半導体装置及び半導体装置の製造方法
【課題】バンプの配列に疎密差があったときに発生する応力を緩和できる、半導体装置及び半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】電極端子群を備える配線基板と、バンプ3群が形成されたバンプ形成面7を備え、バンプ3群が前記電極端子群と対向するように前記配線基板上に実装された半導体チップとを具備し、バンプ形成面7は、バンプ3が配置された領域の面積密度が第1密度である第1領域9と、バンプ3が配置された領域の面積密度が前記第1密度よりも小さい第2密度である第2領域10と、第1領域9と第2領域10との境界部分に設けられた第3領域11とを備え、第3領域11は、バンプ3が配置された領域の面積密度が、前記第2密度よりも大きく、前記第1密度よりも小さい。
【解決手段】電極端子群を備える配線基板と、バンプ3群が形成されたバンプ形成面7を備え、バンプ3群が前記電極端子群と対向するように前記配線基板上に実装された半導体チップとを具備し、バンプ形成面7は、バンプ3が配置された領域の面積密度が第1密度である第1領域9と、バンプ3が配置された領域の面積密度が前記第1密度よりも小さい第2密度である第2領域10と、第1領域9と第2領域10との境界部分に設けられた第3領域11とを備え、第3領域11は、バンプ3が配置された領域の面積密度が、前記第2密度よりも大きく、前記第1密度よりも小さい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体パッケージ(半導体装置)は、半導体チップと、その半導体チップが実装される配線基板とを備えている。その半導体チップには、突起状のバンプが形成されたバンプ形成面が設けられる。バンプの材料としては、例えば、半田が用いられる。半導体チップは、バンプ形成面で、配線基板上に実装される。
【0003】
半導体装置では、半導体チップの実装時や実装後に、半導体チップやバンプに応力がかかることがある。例えば、バンプを形成するときにフラックスを用いる場合、半導体チップはIRリフロー処理などの熱処理により、配線基板上に実装される。このとき、バンプ部分とその他の部分との熱膨張係数の違いなどにより、応力が発生することがある。このような応力は、バンプクラックやチップクラックの原因となるため、低減されることが望まれる。
【0004】
関連技術として、特許文献1(特開2007−242782)には、半導体基板に外部接続用電極をなすバンプが接合された半導体装置において、バンプが実装基板から受ける応力を緩和あるいは吸収すると共に、電気的接続の安定性を確保できることを課題とした技術が記載されている。
【0005】
別の関連技術として、特許文献2(特開2007−142017)が挙げられる。特許文献2には、チップの外周部で発生する応力を分散させる為、チップと配線基板間のバンプを円形に配置し、中心から外周に向かって異なる大きさ径をもつバンプを配置することが記載されている。
【0006】
【特許文献1】特開2007−242782号公報
【特許文献2】特開2007−142017号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
半導体チップのバンプ形成面に発生する応力は、そのバンプ形成面に配置されたバンプの疎密差によって、顕著に増加する場合がある。
【0008】
図1は、バンプ形成面102におけるバンプ101の配列の一例を示す概略図である。図1に示される例では、バンプ101が、均一に配置されている。このような場合には、バンプの疎密差が存在しないので、バンプの疎密による応力の発生も少ない。
【0009】
図2は、バンプ形成面102におけるバンプ101の配列の他の一例を示す概略図である。図2に示される例では、バンプ形成面102に、バンプ101が密に配置された第1領域103と、バンプ101が疎に配置された第2領域104とが存在する。図3は、半導体チップの実装時及び実装後に発生する応力分布のシミュレーション結果である。図3は、図2に示したバンプ形成面102を有する半導体チップを用いた場合のシミュレーション結果である。図3に示されるように、第1領域103と第2領域104との境界部分に、応力発生部分105が形成される。
【0010】
すなわち、図3に示されるように、バンプ101の配列に顕著な疎密さがある場合には、製品にとって問題となる応力が発生してしまうことがある、という問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明に係る半導体装置は、配線基板(1)と、バンプ(3)群が形成されたバンプ形成面(7)を備え、バンプ(3)群により配線基板(1)上に実装された半導体チップとを具備する。そのバンプ形成面(7)は、バンプ(3)が配置された領域の面積密度が第1密度である第1領域(9)と、バンプ(3)が配置された領域の面積密度がその第1密度よりも小さい第2密度である第2領域(10)と、第1領域(9)と第2領域(10)との境界部分に設けられた第3領域(11)とを備えている。第3領域(11)は、バンプ(3)が配置された領域の面積密度が、その第2密度よりも大きく、その第1密度よりも小さい領域である。
【0012】
この発明によれば、第3領域(11)を設けることによって、第1領域(9)と第2領域(10)との間で発生するバンプの疎密差による応力が緩和される。その結果、応力によるバンプクラックやチップクラックを抑制することができる。
【0013】
本発明に係る半導体チップは、配線基板(1)上に実装されたときに配線基板(1)と対向し、配線基板(1)と電気的に接続されるバンプ(3)群が形成されたバンプ形成面
(7)を具備する。バンプ形成面(7)は、バンプ(3)が配置された領域の面積密度が第1密度である第1領域(9)と、バンプ(3)が配置された領域の面積密度が前記第1密度よりも小さい第2密度である第2領域(10と、半導体チップを配線基板(1)上に実装する際に生じる応力を緩和する第3領域(11)とを備えている。第3領域(11)は、第1領域(9)と第2領域(10)との境界部分に設けられている。第3領域(11)は、バンプ(3)が配置された領域の面積密度が、その第2密度よりも大きく、その第1密度よりも小さい領域である。
【0014】
本発明に係る配線基板は、半導体チップが搭載されるチップ搭載面(12)を有している。チップ搭載面(12)には、電極端子(5)が、上述の半導体チップのバンプ形成面(7)に対応するパターンで配置されている。
【0015】
本発明にかかる半導体装置の製造方法は、電極端子(5)群を備える配線基板(1)を準備する工程と、バンプ(3)群が形成されたバンプ形成面(7)を備え、バンプ形成面(7)はバンプ(3)が配置された領域の面積密度が第1密度である第1領域(9)と、バンプ(3)が配置された領域の面積密度がその第1密度よりも小さい第2密度である第2領域(10)と、その半導体チップを配線基板(1)上に実装する際に生じる応力を緩和する第3領域(11)とを備え、第3領域(11)は、第1領域(9)と第2領域(10)との境界部分に設けられ、バンプ(3)が配置された領域の面積密度が、第2密度よりも大きく、その第1密度よりも小さい領域である半導体チップを準備する工程と、その半導体チップを、バンプ(3)群が電極端子(5)群と対向するように、配線基板(1)上に熱処理により実装する工程とを具備する。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、バンプの配列に疎密差があったとしても、応力を緩和することのできる、半導体装置及び半導体装置の製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
(第1の実施形態)
図面を参照しつつ、本発明に係る第1の実施形態について説明する。図4は、本実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
【0018】
図4に示されるように、本実施形態の半導体装置は、配線基板1と、半導体チップ13とを備えている。配線基板1は、チップ搭載面12を有している。チップ搭載面12には、電極端子群として、複数の電極端子5が形成されている。一方、半導体チップ13は、半導体集積回路が形成されたチップ基板2を有している。チップ基板2には、バンプ形成面7が設けられており、このバンプ形成面7には、バンプ3群として複数のバンプ3が形成されている。半導体チップ13は、バンプ形成面7がチップ搭載面12と対向するように、配線基板1上に実装されている。バンプ形成面7におけるバンプ3の配列パターンは、チップ搭載面7における電極端子5の配列パターンと同じである。バンプ3と電極端子5とは、電気的に接続されている。また、半導体チップ13と配線基板1との間は、封止樹脂4により封止されている。封止樹脂4によって、半導体チップ13と配線基板1との接続部分が保護されている。
【0019】
図4に示したように、本実施形態に係る半導体装置は、いわゆるフリップチップ型半導体パッケージである。
【0020】
図5は、バンプ形成面7の一部におけるバンプの配列を示す概略図である。図5に示されるように、バンプ形成面7には、第1領域9と、第2領域10と、第3領域11とが設けられている。
【0021】
第1領域9では、バンプ3が配置された領域の面積密度が第1密度である。
【0022】
第2領域10では、バンプ3が配置された領域の面積密度が第2密度である。第2密度は、第1密度よりも小さい。
【0023】
第3領域11は、第1領域9と第2領域10との間の疎密差に起因する応力を抑制するために設けられている。第3領域11は、第1領域9と第2領域10との境界部分に配置されている。第3領域11では、バンプ3が配置された領域の面積密度が、第3密度である。第3密度は、第2密度よりも大きく、第1密度よりも小さい。すなわち、バンプが配置された領域の面積密度は、第1領域9、第3領域11、及び第2領域10の順に大きい。
【0024】
尚、面積密度とは、所定の領域において、バンプが配置されている部分の面積が、バンプが配置されている部分の面積とバンプが配置されていない部分の面積との和、に対して占める割合である。
【0025】
尚、第1領域9、第2領域10、及び第3領域11において、バンプ3のサイズは同じである。すなわち、第1領域9、第2領域10、及び第3領域11では、単位面積あたりのバンプ3の個数が異なっており、その結果、バンプが配置された領域の面積密度が異なっている。バンプ3の間隔は、第1領域9、第2領域10、及び第3領域11のそれぞれの領域内で概ね等しい。
【0026】
上述のような半導体装置を製造する際には、まず、半導体チップ13と配線基板1とが準備される。半導体チップ13を準備する際、バンプ3は、フラックスを用いて形成される。その後、半導体チップ13が配線基板1上に実装される。このとき、IRリフロー処理などの熱処理が行われる。
【0027】
熱処理を行った場合には、バンプ3部分とその他の部分との間の熱膨張係数の違いにより、応力が発生しやすい。しかし、本実施形態では、図5に示されるように、第1領域9と第2領域10との間の境界部分に第3領域11が設けられているため、バンプ形成面7におけるバンプ3の疎密に、グラデーションがつけられている。これにより、バンプ3の疎密が急激に変化する部分を無くすことができ、応力を緩和させることができる。その結果、バンプクラックやチップクラックが抑制される。
【0028】
図6は、本実施形態において発生する応力分布のシミュレーション結果を示している。応力発生部分8は、第1領域9と第3領域11との境界部分と、第3領域11と第2領域10との境界部分とに形成されている。第3領域11を設けない場合(図3参照)と比較して、応力発生部分8が分散している。
【0029】
図7は、応力の大きさのシミュレーション結果を示している。図7中、縦軸は応力の大きさを示している。また、横軸は、本実施形態(第1の実施形態)と、比較例1とを示している。比較例1は、第3領域11に対応する領域が第2領域に置き換えられた例である。図7中、白丸は、第1領域9と第3領域11との境界部分における応力を示し、黒丸は、第3領域11と第2領域10との境界部分における応力を示している。比較例1では、本実施形態で示された位置と同じ位置における応力が、白丸及び黒丸として示されている。
【0030】
図7に示されるように、比較例1と比較すると、本実施形態では、第1領域9と第3領域11との境界部分と、第3領域11と第2領域10との境界部分とのいずれにおいても、応力の大きさが低減されている。すなわち、第3領域11を設けることにより、応力が緩和されることが、シミュレーション結果からも確認される。
【0031】
なお、本実施形態では、半導体チップ13が配線基板1上にフリップチップ実装される場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、半導体チップがバンプでチップや基板などに実装されるいかなる状況にも適用できることは言うまでも無い。
【0032】
(第2の実施形態)
続いて、第2の実施形態について説明する。図8は、第2の実施形態に係る半導体装置におけるバンプ形成面7を示している。本実施形態では、第1の実施形態に対して、第3領域11におけるバンプ3のサイズ及び配置が異なっている。その他の点については、第1の実施形態と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【0033】
本実施形態では、第1の実施形態と同様に、第3領域11においてバンプ3が配置された領域の面積密度(第3密度)は、第2密度よりも大きく、第1密度よりも小さい。但し、本実施形態では、第3領域11に配置されたバンプ3の単位面積あたりの数は、第2領域9と同じである。一方で、第3領域11に配置されたバンプ3のサイズが、第1領域9及び第2領域10に配置されたバンプ3のサイズよりも、大きい。なお、第1領域9と第2領域10とでは、バンプ3のサイズは同じである。
【0034】
すなわち、本実施形態では、バンプ3のサイズが第3領域11と第2領域10とで異なっている。これにより、バンプ形成面7におけるバンプの面積密度にグラデーションが生じている。
【0035】
本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、応力を緩和することができ、バンプクラックやチップクラックを抑制することができる。
【0036】
図9は、第3領域11におけるバンプサイズと、応力との関係を示すシミュレーション結果である。図9中、横軸は、第3領域11に配置されたバンプ3のサイズを示す。また、縦軸は、応力の大きさを示す。また、第1の実施形態と同様、白丸は、第1領域9と第3領域11との境界部分における応力を示し、黒丸は、第3領域11と第2領域10との境界部分における応力を示している。また、第1領域9及び第2領域10におけるバンプサイズは、1.00である。また、第3領域11におけるバンプの単位面積あたりの数は、第2領域10と同じであるものとする。
【0037】
図9に示されるように、応力の大きさは、第3領域11におけるバンプサイズが1.15のときに最も小さく、第3領域11におけるバンプサイズが0.85のときに最も大きい。すなわち、第3領域におけるバンプサイズを大きくすることによって、応力が緩和されることが確認された。
【0038】
(第3の実施形態)
続いて、第3の実施形態について説明する。図10は、第3の実施形態に係る半導体装置におけるバンプ形成面7を示している。本実施形態では、バンプ形成面7に設けられたバンプ群に、実バンプ3−1と、ダミーバンプ3−2とが含まれている。その他の点については、既述の実施形態と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【0039】
実バンプ3−1は、半導体チップ13と配線基板1との電気的接続に用いられるバンプである。一方、ダミーバンプ3−2は、バンプが配置された領域の面積密度をコントロールするために設けられており、半導体チップ13と配線基板1との電気的接続には用いられない。
【0040】
本実施形態によれば、既述の実施形態と同様の作用効果により、応力を緩和することができる。加えて、ダミーバンプ3−2によりバンプ3が配置された領域の面積密度をコントロールすることができるため、バンプ3のレイアウトを決定する際の制限を少なくすることができ、有利である。
【0041】
以上、第1〜第3の実施形態を用いて本発明を詳細に説明した。ただし、説明された実施形態は、互いに独立するものではなく、矛盾の無い範囲内で組み合わせて使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】バンプ形成面におけるバンプの配列の一例を示す概略図である。
【図2】バンプ形成面におけるバンプの配列の他の一例を示す概略図である。
【図3】応力分布のシミュレーション結果である。
【図4】第1の実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
【図5】バンプ形成面の一部におけるバンプの配列を示す概略図である。
【図6】第1の実施形態における応力分布のシミュレーション結果である。
【図7】応力の大きさのシミュレーション結果である。
【図8】第2の実施形態に係る半導体装置におけるバンプ形成面を示す概略図である。
【図9】バンプサイズと、応力との関係を示すシミュレーション結果である。
【図10】第3の実施形態に係る半導体装置におけるバンプ形成面を示す概略図である。
【符号の説明】
【0043】
1 配線基板
2 チップ基板
3 バンプ
3−1 実バンプ
3−2 ダミーバンプ
4 封止樹脂
5 電極パッド
7 バンプ形成面
8 応力発生部分
9 第1領域
10 第2領域
11 第3領域
12 チップ搭載面
13 半導体チップ
101 バンプ
102 バンプ形成面
103 第1領域
104 第2領域
105 応力集中部分
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体パッケージ(半導体装置)は、半導体チップと、その半導体チップが実装される配線基板とを備えている。その半導体チップには、突起状のバンプが形成されたバンプ形成面が設けられる。バンプの材料としては、例えば、半田が用いられる。半導体チップは、バンプ形成面で、配線基板上に実装される。
【0003】
半導体装置では、半導体チップの実装時や実装後に、半導体チップやバンプに応力がかかることがある。例えば、バンプを形成するときにフラックスを用いる場合、半導体チップはIRリフロー処理などの熱処理により、配線基板上に実装される。このとき、バンプ部分とその他の部分との熱膨張係数の違いなどにより、応力が発生することがある。このような応力は、バンプクラックやチップクラックの原因となるため、低減されることが望まれる。
【0004】
関連技術として、特許文献1(特開2007−242782)には、半導体基板に外部接続用電極をなすバンプが接合された半導体装置において、バンプが実装基板から受ける応力を緩和あるいは吸収すると共に、電気的接続の安定性を確保できることを課題とした技術が記載されている。
【0005】
別の関連技術として、特許文献2(特開2007−142017)が挙げられる。特許文献2には、チップの外周部で発生する応力を分散させる為、チップと配線基板間のバンプを円形に配置し、中心から外周に向かって異なる大きさ径をもつバンプを配置することが記載されている。
【0006】
【特許文献1】特開2007−242782号公報
【特許文献2】特開2007−142017号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
半導体チップのバンプ形成面に発生する応力は、そのバンプ形成面に配置されたバンプの疎密差によって、顕著に増加する場合がある。
【0008】
図1は、バンプ形成面102におけるバンプ101の配列の一例を示す概略図である。図1に示される例では、バンプ101が、均一に配置されている。このような場合には、バンプの疎密差が存在しないので、バンプの疎密による応力の発生も少ない。
【0009】
図2は、バンプ形成面102におけるバンプ101の配列の他の一例を示す概略図である。図2に示される例では、バンプ形成面102に、バンプ101が密に配置された第1領域103と、バンプ101が疎に配置された第2領域104とが存在する。図3は、半導体チップの実装時及び実装後に発生する応力分布のシミュレーション結果である。図3は、図2に示したバンプ形成面102を有する半導体チップを用いた場合のシミュレーション結果である。図3に示されるように、第1領域103と第2領域104との境界部分に、応力発生部分105が形成される。
【0010】
すなわち、図3に示されるように、バンプ101の配列に顕著な疎密さがある場合には、製品にとって問題となる応力が発生してしまうことがある、という問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明に係る半導体装置は、配線基板(1)と、バンプ(3)群が形成されたバンプ形成面(7)を備え、バンプ(3)群により配線基板(1)上に実装された半導体チップとを具備する。そのバンプ形成面(7)は、バンプ(3)が配置された領域の面積密度が第1密度である第1領域(9)と、バンプ(3)が配置された領域の面積密度がその第1密度よりも小さい第2密度である第2領域(10)と、第1領域(9)と第2領域(10)との境界部分に設けられた第3領域(11)とを備えている。第3領域(11)は、バンプ(3)が配置された領域の面積密度が、その第2密度よりも大きく、その第1密度よりも小さい領域である。
【0012】
この発明によれば、第3領域(11)を設けることによって、第1領域(9)と第2領域(10)との間で発生するバンプの疎密差による応力が緩和される。その結果、応力によるバンプクラックやチップクラックを抑制することができる。
【0013】
本発明に係る半導体チップは、配線基板(1)上に実装されたときに配線基板(1)と対向し、配線基板(1)と電気的に接続されるバンプ(3)群が形成されたバンプ形成面
(7)を具備する。バンプ形成面(7)は、バンプ(3)が配置された領域の面積密度が第1密度である第1領域(9)と、バンプ(3)が配置された領域の面積密度が前記第1密度よりも小さい第2密度である第2領域(10と、半導体チップを配線基板(1)上に実装する際に生じる応力を緩和する第3領域(11)とを備えている。第3領域(11)は、第1領域(9)と第2領域(10)との境界部分に設けられている。第3領域(11)は、バンプ(3)が配置された領域の面積密度が、その第2密度よりも大きく、その第1密度よりも小さい領域である。
【0014】
本発明に係る配線基板は、半導体チップが搭載されるチップ搭載面(12)を有している。チップ搭載面(12)には、電極端子(5)が、上述の半導体チップのバンプ形成面(7)に対応するパターンで配置されている。
【0015】
本発明にかかる半導体装置の製造方法は、電極端子(5)群を備える配線基板(1)を準備する工程と、バンプ(3)群が形成されたバンプ形成面(7)を備え、バンプ形成面(7)はバンプ(3)が配置された領域の面積密度が第1密度である第1領域(9)と、バンプ(3)が配置された領域の面積密度がその第1密度よりも小さい第2密度である第2領域(10)と、その半導体チップを配線基板(1)上に実装する際に生じる応力を緩和する第3領域(11)とを備え、第3領域(11)は、第1領域(9)と第2領域(10)との境界部分に設けられ、バンプ(3)が配置された領域の面積密度が、第2密度よりも大きく、その第1密度よりも小さい領域である半導体チップを準備する工程と、その半導体チップを、バンプ(3)群が電極端子(5)群と対向するように、配線基板(1)上に熱処理により実装する工程とを具備する。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、バンプの配列に疎密差があったとしても、応力を緩和することのできる、半導体装置及び半導体装置の製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
(第1の実施形態)
図面を参照しつつ、本発明に係る第1の実施形態について説明する。図4は、本実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
【0018】
図4に示されるように、本実施形態の半導体装置は、配線基板1と、半導体チップ13とを備えている。配線基板1は、チップ搭載面12を有している。チップ搭載面12には、電極端子群として、複数の電極端子5が形成されている。一方、半導体チップ13は、半導体集積回路が形成されたチップ基板2を有している。チップ基板2には、バンプ形成面7が設けられており、このバンプ形成面7には、バンプ3群として複数のバンプ3が形成されている。半導体チップ13は、バンプ形成面7がチップ搭載面12と対向するように、配線基板1上に実装されている。バンプ形成面7におけるバンプ3の配列パターンは、チップ搭載面7における電極端子5の配列パターンと同じである。バンプ3と電極端子5とは、電気的に接続されている。また、半導体チップ13と配線基板1との間は、封止樹脂4により封止されている。封止樹脂4によって、半導体チップ13と配線基板1との接続部分が保護されている。
【0019】
図4に示したように、本実施形態に係る半導体装置は、いわゆるフリップチップ型半導体パッケージである。
【0020】
図5は、バンプ形成面7の一部におけるバンプの配列を示す概略図である。図5に示されるように、バンプ形成面7には、第1領域9と、第2領域10と、第3領域11とが設けられている。
【0021】
第1領域9では、バンプ3が配置された領域の面積密度が第1密度である。
【0022】
第2領域10では、バンプ3が配置された領域の面積密度が第2密度である。第2密度は、第1密度よりも小さい。
【0023】
第3領域11は、第1領域9と第2領域10との間の疎密差に起因する応力を抑制するために設けられている。第3領域11は、第1領域9と第2領域10との境界部分に配置されている。第3領域11では、バンプ3が配置された領域の面積密度が、第3密度である。第3密度は、第2密度よりも大きく、第1密度よりも小さい。すなわち、バンプが配置された領域の面積密度は、第1領域9、第3領域11、及び第2領域10の順に大きい。
【0024】
尚、面積密度とは、所定の領域において、バンプが配置されている部分の面積が、バンプが配置されている部分の面積とバンプが配置されていない部分の面積との和、に対して占める割合である。
【0025】
尚、第1領域9、第2領域10、及び第3領域11において、バンプ3のサイズは同じである。すなわち、第1領域9、第2領域10、及び第3領域11では、単位面積あたりのバンプ3の個数が異なっており、その結果、バンプが配置された領域の面積密度が異なっている。バンプ3の間隔は、第1領域9、第2領域10、及び第3領域11のそれぞれの領域内で概ね等しい。
【0026】
上述のような半導体装置を製造する際には、まず、半導体チップ13と配線基板1とが準備される。半導体チップ13を準備する際、バンプ3は、フラックスを用いて形成される。その後、半導体チップ13が配線基板1上に実装される。このとき、IRリフロー処理などの熱処理が行われる。
【0027】
熱処理を行った場合には、バンプ3部分とその他の部分との間の熱膨張係数の違いにより、応力が発生しやすい。しかし、本実施形態では、図5に示されるように、第1領域9と第2領域10との間の境界部分に第3領域11が設けられているため、バンプ形成面7におけるバンプ3の疎密に、グラデーションがつけられている。これにより、バンプ3の疎密が急激に変化する部分を無くすことができ、応力を緩和させることができる。その結果、バンプクラックやチップクラックが抑制される。
【0028】
図6は、本実施形態において発生する応力分布のシミュレーション結果を示している。応力発生部分8は、第1領域9と第3領域11との境界部分と、第3領域11と第2領域10との境界部分とに形成されている。第3領域11を設けない場合(図3参照)と比較して、応力発生部分8が分散している。
【0029】
図7は、応力の大きさのシミュレーション結果を示している。図7中、縦軸は応力の大きさを示している。また、横軸は、本実施形態(第1の実施形態)と、比較例1とを示している。比較例1は、第3領域11に対応する領域が第2領域に置き換えられた例である。図7中、白丸は、第1領域9と第3領域11との境界部分における応力を示し、黒丸は、第3領域11と第2領域10との境界部分における応力を示している。比較例1では、本実施形態で示された位置と同じ位置における応力が、白丸及び黒丸として示されている。
【0030】
図7に示されるように、比較例1と比較すると、本実施形態では、第1領域9と第3領域11との境界部分と、第3領域11と第2領域10との境界部分とのいずれにおいても、応力の大きさが低減されている。すなわち、第3領域11を設けることにより、応力が緩和されることが、シミュレーション結果からも確認される。
【0031】
なお、本実施形態では、半導体チップ13が配線基板1上にフリップチップ実装される場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、半導体チップがバンプでチップや基板などに実装されるいかなる状況にも適用できることは言うまでも無い。
【0032】
(第2の実施形態)
続いて、第2の実施形態について説明する。図8は、第2の実施形態に係る半導体装置におけるバンプ形成面7を示している。本実施形態では、第1の実施形態に対して、第3領域11におけるバンプ3のサイズ及び配置が異なっている。その他の点については、第1の実施形態と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【0033】
本実施形態では、第1の実施形態と同様に、第3領域11においてバンプ3が配置された領域の面積密度(第3密度)は、第2密度よりも大きく、第1密度よりも小さい。但し、本実施形態では、第3領域11に配置されたバンプ3の単位面積あたりの数は、第2領域9と同じである。一方で、第3領域11に配置されたバンプ3のサイズが、第1領域9及び第2領域10に配置されたバンプ3のサイズよりも、大きい。なお、第1領域9と第2領域10とでは、バンプ3のサイズは同じである。
【0034】
すなわち、本実施形態では、バンプ3のサイズが第3領域11と第2領域10とで異なっている。これにより、バンプ形成面7におけるバンプの面積密度にグラデーションが生じている。
【0035】
本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、応力を緩和することができ、バンプクラックやチップクラックを抑制することができる。
【0036】
図9は、第3領域11におけるバンプサイズと、応力との関係を示すシミュレーション結果である。図9中、横軸は、第3領域11に配置されたバンプ3のサイズを示す。また、縦軸は、応力の大きさを示す。また、第1の実施形態と同様、白丸は、第1領域9と第3領域11との境界部分における応力を示し、黒丸は、第3領域11と第2領域10との境界部分における応力を示している。また、第1領域9及び第2領域10におけるバンプサイズは、1.00である。また、第3領域11におけるバンプの単位面積あたりの数は、第2領域10と同じであるものとする。
【0037】
図9に示されるように、応力の大きさは、第3領域11におけるバンプサイズが1.15のときに最も小さく、第3領域11におけるバンプサイズが0.85のときに最も大きい。すなわち、第3領域におけるバンプサイズを大きくすることによって、応力が緩和されることが確認された。
【0038】
(第3の実施形態)
続いて、第3の実施形態について説明する。図10は、第3の実施形態に係る半導体装置におけるバンプ形成面7を示している。本実施形態では、バンプ形成面7に設けられたバンプ群に、実バンプ3−1と、ダミーバンプ3−2とが含まれている。その他の点については、既述の実施形態と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【0039】
実バンプ3−1は、半導体チップ13と配線基板1との電気的接続に用いられるバンプである。一方、ダミーバンプ3−2は、バンプが配置された領域の面積密度をコントロールするために設けられており、半導体チップ13と配線基板1との電気的接続には用いられない。
【0040】
本実施形態によれば、既述の実施形態と同様の作用効果により、応力を緩和することができる。加えて、ダミーバンプ3−2によりバンプ3が配置された領域の面積密度をコントロールすることができるため、バンプ3のレイアウトを決定する際の制限を少なくすることができ、有利である。
【0041】
以上、第1〜第3の実施形態を用いて本発明を詳細に説明した。ただし、説明された実施形態は、互いに独立するものではなく、矛盾の無い範囲内で組み合わせて使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】バンプ形成面におけるバンプの配列の一例を示す概略図である。
【図2】バンプ形成面におけるバンプの配列の他の一例を示す概略図である。
【図3】応力分布のシミュレーション結果である。
【図4】第1の実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
【図5】バンプ形成面の一部におけるバンプの配列を示す概略図である。
【図6】第1の実施形態における応力分布のシミュレーション結果である。
【図7】応力の大きさのシミュレーション結果である。
【図8】第2の実施形態に係る半導体装置におけるバンプ形成面を示す概略図である。
【図9】バンプサイズと、応力との関係を示すシミュレーション結果である。
【図10】第3の実施形態に係る半導体装置におけるバンプ形成面を示す概略図である。
【符号の説明】
【0043】
1 配線基板
2 チップ基板
3 バンプ
3−1 実バンプ
3−2 ダミーバンプ
4 封止樹脂
5 電極パッド
7 バンプ形成面
8 応力発生部分
9 第1領域
10 第2領域
11 第3領域
12 チップ搭載面
13 半導体チップ
101 バンプ
102 バンプ形成面
103 第1領域
104 第2領域
105 応力集中部分
【特許請求の範囲】
【請求項1】
配線基板と、
バンプ群が形成されたバンプ形成面を備え、前記バンプ群により前記配線基板上に実装された半導体チップと、
を具備し、
前記バンプ形成面は、
バンプが配置された領域の面積密度が第1密度である第1領域と、
バンプが配置された領域の面積密度が前記第1密度よりも小さい第2密度である第2領域と、
前記第1領域と前記第2領域との境界部分に設けられた第3領域とを備え、
前記第3領域は、バンプが配置された領域の面積密度が、前記第2密度よりも大きく、前記第1密度よりも小さい
半導体装置。
【請求項2】
請求項1に記載された半導体装置であって、
前記配線基板は電極端子群を備え、
前記半導体チップは、前記バンプ群が前記電極端子群と対向するように、前記配線基板上に実装されている
半導体装置。
【請求項3】
請求項1または2に記載された半導体装置であって、
前記第3領域に形成されたバンプの単位面積あたりの数は、前記第2領域に形成されたバンプの単位面積あたりの数よりも多く、前記第1領域に形成されたバンプの単位面積あたりの数よりも少ない
半導体装置。
【請求項4】
請求項1乃至3のいずれかに記載された半導体装置であって、
前記第3領域に形成されたバンプのサイズは、前記第2領域に形成されたバンプのサイズよりも大きい
半導体装置。
【請求項5】
請求項1乃至4のいずれかに記載された半導体装置であって、
前記バンプ群は、前記配線基板と電気的に接続される実バンプと、前記配線基板と電気的に接続されないダミーバンプとを含んでいる
半導体装置。
【請求項6】
配線基板上に実装されたときに前記配線基板と対向し、前記配線基板と電気的に接続されるバンプ群が形成されたバンプ形成面
を具備し、
前記バンプ形成面は、
バンプが配置された領域の面積密度が第1密度である第1領域と、
バンプが配置された領域の面積密度が前記第1密度よりも小さい第2密度である第2領域と、
前記第1領域と前記第2領域との境界部分に設けられた第3領域とを備え、
前記第3領域は、バンプが配置された領域の面積密度が、前記第2密度よりも大きく、前記第1密度よりも小さい
半導体チップ。
【請求項7】
半導体チップが搭載されるチップ搭載面を有し、
前記チップ搭載面には、電極端子が、請求項5に記載された半導体チップの前記バンプ形成面に対応するパターンで配置されている
配線基板。
【請求項8】
電極端子群を備える配線基板を準備する工程と、
バンプ群が形成されたバンプ形成面を備え、前記バンプ形成面は、バンプが配置された領域の面積密度が第1密度である第1領域と、バンプが配置された領域の面積密度が前記第1密度よりも小さい第2密度である第2領域と、前記第1領域と前記第2領域との境界部分に設けられ、バンプが配置された領域の面積密度が、前記第2密度よりも大きく、前記第1密度よりも小さい第3領域とを備える、半導体チップを準備する工程と、
前記半導体チップを、前記バンプ群が前記電極端子群と対向するように、前記配線基板上に熱処理により実装する工程と、
を具備する
半導体の製造方法。
【請求項9】
請求項8に記載された半導体装置の製造方法であって、
前記第3領域に形成されたバンプの単位面積あたりの数は、前記第2領域に形成されたバンプの単位面積あたりの数よりも多く、前記第1領域に形成されたバンプの単位面積あたりの数よりも少ない
半導体装置の製造方法。
【請求項10】
請求項8又は9に記載された半導体装置の製造方法であって、
前記第3領域に形成されたバンプのサイズは、前記第2領域に形成されたバンプのサイズよりも大きく、前記第1領域に形成されたバンプのサイズよりも小さい
半導体装置の製造方法。
【請求項11】
請求項8乃至10のいずれかに記載された半導体装置の製造方法であって、
前記半導体チップを実装する工程は、前記半導体チップを、前記バンプ群のうちの実バンプが前記配線基板と電気的に接続され、前記バンプ群のうちのダミーバンプが前記配線基板と電気的に接続されないように、実装する工程を含んでいる
半導体装置の製造方法。
【請求項12】
請求項1乃至6のいずれかに記載された半導体装置であって、
前記バンプの間隔は、前記第1領域、前記第2領域、及び前記第3領域のそれぞれの領域内で概ね等しい
半導体装置の製造方法。
【請求項1】
配線基板と、
バンプ群が形成されたバンプ形成面を備え、前記バンプ群により前記配線基板上に実装された半導体チップと、
を具備し、
前記バンプ形成面は、
バンプが配置された領域の面積密度が第1密度である第1領域と、
バンプが配置された領域の面積密度が前記第1密度よりも小さい第2密度である第2領域と、
前記第1領域と前記第2領域との境界部分に設けられた第3領域とを備え、
前記第3領域は、バンプが配置された領域の面積密度が、前記第2密度よりも大きく、前記第1密度よりも小さい
半導体装置。
【請求項2】
請求項1に記載された半導体装置であって、
前記配線基板は電極端子群を備え、
前記半導体チップは、前記バンプ群が前記電極端子群と対向するように、前記配線基板上に実装されている
半導体装置。
【請求項3】
請求項1または2に記載された半導体装置であって、
前記第3領域に形成されたバンプの単位面積あたりの数は、前記第2領域に形成されたバンプの単位面積あたりの数よりも多く、前記第1領域に形成されたバンプの単位面積あたりの数よりも少ない
半導体装置。
【請求項4】
請求項1乃至3のいずれかに記載された半導体装置であって、
前記第3領域に形成されたバンプのサイズは、前記第2領域に形成されたバンプのサイズよりも大きい
半導体装置。
【請求項5】
請求項1乃至4のいずれかに記載された半導体装置であって、
前記バンプ群は、前記配線基板と電気的に接続される実バンプと、前記配線基板と電気的に接続されないダミーバンプとを含んでいる
半導体装置。
【請求項6】
配線基板上に実装されたときに前記配線基板と対向し、前記配線基板と電気的に接続されるバンプ群が形成されたバンプ形成面
を具備し、
前記バンプ形成面は、
バンプが配置された領域の面積密度が第1密度である第1領域と、
バンプが配置された領域の面積密度が前記第1密度よりも小さい第2密度である第2領域と、
前記第1領域と前記第2領域との境界部分に設けられた第3領域とを備え、
前記第3領域は、バンプが配置された領域の面積密度が、前記第2密度よりも大きく、前記第1密度よりも小さい
半導体チップ。
【請求項7】
半導体チップが搭載されるチップ搭載面を有し、
前記チップ搭載面には、電極端子が、請求項5に記載された半導体チップの前記バンプ形成面に対応するパターンで配置されている
配線基板。
【請求項8】
電極端子群を備える配線基板を準備する工程と、
バンプ群が形成されたバンプ形成面を備え、前記バンプ形成面は、バンプが配置された領域の面積密度が第1密度である第1領域と、バンプが配置された領域の面積密度が前記第1密度よりも小さい第2密度である第2領域と、前記第1領域と前記第2領域との境界部分に設けられ、バンプが配置された領域の面積密度が、前記第2密度よりも大きく、前記第1密度よりも小さい第3領域とを備える、半導体チップを準備する工程と、
前記半導体チップを、前記バンプ群が前記電極端子群と対向するように、前記配線基板上に熱処理により実装する工程と、
を具備する
半導体の製造方法。
【請求項9】
請求項8に記載された半導体装置の製造方法であって、
前記第3領域に形成されたバンプの単位面積あたりの数は、前記第2領域に形成されたバンプの単位面積あたりの数よりも多く、前記第1領域に形成されたバンプの単位面積あたりの数よりも少ない
半導体装置の製造方法。
【請求項10】
請求項8又は9に記載された半導体装置の製造方法であって、
前記第3領域に形成されたバンプのサイズは、前記第2領域に形成されたバンプのサイズよりも大きく、前記第1領域に形成されたバンプのサイズよりも小さい
半導体装置の製造方法。
【請求項11】
請求項8乃至10のいずれかに記載された半導体装置の製造方法であって、
前記半導体チップを実装する工程は、前記半導体チップを、前記バンプ群のうちの実バンプが前記配線基板と電気的に接続され、前記バンプ群のうちのダミーバンプが前記配線基板と電気的に接続されないように、実装する工程を含んでいる
半導体装置の製造方法。
【請求項12】
請求項1乃至6のいずれかに記載された半導体装置であって、
前記バンプの間隔は、前記第1領域、前記第2領域、及び前記第3領域のそれぞれの領域内で概ね等しい
半導体装置の製造方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【公開番号】特開2010−123602(P2010−123602A)
【公開日】平成22年6月3日(2010.6.3)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−293191(P2008−293191)
【出願日】平成20年11月17日(2008.11.17)
【出願人】(302062931)NECエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年6月3日(2010.6.3)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年11月17日(2008.11.17)
【出願人】(302062931)NECエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Fターム(参考)】
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