JP2008288327A - Semiconductor device, and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高生産性・高信頼性を有し高密度実装に適した半導体装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device having high productivity and high reliability and suitable for high-density mounting, and a manufacturing method thereof.
近年、電子機器の小型化、薄型化及び軽量化と共に半導体装置の高密度実装化の要求が強くなっている。更に、微細加工技術の進歩による半導体素子の高集積化と合わせて高密度実装化の要求に応えるために、半導体素子の回路面を回路基板に向け、該半導体素子を直接に回路基板等に実装する、いわゆるフィリップチップ実装技術が提案されている。 In recent years, there has been a strong demand for high-density mounting of semiconductor devices as electronic devices become smaller, thinner, and lighter. Furthermore, in order to meet the demand for high-density mounting in conjunction with higher integration of semiconductor elements due to advances in microfabrication technology, the circuit surface of the semiconductor element is directed to the circuit board, and the semiconductor element is mounted directly on the circuit board, etc. So-called Philip chip mounting technology has been proposed.
このフィリップチップ実装技術の一例として、半導体素子と、回路基板又はパッケージのインナーリード端子との間を導電性のバンプにより接続することがよく行われる。つまり、半導体素子の複数の電極部とリード端子付きの基板とを電気的に接続するとき、半導体素子の電極部上に予めバンプを配置する。そして、これらのバンプにリード端子の電極部をそれぞれ同時に押し当て、半導体素子と基板とをこれらのバンプにより相互に電気的に接続する。更に、この押し当てられた状態においてバンプとリード端子の基板電極部とを加熱、加圧し、超音波振動を印加することにより、一括してボンディングを行い電気的に接続する(例えば、特許文献1参照)。 As an example of this Philip chip mounting technique, a semiconductor element and a circuit board or an inner lead terminal of a package are often connected by conductive bumps. That is, when the plurality of electrode portions of the semiconductor element are electrically connected to the substrate with the lead terminals, bumps are arranged in advance on the electrode portions of the semiconductor element. Then, the electrode portions of the lead terminals are simultaneously pressed against these bumps, and the semiconductor element and the substrate are electrically connected to each other by these bumps. Further, in this pressed state, the bumps and the substrate electrode portion of the lead terminal are heated and pressurized, and ultrasonic vibration is applied to perform bonding in a lump and make electrical connection (for example, Patent Document 1). reference).
このような一括ボンディングを用いると導電性ワイヤが不要となるため、半導体素子と基板とを高密度に密着させて接続することができる。また、導電性ワイヤのボンディングによる接続よりも短時間の間にワイヤレスの接続がなされるため、半導体装置の組立の生産性が高まることとなる。 When such collective bonding is used, a conductive wire is not required, so that the semiconductor element and the substrate can be connected with high density. Further, since the wireless connection is made in a shorter time than the connection by the bonding of the conductive wire, the productivity of assembling the semiconductor device is increased.
更に、バンプにより形成される半導体素子と回路基板のリードとの接合部とを信頼性の高い接合部として形成することを目的として、ボンディングツールの先端部に溝を設けて該溝によりリード端子を支持可能とし、超音波振動を半導体素子の長辺に対して45°となる方向に接合部に印加して一括ボンディングした例もある(例えば、特許文献2参照)。 Furthermore, for the purpose of forming the bonding portion between the semiconductor element formed by the bump and the lead of the circuit board as a highly reliable bonding portion, a groove is provided at the tip of the bonding tool, and the lead terminal is formed by the groove. There is also an example in which support is possible and ultrasonic vibration is applied to the joint in a direction of 45 ° with respect to the long side of the semiconductor element to perform batch bonding (see, for example, Patent Document 2).
このようにすると、半導体素子の長辺に平行又は垂直なリードが滑ることなく支持される。そのため、ボンディングツールにより印加される超音波振動の振動エネルギーによってボンディングを行うために必要な加圧の圧力及び加熱温度を低くすることできる。また、接合部および接合部近傍に均一に振動をかけることができるので、信頼性の高い接合を行うことができる。 In this way, the lead parallel or perpendicular to the long side of the semiconductor element is supported without slipping. Therefore, the pressure and heating temperature required for bonding can be lowered by the vibration energy of the ultrasonic vibration applied by the bonding tool. Further, since vibration can be uniformly applied to the joint and the vicinity of the joint, highly reliable joining can be performed.
また、超音波振動をかけるボンディングツールを工夫することにより、半導体素子とリード端子の接合の接合強度が半導体素子の辺に依存する点を解消した一括ボンディングの例もある(例えば、特許文献3参照)。この場合も、一括ボンディングは、特許文献2と同様に半導体素子の長辺と45°になるように超音波振動の振動エネルギーを印加するものであり、熱圧着と併用されて行われる。
しかしながら、携帯機器等に搭載される半導体装置にはますます薄型化が要求され、その結果、半導体素子の厚さは100μm程度の厚さに近づきつつある。このように半導体素子が薄型化され且つ一括ボンディング等により実装される場合、接続される箇所に対して高温において強い強度の振動を印加することにより大きいエネルギーを与えると、半導体素子などに損傷が加わる又はボンディング等の際の応力が残留すると言った問題が生じる。このような点は薄型化が進むことによって深刻になり、解決が課題となっている。 However, semiconductor devices mounted on portable devices and the like are increasingly required to be thinner, and as a result, the thickness of semiconductor elements is approaching a thickness of about 100 μm. When the semiconductor element is thinned and mounted by collective bonding or the like in this way, damage to the semiconductor element or the like may be caused if a larger energy is applied to the place to be connected by applying strong vibration at a high temperature. Or the problem that the stress at the time of bonding etc. remains arises. Such a point becomes serious with the progress of thinning, and the solution is a problem.
また、実装された薄型の半導体装置において、半導体素子と基板電極部とを電気的に接続するバンプ接続部の圧接面に対し、環境温度の変化によるストレス等がより大きな負荷となって信頼性が低下する可能性がある。この点の解決も課題となっている。 Also, in a mounted thin semiconductor device, the stress due to changes in the environmental temperature becomes a greater load on the pressure-contact surface of the bump connection portion that electrically connects the semiconductor element and the substrate electrode portion, resulting in higher reliability. May be reduced. The solution of this point is also an issue.
上記従来の課題に鑑み、本発明は、高密度実装に適した小型・薄型の半導体装置において、バンプの接合領域の構成及び製造方法を工夫することにより、高生産性と高信頼性とを有する半導体装置及びその製造方法を提供するものである。 In view of the above-described conventional problems, the present invention has high productivity and high reliability by devising a configuration and a manufacturing method of bump bonding regions in a small and thin semiconductor device suitable for high-density mounting. A semiconductor device and a method for manufacturing the same are provided.
前記の目的を達成するため、本発明の半導体装置は、回路形成面となる主面の周縁部に複数の素子電極部が設けられた半導体素子と、複数の素子電極部に対応するように配置されている複数の基板電極部が設けられた回路基板とを備え、複数の素子電極部と複数の基板電極部とがそれぞれバンプを介して接続されることにより、半導体素子と回路基板とが電気的且つ機械的に接続され、バンプと、素子電極部及び基板電極部のうちの一方の電極部とは、これらが接触する面である圧接面において、互いに分離した複数の接合領域によって接続している。 In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention is arranged so as to correspond to a semiconductor element having a plurality of element electrode portions provided on a peripheral portion of a main surface serving as a circuit formation surface and a plurality of element electrode portions. A circuit board provided with a plurality of substrate electrode portions, and the plurality of element electrode portions and the plurality of substrate electrode portions are connected to each other through bumps, whereby the semiconductor element and the circuit substrate are electrically connected. Mechanically and mechanically connected, the bump and one of the element electrode portion and the substrate electrode portion are connected to each other by a plurality of bonding regions separated from each other at a pressure contact surface that is a surface in contact with the bump. Yes.
本発明の半導体装置によると、バンプと基板電極部又は素子電極部とが密着した部分である圧接面において、複数(例えば二つ)に分かれた接合領域による接続が行なわれている。素子電極部は半導体素子に設けられた接続用の端子である。 According to the semiconductor device of the present invention, a plurality of (for example, two) joint regions are connected on the pressure contact surface, which is a portion where the bump and the substrate electrode portion or the element electrode portion are in close contact with each other. The element electrode portion is a connection terminal provided in the semiconductor element.
ここで、圧接面のうちの接合領域については、バンプ及び一方の電極部のそれぞれの材料により金属共晶が形成されることにより接合されている。これに対し、圧接面のうちの接合領域以外の部分においては、バンプと一方の電極部とが圧接されている。 Here, the bonding region of the pressure contact surface is bonded by forming a metal eutectic with the respective materials of the bump and the one electrode part. On the other hand, the bump and the one electrode portion are in pressure contact with each other in the portion other than the bonding region on the pressure contact surface.
半導体素子と回路基板とが接続された構造において、基板電極部及びそれに接続されたリード電極と、半導体素子とは、それぞれの熱膨張係数に差があるため、環境温度の変化によって膨張又は収縮に差が生じる。このため、半導体素子及び回路基板、特に各圧接面の接合領域にストレスがかかる。本発明の半導体装置は、このような各圧接面におけるストレスをそれぞれ複数の接合領域に互いに分離することにより、各圧接面における接合領域がそれぞれ一つである従来の半導体装置に比べて緩和することができる。 In a structure in which a semiconductor element and a circuit board are connected, the substrate electrode portion, the lead electrode connected to the substrate electrode, and the semiconductor element have different thermal expansion coefficients. There is a difference. For this reason, stress is applied to the semiconductor element and the circuit board, in particular, the bonding region of each pressure contact surface. In the semiconductor device of the present invention, the stress on each pressure contact surface is separated into a plurality of junction regions, thereby reducing the stress compared to the conventional semiconductor device having one junction region on each pressure contact surface. Can do.
この結果、半導体素子と回路基板との接続の信頼性が向上し、半導体装置としての信頼性も向上する。このため、高密度実装に適した更なる小型化・薄型化が可能であり、高い生産性も実現される。 As a result, the reliability of the connection between the semiconductor element and the circuit board is improved, and the reliability of the semiconductor device is also improved. For this reason, further downsizing and thinning suitable for high-density mounting are possible, and high productivity is also realized.
また、半導体素子の平面形状は長方形であり、それぞれの圧接面において、接合領域は、半導体素子の長辺方向に二つに分離し且つ圧接面の内周に沿うように配置されていることが好ましい。 In addition, the planar shape of the semiconductor element is a rectangle, and in each pressure contact surface, the junction region is divided into two in the long side direction of the semiconductor element and arranged along the inner periphery of the pressure contact surface. preferable.
膨張係数の差を原因として回路基板と半導体素子とに生じるストレスは、半導体素子の平面形状が長方形である場合、その長辺方向において大きくなる。そのため、バンプと素子電極部又は基板電極部との圧接面において、接合領域が半導体素子の長辺方向に二つに分割されていると、ストレスを分割して緩和する効果が顕著に得られる。 When the planar shape of the semiconductor element is a rectangle, the stress generated on the circuit board and the semiconductor element due to the difference in expansion coefficient increases in the long side direction. Therefore, when the bonding region is divided into two in the long side direction of the semiconductor element on the pressure contact surface between the bump and the element electrode portion or the substrate electrode portion, the effect of dividing and relaxing the stress is remarkably obtained.
また、バンプの平面形状は、半導体素子の長辺方向の長さが半導体素子の短辺方向の長さよりも長いことが好ましい。 The planar shape of the bump is preferably such that the length of the semiconductor element in the long side direction is longer than the length of the semiconductor element in the short side direction.
このようにすると、ストレスの大きくなる半導体素子の長辺方向について、圧接面における接合領域を更に確実に二つに分割して形成することができる。 In this way, the bonding region on the pressure contact surface can be more reliably divided into two in the long side direction of the semiconductor element where stress is increased.
また、半導体素子の平面形状は長方形であり、複数の素子電極部は、半導体素子の二つの長辺及び二つの短辺のそれぞれに沿って並ぶように配置され、長辺に配置された複数の素子電極部の配列ピッチは、短辺に配置された複数の素子電極部の配列ピッチよりも大きいことが好ましい。 The planar shape of the semiconductor element is a rectangle, and the plurality of element electrode portions are arranged along each of the two long sides and the two short sides of the semiconductor element, and the plurality of element electrode portions are arranged on the long side. The arrangement pitch of the element electrode portions is preferably larger than the arrangement pitch of the plurality of element electrode portions arranged on the short side.
このようにすると、半導体素子の長辺沿いよりも短辺沿いにおいて高い密度に素子電極部を配置し、主として短辺に垂直な方向にリードを取り出すような半導体装置の攻勢とすることができる。この結果、半導体素子の短辺方向が半導体モジュール又は電子機器の厚さを決定するような半導体装置(例えば光学デバイス)について、短辺方向を短くすることができる。 In this way, it is possible to make the semiconductor device offensive such that the element electrode portions are arranged with higher density along the short side than along the long side of the semiconductor element, and the lead is taken out mainly in the direction perpendicular to the short side. As a result, the short side direction can be shortened in a semiconductor device (for example, an optical device) in which the short side direction of the semiconductor element determines the thickness of the semiconductor module or electronic device.
また、それぞれの圧接面において、接合領域は二つに分離され且つそれぞれ三日月状の平面形状を有し、三日月形状の凹んだ側が互いに向き合うように配置されていることが好ましい。 Further, in each pressure contact surface, it is preferable that the joining regions are separated into two and each have a crescent-shaped planar shape, and are arranged so that the concave sides of the crescent shape face each other.
接合領域がこのような平面形状となっていると、ストレスを緩和して信頼性の高い接続を行なう効果がより確実に実現する。尚、三日月形状とは、両端に向かって細くなり且つ弧状に曲がった形状を言うものとする。 When the joining region has such a planar shape, the effect of relaxing the stress and performing a reliable connection is more reliably realized. The crescent moon shape means a shape that is narrowed toward both ends and bent in an arc shape.
また、回路基板は、半導体素子を実装するためのパッケージ基板であるか、又は、半導体素子を実装するための回路ブロック基板の一部分であり、複数の基板電極部に接続された複数のリード電極と該複数のリード電極を介して半導体素子の複数の素子電極部を外部回路に接続するための複数の外部電極端子を有することが好ましい。 The circuit board is a package board for mounting a semiconductor element, or a part of a circuit block board for mounting a semiconductor element, and a plurality of lead electrodes connected to a plurality of board electrode portions and It is preferable to have a plurality of external electrode terminals for connecting a plurality of element electrode portions of the semiconductor element to an external circuit via the plurality of lead electrodes.
このような構成とすると、パッケージ基板を用いて高密度実装に適した更なる小型化・薄型化を実現すると共に、高い生産性を実現することもできる。また、更に他の半導体素子、電子部品等を同じ回路ブロック基板に高密度に実装することができると共に、本半導体装置の回路ブロック基板と他の回路ブロック基板との接続は、それぞれに搭載する機器の設計に応じて行なうことができる。 With such a configuration, it is possible to realize further downsizing and thinning suitable for high-density mounting using a package substrate, and it is also possible to realize high productivity. In addition, other semiconductor elements, electronic components, and the like can be mounted on the same circuit block board with high density, and the circuit block board of this semiconductor device is connected to the other circuit block board by equipment to be mounted on each. This can be done according to the design.
また、バンプがNi−Auを材料としており且つ一方の電極部が基板電極部であることが好ましい。また、バンプがCu−Ni−Auを材料としており且つ一方の電極部が素子電極部であることも好ましい。 Further, it is preferable that the bump is made of Ni—Au and one of the electrode portions is a substrate electrode portion. It is also preferable that the bump is made of Cu-Ni-Au and one of the electrode portions is an element electrode portion.
また、半導体素子は、光学用半導体素子であり、主面上に透光部材を備え且つ透光部上に開口を有する樹脂により覆われていることが好ましい。 The semiconductor element is an optical semiconductor element, and is preferably covered with a resin that includes a light-transmitting member on the main surface and has an opening on the light-transmitting portion.
このように、半導体素子として光学用半導体素子を用いて本発明の半導体装置を実現することもできる。 In this manner, the semiconductor device of the present invention can be realized using an optical semiconductor element as the semiconductor element.
更に、透光部材はバンプの高さよりも厚く、回路基板は貫通孔を備え、回路基板の光学用半導体素子の実装面と反対の側から、貫通孔及び透光部材を通じて光学用半導体素子が受発光する配置となっていることが好ましい。 Further, the translucent member is thicker than the bump height, the circuit board is provided with a through hole, and the optical semiconductor element is received through the through hole and the translucent member from the side of the circuit board opposite to the mounting surface of the optical semiconductor element. It is preferable that the light emission is arranged.
これにより、光学用半導体素子を覆う樹脂により透光部材上が覆われるのを確実に防ぎ、貫通孔と透光部材とを通して受光又は発光を行なう光学デバイスである半導体装置を実現することができる。 Accordingly, it is possible to reliably prevent the light-transmitting member from being covered with the resin covering the optical semiconductor element, and to realize a semiconductor device that is an optical device that receives or emits light through the through hole and the light-transmitting member.
また、バンプと一方の電極部とが接触する面の代わりに、素子電極部上に形成された素子側バンプと、基板電極部上に形成された基板側バンプとの接触する面が圧接面となっているようにしても良い。 Further, instead of the surface where the bump and one electrode part are in contact, the surface where the element side bump formed on the element electrode part and the substrate side bump formed on the substrate electrode part are in contact with the pressure contact surface. You may make it become.
つまり、素子電極部上及び基板電極部上に共にバンプ(素子側バンプ及び基板側バンプ)を形成し、素子側バンプと基板側バンプとが密着する面において、互いに分離された複数の接合領域による接続が行われている構成としても良い。これにより、更に確実に接続を行うことができる。 That is, bumps (element-side bumps and substrate-side bumps) are formed on both the element electrode part and the substrate electrode part, and a plurality of bonding regions separated from each other on the surface where the element-side bump and the substrate-side bump are in close contact. It is good also as the structure by which the connection is performed. Thereby, it can connect more reliably.
次に、前記の目的を達成するため、本発明の半導体装置の製造方法は、回路形成面となる主面の周縁部に複数の素子電極部が設けられた半導体素子及び複数の素子電極部に対応するように配置されている複数の基板電極部が設けられた回路基板を用意する工程(a)と、複数の素子電極部及び複数の基板電極部のうちの一方の電極部上にそれぞれバンプを設ける工程(b)と、工程(b)の後に、複数の素子電極部と複数の基板電極部とをそれぞれバンプを挟んで対向させて且つ互いに押圧させながら、複数の素子電極部、複数の基板電極部及びバンプを加熱すると共に少なくとも一方の電極部を振動させる(c)とを備え、工程(c)において、複数の素子電極部と複数の基板電極部とがそれぞれバンプを介して接続され、バンプと、素子電極部及び基板電極部のうちの一方の電極部とは、これらの圧接面において、互いに分離した複数の接合領域によって接続する。 Next, in order to achieve the above object, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor element having a plurality of element electrode portions provided on a peripheral portion of a main surface serving as a circuit formation surface, and a plurality of element electrode portions. A step (a) of preparing a circuit board provided with a plurality of substrate electrode portions arranged correspondingly, and bumps on one of the plurality of element electrode portions and the plurality of substrate electrode portions; After the step (b) and the step (b), the plurality of element electrode portions and the plurality of substrate electrode portions are opposed to each other with the bumps interposed therebetween and pressed against each other. And heating the substrate electrode portion and the bump and at least one of the electrode portions is vibrated. In step (c), the plurality of element electrode portions and the plurality of substrate electrode portions are respectively connected via the bumps. , Bump and element The one electrode portion of the electrode portion and the substrate electrode portion, in these pressing surface, connected by a plurality of bonding areas are separated from each other.
本発明の半導体装置の製造方法によると、それぞれのバンプと、一方の電極部(素子電極部又は基板電極部)との圧接面において、一つの接合領域ではなく二つに分割された接合領域をもって接続が行なわれる。尚、圧接面のうちの接合領域以外においては、バンプと圧接されている。 According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the pressure contact surface between each bump and one electrode part (element electrode part or substrate electrode part) has a joining region divided into two instead of one joining region. A connection is made. Note that the bumps are in pressure contact with the bumps except for the bonding region.
この結果、本発明の半導体装置について既に説明した通り、圧接面における接合領域がそれぞれ一つである場合に比べてストレスを緩和し、半導体素子と回路基板との信頼性の高い接続を得ることができる。よって、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。このため、高密度実装に適した半導体装置の更なる小型化・薄型化が可能であり、高い生産性も実現される。 As a result, as already described with respect to the semiconductor device of the present invention, it is possible to relieve stress and obtain a highly reliable connection between the semiconductor element and the circuit board as compared with the case where each of the pressure contact surfaces has one junction region. it can. Therefore, a highly reliable semiconductor device can be manufactured. For this reason, the semiconductor device suitable for high-density mounting can be further reduced in size and thickness, and high productivity can be realized.
尚、半導体素子の平面形状は長方形であり、工程(c)において半導体素子の長辺方向に振動加えることにより、それぞれの圧接面において、接合領域は、長辺方向に二つに分離して形成されることが好ましい。 The planar shape of the semiconductor element is a rectangle. By applying vibration in the long side direction of the semiconductor element in the step (c), the bonding region is formed separately in two in the long side direction on each pressure contact surface. It is preferred that
このようにすると、各圧接面において、ストレスが大きくなる一方向(半導体素子の長手方向)に分割された二つの接合領域を得ることができる。このため、ストレスを緩和して信頼性の高い半導体装置を製造する効果が顕著に得られる。 By doing so, it is possible to obtain two bonding regions divided in one direction (longitudinal direction of the semiconductor element) in which stress is increased on each pressure contact surface. For this reason, the effect of relieving stress and manufacturing a highly reliable semiconductor device is remarkably obtained.
また、工程(c)において、半導体素子、素子電極部、基板電極部及びバンプを100℃以上で且つ160℃以下に加熱することが好ましい。 In the step (c), it is preferable to heat the semiconductor element, the element electrode part, the substrate electrode part and the bump to 100 ° C. or more and 160 ° C. or less.
このように、比較的低い加熱温度である100〜160℃において接続を行なうと、半導体素子に与えられる応力も小さくすることができる。また、樹脂製の光学部品等は、高温になると特性が変化してしまう場合がある。しかし、このような部品を集積化する光半導体装置についても、特性変化を生じるような高温にすることは不要であり、通常の半導体素子と同様に高密度に実装することができる。 As described above, when the connection is performed at a relatively low heating temperature of 100 to 160 ° C., the stress applied to the semiconductor element can be reduced. In addition, the characteristics of resin optical parts and the like may change at high temperatures. However, an optical semiconductor device in which such components are integrated does not require a high temperature that causes a change in characteristics, and can be mounted at a high density in the same manner as a normal semiconductor element.
また、工程(b)の後で且つ前記工程(c)の前に、バンプの表面を平坦化する工程を更に備えることが好ましい。 Moreover, it is preferable to further include a step of planarizing the surface of the bump after the step (b) and before the step (c).
このようにすると、バンプと、素子電極部又は基板電極部との圧接面における密着性が向上するため、より安定した接続を得ることができる。 In this way, since the adhesion at the pressure contact surface between the bump and the element electrode portion or the substrate electrode portion is improved, a more stable connection can be obtained.
本発明の半導体装置は、本発明の半導体装置は、半導体素子及びその接合領域に与えられる応力を小さくする構造を有することにより、環境温度の変化によるストレス等に対して接合領域の信頼性が向上しているため、半導体装置の信頼性が向上することができる。 The semiconductor device of the present invention has a structure in which the stress applied to the semiconductor element and its junction region is reduced, thereby improving the reliability of the junction region against stress caused by changes in environmental temperature. Therefore, the reliability of the semiconductor device can be improved.
また、本発明の半導体装置の製造方法によると、半導体素子の厚さが厚い従来の方法と同様の方法により一括ボンディングができるので、高密度実装に適した更なる小型化・薄型化が可能で高い生産性も実現することができる。 In addition, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, batch bonding can be performed by a method similar to the conventional method in which the thickness of the semiconductor element is thick, so that further downsizing and thinning suitable for high-density mounting is possible. High productivity can also be realized.
以下、本発明の実施の形態に係る半導体装置及びその製造方法について、図面を参照しながら説明する。尚、複数の図面に渡って現れる同様の構成要素には同じ符号を付し、それによって詳しい説明を省略する場合もある。また、図面は、理解しやすくするためにそれぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、細かな形状、寸法等については必ずしも正確ではない。 Hereinafter, a semiconductor device and a manufacturing method thereof according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component which appears over several drawings, and detailed description may be abbreviate | omitted by it. Further, the drawings schematically show each component mainly for easy understanding, and the detailed shape, dimensions, etc. are not necessarily accurate.
(第1の実施の形態)
以下、第1の実施形態に係る半導体装置及びその製造方法に関して説明する。図1(a)は、本実施形態の半導体装置20において用いる半導体素子10を主面13側から見た図として示すものであり、図1(b)は、回路基板11に対して半導体素子10を接続する際の断面を概略として示す図である。尚、図1(b)は、図1(a)のIb-Ib 線による断面に対応する。
(First embodiment)
Hereinafter, the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the first embodiment will be described. FIG. 1A shows the
図1(a)に示すように、半導体素子10は回路形成領域を有する回路形成面である主面13が一つの方向(長手方向25)に長い矩形状である。主面13の周縁部には接続用の端子である複数の素子電極部14が設けられている。更に、図1(b)にも示される通り、素子電極部14上にはバンプ17が設けられている。素子電極部14上に形成するバンプ17としては、Auめっきバンプ、Auスタッドバンプ、Ni−Auめっきバンプ、Cu−Auめっきバンプ、Sn−Cu−Ag系のPbフリーはんだバンプ等を用いることができる。
As shown in FIG. 1A, the
また、図1(b)に示すように、回路基板11には、半導体素子10の素子電極部14に対応する位置に配置された基板電極部15と、基板電極部15に接続するリード電極16とが設けられている。回路基板11は半導体素子10を実装するためのパッケージ基板とすることができ、本実施形態はそのような例である。
As shown in FIG. 1B, the
更に、基板電極部15とは反対側の面に、素子電極部14を外部回路(図示せず)に電気的に接続するための外部電極端子26が設けられている。外部電極端子26は、配線26a、配線26aに接続された電極端子26b及び電極端子26b上に形成されたバンプ26cから構成され、回路基板11を貫通する配線27によってリード電極16と配線26aとが接続されている。
Furthermore, an
半導体素子10と回路基板11との接続を行なう際、真空吸着孔18を有するボンディングツール19によって半導体素子10が吸着され、素子電極部14と基板電極部15とがバンプ17を介して対向するように回路基板11上に運ばれる(図1(b)の状態)。この後、加熱すると共に振動を加えることにより、素子電極部14、バンプ17及び基板電極部15が電気的且つ機械的接続され、半導体装置20が形成される。
When the
次に、図2(a)には、このような半導体素子10と回路基板11との接続が行なわれた後、回路基板11の半導体素子10が接続されている面及び半導体素子10は樹脂28によってモールドされた半導体装置20が示されている。
Next, in FIG. 2A, after such a connection between the
更に、図2(b)には、基板電極部15に対するバンプ17の接続の様子を模式的に示す。これは、図2(a)のIIb-IIb 線による断面であり、図2(a)において破線に囲んだ領域X及びYのバンプ17(それぞれバンプ17a及び17bとも呼ぶ)が基板電極部15(それぞれ15a及び15bとも呼ぶ)に対して密着する圧接面21及び22において、接合領域23及び24が形成された様子を示している。尚、領域X及びYに対応する部分は図2(b)において代表的に拡大して示されており、その他のバンプ17による回路基板11に対する接続についての図示は省略している。
Further, FIG. 2B schematically shows how the
図2(b)に示す通り、バンプ17aと基板電極部15aとが密着した領域である圧接面21において、接合領域23は接合領域23a及び23bのように長手方向25に二つに分割されている。同様に、圧接面22において接合領域24も接合領域24a及び24bのように二つに分割されている。これらの接合領域は、バンプ17a及び基板電極部15aをそれぞれ構成する材料から金属共晶が形成されて一体化している部分である。これに対し、圧接面21等のうちの接合領域以外の部分は、金属共晶が形成されずバンプ17aと基板電極部15aとが圧接されている部分である。
As shown in FIG. 2B, in the press-
半導体装置20は半導体素子10と回路基板11とが接続された構造であり、これらは一般に熱膨張係数が互いに異なるため、環境温度の変化に応じて収縮又は膨張に差が生じる。また、リード電極16等の膨張係数との違いも影響する。このような膨張又は収縮の差は半導体装置20にストレスを発生させ、バンプ17の基板電極部15に対する接続を劣化させて、半導体素子10と回路基板11との接続の信頼性を低下させる原因となる。
The
これに対し、本実施形態の半導体装置20の場合、各圧接面21、22等において接合領域はそれぞれ二つに分割して形成されている。このため、一つの接合領域によってバンプ17と基板電極部15とが接続されている場合に比べ、ストレスは二つの接合領域に分割して加わることによって緩和される。
On the other hand, in the case of the
この結果、半導体素子10と回路基板11との接続の信頼性が向上し、半導体装置20としての信頼性も向上する。更に、厚さが厚い半導体素子を用いる従来と同様の方法によって一括ボンディングすることが可能であるため、高密度実装に適したさらなる小型化・薄型化が可能となり且つ高い生産性も実現することができる。
As a result, the reliability of connection between the
尚、前記のストレスは、膨張又は収縮が原因であるから、半導体素子10の長手方向25(長方形の半導体素子10であるため、その長辺に沿う方向)において大きくなる。また、通常、長方形の半導体素子10の長辺側には短辺側に比べて多くの基板電極部が配置される。そこで、圧接面21、22において接合領域23、24を長手方向25に分割した図2(b)の構成とすると、より顕著にストレス緩和の効果が得られ、半導体素子10と回路基板11との線膨張差に起因する剥離を抑制する効果が発揮される。
Since the stress is caused by expansion or contraction, the stress increases in the
このように、本実施形態の半導体装置20の効果は正方形の半導体素子10の場合においても効果を発揮するが、長方形の半導体素子10を用いる場合により顕著な効果を有する。
As described above, the effect of the
また、二つに分割された接合領域のそれぞれ(23a、23b、24a及び24b)は、いずれも弧状に曲がった紡錘形、あるいは三日月型とも表現できる平面形状を有している。また、それぞれの圧接面21、22おいて一組(23aと23b、又は24aと24b)が凹んだ側(曲がった形状の内側)を向かい合わせた線対称の平面形状及び配置となっている。このような接合領域の形成については、後に図3(a)及び(b)を参照して説明する。 In addition, each of the joint regions (23a, 23b, 24a, and 24b) divided into two has a planar shape that can be expressed as an arcuate spindle shape or a crescent shape. Each of the pressure contact surfaces 21 and 22 has a line-symmetric plane shape and arrangement in which a pair (23a and 23b or 24a and 24b) of the paired surfaces (inner side of the bent shape) face each other. The formation of such a junction region will be described later with reference to FIGS. 3 (a) and 3 (b).
更に、各接合領域は金属合金化しており、バンプ17の表面がAuで且つ基板電極部15の表面がAlの場合、Al−Auの合金化した部分が接合領域となる。
Further, each bonding region is made of a metal alloy. When the surface of the
次に、本実施形態の半導体装置20の製造方法について、図3(a)及び(b)を参照して説明する。図3(a)は、回路基板11及び半導体素子10と、これらの接続を行なうための組立装置を示している。また、図3(b)は、半導体素子10が回路基板11に実装された状態と組立基台31とを半導体素子10の側から見た様子を概略的に示している。
Next, a method for manufacturing the
半導体装置20を製造するための工程として、まず、基板電極部15と該基板電極部15に接続されたリード電極16とを有する回路基板を組立基台31に配置する。これと共に、基板電極部15に対応する配置の素子電極部14及びその上に形成されたバンプ17を有する半導体素子10をボンディングツール19によって保持し、組立基台31の回路基板11上に配置する。
As a process for manufacturing the
次に、素子電極部14がその上に形成されたバンプ17を介して基板電極部15に対向した状態において、半導体素子10を矢印32の方向に押圧する。これは、加圧部33によってボンディングツール19を矢印34のように押圧することによって行なわれる。
Next, the
更に、組立基台31を加熱することにより、少なくとも、複数の素子電極部14、バンプ17及び基板電極部15を加熱する。
Further, by heating the
また、ボンディングツール19と組立基台31とを相対的に振動させることにより、バンプ17と基板電極部15とを電気的且つ機械的に接続する。ここで、振動を得るためには、例えば図3(a)のように、超音波振動子36を動作させ、超音波ホーン37を介してボンディングツール19に超音波振動を加える。
In addition, the
また、振動は、矢印38に示すように半導体素子10の長手方向25に加える。このようにすると、図3(b)に示すバンプ17と基板電極部15とが密着した面である圧接面35において、図2(b)に示す接合領域(23a、23b、24a及び24b)と同様、長手方向25に二つに分割された接合領域が形成される。
Further, the vibration is applied in the
以上に説明した工程により、半導体素子10と回路基板11とを接続して本実施形態の半導体装置20を製造することができる。製造された半導体装置20が有する効果は、先に説明した通りである。
Through the steps described above, the
尚、以上の説明において、半導体装置20及びその製造方法のいずれにおいても、半導体素子10の素子電極部14上にバンプ17が形成されている場合を示した。しかし、これに代えて、回路基板11の基板電極部15上にバンプ17が形成されていても良い。この場合、基板電極部15上のバンプ17を、半導体素子10の素子電極部14に対して接続する。図2(b)に示すのと同様に、バンプ17と素子電極部14との圧接面において長手方向25に二つに分割された接合領域が形成され、これによって半導体素子10と回路基板11との接続が行なわれることになる。接合領域が分割されていることによるストレス緩和の効果等は、素子電極部14上にバンプ17が形成されている場合と同様に発揮される。
In the above description, the case where the
基板電極部15上に形成するバンプ17は、Auめっきバンプ、Auスタッドバンプ、Cu−Ni−Auバンプ等から選択できる
また、更に接合性を向上させるためには、素子電極部14上及び基板電極部15上の両方にバンプを形成することもできる。
The
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置と、その製造方法について説明する。図4(a)には、本実施形態において用いる半導体素子である半導体撮像素子40を主面13の側から見た概略構成を示している。また、図4(b)には図4(a)のIVb-IVb 線による断面を示し、図4(c)には半導体撮像素子40に透光部材41を配置した様子を図4(b)と同じ断面によって示している。
(Second Embodiment)
Next, a semiconductor device and a manufacturing method thereof according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4A shows a schematic configuration of a
図4(a)に示すように、半導体撮像素子40は回路形成領域12を含む回路形成面である主面13が図1(a)の半導体素子10と同様に長方形状であり、主面13の外周領域には接続用の端子である複数の素子電極部14が設けられている。回路形成領域12は、図4(b)に示す通り撮像領域42と周辺回路領域43を含む。また、撮像領域42の上にはマイクロレンズ44が配置され、更にマイクロレンズ44を保護するように透光部材41が配置され、回路形成領域12を覆う樹脂45によって固定されている。
As shown in FIG. 4A, the
次に、図5(a)は、図3(a)と同様の組立装置を用いて行う本実施形態による半導体装置の製造方法を示している。また、図5(b)は、図5(a)に示す組立装置及び製造方法によって製造される半導体装置50の概略断面を示している。
Next, FIG. 5A shows a method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment, which is performed using the same assembling apparatus as in FIG. FIG. 5B shows a schematic cross section of the
図5(a)に示すように、半導体装置50の製造方法は、第1の実施形態において説明したのと同様に以下の工程を通して行なわれる。
As shown in FIG. 5A, the manufacturing method of the
まず、複数の素子電極部14と、該素子電極部14上に設けられたバンプ17とを有する半導体素子である半導体撮像素子40を組立基台31に配置する。これと共に、素子電極部14上のバンプ17に対応するように配置された基板電極部15を有する回路基板11を、組立基台31の半導体撮像素子40上に配置する。
First, the
次に、素子電極部14に対してその上のバンプ17を挟んで基板電極部15が位置するように、半導体撮像素子40と回路基板11とを対向させる。これと共に、ボンディングツール19によって回路基板11を矢印32の方向に押圧する。結果として、基板電極部15が半導体撮像素子40の素子電極部14上に備えられたバンプ17に押圧されることになる。尚、これは加圧部33によってボンディングツール19を矢印34の方向に押圧することにより行う。
Next, the semiconductor
更に、組立基台31を加熱することにより、半導体撮像素子40が加熱され、少なくとも素子電極部14、バンプ17及び基板電極部15を加熱する。
Furthermore, by heating the
また、ボンディングツール19と組立基台31とを相対的に振動させることにより、バンプ17と基板電極部15とを電気的且つ機械的に接合する。これにより、図2(b)に示すのと同様の接合領域が形成される。ここで、振動を得るためには、例えば図5(a)のように、超音波振動子36を動作させ、超音波ホーン37を介してボンディングツール19に超音波振動を加える。
Moreover, the
また、振動は、矢印38に示すように、半導体撮像素子40の長手方向25に加える。このようにすると、図2(b)に示す接合領域(23a、23b、24a及び24b)と同様、長手方向25に二つに分割された接合領域が形成され、半導体撮像素子40と回路基板11とが接続されて半導体装置50が製造される。接合領域が二つに分割されていることによる効果は、第1の実施形態において説明した通りである。
Further, the vibration is applied in the
尚、半導体撮像素子40のような半導体素子においてマイクロレンズ44、透光部材41等を樹脂材料によって構成している場合、高温に加熱すると樹脂材料の特性が変わるという課題を生じる場合がある。そこで、本実施形態では、加熱工程において、半導体撮像素子40、素子電極部14、バンプ17及び基板電極部15の温度が100℃以上で且つ160℃以下となるように加熱を行なう。このような比較的低温の加熱と振動により接続を行なうと、樹脂材料の特性変化を回避しながら半導体撮像素子40と回路基板11との接続を行ない、半導体装置50を製造することができる。
In the case where the
更に、このように半導体撮像素子40及び透光部材41を用いる場合、半導体撮像し40には脆弱な部分があるため、その破損を避ける必要から圧接面に大きな超音波振動をかけることが難しい場合がある。
Furthermore, when using the
しかし、このように大きなエネルギーを用いた製造を行なうことが難しい場合にも、適切な大きさの超音波振動を長手方向25にかける本実施形態の製造方法により、長手方向25に二つに分離した接合領域を形成することができる。この結果、高信頼性の接合領域を形成し、半導体装置50の信頼性を高めることができる。
However, even in the case where it is difficult to manufacture using such a large energy, the manufacturing method according to this embodiment in which an ultrasonic vibration of an appropriate size is applied to the
図5(b)は、図5(a)に示した製造方法により製造された半導体装置50を示している。ここで、半導体素子である半導体撮像素子40は、回路ブロック基板(全体は図示せず)の一部である回路基板11に実装されており、半導体撮像素子40が有する複数の素子電極部14と、それに対応して配置された回路基板11の基板電極部15とがバンプ17を介して接続されている。
FIG. 5B shows the
また、回路基板11には、半導体撮像素子40の主面に設けられた透光部材41に対向する位置に貫通孔(デバイスホール)80が設けられている。これにより、貫通孔80及び透光部材41を通して半導体撮像素子40が光を受光できるようになっている。
Further, the
半導体撮像素子40の素子電極部14周辺は、樹脂53によりモールドされている。また、半導体撮像素子40の裏面、周辺に設けられた回路部品48等についても、同時に樹脂53によりモールドされていても良い。
The periphery of the
ここで、半導体撮像素子40上の透光部材41の厚さを、半導体撮像素子40の主面からバンプ17と基板電極部15との圧接面47までの距離よりも大きくすることが重要である。このようにすると、圧接面47を樹脂53により確実に覆う共に、透光部材41の上面が樹脂53に覆われるのを防ぐことができる。
Here, it is important to make the thickness of the
尚、以上には、バンプ17が半導体撮像素子40の素子電極部14上に設けられている場合を説明した。しかし、バンプ17が回路基板11の基板電極部15上に設けられている構成であっても良い。この場合、バンプ17と素子電極部14との圧接面において、二つに分割された接合領域が形成される。更に、素子電極部14及び基板電極部15の両方にバンプが設けられていても良い。この場合、バンプ同士の圧接面において二つに分割された接合領域が形成される。
The case where the
また、回路基板11は、半導体撮像素子40を一例とする半導体素子を実装するための回路ブロック基板(図示せず)の一部であっても良い。この場合、回路基板11にはコンデンサ等の回路部品48が搭載されていても良い。また、回路基板11は、リード電極49、貫通電極51等を介して半導体撮像素子40の素子電極部14を外部回路(図示せず)と接続するための外部電極端子52を有する構成であっても良い。
Further, the
また、本実施形態において半導体素子として半導体撮像素子40を用いたが、これに代えて他の光学デバイスを用いることも可能である。つまり、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトIC等の受光素子を用いても良いし、LED、半導体レーザ等の発光素子に適用することもできる。
In the present embodiment, the
(第2の実施形態の変形例)
図6に、第2の実施形態の変形例に係る半導体装置に用いる半導体撮像素子55の断面を示している。これは、第2の実施形態の半導体撮像素子40を示す図4(c)に対応する。図6の半導体撮像素子55は、図4(c)の半導体撮像素子40において、バンプ17が平坦化された上面57を有するようにした構造である。
(Modification of the second embodiment)
FIG. 6 shows a cross section of a
このように、バンプ17の上面57が平坦化されていることにより、回路基板11の基板電極部15との密着性が向上する。このため、バンプ17と基板電極部15との電気的及び機械的な接続を更に信頼性の高いものとすることができる。
As described above, since the
このような半導体撮像素子55を用いる半導体装置の製造は、第2の実施形態と同様に行なうことができる。但し、組立基台31(図5(a)を参照)に半導体撮像素子を配置するよりも前に、平坦化されたバンプ17の上面57を設ける工程を行なうようにする。
The manufacture of a semiconductor device using such a
尚、バンプ17が基板電極部15上に設けられている場合にも、同様に上面を平坦化することにより接続の信頼性を高めることができる。
Even when the
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置及びその製造方法について、図面を参照して説明する。図7は、本実施形態において用いる半導体撮像素子60の概略構成を示す図である。
(Third embodiment)
Next, a semiconductor device and a manufacturing method thereof according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of the semiconductor image sensor 60 used in the present embodiment.
図7の半導体撮像素子60は、図4(a)に示す半導体撮像素子40と同様に主面13が長方形状であり且つ主面13の外周領域に複数の素子電極部61が設けられている。しかしながら、図4(a)の半導体撮像素子40における素子電極部14が正方形であるのに対し、半導体撮像素子60における素子電極部61は、半導体撮像素子60の長手方向25に長い長方形に形成されている。つまり、素子電極部61の一対の辺62は他の一対の辺63よりも長い長辺であり、その長辺の方向は半導体撮像素子60の長手方向25と一致している。また、素子電極部61上に形成されるバンプ64は、主面13の側から見ると、長方形の素子電極部61に合わせて長辺の方向に長い楕円形に形成されている。
The semiconductor image sensor 60 of FIG. 7 has a
また、図7に示す複数の素子電極部61は、半導体撮像素子60の長辺68の両方及び短辺69の両方に沿って形成されている。ここで、長辺68にそって配置された素子電極部61の配列ピッチ70は、短辺69に沿って配置された素子電極部61の配列ピッチ71よりも大きくなるように設定されている。
7 are formed along both the
このような半導体撮像素子60を用いて、図5(a)を参照して第2の実施形態において説明したのと同様に、半導体装置を製造することができる。このため、第2の実施形態において説明した効果は、本実施形態においても実現できる。これに加え、本実施形態の半導体撮像素子60を用いると、以下に示す効果が実現する。 Using such a semiconductor imaging device 60, a semiconductor device can be manufactured in the same manner as described in the second embodiment with reference to FIG. For this reason, the effect demonstrated in 2nd Embodiment is realizable also in this embodiment. In addition to this, when the semiconductor imaging device 60 of the present embodiment is used, the following effects are realized.
図8(a)は、本実施形態の半導体撮像素子60を用いて製造した半導体装置におけるバンプ64と基板電極部15(図5(a)等を参照)との接続の様子を模式的に示している。また、図8(b)は、比較のため、第1の実施形態におけるバンプ17と基板電極部15との接続の様子を示している。
FIG. 8A schematically shows a state of connection between the
図8(a)のように、楕円形状のバンプ64と基板電極部15との圧接面72は楕円形状を有する。該圧接面72において形成された接合領域73は、素子電極部61の長辺方向と一致している楕円形の長軸方向に二つに分割され、接合領域73a及び73bとなっている。また、接合領域73(73a及び73a)の面積の合計は、図8(b)に示す接合領域23(23a及び23b)の面積の合計よりも大きくなる。このため、本実施形態の半導体装置は、半導体撮像素子55と回路基板11との熱膨張係数の差違に起因するストレスに対し、強い耐性を有する。
As shown in FIG. 8A, the press-
また、このようにストレスに対する耐性が強いことから、図8(a)に示すように、素子電極部61の配列ピッチ74を図8(b)の配列ピッチ75よりも大きくすることができる。つまり、配列ピッチが大きくなると、半導体素子と回路基板との熱膨張差に起因するストレスが大きくなるが、楕円形状のバンプ64を用いるとストレスに対する耐性が強くなり、これに耐えることができる。
In addition, since the resistance to stress is strong as described above, the
更に、図7に示す通り、同じ形状及び大きさを有する素子電極部61を長辺68及び短辺69の両方に沿って配列しても、長辺68における配列ピッチ70は短辺69における配列ピッチ71よりも大きくなる。これにより、熱膨張係数の差に起因するストレスに対し、更に強い耐性を有するようになる。
Further, as shown in FIG. 7, even if the
この結果、半導体撮像素子55の長辺68沿いよりも短辺89沿いにおいて素子電極部61を高い密度に配置し、リード端子を主として短辺69に垂直な方向に取り出す構成の半導体装置を実現することができる。このような構成を、半導体素子の短辺方向の長さが半導体モジュール及び電子機器の厚さを決定するような半導体装置に用いると、より薄型の半導体モジュール及び電子機器とすることができる。具体例として、光デバイスに用いることができる。
As a result, a semiconductor device having a configuration in which the
尚、第2及び第3の実施形態は、半導体素子として半導体撮像素子を用いる例を説明した。しかし、これには限らず、半導体撮像素子以外の半導体素子を用いることも可能であり、ストレスを緩和して装置の信頼性を高める効果が発揮される。 In the second and third embodiments, the example in which the semiconductor imaging element is used as the semiconductor element has been described. However, the present invention is not limited to this, and it is possible to use a semiconductor element other than the semiconductor imaging element, and the effect of reducing the stress and improving the reliability of the apparatus is exhibited.
本発明の半導体装置及びその製造方法は、高生産性と高信頼性とを実現することから小型化及び薄型化された半導体装置に有用であり、デジタルカメラや携帯電話等ディジタル家電の分野にも適用できる。 The semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention are useful for miniaturized and thinned semiconductor devices because they realize high productivity and high reliability, and also in the field of digital home appliances such as digital cameras and mobile phones. Applicable.
10 半導体素子
11 回路基板
12 回路形成領域
13 主面
14 素子電極部
15 基板電極部
15a、15b 基板電極部
16 リード電極
17、17a バンプ
18 真空吸着孔
19 ボンディングツール
20 半導体装置
21、22 圧接面
23、24 接合領域
23a、23b、24a、24b 接合領域
25 長手方向
26 外部電極端子
26a 配線
26b 電極端子
26c バンプ
27 配線
28 樹脂
31 組立基台
32 矢印
33 加圧部
34 矢印
35 圧接面
36 超音波振動子
37 超音波ホーン
38 矢印
40 半導体撮像素子
41 透光部材
42 撮像領域
43 周辺回路領域
44 マイクロレンズ
45 樹脂
47 圧接面
48 回路部品
49 リード電極
50 半導体装置
51 貫通電極
52 外部電極端子
53 樹脂
55 半導体撮像素子
57 上面
60 半導体撮像素子
61 素子電極部
62、63 辺
64 バンプ
68 長辺
69 短辺
70、71、74、75 配列ピッチ
72 圧接面
73、73a、73b 接合領域
80 貫通孔
89 短辺
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記複数の素子電極部に対応するように配置されている複数の基板電極部が設けられた回路基板とを備え、
前記複数の素子電極部と前記複数の基板電極部とがそれぞれバンプを介して接続されることにより、前記半導体素子と前記回路基板とが電気的且つ機械的に接続され、
前記バンプと、前記素子電極部及び前記基板電極部のうちの一方の電極部とは、これらが接触する面である圧接面において、互いに分離した複数の接合領域によって接続していることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor element in which a plurality of element electrode portions are provided on a peripheral portion of a main surface serving as a circuit formation surface;
A circuit board provided with a plurality of substrate electrode portions arranged to correspond to the plurality of element electrode portions,
By connecting the plurality of element electrode portions and the plurality of substrate electrode portions through bumps, the semiconductor element and the circuit board are electrically and mechanically connected,
The bump and one of the element electrode portion and the substrate electrode portion are connected to each other by a plurality of bonding regions separated from each other on a pressure contact surface which is a surface in contact with the bump. Semiconductor device.
前記半導体素子の平面形状は長方形であり、
それぞれの前記圧接面において、前記接合領域は、前記半導体素子の長辺方向に二つに分離し且つ前記圧接面の内周に沿うように配置されていることを特徴とする半導体装置。 In claim 1,
The planar shape of the semiconductor element is a rectangle,
In each of the pressure contact surfaces, the junction region is divided into two in the long side direction of the semiconductor element and arranged along the inner periphery of the pressure contact surface.
前記バンプの平面形状は、前記半導体素子の長辺方向の長さが前記半導体素子の短辺方向の長さよりも長いことを特徴とする半導体装置。 In claim 2,
The planar shape of the bump is a semiconductor device characterized in that the length of the semiconductor element in the long side direction is longer than the length of the semiconductor element in the short side direction.
前記半導体素子の平面形状は長方形であり、
前記複数の素子電極部は、前記半導体素子の二つの長辺及び二つの短辺のそれぞれに沿って並ぶように配置され、
前記長辺に配置された前記複数の素子電極部の配列ピッチは、前記短辺に配置された前記複数の素子電極部の配列ピッチよりも大きいことを特徴とする半導体装置。 In any one of Claims 1-3,
The planar shape of the semiconductor element is a rectangle,
The plurality of element electrode portions are arranged along each of two long sides and two short sides of the semiconductor element,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein an arrangement pitch of the plurality of element electrode portions arranged on the long side is larger than an arrangement pitch of the plurality of element electrode portions arranged on the short side.
それぞれの前記圧接面において、前記接合領域は二つに分離され且つそれぞれ三日月状の平面形状を有し、前記三日月形状の凹んだ側が互いに向き合うように配置されていることを特徴とする半導体装置。 In any one of Claims 1-4,
In each of the pressure contact surfaces, the junction region is divided into two and each has a crescent-shaped planar shape, and the semiconductor devices are arranged so that the concave sides of the crescent shape face each other.
前記回路基板は、前記半導体素子を実装するためのパッケージ基板であるか、又は、前記半導体素子を実装するための回路ブロック基板の一部分であり、
前記複数の基板電極部にそれぞれ接続された複数のリード電極と、前記複数のリード電極を介して前記半導体素子の前記複数の素子電極部を外部回路に電気的に接続するための複数の外部電極端子とを有することを特徴とする半導体装置。 In any one of Claims 1-5,
The circuit board is a package board for mounting the semiconductor element, or a part of a circuit block board for mounting the semiconductor element,
A plurality of lead electrodes respectively connected to the plurality of substrate electrode portions, and a plurality of external electrodes for electrically connecting the plurality of element electrode portions of the semiconductor element to an external circuit via the plurality of lead electrodes A semiconductor device comprising: a terminal.
前記バンプがNi−Auを材料としており且つ前記一方の電極部が前記基板電極部であることを特徴とする半導体装置。 In any one of Claims 1-6,
The semiconductor device, wherein the bump is made of Ni-Au and the one electrode portion is the substrate electrode portion.
前記バンプがCu−Ni−Auを材料としており且つ前記一方の電極部が前記素子電極部であることを特徴とする半導体装置。 In any one of Claims 1-6,
The semiconductor device, wherein the bump is made of Cu-Ni-Au and the one electrode portion is the element electrode portion.
前記バンプと前記一方の電極部とが接触する面の代わりに、前記素子電極部上に形成された素子側バンプと、前記基板電極部上に形成された基板側バンプとの接触する面が前記圧接面となっていることを特徴とする半導体装置。 In any one of Claims 1-8,
Instead of the surface where the bump and the one electrode part are in contact, the surface where the element side bump formed on the element electrode part and the substrate side bump formed on the substrate electrode part are in contact with each other. A semiconductor device having a pressure contact surface.
前記半導体素子は光学用半導体素子であり、前記主面上に透光部材を備え且つ前記透光部材上に開口を有する樹脂により覆われていることを特徴とする半導体装置。 In any one of Claims 1-9,
The semiconductor device is an optical semiconductor device, and includes a light-transmitting member on the main surface and is covered with a resin having an opening on the light-transmitting member.
前記透光部材は前記バンプの高さよりも厚く、
前記回路基板は貫通孔を備え、
前記回路基板の前記光学用半導体素子の実装面と反対の側から、前記貫通孔及び前記透光部材を通じて前記光学用半導体素子が受発光する配置となっていることを特徴とする半導体装置。 In claim 10,
The translucent member is thicker than the bump height,
The circuit board includes a through hole,
A semiconductor device, wherein the optical semiconductor element receives and emits light from the side of the circuit board opposite to the mounting surface of the optical semiconductor element through the through hole and the light transmitting member.
前記バンプと前記一方の電極部とが接触する面の代わりに、前記素子電極部上に形成された素子側バンプと、前記基板電極部上に形成された基板側バンプとの接触する面が前記圧接面となっていることを特徴とする半導体装置。 In any one of Claims 1-11,
Instead of the surface where the bump and the one electrode part are in contact, the surface where the element side bump formed on the element electrode part and the substrate side bump formed on the substrate electrode part are in contact with each other. A semiconductor device having a pressure contact surface.
前記複数の素子電極部及び前記複数の基板電極部のうちの一方の電極部上にそれぞれバンプを設ける工程(b)と、
前記工程(b)の後に、前記複数の素子電極部と前記複数の基板電極部とをそれぞれ前記バンプを挟んで対向させて且つ互いに押圧させながら、前記複数の素子電極部、前記複数の基板電極部及び前記バンプを加熱すると共に少なくとも前記一方の電極部を振動させる(c)とを備え、
前記工程(c)において、前記前記複数の素子電極部と前記複数の基板電極部とがそれぞれ前記バンプを介して接続され、
前記バンプと、前記素子電極部及び前記基板電極部のうちの一方の電極部とは、これらの圧接面において、互いに分離した複数の接合領域によって接続することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A semiconductor element provided with a plurality of element electrode portions on a peripheral portion of a main surface serving as a circuit forming surface and a circuit board provided with a plurality of substrate electrode portions arranged so as to correspond to the plurality of element electrode portions. Preparing step (a);
A step (b) of providing bumps on one of the plurality of element electrode portions and the plurality of substrate electrode portions,
After the step (b), the plurality of element electrode portions and the plurality of substrate electrode portions are pressed against each other with the plurality of element electrode portions and the plurality of substrate electrode portions facing each other across the bumps. (C) and heating at least one of the electrode portions while heating the portion and the bump,
In the step (c), the plurality of element electrode portions and the plurality of substrate electrode portions are respectively connected via the bumps,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the bump and one of the element electrode portion and the substrate electrode portion are connected to each other by a plurality of bonding regions separated from each other on their pressure contact surfaces.
前記半導体素子の平面形状は長方形であり、
前記工程(c)において前記半導体素子の長辺方向に前記振動を加えることにより、それぞれの前記圧接面において、前記接合領域は、前記長辺方向に二つに分離して形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In claim 13,
The planar shape of the semiconductor element is a rectangle,
By applying the vibration in the long side direction of the semiconductor element in the step (c), the bonding region is formed separately in two in the long side direction on each pressure contact surface. A method for manufacturing a semiconductor device.
前記工程(c)において、前記半導体素子、前記素子電極部、前記基板電極部及び前記バンプを100℃以上で且つ160℃以下に加熱することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In claim 13 or 14,
In the step (c), the semiconductor device, the device electrode portion, the substrate electrode portion, and the bump are heated to 100 ° C. or higher and 160 ° C. or lower.
前記工程(b)の後で且つ前記工程(c)の前に、前記バンプの表面を平坦化する工程を更に備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In any one of Claims 13-15,
A method of manufacturing a semiconductor device, further comprising a step of planarizing a surface of the bump after the step (b) and before the step (c).
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