JP2005038944A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体装置と配線基板との熱膨張率差に起因するバンプ電極の疲労破壊を防止することができ、かつ多端子化に有利で配線基板に対する実装も容易な半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置を、主面1の外周部に沿って配列された第1ボンディングパッド2と、主面1を保護するために第1ボンディングパッド2の形成部を除く主面1上に形成されたパッシベーション膜3と、パッシベーション膜3上に形成された第1絶縁膜4と、第1絶縁膜4上に形成され一端が第1ボンディングパッド2に接続された再配線5と、再配線5を保護するために第1絶縁膜4上に形成された第2絶縁膜6と、再配線5の他端に形成された第2ボンディングパッド7上に設定されたバンプ電極8,8aとから構成する。直径がD+2pで主面1の中心と同心の円内にのみアクティブ電極8を配置する。
【選択図】 図1
【解決手段】半導体装置を、主面1の外周部に沿って配列された第1ボンディングパッド2と、主面1を保護するために第1ボンディングパッド2の形成部を除く主面1上に形成されたパッシベーション膜3と、パッシベーション膜3上に形成された第1絶縁膜4と、第1絶縁膜4上に形成され一端が第1ボンディングパッド2に接続された再配線5と、再配線5を保護するために第1絶縁膜4上に形成された第2絶縁膜6と、再配線5の他端に形成された第2ボンディングパッド7上に設定されたバンプ電極8,8aとから構成する。直径がD+2pで主面1の中心と同心の円内にのみアクティブ電極8を配置する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主面上に再配線が施されたCSP(Chip Size Package)タイプの半導体装置に係り、特に、第2ボンディングパッド上に配置されるバンプ電極の配列に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、電気機器の小型軽量化、高速化及び高機能化の要求に対処するため、電気機器に実装する半導体装置に対しても小型軽量化、高集積化及び実装の容易化の要求が益々高まっている。
【0003】
従来より、これらの各要求に対応可能な半導体装置として、図12に示すように、主面1の外周部に沿って配列された第1ボンディングパッド(アルミパッド)2と、主面1を保護するために第1ボンディングパッド2の形成部を除く主面1上に形成されたパッシベーション膜3と、当該パッシベーション膜3上に形成された第1絶縁膜4と、当該第1絶縁膜4上に施され一端が第1ボンディングパッド2に接続された再配線5と、当該再配線5を保護するために第1絶縁膜4上に形成された第2絶縁膜6と、再配線5の他端に形成された第2ボンディングパッド7上に設定されたバンプ電極8とを備えたCSPと呼ばれる半導体装置が提案されている。
【0004】
このCSPタイプの半導体装置は、バンプ電極8を主面1の全面に配置することができるので、外周部に配列された第1ボンディングパッド2上に直接バンプ電極8を形成する場合に比べて各バンプ電極8間の距離を大きくすることができ、半導体装置の多端子化ひいては高機能化と電気機器に対する実装の容易化とを図ることができる。また、半導体素子を樹脂封止しないので、半導体装置の小型軽量化を図ることができる。
【0005】
ところで、この種の半導体装置は、電気機器に備えられた配線基板とバンプ電極8を介して電気的に接続されるので、半導体装置と配線基板との熱膨張率差に起因する熱応力がバンプ電極8に作用する。各バンプ電極8に作用する熱応力は、主面1の中心部からの距離に比例して大きくなるので、主面1の四隅部に配置されたバンプ電極8に最も大きな熱応力が繰り返し作用し、該部のバンプ電極8について最も疲労破壊が生じやすい。
【0006】
従来より、かかる不都合を解消するため、図13に示すように、主面1の縦辺に沿う方向及び横辺に沿う方向に第2ボンディングパッド7(バンプ電極8)を等ピッチで配列する構成において、四隅部に配置されるべきアクティブ電極(主面1に形成された半導体素子回路と電気的に接続されたバンプ電極)8をそれぞれ1つずつ省略したもの(例えば、特許文献1参照。)、それに、図14に示すように、前記と同様の構成において、四隅部に配置されたバンプ電極8aを1つずつ主面1に形成された半導体素子回路と電気的に接続されていないダミー電極としたもの(例えば、特許文献2参照。)が提案されている。
【0007】
特許文献1に記載の技術によれば、最も大きな熱応力が作用する四隅部のアクティブ電極8を省略するので、アクティブ電極8の疲労破壊に起因する半導体装置の故障を防止することができ、半導体装置の信頼性を高めることができる。また、特許文献2に記載の技術によれば、最も大きな熱応力が作用する四隅部のバンプ電極をダミー電極8aとするので、ダミー電極8aが疲労破壊しても半導体装置の故障に繋がらず、半導体装置の信頼性を高めることができると共に、主面1上にバンプ電極8,8aを均等に配置したので、配線基板に対する半導体装置の実装を容易なものにすることができる。
【0008】
【特許文献1】
特開平5−218042号公報(図13)
【0009】
【特許文献2】
特開2003−17530(図1)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように、主面1上に配置されたバンプ電極8,8aに作用する熱応力は、主面1の中心部からの距離に比例して大きくなるので、半導体装置が大型化するに従って熱応力に起因する疲労破壊を生じるバンプ電極8,8aの設定範囲も拡大するが、前記公知例に係るCSPタイプの半導体装置は、四隅部に配置されるべきアクティブ電極8をそれぞれ1つずつ省略するか、ダミー電極8aとする構成であるので、大型の半導体装置についてはその耐久性及び信頼性を十分に高めることができない。
【0011】
一方、アクティブ電極8の設定範囲を縮小したり、ダミー電極8aの設定範囲を拡大すれば、アクティブ電極8の疲労破壊を防止することができ、半導体装置の耐久性及び信頼性を高めることができるが、その反面、主面1に設定されるアクティブ電極8の数が減少し、半導体装置の多端子化及び高機能化に不利となるという不都合が生じる。
【0012】
本発明は、かかる従来技術の不備を解消するためになされたものであり、その目的は、アクティブ電極の設定範囲を半導体装置のサイズとアクティブ電極の配列ピッチとによって特定することにより、半導体装置と配線基板との熱膨張率差に起因するアクティブ電極の疲労破壊を防止することができ、かつ端子数の減少を最小限に抑制することができる半導体装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するため、主面の外周部に沿って配列された複数個の第1ボンディングパッドと、当該第1ボンディングパッドの形成部を除く前記主面上に形成された絶縁膜と、当該絶縁膜上に形成され、一端が前記第1ボンディングパッドに接続された再配線と、当該再配線の他端に形成され、前記絶縁膜上に配置された第2ボンディングパッドと、当該第2ボンディングパッド上に1つずつ取り付けられた複数個のバンプ電極とを有する半導体装置において、前記主面に前記複数個のバンプ電極を等ピッチで配列してなり、前記主面の縦辺に沿う方向又は横辺に沿う方向に関して最も外側に配置されたバンプ電極の間隔をD、前記バンプ電極の配列ピッチをpとし、直径がD+2pの円を前記主面の中心と同心に描いたとき、当該円内にのみ前記主面に形成された半導体素子回路と電気的に接続されたバンプ電極、即ち、アクティブ電極を配置するという構成にした。
【0014】
主面上に配置されたバンプ電極に作用する熱応力は、主面の中心部からの距離に比例して大きくなるので、主面の中心と同心の円を基準としてアクティブ電極の設定範囲を特定すると、過大な熱応力が作用しないアクティブ電極の設定範囲を容易に特定することができ、バンプ電極に疲労破壊が生じにくい半導体装置を容易に作製することができる。また、バンプ電極の疲労破壊は、経験則上、直径がD+2pの円外において発生することが分かっているので、アクティブ電極の設定範囲を当該円の内部だけに限定すると、アクティブ電極の疲労破壊を完全に防止することができ、半導体装置の耐久性及び信頼性を高めることができる。
【0015】
また、本発明は、前記構成の半導体装置において、前記円外には、アクティブ電極のみならず、前記主面に形成された半導体素子回路と電気的に接続されていないバンプ電極、即ち、ダミー電極も配置しないという構成にした。
【0016】
このようにすると、アクティブ電極のみならずダミー電極の疲労破壊も防止できるので、ダミー電極の疲労破壊に起因する異音の発生や外観の劣化を防止することができる。
【0017】
また、本発明は、前記構成の半導体装置において、前記円外にダミー電極を配置するという構成にした。
【0018】
このように、特定された円外にダミー電極を配置すると、主面に対するバンプ電極(アクティブ電極とダミー電極の総称)の設定範囲を広くすることができるので、配線基板に対する半導体装置の実装を容易なものにすることができ、本発明に係る半導体装置を備えた電気機器の製造コストを低減することができる。
【0019】
また、本発明は、前記構成の半導体装置において、前記円内の中心部に1乃至複数個のダミー電極を配置するという構成にした。
【0020】
このように、円内に配置可能なアクティブ電極の数が所望の電極数を超えている場合には、円内の中心部にその差分に相当する数のダミー電極を配置すると、主面上にバンプ電極がを均等に配置されるので、配線基板に対する半導体装置の実装を容易なものにすることができる。
【0021】
また、本発明は、前記構成の半導体装置において、前記主面に前記複数個のアクティブ電極を同心円状に配置するという構成にした。
【0022】
このように、主面に複数個のアクティブ電極を同心円状に配置すると、前記円外へのアクティブ電極の設定を防止することができるので、バンプ電極に疲労破壊が生じにくい半導体装置を容易に作製することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る半導体装置の実施形態を、図1乃至図11に基づいて説明する。図1は本発明に係る半導体装置の断面構造を示す斜視断面図、図2は第1実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図、図3は第2実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図、図4は第3実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図、図5は第4実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図、図6は第5実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図、図7は第6実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図、図8は第7実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図、図9は第8実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図、図10は第9実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図、図11は第10実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図である。
【0024】
本例の半導体装置は、図1に示すように、主面1の外周部に沿って配列された複数個の第1ボンディングパッド2と、主面1を保護するために第1ボンディングパッド2の形成部を除く主面1上に形成されたパッシベーション膜3と、当該パッシベーション膜3上に形成された第1絶縁膜4と、当該第1絶縁膜4上に形成され一端が第1ボンディングパッド2に接続された再配線5と、当該再配線5を保護するために第1絶縁膜4上に形成された第2絶縁膜6と、再配線5の他端に形成された第2ボンディングパッド7上に設定されたバンプ電極8,8aとから構成されている。なお、主面1には、所要の半導体素子群よりなる図示しない半導体素子回路がウエハプロセスで形成される。
【0025】
本発明の半導体装置は、いずれも図2乃至図11に示すように、主面1が正方形に形成されており、当該主面1上にバンプ電極8,8aが等ピッチで配列されている。なお、バンプ電極8は、前記主面1に形成された半導体素子回路と電気的に接続されたアクティブ電極を示し、バンプ電極8aは、前記主面1に形成された半導体素子回路と電気的に接続されていないダミー電極を示している。
【0026】
第1実施形態例に係る半導体装置は、図2に示すように、主面1の縦辺に沿う方向及び横辺に沿う方向に関して最も外側に配置されたバンプ電極8の間隔をD、各バンプ電極8の配列ピッチをpとし、直径がD+2pの円を主面1の中心と同心に描いたとき、当該円上に中心点が配置されるバンプ電極8を限度として当該円内にのみアクティブ電極8を升目状に配置し、これよりも外側の領域には何らのバンプ電極も配置しないという構成になっている。
【0027】
第2実施形態例に係る半導体装置は、図3に示すように、直径がD+2pの円上に中心点が配置されるバンプ電極8を限度として当該円内にのみアクティブ電極8を升目状に配置し、これよりも外側の領域及び前記円の中央部の直径dの円内には何らのバンプ電極も配置しないという構成になっている。
【0028】
第3実施形態例に係る半導体装置は、図4に示すように、直径がDの円上に中心点が配置されるバンプ電極8を限度として当該円内にのみアクティブ電極8を升目状に配置し、これよりも外側の領域には何らのバンプ電極も配置しないという構成になっている。
【0029】
第4実施形態例に係る半導体装置は、図5に示すように、直径がDの円上に中心点が配置されるバンプ電極8を限度として当該円内にのみアクティブ電極8を同心円状に配置し、これよりも外側の領域には何らのバンプ電極も配置しないという構成になっている。
【0030】
第5実施形態例に係る半導体装置は、図6に示すように、直径がDの円上に中心点が配置されるバンプ電極8を限度として当該円内にのみアクティブ電極8をハニカム状に配置し、これよりも外側の領域には何らのバンプ電極も配置しないという構成になっている。
【0031】
第6実施形態例乃至第10実施形態例に係る半導体装置は、図7乃至図11に示すように、前記第1実施形態例乃至第5実施形態例に係る半導体装置のアクティブ電極8が配置されない領域にダミー電極8aを配置するという構成になっている。
【0032】
なお、これらの各実施形態例は、本発明に係る半導体装置の実施の一例を示すものであって、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、直径がD+2pの円を主面1の中心と同心に描いたときに当該円上に中心点が配置されるバンプ電極8を限度として当該円内にのみアクティブ電極8を配置するという要件を具備する限り、アクティブ電極8及びダミー電極8aの配列については任意に設計することができる。
【0033】
第1ボンディングパッド2及びパッシベーション膜3の形成は通常のウエハプロセスで行われ、第1絶縁膜4、再配線5、第2絶縁膜6及びバンプ電極8,8aの形成は、ウエハプロセス終了後の再配線工程において行われる。
【0034】
第1絶縁膜4は、感光性ポリイミド樹脂などの感光性樹脂材料をもって構成され、図1に示すように、第1ボンディングパッド2の一部(中央部)を除く主面1上に形成される。この第1絶縁膜5は、再配線5の形成時における第1ボンディングパッド2の損傷を防止するため、第1ボンディングパッド2の開口端を覆うように形成される。この第1絶縁膜4の形成は、半導体装置のもとになるウエハの主面上に感光性樹脂材料よりなる樹脂層を均一な厚さに塗布した後、当該樹脂層を第1絶縁膜4の形状に露光して露光部を硬化し、次いで、未露光部を現像処理により除去することによって行う。
【0035】
第2ボンディングパッド7を含む再配線5は、銅めっきによって形成され、図1に示すように、第1絶縁膜4に配列される。この第2ボンディングパッド7を含む再配線5も、フォトリソグラフィ法によって形成される。即ち、第1絶縁膜4上にクロム又は銅などを一様にスパッタリングしてシード層を形成し、次いで当該シード層上にフォトレジスト層を均一な厚さに塗布し、フォトレジスト層を第2ボンディングパッド7を含む再配線5の形状に露光する。次いで、未露光部を現像処理によって除去し、露光部に対応するシード層を化学エッチングによって除去する。次いで、残存したフォトレジスト層をアッシングにて除去し、露光部に対応するシード層を露出させる。最後に、露出されたシード層に銅めっきを施して第2ボンディングパッド7を含む再配線5とする。
【0036】
第2絶縁膜6は、感光性ポリイミド樹脂などの感光性樹脂材料をもって構成され、図1に示すように、第2ボンディングパッド7の一部(中央部)を除く第1絶縁膜4上に形成される。この第2絶縁膜6も、前記第1絶縁膜4と同様の方法で形成される。
【0037】
アクティブ電極8及びダミー電極8aは、任意の導電材料をもって形成することができるが、比較的安価にして第2ボンディングパッド7に対する設定が容易であることから、鉛フリーハンダや共晶ハンダなどのハンダをボール状に成形してなるハンダボール、或いは樹脂ボールの表面に鉛フリーハンダや共晶ハンダなどのハンダをコーティングしてなるコーティングハンダボールを用いることが特に好ましい。
【0038】
本例の半導体装置は、主面1の中心と同心に描かれた円を基準としてアクティブ電極8の設定範囲を特定したので、過大な熱応力が作用しないアクティブ電極8の設定範囲を容易に特定することができ、アクティブ電極8に疲労破壊が生じにくい半導体装置を容易に作製することができる。また、本例の半導体装置は、前記円の直径をD+2p(但し、Dは主面の縦辺に沿う方向又は横辺に沿う方向に関して最も外側に配置されたバンプ電極の間隔、pは各バンプ電極の配列ピッチ)とし、主面上におけるアクティブ電極8の設定範囲を当該円の内部だけに限定したので、アクティブ電極8の疲労破壊を完全に防止することができ、半導体装置の耐久性及び信頼性を高めることができる。
【0039】
また、前記円外にアクティブ電極8のみならずダミー電極8aも配置しない場合には、アクティブ電極8のみならずダミー電極8aの疲労破壊も防止できるので、ダミー電極の疲労破壊に起因する異音の発生や外観の劣化を防止することができる。
【0040】
また、前記円外にダミー電極を配置した場合には、主面に対するバンプ電極8,8aの設定範囲を広くすることができるので、配線基板に対する半導体装置の実装を容易なものにすることができ、本発明に係る半導体装置を備えた電気機器の製造コストを低減することができる。
【0041】
また、前記円内の中心部に1乃至複数個のダミー電極8aを配置した場合には、主面1上にバンプ電極8,8aが均等に配置されるので、配線基板に対する半導体装置の実装を容易なものにすることができる。
【0042】
また、主面1上に複数個のアクティブ電極8を同心円状に配置した場合には、前記円外へのアクティブ電極8の設定を防止することができるので、バンプ電極に疲労破壊が生じにくい半導体装置を容易に作製することができる。
【0043】
なお、前記各実施形態例においては、主面1が正方形の半導体装置を例にとって説明したが、主面1の形状が長方形に形成された半導体装置についても、主面1の短辺方向に関して最も外側に配置されたバンプ電極の間隔をD、当該バンプ電極の配列ピッチをpとして直径がD+2pの円の範囲内でアクティブ電極8を設定することにより、前記各実施形態例と同様に実施することができ、前記各実施形態例に係る半導体装置と同様の効果を発揮することができる。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の半導体装置は、主面の中心を中心として描かれた円を基準としてアクティブ電極の設定範囲を特定したので、過大な熱応力が作用しないアクティブ電極の設定範囲を容易に特定することができ、バンプ電極に疲労破壊が生じにくい半導体装置を容易に作製することができる。また、本発明の半導体装置は、前記円の直径をD+2p(但し、Dは主面の縦辺に沿う方向又は横辺に沿う方向に関して最も外側に配置されたバンプ電極の間隔、pは各バンプ電極の配列ピッチ)とし、主面上におけるアクティブ電極の設定範囲を当該円の内部だけに限定したので、アクティブ電極の疲労破壊を完全に防止することができ、半導体装置の耐久性及び信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体装置の断面構造を示す斜視断面図である。
【図2】第1実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図である。
【図3】第2実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図である。
【図4】第3実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図である。
【図5】第4実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図である。
【図6】第5実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図である。
【図7】第6実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図である。
【図8】第7実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図である。
【図9】第8実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図である。
【図10】第9実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図である。
【図11】第10実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図である。
【図12】従来例に係る半導体装置の断面構造を示す断面図である。
【図13】第1従来例に係る半導体装置の主面側から見た平面図である。
【図14】第2従来例に係る半導体装置の主面側から見た平面図である。
【符号の説明】
1 主面
2 第1ボンディングパッド(アルミパッド)
3 パッシベーション膜
4 第1絶縁膜
5 再配線
6 第2絶縁膜
7 第2ボンディングパッド
8,8a バンプ電極9(ハンダボール)
【発明の属する技術分野】
本発明は、主面上に再配線が施されたCSP(Chip Size Package)タイプの半導体装置に係り、特に、第2ボンディングパッド上に配置されるバンプ電極の配列に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、電気機器の小型軽量化、高速化及び高機能化の要求に対処するため、電気機器に実装する半導体装置に対しても小型軽量化、高集積化及び実装の容易化の要求が益々高まっている。
【0003】
従来より、これらの各要求に対応可能な半導体装置として、図12に示すように、主面1の外周部に沿って配列された第1ボンディングパッド(アルミパッド)2と、主面1を保護するために第1ボンディングパッド2の形成部を除く主面1上に形成されたパッシベーション膜3と、当該パッシベーション膜3上に形成された第1絶縁膜4と、当該第1絶縁膜4上に施され一端が第1ボンディングパッド2に接続された再配線5と、当該再配線5を保護するために第1絶縁膜4上に形成された第2絶縁膜6と、再配線5の他端に形成された第2ボンディングパッド7上に設定されたバンプ電極8とを備えたCSPと呼ばれる半導体装置が提案されている。
【0004】
このCSPタイプの半導体装置は、バンプ電極8を主面1の全面に配置することができるので、外周部に配列された第1ボンディングパッド2上に直接バンプ電極8を形成する場合に比べて各バンプ電極8間の距離を大きくすることができ、半導体装置の多端子化ひいては高機能化と電気機器に対する実装の容易化とを図ることができる。また、半導体素子を樹脂封止しないので、半導体装置の小型軽量化を図ることができる。
【0005】
ところで、この種の半導体装置は、電気機器に備えられた配線基板とバンプ電極8を介して電気的に接続されるので、半導体装置と配線基板との熱膨張率差に起因する熱応力がバンプ電極8に作用する。各バンプ電極8に作用する熱応力は、主面1の中心部からの距離に比例して大きくなるので、主面1の四隅部に配置されたバンプ電極8に最も大きな熱応力が繰り返し作用し、該部のバンプ電極8について最も疲労破壊が生じやすい。
【0006】
従来より、かかる不都合を解消するため、図13に示すように、主面1の縦辺に沿う方向及び横辺に沿う方向に第2ボンディングパッド7(バンプ電極8)を等ピッチで配列する構成において、四隅部に配置されるべきアクティブ電極(主面1に形成された半導体素子回路と電気的に接続されたバンプ電極)8をそれぞれ1つずつ省略したもの(例えば、特許文献1参照。)、それに、図14に示すように、前記と同様の構成において、四隅部に配置されたバンプ電極8aを1つずつ主面1に形成された半導体素子回路と電気的に接続されていないダミー電極としたもの(例えば、特許文献2参照。)が提案されている。
【0007】
特許文献1に記載の技術によれば、最も大きな熱応力が作用する四隅部のアクティブ電極8を省略するので、アクティブ電極8の疲労破壊に起因する半導体装置の故障を防止することができ、半導体装置の信頼性を高めることができる。また、特許文献2に記載の技術によれば、最も大きな熱応力が作用する四隅部のバンプ電極をダミー電極8aとするので、ダミー電極8aが疲労破壊しても半導体装置の故障に繋がらず、半導体装置の信頼性を高めることができると共に、主面1上にバンプ電極8,8aを均等に配置したので、配線基板に対する半導体装置の実装を容易なものにすることができる。
【0008】
【特許文献1】
特開平5−218042号公報(図13)
【0009】
【特許文献2】
特開2003−17530(図1)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように、主面1上に配置されたバンプ電極8,8aに作用する熱応力は、主面1の中心部からの距離に比例して大きくなるので、半導体装置が大型化するに従って熱応力に起因する疲労破壊を生じるバンプ電極8,8aの設定範囲も拡大するが、前記公知例に係るCSPタイプの半導体装置は、四隅部に配置されるべきアクティブ電極8をそれぞれ1つずつ省略するか、ダミー電極8aとする構成であるので、大型の半導体装置についてはその耐久性及び信頼性を十分に高めることができない。
【0011】
一方、アクティブ電極8の設定範囲を縮小したり、ダミー電極8aの設定範囲を拡大すれば、アクティブ電極8の疲労破壊を防止することができ、半導体装置の耐久性及び信頼性を高めることができるが、その反面、主面1に設定されるアクティブ電極8の数が減少し、半導体装置の多端子化及び高機能化に不利となるという不都合が生じる。
【0012】
本発明は、かかる従来技術の不備を解消するためになされたものであり、その目的は、アクティブ電極の設定範囲を半導体装置のサイズとアクティブ電極の配列ピッチとによって特定することにより、半導体装置と配線基板との熱膨張率差に起因するアクティブ電極の疲労破壊を防止することができ、かつ端子数の減少を最小限に抑制することができる半導体装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するため、主面の外周部に沿って配列された複数個の第1ボンディングパッドと、当該第1ボンディングパッドの形成部を除く前記主面上に形成された絶縁膜と、当該絶縁膜上に形成され、一端が前記第1ボンディングパッドに接続された再配線と、当該再配線の他端に形成され、前記絶縁膜上に配置された第2ボンディングパッドと、当該第2ボンディングパッド上に1つずつ取り付けられた複数個のバンプ電極とを有する半導体装置において、前記主面に前記複数個のバンプ電極を等ピッチで配列してなり、前記主面の縦辺に沿う方向又は横辺に沿う方向に関して最も外側に配置されたバンプ電極の間隔をD、前記バンプ電極の配列ピッチをpとし、直径がD+2pの円を前記主面の中心と同心に描いたとき、当該円内にのみ前記主面に形成された半導体素子回路と電気的に接続されたバンプ電極、即ち、アクティブ電極を配置するという構成にした。
【0014】
主面上に配置されたバンプ電極に作用する熱応力は、主面の中心部からの距離に比例して大きくなるので、主面の中心と同心の円を基準としてアクティブ電極の設定範囲を特定すると、過大な熱応力が作用しないアクティブ電極の設定範囲を容易に特定することができ、バンプ電極に疲労破壊が生じにくい半導体装置を容易に作製することができる。また、バンプ電極の疲労破壊は、経験則上、直径がD+2pの円外において発生することが分かっているので、アクティブ電極の設定範囲を当該円の内部だけに限定すると、アクティブ電極の疲労破壊を完全に防止することができ、半導体装置の耐久性及び信頼性を高めることができる。
【0015】
また、本発明は、前記構成の半導体装置において、前記円外には、アクティブ電極のみならず、前記主面に形成された半導体素子回路と電気的に接続されていないバンプ電極、即ち、ダミー電極も配置しないという構成にした。
【0016】
このようにすると、アクティブ電極のみならずダミー電極の疲労破壊も防止できるので、ダミー電極の疲労破壊に起因する異音の発生や外観の劣化を防止することができる。
【0017】
また、本発明は、前記構成の半導体装置において、前記円外にダミー電極を配置するという構成にした。
【0018】
このように、特定された円外にダミー電極を配置すると、主面に対するバンプ電極(アクティブ電極とダミー電極の総称)の設定範囲を広くすることができるので、配線基板に対する半導体装置の実装を容易なものにすることができ、本発明に係る半導体装置を備えた電気機器の製造コストを低減することができる。
【0019】
また、本発明は、前記構成の半導体装置において、前記円内の中心部に1乃至複数個のダミー電極を配置するという構成にした。
【0020】
このように、円内に配置可能なアクティブ電極の数が所望の電極数を超えている場合には、円内の中心部にその差分に相当する数のダミー電極を配置すると、主面上にバンプ電極がを均等に配置されるので、配線基板に対する半導体装置の実装を容易なものにすることができる。
【0021】
また、本発明は、前記構成の半導体装置において、前記主面に前記複数個のアクティブ電極を同心円状に配置するという構成にした。
【0022】
このように、主面に複数個のアクティブ電極を同心円状に配置すると、前記円外へのアクティブ電極の設定を防止することができるので、バンプ電極に疲労破壊が生じにくい半導体装置を容易に作製することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る半導体装置の実施形態を、図1乃至図11に基づいて説明する。図1は本発明に係る半導体装置の断面構造を示す斜視断面図、図2は第1実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図、図3は第2実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図、図4は第3実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図、図5は第4実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図、図6は第5実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図、図7は第6実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図、図8は第7実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図、図9は第8実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図、図10は第9実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図、図11は第10実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図である。
【0024】
本例の半導体装置は、図1に示すように、主面1の外周部に沿って配列された複数個の第1ボンディングパッド2と、主面1を保護するために第1ボンディングパッド2の形成部を除く主面1上に形成されたパッシベーション膜3と、当該パッシベーション膜3上に形成された第1絶縁膜4と、当該第1絶縁膜4上に形成され一端が第1ボンディングパッド2に接続された再配線5と、当該再配線5を保護するために第1絶縁膜4上に形成された第2絶縁膜6と、再配線5の他端に形成された第2ボンディングパッド7上に設定されたバンプ電極8,8aとから構成されている。なお、主面1には、所要の半導体素子群よりなる図示しない半導体素子回路がウエハプロセスで形成される。
【0025】
本発明の半導体装置は、いずれも図2乃至図11に示すように、主面1が正方形に形成されており、当該主面1上にバンプ電極8,8aが等ピッチで配列されている。なお、バンプ電極8は、前記主面1に形成された半導体素子回路と電気的に接続されたアクティブ電極を示し、バンプ電極8aは、前記主面1に形成された半導体素子回路と電気的に接続されていないダミー電極を示している。
【0026】
第1実施形態例に係る半導体装置は、図2に示すように、主面1の縦辺に沿う方向及び横辺に沿う方向に関して最も外側に配置されたバンプ電極8の間隔をD、各バンプ電極8の配列ピッチをpとし、直径がD+2pの円を主面1の中心と同心に描いたとき、当該円上に中心点が配置されるバンプ電極8を限度として当該円内にのみアクティブ電極8を升目状に配置し、これよりも外側の領域には何らのバンプ電極も配置しないという構成になっている。
【0027】
第2実施形態例に係る半導体装置は、図3に示すように、直径がD+2pの円上に中心点が配置されるバンプ電極8を限度として当該円内にのみアクティブ電極8を升目状に配置し、これよりも外側の領域及び前記円の中央部の直径dの円内には何らのバンプ電極も配置しないという構成になっている。
【0028】
第3実施形態例に係る半導体装置は、図4に示すように、直径がDの円上に中心点が配置されるバンプ電極8を限度として当該円内にのみアクティブ電極8を升目状に配置し、これよりも外側の領域には何らのバンプ電極も配置しないという構成になっている。
【0029】
第4実施形態例に係る半導体装置は、図5に示すように、直径がDの円上に中心点が配置されるバンプ電極8を限度として当該円内にのみアクティブ電極8を同心円状に配置し、これよりも外側の領域には何らのバンプ電極も配置しないという構成になっている。
【0030】
第5実施形態例に係る半導体装置は、図6に示すように、直径がDの円上に中心点が配置されるバンプ電極8を限度として当該円内にのみアクティブ電極8をハニカム状に配置し、これよりも外側の領域には何らのバンプ電極も配置しないという構成になっている。
【0031】
第6実施形態例乃至第10実施形態例に係る半導体装置は、図7乃至図11に示すように、前記第1実施形態例乃至第5実施形態例に係る半導体装置のアクティブ電極8が配置されない領域にダミー電極8aを配置するという構成になっている。
【0032】
なお、これらの各実施形態例は、本発明に係る半導体装置の実施の一例を示すものであって、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、直径がD+2pの円を主面1の中心と同心に描いたときに当該円上に中心点が配置されるバンプ電極8を限度として当該円内にのみアクティブ電極8を配置するという要件を具備する限り、アクティブ電極8及びダミー電極8aの配列については任意に設計することができる。
【0033】
第1ボンディングパッド2及びパッシベーション膜3の形成は通常のウエハプロセスで行われ、第1絶縁膜4、再配線5、第2絶縁膜6及びバンプ電極8,8aの形成は、ウエハプロセス終了後の再配線工程において行われる。
【0034】
第1絶縁膜4は、感光性ポリイミド樹脂などの感光性樹脂材料をもって構成され、図1に示すように、第1ボンディングパッド2の一部(中央部)を除く主面1上に形成される。この第1絶縁膜5は、再配線5の形成時における第1ボンディングパッド2の損傷を防止するため、第1ボンディングパッド2の開口端を覆うように形成される。この第1絶縁膜4の形成は、半導体装置のもとになるウエハの主面上に感光性樹脂材料よりなる樹脂層を均一な厚さに塗布した後、当該樹脂層を第1絶縁膜4の形状に露光して露光部を硬化し、次いで、未露光部を現像処理により除去することによって行う。
【0035】
第2ボンディングパッド7を含む再配線5は、銅めっきによって形成され、図1に示すように、第1絶縁膜4に配列される。この第2ボンディングパッド7を含む再配線5も、フォトリソグラフィ法によって形成される。即ち、第1絶縁膜4上にクロム又は銅などを一様にスパッタリングしてシード層を形成し、次いで当該シード層上にフォトレジスト層を均一な厚さに塗布し、フォトレジスト層を第2ボンディングパッド7を含む再配線5の形状に露光する。次いで、未露光部を現像処理によって除去し、露光部に対応するシード層を化学エッチングによって除去する。次いで、残存したフォトレジスト層をアッシングにて除去し、露光部に対応するシード層を露出させる。最後に、露出されたシード層に銅めっきを施して第2ボンディングパッド7を含む再配線5とする。
【0036】
第2絶縁膜6は、感光性ポリイミド樹脂などの感光性樹脂材料をもって構成され、図1に示すように、第2ボンディングパッド7の一部(中央部)を除く第1絶縁膜4上に形成される。この第2絶縁膜6も、前記第1絶縁膜4と同様の方法で形成される。
【0037】
アクティブ電極8及びダミー電極8aは、任意の導電材料をもって形成することができるが、比較的安価にして第2ボンディングパッド7に対する設定が容易であることから、鉛フリーハンダや共晶ハンダなどのハンダをボール状に成形してなるハンダボール、或いは樹脂ボールの表面に鉛フリーハンダや共晶ハンダなどのハンダをコーティングしてなるコーティングハンダボールを用いることが特に好ましい。
【0038】
本例の半導体装置は、主面1の中心と同心に描かれた円を基準としてアクティブ電極8の設定範囲を特定したので、過大な熱応力が作用しないアクティブ電極8の設定範囲を容易に特定することができ、アクティブ電極8に疲労破壊が生じにくい半導体装置を容易に作製することができる。また、本例の半導体装置は、前記円の直径をD+2p(但し、Dは主面の縦辺に沿う方向又は横辺に沿う方向に関して最も外側に配置されたバンプ電極の間隔、pは各バンプ電極の配列ピッチ)とし、主面上におけるアクティブ電極8の設定範囲を当該円の内部だけに限定したので、アクティブ電極8の疲労破壊を完全に防止することができ、半導体装置の耐久性及び信頼性を高めることができる。
【0039】
また、前記円外にアクティブ電極8のみならずダミー電極8aも配置しない場合には、アクティブ電極8のみならずダミー電極8aの疲労破壊も防止できるので、ダミー電極の疲労破壊に起因する異音の発生や外観の劣化を防止することができる。
【0040】
また、前記円外にダミー電極を配置した場合には、主面に対するバンプ電極8,8aの設定範囲を広くすることができるので、配線基板に対する半導体装置の実装を容易なものにすることができ、本発明に係る半導体装置を備えた電気機器の製造コストを低減することができる。
【0041】
また、前記円内の中心部に1乃至複数個のダミー電極8aを配置した場合には、主面1上にバンプ電極8,8aが均等に配置されるので、配線基板に対する半導体装置の実装を容易なものにすることができる。
【0042】
また、主面1上に複数個のアクティブ電極8を同心円状に配置した場合には、前記円外へのアクティブ電極8の設定を防止することができるので、バンプ電極に疲労破壊が生じにくい半導体装置を容易に作製することができる。
【0043】
なお、前記各実施形態例においては、主面1が正方形の半導体装置を例にとって説明したが、主面1の形状が長方形に形成された半導体装置についても、主面1の短辺方向に関して最も外側に配置されたバンプ電極の間隔をD、当該バンプ電極の配列ピッチをpとして直径がD+2pの円の範囲内でアクティブ電極8を設定することにより、前記各実施形態例と同様に実施することができ、前記各実施形態例に係る半導体装置と同様の効果を発揮することができる。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の半導体装置は、主面の中心を中心として描かれた円を基準としてアクティブ電極の設定範囲を特定したので、過大な熱応力が作用しないアクティブ電極の設定範囲を容易に特定することができ、バンプ電極に疲労破壊が生じにくい半導体装置を容易に作製することができる。また、本発明の半導体装置は、前記円の直径をD+2p(但し、Dは主面の縦辺に沿う方向又は横辺に沿う方向に関して最も外側に配置されたバンプ電極の間隔、pは各バンプ電極の配列ピッチ)とし、主面上におけるアクティブ電極の設定範囲を当該円の内部だけに限定したので、アクティブ電極の疲労破壊を完全に防止することができ、半導体装置の耐久性及び信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体装置の断面構造を示す斜視断面図である。
【図2】第1実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図である。
【図3】第2実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図である。
【図4】第3実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図である。
【図5】第4実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図である。
【図6】第5実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図である。
【図7】第6実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図である。
【図8】第7実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図である。
【図9】第8実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図である。
【図10】第9実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図である。
【図11】第10実施形態例に係る半導体装置の主面側から見た平面図である。
【図12】従来例に係る半導体装置の断面構造を示す断面図である。
【図13】第1従来例に係る半導体装置の主面側から見た平面図である。
【図14】第2従来例に係る半導体装置の主面側から見た平面図である。
【符号の説明】
1 主面
2 第1ボンディングパッド(アルミパッド)
3 パッシベーション膜
4 第1絶縁膜
5 再配線
6 第2絶縁膜
7 第2ボンディングパッド
8,8a バンプ電極9(ハンダボール)
Claims (5)
- 主面の外周部に沿って配列された複数個の第1ボンディングパッドと、当該第1ボンディングパッドの形成部を除く前記主面上に形成された絶縁膜と、当該絶縁膜上に形成され、一端が前記第1ボンディングパッドに接続された再配線と、当該再配線の他端に形成され、前記絶縁膜上に配置された第2ボンディングパッドと、当該第2ボンディングパッド上に1つずつ取り付けられた複数個のバンプ電極とを有する半導体装置において、
前記主面に前記複数個のバンプ電極を等ピッチで配列してなり、前記主面の縦辺に沿う方向又は横辺に沿う方向に関して最も外側に配置されたバンプ電極の間隔をD、前記バンプ電極の配列ピッチをpとし、直径がD+2pの円を前記主面の中心と同心に描いたとき、当該円内にのみ前記主面に形成された半導体素子回路と電気的に接続されたバンプ電極を配置したことを特徴とする半導体装置。 - 前記円外には、前記半導体素子回路と電気的に接続されたバンプ電極のみならず、前記半導体素子回路と電気的に接続されていないバンプ電極も配置しないことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記円外に、前記半導体素子回路と電気的に接続されていないバンプ電極を配置したことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記円内の中心部に、前記半導体素子回路と電気的に接続されていない1乃至複数個のバンプ電極を配置したことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記主面に、前記半導体素子回路と電気的に接続された複数個のバンプ電極を同心円状に配置したことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
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- 2003-07-16 JP JP2003198031A patent/JP2005038944A/ja not_active Withdrawn
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