JP2015012005A - 半導体装置 - Google Patents
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- H01L2224/05684—Tungsten [W] as principal constituent
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- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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Abstract
【課題】故障した半導体素子を除去する際に、周囲に実装されている正常な半導体素子が故障してしまったり、正常な半導体素子までが除去されてしまう。
【解決手段】
基板側電極が配置されたベース基板と、基板側電極にはんだを介して電気的に接続されたチップ側電極を有し下面側に光吸収層が形成された半導体素子とを備えた。これにより、レーザ光を上方から照射した際に光吸収層で発生する熱を利用してはんだを溶解させ、故障した半導体素子のみを除去するようにした。
【選択図】図4
【解決手段】
基板側電極が配置されたベース基板と、基板側電極にはんだを介して電気的に接続されたチップ側電極を有し下面側に光吸収層が形成された半導体素子とを備えた。これにより、レーザ光を上方から照射した際に光吸収層で発生する熱を利用してはんだを溶解させ、故障した半導体素子のみを除去するようにした。
【選択図】図4
Description
本技術は、ベース基板上に半導体素子が実装された半導体装置についての技術分野に関する。
ベース基板上に半導体素子が高密度に集積された半導体装置において、半導体素子に故障が見つかった場合には、その半導体素子を半導体装置から除去することが考えられる。
半導体素子を半導体装置から除去する方法に関しては、いくつかの提案がなされている。例えば、特許文献1では、加熱したガスを半導体素子(特許文献1における電子部品41)に吹き付ける方法によって除去する方法が提案されている。また、特許文献2では、故障した半導体素子(特許文献2における電子部品8)に光吸収材を塗布し、レーザ光を照射することにより除去する方法が提案されている。
半導体素子を半導体装置から除去する方法に関しては、いくつかの提案がなされている。例えば、特許文献1では、加熱したガスを半導体素子(特許文献1における電子部品41)に吹き付ける方法によって除去する方法が提案されている。また、特許文献2では、故障した半導体素子(特許文献2における電子部品8)に光吸収材を塗布し、レーザ光を照射することにより除去する方法が提案されている。
しかし、特許文献1に記載された方法では、故障した半導体素子の周囲に実装されている正常な半導体素子にまで加熱したガスによる影響が及び、正常な半導体素子が故障してしまったり、正常な半導体素子までが除去されてしまう可能性がある。
また、特許文献2に記載された方法では、故障した半導体素子に光吸収材を塗布する工程が必要となりコストが増加してしまう。
また、特許文献2に記載された方法では、故障した半導体素子に光吸収材を塗布する工程が必要となりコストが増加してしまう。
そこで、本技術は、上記した問題点を克服し、作業に係るコストを増加させることなく、故障した半導体素子のみを半導体装置から除去することを目的とする。
第1に、本技術に係る半導体装置は、基板側電極が配置されたベース基板と、
前記基板側電極にはんだを介して電気的に接続されたチップ側電極を有し下面側に光吸収層が形成された半導体素子とを備えたものである。
前記基板側電極にはんだを介して電気的に接続されたチップ側電極を有し下面側に光吸収層が形成された半導体素子とを備えたものである。
半導体素子に光吸収層が形成されているため、レーザ光による半導体素子の除去が可能であり、光吸収材を塗布する必要がない。
第2に、上記した本技術に係る半導体装置においては、前記半導体素子の下面側に前記光吸収層に接する熱拡散層が形成されることが望ましい。
光吸収層に接する熱拡散層が形成されているため、光吸収層で受けた熱をはんだに対してより多く伝えることができる。
第3に、上記した本技術に係る半導体装置においては、前記ベース基板の上面側に光反射層が形成されることが望ましい。
そのため、光反射層からの反射光によってもはんだが加熱される。
第4に、上記した本技術に係る半導体装置においては、前記光反射層は前記基板側電極と電気的に接続されることが望ましい。
そのため、レーザ光の照射に応じて光反射層で発生する熱がはんだに伝わりやすくされる。
第5に、上記した本技術に係る半導体装置においては、前記光反射層の下面側に前記光反射層と接する保護層が形成されることが望ましい。
そのため、レーザ光の照射に応じて光反射層で発生する熱が保護層よりも下の層へ伝達されにくい。
第6に、上記した本技術に係る半導体装置においては、前記半導体素子は下面側において前記光吸収層が形成されない空隙部を有し、前記ベース基板は上面側において前記空隙部に対向する部分に前記光反射層が形成されることが望ましい。
そのため、半導体素子を透過したレーザ光がベース基板の光反射層で反射され、光反射層よりも下の層にレーザ光が直接照射されない。
第7に、上記した本技術に係る半導体装置においては、前記光吸収層はTi、Ni、Pt、SnまたはWのうち何れか一つを含んで形成されることが望ましい。
そのため、光吸収層がレーザ光を吸収しやすくされる。
第8に、上記した本技術に係る半導体装置においては、前記熱拡散層はAl、Cu、AuまたはAgのうち何れか一つを含んで形成されることが望ましい。
そのため、光吸収層で受けた熱が熱拡散層によって拡散し易くされる。
第9に、上記した本技術に係る半導体装置においては、前記光反射層はAl、Cu、AuまたはAgのうち何れか一つを含んで形成されることが望ましい。
そのため、光反射層でレーザ光が反射しやすくされる。
第10に、上記した本技術に係る半導体装置においては、前記保護層はTi、Ni、Pt、SnまたはWのうち何れか一つを含んで形成されることが望ましい。
そのため、レーザ光の照射により光反射層で発生する熱が保護層の下方へ伝わりにくくされる。
本技術によれば、レーザ光による半導体素子の除去が可能であり、光吸収材を塗布する必要がないため、作業に係るコストを増加させることなく故障した半導体素子のみを半導体装置から除去することができる。
以下に、本技術半導体装置を実施するための形態について添付図を参照して説明する。
以下では、本技術を半導体素子が高密度に実装された半導体装置に適用した例を説明する。尚、本技術は半導体素子をベース基板上に実装した半導体装置に対して広く適用することができる。
実施の形態の説明は、以下の順序で行う。
<1.半導体装置の全体構成>
<2.半導体素子の除去方法>
<3.第1の実施の形態に係る半導体装置の構造>
<4.半導体素子除去時の作用及び効果>
<5.第2の実施の形態>
<6.第3の実施の形態>
<7.チップ側UBM層と基板側UBM層の配置パターン>
[7−1.第1の配置パターン]
[7−2.第2の配置パターン]
[7−3.第3の配置パターン]
[7−4.第4の配置パターン]
[7−5.その他の配置パターン]
<8.半導体素子の形状に係る変形例>
<9.空隙部が形成されない例>
<10.まとめ>
実施の形態の説明は、以下の順序で行う。
<1.半導体装置の全体構成>
<2.半導体素子の除去方法>
<3.第1の実施の形態に係る半導体装置の構造>
<4.半導体素子除去時の作用及び効果>
<5.第2の実施の形態>
<6.第3の実施の形態>
<7.チップ側UBM層と基板側UBM層の配置パターン>
[7−1.第1の配置パターン]
[7−2.第2の配置パターン]
[7−3.第3の配置パターン]
[7−4.第4の配置パターン]
[7−5.その他の配置パターン]
<8.半導体素子の形状に係る変形例>
<9.空隙部が形成されない例>
<10.まとめ>
<1.半導体装置の全体構成>
図1に示すように、半導体装置1は、ベース基板2とベース基板2上にはんだ等を用いて実装された複数の半導体素子3、3、・・・を有している。
半導体素子3、3、・・・は、例えば、数10μm〜数100μmピッチでベース基板2に実装されており、比較的高密度な実装とされている。
図1に示すように、半導体装置1は、ベース基板2とベース基板2上にはんだ等を用いて実装された複数の半導体素子3、3、・・・を有している。
半導体素子3、3、・・・は、例えば、数10μm〜数100μmピッチでベース基板2に実装されており、比較的高密度な実装とされている。
<2.半導体素子の除去方法>
ここで上記のような半導体装置1を製造する場合、ベース基板2に半導体素子3、3、・・・を実装した後の検査工程において、不良品としての半導体素子3が見つかることがある。このとき、半導体素子3、3、・・・は上記のように比較的高密度な実装とされているため、不良品とされた半導体素子3のみを除去することが難しい場合がある。
ここで上記のような半導体装置1を製造する場合、ベース基板2に半導体素子3、3、・・・を実装した後の検査工程において、不良品としての半導体素子3が見つかることがある。このとき、半導体素子3、3、・・・は上記のように比較的高密度な実装とされているため、不良品とされた半導体素子3のみを除去することが難しい場合がある。
そこで、以下で詳述する本実施の形態では、ベース基板2から不良品とされた半導体素子3を除去する方法として、図2に示すような除去装置200を用いた手法を採用する。除去装置200は、レーザ光の照射と部品の吸引とが可能に構成されている。
図2Aに示すように、除去対象となる半導体素子3に対して、除去装置200によりレーザ光を上方から照射し、半導体素子3とベース基板2とを結合しているはんだを溶解させる。この際、除去装置200から出射されるレーザ光の波長は、半導体素子3の基板部6を透過するものを選択する。例えば、基板部6がSiで形成されている場合には1nmより長波長となるレーザ光を選択し、基板部6がGaAsで形成されている場合には900nmより長波長となるレーザ光を選択する。
図2Aに示すように、除去対象となる半導体素子3に対して、除去装置200によりレーザ光を上方から照射し、半導体素子3とベース基板2とを結合しているはんだを溶解させる。この際、除去装置200から出射されるレーザ光の波長は、半導体素子3の基板部6を透過するものを選択する。例えば、基板部6がSiで形成されている場合には1nmより長波長となるレーザ光を選択し、基板部6がGaAsで形成されている場合には900nmより長波長となるレーザ光を選択する。
次に、図2Bに示すように、除去装置200による吸引を行って溶解させたはんだと共に半導体素子3をベース基板2から剥離させる。
これにより、半導体素子3、3、・・・が比較的高密度に実装されていたとしても、不良品とされた半導体素子3をベース基板2から除去することができる。
これにより、半導体素子3、3、・・・が比較的高密度に実装されていたとしても、不良品とされた半導体素子3をベース基板2から除去することができる。
<3.第1の実施の形態に係る半導体装置の構造>
上記の除去手法を前提とした第1の実施の形態に係る半導体装置1の具体的な構造を図3を参照して説明する。
上記の除去手法を前提とした第1の実施の形態に係る半導体装置1の具体的な構造を図3を参照して説明する。
ベース基板2は、基板部4と基板部4の上面側に形成されはんだ100と電気的に接続するための複数の基板側電極5、5、・・・とを有している。基板側電極5は、例えば、Cu等の導体を主成分とした金属で形成されている。
半導体素子3は、基板部6と基板部6の下面側に形成された複数のチップ側電極7、7、・・・とチップ側UBM(アンダーバンプメタル)層8、8、・・・とを有している。
チップ側電極7、7、・・・は、チップ側UBM層8、8、・・・を介してはんだ100とそれぞれ電気的に接続されている。また、チップ側電極7は、例えば、Cu等の導体を主成分とした金属で形成されている。
チップ側電極7、7、・・・は、チップ側UBM層8、8、・・・を介してはんだ100とそれぞれ電気的に接続されている。また、チップ側電極7は、例えば、Cu等の導体を主成分とした金属で形成されている。
チップ側UBM層8は3層からなる多層構造とされ、上から光吸収層9、熱拡散層10、光吸収層9が順に配置されている。
また、チップ側UBM層8、8、・・・は、それぞれのチップ側電極7、7、・・・と接合されているが、全てのチップ側電極7、7、・・・同士が直接的に導通してしまうことを避けるために、少なくとも一組のチップ側UBM層8、8の間には空隙部11(非形成部分)が形成されており、チップ側UBM層8、8は離隔して形成されている。
また、チップ側UBM層8、8、・・・は、それぞれのチップ側電極7、7、・・・と接合されているが、全てのチップ側電極7、7、・・・同士が直接的に導通してしまうことを避けるために、少なくとも一組のチップ側UBM層8、8の間には空隙部11(非形成部分)が形成されており、チップ側UBM層8、8は離隔して形成されている。
<4.半導体素子除去時の作用及び効果>
前述した手法により半導体装置1から不良品とされた半導体素子3を除去する際には、図4中の矢印で示すように除去装置200から半導体素子3に対しレーザ光が照射される。
前述した手法により半導体装置1から不良品とされた半導体素子3を除去する際には、図4中の矢印で示すように除去装置200から半導体素子3に対しレーザ光が照射される。
このとき、半導体素子3の光吸収層9により、照射されたレーザ光が効率よく吸収されるため、チップ側UBM層8を介してはんだ100を効率よく加熱することができる。
また、半導体素子3に光吸収層9と接する熱拡散層10が形成されていることにより、光吸収層9で受けた熱をはんだ100に対してより多く伝えることができる。従って、更に効率よくはんだ100を溶解することができる。
ここで、光吸収層9は、レーザ光を吸収しやすいTi、Ni、Pt、SnまたはWのうち何れか一つを含んで形成されることが望ましい。これにより、光吸収層9がレーザ光を吸収しやすくされるため、チップ側UBM層8を介して下部に接続されたはんだ100を効率よく加熱することができる。
また、熱拡散層10は、熱伝導率の高いAl、Cu、AuまたはAgのうち何れか一つを含んで形成されることが望ましい。これにより、光吸収層9で受けた熱が熱拡散層10によって拡散し易くされるため、チップ側UBM層8を介してはんだ100により多くの熱が伝わり、更に効率よくはんだ100を溶解することができる。
このように第1の実施の形態に係る半導体装置1によれば、はんだ100を効率よく溶解させることができる。そのため、除去装置200による吸引を行った際には、図5に示すように、ベース基板2の上面側に配置された基板側電極5におけるはんだ100の残存量が低減される。従って、半導体素子3を除去した位置への半導体素子3の再実装を容易に行うことができる。
<5.第2の実施の形態>
図6及び図7を参照して、第2の実施の形態に係る半導体装置1Aを説明する。
尚、第2の実施の形態において、第1の実施の形態と同じ構成となる部分に関しては第1の実施の形態と同様の符号を付して説明を省略する。よって、以下では、第1の実施の形態と異なる構成となる部分に関して説明を行う。
図6及び図7を参照して、第2の実施の形態に係る半導体装置1Aを説明する。
尚、第2の実施の形態において、第1の実施の形態と同じ構成となる部分に関しては第1の実施の形態と同様の符号を付して説明を省略する。よって、以下では、第1の実施の形態と異なる構成となる部分に関して説明を行う。
図6に示すように、第2の実施の形態に係る半導体装置1Aは、ベース基板2Aの上面側にアンダーバンプメタル層としての基板側UBM層12、12、・・・が形成されている。本実施の形態では、基板側UBM層12、12、・・・はそれぞれ1層構造とされ、光反射層13、13、・・・が形成されている。光反射層13、13、・・・は、その一部がベース基板2Aの上方に位置する空隙部11と対向するように形成されている。具体的には、光反射層13、13、・・・は、基板部4の上面側において空隙部11と対向する部分の全てを覆うように、ベース基板2Aの上面側に配置されている。
光反射層13は基板側電極5と接合され、光反射層13と基板側電極5の間が電気的に接続されている。
光反射層13は基板側電極5と接合され、光反射層13と基板側電極5の間が電気的に接続されている。
尚、全ての基板側電極5、5、・・・が直接的に導通しないように、少なくとも一組の光反射層13、13の間には空隙部14が形成されており、光反射層13、13は離隔して形成されている。
第2の実施の形態に係る半導体装置1Aによれば、ベース基板2Aの上面側に設けられた光反射層13、13、・・・によって除去装置200からのレーザ光が反射される。
図7に示すように、除去装置200からのレーザ光の一部は、半導体素子3を透過して空隙部11から射出されて光反射層13で反射される。また、レーザ光の他の一部は半導体素子3、3の間を通過して光反射層13で反射される。
これらの反射光は、光吸収層9に入射して吸収されると共に、はんだ100に直接照射される。
図7に示すように、除去装置200からのレーザ光の一部は、半導体素子3を透過して空隙部11から射出されて光反射層13で反射される。また、レーザ光の他の一部は半導体素子3、3の間を通過して光反射層13で反射される。
これらの反射光は、光吸収層9に入射して吸収されると共に、はんだ100に直接照射される。
反射光が光吸収層9に吸収されることにより、熱拡散層10を介してはんだ100が加熱される。また、はんだ100に照射された反射光により、はんだ100が直接的に加熱される。
このように、半導体装置1Aは、ベース基板2Aの上面側に光反射層13、13、・・・を備えたことで、光反射層13、13、・・・からの反射光によってもはんだ100を加熱することができる。従って、はんだ100を効率よく加熱することができる。
また、光反射層13が基板側電極5と電気的に接続されていることにより、光反射層13に発生した熱がはんだ100に伝わるため、はんだ100を効率よく加熱することができる。
また、光反射層13が基板側電極5と電気的に接続されていることにより、光反射層13に発生した熱がはんだ100に伝わるため、はんだ100を効率よく加熱することができる。
更に、ベース基板2Aの上面側において半導体素子3の空隙部11に対向する部分に光反射層13が形成されることにより、半導体素子3を透過したレーザ光が光反射層13の下側に位置する基板部4に直接照射されないため、基板部4の損傷を抑制することができる。
このとき、ベース基板2Aの光反射層13は、レーザ光を反射しやすいAl、Cu、AuまたはAgのうち何れか一つを含んで形成されることが望ましい。これにより、光反射層13がレーザ光を反射しやすくされるため、半導体素子3を透過したレーザ光を利用してはんだ100を更に効率よく加熱することができる。
<6.第3の実施の形態>
図8を参照して、第3の実施の形態に係る半導体装置1Bを説明する。
尚、第3の実施の形態において、第1の実施の形態及び第2の実施の形態と同じ構成となる部分に関しては同様の符号を付して説明を省略する。よって、以下では、第1の実施の形態及び第2の実施の形態と異なる構成となる部分に関して説明を行う。
図8を参照して、第3の実施の形態に係る半導体装置1Bを説明する。
尚、第3の実施の形態において、第1の実施の形態及び第2の実施の形態と同じ構成となる部分に関しては同様の符号を付して説明を省略する。よって、以下では、第1の実施の形態及び第2の実施の形態と異なる構成となる部分に関して説明を行う。
図8に示すように、第3の実施の形態に係る半導体装置1Bにおいては、ベース基板2Bの上面側に接合されている基板側UBM層12B、12B、・・・がそれぞれ2層構造とされている。各基板側UBM層12Bにおいては、上から光反射層13、保護層15が順に配置されている。
ベース基板2Bの基板部4と光反射層13との間に保護層15が形成されていることにより、レーザ光の照射に応じて光反射層13で発生する熱が直接基板部4へ伝達されないため、基板部4の損傷を抑制することができる。
このとき、ベース基板2Bの保護層15は、熱を吸収しやすいTi、Ni、Pt、SnまたはWのうち何れか一つを含んで形成されることが望ましい。これにより、レーザ光を照射されたことにより光反射層13で発生する熱が基板部4へ伝わりにくくされるため、ベース基板2Bの基板部4の損傷を更に抑制することができる。
<7.チップ側UBM層と基板側UBM層の配置パターン>
ここでは、前述した第2の実施の形態及び第3の実施の形態に係る半導体装置1A(1B)におけるチップ側UBM層8と基板側UBM層12(12B)の配置パターンの例を説明する。
ここでは、前述した第2の実施の形態及び第3の実施の形態に係る半導体装置1A(1B)におけるチップ側UBM層8と基板側UBM層12(12B)の配置パターンの例を説明する。
[7−1.第1の配置パターン]
図9A及び図9Bに示す第1の配置パターンは、チップ側電極7、7、・・・及び基板側電極5、5、・・・がそれぞれ別々の信号を伝送する独立の端子とされた場合を想定した配置パターンである。この図の例では、半導体素子3の下面側に4つのチップ側電極7、7、7、7が形成されている。これらチップ側電極7、7、7、7同士が直接的に導通しないように、チップ側電極7、7、7、7に接合されたチップ側UBM層8、8、8、8はそれぞれ離隔して配置されている。チップ側UBM層8、8、8、8は略正方形状に形成されており、この場合の半導体素子3の下面側においては空隙部11が略十字形状に形成されている。
図9A及び図9Bに示す第1の配置パターンは、チップ側電極7、7、・・・及び基板側電極5、5、・・・がそれぞれ別々の信号を伝送する独立の端子とされた場合を想定した配置パターンである。この図の例では、半導体素子3の下面側に4つのチップ側電極7、7、7、7が形成されている。これらチップ側電極7、7、7、7同士が直接的に導通しないように、チップ側電極7、7、7、7に接合されたチップ側UBM層8、8、8、8はそれぞれ離隔して配置されている。チップ側UBM層8、8、8、8は略正方形状に形成されており、この場合の半導体素子3の下面側においては空隙部11が略十字形状に形成されている。
ベース基板2A(2B)の上面側には、基板側電極5、5、5、5に接合された基板側UBM層12、12、12、12(12B、12B、12B、12B)と金属層12’(12B)とが形成されている。金属層12’は、基板側UBM層12と同じく光反射層13で構成された金属層であり、金属層12B’は基板側UBM層12Bと同じく上から光反射層13と保護層15が配置された金属層である。
金属層12’(12B’)と基板側UBM層12、12、12、12(12B、12B、12B、12B)との間には空隙部14、14、14、14が形成され、これにより基板側電極5、5、5、5同士が直接的に導通しないようにされている。
金属層12’(12B’)と基板側UBM層12、12、12、12(12B、12B、12B、12B)との間には空隙部14、14、14、14が形成され、これにより基板側電極5、5、5、5同士が直接的に導通しないようにされている。
金属層12’(12B’)は、半導体素子3の下面側に形成された空隙部11と対向する部分全てを覆うように形成されている。従って、ベース基板2A(2B)の上面側には、空隙部11と対向する部分全てを覆うように光反射層が形成されている。そのため、空隙部11を介したレーザ光によって基板部4が直接的に照射されない。
また、第1の配置パターンでは、チップ側UBM層8、8、8、8がベース基板2A(2B)側の空隙部14、14、14、14を覆うように形成されている(図9B参照)。そのため、半導体素子3側の空隙部11を介したレーザ光がベース基板2A(2B)側の空隙部14、14、14、14内に照射されてしまうことが防止され、基板部4の損傷を抑制できる。
[7−2.第2の配置パターン]
図10に示す第2の配置パターンは、各チップ側UBM層8と各空隙部14の形状を第1の配置パターンとは異なる形状としたものである。具体的に、第2の配置パターンにおいては、チップ側UBM層8、8、8、8が長方形状とされている。そのため、ベース基板2A(2B)における空隙部14、14、14、14は、外縁形状が同様に長方形状とされている。
図10に示す第2の配置パターンは、各チップ側UBM層8と各空隙部14の形状を第1の配置パターンとは異なる形状としたものである。具体的に、第2の配置パターンにおいては、チップ側UBM層8、8、8、8が長方形状とされている。そのため、ベース基板2A(2B)における空隙部14、14、14、14は、外縁形状が同様に長方形状とされている。
[7−3.第3の配置パターン]
図11に示す第3の配置パターンでは、半導体素子3の各チップ側UBM層8が三角形状とされている。そのため、ベース基板2A(2B)における各空隙部14も外縁形状が同様に三角形状とされている。
図11に示す第3の配置パターンでは、半導体素子3の各チップ側UBM層8が三角形状とされている。そのため、ベース基板2A(2B)における各空隙部14も外縁形状が同様に三角形状とされている。
[7−4.第4の配置パターン]
第4の配置パターンは、半導体素子3のチップ側電極7、7、・・・及びベース基板2A(2B)の基板側電極5、5、・・・に同電位の端子が設けられた例である。
図12に示す例では、半導体素子3における四つのチップ側電極7、7、7、7のうち、三つのチップ側電極7、7、7が共通のチップ側UBM層8を介して電気的に接続された同電位端子とされている。残り一つのチップ側電極7は同電位端子以外の端子であり、当該チップ側電極7の下方に配置されたチップ側UBM層8は、空隙部11を介して前記共通のチップ側UBM層8と離隔して設けられ、これにより同電位とすべきでない端子同士が直接的に導通しないようにされている。
第4の配置パターンは、半導体素子3のチップ側電極7、7、・・・及びベース基板2A(2B)の基板側電極5、5、・・・に同電位の端子が設けられた例である。
図12に示す例では、半導体素子3における四つのチップ側電極7、7、7、7のうち、三つのチップ側電極7、7、7が共通のチップ側UBM層8を介して電気的に接続された同電位端子とされている。残り一つのチップ側電極7は同電位端子以外の端子であり、当該チップ側電極7の下方に配置されたチップ側UBM層8は、空隙部11を介して前記共通のチップ側UBM層8と離隔して設けられ、これにより同電位とすべきでない端子同士が直接的に導通しないようにされている。
ベース基板2A(2B)の上面側には、同電位端子である三つの基板側電極5、5、5に接合された共通の基板側UBM層12(12B)と、同電位端子以外の端子である基板側電極5と接合された基板側UBM層12(12B)とが形成されている。これら二つの基板側UBM層12(12B)の間には空隙部14が形成され、同電位とすべきでない端子同士が直接的に導通しないようにされている。
前記共通の基板側UBM層12(12B)は、基板部4の上面側において空隙部11と対向する部分の全てを覆うようにベース基板2Aの上面側に形成されている。そのため、空隙部11を介したレーザ光によって基板部4が直接的に照射されない。
また、半導体素子3側において、前記共通のチップ側UBM層8と離隔して設けられたチップ側UBM層8はベース基板2A(2B)側の空隙部14を覆うように形成されている。そのため、空隙部11を介したレーザ光が空隙部14内に照射されてしまうことを防止できる。
また、半導体素子3側において、前記共通のチップ側UBM層8と離隔して設けられたチップ側UBM層8はベース基板2A(2B)側の空隙部14を覆うように形成されている。そのため、空隙部11を介したレーザ光が空隙部14内に照射されてしまうことを防止できる。
[7−5.その他の配置パターン]
チップ側UBM層8と基板側UBM層12(12B)の配置パターンは、上記に示した第1乃至第4の配置パターンに示したものに限られることはなく、チップ側UBM層8、8、・・・の間に設けられた空隙部11を透過したレーザ光がベース基板2A(2B)の光反射層13で反射されるように、光反射層13が形成されていればよい。
チップ側UBM層8と基板側UBM層12(12B)の配置パターンは、上記に示した第1乃至第4の配置パターンに示したものに限られることはなく、チップ側UBM層8、8、・・・の間に設けられた空隙部11を透過したレーザ光がベース基板2A(2B)の光反射層13で反射されるように、光反射層13が形成されていればよい。
<8.半導体素子の形状に係る変形例>
ベース基板2(2A、2B)上に半導体素子3を隙間なく並べる場合には、除去対象となる半導体素子3にレーザ光を照射する際に、隣接する半導体素子3にレーザ光の一部が照射されてしまうことが考えられる。その際に、隣接する正常な半導体素子3を損傷させてしまう場合がある。
このような問題点を解決するために、半導体素子3の形状と半導体素子3の下部に接合されるはんだ100、100、・・・の配置を工夫することが考えられる。
ベース基板2(2A、2B)上に半導体素子3を隙間なく並べる場合には、除去対象となる半導体素子3にレーザ光を照射する際に、隣接する半導体素子3にレーザ光の一部が照射されてしまうことが考えられる。その際に、隣接する正常な半導体素子3を損傷させてしまう場合がある。
このような問題点を解決するために、半導体素子3の形状と半導体素子3の下部に接合されるはんだ100、100、・・・の配置を工夫することが考えられる。
図13に示す例では、半導体素子3を六角形状に形成し、はんだ100、100、・・・を半導体素子3の六角形状の中心点から等距離に位置されるように配置している。
レーザ光の照射スポット300は略円形であるため、照射スポット300の径を調節することにより、全てのはんだ100、100、・・・にレーザ光を照射しつつ照射範囲を半導体素子3の外周縁よりも内側に納めることができる。
これにより、除去対象とされた半導体素子3に隣接する半導体素子3を損傷させずに、除去対象とされた半導体素子3の除去を行うことができる。
レーザ光の照射スポット300は略円形であるため、照射スポット300の径を調節することにより、全てのはんだ100、100、・・・にレーザ光を照射しつつ照射範囲を半導体素子3の外周縁よりも内側に納めることができる。
これにより、除去対象とされた半導体素子3に隣接する半導体素子3を損傷させずに、除去対象とされた半導体素子3の除去を行うことができる。
尚、半導体素子3は、上記に示した六角形状以外にも、三角形状や複数の形状の組合せ等によって構成されていてもよい。
<9.空隙部が形成されない例>
これまで記述した例においては、チップ側UBM層8、8、・・・及び基板側UBM層12、12、・・・(12B、12B、・・・)を離隔して形成するために、半導体素子3の空隙部11及びベース基板2(2A、2B)の空隙部14が形成されていたが、空隙部11または空隙部14の少なくともどちらか一方が形成されない構成とすることもできる。ここでいう空隙部11とは、半導体素子3の下面側において基板部6が下方に露出されている部分を指し、空隙部14とは、ベース基板2(2A、2B)の上面側において基板部4が上方に露出されている部分を指す。
これまで記述した例においては、チップ側UBM層8、8、・・・及び基板側UBM層12、12、・・・(12B、12B、・・・)を離隔して形成するために、半導体素子3の空隙部11及びベース基板2(2A、2B)の空隙部14が形成されていたが、空隙部11または空隙部14の少なくともどちらか一方が形成されない構成とすることもできる。ここでいう空隙部11とは、半導体素子3の下面側において基板部6が下方に露出されている部分を指し、空隙部14とは、ベース基板2(2A、2B)の上面側において基板部4が上方に露出されている部分を指す。
図14は、半導体素子3Cの下面側に空隙部11が形成されていない例を示している。
半導体素子3Cの下面側は全てチップ側UBM層8C、8C、・・・で覆われ、少なくとも一組のチップ側UBM層8C、8Cの間で、一方のチップ側UBM層8Cの一部が他方のチップ側UBM層8Cと異なる層位置(半導体素子3Cの厚み方向における層の形成位置)に形成されている。このようにチップ側UBM層8C、8C同士を異なる層位置に形成することによっても、チップ側UBM層8C、8Cが直接的に導通されないようにできる。
空隙部11が形成されないことで、ベース基板2Bの上面側に基板部4の損傷抑制のために設けられる光反射層13の面積を小さくすることができる。
尚、図14ではベース基板2Bを用いた例を示したが、ベース基板2Aにおける光反射層13においても同様の効果を得ることができる。
半導体素子3Cの下面側は全てチップ側UBM層8C、8C、・・・で覆われ、少なくとも一組のチップ側UBM層8C、8Cの間で、一方のチップ側UBM層8Cの一部が他方のチップ側UBM層8Cと異なる層位置(半導体素子3Cの厚み方向における層の形成位置)に形成されている。このようにチップ側UBM層8C、8C同士を異なる層位置に形成することによっても、チップ側UBM層8C、8Cが直接的に導通されないようにできる。
空隙部11が形成されないことで、ベース基板2Bの上面側に基板部4の損傷抑制のために設けられる光反射層13の面積を小さくすることができる。
尚、図14ではベース基板2Bを用いた例を示したが、ベース基板2Aにおける光反射層13においても同様の効果を得ることができる。
また、図15は、ベース基板2Dの上面側に空隙部14が形成されていない例を示している(第2の例)。
ベース基板2Dの上面側は全て基板側UBM層12D、12D、・・・で覆われ、少なくとも一組の基板側UBM層12D、12Dの間で、一方の基板側UBM層12Dの一部が他方の基板側UBM層12Dと異なる層位置(ベース基板2Dの厚み方向における層の形成位置)に形成されている。このように基板側UBM層12D、12D同士を異なる層位置に形成することによっても、基板側UBM層12D、12Dが直接的に導通されないようにできる。
空隙部14が形成されないことで、半導体素子3を透過したレーザ光が直接的に基板部4に照射されないため、半導体素子3に設けられるチップ側UBM層8の面積を小さくすることができる。
ベース基板2Dの上面側は全て基板側UBM層12D、12D、・・・で覆われ、少なくとも一組の基板側UBM層12D、12Dの間で、一方の基板側UBM層12Dの一部が他方の基板側UBM層12Dと異なる層位置(ベース基板2Dの厚み方向における層の形成位置)に形成されている。このように基板側UBM層12D、12D同士を異なる層位置に形成することによっても、基板側UBM層12D、12Dが直接的に導通されないようにできる。
空隙部14が形成されないことで、半導体素子3を透過したレーザ光が直接的に基板部4に照射されないため、半導体素子3に設けられるチップ側UBM層8の面積を小さくすることができる。
<10.まとめ>
上述してきたように、本技術に係る半導体装置1(1A、1B、1C、1D)は半導体素子3(3C)に光吸収層が形成されているため、レーザ光による半導体素子3(3C)の除去が可能であり、光吸収材を塗布する必要がない。そのため、作業に係るコストを増加させることなく故障した半導体素子3(3C)のみを半導体装置1(1A、1B、1C、1D)から除去することができる。
上述してきたように、本技術に係る半導体装置1(1A、1B、1C、1D)は半導体素子3(3C)に光吸収層が形成されているため、レーザ光による半導体素子3(3C)の除去が可能であり、光吸収材を塗布する必要がない。そのため、作業に係るコストを増加させることなく故障した半導体素子3(3C)のみを半導体装置1(1A、1B、1C、1D)から除去することができる。
尚本技術は以下のような構成も採ることができる。
(1)
基板側電極が配置されたベース基板と、前記基板側電極にはんだを介して電気的に接続されたチップ側電極を有し下面側に光吸収層が形成された半導体素子とを備えた半導体装置。
(2)
前記半導体素子の下面側に前記光吸収層に接する熱拡散層が形成された前記(1)に記載の半導体装置。
(3)
前記ベース基板の上面側に光反射層が形成された前記(1)または前記(2)に記載の半導体装置。
(4)
前記光反射層は前記基板側電極と電気的に接続された前記(3)に記載の半導体装置。
(5)
前記光反射層の下面側に前記光反射層と接する保護層が形成された前記(3)または前記(4)に記載の半導体装置。
(6)
前記半導体素子は下面側において前記光吸収層が形成されない空隙部を有し、前記ベース基板は上面側において前記空隙部に対向する部分に前記光反射層が形成された前記(3)乃至前記(5)のいずれかに記載の半導体装置。
(7)
前記光吸収層はTi、Ni、Pt、SnまたはWのうち何れか一つを含んで形成された前記(1)乃至前記(6)のいずれかに記載の半導体装置。
(8)
前記熱拡散層はAl、Cu、AuまたはAgのうち何れか一つを含んで形成された前記(2)乃至前記(7)のいずれかに記載の半導体装置。
(9)
前記光反射層はAl、Cu、AuまたはAgのうち何れか一つを含んで形成された
前記(3)乃至前記(8)のいずれかに記載の半導体装置。
(10)
前記保護層はTi、Ni、Pt、SnまたはWのうち何れか一つを含んで形成された
前記(5)乃至前記(9)のいずれかに記載の半導体装置。
(1)
基板側電極が配置されたベース基板と、前記基板側電極にはんだを介して電気的に接続されたチップ側電極を有し下面側に光吸収層が形成された半導体素子とを備えた半導体装置。
(2)
前記半導体素子の下面側に前記光吸収層に接する熱拡散層が形成された前記(1)に記載の半導体装置。
(3)
前記ベース基板の上面側に光反射層が形成された前記(1)または前記(2)に記載の半導体装置。
(4)
前記光反射層は前記基板側電極と電気的に接続された前記(3)に記載の半導体装置。
(5)
前記光反射層の下面側に前記光反射層と接する保護層が形成された前記(3)または前記(4)に記載の半導体装置。
(6)
前記半導体素子は下面側において前記光吸収層が形成されない空隙部を有し、前記ベース基板は上面側において前記空隙部に対向する部分に前記光反射層が形成された前記(3)乃至前記(5)のいずれかに記載の半導体装置。
(7)
前記光吸収層はTi、Ni、Pt、SnまたはWのうち何れか一つを含んで形成された前記(1)乃至前記(6)のいずれかに記載の半導体装置。
(8)
前記熱拡散層はAl、Cu、AuまたはAgのうち何れか一つを含んで形成された前記(2)乃至前記(7)のいずれかに記載の半導体装置。
(9)
前記光反射層はAl、Cu、AuまたはAgのうち何れか一つを含んで形成された
前記(3)乃至前記(8)のいずれかに記載の半導体装置。
(10)
前記保護層はTi、Ni、Pt、SnまたはWのうち何れか一つを含んで形成された
前記(5)乃至前記(9)のいずれかに記載の半導体装置。
1,1A,1B,1C,1D…半導体装置、2,2A,2B,2D…ベース基板、3,3C…半導体素子、5…基板側電極、7…チップ側電極、9…光吸収層、10…熱拡散層、11…空隙部、13…光反射層、15…保護層
Claims (10)
- 基板側電極が配置されたベース基板と、
前記基板側電極にはんだを介して電気的に接続されたチップ側電極を有し下面側に光吸収層が形成された半導体素子とを備えた
半導体装置。 - 前記半導体素子の下面側に前記光吸収層に接する熱拡散層が形成された
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記ベース基板の上面側に光反射層が形成された
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記光反射層は前記基板側電極と電気的に接続された
請求項3に記載の半導体装置。 - 前記光反射層の下面側に前記光反射層と接する保護層が形成された
請求項3に記載の半導体装置。 - 前記半導体素子は下面側において前記光吸収層が形成されない空隙部を有し、
前記ベース基板は上面側において前記空隙部に対向する部分に前記光反射層が形成された
請求項3に記載の半導体装置。 - 前記光吸収層はTi、Ni、Pt、SnまたはWのうち何れか一つを含んで形成された
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記熱拡散層はAl、Cu、AuまたはAgのうち何れか一つを含んで形成された
請求項2に記載の半導体装置。 - 前記光反射層はAl、Cu、AuまたはAgのうち何れか一つを含んで形成された
請求項3に記載の半導体装置。 - 前記保護層はTi、Ni、Pt、SnまたはWのうち何れか一つを含んで形成された
請求項5に記載の半導体装置。
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