形または円形の形状を有することを特徴とす
る。また、本発明の半導体装置において、素子表面の電
極が、球状半導体素子の直径の３％以上の長さを直径と
する円と同等の面積を有することを特徴とする。
材料で封止されたことを特徴とする。また、本発明の半
導体装置において、素子表面の電極が台形または五角形
以上の多角形または円形の形状を有することを特徴とす
る。また、本発明の半導体装置において、素子表面の電
極が、球状半導体素子の直径の３％以上の長さを直径と
する円と同等の面積を有することを特徴とする。
【００１３】また、本発明の半導体装置において、高融
点金属の球状バンプの表面が低融点金属で被覆されてい
ることを特徴とする。
点金属の球状バンプの表面が低融点金属で被覆されてい
ることを特徴とする。
【００１４】本発明によれば、球状半導体素子の電極の
位置に導電性の球状バンプを形成したことで、この球状
バンプを介して外部の電気的接続を容易かつ的確に行う
ことができる。
位置に導電性の球状バンプを形成したことで、この球状
バンプを介して外部の電気的接続を容易かつ的確に行う
ことができる。
【００１５】この場合、特に外部との接続対象となる球
状バンプの１組に接触し得る平面もしくは球面と球状半
導体素子の表面との間に所定の間隙が形成されるよう
に、前記１組の球状バンプが球状半導体素子から突出配
置される。このように球状バンプを球状半導体素子から
突設することにより、極めて優れたバンプの接合性を確
保することができる。溶融接合される場合は、所定の間
隙は０もしくはそれ以上あれば、溶融時のバンプの濡れ
効果により接合することができる。
状バンプの１組に接触し得る平面もしくは球面と球状半
導体素子の表面との間に所定の間隙が形成されるよう
に、前記１組の球状バンプが球状半導体素子から突出配
置される。このように球状バンプを球状半導体素子から
突設することにより、極めて優れたバンプの接合性を確
保することができる。溶融接合される場合は、所定の間
隙は０もしくはそれ以上あれば、溶融時のバンプの濡れ
効果により接合することができる。
【００１６】また、高融点金属の球状バンプの表面が低
融点金属で被覆されている。そして高融点金属と低融点
金属の融点の差が５０℃以上、好ましくは１００℃以上
とすることで、接合時にコアを固体のままの状態で表面
部を溶融させる接合が可能になる。したがって、接合箇
所をつねに一定の間隔以上、すなわちコア金属の径以上
に間隔を保つことができる。
融点金属で被覆されている。そして高融点金属と低融点
金属の融点の差が５０℃以上、好ましくは１００℃以上
とすることで、接合時にコアを固体のままの状態で表面
部を溶融させる接合が可能になる。したがって、接合箇
所をつねに一定の間隔以上、すなわちコア金属の径以上
に間隔を保つことができる。
【００１７】なお、球状バンプはラグビーボール状、一
部接合部等が不均一に変形していてもよい。また球状バ
ンプが突出するためには、２個以上のバンプが積層され
て接合されるものであってもよい。
部接合部等が不均一に変形していてもよい。また球状バ
ンプが突出するためには、２個以上のバンプが積層され
て接合されるものであってもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明による
半導体装置の好適な実施形態を説明する。図１は、本発
明による半導体装置の一実施形態を示している。この例
ではたとえば図示のように、球状半導体素子１の電極の
位置に導電性の球状バンプ１０が形成されている。
半導体装置の好適な実施形態を説明する。図１は、本発
明による半導体装置の一実施形態を示している。この例
ではたとえば図示のように、球状半導体素子１の電極の
位置に導電性の球状バンプ１０が形成されている。
【００１９】ここで、球状半導体素子１は球状のシリコ
ン結晶材料を用い、複数の製造工程を経て球状結晶材料
の表面に所望の回路を形成することでつくられる。この
製造工程としては主に、結晶材料の清浄工程、酸化膜形
成工程、フォトレジスト膜形成工程、球面露光によるフ
ォトリソグラフィ工程、パターン現像工程、エッチング
工程等を含んでいる。これらの工程により形成された回
路には、外部との電気的接続を行うための電極が設けら
れる。すなわち複数の電極が球状半導体素子１の球面に
沿って列設される。
ン結晶材料を用い、複数の製造工程を経て球状結晶材料
の表面に所望の回路を形成することでつくられる。この
製造工程としては主に、結晶材料の清浄工程、酸化膜形
成工程、フォトレジスト膜形成工程、球面露光によるフ
ォトリソグラフィ工程、パターン現像工程、エッチング
工程等を含んでいる。これらの工程により形成された回
路には、外部との電気的接続を行うための電極が設けら
れる。すなわち複数の電極が球状半導体素子１の球面に
沿って列設される。
【００２０】たとえば、図１の例のように球状半導体素
子１の表面の円周に沿って、外部との接続対象となる１
組の球状バンプ１０が形成されている。球状バンプ１０
は、導電性の金属ボールを球状半導体素子１の電極部に
転写したものである。これら１組の球状バンプ１０は、
共通の接触平面（球面であってもよい）Ｓを有する。こ
の接触平面Ｓと球状半導体素子１の表面との間に所定の
間隙が形成されるように、１組の球状バンプ１０を球状
半導体素子１から突出配置してある。
子１の表面の円周に沿って、外部との接続対象となる１
組の球状バンプ１０が形成されている。球状バンプ１０
は、導電性の金属ボールを球状半導体素子１の電極部に
転写したものである。これら１組の球状バンプ１０は、
共通の接触平面（球面であってもよい）Ｓを有する。こ
の接触平面Ｓと球状半導体素子１の表面との間に所定の
間隙が形成されるように、１組の球状バンプ１０を球状
半導体素子１から突出配置してある。
【００２１】図２は、球状バンプ１０の配列例を模式的
に示している。接触平面Ｓに接する１組の球状バンプ１
０の各々は、球状半導体素子１の表面に形成されている
電極２に接合する。図から明らかなように接触平面Ｓと
球状半導体素子１の表面（頂点Ｐとする）間には間隙Ｇ
が形成される。この間隙Ｇを形成するように球状バンプ
１０を球状半導体素子１から突出させて配置すること
で、球状バンプ１０をたとえば接続対象に加圧して接合
する際、球状バンプ１０の有効な加圧変形しろを確保
し、適正なバンプ接合を保証する。なお、接触平面Ｓと
球状半導体素子１の表面との間隙がない、すなわちＧ＝
０の場合にもバンプ接合は可能である。
に示している。接触平面Ｓに接する１組の球状バンプ１
０の各々は、球状半導体素子１の表面に形成されている
電極２に接合する。図から明らかなように接触平面Ｓと
球状半導体素子１の表面（頂点Ｐとする）間には間隙Ｇ
が形成される。この間隙Ｇを形成するように球状バンプ
１０を球状半導体素子１から突出させて配置すること
で、球状バンプ１０をたとえば接続対象に加圧して接合
する際、球状バンプ１０の有効な加圧変形しろを確保
し、適正なバンプ接合を保証する。なお、接触平面Ｓと
球状半導体素子１の表面との間隙がない、すなわちＧ＝
０の場合にもバンプ接合は可能である。
【００２２】図２の図示例において、頂点Ｐを通る接触
平面Ｓ′とした場合には球状半導体素子１の表面との間
に間隙がなくなり、このような状態では適正なバンプ接
合が難しくなる。したがって、球状バンプ１０の配列位
置は、下記式を満足することが好ましい。 Ｒ−ｒ≦（ｒ＋Ｒ）ｃｏｓθ （０≦θ≦２π） 上式において、Ｒは球状半導体素子の半径、ｒは球状バ
ンプの半径、またθは球状半導体素子と球状バンプの中
心を結ぶ線と頂点Ｐを通る直径とのなす角度である。球
状バンプの大きさｒと球状バンプの位置θとの関係は、
素子表面の電極の大きさとその間隙、ならびに必要な電
極数とにより設計される。
平面Ｓ′とした場合には球状半導体素子１の表面との間
に間隙がなくなり、このような状態では適正なバンプ接
合が難しくなる。したがって、球状バンプ１０の配列位
置は、下記式を満足することが好ましい。 Ｒ−ｒ≦（ｒ＋Ｒ）ｃｏｓθ （０≦θ≦２π） 上式において、Ｒは球状半導体素子の半径、ｒは球状バ
ンプの半径、またθは球状半導体素子と球状バンプの中
心を結ぶ線と頂点Ｐを通る直径とのなす角度である。球
状バンプの大きさｒと球状バンプの位置θとの関係は、
素子表面の電極の大きさとその間隙、ならびに必要な電
極数とにより設計される。
【００２３】球状バンプ１０は、熱圧着により球状半導
体素子１の電極２に形成することができる。この場合、
球状バンプ１０は融点が好ましくは５５０℃以上、最も
好ましくは６００℃以上の高融点金属材料により形成さ
れる。特に、電極２はアルミニウムまたは銅、あるいは
それらのうちの１つ以上の成分を含む合金からなり、そ
の場合球状バンプ１０は金、白金、パラジウム、銀、
銅、アルミニウムまたはニッケル、あるいはそれらのう
ちの１つ以上の成分を含む合金からなる。
体素子１の電極２に形成することができる。この場合、
球状バンプ１０は融点が好ましくは５５０℃以上、最も
好ましくは６００℃以上の高融点金属材料により形成さ
れる。特に、電極２はアルミニウムまたは銅、あるいは
それらのうちの１つ以上の成分を含む合金からなり、そ
の場合球状バンプ１０は金、白金、パラジウム、銀、
銅、アルミニウムまたはニッケル、あるいはそれらのう
ちの１つ以上の成分を含む合金からなる。
【００２４】なお、球状バンプ１０はラグビーボール
状、一部接合部等が不均一に変形していてもよい。また
球状バンプ１０が接触平面Ｓから突出するためには、２
個以上のバンプが所謂、「団子状」または「数珠つなぎ
状」に積層されて接合されるものであってもよい。
状、一部接合部等が不均一に変形していてもよい。また
球状バンプ１０が接触平面Ｓから突出するためには、２
個以上のバンプが所謂、「団子状」または「数珠つなぎ
状」に積層されて接合されるものであってもよい。
【００２５】あるいはまた、球状バンプ１０は、溶着に
より球状半導体素子１の電極２に形成することができ
る。この場合、球状バンプ１０は融点が好ましくは４５
０℃以下、最も好ましくは４００℃以下の低融点金属材
料により形成される。特に、電極２はアルミニウムまた
は銅、あるいはそれらのうちの１つ以上の成分を含む合
金からなり、その場合球状バンプ１０は鉛、錫、インジ
ウム、ビスマスまたは亜鉛、あるいはそれらのうちの１
つ以上の成分を含む合金、もしくは金−シリコン合金ま
たは金−錫合金または銀−錫合金を主成分とする合金か
らなる。
より球状半導体素子１の電極２に形成することができ
る。この場合、球状バンプ１０は融点が好ましくは４５
０℃以下、最も好ましくは４００℃以下の低融点金属材
料により形成される。特に、電極２はアルミニウムまた
は銅、あるいはそれらのうちの１つ以上の成分を含む合
金からなり、その場合球状バンプ１０は鉛、錫、インジ
ウム、ビスマスまたは亜鉛、あるいはそれらのうちの１
つ以上の成分を含む合金、もしくは金−シリコン合金ま
たは金−錫合金または銀−錫合金を主成分とする合金か
らなる。
【００２６】上記の場合、電極２上にチタン、タングス
テン、チタンタングステン、ニッケル、クロム、金、パ
ラジウム、銅および白金のなかから選ばれた１または２
種以上の金属が順次積層して形成されることが好まし
い。アルミニウムまたはその合金からなる電極２は、半
田等の低融点金属とは濡れ性が悪く、したがって濡れ性
確保、拡散防止あるいは酸化防止等を図るために下地と
なる金属を積層しておくというものである。
テン、チタンタングステン、ニッケル、クロム、金、パ
ラジウム、銅および白金のなかから選ばれた１または２
種以上の金属が順次積層して形成されることが好まし
い。アルミニウムまたはその合金からなる電極２は、半
田等の低融点金属とは濡れ性が悪く、したがって濡れ性
確保、拡散防止あるいは酸化防止等を図るために下地と
なる金属を積層しておくというものである。
【００２７】本発明の半導体装置を実装する際、上記の
ように形成される球状バンプ１０を介して外部回路等に
接続される。電極２はたとえば、セラミックス基板、フ
ィルムキャリア、シリコン基板、プリント回路基板、リ
ードフレーム、半導体チップまたは球状半導体素子それ
ぞれの電極と接続される。なお、複数の球状半導体素子
が接続されてから、それらを基板等に接続するようにし
てもよい。
ように形成される球状バンプ１０を介して外部回路等に
接続される。電極２はたとえば、セラミックス基板、フ
ィルムキャリア、シリコン基板、プリント回路基板、リ
ードフレーム、半導体チップまたは球状半導体素子それ
ぞれの電極と接続される。なお、複数の球状半導体素子
が接続されてから、それらを基板等に接続するようにし
てもよい。
【００２８】図３は、球状半導体素子１を用いたＢＧＡ
（ボールグリッドアレイ）パッケージの例を示してい
る。図において、球状半導体素子１の各電極２はそれに
形成された球状バンプ１０を介して、プリント回路基板
２０と接続される。球状半導体素子１が接続されたプリ
ント回路基板２０はさらに、各種の電子機器等と接続さ
れ、これらの電子機器との間で電気信号のやり取りを行
うことができる。なお、１つのＢＧＡパッケージ内に複
数の球状半導体素子１が搭載されるものであってもよ
い。
（ボールグリッドアレイ）パッケージの例を示してい
る。図において、球状半導体素子１の各電極２はそれに
形成された球状バンプ１０を介して、プリント回路基板
２０と接続される。球状半導体素子１が接続されたプリ
ント回路基板２０はさらに、各種の電子機器等と接続さ
れ、これらの電子機器との間で電気信号のやり取りを行
うことができる。なお、１つのＢＧＡパッケージ内に複
数の球状半導体素子１が搭載されるものであってもよ
い。
【００２９】ここで、この例の場合をはじめ本発明の半
導体装置を実装するにあたって、図３に示すように球状
半導体素子１を封止材料３で封止するとよい。なお、こ
の封止材料３としては、樹脂あるいは樹脂とフィラーを
含むモールドコンパウンド等の絶縁材料で封止するのが
好ましい。このように封止することで、球状半導体素子
１の回路面の保護を図り、あるいは球状半導体素子１と
プリント回路基板２０等の熱膨張係数の差に起因する熱
歪みを有効に抑制することができる。
導体装置を実装するにあたって、図３に示すように球状
半導体素子１を封止材料３で封止するとよい。なお、こ
の封止材料３としては、樹脂あるいは樹脂とフィラーを
含むモールドコンパウンド等の絶縁材料で封止するのが
好ましい。このように封止することで、球状半導体素子
１の回路面の保護を図り、あるいは球状半導体素子１と
プリント回路基板２０等の熱膨張係数の差に起因する熱
歪みを有効に抑制することができる。
【００３０】図４（Ａ）に示すように複数の球状半導体
素子１が、各電極２に形成された複数の球状バンプ１０
を介して相互に接続され、このように接続したものがプ
リント回路基板２０に実装されるものであってもよい。
さらに、このような場合、図４（Ｂ）に示すように複数
の球状半導体素子１全体を封止材料３で封止するとよ
い。
素子１が、各電極２に形成された複数の球状バンプ１０
を介して相互に接続され、このように接続したものがプ
リント回路基板２０に実装されるものであってもよい。
さらに、このような場合、図４（Ｂ）に示すように複数
の球状半導体素子１全体を封止材料３で封止するとよ
い。
【００３１】また、図５は、球状半導体素子１を用いた
ＱＦＰ（クワッドフラットパッケージ）の例を示してい
る。図において、球状半導体素子１の各電極２はそれに
形成された球状バンプ１０を介して、リードフレーム２
１と接続される。この場合にも球状半導体素子１を封止
材料３で封止するとよい。なお、半導体装置は、複数の
球状半導体素子１がリードフレーム基板に接続されるも
のであってもよい。
ＱＦＰ（クワッドフラットパッケージ）の例を示してい
る。図において、球状半導体素子１の各電極２はそれに
形成された球状バンプ１０を介して、リードフレーム２
１と接続される。この場合にも球状半導体素子１を封止
材料３で封止するとよい。なお、半導体装置は、複数の
球状半導体素子１がリードフレーム基板に接続されるも
のであってもよい。
【００３２】本発明の半導体装置の実装例として、さら
に図６に示すように特にこの例ではメモリ用の球状半導
体素子１の各電極２は球状バンプ１０を介して、半導体
チップム２２と接続される。
に図６に示すように特にこの例ではメモリ用の球状半導
体素子１の各電極２は球状バンプ１０を介して、半導体
チップム２２と接続される。
【００３３】あるいは、図７（Ａ）に示したように球状
半導体素子１相互を球状バンプ１０を介して接続するこ
とができる。また、図７（Ｂ）のように、それぞれ予め
球状バンプ１０が接合された球状半導体素子１相互が接
続される。この場合、図７（Ｃ）に示されるように球状
バンプ１０は加圧後、変形していてもよい。
半導体素子１相互を球状バンプ１０を介して接続するこ
とができる。また、図７（Ｂ）のように、それぞれ予め
球状バンプ１０が接合された球状半導体素子１相互が接
続される。この場合、図７（Ｃ）に示されるように球状
バンプ１０は加圧後、変形していてもよい。
【００３４】また、図８（Ａ）に示したように、たとえ
ばプリント回路基板２０等の接合面に対して、大小大き
さの異なる複数種類の球状バンプ１０ａ，１０ｂを介し
て、球状半導体素子１を接続することができる。この場
合、図８（Ｂ）に示すように２種類の球状バンプ１０
ａ，１０ｂを球状半導体素子１の表面に同心円状に配置
する。なお、この例では図８（Ｃ）に示されるように外
側の球状バンプ１０ａとして２個以上を重ねて積層した
ものを用いることができる。
ばプリント回路基板２０等の接合面に対して、大小大き
さの異なる複数種類の球状バンプ１０ａ，１０ｂを介し
て、球状半導体素子１を接続することができる。この場
合、図８（Ｂ）に示すように２種類の球状バンプ１０
ａ，１０ｂを球状半導体素子１の表面に同心円状に配置
する。なお、この例では図８（Ｃ）に示されるように外
側の球状バンプ１０ａとして２個以上を重ねて積層した
ものを用いることができる。
【００３５】幾つかの典型的な実装例とともに本発明の
半導体装置の構成例を説明したが、上記のように球状半
導体素子１の電極２の位置に導電性の球状バンプ１０を
形成したことで、この球状バンプ１０を介して外部の電
気的接続を容易かつ的確に行うことができる。
半導体装置の構成例を説明したが、上記のように球状半
導体素子１の電極２の位置に導電性の球状バンプ１０を
形成したことで、この球状バンプ１０を介して外部の電
気的接続を容易かつ的確に行うことができる。
【００３６】ところで、上述した本発明の半導体装置に
おいて、球状半導体素子１の電極２はたとえば、図９の
ように電気的接続の組となる電極２の中心から外側に長
辺が設定されるように台形もしくは扇形の形状が好まし
い。このように長辺を外側に位置させることで、接合後
に外部応力に対して耐剥離性を増すことができる。ま
た、五角形以上の多角形または円形の形状（平面形状）
にするとよい。つまりこのような形状にすることで、球
状バンプ１０を接続対象に加圧して接合する際等、電極
２と球状バンプ１０の間に生じる負荷荷重を均等に分散
さて応力集中を避けることができる。したがって、バン
プ接合時の歪み等の発生をなくして、適正なバンプ接合
を保証することができる。
おいて、球状半導体素子１の電極２はたとえば、図９の
ように電気的接続の組となる電極２の中心から外側に長
辺が設定されるように台形もしくは扇形の形状が好まし
い。このように長辺を外側に位置させることで、接合後
に外部応力に対して耐剥離性を増すことができる。ま
た、五角形以上の多角形または円形の形状（平面形状）
にするとよい。つまりこのような形状にすることで、球
状バンプ１０を接続対象に加圧して接合する際等、電極
２と球状バンプ１０の間に生じる負荷荷重を均等に分散
さて応力集中を避けることができる。したがって、バン
プ接合時の歪み等の発生をなくして、適正なバンプ接合
を保証することができる。
【００３７】また、球状半導体素子１の電極２の大きさ
等について、球状半導体素子１の直径の３％以上の長さ
を直径とする円と同等の面積を有することが好ましい。
電極２の面積をこのように設定することにより、半導体
装置の実装等で実用に供する場合、バンプ接合時の加圧
荷重に耐え得るだけの接合強度を確保することができ
る。したがって、この点でも適正かつ良好なバンプ接合
を保証する。
等について、球状半導体素子１の直径の３％以上の長さ
を直径とする円と同等の面積を有することが好ましい。
電極２の面積をこのように設定することにより、半導体
装置の実装等で実用に供する場合、バンプ接合時の加圧
荷重に耐え得るだけの接合強度を確保することができ
る。したがって、この点でも適正かつ良好なバンプ接合
を保証する。
【００３８】なお、上記実施形態において球状半導体素
子１の電極２に６００℃以上の高融点バンプが形成さ
れ、そのバンプがセラミックス基板、フィルムキャリ
ア、シリコン基板、プリント回路基板、リードフレー
ム、半導体チップまたは球状半導体素子それぞれの電極
と、４００℃以下の低融点金属を介して接続されるよう
にしてもよい。あるいはまた、接続される側の電極に予
め高融点金属のバンプを形成しておき、高融点金属間を
低融点金属を介して接続するようにしてもよい。
子１の電極２に６００℃以上の高融点バンプが形成さ
れ、そのバンプがセラミックス基板、フィルムキャリ
ア、シリコン基板、プリント回路基板、リードフレー
ム、半導体チップまたは球状半導体素子それぞれの電極
と、４００℃以下の低融点金属を介して接続されるよう
にしてもよい。あるいはまた、接続される側の電極に予
め高融点金属のバンプを形成しておき、高融点金属間を
低融点金属を介して接続するようにしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、球
状半導体素子の電極の位置に導電性の球状バンプを形成
したことで、この球状バンプを介して外部の電気的接続
を容易かつ的確に行うことができる。この場合、球状バ
ンプを球状半導体素子から突設することにより、極めて
優れたバンプの接合性を確保することができ、この種の
球状半導体素子からなる半導体装置を実装等において高
い信頼を確保することができる。
状半導体素子の電極の位置に導電性の球状バンプを形成
したことで、この球状バンプを介して外部の電気的接続
を容易かつ的確に行うことができる。この場合、球状バ
ンプを球状半導体素子から突設することにより、極めて
優れたバンプの接合性を確保することができ、この種の
球状半導体素子からなる半導体装置を実装等において高
い信頼を確保することができる。
【図１】本発明の半導体装置の一実施形態を示す斜視図
である。
である。
【図２】本発明の半導体装置における球状バンプの配列
例を模式的に示す図である。
例を模式的に示す図である。
【図３】本発明の半導体装置の実装例を示す図である。
【図４】本発明の半導体装置の別の実装例を示す図であ
る。
る。
【図５】本発明の半導体装置のさらに別の実装例を示す
図である。
図である。
【図６】本発明の半導体装置のさらに別の実装例を示す
図である。
図である。
【図７】本発明の半導体装置のさらに別の実装例を示す
図である。
図である。
【図８】本発明の半導体装置のさらに別の実装例を示す
図である。
図である。
【図９】本発明の半導体装置における電極の例を示す図
である。
である。
１ 球状半導体素子 ２ 電極 ３ 封止材料 １０ 球状バンプ ２０ プリント回路基板 ２１ リードフレーム ２２ 半導体チップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 23/12 Ｌ (72)発明者 下川 健二 川崎市中原区井田３−35−１ 新日本製鐵 株式会社技術開発本部内 (72)発明者 橋野 英児 川崎市中原区井田３−35−１ 新日本製鐵 株式会社技術開発本部内 (72)発明者 竹田 宣生 千葉県流山市南流山４−１−７ ボールセ ミコンダクター株式会社内 (72)発明者 深野 敦之 千葉県流山市南流山４−１−７ ボールセ ミコンダクター株式会社内
Claims (14)
- 【請求項１】 表面に１つ以上の電極を有する球状半導
体素子からなる半導体装置であって、 前記球状半導体素子の電極の位置に導電性の球状バンプ
を形成したことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 前記電極は、共通平面に接触するように
配列されていることを特徴とする請求項１に記載の半導
体装置。 - 【請求項３】 外部との接続対象となる球状バンプの１
組に接触し得る平面もしくは球面と球状半導体素子の表
面との間隙が、０または所定の間隙となるように前記１
組の球状バンプを球状半導体素子から突出配置したこと
を特徴とする請求項２に記載の半導体装置。 - 【請求項４】 素子表面の電極に融点が５５０℃以上の
高融点金属からなる球状バンプが形成されたことを特徴
とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装
置。 - 【請求項５】 前記電極はアルミニウムまたは銅、ある
いはそれらのうちの１つ以上の成分を含む合金からな
り、前記球状バンプは金、白金、パラジウム、銀、銅、
アルミニウムまたはニッケル、あるいはそれらのうちの
１つ以上の成分を含む合金からなることを特徴とする請
求項４に記載の半導体装置。 - 【請求項６】 素子表面の電極に融点が４５０℃以下の
低融点金属からなる球状バンプが形成されたことを特徴
とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装
置。 - 【請求項７】 前記電極はアルミニウムまたは銅、ある
いはそれらのうちの１つ以上の成分を含む合金からな
り、前記球状バンプは鉛、錫、インジウム、ビスマスま
たは亜鉛、あるいはそれらのうちの１つ以上の成分を含
む合金、もしくは金−シリコン合金または金−錫合金ま
たは銀−錫合金を主成分とする合金からなることを特徴
とする請求項６に記載の半導体装置。 - 【請求項８】 前記電極上にチタン、タングステン、チ
タンタングステン、ニッケル、クロム、金、パラジウ
ム、銅および白金のなかから選ばれた１または２種以上
の金属が順次積層して形成されたことを特徴とする請求
項６または７に記載の半導体装置。 - 【請求項９】 請求項１〜８のいずれか１項記載の半導
体装置において、 素子表面の電極がその球状バンプを介して、セラミック
ス基板、フィルムキャリア、シリコン基板、プリント回
路基板、リードフレーム、半導体チップまたは球状半導
体素子それぞれの電極と接続されることを特徴とする半
導体装置。 - 【請求項１０】 請求項９に記載の半導体装置におい
て、 素子表面の電極に高融点バンプが形成され、そのバンプ
がセラミックス基板、フィルムキャリア、シリコン基
板、プリント回路基板、リードフレーム、半導体チップ
または球状半導体素子それぞれの電極と、低融点金属を
介して接続されており、高融点金属と低融点金属の融点
の差が５０℃以上であることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項１１】 封止材料で封止されたことを特徴とす
る請求項１〜１０のいずれか１項に記載の半導体装置。 - 【請求項１２】 素子表面の電極が台形または五角形以
上の多角形または円形の形状を有することを特徴とする
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の半導体装置。 - 【請求項１３】 素子表面の電極が、球状半導体素子の
直径の３％以上の長さを直径とする円と同等の面積を有
することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に
記載の半導体装置。 - 【請求項１４】 高融点金属の球状バンプの表面が低融
点金属で被覆されていることを特徴とする請求項１〜１
３のいずれか１項に記載の半導体装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10210442A JP2000031189A (ja) | 1998-07-09 | 1998-07-09 | 球状半導体装置 |
| US09/350,125 US6509645B2 (en) | 1998-07-09 | 1999-07-09 | Spherical semiconductor device and method for fabricating the same |
| US09/851,324 US20020132462A1 (en) | 1998-07-09 | 2001-05-09 | Spherical semiconductor device and method for fabricating the same |
| US10/255,759 US6909182B2 (en) | 1998-07-09 | 2002-09-27 | Spherical semiconductor device and method for fabricating the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10210442A JP2000031189A (ja) | 1998-07-09 | 1998-07-09 | 球状半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000031189A true JP2000031189A (ja) | 2000-01-28 |
Family
ID=16589406
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|---|---|---|---|
| JP10210442A Pending JP2000031189A (ja) | 1998-07-09 | 1998-07-09 | 球状半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000031189A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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