JP2001085458A - Semiconductor device and electronic circuit device - Google Patents

Semiconductor device and electronic circuit device

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JP2001085458A
JP2001085458A JP25871099A JP25871099A JP2001085458A JP 2001085458 A JP2001085458 A JP 2001085458A JP 25871099 A JP25871099 A JP 25871099A JP 25871099 A JP25871099 A JP 25871099A JP 2001085458 A JP2001085458 A JP 2001085458A
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semiconductor device
solder
electronic circuit
ball
bump
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JP25871099A
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Japanese (ja)
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Takashi Saito
隆 斎藤
Naoki Tanaka
直樹 田中
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Sony Corp
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    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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    • H01L2924/13Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304Transistor
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    • H01L2924/13091Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]

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  • Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device, etc., having bump gaps sealed with a resin so as to facilitate replacing works and an electronic circuit device, where stresses caused by the thermal expansion coefficient difference between a semiconductor chip and a mounting board can be relaxed to improve the connection reliability. SOLUTION: Electronic circuit device comprises electrodes 11, 12 connected to an electronic circuit pattern formed on a semiconductor chip and ball bumps 16 connected with a solder 15 to the electrodes 11, 12, the ball bumps are made of a shape memory alloy having a shape recovery temperature set higher than room temperature, and the maximum temperature is of shape recovery temperature during use of a semiconductor device.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置および電
子回路装置に関し、特に、小型化および高密度化された
パッケージ形態を有する半導体装置および電子回路装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and an electronic circuit device, and more particularly, to a semiconductor device and an electronic circuit device having a compact and high-density package form.

【0002】[0002]

【従来の技術】デジタルビデオカメラ、デジタル携帯電
話、あるいはノートパソコンなど、携帯用電子機器の小
型化、薄型化、軽量化に対する要求は強くなる一方であ
り、これに応えるために近年のVLSIなどの半導体装
置においては3年で7割の縮小化を実現してきた一方
で、実装基板上の部品実装密度をいかに向上させるかが
重要な課題として研究および開発がなされてきた。
2. Description of the Related Art The demand for smaller, thinner, and lighter portable electronic devices, such as digital video cameras, digital mobile phones, and notebook computers, is increasing. While semiconductor devices have been reduced by 70% in three years, research and development have been made as an important issue how to increase the component mounting density on a mounting board.

【0003】従来、半導体装置のパッケージ形態として
は、DIP(Dual Inline Package)あるいはPGA(P
in Grid Array)などのプリント基板に設けたスルーホ
ールにリード線を挿入して実装するリード挿入型(TH
D:Through Hall Mount Device )や、QFP(Quad F
lat Package )あるいはTCP(Tape Carrier Packag
e)などのリード線を基板の表面にハンダ付けして実装
する表面実装型(SMD:Surface Mount Device)が用
いられてきた。さらなる小型化を進めるために、パッケ
ージサイズを半導体チップの大きさに限りなく近づけ
て、さらなる小型化、高密度化を実現するチップサイズ
パッケージ(CSP:Chip Size Package 、FBGA
(Fine-Pitch BGA)とも呼ばれる)と呼ばれるパッケー
ジ形態により、半導体チップのパッド開口面側を実装基
板に向けて実装する方法(フリップチップ実装)が注目
を集めており、現在までに活発に研究がなされ、多くの
提案が示されている。
Conventionally, as a package form of a semiconductor device, a DIP (Dual Inline Package) or PGA (P
Lead insertion type (TH) that inserts lead wires into through holes provided in a printed circuit board such as an in Grid Array
D: Through Hall Mount Device), QFP (Quad F
lat Package) or TCP (Tape Carrier Packag)
e) A surface mount device (SMD) in which lead wires such as those described above are soldered and mounted on the surface of a substrate has been used. To promote further miniaturization, chip size packages (CSP: FBGA, CSPGA) that realize a further miniaturization and higher density by making the package size as close as possible to the size of the semiconductor chip
(Flip-chip mounting), a method of mounting the semiconductor chip with the pad opening side facing the mounting board (flip-chip mounting) has attracted attention due to the package form called (Fine-Pitch BGA). A number of suggestions have been made.

【0004】上記の従来のチップサイズパッケージ(C
SP)形態の半導体装置およびその実装形態について図
面を参照して説明する。図9(a)は上記の半導体装置
の断面図である。半導体チップ10のアルミニウムなど
からなるパッド電極11形成面上に、例えば窒化シリコ
ン膜からなる保護膜13が被覆して形成されており、保
護膜13に対してパッド電極11を露出させる開口部が
形成されている。この開口部内において、クロム、銅、
金の積層膜などからなり、BLM(Ball Limitting Met
al)膜と呼ばれる不図示の導電膜がパッド電極11上に
形成されている。さらに導電膜(BLM膜)に接続して
例えば高融点はんだなどからなるボールバンプ16’が
形成されている。以上のようにCSP形態の半導体装置
100aが構成されている。
The above-mentioned conventional chip size package (C
The semiconductor device in the (SP) form and its mounting form will be described with reference to the drawings. FIG. 9A is a cross-sectional view of the above semiconductor device. A protective film 13 made of, for example, a silicon nitride film is formed on the surface of the semiconductor chip 10 on which the pad electrode 11 made of aluminum or the like is formed, and an opening for exposing the pad electrode 11 to the protective film 13 is formed. Have been. In this opening, chrome, copper,
BLM (Ball Limiting Met)
al) A not-shown conductive film called a film is formed on the pad electrode 11. Further, a ball bump 16 'made of, for example, a high melting point solder is formed so as to be connected to the conductive film (BLM film). The CSP type semiconductor device 100a is configured as described above.

【0005】次に、上記の半導体装置100aを実装基
板に実装した電子回路装置について説明する。図9
(b)は上記の電子回路装置の断面図である。実装基板
2は、例えばガラスエポキシ系材料よりなる基板20の
上面において、実装する半導体装置100aのボールバ
ンプ16’の形成位置に対応する位置に形成された銅な
どからなるランド(電極)21と、ランド21に接続し
て、基板20の表面上、裏面上および基板20内部など
に形成されているプリント配線部(不図示)を有してい
る。ランド21部分を除く基板20表面はソルダーレジ
スト(不図示)により被覆されている。
Next, an electronic circuit device in which the semiconductor device 100a is mounted on a mounting board will be described. FIG.
(B) is a sectional view of the electronic circuit device. The mounting board 2 includes a land (electrode) 21 made of copper or the like formed at a position corresponding to a formation position of the ball bump 16 ′ of the semiconductor device 100 a to be mounted on the upper surface of the board 20 made of, for example, a glass epoxy material; It has a printed wiring portion (not shown) formed on the front surface, the back surface, the inside of the substrate 20 and the like connected to the land 21. The surface of the substrate 20 excluding the lands 21 is covered with a solder resist (not shown).

【0006】上記のCSP形態の半導体装置100aは
ボールバンプ16’とランド21を対応させて実装基板
2上にマウントされており、接合用のはんだ(不図示)
あるいはボールバンプ16’自身により、ランド21と
機械的、電気的に接続されている。さらに、CSP形態
の半導体装置100aと実装基板2の間隙部には、エポ
キシ樹脂などからなる封止樹脂3により封止されてい
る。
The CSP type semiconductor device 100a is mounted on the mounting substrate 2 so that the ball bumps 16 'and the lands 21 correspond to each other, and solder for bonding (not shown) is used.
Alternatively, the ball 21 is mechanically and electrically connected to the land 21 by the ball bump 16 'itself. Further, a gap between the CSP-type semiconductor device 100a and the mounting substrate 2 is sealed with a sealing resin 3 made of epoxy resin or the like.

【0007】しかしながら、上記の従来の半導体装置の
実装形態では、半導体装置と実装基板が封止樹脂により
固められており、デバイスチップに不良が生じた場合に
は半導体チップが実装された実装基板全体を丸ごと廃棄
するか、あるいは基板へのダメージを承知の上で化学的
・機械的な外力を加えて半導体チップを無理やりはぎ取
る方法しかなく、不良部品の交換(リワーク)作業が困
難となっていた。
However, in the above-described conventional semiconductor device mounting form, the semiconductor device and the mounting substrate are fixed by a sealing resin, and when a device chip is defective, the entire mounting substrate on which the semiconductor chip is mounted is defective. There is no other method than discarding the entire chip or applying chemical or mechanical external force with knowledge of the damage to the substrate and forcibly peeling off the semiconductor chip, making it difficult to replace (rework) defective parts.

【0008】上記の半導体装置に対して、パッド電極と
バンプとを接続するための配線を設け、さらに実装基板
への実装前にボールバンプの間隙部を封止してボールバ
ンプ形成面を樹脂で被覆したCSP形態の半導体装置お
よびその実装形態について図面を参照して説明する。図
10(a)は上記の半導体装置の断面図である。半導体
チップ10のアルミニウムなどからなるパッド電極11
上に、例えば銅やアルミニウムなどからなる配線層12
が形成されており、パッド電極11および配線層12上
に、例えば窒化シリコン膜からなる保護膜13が被覆し
て形成されている。バンプ形成領域において、保護膜1
3に対して配線層12を露出させる開口部13aが形成
されている。この開口部13aにおいて、はんだボール
などからなる柱状電極18が形成されており、その上層
に、例えば共晶はんだなどからなるボールバンプ16’
が形成されている。ここで、柱状電極18を埋め込む程
度の膜厚の樹脂被膜17により、ボールバンプの間隙部
が封止されている。以上のようにCSP形態の半導体装
置100bが構成されている。
In the above-mentioned semiconductor device, wiring for connecting the pad electrode and the bump is provided, and the gap between the ball bumps is sealed before mounting on the mounting board, and the surface on which the ball bumps are formed is made of resin. The covered CSP type semiconductor device and its mounting form will be described with reference to the drawings. FIG. 10A is a sectional view of the above semiconductor device. Pad electrode 11 made of aluminum or the like of semiconductor chip 10
A wiring layer 12 made of, for example, copper or aluminum
Is formed on the pad electrode 11 and the wiring layer 12 by covering with a protective film 13 made of, for example, a silicon nitride film. In the bump formation region, the protective film 1
3, an opening 13a for exposing the wiring layer 12 is formed. In this opening 13a, a columnar electrode 18 made of a solder ball or the like is formed, and a ball bump 16 'made of, for example, a eutectic solder or the like is formed thereon.
Are formed. Here, the gap between the ball bumps is sealed by the resin film 17 having a thickness enough to bury the columnar electrodes 18. As described above, the CSP type semiconductor device 100b is configured.

【0009】次に、上記の半導体装置100bを実装基
板に実装した電子回路装置について説明する。図10
(b)は上記の電子回路装置の断面図である。実装基板
2は、図9(b)に示す実装基板と同様であり、例えば
ガラスエポキシ系材料よりなる基板20の上面におい
て、実装する半導体装置100bのボールバンプ16’
の形成位置に対応する位置に形成された銅などからなる
ランド(電極)21と、ランド21に接続して、基板2
0の表面上、裏面上および基板20内部などに形成され
ているプリント配線部(不図示)を有している。ランド
21部分を除く基板20表面はソルダーレジスト(不図
示)により被覆されている。
Next, an electronic circuit device in which the semiconductor device 100b is mounted on a mounting board will be described. FIG.
(B) is a sectional view of the electronic circuit device. The mounting substrate 2 is the same as the mounting substrate shown in FIG. 9B. For example, on the upper surface of a substrate 20 made of a glass epoxy material, the ball bump 16 ′ of the semiconductor device 100b to be mounted is provided.
Land (electrode) 21 made of copper or the like formed at a position corresponding to the formation position of
0 has a printed wiring portion (not shown) formed on the front surface, the rear surface, the inside of the substrate 20, and the like. The surface of the substrate 20 excluding the lands 21 is covered with a solder resist (not shown).

【0010】上記のCSP形態の半導体装置100bは
ボールバンプ16’とランド21を対応させて実装基板
2上にマウントされており、接合用のはんだ(不図示)
あるいはボールバンプ16’自身により、ランド21と
機械的、電気的に接続されている。
The CSP type semiconductor device 100b is mounted on the mounting substrate 2 in such a manner that the ball bumps 16 'and the lands 21 correspond to each other, and solder for bonding (not shown).
Alternatively, the ball 21 is mechanically and electrically connected to the land 21 by the ball bump 16 'itself.

【0011】上記の半導体装置においては、隣接するバ
ンプとの接触を避けるためなど、パッド電極11の形成
位置に対してボールバンプ16’の形成位置がずらして
形成されており、両位置を接続するパターンで、配線層
12がパターン形成されている。このため、バンプの形
成箇所の自由度を増やし、バンプのピッチを大きくとる
ことができ、これによりバンプ径を大きくすることが可
能で実装基板へのバンプにより接合の信頼性を向上させ
ることができる。
In the above-mentioned semiconductor device, the formation position of the ball bump 16 'is formed so as to be shifted from the formation position of the pad electrode 11, for example, in order to avoid contact with an adjacent bump. The wiring layer 12 is patterned by a pattern. Therefore, it is possible to increase the degree of freedom of the formation position of the bump and increase the pitch of the bump, thereby increasing the diameter of the bump and improving the reliability of bonding by the bump to the mounting substrate. .

【0012】また、ボールバンプの間隙部が封止されて
いるので、実装基板に実装したときに半導体装置と実装
基板の間隙部を樹脂で封止する必要がない。このため、
デバイスチップに不良が生じた場合においても、不良半
導体装置の交換作業を容易に行うことができる。
Further, since the gap between the ball bumps is sealed, it is not necessary to seal the gap between the semiconductor device and the mounting board with a resin when mounted on the mounting board. For this reason,
Even when a defect occurs in a device chip, replacement of a defective semiconductor device can be easily performed.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
半導体装置および半導体装置を実装基板に実装した電子
回路装置においては、フリップチップ実装後のバンプに
より接合部の信頼性にとって、半導体チップと実装基板
(プリント配線基板)の熱膨張率の違いにより熱ストレ
スが大きな問題となる。シリコンの熱膨張率が3.4p
pm/℃であるのに対して、一般的に広く用いられてい
るガラスエポキシ系の実装基板の熱膨張率は約15pp
m/℃と大きく、チップのオン/オフにより生じる温度
差によって熱ストレスが繰り返しバンプ接合部に加えら
れると、図11に示すように、半導体チップ10の電極
10aと実装基板の基板20に形成されたランド21と
を接続するボールバンプ16’接合部にクラックCが発
生し、破断故障を起こす場合がある。
However, in the above-described semiconductor device and the electronic circuit device in which the semiconductor device is mounted on a mounting substrate, the semiconductor chip and the mounting substrate (for the reliability of the bonding portion due to the bump after the flip-chip mounting) are required. Thermal stress becomes a serious problem due to the difference in the thermal expansion coefficient of the printed wiring board. 3.4p thermal expansion coefficient of silicon
pm / ° C., whereas a glass epoxy-based mounting board, which is generally widely used, has a thermal expansion coefficient of about 15 pp.
When thermal stress is repeatedly applied to the bump junction due to a temperature difference caused by turning on / off the chip, the electrode is formed on the electrode 10a of the semiconductor chip 10 and the substrate 20 of the mounting board, as shown in FIG. Crack C may occur at the joint of the ball bump 16 ′ connecting the land 21, which may cause a break failure.

【0014】本発明は上記の問題に鑑みなされたもので
あり、本発明は、交換作業が容易となるようにバンプの
間隙部を樹脂で封止された半導体装置などにおいて、半
導体チップと実装基板の熱膨張率差に起因するストレス
を緩和して接続信頼性を向上することができる半導体装
置と、それを実装基板に実装した電子回路装置を提供す
ることを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and the present invention relates to a semiconductor device and a mounting board for a semiconductor device or the like in which a gap between bumps is sealed with resin so as to facilitate replacement work. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of improving the connection reliability by alleviating a stress caused by a difference in thermal expansion coefficient of the semiconductor device, and an electronic circuit device having the semiconductor device mounted on a mounting board.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体装置は、電子回路パターンが形成さ
れた半導体チップと、前記電子回路パターンに接続する
ように形成された電極と、前記電極にはんだ接合された
形状記憶合金からなるボールバンプとを有する。
In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention comprises: a semiconductor chip having an electronic circuit pattern formed thereon; an electrode formed to be connected to the electronic circuit pattern; A ball bump made of a shape memory alloy soldered to the electrode.

【0016】上記の本発明の半導体装置は、好適には、
前記形状記憶合金の形状回復温度が常温よりも高く設定
されている。さらに好適には、前記半導体装置の使用時
の最高温度が前記形状回復温度程度である。
The semiconductor device according to the present invention is preferably
The shape recovery temperature of the shape memory alloy is set higher than normal temperature. More preferably, the maximum temperature during use of the semiconductor device is about the shape recovery temperature.

【0017】上記の本発明の半導体装置は、好適には、
少なくとも前記ボールバンプの間隙部を封止して前記半
導体チップの前記ボールバンプ接合面が樹脂に被覆され
ている。さらに好適には、さらに前記半導体チップの側
面も樹脂で被覆されている。あるいは、さらに好適に
は、前記半導体チップの全面が樹脂で被覆されている。
The semiconductor device according to the present invention is preferably
At least a gap between the ball bumps is sealed, and the ball bump bonding surface of the semiconductor chip is covered with a resin. More preferably, the side surface of the semiconductor chip is further covered with a resin. Alternatively, more preferably, the entire surface of the semiconductor chip is covered with a resin.

【0018】上記の本発明の半導体装置は、好適には、
前記ボールバンプの表面にメッキ層が形成されている。
さらに好適には、前記ボールバンプの表面にニッケルメ
ッキ層が形成されている。
The semiconductor device of the present invention is preferably
A plating layer is formed on the surface of the ball bump.
More preferably, a nickel plating layer is formed on the surface of the ball bump.

【0019】上記の本発明の半導体装置は、好適には、
前記ボールバンプを接合するはんだが鉛を含有しないは
んだである。さらに好適には、前記ボールバンプを接合
するはんだがSn−Ag系はんだ、Sn−Zn系はん
だ、Sn−Cu系はんだあるいはSb−Bi系はんだで
ある。
The semiconductor device of the present invention is preferably
The solder for joining the ball bumps is lead-free solder. More preferably, the solder for joining the ball bumps is a Sn-Ag solder, a Sn-Zn solder, a Sn-Cu solder, or an Sb-Bi solder.

【0020】上記の本発明の半導体装置は、半導体チッ
プの形成された電子回路パターンに接続する電極に形状
回復温度が常温よりも高く設定されており、半導体装置
の使用時の最高温度が形状回復温度程度であるような形
状記憶合金からなるボールバンプがはんだ接合されてい
るので、常温などの低温領域においてはボールバンプの
弾性係数が小さいためにチップのオン/オフにより生じ
る温度差によって熱ストレスを緩和することができ、ま
た、温度が高くなるに従ってボールバンプの弾性係数が
大きくなってくるが、リフローによる実装時のバンプ接
合部のピッチからの収縮量の差が小さくなってくるので
熱ストレスが小さくなってくる。従って、交換作業が容
易となるようにバンプの間隙部を樹脂で封止された半導
体装置などにおいて、半導体チップと実装基板の熱膨張
率差に起因するストレスを緩和して接続信頼性を向上す
ることができる。
In the above-described semiconductor device of the present invention, the electrode connected to the electronic circuit pattern on which the semiconductor chip is formed has a shape recovery temperature set higher than normal temperature, and the maximum temperature during use of the semiconductor device is set at the shape recovery temperature. Since ball bumps made of a shape memory alloy that is about the same temperature are soldered, thermal stress is caused by the temperature difference caused by turning on / off the chip in a low temperature region such as normal temperature because the ball bump has a small elastic coefficient. Although the elastic modulus of the ball bump increases as the temperature increases, the difference in the amount of shrinkage from the pitch of the bump joint at the time of mounting due to reflow decreases. It is getting smaller. Therefore, in a semiconductor device or the like in which the gaps between the bumps are sealed with resin so that the replacement operation becomes easy, the stress caused by the difference in the coefficient of thermal expansion between the semiconductor chip and the mounting substrate is reduced, and the connection reliability is improved. be able to.

【0021】また、上記の目的を達成するため、本発明
の電子回路装置は、電子回路パターンが形成された半導
体チップと、前記電子回路パターンに接続するように形
成された電極と、前記電極にはんだ接合された形状記憶
合金からなるボールバンプとを有する半導体装置と、少
なくとも表面に配線部と当該配線部に接続するランド電
極が形成されている実装基板とを有し、前記半導体装置
のボールバンプが、前記実装基板のランド電極にはんだ
接合されている。
According to another aspect of the present invention, there is provided an electronic circuit device comprising: a semiconductor chip having an electronic circuit pattern formed thereon; an electrode formed to be connected to the electronic circuit pattern; A semiconductor device having solder-bonded ball bumps made of a shape memory alloy, and a mounting board having at least a wiring portion and a land electrode connected to the wiring portion formed on the surface thereof; Are soldered to the land electrodes of the mounting board.

【0022】上記の本発明の電子回路装置は、上記の本
発明の半導体装置を実装基板に実装した形態の電子回路
装置であり、交換作業が容易となるようにバンプの間隙
部を樹脂で封止された半導体装置を実装した電子回路装
置などにおいて、半導体チップと実装基板の熱膨張率差
に起因するストレスを緩和して接続信頼性を向上するこ
とができる。
The above-described electronic circuit device of the present invention is an electronic circuit device in which the above-described semiconductor device of the present invention is mounted on a mounting board, and the gap between the bumps is sealed with a resin so that the replacement operation is easy. In an electronic circuit device or the like on which the stopped semiconductor device is mounted, stress caused by a difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor chip and the mounting substrate can be reduced to improve connection reliability.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の半導体装置およ
び半導体装置を実装基板に実装した電子回路装置の実施
の形態について、図面を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a semiconductor device according to the present invention and an electronic circuit device in which the semiconductor device is mounted on a mounting board will be described below with reference to the drawings.

【0024】第1実施形態 図1(a)は本実施形態に係る半導体装置の断面図であ
り、図1(b)は図1(a)中の領域Aの拡大図であ
る。半導体チップ10のアルミニウムなどからなるパッ
ド電極11上に、例えば銅やアルミニウムなどからなる
配線層12が形成されており、パッド電極11および配
線層12上に、例えば窒化シリコン膜からなる保護膜1
3が被覆して形成されている。バンプ形成領域におい
て、保護膜13に対して配線層12を露出させる開口部
13aが形成されている。この開口部13a内の配線層
12上に、ニッケル膜14aおよび金膜14bなどの積
層導電膜14が形成されており、その上層に、例えばS
n−Pb系の鉛を含有するはんだ、あるいはSn−Ag
系はんだ、Sn−Zn系はんだ、Sn−Cu系はんだあ
るいはSb−Bi系はんだなどの鉛を含有しないはんだ
などのはんだ層15により、表面をニッケル膜で被覆し
たNi−Ti、Ni−Ti−Cu、Ni−Ti−Coな
どの形状記憶合金からなるボールバンプ16が接合して
形成されている。また、はんだ層15を埋め込む程度の
膜厚の樹脂被膜17により、ボールバンプの間隙部が封
止されている。以上のようにCSP形態の半導体装置1
aが構成されている。
First Embodiment FIG. 1A is a sectional view of a semiconductor device according to the present embodiment, and FIG. 1B is an enlarged view of a region A in FIG. 1A. A wiring layer 12 made of, for example, copper or aluminum is formed on a pad electrode 11 made of aluminum or the like of the semiconductor chip 10, and a protective film 1 made of, for example, a silicon nitride film is formed on the pad electrode 11 and the wiring layer 12.
3 is formed by coating. In the bump formation region, an opening 13a for exposing the wiring layer 12 to the protective film 13 is formed. A laminated conductive film 14 such as a nickel film 14a and a gold film 14b is formed on the wiring layer 12 in the opening 13a.
Solder containing n-Pb lead or Sn-Ag
Ni-Ti, Ni-Ti-Cu whose surface is covered with a nickel film by a solder layer 15 such as a lead-free solder such as a system solder, a Sn-Zn solder, a Sn-Cu solder or a Sb-Bi solder. And a ball bump 16 made of a shape memory alloy such as Ni-Ti-Co. The gap between the ball bumps is sealed by a resin film 17 having a thickness enough to bury the solder layer 15. As described above, the CSP type semiconductor device 1
a is constituted.

【0025】次に、上記の半導体装置1aを実装基板に
実装した電子回路装置について説明する。図2は上記の
電子回路装置の断面図である。実装基板2は、例えばガ
ラスエポキシ系材料よりなる基板20の上面において、
実装する半導体装置1aのボールバンプ16の形成位置
に対応する位置に形成された銅などからなるランド(電
極)21と、ランド21に接続して、基板20の表面
上、裏面上および基板20内部などに形成されているプ
リント配線部(不図示)を有している。ランド21部分
を除く基板20表面はソルダーレジスト(不図示)によ
り被覆されている。
Next, an electronic circuit device in which the semiconductor device 1a is mounted on a mounting board will be described. FIG. 2 is a sectional view of the electronic circuit device. The mounting board 2 is, for example, on
A land (electrode) 21 made of copper or the like formed at a position corresponding to the formation position of the ball bump 16 of the semiconductor device 1a to be mounted, and connected to the land 21 to be on the front surface, the back surface, and inside the substrate 20 And a printed wiring section (not shown). The surface of the substrate 20 excluding the lands 21 is covered with a solder resist (not shown).

【0026】上記のCSP形態の半導体装置1aはボー
ルバンプ16とランド21を対応させて実装基板2上に
マウントされており、例えばSn−Pb系の鉛を含有す
るはんだ、あるいはSn−Ag系はんだ、Sn−Zn系
はんだ、Sn−Cu系はんだあるいはSb−Bi系はん
だなどの鉛を含有しないはんだなどの接合用のはんだ層
22により、ランド21と機械的、電気的に接続されて
いる。
The CSP type semiconductor device 1a is mounted on the mounting substrate 2 in such a manner that the ball bumps 16 and the lands 21 correspond to each other. For example, Sn-Pb-based lead-containing solder or Sn-Ag-based solder The lands 21 are mechanically and electrically connected to each other by a solder layer 22 for bonding such as a lead-free solder such as a Sn-Zn-based solder, a Sn-Cu-based solder, or an Sb-Bi-based solder.

【0027】上記の半導体装置において、ボールバンプ
16は形状記憶合金から形成されている。ここで、形状
記憶合金は、図3に示すように、温度により低温側のマ
ルテンサイト相と高温側のオーステナイト相の2種類の
結晶構造をとり、その境界の温度領域は2相領域とな
る。上記の形状記憶合金では、弾性係数(G)が温度に
よって変化し、マルテンサイト相では小さく、オーステ
ナイト相では大きく、2相領域は両相の弾性係数をつな
ぐように滑らかに変化させる領域となる。
In the above-described semiconductor device, the ball bumps 16 are formed from a shape memory alloy. Here, as shown in FIG. 3, the shape memory alloy has two types of crystal structures, a martensite phase on a low temperature side and an austenite phase on a high temperature side, depending on the temperature, and the boundary temperature region is a two-phase region. In the above shape memory alloy, the elastic modulus (G) changes depending on the temperature, and is small in the martensite phase and large in the austenite phase, and the two-phase region is a region that smoothly changes so as to connect the elastic coefficients of both phases.

【0028】上記の形状記憶合金において、マルテンサ
イト相は負荷がかけられると変形し、除荷しても形状が
もとに戻らない変形マルテンサイト相となる。これを加
熱すると、結晶構造がオーステナイト相に変化し、この
ときに元の形状に回復する。これを冷却すると、形状を
回復したマルテンサイト相となる。従って、昇温して形
状が回復する2相領域とオーステナイト相の境界温度が
形状回復温度となる。
In the above shape memory alloy, the martensite phase is deformed when a load is applied, and becomes a deformed martensite phase whose shape does not return to its original shape even after unloading. When this is heated, the crystal structure changes to an austenite phase, at which time it recovers its original shape. When this is cooled, it becomes a martensite phase whose shape has been recovered. Therefore, the boundary temperature between the two-phase region where the temperature is raised to recover the shape and the austenite phase is the shape recovery temperature.

【0029】例えば、形状記憶合金の形状回復温度が常
温よりも高く設定されており、特に、形状回復温度が上
記の電子回路装置の使用時の発熱により昇温したときの
温度程度とすることが好ましい。例えば、Ni−Tiか
らなる形状記憶合金では、マルテンサイト相と2相領域
の境界を65℃程度、2相領域とオーステナイト相の境
界(形状回復温度)を80℃程度とすることができる。
また、例えばNi−Ti−Cu(45:45:10)の
場合、形状回復温度を100℃程度にすることができ、
また、Ni−Ti−Hf(35:35:30)の場合は
150℃程度とすることができる。
For example, the shape recovery temperature of the shape memory alloy is set higher than the normal temperature, and in particular, the shape recovery temperature is set to about the temperature when the temperature is increased by the heat generated during use of the electronic circuit device. preferable. For example, in a shape memory alloy made of Ni—Ti, the boundary between the martensite phase and the two-phase region can be about 65 ° C., and the boundary between the two-phase region and the austenite phase (shape recovery temperature) can be about 80 ° C.
For example, in the case of Ni—Ti—Cu (45:45:10), the shape recovery temperature can be set to about 100 ° C.,
In the case of Ni-Ti-Hf (35:35:30), the temperature can be set to about 150 ° C.

【0030】上記の形状記憶合金を用いたボールバンプ
を用いることにより、半導体装置の実装時の熱ストレス
を緩和することができる。これを図4を用いて説明す
る。図中、説明を簡単にするために、半導体チップ1
0、実装基板20、形状記憶合金からなるボールバンプ
16およびはんだ層(15,22)のみを示している。
図4(a)に示すように、半導体装置を実装基板に実装
する工程において、はんだを溶着するために200〜2
50℃程度に加熱処理する。このとき、半導体チップ1
0と実装基板20の熱膨張率の差により両者の膨張量が
異なっているが、両者を固着するためのはんだ層(1
5,22)は溶融状態であるので、バンプ接合部に熱ス
トレスはかからない。
By using the ball bumps using the shape memory alloy, the thermal stress at the time of mounting the semiconductor device can be reduced. This will be described with reference to FIG. In the figure, the semiconductor chip 1
0, only the mounting substrate 20, the ball bumps 16 made of a shape memory alloy, and the solder layers (15, 22) are shown.
As shown in FIG. 4A, in the step of mounting the semiconductor device on the mounting board, 200 to 2
Heat treatment to about 50 ° C. At this time, the semiconductor chip 1
0 and the thermal expansion coefficient of the mounting substrate 20, the expansion amounts of the two are different.
Since (5, 22) is in a molten state, no thermal stress is applied to the bump joint.

【0031】上記のようにリフロー工程を経てバンプ接
合された電子回路装置が冷却したとき、装置がオフの状
態では装置の温度が常温(20℃程度)となる。このと
き、半導体チップ10よりも実装基板20の方が熱膨張
率が大きかったために、冷却による収縮量も半導体チッ
プ10よりも実装基板20の方が大きくなる。従って、
はんだにより固着されたバンプ接合部に熱ストレスがか
かってしまうが、形状記憶合金からなるボールバンプ1
6は常温領域で弾性係数が小さいために、上記の熱スト
レスを緩和することができる。
When the electronic circuit device which has been bump-bonded through the reflow process as described above cools down, the temperature of the device becomes normal temperature (about 20 ° C.) when the device is off. At this time, since the mounting substrate 20 has a higher coefficient of thermal expansion than the semiconductor chip 10, the amount of shrinkage due to cooling is larger in the mounting substrate 20 than in the semiconductor chip 10. Therefore,
Although thermal stress is applied to the bump bonding portion fixed by the solder, the ball bump 1 made of a shape memory alloy is used.
No. 6 has a small elastic coefficient in a normal temperature range, so that the above-mentioned thermal stress can be reduced.

【0032】また、装置がオンの状態では装置の発熱に
より加熱昇温して、100℃程度となる。温度が上昇す
ると、形状記憶合金の弾性係数が高くなってくるが、半
導体チップ10よりも実装基板20の方が熱膨張率が大
きいので、実装基板20の方がより大きく膨張し、これ
は熱ストレスを緩和させる方向となる。以上のように、
形状記憶合金からなるボールバンプを用いることによ
り、半導体チップと実装基板の熱膨張率差に起因するス
トレスを緩和して接続信頼性を向上することができる。
When the apparatus is on, the temperature rises to about 100 ° C. due to the heat generated by the apparatus. As the temperature rises, the elastic modulus of the shape memory alloy increases. However, since the mounting substrate 20 has a higher coefficient of thermal expansion than the semiconductor chip 10, the mounting substrate 20 expands more. It is a direction to relieve stress. As mentioned above,
By using a ball bump made of a shape memory alloy, stress due to a difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor chip and the mounting substrate can be reduced, and connection reliability can be improved.

【0033】また、上記の半導体装置においては、隣接
するバンプとの接触を避けるためなど、パッド電極11
の形成位置に対してボールバンプ16の形成位置がずら
して形成されており、両位置を接続するパターンで、配
線層12がパターン形成されている。このため、バンプ
の形成箇所の自由度を増やし、バンプのピッチを大きく
とることができ、これによりバンプ径を大きくすること
が可能で実装基板へのバンプにより接合の信頼性を向上
させることができる。
Further, in the above-described semiconductor device, the pad electrode 11 is used to avoid contact with an adjacent bump.
The formation position of the ball bump 16 is shifted from the formation position of the wiring layer 12, and the wiring layer 12 is formed in a pattern connecting the two positions. Therefore, it is possible to increase the degree of freedom of the formation position of the bump and increase the pitch of the bump, thereby increasing the diameter of the bump and improving the reliability of bonding by the bump to the mounting substrate. .

【0034】さらに、ボールバンプの間隙部が封止され
ているので、実装基板に実装したときに半導体装置と実
装基板の間隙部を樹脂で封止する必要がない。このた
め、デバイスチップに不良が生じた場合においても、不
良半導体装置の交換作業を容易に行うことができる。
Further, since the gap between the ball bumps is sealed, there is no need to seal the gap between the semiconductor device and the mounting board with resin when mounted on the mounting board. Therefore, even when a defect occurs in the device chip, the replacement operation of the defective semiconductor device can be easily performed.

【0035】上記の半導体装置の製造方法について、図
1(b)に相当する拡大された領域の図面を参照して説
明する。まず、図5(a)に示すように、例えばスパッ
タリング法やエッチングなどにより半導体チップの回路
パターンが形成された半導体ウェーハ10上のアルミニ
ウム−銅合金などからなるパッド電極11をパターン形
成する。
The method of manufacturing the above-described semiconductor device will be described with reference to an enlarged view of a region corresponding to FIG. First, as shown in FIG. 5A, a pad electrode 11 made of an aluminum-copper alloy or the like is formed on a semiconductor wafer 10 on which a circuit pattern of a semiconductor chip is formed by, for example, a sputtering method or etching.

【0036】次に、図5(b)に示すように、例えばス
パッタリング法による導電膜の堆積とエッチング加工、
あるいは、リフトオフ法などにより、銅あるいはアルミ
ニウムなどの導電膜によりパッド電極11と後工程で形
成するバンプ形成領域を接続する配線層12をパッド電
極11に接続するようにパターン形成する。
Next, as shown in FIG. 5B, a conductive film is deposited and etched by, for example, a sputtering method.
Alternatively, a pattern is formed by a lift-off method or the like using a conductive film such as copper or aluminum so that the wiring layer 12 connecting the pad electrode 11 and a bump formation region formed in a later step is connected to the pad electrode 11.

【0037】次に、図5(c)に示すように、例えばC
VD(Chemical Vapor Deposition)法などにより、パ
ッド電極11および配線層12の上層に、窒化シリコン
膜あるいは酸化シリコン膜と窒化シリコン膜の積層絶縁
膜などからなる保護膜13を全面に被覆して形成し、保
護膜13のバンプ形成領域13a部分に、配線層12を
露出させる開口部13aを開口する。
Next, as shown in FIG.
A protective film 13 made of a silicon nitride film or a laminated insulating film of a silicon oxide film and a silicon nitride film is formed on the entire surface of the pad electrode 11 and the wiring layer 12 by VD (Chemical Vapor Deposition) or the like. An opening 13a for exposing the wiring layer 12 is formed in the bump forming region 13a of the protective film 13.

【0038】次に、図6(d)に示すように、例えばメ
ッキ法などにより、開口部13a内に露出した配線層1
2の上層に、ニッケル膜14aおよび金膜14bなどの
積層導電膜14を形成する。
Next, as shown in FIG. 6D, the wiring layer 1 exposed in the opening 13a is formed by, for example, plating.
A stacked conductive film 14 such as a nickel film 14a and a gold film 14b is formed on the upper layer 2.

【0039】次に、図6(e)に示すように、例えばS
n−Pb系の鉛を含有するはんだ、あるいはSn−Ag
系はんだ、Sn−Zn系はんだ、Sn−Cu系はんだあ
るいはSb−Bi系はんだなどの鉛を含有しないはんだ
などからなるクリームはんだをスクリーン印刷法などに
より供給してはんだ層15を形成し、その後、例えばス
ピンコート法などにより、エポキシ系樹脂などの熱硬化
樹脂や紫外線硬化樹脂などの樹脂を塗布し、硬化処理を
行って樹脂被膜17を形成し、表面研磨を行うことでは
んだ層15表面を露出させる。
Next, as shown in FIG.
Solder containing n-Pb lead or Sn-Ag
Solder, such as a solder containing no lead, such as a system solder, a Sn-Zn system solder, a Sn-Cu system solder, or a Sb-Bi system solder, is supplied by a screen printing method or the like to form a solder layer 15, and thereafter, For example, a thermosetting resin such as an epoxy resin or a resin such as an ultraviolet curable resin is applied by a spin coating method or the like, a curing process is performed to form a resin film 17, and the surface is polished to expose the surface of the solder layer 15. Let it.

【0040】次に、例えば、表面をニッケル膜で被覆し
たNi−Ti、Ni−Ti−Cu、Ni−Ti−Coな
どの形状記憶合金からなるボールバンプ16を転写して
供給する。以上で、図1に示す半導体装置を製造するこ
とができる。
Next, for example, a ball bump 16 made of a shape memory alloy such as Ni-Ti, Ni-Ti-Cu or Ni-Ti-Co whose surface is coated with a nickel film is transferred and supplied. Thus, the semiconductor device shown in FIG. 1 can be manufactured.

【0041】第2実施形態 図7(a)は本実施形態に係る半導体装置の断面図であ
り、図7(b)は図7(a)中の領域Bの拡大図であ
る。半導体チップ10のアルミニウムなどからなるパッ
ド電極11上に、例えば銅やアルミニウムなどからなる
配線層12が形成されており、パッド電極11および配
線層12上に、例えば窒化シリコン膜からなる保護膜1
3が被覆して形成されている。バンプ形成領域におい
て、保護膜13に対して配線層12を露出させる開口部
13aが形成されている。この開口部13a内の配線層
12上に、銅などからなる柱状電極18が形成され、そ
の上層にニッケル膜14aおよび金膜14bなどの積層
導電膜14が形成されており、その上層に、例えばSn
−Pb系の鉛を含有するはんだ、あるいはSn−Ag系
はんだ、Sn−Zn系はんだ、Sn−Cu系はんだある
いはSb−Bi系はんだなどの鉛を含有しないはんだな
どのはんだ層15により、表面をニッケル膜で被覆した
Ni−Ti、Ni−Ti−Cu、Ni−Ti−Coなど
の形状記憶合金からなるボールバンプ16が接合して形
成されている。また、はんだ層15を埋め込む程度の膜
厚の樹脂被膜17により、ボールバンプの間隙部が封止
されている。以上のようにCSP形態の半導体装置1b
が構成されている。
Second Embodiment FIG. 7A is a sectional view of a semiconductor device according to the present embodiment, and FIG. 7B is an enlarged view of a region B in FIG. 7A. A wiring layer 12 made of, for example, copper or aluminum is formed on a pad electrode 11 made of aluminum or the like of the semiconductor chip 10, and a protective film 1 made of, for example, a silicon nitride film is formed on the pad electrode 11 and the wiring layer 12.
3 is formed by coating. In the bump formation region, an opening 13a for exposing the wiring layer 12 to the protective film 13 is formed. A columnar electrode 18 made of copper or the like is formed on the wiring layer 12 in the opening 13a, and a stacked conductive film 14 such as a nickel film 14a and a gold film 14b is formed thereon. Sn
The surface is formed by a solder layer 15 such as a lead-free solder such as Pb-based solder, or Sn-Ag-based solder, Sn-Zn-based solder, Sn-Cu-based solder or Sb-Bi-based solder. A ball bump 16 made of a shape memory alloy such as Ni-Ti, Ni-Ti-Cu, or Ni-Ti-Co covered with a nickel film is formed by bonding. The gap between the ball bumps is sealed by a resin film 17 having a thickness enough to bury the solder layer 15. As described above, the CSP type semiconductor device 1b
Is configured.

【0042】次に、上記の半導体装置1bを実装基板に
実装した電子回路装置について説明する。図8は上記の
電子回路装置の断面図である。実装基板2は、例えばガ
ラスエポキシ系材料よりなる基板20の上面において、
実装する半導体装置1bのボールバンプ16の形成位置
に対応する位置に形成された銅などからなるランド(電
極)21と、ランド21に接続して、基板20の表面
上、裏面上および基板20内部などに形成されているプ
リント配線部(不図示)を有している。ランド21部分
を除く基板20表面はソルダーレジスト(不図示)によ
り被覆されている。
Next, an electronic circuit device in which the semiconductor device 1b is mounted on a mounting board will be described. FIG. 8 is a sectional view of the electronic circuit device. The mounting board 2 is, for example, on
A land (electrode) 21 made of copper or the like formed at a position corresponding to the formation position of the ball bump 16 of the semiconductor device 1b to be mounted, and connected to the land 21 to be on the front surface, the back surface, and inside the substrate 20 And a printed wiring section (not shown). The surface of the substrate 20 excluding the lands 21 is covered with a solder resist (not shown).

【0043】上記のCSP形態の半導体装置1bはボー
ルバンプ16とランド21を対応させて実装基板2上に
マウントされており、例えばSn−Pb系の鉛を含有す
るはんだ、あるいはSn−Ag系はんだ、Sn−Zn系
はんだ、Sn−Cu系はんだあるいはSb−Bi系はん
だなどの鉛を含有しないはんだなどの接合用のはんだ層
22により、ランド21と機械的、電気的に接続されて
いる。
The CSP type semiconductor device 1b is mounted on the mounting substrate 2 so that the ball bumps 16 and the lands 21 correspond to each other. For example, Sn-Pb-based lead-containing solder or Sn-Ag-based solder The lands 21 are mechanically and electrically connected to each other by a solder layer 22 for bonding such as a lead-free solder such as a Sn-Zn-based solder, a Sn-Cu-based solder, or an Sb-Bi-based solder.

【0044】上記の半導体装置において、ボールバンプ
16は、例えば形状回復温度が常温よりも高く設定され
ており、形状回復温度が上記の電子回路装置の使用時の
発熱により昇温したときの温度程度である形状記憶合金
から形成されている。従って、装置のオフの状態では、
形状記憶合金の弾性係数が小さいために、装置のオンの
状態では、熱ストレスを緩和する方向に実装基板の方が
より大きく膨張するので、半導体チップと実装基板の熱
膨張率差に起因するストレスを緩和して接続信頼性を向
上することができる。
In the above-described semiconductor device, the shape recovery temperature of the ball bump 16 is set higher than room temperature, for example, and the shape recovery temperature is about the temperature when the temperature is increased by the heat generated during use of the electronic circuit device. Is formed from a shape memory alloy. Therefore, when the device is off,
Since the shape memory alloy has a small elastic modulus, when the device is on, the mounting board expands more in the direction to reduce the thermal stress, so the stress caused by the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor chip and the mounting board And the connection reliability can be improved.

【0045】また、第1実施形態と同様に、バンプのピ
ッチを大きくとることができ、これによりバンプ径を大
きくすることが可能で実装基板へのバンプにより接合の
信頼性を向上させることができ、さらにデバイスチップ
に不良が生じた場合においても、不良半導体装置の交換
作業を容易に行うことができる。
Further, similarly to the first embodiment, the pitch of the bumps can be increased, whereby the diameter of the bumps can be increased, and the reliability of the bonding to the mounting substrate can be improved. Further, even when a defect occurs in a device chip, a replacement operation of a defective semiconductor device can be easily performed.

【0046】本発明の半導体装置とそれを実装した電子
回路装置としては、MOSトランジスタ系半導体装置、
バイポーラ系半導体装置、BiCMOS系半導体装置、
ロジックとメモリを搭載した半導体装置など、半導体装
置であれば何にでも適用可能である。
As the semiconductor device of the present invention and an electronic circuit device mounting the same, a MOS transistor type semiconductor device,
Bipolar semiconductor device, BiCMOS semiconductor device,
The present invention can be applied to any semiconductor device such as a semiconductor device having a logic and a memory.

【0047】本発明の半導体装置は上記の実施の形態に
限定されない。例えば、形状記憶合金の組成としては、
上記で示した以外のものを用いることが可能である。ま
た、パッド電極上にボールバンプをはんだ接合する構成
などとすることも可能である。その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
The semiconductor device of the present invention is not limited to the above embodiment. For example, as the composition of the shape memory alloy,
Other than those shown above can be used. Further, it is also possible to adopt a configuration in which a ball bump is soldered on a pad electrode. In addition, various changes can be made without departing from the gist of the present invention.

【0048】[0048]

【発明の効果】上記のように、本発明の半導体装置とそ
れを実装した電子回路装置によれば、交換作業が容易と
なるようにバンプの間隙部を樹脂で封止された半導体装
置などにおいて、半導体チップと実装基板の熱膨張率差
に起因するストレスを緩和して接続信頼性を向上するこ
とができる。
As described above, according to the semiconductor device of the present invention and the electronic circuit device on which the semiconductor device is mounted, the semiconductor device and the like in which the gaps between the bumps are sealed with resin so as to facilitate replacement work. In addition, the connection reliability can be improved by reducing the stress caused by the difference in the coefficient of thermal expansion between the semiconductor chip and the mounting substrate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1(a)は第1実施形態に係る半導体装置の
断面図であり、図1(b)は図1(a)のA領域の拡大
図である。
FIG. 1A is a sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment, and FIG. 1B is an enlarged view of a region A in FIG. 1A.

【図2】図2は第1実施形態に係る電子回路装置の断面
図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the electronic circuit device according to the first embodiment.

【図3】図3は形状記憶合金の弾性係数の温度依存性を
示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the temperature dependence of the elastic modulus of a shape memory alloy.

【図4】図4(a)〜(c)はボールバンプとして形状
記憶合金を用いたときの熱ストレスを緩和する機構を説
明するための模式的断面図である。
FIGS. 4A to 4C are schematic cross-sectional views illustrating a mechanism for reducing thermal stress when a shape memory alloy is used as a ball bump.

【図5】図5は第1実施形態に係る半導体装置の製造方
法の製造工程を示す断面図であり、(a)はパッド電極
の開口工程まで、(b)は配線層の形成工程まで、
(c)は保護膜の形成工程までを示す。
FIGS. 5A and 5B are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 5A illustrates a process up to a pad electrode opening process, FIG.
(C) shows up to the step of forming the protective film.

【図6】図6は図4の続きの工程を示し、(d)は積層
導電膜の形成工程まで、(e)はボールバンプの転写工
程までを示す。
FIG. 6 shows a step that follows the step shown in FIG. 4; (d) shows a step up to the step of forming a laminated conductive film; and (e) shows a step up to a ball bump transfer step.

【図7】図7(a)は第2実施形態に係る半導体装置の
断面図であり、図7(b)は図7(a)のA領域の拡大
図である。
FIG. 7A is a sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment, and FIG. 7B is an enlarged view of a region A in FIG. 7A.

【図8】図8は第2実施形態に係る電子回路装置の断面
図である。
FIG. 8 is a sectional view of an electronic circuit device according to a second embodiment.

【図9】図9(a)は第1従来例に係る半導体装置の断
面図であり、図9(b)は第1従来例に係る電子回路装
置の断面図である。
9A is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a first conventional example, and FIG. 9B is a cross-sectional view of an electronic circuit device according to the first conventional example.

【図10】図10(a)は第2従来例に係る半導体装置
の断面図であり、図10(b)は第2従来例に係る電子
回路装置の断面図である。
FIG. 10A is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a second conventional example, and FIG. 10B is a cross-sectional view of an electronic circuit device according to the second conventional example.

【図11】図11ははんだバンプ接合部にクラックが形
成された状態を示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state where a crack is formed at a solder bump joint.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a,1b,100a,100b…CSP形態の半導体
装置、2…実装基板、3…封止樹脂、10…半導体チッ
プ、11…パッド電極、12…配線層、13…保護膜、
13a…開口部、14a…ニッケル膜、14b…金膜、
14…積層導電膜、15,22…はんだ層、16,1
6’…ボールバンプ、17…樹脂被膜、18…柱状電
極、20…基板、21…ランド。
1a, 1b, 100a, 100b: CSP type semiconductor device, 2: mounting substrate, 3: sealing resin, 10: semiconductor chip, 11: pad electrode, 12: wiring layer, 13: protective film,
13a: opening, 14a: nickel film, 14b: gold film,
14: laminated conductive film, 15, 22: solder layer, 16, 1
6 ': ball bump, 17: resin coating, 18: columnar electrode, 20: substrate, 21: land.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電子回路パターンが形成された半導体チッ
プと、 前記電子回路パターンに接続するように形成された電極
と、 前記電極にはんだ接合された形状記憶合金からなるボー
ルバンプとを有する半導体装置。
1. A semiconductor device comprising: a semiconductor chip on which an electronic circuit pattern is formed; an electrode formed to be connected to the electronic circuit pattern; and a ball bump made of a shape memory alloy soldered to the electrode. .
【請求項2】前記形状記憶合金の形状回復温度が常温よ
りも高く設定されている請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a shape recovery temperature of said shape memory alloy is set higher than a normal temperature.
【請求項3】前記半導体装置の使用時の最高温度が前記
形状回復温度程度である請求項2記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein a maximum temperature during use of the semiconductor device is about the shape recovery temperature.
【請求項4】少なくとも前記ボールバンプの間隙部を封
止して前記半導体チップの前記ボールバンプ接合面が樹
脂に被覆されている請求項1記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein at least a gap between the ball bumps is sealed, and the ball bump bonding surface of the semiconductor chip is covered with a resin.
【請求項5】さらに前記半導体チップの側面も樹脂で被
覆されている請求項4記載の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 4, wherein a side surface of said semiconductor chip is further covered with a resin.
【請求項6】前記半導体チップの全面が樹脂で被覆され
ている請求項4記載の半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 4, wherein the entire surface of said semiconductor chip is covered with a resin.
【請求項7】前記ボールバンプの表面にメッキ層が形成
されている請求項1記載の半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 1, wherein a plating layer is formed on a surface of said ball bump.
【請求項8】前記ボールバンプの表面にニッケルメッキ
層が形成されている請求項7記載の半導体装置。
8. The semiconductor device according to claim 7, wherein a nickel plating layer is formed on a surface of said ball bump.
【請求項9】前記ボールバンプを接合するはんだが鉛を
含有しないはんだである請求項1記載の半導体装置。
9. The semiconductor device according to claim 1, wherein the solder for joining the ball bumps is a solder containing no lead.
【請求項10】前記ボールバンプを接合するはんだがS
n−Ag系はんだ、Sn−Zn系はんだ、Sn−Cu系
はんだあるいはSb−Bi系はんだである請求項9記載
の半導体装置。
10. The solder for joining the ball bumps is S
10. The semiconductor device according to claim 9, wherein the semiconductor device is an n-Ag solder, a Sn-Zn solder, a Sn-Cu solder, or an Sb-Bi solder.
【請求項11】電子回路パターンが形成された半導体チ
ップと、前記電子回路パターンに接続するように形成さ
れた電極と、前記電極にはんだ接合された形状記憶合金
からなるボールバンプとを有する半導体装置と、 少なくとも表面に配線部と当該配線部に接続するランド
電極が形成されている実装基板とを有し、 前記半導体装置のボールバンプが、前記実装基板のラン
ド電極にはんだ接合されている電子回路装置。
11. A semiconductor device having a semiconductor chip on which an electronic circuit pattern is formed, an electrode formed to be connected to the electronic circuit pattern, and a ball bump made of a shape memory alloy soldered to the electrode. And an electronic circuit having at least a wiring portion and a mounting substrate on which a land electrode connected to the wiring portion is formed, wherein a ball bump of the semiconductor device is soldered to the land electrode of the mounting substrate. apparatus.
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US7800210B2 (en) 2005-03-18 2010-09-21 Fujitsu Semiconductor Limited Semiconductor device

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