JP3873438B2 - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP3873438B2 JP3873438B2 JP7597598A JP7597598A JP3873438B2 JP 3873438 B2 JP3873438 B2 JP 3873438B2 JP 7597598 A JP7597598 A JP 7597598A JP 7597598 A JP7597598 A JP 7597598A JP 3873438 B2 JP3873438 B2 JP 3873438B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor chip
- strain
- electrode
- substrate
- strain detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16151—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
- H01L2224/16221—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
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/321—Disposition
- H01L2224/32151—Disposition the layer 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
- H01L2224/32221—Disposition the layer 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
- H01L2224/32225—Disposition the layer 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
- H01L2224/73203—Bump and layer connectors
- H01L2224/73204—Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップを基板へ実装する際等にかかるストレスを検出することのできる半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、半導体チップを基板へ実装する際等にかかるストレスの分布を解析、評価する場合、故障モードの解析やシミュレーションによる解析を行う必要があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような解析、評価の方法においては、モデルパターンの作成が必要になり、この作業に多大の時間を要してしまうという問題があった。
【0004】
本発明は、上記の点に鑑みてなしたものであり、その目的とするところは、半導体チップにかかるストレスを容易に検出することのできる半導体装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、半導体チップを基板上に実装してなる半導体装置であって、半導体チップ内の所定個所に該半導体チップの歪みを検出するための歪み検出素子を同一方向に複数個形成し、該歪み検出素子に電気信号を印加するとともに歪み検出素子からの出力を外部へ取り出すための電極を形成し、前記基板には、前記電極と接続するための測定用端子を形成し、該測定用端子と前記電極とを接続するようにし、歪み検出素子を半導体チップ内の全面に均一に分散配置させるようにしたことを特徴とするものである。
【0006】
請求項2記載の発明は、半導体チップを基板上に実装してなる半導体装置であって、半導体チップ内の所定個所に該半導体チップの歪みを検出するための歪み検出素子を同一方向に複数個形成し、該歪み検出素子に電気信号を印加するとともに歪み検出素子からの出力を外部へ取り出すための電極を形成し、前記基板には、前記電極と接続するための測定用端子を形成し、該測定用端子と前記電極とを接続するようにし、歪み検出素子を半導体チップ内の表面側と裏面側の同一個所に各々対応させて配置するようにしたことを特徴とするものである。
【0007】
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の半導体装置において、前記半導体チップの結晶構造として、(110)構造を用い、歪み検出素子がピエゾ抵抗素子であることを特徴とするものである。
【0008】
請求項4記載の発明は、請求項1又は2記載の半導体装置において、前記半導体チップの結晶構造として、(100)構造を用い、歪み検出素子がピエゾ抵抗素子であることを特徴とするものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例を図面に基づき説明する。図1は、本発明の実施の形態の一例に係る半導体チップの模式図である。本実施形態の半導体チップ1には、所定個所、つまり、歪みを検出したい個所に歪み検出素子としての複数のピエゾ抵抗素子3が形成され、各ピエゾ抵抗素子3の両端近傍には接続用配線4を介して接続される電極2が形成されている。ピエゾ抵抗素子3は、例えば、シリコンウエハにホウ素をドーピングすることにより形成することができる。
【0012】
ここで、複数のピエゾ抵抗素子3は、全て同一方向に配置されるとともに、半導体チップ1の全面にわたって、均一に分散配置されている。
【0013】
本実施形態の半導体チップ1は、図2に示すように、半導体チップ1の電極2上にバンプ7を形成しておき、バンプ7の形成面を測定用端子6の形成された基板5の測定用端子6に対向させて、フリップチップ実装し、さらに、アンダーフィル封止樹脂8による樹脂封止を行い半導体装置が完成されるのである。
【0014】
本実施形態の半導体装置では、フリップチップ実装工程やアンダーフィル封止工程等において、半導体チップ1にストレスがかかり半導体チップ1が歪めば、ピエゾ抵抗素子3の抵抗値が変化することになり、外部から測定用端子6を介して電気信号を印加することにより、ピエゾ抵抗素子3の抵抗値を測定すれば、この抵抗値の変化により半導体チップ1の歪みを検出することができるのである。
【0015】
従って、半導体チップ1のピエゾ抵抗素子3の形成された個所にかかっているストレスが容易に検出できるようになるのである。なお、歪み検出素子として、ピエゾ抵抗素子3の替りに静電容量型素子を使用しても良い。
【0016】
本実施形態の半導体装置によれば、ピエゾ抵抗素子3は、半導体チップ1において、全て同一方向に配置されているので、フリップチップ実装工程やアンダーフィル封止工程での半導体チップ1の特定方向の応力分布が測定できる。また、ピエゾ抵抗素子3は、半導体チップ1の全面にわたって、均一に分散配置されているので、フリップチップ実装工程やアンダーフィル封止工程での半導体チップ1全体にわたる応力分布が測定できる。従って、半導体チップ1にかかる特定方向のストレス分布を容易に検出することができる。
【0017】
本実施形態では、ピエゾ抵抗素子3が半導体チップ1の全面にわたって、均一に分散配置されているが、局所的に配置すれば、局所的且つ詳細なストレス分布が検出できる。さらには、図3に示すように、ピエゾ抵抗素子3の方向を変えて配置することにより、斜めの方向でのストレス分布が検出できるのである。つまり、ピエゾ抵抗素子3の配置の方向により、種々の方向のストレス分布が検出できるのである。
【0018】
また、ピエゾ抵抗素子3を、半導体チップ1内の表面側と裏面側の同一個所に各々対応させて配置すれば、半導体チップ1の厚み方向のストレス分布が検出できる。
【0019】
半導体チップ1の結晶構造として、(110)構造のものを用いれば、ピエゾ抵抗素子3の縦方向の応力が以下の式により、絶対値として検出することができるのである。(横方向の応力に対する検出感度は劣っている)
ΔR=(π/2)σy
ΔR:ピエゾ抵抗素子3の抵抗値の変化量
π:ピエゾ抵抗係数
σy:縦方向応力
半導体チップ1の結晶構造として、(100)構造のものを用いれば、ピエゾ抵抗素子3の縦方向の応力が以下の式により、絶対値として検出することができるのである。
【0020】
ΔR=(π/2)(σy−σx)
ΔR:ピエゾ抵抗素子3の抵抗値の変化量
π:ピエゾ抵抗係数
σy:縦方向応力
σx:横方向応力
また、半導体チップ1の電極2と基板5の測定用端子6との接続がワイヤボンディングではなくてバンプ7により行われるので、基板5の測定用端子6の形成位置の自由度が増す。
【0021】
なお、ピエゾ抵抗素子3を半導体チップ1に形成される回路(図示せず)のない部分に形成しておけば、ストレスを検査した後の半導体装置であっても通常の使用をすることができる。
【0022】
【発明の効果】
請求項1記載の発明においては、半導体チップを基板上に実装してなる半導体装置であって、半導体チップ内の所定個所に該半導体チップの歪みを検出するための歪み検出素子を同一方向に複数個形成し、該歪み検出素子に電気信号を印加するとともに歪み検出素子からの出力を外部へ取り出すための電極を形成し、前記基板には、前記電極と接続するための測定用端子を形成し、該測定用端子と前記電極とを接続するようにし、歪み検出素子を半導体チップ内の全面に均一に分散配置させるようにしたので、半導体チップ全面にわたってかかる特定方向のストレスの分布が容易に検出できる。
【0023】
本願請求項2記載の発明においては、半導体チップを基板上に実装してなる半導体装置であって、半導体チップ内の所定個所に該半導体チップの歪みを検出するための歪み検出素子を同一方向に複数個形成し、該歪み検出素子に電気信号を印加するとともに歪み検出素子からの出力を外部へ取り出すための電極を形成し、前記基板には、前記電極と接続するための測定用端子を形成し、該測定用端子と前記電極とを接続するようにし、歪み検出素子を半導体チップ内の表面側と裏面側の同一個所に各々対応させて配置するようにしたので、半導体チップの厚み方向のストレス分布が容易に検出できる。
【0024】
本願請求項3記載の発明においては、半導体チップの結晶構造として(110)構造を用い、歪み検出素子がピエゾ抵抗素子であるので、前記歪み検出素子の応力を特定の式により、絶対値として検出することができる。
【0025】
本願請求項4記載の発明においては、半導体チップの結晶構造として(100)構造を用い、歪み検出素子がピエゾ抵抗素子であるので、前記歪み検出素子の応力を特定の式により、絶対値として検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る半導体チップの模式図である。
【図2】同上の半導体チップを基板にフリップチップ実装及びアンダーフィル封止を行って構成された半導体装置の断面方向から見た状態を示す模式図である。
【図3】本発明の他の実施形態に係る半導体チップの模式図である。
【符号の説明】
1 半導体チップ
2 電極
3 ピエゾ抵抗素子
4 接続用配線
5 基板
6 測定用端子
7 バンプ
8 アンダーフィル封止樹脂[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device capable of detecting stress applied when a semiconductor chip is mounted on a substrate.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when analyzing and evaluating the distribution of stress applied when a semiconductor chip is mounted on a substrate, it has been necessary to perform failure mode analysis or simulation analysis.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the analysis and evaluation methods as described above, it is necessary to create a model pattern, and there is a problem that this work requires a lot of time.
[0004]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of easily detecting a stress applied to a semiconductor chip.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to
[0006]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device having a semiconductor chip mounted on a substrate, wherein a plurality of strain detecting elements for detecting strain of the semiconductor chip are provided in the same direction at predetermined locations in the semiconductor chip. Forming an electrode for applying an electrical signal to the strain detection element and taking out an output from the strain detection element to the outside, and forming a measurement terminal for connecting to the electrode on the substrate; The measurement terminals and the electrodes are connected to each other, and the strain detection elements are arranged corresponding to the same positions on the front surface side and the back surface side in the semiconductor chip, respectively .
[0007]
According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first or second aspect , a (110) structure is used as the crystal structure of the semiconductor chip, and the strain detecting element is a piezoresistive element. is there.
[0008]
According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first or second aspect , a (100) structure is used as a crystal structure of the semiconductor chip, and the strain detection element is a piezoresistive element. is there.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a semiconductor chip according to an example of an embodiment of the present invention. In the
[0012]
Here, the plurality of
[0013]
As shown in FIG. 2, the
[0014]
In the semiconductor device of the present embodiment, if the stress is applied to the
[0015]
Therefore, the stress applied to the portion where the
[0016]
According to the semiconductor device of the present embodiment, since the
[0017]
In this embodiment, the
[0018]
Further, if the
[0019]
If the crystal structure of the
ΔR = (π / 2) σy
ΔR: change in resistance value of the
[0020]
ΔR = (π / 2) (σy−σx)
ΔR: amount of change in resistance value of the piezoresistive element π: piezoresistance coefficient σy: longitudinal stress σx: lateral stress In addition, the connection between the
[0021]
If the
[0022]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device in which a semiconductor chip is mounted on a substrate, and a plurality of strain detection elements for detecting strain of the semiconductor chip are provided in the same direction at predetermined locations in the semiconductor chip. Forming electrodes, forming an electrode for applying an electrical signal to the strain sensing element and taking out the output from the strain sensing element to the outside, and forming a measurement terminal on the substrate for connection to the electrode. Since the measurement terminals and the electrodes are connected and the strain detection elements are uniformly distributed over the entire surface of the semiconductor chip, the distribution of stress in a specific direction over the entire surface of the semiconductor chip can be easily detected. it can.
[0023]
In the invention according to
[0024]
In the invention according to
[0025]
In the invention according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a semiconductor chip according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing a state in which a semiconductor device formed by flip-chip mounting and underfill sealing on a substrate is viewed from the cross-sectional direction.
FIG. 3 is a schematic view of a semiconductor chip according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7597598A JP3873438B2 (en) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7597598A JP3873438B2 (en) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | Semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11274229A JPH11274229A (en) | 1999-10-08 |
JP3873438B2 true JP3873438B2 (en) | 2007-01-24 |
Family
ID=13591767
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7597598A Expired - Fee Related JP3873438B2 (en) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3873438B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4512125B2 (en) * | 2007-09-07 | 2010-07-28 | 株式会社リコー | Semiconductor package group for detecting stress distribution and method for detecting stress distribution of semiconductor package using the same |
-
1998
- 1998-03-24 JP JP7597598A patent/JP3873438B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11274229A (en) | 1999-10-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4617943B2 (en) | Mechanical quantity measuring device | |
US8502224B2 (en) | Measuring apparatus that includes a chip having a through silicon via, a heater, and a stress sensor | |
CN208847381U (en) | Micro-electro-mechanical transducer | |
JP2011522251A (en) | Configuration of current detection circuit and integrated current sensor | |
CN110160681B (en) | Load sensing device, package and system | |
US7262617B2 (en) | Method for testing integrated circuit, and wafer | |
CN114252679A (en) | Current sensor device | |
JP3281217B2 (en) | Semiconductor type acceleration sensor and method for evaluating characteristics of sensor element of the sensor | |
JP3873438B2 (en) | Semiconductor device | |
JP3837898B2 (en) | Semiconductor device | |
JP3599003B2 (en) | Bonding damage measurement method | |
JPH04279867A (en) | Three-dimensional acceleration sensor | |
JP7474964B2 (en) | Inspection method for device manufacturing equipment and device manufacturing equipment | |
JP3753023B2 (en) | Bumped chip for measuring bonding damage | |
JPH11304614A (en) | Semiconductor device | |
JP3034620B2 (en) | 3D acceleration sensor | |
JPH0523140U (en) | Acceleration sensor | |
JPH11163020A (en) | Semiconductor device | |
TWI305273B (en) | A test assembly for testing a ball grid array package device | |
JP4877465B2 (en) | Semiconductor device, semiconductor device inspection method, semiconductor wafer | |
JP3573113B2 (en) | Bonding damage measuring device and measuring method | |
JP2010071817A (en) | Semiconductor sensor built-in package | |
JP2665075B2 (en) | Integrated circuit check pattern and check method thereof | |
JP3573112B2 (en) | Bonding damage measurement board | |
JPH11211586A (en) | Semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040618 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050322 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060711 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060907 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061003 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061016 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091102 Year of fee payment: 3 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091102 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091102 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101102 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111102 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121102 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121102 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131102 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |