JP4924831B2

JP4924831B2 - 半導体装置及び電子デバイス

Info

Publication number: JP4924831B2
Application number: JP2007202751A
Authority: JP
Inventors: 秀一田中
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-08-03
Filing date: 2007-08-03
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2027-08-03
Also published as: JP2009038279A

Description

本発明は、半導体装置及び電子デバイスに関する。

特許文献１には、半導体チップの能動面に樹脂突起を設け、能動面の電極から樹脂突起上に配線を設けて、突起電極を形成することが開示されている。これによれば、樹脂突起によって応力を緩和できるとともに、突起電極を電極とは異なるピッチ及び配列で並べることが可能である。特許文献２には、突起電極を有する半導体装置を、電気的に絶縁性の接着剤を使用して回路基板に実装することが開示されている。実装されると、突起電極の樹脂突起は、半導体チップと回路基板の間で圧縮され、その弾力性によって突起電極の配線が回路基板の配線パターンに圧接する。

しかし、接着剤の経年劣化によってその密着力が低下すると、突起電極と回路基板との電気的な接続面積が減少して、電気的な接続を確保するのが難しくなるという問題があった。この問題は、突起電極の配線幅を大きくして電気的な接続面積を大きくすることで、ある程度は解決することができる。しかし、突起電極の配線幅を大きくすると、接着剤の、突起電極と回路基板との間からの排出性が悪くなり、残存する接着剤によって電気的な接続が確保できない場合がある。このように、接着剤の排出性と電気的な接続性とは両立が難しかった。
特開平２−２７２７３７号公報特許第２７４４４７６号公報

本発明は、接着剤の排出性と電気的な接続性とを両立させることを目的とする。

（１）本発明に係る半導体装置は、
集積回路が形成された半導体基板と、
前記半導体基板上に形成され、前記集積回路に電気的に接続された電極と、
前記電極の少なくとも一部を露出するように開口部を設け、前記保護膜の開口部を避け前記保護膜に配置された樹脂突起と、
前記電極上から前記保護膜上を経由し、少なくとも前記樹脂突起上に至るように配置された配線と、
を有し、
前記樹脂突起は、前記半導体基板と対向する下面と、前記半導体基板とは反対を向く上面と、前記下面及び前記上面を接続する側面と、を含み、
前記配線は、前記上面に位置する第１の部分と、前記第１の部分から前記電極の方向に延びて前記側面に位置する第２の部分と、を含み、
前記第１の部分の平面形状に近似する多角形は、内側に凹む形状の凹角部を含む凹多角形である。本発明によれば、樹脂突起の上面に位置する配線の第１の部分は、凹多角形に近似しており、凹角部が内側に凹むので、中央から外側に接着剤を排出する距離が短くなる。このため、接着剤の排出性に優れている。また、凹多角形はそれに内接する矩形より接続面積を広く確保できるため接着材の経時的劣化などにより発生する接続面積の減少を抑制できる。このため、電気的な接続性にも優れている。
（２）この半導体装置において、
前記凹角部は、前記第１の部分と前記第２の部分の境界に位置してもよい。
（３）この半導体装置において、
前記凹角部は、前記電極から前記配線の延びる方向に直交する幅方向の側縁に位置してもよい。
（４）この半導体装置において、
前記凹多角形は、対向する方向に相互に凹む一対の前記凹角部を含んでもよい。
（５）この半導体装置において、
複数の前記電極を含み、
複数の前記配線を含み、
それぞれの前記配線は、隣同士の間隔をあけて前記樹脂突起上に形成され、
前記樹脂突起の前記上面は、隣同士の前記配線の間の領域が、複数の前記配線の直下の領域よりも、前記半導体基板に近くなるように形成されていてもよい。
（６）本発明に係る電子デバイスは、
半導体装置であって、
集積回路が形成された半導体チップと、
前記半導体チップ上に形成され、前記集積回路に電気的に接続された電極と、
前記電極の少なくとも一部を露出するように開口部を設け、
前記半導体基板上に形成された保護膜と、
前記保護膜の開口部を避け前記保護膜に配置された樹脂突起と、
前記電極上から前記保護膜上を経由し、
少なくとも前記樹脂突起上に至るように配置された配線と、
を有し、
前記樹脂突起は、前記半導体チップと対向する下面と、前記半導体チップとは反対を向く上面と、前記下面及び前記上面を接続する側面と、を含み、
前記配線は、前記上面に位置する第１の部分と、前記第１の部分から前記電極の方向に延びて前記側面に位置する第２の部分と、を含み、
前記第１の部分の平面形状に近似する多角形は、内側に凹む形状の凹角部を含む凹多角形である半導体装置と、
前記半導体装置が搭載され、前記配線の前記第１の部分と対向して電気的に接続する配線パターンが形成された回路基板と、
前記半導体装置と前記回路基板の間に介在する接着剤と、
を有する。本発明によれば、樹脂突起の上面に位置する配線の第１の部分は、凹多角形に近似しており、凹角部が内側に凹むので、中央から外側に接着剤を排出する距離が短くなる。このため、接着剤の排出性に優れている。また、凹多角形は内接する矩形よりも接続面積が大きくなるため接着材の経時的劣化などにより発生する接続面積の減少を抑制できる。このため、電気的な接続性にも優れている。
（７）この電子デバイスにおいて、
複数の前記電極を含み、
複数の前記配線を含み、
それぞれの前記配線は、隣同士の間隔をあけて前記樹脂突起上に形成され、
前記樹脂突起の前記上面は、隣同士の前記配線の間の領域が、複数の前記配線の直下の領域よりも、前記半導体チップに近くなるように形成され、
隣同士の前記配線の間の前記領域は、前記回路基板に接触しなくてもよい。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。図２は、図１に示す半導体装置のII-II線断面図であり、図３は、図１に示す半導体装置のIII-III線断面図である。図４は、図１に示す半導体装置の一部拡大斜視図である。

半導体装置は、半導体基板１０を有する。半導体基板１０は、それが半導体チップであれば矩形の面を有しており、それが半導体ウエハであれば半導体チップとなる各領域が矩形の面である。半導体基板１０（１つの半導体チップ又は半導体チップとなる各領域）には、集積回路（トランジスタ等）１２が形成されている。半導体基板１０には、集積回路１２に電気的に接続されるように、電極１４が形成されている。電極１４は、１列又は複数列（平行な複数列）に並んでいる。電極１４は、半導体基板１０の矩形の面の辺に沿って（平行に）並んでいる。電極１４は、内部配線（図示せず）を介して集積回路１２に電気的に接続されている。

半導体基板１０には、電極１４のそれぞれの少なくとも一部が露出する様に保護膜としてのパッシベーション膜１６が形成されている。パッシベーション膜１６は、例えば、ＳｉＯ_２やＳｉＮ等の無機材料のみで形成されていてもよい。パッシベーション膜１６は、集積回路１２の上方に形成されている。

半導体基板１０（パッシベーション膜１６上）には、樹脂突起１８が設けられている。図１には、半導体基板１０の矩形の面の辺に沿って（平行に）延びる樹脂突起１８が示されており、複数の樹脂突起１８が平行に配列されている。変形例として、図１に示す１つの樹脂突起１８を複数に分離（切断）して配置してもよく、その場合、分離された複数の樹脂部分が１列に配列される。樹脂突起１８は、半導体基板１０と対向する下面１９と、半導体基板１０とは反対を向く上面２１と、下面１９及び上面２１を接続する側面２３と、を含む。上面２１は平坦面であってもよい。樹脂突起１８は、上面２１よりも下面１９が広くなるように、末広がりの形状になっている（図２参照）。樹脂突起１８の材料としては、例えばポリイミド樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ；benzocyclobutene）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ；polybenzoxazole）、フェノール系樹脂等の樹脂を用いてもよい。

半導体基板１０には、複数の配線２０が形成されている。複数の配線２０は、電極１４上から樹脂突起１８上に至るように形成されている。複数の配線２０は、隣同士の間隔をあけて樹脂突起１８の上面２１に形成されている。図１に示すように、１つの樹脂突起１８上に複数の配線２０を形成してもよいし、変形例として、１つの樹脂突起１８（樹脂部分）上に１つの配線２０を形成してもよい。配線２０は、樹脂突起１８の長手軸に交差するように延びる。配線２０は、電極１４上から、パッシベーション膜１６上を通って、樹脂突起１８上に至る。配線２０と電極１４は直接接触していてもよいし、両者間に導電膜（図示せず）が介在していてもよい。配線２０は、樹脂突起１８の、電極１４とは反対側の端部を越えて、パッシベーション膜１６上に至るように形成されている。

配線２０は、上面２１に位置する第１の部分２２と、第１の部分２２から電極１４の方向に延びて側面２３に位置する第２の部分２４と、を含む。配線２０は、第２の部分２４から電極１４とは反対の方向に延びて側面２３に位置する第３の部分２６を含む。第１の部分２２の表面は平坦面であってもよい。第１の部分２２の平面形状に近似する多角形は、内側に凹む形状の凹角部２８を含む凹多角形である。あるいは、第１の部分２２の平面形状自体が凹多角形であってもよい。凹角部２８は、第１の部分２２と第２の部分２４の境界に位置する。第１の部分２２と第３の部分の境界にも凹角部２８があってもよい。凹多角形は、対向する方向に相互に凹む一対の凹角部２８を含み、括れた形状になっていてもよい。

本実施の形態によれば、樹脂突起１８の上面２１に位置する配線２０の第１の部分２２は、凹多角形に近似している。凹角部２８が第１の部分２２の内側に凹むので、第１の部分２２の中央から外側への距離が短くなる。また、凹多角形は内接する矩形よりも接続面積が広い。

図３に示すように、樹脂突起１８の上面２１は、隣同士の配線２０の間の領域が、配線２０の直下の領域よりも、半導体基板１０に近くなるように形成されている。すなわち、樹脂突起１８の上面２１は、配線２０とオーバーラップする領域よりも、これらとオーバーラップしない領域が低くなるように形成されている。こうすることで、配線２０の外部端子となる部分を高くして電気的な接続を図りやすくすることができる。この形状は、樹脂突起１８上に配線２０を形成した後に、樹脂突起１８の隣り合う配線２０間の部分をエッチングし、樹脂突起１８の隣り合う配線２０間の部分をエッチングして得られる。

図５（Ａ）〜図５（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係る電子デバイスを説明する図である。なお、図５（Ａ）に示す半導体装置は図１のII-II線断面（図２）に対応し、図５（Ｂ）に示す半導体装置は図１のIII-III線断面（図３）に対応する。

電子デバイスは、上述した半導体装置と、配線パターン３２が形成された回路基板３０と、を有する。半導体装置は、樹脂突起１８上の配線２０（第１の部分２２）が配線パターン３２に対向するように、回路基板３０に搭載されている。複数の配線２０と配線パターン３２が電気的に接続している。回路基板３０は、液晶パネル又は有機ＥＬパネルであってもよい。配線パターン３２を支持する基板はガラス又は樹脂のいずれであってもよい。

樹脂突起１８は、半導体装置及び回路基板３０の対向方向に圧縮された状態で配置されている。樹脂突起１８の、隣同士の配線２０の間の領域は回路基板３０に接触しない。これにより、樹脂突起１８の、配線２０とオーバーラップする面（接触する面）は回路基板３０から抗力を受けるが、配線２０とオーバーラップしていない面（接触しない面）は回路基板３０からは抗力を受けない。したがって、抗力を受ける面積が小さくなるので、集積回路１２の、外力によって影響を受ける領域が小さくなる。

半導体基板１０と回路基板３０の間には、硬化した接着剤３４が介在する。接着剤３４に導電粒子が分散されてなる異方性導電材料を使用してもよい。接着剤３４は硬化収縮している。接着剤３４は、硬化時の収縮による残存ストレスを内在している。樹脂突起１８上の隣り合う配線２０（第１の部分２２）間の部分と回路基板３０との間に接着剤３４の一部が配置されている。

本実施の形態によれば、樹脂突起１８の上面２１に位置する配線２０の第１の部分２２の平面形状は、凹多角形に近似している。凹角部２８が第１の部分２２の内側に凹むので、第１の部分２２の中央から外側に接着剤３４を排出する距離が短くなる。このため、接着剤３４の排出性に優れている。また凹多角形はそれに内接する矩形より接続面積は十分確保できるため接着材の経時的劣化などにより発生する対向する配線パターン３２との接続面積の減少を抑制できる。このため、電気的な接続性にも優れている。

図６は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の一部拡大図である。本実施の形態では、凹角部１２８は、第１の部分１２２と第２の部分１２４の境界のみならず、電極１４から配線１２０の延びる方向に直交する幅方向の側縁にも位置する。したがって、配線１２０の幅方向においても、第１の部分１２２の中央から外側に接着剤を排出する距離が短くなり、接着剤の排出性に優れている。また、図４に示す凹多角形よりも図６に示す凹多角形の方が内接する矩形と同等の排出性を備えながら接続面積を大きく確保でき、回路基板３０に搭載して配線パターン３２に電気的に接続されると接続面積の減少を抑制できるため電気的な接続性にも優れている。

電子デバイスは、表示デバイス（パネルモジュール）であってもよい。表示デバイスは、例えば液晶表示デバイスやＥＬ（Electrical Luminescence）表示デバイスであってもよい。図７には、表示デバイスとして構成された電子デバイス１０００を示す。電子デバイス１０００に使用される半導体装置１は、表示デバイスを制御するドライバＩＣである。また、電子デバイス１０００を有する電子機器として、図８にはノート型パーソナルコンピュータ２０００を、図９には携帯電話３０００を、それぞれ示す。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。図２は、図１に示す半導体装置のII-II線断面図である。図３は、図１に示す半導体装置のIII-III線断面図である。図４は、図１に示す半導体装置の一部拡大斜視図である。図５（Ａ）〜図５（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係る電子デバイスを説明する図である。図６は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の一部拡大図である。図７は、本発明の実施の形態に係る半導体装置を使用した電子デバイスを説明する図である。図８は、本発明の実施の形態に係る半導体装置を使用した電子デバイスを説明する図である。図９は、本発明の実施の形態に係る半導体装置を使用した電子デバイスを説明する図である。

符号の説明

１０…半導体基板、１２…集積回路、１４…電極、１６…パッシベーション膜、１８…樹脂突起、１９…下面、２０…配線、２１…上面、２２…第１の部分、２３…側面、２４…第２の部分、２６…第３の部分、２８…凹角部、３０…回路基板、３２…配線パターン、３４…接着剤、１２０…配線、１２２…第１の部分、１２４…第２の部分、１２８…凹角部

Claims

集積回路が形成された半導体基板と、
前記半導体基板上に形成され、前記集積回路に電気的に接続された電極と、
前記電極の少なくとも一部を露出するように開口部を設け、前記半導体基板上に形成された保護膜と、
前記保護膜の開口部を避け前記保護膜に配置された樹脂突起と、
前記電極上から前記保護膜上を経由し、少なくとも前記樹脂突起上に至るように配置された配線と、
を有し、
前記樹脂突起は、前記半導体基板と対向する下面と、前記半導体基板とは反対を向く上面と、前記下面及び前記上面を接続する側面と、を含み、
前記配線は、前記上面に位置する第１の部分と、前記第１の部分から前記電極の方向に延びて前記側面に位置する第２の部分と、を含み、
前記第１の部分の平面形状は、多角形に近似しており、
前記多角形は、内側に凹む形状の凹角部を含む凹多角形である半導体装置。
請求項１に記載された半導体装置において、
前記凹角部は、前記第１の部分と前記第２の部分の境界に対応している半導体装置。
請求項１に記載された半導体装置において、
前記凹角部は、前記電極から前記配線の延びる方向に直交する幅方向の側縁に対応している半導体装置。
請求項１から３のいずれか１項に記載された半導体装置において、
前記凹多角形は、対向する方向に相互に凹む一対の前記凹角部を含む半導体装置。
請求項１から４のいずれか１項に記載された半導体装置において、
複数の前記電極を含み、
複数の前記配線を含み、
それぞれの前記配線は、隣同士の間隔をあけて前記樹脂突起上に形成され、
前記樹脂突起の前記上面は、隣同士の前記配線の間の領域が、複数の前記配線の直下の領域よりも、前記半導体基板に近くなるように形成されている半導体装置。
半導体装置と、
前記半導体装置が搭載され、配線パターンが形成された回路基板と、
前記半導体装置と前記回路基板の間に介在する接着剤と、
を有し、
前記半導体装置は、
集積回路が形成された半導体チップと、
前記半導体チップ上に形成され、前記集積回路に電気的に接続された電極と、
前記電極の少なくとも一部を露出するように開口部を設け、前記半導体チップ上に形成された保護膜と、
前記保護膜の開口部を避け前記半導体チップ上に配置された樹脂突起と、
前記電極上から前記樹脂突起上に至るように配置された配線と、
を有し、
前記樹脂突起は、前記半導体チップと対向する下面と、前記半導体チップとは反対を向く上面と、前記下面及び前記上面を接続する側面と、を含み、
前記配線は、前記上面に位置する第１の部分と、前記第１の部分から前記電極の方向に延びて前記側面に位置する第２の部分と、を含み、
前記第１の部分の平面形状は、多角形に近似しており、
前記多角形は、内側に凹む形状の凹角部を含む凹多角形であり、
前記配線パターンは、前記配線の前記第１の部分と対向して電気的に接続している電子デバイス。
請求項６に記載された電子デバイスにおいて、
複数の前記電極を含み、
複数の前記配線を含み、
それぞれの前記配線は、隣同士の間隔をあけて前記樹脂突起上に形成され、
前記樹脂突起の前記上面は、隣同士の前記配線の間の領域が、複数の前記配線の直下の領域よりも、前記半導体チップに近くなるように形成され、
隣同士の前記配線の間の前記領域は、前記回路基板に接触しない電子デバイス。