JP2007129156A - 半導体装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】信頼性の高い半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置は、複数の電極１４が形成されてなり、電極１４が形成された面１５が長方形をなす半導体チップ１０と、半導体チップ１０の面１５に形成された複数の樹脂突起２０と、電極１４と電気的に接続されてなり、樹脂突起２０とオーバーラップする電気的接続部３２を含む配線３０と、を含む。面１５の短辺１７の端部領域１８内で、樹脂突起２０は、短辺１７に交差する方向に延びる形状をなす。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置に関する。
半導体装置が配線基板等に実装された電子モジュールが知られている。そして、半導体装置や配線基板は、電子モジュールの動作環境の変化による温度変化や、熱サイクル試験による温度変化などの影響を受けて膨張収縮することがある。そして、半導体装置と配線基板との熱膨張係数が異なる場合などには、半導体装置と配線基板との界面に力が発生するおそれがある。この力が過大になった場合にも半導体装置の不具合の発生を防止することができれば、信頼性の高い電子モジュールを提供することができる。
特開平２−２７２７３７号公報
本発明の目的は、信頼性の高い半導体装置を提供することにある。
（１）本発明に係る半導体装置は、複数の電極が形成されてなり、前記電極が形成された面が長方形をなす半導体チップと、
前記半導体チップの前記面に形成された複数の樹脂突起と、
前記電極と電気的に接続されてなり、前記樹脂突起とオーバーラップする電気的接続部を含む配線と、
を含み、
前記面の短辺の端部領域内で、前記樹脂突起は、前記短辺に交差する方向に延びる形状をなす。本発明によると、端部領域に配置された樹脂突起を、変形しにくくすることができる。そのため、半導体装置を回路基板等に実装した後に、温度変化等の影響を受けて半導体装置が膨張収縮した場合にも、電気的な接続信頼性を確保することが可能な、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
（２）この半導体装置において、
前記端部領域内で、前記樹脂突起は、前記短辺に直交する方向に延びる形状をなしていてもよい。
（３）この半導体装置において、
前記端部領域内で、前記樹脂突起は、前記面の中央領域から放射状に延びる仮想直線に沿って延びる形状をなしていてもよい。
（４）この半導体装置において、
前記端部領域内では、前記短辺に交差する方向に延びる形状をなす複数の前記樹脂突起が、前記短辺に沿って配列されていてもよい。
（５）この半導体装置において、
前記複数の樹脂突起は、すべて、前記短辺に交差する方向に延びる形状をなしていてもよい。
以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。また、本発明は、以下の内容を自由に組み合わせたものを含むものとする。
図１（Ａ）〜図３は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置について説明するための図である。ここで、図１（Ａ）〜図１（Ｄ）は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置１を示す図である。なお、図１（Ａ）は、半導体装置１の上視図である。但し、図１（Ａ）では、説明のため、電極１４及び配線３０（電気的接続部３２）を省略する。また、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の一部拡大図である。そして、図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）のIC−IC線断面の一部拡大図であり、図１（Ｄ）は、図１（Ｂ）のID−ID線断面の一部拡大図である。
本実施の形態に係る半導体装置は、図１（Ａ）〜図１（Ｄ）に示すように、半導体チップ１０を含む。半導体チップ１０は、例えばシリコンチップであってもよい。半導体チップ１０には、集積回路１２が形成されていてもよい（図１（Ｄ）参照）。集積回路１２の構成は特に限定されないが、例えば、トランジスタ等の能動素子や、抵抗、コイル、コンデンサ等の受動素子を含んでいてもよい。
半導体チップ１０には、図１（Ｂ）に示すように、複数の電極１４が形成されてなる。そして、半導体チップ１０の電極１４が形成された面１５は、図１に示すように、長方形をなす。面１５は、半導体チップ１０の能動面であってもよい。すなわち、半導体チップ１０の面１５は、集積回路１２が形成された面であってもよい。電極１４は、面１５の中央部を避けて周縁部のみに形成されていてもよい。あるいは、電極１４は、面１５にエリアアレイ状に（中央部を含む領域に）形成されていてもよい。このとき、電極は、複数行複数列に格子状に配列されていてもよく、ランダム配列されていてもよい。
電極１４は、集積回路１２と電気的に接続されていてもよい。あるいは、集積回路１２に電気的に接続されていない導電体を含めて、電極１４と称してもよい。電極１４は、半導体チップの内部配線の一部であってもよい。電極１４は、アルミニウム又は銅等の金属で形成されていてもよい。図１（Ｃ）及び図１（Ｄ）に示すように、半導体チップ１０の面１５にはパッシベーション膜１６が形成されていてもよく、このとき、電極１４は、パッシベーション膜１６からの露出領域であってもよい。なお、パッシベーション膜は、例えば、ＳｉＯ２やＳｉＮ等の無機絶縁膜であってもよい。あるいは、パッシベーション膜１６は、ポリイミド樹脂などの有機絶縁膜であってもよい。
本実施の形態に係る半導体装置は、図１（Ａ）〜図１（Ｄ）に示すように、樹脂突起２０を含む。樹脂突起２０は、半導体チップ１０上に形成されてなる。樹脂突起２０は、パッシベーション膜１６上に形成されていてもよい。樹脂突起２０は、電極１４を避けて（露出させるように）形成されていてもよい。
樹脂突起２０は、半導体チップ１０の電極１４が形成された面（面１５）に形成されてなる。樹脂突起２０は、電極１４よりも、面１５の外側の領域内に配置されていてもよい。樹脂突起２０は、面１５の短辺１７の端部領域１８とオーバーラップするように形成されていてもよい。なお、短辺１７の端部領域１８とは、面１５における短辺１７の周辺の領域を指していてもよい。短辺１７の端部領域１８とは、例えば、面１５内の、短辺１７を１つの辺とする正方形の領域を指していてもよい。あるいは、短辺１７の端部領域１８とは、面１５の短辺１７から、半導体チップ１０の厚みと同じ幅の領域であってもよい。あるいは、短辺１７の端部領域１８とは、集積回路１２の形成領域よりも外側の領域を指していてもよい。
樹脂突起２０は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、面１５の短辺１７の端部領域１８内で、短辺１７と交差する方向に延びる形状をなす。樹脂突起２０は、端部領域１８内で、短辺１７と直交する方向に延びる形状をなしていてもよい。なお、本実施の形態に係る半導体装置では、図１（Ａ）に示すように、端部領域１８内で、短辺１７に交差する方向に延びる形状をなす複数の樹脂突起２０が、短辺１７に沿って配列されていてもよい。このとき、図１（Ａ）に示すように、複数の樹脂突起２０は、端部１８内で、短辺１７に沿って一列に配列されていてもよい。あるいは、複数の樹脂突起２０は、端部１８内で、複数列に配列されていてもよい（図示せず）。これによると、後述する電気的接続部３２の形成可能領域を広くすることができるため、半導体チップ１０の外形を大きくすることなく多数の接続点を確保することができるとともに、電気的接続部３２配置の自由度を高めることができる。
本実施の形態に係る半導体装置は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、半導体チップ１０の面１５に形成された他の樹脂突起２２を含んでいてもよい。樹脂突起２２は、面１５の長辺１９に沿って延びる形状をなしていてもよい。すなわち、本実施の形態に係る半導体装置では、樹脂突起は、すべて、短辺１７に交差する方向に延びる形状をなしていてもよい。なお、樹脂突起２２は、図１に示すように、面１５の長辺１９に沿って１つのみが形成されていてもよい。ただし、面１５の長辺１９に沿って、複数の樹脂突起が形成されていてもよい（図示せず）。なお、図１（Ａ）に示すように、樹脂突起２２は、端部領域１８を避けて形成されていてもよい。ただし、樹脂突起２２は、端部領域１８内に至るように形成されていてもよい。この場合でも、端部領域１８内で、樹脂突起は、短辺１７に交差する方向に延びる形状をなすといえる。
樹脂突起２０，２２の材料は特に限定されず、既に公知となっているいずれかの材料を適用してもよい。例えば、樹脂突起２０，２２は、ポリイミド樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ；benzocyclobutene）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ；polybenzoxazole）、フェノール樹脂等の樹脂で形成されていてもよい。
本実施の形態に係る半導体装置は、図１（Ｂ）〜図１（Ｄ）に示すように、電極１４と電気的に接続されてなり、樹脂突起２０とオーバーラップする電気的接続部３２を含む配線３０を含む。例えば、電気的接続部３２は、電極１４上から引き出されて樹脂突起２０上に至るように形成された配線３０の一部（樹脂突起２０とオーバーラップする領域）を指していてもよい。そして、電気的接続部３２は、配線３０のうち、外部端子として利用される部分を指していてもよい。電気的接続部３２は、短辺１７に沿って延びる形状をなしていてもよい。このとき、電気的接続部３２は、樹脂突起２０と直交するように延びる形状をなしていてもよい。なお、図１（Ｂ）に示すように、１つの樹脂突起２０上には、１つの電気的接続部３２のみが形成されていてもよい。そして、電気的接続部３２は、端部領域１８とオーバーラップするように配置されていてもよい。
配線３０（電気的接続部３２）の構造及び材料は特に限定されるものではない。例えば、配線３０は、単層で形成されていてもよい。あるいは、配線３０は、複数層で形成されていてもよい。このとき、配線３０は、チタンタングステンによって形成された第１の層と、金によって形成された第２の層とを含んでいてもよい（図示せず）。
本実施の形態に係る半導体装置１は、以上の構成をなしていてもよい。半導体装置１によると、実装時及び実装後において配線３０の損傷が起こりにくい、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。以下、その効果について説明する。
半導体装置１を配線基板に実装する方法は特に限定されないが、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）を参照して、その一例について説明する。はじめに、配線基板４０について説明する。配線基板４０は、ベース基板４２と配線パターン４４とを含んでいてもよい。ベース基板４２の材料は特に限定されず、有機系又は無機系のいずれの材料であってもよく、これらの複合構造からなるものであってもよい。ベース基板４２として、無機系の材料から形成された基板を利用してもよい。このとき、ベース基板４２は、セラミックス基板やガラス基板であってもよい。ベース基板４２がガラス基板である場合、配線基板４０は、電気光学パネル（液晶パネル・エレクトロルミネッセンスパネル等）の一部であってもよい。配線パターン４４は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、Ｃｒ、Ａｌなどの金属膜、金属化合物膜、又は、それらの複合膜によって形成されていてもよい。このとき、配線パターン４４は、液晶を駆動する電極（走査電極、信号電極、対向電極等）に電気的に接続されていてもよい。あるいは、ベース基板４２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる基板又はフィルムであってもよい。あるいは、ベース基板４２としてポリイミド樹脂からなるフレキシブル基板を使用してもよい。フレキシブル基板としてFPC(Flexible Printed Circuit)や、TAB(Tape Automated Bonding)技術で使用されるテープを使用してもよい。このとき、配線パターン４４は、例えば、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタンタングステン（Ｔｉ−Ｗ）のうちのいずれかを積層して形成されていてもよい。
以下、配線基板４０に半導体装置１を実装する工程について説明する。はじめに、図２（Ａ）に示すように、半導体装置１を配線基板４０上に配置して、半導体装置１の電気的接続部３２（樹脂突起２０）と配線基板４０の配線パターン４４とが対向するように位置合わせをする。
このとき、図示しない治具（ボンディングツール）によって、半導体装置１を保持してもよい。治具にはヒータが内蔵されていてもよく、これにより、半導体装置１（電気的接続部３２）を加熱してもよい。なお、半導体装置１を加熱することによって、電気的接続部３２が加熱され、電気的接続部３２と配線パターン４４とを確実に電気的に接続することができる。
なお、半導体装置１と配線基板４０との間には、図示しない接着剤を設けておいてもよい。接着剤は、例えば、フィルム状の接着剤を利用してもよい。あるいは、接着剤として、ペースト状の接着剤を利用してもよい。接着剤は、絶縁性の接着剤であってもよい。接着剤は、樹脂系接着剤であってもよい。
その後、図２（Ｂ）に示すように、半導体装置１と配線基板４０とを近接させて、電気的接続部３２と配線パターン４４とを接触させる。これにより、電気的接続部３２と配線パターン４４とを電気的に接続する。本工程では、半導体チップ１０と配線基板４０とによって樹脂突起２０を押しつぶして、樹脂突起２０を弾性変形させてもよい。これにより、樹脂突起２０の弾性力によって、電気的接続部３２と配線パターン４４とを押し付けることができるため、電気的な接続信頼性の高い電子モジュールを製造することができる。
さらに、半導体装置１と配線基板４０との間に、図示しない接着層を形成してもよい。接着層によって、半導体チップ１０と配線基板４０との間隔を維持してもよい。すなわち、接着層によって、樹脂突起２０が弾性変形した状態を維持してもよい。例えば、樹脂突起２０が弾性変形した状態で接着層を形成することで、樹脂突起２０が弾性変形した状態を維持してもよい。
以上の工程によって、半導体装置１を、配線基板４０に実装してもよい。そして、検査工程などを経て、図３に示す電子モジュール１０００を製造してもよい。電子モジュール１０００は、表示デバイスであってもよい。表示デバイスは、例えば液晶表示デバイスやＥＬ（Electrical Luminescence）表示デバイスであってもよい。そして、半導体装置１（半導体チップ１０）は、表示デバイスを制御するドライバＩＣであってもよい。
半導体装置１及び配線基板４０は、上記の実装工程の過程で、あるいは、実装工程後に、その寸法を変化させることがある。例えば、先に説明したように、半導体装置１を配線基板４０に実装する工程で、半導体装置１を配線基板４０に搭載した後に、治具による熱の供給がなくなると、半導体装置１及び配線基板４０は冷却され、収縮し、外部寸法が小さくなる。あるいは、半導体装置１及び配線基板４０は、実装後の動作環境の変化や、検査のための熱サイクル試験が行われると、その寸法が変化する。
ところで、半導体装置１では、樹脂突起２０は、半導体チップ１０上に形成されてなる。そのため、樹脂突起２０の基端部は、半導体チップ１０の寸法の変化に追従して位置ずれする。また、樹脂突起２０の上端部は、電気的接続部３２を介して配線基板４０に押し付けられる。そのため、樹脂突起２０の上端部は、配線基板４０の寸法の変化（配線パターン４４の位置ずれ）に追従して位置ずれする。まとめると、樹脂突起２０は、基端部が半導体チップ１０に追従して位置ずれし、上端部が配線基板４０に追従して位置ずれする。そのため、半導体装置１（半導体チップ１０）と配線基板４０（配線パターン４４）との寸法の変化率や寸法変化の方向が異なると、樹脂突起２０に力がかかるおそれがある。
そして、半導体チップ１０は、長方形をなすため、短辺１７の端部領域１８に向かって寸法の変化が累積する。そのため、半導体チップ１０の面１５は、短辺１７の端部領域１８で、中央領域に較べて大きく寸法が変化する。また、半導体チップ１０は、短辺１７の端部領域１８で、長辺１９に沿った方向への寸法の変化量が、短辺１７に沿った方向への寸法の変化量に較べて大きくなる。そのため、半導体チップ１０の短辺１７の端部領域１８に配置された樹脂突起２０は、半導体チップ１０の短辺１７に交差する方向に大きな力を受けることが予想される。
そして、樹脂突起２０に大きな力が加えられると、樹脂突起２０は変形する恐れがある。半導体装置１によると、樹脂突起２０上には電気的接続部３２が設けられてなり、あるいは、配線３０は、樹脂突起２０上を通るように形成されてなる。そのため、樹脂突起２０が変形すると、配線３０又は電気的接続部３２に力がかかり、これを損傷させるおそれがある。
しかし、半導体装置１によると、半導体チップ１０の短辺１７の端部領域１８に配置された樹脂突起２０は、短辺１７に交差する方向に延びる形状をなす。すなわち、樹脂突起２０は、短辺１７に交差する方向の力を受けた場合でも、変形しにくい形状をなしている。そのため、半導体装置１によると、半導体チップ１０が長方形をなす場合にも、樹脂突起２０上に形成された電気的接続部３２（配線３０）が損傷しにくい、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
なお、半導体装置１では、電気的接続部３２（配線３０）は、樹脂突起２０上で、短辺１７に沿って延びる形状をなしていてもよい。これによると、半導体チップ１０の端部領域１８において、電気的接続部３２は、半導体チップ１０の膨張収縮方向に対して幅が広くなる。そのため、半導体装置１が膨張収縮した場合でも、半導体チップ１０の端部領域１８において、電気的接続部３２が損傷を受けにくくなる。特に、この場合には、配線３０の幅を太くすることなく、電気的接続部３２の見かけ上の幅を太くすることができるため、配線３０の引き回しも容易になる。
（変形例）
本発明は、以上の実施の形態に限られず、種々の変形例が可能である。以下、本発明を適用した実施の形態の変形例に係る半導体装置について説明する。
図４に示すように、１つの樹脂突起２０には、複数の電気的接続部３２が形成されていてもよい。これによると、電気的接続部３２を密に形成することが可能になるため、半導体チップ１０（半導体装置１）の外形を大きくすることなく、電気的接続部３２の数を増やすことができる。なお、図４に示すように、樹脂突起２０は、電極１４よりも内側の領域に配置されていてもよい。
図５に示す例では、１つの樹脂突起２０には、複数の電気的接続部３２が形成されてなる。そして、１つの樹脂突起２０上に形成された電気的接続部３２は、該樹脂突起２０に沿って配列された複数の電極１４と電気的に接続されてなる。これによると、配線３０の長さを一定にすることができるため、信号を高精度に伝達することが可能な半導体装置を提供することができる。
図６に示す例では、半導体装置は、樹脂突起２５を含む。樹脂突起２５は、端部領域１８内で、面１５の中央領域から放射状に延びる仮想直線１００に沿って延びる形状をなす。半導体チップ１０は、温度変化の影響を受けて、中央領域を基点に放射状に膨張収縮する場合がある。本変形例によると、半導体チップ１０が中央領域を基点に放射状に膨張収縮した場合に、より確実に、樹脂突起の変形を防止することができる。なお、このとき、電気的接続部３２は、短辺１７に沿って延びる形状をなしていてもよく、樹脂突起２５に直交して延びる形状をなしていてもよい。
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
図１（Ａ）〜図１（Ｄ）は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置について説明するための図である。 図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置について説明するための図である。 図３は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置について説明するための図である。 図４は、本発明を適用した実施の形態の変形例に係る半導体装置について説明するための図である。 図５は、本発明を適用した実施の形態の変形例に係る半導体装置について説明するための図である。 図６は、本発明を適用した実施の形態の変形例に係る半導体装置について説明するための図である。
符号の説明
１…半導体装置、 １０…半導体チップ、 １２…集積回路、 １４…電極、 １６…パッシベーション膜、 １７…短辺、 １８…端部領域、 １９…長辺、 ２０…樹脂突起、 ２２…樹脂突起、 ２５…樹脂突起、 ３０…配線、 ３２…電気的接続部、 ４０…配線基板、 ４２…ベース基板、 ４４…配線パターン、 １００…仮想直線

Claims (5)

  1. 複数の電極が形成されてなり、前記電極が形成された面が長方形をなす半導体チップと、
    前記半導体チップの前記面に形成された複数の樹脂突起と、
    前記電極と電気的に接続されてなり、前記樹脂突起とオーバーラップする電気的接続部を含む配線と、
    を含み、
    前記面の短辺の端部領域内で、前記樹脂突起は、前記短辺に交差する方向に延びる形状をなす半導体装置。
  2. 請求項１記載の半導体装置において、
    前記端部領域内で、前記樹脂突起は、前記短辺に直交する方向に延びる形状をなす半導体装置。
  3. 請求項１記載の半導体装置において、
    前記端部領域内で、前記樹脂突起は、前記面の中央領域から放射状に延びる仮想直線に沿って延びる形状をなす半導体装置。
  4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体装置において、
    前記端部領域内では、前記短辺に交差する方向に延びる形状をなす複数の前記樹脂突起が、前記短辺に沿って配列されてなる半導体装置。
  5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の半導体装置において、
    前記複数の樹脂突起は、すべて、前記短辺に交差する方向に延びる形状をなす半導体装置。
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