JP2008091649A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体素子が基板にフリップチップ実装され、半導体素子と基板との間が樹脂封止された半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device in which a semiconductor element is flip-chip mounted on a substrate and the semiconductor element and the substrate are sealed with resin.
従来より、フリップチップ実装型の半導体装置では、フリップチップ接続の信頼性を向上させることを目的として、半導体素子と基板との間にアンダーフィル樹脂を注入して、半導体素子と基板との間を樹脂封止していた(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, in a flip chip mounting type semiconductor device, an underfill resin is injected between a semiconductor element and a substrate in order to improve the reliability of flip chip connection. It was resin-sealed (for example, refer to Patent Document 1).
従来のアンダーフィル樹脂注入工程について、図面を参照して説明する。
図9は、従来のアンダーフィル樹脂注入前の半導体装置の構成を示す概略斜視図、図10は従来のアンダーフィル樹脂塗布直後の半導体装置の構成を示す概略斜視図、図11は従来のアンダーフィル樹脂注入完了後の半導体装置の構成を示す概略斜視図である。
A conventional underfill resin injection step will be described with reference to the drawings.
FIG. 9 is a schematic perspective view showing the configuration of a conventional semiconductor device before underfill resin injection, FIG. 10 is a schematic perspective view showing the configuration of a conventional semiconductor device immediately after application of the underfill resin, and FIG. 11 is a conventional underfill. It is a schematic perspective view which shows the structure of the semiconductor device after resin injection completion.
図9〜11に示すように、従来の半導体装置は、半導体素子であるチップ1が、チップをマザーボードに実装するインターポーザーとしての役割を有する基板2にフリップチップ実装されており、図示しない接続用の半田バンプを介してチップ1と基板2が電気的に接続されている。
As shown in FIGS. 9 to 11, in a conventional semiconductor device, a chip 1 which is a semiconductor element is flip-chip mounted on a
このフリップチップ接続を保持するために、チップ1と基板2との間を樹脂封止する。樹脂封止は、図9、10に示すように、ノズル5からアンダーフィル樹脂液滴13を垂らしながら、ノズル5をチップ1のアンダーフィル樹脂注入側の端部に対してほぼ平行に移動させ、その端部付近にほぼ平行にアンダーフィル樹脂6を付着させる。この際、チップ1と基板2との間に毛細管現象が発生して、アンダーフィル樹脂6がチップ1と基板2との間に注入される。その結果、図11に示すように、チップ1と基板2との間が樹脂封止される。また、チップ1からはみ出すアンダーフィル樹脂によってフィレット7が形成される。
In order to hold the flip chip connection, the chip 1 and the
ノズル5からアンダーフィル樹脂を塗布する方式は、現在、エアー式やジェット式が主流である。エアー式は一定の塗布圧で一定量のアンダーフィル樹脂液滴をノズルから垂らす方式である。ジェット式は一定量のアンダーフィル樹脂液滴をノズルから噴射する方式である。 Currently, the air type and the jet type are mainly used for applying the underfill resin from the nozzle 5. The air method is a method in which a fixed amount of underfill resin droplets are dropped from a nozzle at a fixed coating pressure. The jet method is a method in which a fixed amount of underfill resin droplets is ejected from a nozzle.
続いて、アンダーフィル樹脂が注入される様子を、図面を参照して説明する。図12は従来のアンダーフィル樹脂注入前の半導体装置の構成を示す概略断面図、図13は従来のアンダーフィル樹脂塗布時の半導体装置の構成を示す概略断面図、図14は従来のアンダーフィル樹脂注入完了後の半導体装置の構成を示す概略断面図である。 Next, how the underfill resin is injected will be described with reference to the drawings. FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a conventional semiconductor device before injection of the underfill resin, FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the conventional semiconductor device during application of the underfill resin, and FIG. It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device after completion of implantation.
図12に示すように、チップ1と基板2とを接続用の半田バンプ14を介してフリップチップ実装した後、図13に示すように、ノズル5からアンダーフィル樹脂液滴を垂らし、毛細管現象を利用してチップ1と基板2との間にアンダーフィル樹脂6を注入する。毛細管現象は、アンダーフィル樹脂6がチップ1の基板側面と基板2のチップ側面の両面に接して、両面に濡れ広がることで発生する。そのため、図13に示すように、多量のアンダーフィル樹脂6を塗布する必要がある。アンダーフィル樹脂の注入完了後、図14に示すように、チップ1と基板2との間が樹脂封止される。また、チップからはみ出すアンダーフィル樹脂によってフィレット7が形成される。
As shown in FIG. 12, after chip 1 and
続いて、従来の半導体装置を構成するチップと基板について、図面を参照して説明する。
図15は従来の半導体装置を構成するチップの半田バンプ形成前の概略平面図、図16は従来の半導体装置を構成するチップの半田バンプ形成後の概略平面図である。
Subsequently, a chip and a substrate constituting a conventional semiconductor device will be described with reference to the drawings.
15 is a schematic plan view of a chip constituting a conventional semiconductor device before forming solder bumps, and FIG. 16 is a schematic plan view of the chip constituting the conventional semiconductor device after forming solder bumps.
図15に示すように、チップ1の一方の面(基板側面)の中央部にはチップ側の接続用パッド15が形成されており、周縁部にはプローブ検査用パッド8が形成されている。プローブ検査用パッド8と接続用パッド15は、チップ1内部に形成されている配線9(Al配線またはCu配線)を介して電気的に接続されており、同電位である。
As shown in FIG. 15, a chip-side connection pad 15 is formed at the center of one surface (substrate side surface) of the chip 1, and a
この図15に示すチップ1に対して、図16に示すように、プローブ検査用パッド8上にプローブ検査マーク16を形成し、接続用パッド15上に半田バンプ14を形成する。半田バンプ14は電気メッキ法や、スクリーン印刷法、ボール搭載法によって形成するのが主流である。プローブ検査はレニウムタングステン(ReW)材を用いたプローブ針をプローブ検査用パッドに圧着させる方式が主流である。
For the chip 1 shown in FIG. 15, as shown in FIG. 16,
続いて、従来の基板について説明する。図17は従来の半導体装置を構成する基板の概略平面図である。基板は、有機樹脂系やセラミックにて構成するのが主流であり、図17に示すように、その一方の面(チップ側面)の略中央部に、搭載する矩形状のチップに略等しい形状の半導体素子搭載領域11が予め設定されており、図示しないが、半導体素子搭載領域11の中央部には基板側の接続用パッドが形成されている。また、従来の基板の他の例として、図18に示すように、チップとの接続性を向上させるために、基板側の接続用パッド上に半田バンプ17を形成した基板もある。このように基板側にも半田バンプを形成し、チップ側の半田バンプと接続することで、チップと基板の接続信頼性が向上する。この場合、基板側の半田バンプ17はスクリーン印刷法にて形成するのが主流である。
Next, a conventional substrate will be described. FIG. 17 is a schematic plan view of a substrate constituting a conventional semiconductor device. The substrate is mainly composed of an organic resin system or ceramic. As shown in FIG. 17, the substrate has a shape substantially equal to a rectangular chip to be mounted at a substantially central portion of one surface (chip side surface). The semiconductor
しかしながら、昨今の半導体装置は、より小型パッケージ化していくことが要請されており、チップからはみ出すアンダーフィル樹脂によって形成されるフィレットの半導体装置に対する占有率が大きくなってきている。そのため、半導体装置を積層化するなどの高機能化が制限されるという問題があった。例えば、積層型の半導体装置では、下側の基板の表面において、上側の基板の下部に形成されたパッドと接続するためのパッドを形成する領域が制限される。
本発明は、上記問題点に鑑み、半導体素子の周縁部あるいは基板の半導体素子搭載領域の周縁部に突起部を形成して、半導体素子の基板側面と基板の半導体素子側面との間の隙間を小さくすることにより、毛細管現象を発生しやすくして、アンダーフィル樹脂の注入性を向上させ、形成されるフィレットをより小さくすることができる半導体装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention forms a protrusion on the peripheral edge of the semiconductor element or the peripheral edge of the semiconductor element mounting region of the substrate so that a gap between the substrate side surface of the semiconductor element and the semiconductor element side surface of the substrate is formed. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device that can easily generate a capillary phenomenon, improve the injectability of an underfill resin, and make the formed fillet smaller.
本発明の請求項1記載の半導体装置は、半導体素子が基板にフリップチップ実装され、前記半導体素子と前記基板との間が樹脂で封止された半導体装置であって、前記半導体素子の基板側面に形成された複数の接続用バンプと、前記半導体素子の基板側面の周縁部に形成された突起部と、前記基板の半導体素子側面に予め設定された半導体素子搭載領域に形成された、前記接続用バンプと電気的に接続される複数の接続用パッドと、を備え、前記突起部は、前記基板の半導体素子側面との間で隙間を形成し、その隙間は前記樹脂で埋設されていることを特徴とする。 The semiconductor device according to claim 1 of the present invention is a semiconductor device in which a semiconductor element is flip-chip mounted on a substrate and a space between the semiconductor element and the substrate is sealed with a resin, and the substrate side surface of the semiconductor element A plurality of connection bumps formed on the semiconductor element, a protrusion formed on a peripheral edge of the substrate side surface of the semiconductor element, and the connection formed on a semiconductor element mounting region preset on the semiconductor element side surface of the substrate. A plurality of connection pads that are electrically connected to the bumps, and the protrusions form gaps between the semiconductor element side surfaces of the substrate, and the gaps are embedded with the resin. It is characterized by.
また、本発明の請求項2記載の半導体装置は、請求項1記載の半導体装置であって、前記突起部は、前記半導体素子の少なくとも一辺に沿って連続する頭頂部を有することを特徴とする。
The semiconductor device according to
また、本発明の請求項3記載の半導体装置は、請求項1記載の半導体装置であって、前記突起部は、前記半導体素子の少なくとも一辺に沿って複数形成されていることを特徴とする。また、本発明の請求項4記載の半導体装置は、請求項3記載の半導体装置であって、前記突起部は、同一列あるいは千鳥状に配置されていることを特徴とする。 A semiconductor device according to a third aspect of the present invention is the semiconductor device according to the first aspect, wherein a plurality of the protrusions are formed along at least one side of the semiconductor element. According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the semiconductor device according to the third aspect, wherein the protrusions are arranged in the same row or zigzag.
また、本発明の請求項5記載の半導体装置は、請求項3もしくは4のいずれかに記載の半導体装置であって、前記突起部はダミーバンプであることを特徴とする。また、本発明の請求項6記載の半導体装置は、請求項5記載の半導体装置であって、さらに、前記半導体素子の基板側面の周縁部に形成された複数の検査用パッドを備え、前記ダミーバンプは前記検査用パッド上に形成されていることを特徴とする。 A semiconductor device according to a fifth aspect of the present invention is the semiconductor device according to the third or fourth aspect, wherein the protrusion is a dummy bump. A semiconductor device according to a sixth aspect of the present invention is the semiconductor device according to the fifth aspect, further comprising a plurality of inspection pads formed on a peripheral portion of a substrate side surface of the semiconductor element, and the dummy bumps Is formed on the inspection pad.
また、本発明の請求項7記載の半導体装置は、請求項5もしくは6のいずれかに記載の半導体装置であって、前記ダミーバンプは半田系バンプあるいは金系スタッドバンプで形成され、前記接続用バンプは半田系バンプで形成されていることを特徴とする。
The semiconductor device according to
また、本発明の請求項8記載の半導体装置は、請求項5ないし7のいずれかに記載の半導体装置であって、前記ダミーバンプのピッチは前記接続用バンプのピッチよりも小さいことを特徴とする。
The semiconductor device according to
また、本発明の請求項9記載の半導体装置は、請求項5ないし8のいずれかに記載の半導体装置であって、前記各ダミーバンプは、半導体素子の端から約50〜300μm離れた位置に形成されていることを特徴とする。 A semiconductor device according to a ninth aspect of the present invention is the semiconductor device according to any one of the fifth to eighth aspects, wherein each of the dummy bumps is formed at a position separated from an end of the semiconductor element by about 50 to 300 μm. It is characterized by being.
また、本発明の請求項10記載の半導体装置は、半導体素子が基板にフリップチップ実装され、前記半導体素子と前記基板との間が樹脂で封止された半導体装置であって、前記半導体素子の基板側面に形成された複数の接続用バンプと、前記基板の半導体素子側面に予め設定された半導体素子搭載領域に形成された、前記接続用バンプと電気的に接続される複数の接続用パッドと、前記基板の前記半導体素子搭載領域の周縁部に形成された突起部と、を備え、前記突起部は、前記半導体素子の基板側面との間で隙間を形成し、その隙間は前記樹脂で埋設されていることを特徴とする。
The semiconductor device according to
また、本発明の請求項11記載の半導体装置は、請求項10記載の半導体装置であって、前記突起部は、前記半導体素子搭載領域の少なくとも一辺に沿って連続する頭頂部を有することを特徴とする。 The semiconductor device according to an eleventh aspect of the present invention is the semiconductor device according to the tenth aspect, wherein the protrusion has a top portion continuous along at least one side of the semiconductor element mounting region. And
また、本発明の請求項12記載の半導体装置は、請求項10記載の半導体装置であって、前記突起部は、前記半導体素子搭載領域の少なくとも一辺に沿って複数形成されていることを特徴とする。また、本発明の請求項13記載の半導体装置は、請求項12記載の半導体装置であって、前記突起部は、同一列あるいは千鳥状に配置されていることを特徴とする。
The semiconductor device according to claim 12 of the present invention is the semiconductor device according to
また、本発明の請求項14記載の半導体装置は、請求項12もしくは13のいずれかに記載の半導体装置であって、前記突起部はダミーバンプであることを特徴とする。また、本発明の請求項15記載の半導体装置は、請求項14記載の半導体装置であって、前記ダミーバンプは半田系バンプあるいは金系スタッドバンプで形成されていることを特徴とする。 A semiconductor device according to a fourteenth aspect of the present invention is the semiconductor device according to the twelfth or thirteenth aspect, wherein the protrusion is a dummy bump. A semiconductor device according to a fifteenth aspect of the present invention is the semiconductor device according to the fourteenth aspect, wherein the dummy bumps are formed of solder bumps or gold stud bumps.
また、本発明の請求項16記載の半導体装置は、請求項14もしくは15のいずれかに記載の半導体装置であって、前記ダミーバンプのピッチは前記接続用バンプのピッチよりも小さいことを特徴とする。 A semiconductor device according to a sixteenth aspect of the present invention is the semiconductor device according to the fourteenth or fifteenth aspect, wherein the pitch of the dummy bumps is smaller than the pitch of the connection bumps. .
また、本発明の請求項17記載の半導体装置は、請求項14ないし16のいずれかに記載の半導体装置であって、前記各ダミーバンプは、前記半導体素子搭載領域の端から約50〜300μm離れた位置に形成されていることを特徴とする。 A semiconductor device according to a seventeenth aspect of the present invention is the semiconductor device according to any one of the fourteenth to sixteenth aspects, wherein each of the dummy bumps is separated from an end of the semiconductor element mounting region by about 50 to 300 μm. It is formed in the position.
本発明によれば、アンダーフィル樹脂の注入性を向上させ、形成されるフィレット長をより小さくすることができ、基板を有効に使用することが可能となるため、半導体装置の高密度化、高積層化、小型化を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to improve the injection property of the underfill resin, to further reduce the fillet length to be formed, and to use the substrate effectively. Stacking and miniaturization can be realized.
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1における半導体装置について、図面を参照して説明する。
図1は本発明の実施の形態1におけるアンダーフィル樹脂注入前の半導体装置の構成を示す概略断面図である。図1において、1は半導体素子であるチップ、2は基板、3はチップ側の接続用バンプ、4はチップ側の突起部であるチップ側ダミーバンプである。なお、ここでは、チップ側の突起部の一例としてダミーバンプを形成する場合について説明するが、突起部はバンプに限るものではない。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor device before injection of an underfill resin in the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a chip which is a semiconductor element, 2 is a substrate, 3 is a connection bump on the chip side, and 4 is a chip side dummy bump which is a protrusion on the chip side. Here, a case where a dummy bump is formed as an example of a chip-side protrusion will be described, but the protrusion is not limited to a bump.
図1に示すように、当該半導体装置は、チップ1が基板2にフリップチップ実装されており、チップ1と基板2が接続用バンプ3を介して電気的に接続されている。チップ1の基板側面の中央部には図示しない接続用パッドが形成されており、そのチップ側の接続用パッド上に接続用バンプ3が形成されている。
As shown in FIG. 1, in the semiconductor device, a chip 1 is flip-chip mounted on a
またチップ1の基板側面の周縁部には図示しないプローブ検査用パッドが形成されており、そのプローブ検査用パッド上にチップ側ダミーバンプ4が形成されている。このように、本実施の形態1では、チップ側ダミーバンプ4は、チップ1と基板2を電気的に接続する接続用バンプ3が配置される領域よりも周縁の領域に配置されている。
A probe inspection pad (not shown) is formed on the peripheral edge of the substrate side surface of the chip 1, and a chip-
一方、基板2のチップ側面の略中央部には、搭載する矩形状のチップに略等しい形状の半導体素子搭載領域が予め設定されており、図示しないが、その半導体素子搭載領域の中央部には基板側の接続用パッドが形成されている。この基板側の接続用パッドは、チップ1の接続用パッドに対応する位置に配置される。チップ1が基板2にフリップチップ実装されると、チップ1の接続用パッドと基板2の接続用パッドが接続用バンプ3を介して電気的に接続される。
On the other hand, a semiconductor element mounting area having a shape substantially equal to the rectangular chip to be mounted is set in advance at a substantially central portion of the chip side surface of the
また、図1に示すように、チップ側ダミーバンプ4は、高さが接続用バンプ3よりも小さく、基板2のチップ側面とチップ側ダミーバンプ4の頭頂部との間には隙間が形成され、チップ側ダミーバンプ4はチップ1と基板2との間の電気的接続には寄与しない。さらに、チップ側ダミーバンプ4のピッチは、接続用バンプ3のピッチよりも小さい。これにより、チップ1の周縁部におけるチップ1と基板2との間の隙間、および隣接するチップ側ダミーバンプ4間の隙間が小さくなるので、アンダーフィル樹脂の注入時にチップと基板との間に毛細管現象が発生しやすくなる。毛細管現象は、アンダーフィル樹脂が基板2のチップ側面とチップ側ダミーバンプ4の表面、あるいは隣接するチップ側ダミーバンプ4の両表面に付着して、その両面に一旦濡れ性が確保されると発生する。チップと基板との間に毛細管現象が一旦発生すると、外力を加えなくても、チップと基板との間にアンダーフィル樹脂が自然に注入される。
As shown in FIG. 1, the chip-
図2は本発明の実施の形態1におけるアンダーフィル樹脂塗布時の半導体装置の構成を示す概略断面図、図3は本発明の実施の形態1におけるアンダーフィル樹脂注入完了後の半導体装置の構成を示す概略断面図である。なお、図1に基づいて説明した部材と同一の部材には同一符号を付して、説明を省略する。図2、3において、5はノズル、6はアンダーフィル樹脂、7はフィレットである。 FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device when the underfill resin is applied in the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 shows the configuration of the semiconductor device after completion of the underfill resin injection in the first embodiment of the present invention. It is a schematic sectional drawing shown. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as the member demonstrated based on FIG. 1, and description is abbreviate | omitted. 2 and 3, 5 is a nozzle, 6 is an underfill resin, and 7 is a fillet.
チップ1と基板2とを接続用バンプ3を介してフリップチップ実装した後、アンダーフィル樹脂を注入するときには、ノズル5からアンダーフィル樹脂液滴を垂らしながら、ノズル5をチップ1のアンダーフィル樹脂注入側の端部に対してほぼ平行に移動させ、その端部付近にほぼ平行にアンダーフィル樹脂を付着させる。その際、図2に示すように、基板2のチップ側面のチップ1が投影されている領域付近に、基板2のチップ側面とチップ側ダミーバンプ4の表面の両面にアンダーフィル樹脂6が付着するまで、ノズル5からアンダーフィル樹脂液滴を垂らして、毛細管現象を利用してチップ1と基板2との間にアンダーフィル樹脂6を注入する。毛細管現象は、アンダーフィル樹脂6が基板2のチップ側面とチップ側ダミーバンプ4の表面の両面に接して、両面に濡れ広がることで発生する。アンダーフィル樹脂の注入完了後、図3に示すように、チップ1と基板2との間が樹脂封止される。また、チップからはみ出すアンダーフィル樹脂によってフィレット7が形成される。
After the chip 1 and the
本実施の形態1によれば、チップ側ダミーバンプが存在する分だけ、チップ1の周縁部におけるチップ1と基板2との間の隙間が小さくなり、その分、毛細管現象が発生しやすい状態になるので、アンダーフィル樹脂の塗布量を少なくできる。さらに、隣接するチップ側ダミーバンプ4間の隙間も小さくしているので、アンダーフィル樹脂の塗布量をさらに少なくできる。したがって、注入方向とは反対側に流れるアンダーフィル樹脂も少なくなり、図3に示すように、フィレット7を小さくできる。
According to the first embodiment, the gap between the chip 1 and the
このように、チップ1と基板2との間を封止樹脂することで、フリップチップ接続信頼性が向上する。なお、ノズルからアンダーフィル樹脂を塗布する方式はエアー式であっても、ジェット式であってもよい。
As described above, the sealing resin between the chip 1 and the
図4は本発明の実施の形態1における半導体装置を構成するチップの概略平面図である。なお、図1〜3に基づいて説明した部材と同一の部材には同一符号を付して、説明を省略する。図4において、8はプローブ検査用パッド、9は配線である。但し、配線9はチップ1の内部に形成されており、ここでは透かして示している。 FIG. 4 is a schematic plan view of a chip constituting the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as the member demonstrated based on FIGS. 1-3, and description is abbreviate | omitted. In FIG. 4, 8 is a probe inspection pad, and 9 is a wiring. However, the wiring 9 is formed inside the chip 1 and is shown here as a watermark.
図4に示すように、チップ1の一方の面(基板側面)には、図示しない接続用パッド上に接続用バンプ3が形成されており、プローブ検査用パッド8上にチップ側ダミーバンプ4が形成されている。また、接続用パッドと接続用バンプ3はチップ1の一方の面の中央部に配置されており、プローブ検査用パッド8とチップ側ダミーバンプ4はチップ1の一方の面の周縁部に配置されている。
As shown in FIG. 4, on one surface (substrate side surface) of the chip 1, connection bumps 3 are formed on connection pads (not shown), and chip-side dummy bumps 4 are formed on
なお、チップ1の周縁部に配置されるプローブ検査用パッド8は、図4に示すように同一列に配置してもよいし、千鳥状に配置してもよい。また接続用パッド3の形状は、丸形であってもよいし、円柱形や、四角形、多角形などでもよい。チップ側ダミーバンプ4の形状についても、丸形であってもよいし、円柱形や、四角形、多角形などでもよい。
The
また、チップ側ダミーバンプと接続用バンプを半田系バンプで形成すれば、バンプ形成方法として電気メッキ法や、スクリーン印刷法、ボール搭載法等を採用して、チップ側ダミーバンプと接続用バンプを同一条件で形成することができる。チップ側ダミーバンプはチップと基板の電気的接続には使用しないので、金系スタッドバンプにしてもよい。 Also, if the chip-side dummy bump and the connection bump are formed by solder bumps, the electroplating method, screen printing method, ball mounting method, etc. are adopted as the bump formation method, and the chip-side dummy bump and the connection bump are the same conditions Can be formed. Since the chip-side dummy bump is not used for electrical connection between the chip and the substrate, it may be a gold stud bump.
また、プローブ検査用パッド8上に形成されているチップ側ダミーバンプと接続用パッド上に形成されている接続用バンプ3のうちのいずれか一対は、チップ1の内部に形成された配線(Al配線またはCu配線)9を介して同電位となっている。
Also, any one pair of the chip-side dummy bump formed on the
また、プローブ検査用パッド8が形成される領域は、接続用バンプ3が形成される領域よりも極めて小さいため、プローブ検査用パッド8は、小さなパッドで、狭ピッチで形成する。また、プローブ検査用パッド8は、電極としての機能をもっているため、表面はアルミニウム(Al)あるいは銅(Cu)で構成する。
Further, since the region where the
また、チップ側ダミーバンプ4の形成位置は、チップ1の端部から約50〜300μm程度離れた位置にする。これは、毛細管現象が発生しやすいダミーバンプの位置とプローブ検査に必要なパッド長さの両方を考慮して決定する。また、チップ側ダミーバンプ4の配置は、上記した範囲内の領域であれば特に限定されるものではない。例えば、チップ1の一辺に沿って同一列に配置してもよいし、千鳥状に配置してもよい。
Further, the chip-
また、本実施の形態1では、プローブ検査用パッド8上にチップ側ダミーバンプを設けたが、無論、プローブ検査用パッドが形成されていないチップを用いた半導体装置にも適用できる。また、基板2の接続用パッド上にもスクリーン印刷法等にて接続用バンプを形成する場合にも、無論、適用できる。
In the first embodiment, the chip-side dummy bump is provided on the
また、チップ側ダミーバンプをチップ1の各辺に沿って形成したが、少なくともアンダーフィル樹脂注入側の一辺に沿って形成すればよい。また、チップ1の周縁部の各辺に沿ってチップ側ダミーバンプ4を複数形成した場合について説明したが、これに限らず、例えば、チップ1の一辺に沿って連続する頭頂部を有する壁状の突起部を各辺に複数形成したり、チップ1の一辺にわたって連続する頭頂部を有する壁状の突起部を各辺に形成したりしてもよい。 Further, the chip-side dummy bumps are formed along each side of the chip 1, but may be formed at least along one side of the underfill resin injection side. Further, the case where a plurality of chip-side dummy bumps 4 are formed along each side of the peripheral edge of the chip 1 has been described. However, the present invention is not limited thereto, and for example, a wall-like shape having a top portion continuous along one side of the chip 1 A plurality of protrusions may be formed on each side, or a wall-like protrusion having a top that is continuous over one side of the chip 1 may be formed on each side.
また、接続用バンプ3がチップ1の基板側面の中央部に形成されている場合に限らず、周縁部に形成されている場合にも適用できる。この場合、隣接する接続用バンプ間に突起部を形成する。
Further, the present invention is not limited to the case where the
(実施の形態2)
続いて、本発明の実施の形態2における半導体装置について、図面を参照して説明する。但し、前述した実施の形態1で説明した部材と同一の部材には同一符号を付して、説明を省略する。本実施の形態2における半導体装置は、チップ側ではなく基板側に突起部(ダミーバンプ)を設けた点が前述の実施の形態1と異なる。
(Embodiment 2)
Next, a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the same members as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The semiconductor device according to the second embodiment is different from the first embodiment in that a protrusion (dummy bump) is provided on the substrate side instead of the chip side.
図5は本発明の実施の形態2におけるアンダーフィル樹脂注入前の半導体装置の構成を示す概略断面図である。図5において、10は基板側の突起部である基板側ダミーバンプである。なお、ここでは、基板側の突起部の一例としてダミーバンプを形成する場合について説明するが、突起部はバンプに限るものではない。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device before injection of the underfill resin in the second embodiment of the present invention. In FIG. 5,
図5に示すように、基板側ダミーバンプ10は、基板2のチップ側面に予め設定された半導体素子搭載領域の周縁部に形成されている。このように、本実施の形態2では、基板側ダミーバンプ10は、チップ1と基板2を電気的に接続する接続用バンプ3が配置される領域よりも周縁の領域に配置されている。
As shown in FIG. 5, the substrate-side dummy bumps 10 are formed on the periphery of the semiconductor element mounting region set in advance on the chip side surface of the
また、基板側ダミーバンプ10は、高さが接続用バンプ3よりも小さく、チップ1の基板側面と基板側ダミーバンプ10の頭頂部との間には隙間が形成され、基板側ダミーバンプ10はチップ1と基板2の電気的接続には寄与しない。さらに、基板側ダミーバンプ10のピッチは、接続用バンプ3のピッチよりも小さい。
The substrate-
これにより、前述の実施の形態1と同様に、チップ1の周縁部におけるチップ1と基板2との間の隙間、および隣接する基板側ダミーバンプ10間の隙間が小さくなるので、アンダーフィル樹脂の注入時にチップと基板との間に毛細管現象が発生しやすくなる。毛細管現象は、アンダーフィル樹脂がチップ1の基板側面と基板側ダミーバンプ10の表面、あるいは隣接する基板側ダミーバンプ10の両表面に付着して、その両面に一旦濡れ性が確保されると発生する。
Thus, as in the first embodiment, the gap between the chip 1 and the
図6は本発明の実施の形態2におけるアンダーフィル樹脂塗布時の半導体装置の構成を示す概略断面図、図7は本発明の実施の形態2におけるアンダーフィル樹脂注入完了後の半導体装置の構成を示す概略断面図である。 FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device when the underfill resin is applied in the second embodiment of the present invention, and FIG. 7 shows the configuration of the semiconductor device after completion of the underfill resin injection in the second embodiment of the present invention. It is a schematic sectional drawing shown.
図6に示すように、前述した実施の形態1と同様に、アンダーフィル樹脂を注入する際、基板2のチップ側面のチップ1が投影されている領域付近に、チップ1の基板側面と基板側ダミーバンプ10の表面の両面にアンダーフィル樹脂6が付着するまで、ノズル5からアンダーフィル樹脂液滴を垂らして、毛細管現象を利用してチップ1と基板2との間にアンダーフィル樹脂6を注入する。毛細管現象は、アンダーフィル樹脂6がチップ1の基板側面と基板側ダミーバンプ10の表面の両面に接して、両面に濡れ広がることで発生する。アンダーフィル樹脂の注入完了後、図7に示すように、チップ1と基板2との間が樹脂封止される。また、チップからはみ出すアンダーフィル樹脂によってフィレット7が形成される。
As shown in FIG. 6, when the underfill resin is injected, the substrate side surface and the substrate side of the chip 1 are in the vicinity of the region where the chip 1 is projected on the chip side surface of the
本実施の形態2によれば、基板側ダミーバンプが存在する分だけ、チップ1の周縁部におけるチップ1と基板2との間の隙間が小さくなり、その分、毛細管現象が発生しやすい状態になるので、アンダーフィル樹脂の塗布量を少なくできる。さらに、隣接する基板側ダミーバンプ10間の隙間も小さくしているので、アンダーフィル樹脂の塗布量をさらに少なくできる。したがって、注入方向とは反対側に流れるアンダーフィル樹脂も少なくなり、図7に示すように、フィレット7を小さくできる。
According to the second embodiment, the gap between the chip 1 and the
図8は本発明の実施の形態2における半導体装置を構成する基板の概略平面図である。図8において、11半導体素子搭載領域、12は基板側の接続用バンプである。図8に示すように、基板2の一方の面(チップ側面)の半導体素子搭載領域11の中央部には、図示しない接続用パッド上に基板側接続用バンプ12が形成されており、周縁部には基板側ダミーバンプ10が形成されている。
FIG. 8 is a schematic plan view of a substrate constituting the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 8,
基板表面はソルダーレジストなどを形成していることが多いが、基板側ダミーバンプ10を形成する箇所にレジストの開口部を形成しておき、スクリーン印刷法、およびリフローにより球状のダミーバンプを形成することができる。
In many cases, a solder resist or the like is formed on the surface of the substrate. A resist dummy opening is formed at a position where the substrate-
なお、基板側ダミーバンプ10と基板側接続用バンプ12を半田系バンプで形成すれば、バンプ形成方法としてスクリーン印刷法を採用して、基板側ダミーバンプ10と基板側接続用バンプ12を同一条件で形成することができる。基板側ダミーバンプ10はチップと基板の電気的接続には使用しないので、金系スタッドバンプにしてもよい。また、本実施の形態2における半導体装置の構成は、基板2の接続用パッド上に接続用バンプを形成しない場合にも、無論、適用できる。また、基板側ダミーバンプの形状は、丸形であってもよいし、円柱形や、四角形、多角形などでもよい。
If the substrate-
また、基板側ダミーバンプ10の形成位置は、半導体素子搭載領域11の端部から約50〜300μm程度離れた位置にする。これは、毛細管現象が発生しやすいダミーバンプの位置を考慮して決定する。
Further, the substrate-
また、基板側ダミーバンプ10の配置は、上記した範囲内の領域であれば特に限定されるものではない。例えば、半導体素子搭載領域11の一辺に沿って同一列に配置してもよいし、千鳥状に配置してもよい。
Further, the arrangement of the substrate-side dummy bumps 10 is not particularly limited as long as it is an area within the above-described range. For example, they may be arranged in the same row along one side of the semiconductor
また、基板側ダミーバンプ10を半導体素子搭載領域11の各辺に沿って形成したが、少なくともアンダーフィル樹脂注入側の一辺に沿って形成すればよい。また、半導体素子搭載領域11の周縁部の各辺に沿って基板側ダミーバンプ10を複数形成した場合について説明したが、これに限らず、例えば、半導体素子搭載領域11の一辺に沿って連続する頭頂部を有する壁状の突起部を各辺に複数形成したり、半導体素子搭載領域11の一辺にわたって連続する頭頂部を有する壁状の突起部を各辺に形成したりしてもよい。
Further, although the substrate-
また、接続用バンプ3がチップ1の基板側面の中央部に形成されている場合に限らず、周縁部に形成されている場合にも適用できる。この場合、隣接する接続用バンプ間に位置するように突起部を形成する。
Further, the present invention is not limited to the case where the
本発明は、フリップチップ実装型の半導体装置のアンダーフィル注入性を向上させ、フィレット長を小さくすることができ、基板を有効に使用することが可能となるため、半導体装置の高密度化、高積層化を実現することができ、モバイルなどの電子機器に有用である。 The present invention improves the underfill injection property of a flip-chip mounting type semiconductor device, can reduce the fillet length, and enables effective use of the substrate. Stacking can be realized, which is useful for mobile and other electronic devices.
1 チップ
2 基板
3 チップ側の接続用バンプ
4 チップ側ダミーバンプ
5 ノズル
6 アンダーフィル樹脂
7 フィレット
8 プローブ検査用パッド
9 チップ内の配線
10 基板側ダミーバンプ
11 半導体素子搭載領域
12 基板側の接続用バンプ
13 アンダーフィル樹脂液滴
14 チップ側の半田バンプ
15 接続用パッド
16 プローブ検査マーク
17 基板側の半田バンプ
1
Claims (17)
前記半導体素子の基板側面に形成された複数の接続用バンプと、
前記半導体素子の基板側面の周縁部に形成された突起部と、
前記基板の半導体素子側面に予め設定された半導体素子搭載領域に形成された、前記接続用バンプと電気的に接続される複数の接続用パッドと、
を備え、前記突起部は、前記基板の半導体素子側面との間で隙間を形成し、その隙間は前記樹脂で埋設されていることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device in which a semiconductor element is flip-chip mounted on a substrate and a space between the semiconductor element and the substrate is sealed with a resin,
A plurality of connection bumps formed on a side surface of the semiconductor element;
A protrusion formed on the peripheral edge of the substrate side surface of the semiconductor element;
A plurality of connection pads electrically connected to the connection bumps formed in a semiconductor element mounting region set in advance on a semiconductor element side surface of the substrate;
And the protruding portion forms a gap with a side surface of the semiconductor element of the substrate, and the gap is embedded in the resin.
前記半導体素子の基板側面に形成された複数の接続用バンプと、
前記基板の半導体素子側面に予め設定された半導体素子搭載領域に形成された、前記接続用バンプと電気的に接続される複数の接続用パッドと、
前記基板の前記半導体素子搭載領域の周縁部に形成された突起部と、
を備え、前記突起部は、前記半導体素子の基板側面との間で隙間を形成し、その隙間は前記樹脂で埋設されていることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device in which a semiconductor element is flip-chip mounted on a substrate and a space between the semiconductor element and the substrate is sealed with a resin,
A plurality of connection bumps formed on a side surface of the semiconductor element;
A plurality of connection pads electrically connected to the connection bumps formed in a semiconductor element mounting region set in advance on a semiconductor element side surface of the substrate;
A protrusion formed at a peripheral edge of the semiconductor element mounting region of the substrate;
The semiconductor device is characterized in that a gap is formed between the protrusion and the substrate side surface of the semiconductor element, and the gap is embedded with the resin.
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-
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