JPH06181303A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH06181303A JPH06181303A JP4331628A JP33162892A JPH06181303A JP H06181303 A JPH06181303 A JP H06181303A JP 4331628 A JP4331628 A JP 4331628A JP 33162892 A JP33162892 A JP 33162892A JP H06181303 A JPH06181303 A JP H06181303A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal bumps
- semiconductor
- chip
- wiring board
- thermal expansion
- 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.)
- Withdrawn
Links
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
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
- H01L2224/8119—Arrangement of the bump connectors prior to mounting
- H01L2224/81193—Arrangement of the bump connectors prior to mounting wherein the bump connectors are disposed on both the semiconductor or solid-state body and another item or body to be connected to the semiconductor or solid-state body
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体装置に関し、互いに熱膨張係数が異な
る半導体チップと配線基板に設けた金属バンプ同士、或
いは熱膨張係数が互いに異なる半導体チップに形成した
金属バンプ同士を接続した半導体装置で動作時の低温よ
り、非動作時の室温の温度変動で金属バンプが位置ずれ
しない装置を目的とする。 【構成】 Siチップ２に形成した半導体素子1Aと、該Si
チップ２と互いに熱膨張係数が異なる配線基板４とを、
金属バンプ5,6 で接続して成る半導体装置に於いて、Si
チップ２と配線基板４を接続する金属バンプ5,6 が、Si
チップ２と配線基板４の長手方向の端部に到る程、斜め
方向になるようにして構成する。
る半導体チップと配線基板に設けた金属バンプ同士、或
いは熱膨張係数が互いに異なる半導体チップに形成した
金属バンプ同士を接続した半導体装置で動作時の低温よ
り、非動作時の室温の温度変動で金属バンプが位置ずれ
しない装置を目的とする。 【構成】 Siチップ２に形成した半導体素子1Aと、該Si
チップ２と互いに熱膨張係数が異なる配線基板４とを、
金属バンプ5,6 で接続して成る半導体装置に於いて、Si
チップ２と配線基板４を接続する金属バンプ5,6 が、Si
チップ２と配線基板４の長手方向の端部に到る程、斜め
方向になるようにして構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はフリップチップボンディ
ングによる半導体素子の実装方法に係り、特に金属バン
プで接続する２つの半導体素子を形成する基板の相互の
熱膨張係数の差が大きく、実装した半導体素子が動作時
と非動作時の温度変動により両者の基板の熱膨張係数の
相違で金属バンプに掛かる応力が緩和できる固体撮像装
置のような半導体装置に関する。
ングによる半導体素子の実装方法に係り、特に金属バン
プで接続する２つの半導体素子を形成する基板の相互の
熱膨張係数の差が大きく、実装した半導体素子が動作時
と非動作時の温度変動により両者の基板の熱膨張係数の
相違で金属バンプに掛かる応力が緩和できる固体撮像装
置のような半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の固体撮像素子に於いて、半導体素
子を形成したSiチップを、サファイアよりなる配線基板
にInよりなる金属バンプでフリップチップボンディング
して実装する場合について述べる。
子を形成したSiチップを、サファイアよりなる配線基板
にInよりなる金属バンプでフリップチップボンディング
して実装する場合について述べる。
【０００３】図4(a)に示すように、フォトダイオード等
の半導体素子１を形成したSiより成るSiチップ２、導体
層より成る回路パターン３を形成したサファイアより成
る配線基板４の両方にInの金属バンプ5,6 を設ける。
の半導体素子１を形成したSiより成るSiチップ２、導体
層より成る回路パターン３を形成したサファイアより成
る配線基板４の両方にInの金属バンプ5,6 を設ける。
【０００４】次いで図4(b)に示すようにフリップチップ
ボンディングを行う位置合わせ装置の固定台７上に配線
基板４とSiチップ２を設置し、Siチップ２に形成した金
属バンプ５と、配線基板４に形成した金属バンプ６同士
を位置合わせし、加圧、圧着する。
ボンディングを行う位置合わせ装置の固定台７上に配線
基板４とSiチップ２を設置し、Siチップ２に形成した金
属バンプ５と、配線基板４に形成した金属バンプ６同士
を位置合わせし、加圧、圧着する。
【０００５】或いは、必要に応じて金属バンプ5,6 を加
熱、溶融して金属バンプ5,6 同士の接続を強固にする措
置がとられている。また、図示しないが、水銀・カドミ
ウム・テルルより成る化合物半導体基板にフォトダイオ
ードを形成し、Si基板に該フォトダイオードの信号を処
理する信号処理素子を形成し、両者の素子に金属バンプ
を設け、これらの金属バンプ同士を圧着接合してハイブ
リッド型の固体撮像素子が形成されている。
熱、溶融して金属バンプ5,6 同士の接続を強固にする措
置がとられている。また、図示しないが、水銀・カドミ
ウム・テルルより成る化合物半導体基板にフォトダイオ
ードを形成し、Si基板に該フォトダイオードの信号を処
理する信号処理素子を形成し、両者の素子に金属バンプ
を設け、これらの金属バンプ同士を圧着接合してハイブ
リッド型の固体撮像素子が形成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】然し、金属バンプ5,6
を用いて接続する半導体素子１を形成したSiチップ２
と、回路パターン３を形成した配線基板４の材質が異な
り、またこの配線基板４に金属バンプ5,6 で接続したSi
チップ２を、該半導体素子１の低温の動作温度( 例えば
液体窒素温度の77°K)より室温( 例えば300 °K)の非動
作温度まで変動させる間に、両者のSiチップ２と配線基
板４の熱膨張係数の相違によって、金属バンプ5,6 に剪
断応力が掛り、金属バンプ5,6 同士が位置ずれしたり、
或いは金属バンプ5,6 に亀裂等が発生して接続不良とな
る不都合が発生する。
を用いて接続する半導体素子１を形成したSiチップ２
と、回路パターン３を形成した配線基板４の材質が異な
り、またこの配線基板４に金属バンプ5,6 で接続したSi
チップ２を、該半導体素子１の低温の動作温度( 例えば
液体窒素温度の77°K)より室温( 例えば300 °K)の非動
作温度まで変動させる間に、両者のSiチップ２と配線基
板４の熱膨張係数の相違によって、金属バンプ5,6 に剪
断応力が掛り、金属バンプ5,6 同士が位置ずれしたり、
或いは金属バンプ5,6 に亀裂等が発生して接続不良とな
る不都合が発生する。
【０００７】例えば、表１に示すように、Siチップ２
と、配線基板４を形成するサファイアの熱膨張係数は、
室温より低温側で、つまり77°K より300 °K の間で、
それぞれ1.2 ×10-6k -1、3.2 ×10-6k -1である。
と、配線基板４を形成するサファイアの熱膨張係数は、
室温より低温側で、つまり77°K より300 °K の間で、
それぞれ1.2 ×10-6k -1、3.2 ×10-6k -1である。
【０００８】Siチップ２の長さを20mmの一次元の構造と
すると、室温（300 °K)より液体窒素温度(77 °K)迄、
冷却した場合、Siチップ２に線状に所定のピッチで配置
した長手方向の中央の金属バンプ５と、配線基板４に線
状に所定のピッチで配置した長手方向の中央の金属バン
プ６の位置が、室温で位置ずれしていなければ、Siチッ
プ２の端部では各々の金属バンプ5,6 の位置が4.5 μm
ずれる。
すると、室温（300 °K)より液体窒素温度(77 °K)迄、
冷却した場合、Siチップ２に線状に所定のピッチで配置
した長手方向の中央の金属バンプ５と、配線基板４に線
状に所定のピッチで配置した長手方向の中央の金属バン
プ６の位置が、室温で位置ずれしていなければ、Siチッ
プ２の端部では各々の金属バンプ5,6 の位置が4.5 μm
ずれる。
【０００９】
【表１】
【００１０】この金属バンプ5,6 の位置ずれにより、接
続した金属バンプ5,6 に剪断応力が働き、非動作温度の
室温より動作温度の低温に到る温度変動によって金属バ
ンプ5,6 に疲労破壊を生じ、接続不良の原因となる。
続した金属バンプ5,6 に剪断応力が働き、非動作温度の
室温より動作温度の低温に到る温度変動によって金属バ
ンプ5,6 に疲労破壊を生じ、接続不良の原因となる。
【００１１】本発明は上記した例えば77°K の動作時の
温度より、例えば300 °K の非動作温度の温度変動に曝
された場合でも、金属バンプの接続不良が生じないよう
にした固体撮像素子およびその製造方法の提供を目的と
する。
温度より、例えば300 °K の非動作温度の温度変動に曝
された場合でも、金属バンプの接続不良が生じないよう
にした固体撮像素子およびその製造方法の提供を目的と
する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
請求項１に示すように半導体チップに形成した半導体素
子と、該半導体チップと互いに熱膨張係数が異なる配線
基板とを金属バンプで接続して成る半導体装置、或いは
熱膨張係数が互いに異なる第１および第２の半導体チッ
プに所定のピッチを隔てて設けた半導体素子同士を金属
バンプで接続して成る半導体装置に於いて、半導体チッ
プと配線基板、或いは第１および第２の半導体チップを
接続する溶融して固化せる金属バンプが、両者のチップ
の長手方向の端部、或いは配線基板の長手方向の端部に
到る程、斜め方向になるようにしたことを特徴とする。
請求項１に示すように半導体チップに形成した半導体素
子と、該半導体チップと互いに熱膨張係数が異なる配線
基板とを金属バンプで接続して成る半導体装置、或いは
熱膨張係数が互いに異なる第１および第２の半導体チッ
プに所定のピッチを隔てて設けた半導体素子同士を金属
バンプで接続して成る半導体装置に於いて、半導体チッ
プと配線基板、或いは第１および第２の半導体チップを
接続する溶融して固化せる金属バンプが、両者のチップ
の長手方向の端部、或いは配線基板の長手方向の端部に
到る程、斜め方向になるようにしたことを特徴とする。
【００１３】また請求項２に示すように、本発明の半導
体装置の製造方法は、半導体チップに列状に形成した半
導体素子と、該半導体チップに対して熱膨張係数が異な
る配線基板に設けた回路パターンとを、金属バンプで接
続してなる半導体装置の製造方法に於いて、前記半導体
チップの熱膨張係数をα1 、配線基板の熱膨張係数をα
2 とし、半導体チップに所定のピッチで配置した半導体
素子に接続する金属バンプ間のピッチをL1、配線基板の
長手方向に配置した回路パターンに接続する金属バンプ
間のピッチをL2とし、L1/L2 ＝Ａ（定数）がα1 ＞α2
の場合はＡ＞１と成るようにし、α1 ＜α2の場合はＡ
＜１となるように半導体チップ、或いは配線基板に設け
た両者の金属バンプの一部が接触するように配置し、該
両者の金属バンプを溶融して固化した際、半導体チッ
プ、或いは配線基板の長手方向の端部に到る程、両者の
金属バンプが斜め方向になるようにしたことを特徴とす
る。
体装置の製造方法は、半導体チップに列状に形成した半
導体素子と、該半導体チップに対して熱膨張係数が異な
る配線基板に設けた回路パターンとを、金属バンプで接
続してなる半導体装置の製造方法に於いて、前記半導体
チップの熱膨張係数をα1 、配線基板の熱膨張係数をα
2 とし、半導体チップに所定のピッチで配置した半導体
素子に接続する金属バンプ間のピッチをL1、配線基板の
長手方向に配置した回路パターンに接続する金属バンプ
間のピッチをL2とし、L1/L2 ＝Ａ（定数）がα1 ＞α2
の場合はＡ＞１と成るようにし、α1 ＜α2の場合はＡ
＜１となるように半導体チップ、或いは配線基板に設け
た両者の金属バンプの一部が接触するように配置し、該
両者の金属バンプを溶融して固化した際、半導体チッ
プ、或いは配線基板の長手方向の端部に到る程、両者の
金属バンプが斜め方向になるようにしたことを特徴とす
る。
【００１４】また請求項３に示すように、互いに熱膨張
係数が異なる第１および第２の半導体チップに列状に形
成した半導体素子同士を金属バンプで接続してなる半導
体装置の製造方法に於いて、第１、および第２の半導体
チップの熱膨張係数をα1 、α2 とし、第１の半導体チ
ップに所定のピッチで配置した半導体素子に接続する金
属バンプ間のピッチをL2、第２の半導体チップに所定の
ピッチで配置した半導体素子に接続する金属バンプ間
のピッチをL1とし、L1/L2 ＝Ａ（定数）がα1 ＞α2 の
場合はＡ＞１、α1 ＜α2 の場合はＡ＜１となるように
両者の金属バンプを配置して、かつ両者の金属バンプの
一部が接触するように配置し、該両者の金属バンプを溶
融後、固化して両者の半導体チップの長手方向の端部に
到る程、両者の半導体チップを接続する金属バンプが斜
め方向になるようにしたことを特徴とする。
係数が異なる第１および第２の半導体チップに列状に形
成した半導体素子同士を金属バンプで接続してなる半導
体装置の製造方法に於いて、第１、および第２の半導体
チップの熱膨張係数をα1 、α2 とし、第１の半導体チ
ップに所定のピッチで配置した半導体素子に接続する金
属バンプ間のピッチをL2、第２の半導体チップに所定の
ピッチで配置した半導体素子に接続する金属バンプ間
のピッチをL1とし、L1/L2 ＝Ａ（定数）がα1 ＞α2 の
場合はＡ＞１、α1 ＜α2 の場合はＡ＜１となるように
両者の金属バンプを配置して、かつ両者の金属バンプの
一部が接触するように配置し、該両者の金属バンプを溶
融後、固化して両者の半導体チップの長手方向の端部に
到る程、両者の半導体チップを接続する金属バンプが斜
め方向になるようにしたことを特徴とする。
【００１５】また請求項４に示すように、前記記載の金
属バンプを、レーザ光を用いて両者の半導体チップを加
熱せずに、選択的に加熱することを特徴とする。
属バンプを、レーザ光を用いて両者の半導体チップを加
熱せずに、選択的に加熱することを特徴とする。
【００１６】
【作用】図1(a)に示すように、Inの金属バンプ5,6 を用
いてサファイアの配線基板４上にSiチップ２の実装を行
う場合、サファイアの配線基板４上に形成した回路パタ
ーン３上に、該配線基板４より熱膨張係数の小さいSiチ
ップ２に設けた半導体素子１を実装する場合について述
べる。
いてサファイアの配線基板４上にSiチップ２の実装を行
う場合、サファイアの配線基板４上に形成した回路パタ
ーン３上に、該配線基板４より熱膨張係数の小さいSiチ
ップ２に設けた半導体素子１を実装する場合について述
べる。
【００１７】Siチップ２に所定のピッチで列状に配置し
た半導体素子の前記Siチップ２の長手方向の中央に配置
した半導体素子1Aに接続する金属バンプ5Aより、該Siチ
ップ２の長手方向の所定の半導体素子1Bに設けた金属バ
ンプ5B間の距離をL2とする。この距離L2はSiチップ２に
設けた金属バンプ5A,5B …のピッチに該当する。
た半導体素子の前記Siチップ２の長手方向の中央に配置
した半導体素子1Aに接続する金属バンプ5Aより、該Siチ
ップ２の長手方向の所定の半導体素子1Bに設けた金属バ
ンプ5B間の距離をL2とする。この距離L2はSiチップ２に
設けた金属バンプ5A,5B …のピッチに該当する。
【００１８】また配線基板４の長手方向の中央に配置し
た回路パターン3Aに接続する金属バンプ6Aより、該配線
基板４の長手方向の所定の回路パターン3Bに設けた金属
バンプ6B間の距離をL1とする。この距離L1はサファイア
の配線基板４に設けた金属バンプ6A,6B …のピッチに該
当する。
た回路パターン3Aに接続する金属バンプ6Aより、該配線
基板４の長手方向の所定の回路パターン3Bに設けた金属
バンプ6B間の距離をL1とする。この距離L1はサファイア
の配線基板４に設けた金属バンプ6A,6B …のピッチに該
当する。
【００１９】そしてサファイアの配線基板４に設置する
Inの金属バンプ6Aと6B間の距離L1を、Siチップ２に設置
するInの金属バンプ5Aと5Bの距離L2より大きく採る。次
いで両者の金属バンプ5,6 を貼り合わせ、対応する金属
バンプ5,6 同士が一部接触した状態にしてから、Siチッ
プ２に熱が掛からない状態で加熱し、Inの金属バンプ5,
6 のみを選択的に溶解し、図1(b)に示すように、Siチッ
プ２の端部に到達する程、傾いている状態にする。
Inの金属バンプ6Aと6B間の距離L1を、Siチップ２に設置
するInの金属バンプ5Aと5Bの距離L2より大きく採る。次
いで両者の金属バンプ5,6 を貼り合わせ、対応する金属
バンプ5,6 同士が一部接触した状態にしてから、Siチッ
プ２に熱が掛からない状態で加熱し、Inの金属バンプ5,
6 のみを選択的に溶解し、図1(b)に示すように、Siチッ
プ２の端部に到達する程、傾いている状態にする。
【００２０】このようにInの金属バンプ5,6 が傾いてい
ると、熱変動に依って加わる金属バンプ5,6 自体の熱膨
張( 収縮) によって生じる応力の内のx2方向の成分の力
が、Siチップ２とサファイアの配線基板４との熱膨張(
収縮量) による応力のx1方向成分の力を打ち消す方向に
働く力となり、金属バンプ5,6 自体に働く剪断応力を減
少させる。
ると、熱変動に依って加わる金属バンプ5,6 自体の熱膨
張( 収縮) によって生じる応力の内のx2方向の成分の力
が、Siチップ２とサファイアの配線基板４との熱膨張(
収縮量) による応力のx1方向成分の力を打ち消す方向に
働く力となり、金属バンプ5,6 自体に働く剪断応力を減
少させる。
【００２１】また図2(a)に示すように、Inの金属バンプ
5,6 を用いてHgCdTeチップ11に形成した半導体素子12
に、Siチップ２に設けた半導体素子１を金属バンプ5,6
を用いて金属バンプ接合する場合について述べる。
5,6 を用いてHgCdTeチップ11に形成した半導体素子12
に、Siチップ２に設けた半導体素子１を金属バンプ5,6
を用いて金属バンプ接合する場合について述べる。
【００２２】Siチップ２に所定のピッチで列状に配置し
た半導体素子の前記Siチップ２の長手方向の中央に配置
した半導体素子1Aに接続する金属バンプ5Aより、該Siチ
ップ２の長手方向の所定の半導体素子1Bに設けた金属バ
ンプ5B間の距離をL2とする。この距離L2はSiチップに設
けた金属バンプ5A,5B …のピッチに該当する。
た半導体素子の前記Siチップ２の長手方向の中央に配置
した半導体素子1Aに接続する金属バンプ5Aより、該Siチ
ップ２の長手方向の所定の半導体素子1Bに設けた金属バ
ンプ5B間の距離をL2とする。この距離L2はSiチップに設
けた金属バンプ5A,5B …のピッチに該当する。
【００２３】またHgCdTeチップ11の長手方向の中央に配
置した半導体素子12A に接続する金属バンプ6Aより、該
HgCdTeチップ11の長手方向の所定の半導体素子12B に設
けた金属バンプ6B間の距離をL1とする。この距離L1はHg
CdTeチップ11に設けた金属バンプ6A,6B …のピッチに該
当する。
置した半導体素子12A に接続する金属バンプ6Aより、該
HgCdTeチップ11の長手方向の所定の半導体素子12B に設
けた金属バンプ6B間の距離をL1とする。この距離L1はHg
CdTeチップ11に設けた金属バンプ6A,6B …のピッチに該
当する。
【００２４】そしてHgCdTeチップ11に設置するInの金属
バンプ6Aと6B間の距離L1を、Siチップ２に設置するInの
金属バンプ5Aと5Bの距離L2より大きく採る。次いで両者
の金属バンプ5,6 を貼り合わせ、対応する金属バンプ5,
6 同士が一部接触した状態にしてから、Siチップ２に熱
が掛からない状態で加熱し、Inの金属バンプ5,6 のみを
選択的に溶解し、図2(b)に示すように、Siチップ２の端
部に到達する程、傾いている状態にする。
バンプ6Aと6B間の距離L1を、Siチップ２に設置するInの
金属バンプ5Aと5Bの距離L2より大きく採る。次いで両者
の金属バンプ5,6 を貼り合わせ、対応する金属バンプ5,
6 同士が一部接触した状態にしてから、Siチップ２に熱
が掛からない状態で加熱し、Inの金属バンプ5,6 のみを
選択的に溶解し、図2(b)に示すように、Siチップ２の端
部に到達する程、傾いている状態にする。
【００２５】このようにInの金属バンプ5,6 が傾いてい
ると、熱変動に依って加わる金属バンプ5,6 自体の熱膨
張( 収縮) によって生じる応力の内のx2方向の成分の力
が、Siチップ２とサファイアの配線基板４との熱膨張(
収縮量) による応力のx1方向成分の力を打ち消す方向に
働く力となり、金属バンプ5,6 自体に働く剪断応力を減
少させる。
ると、熱変動に依って加わる金属バンプ5,6 自体の熱膨
張( 収縮) によって生じる応力の内のx2方向の成分の力
が、Siチップ２とサファイアの配線基板４との熱膨張(
収縮量) による応力のx1方向成分の力を打ち消す方向に
働く力となり、金属バンプ5,6 自体に働く剪断応力を減
少させる。
【００２６】
【実施例】図3(a)に示すように、幅が1mm 程度で、20mm
の長さのHgCdTeチップ11と、サファイア単結晶の配線基
板( 実装したHgCdTeチップの長手方向が六方晶系のＣ軸
であることが望ましい。）４をInの金属バンプ5,6 で接
続する場合を示す。
の長さのHgCdTeチップ11と、サファイア単結晶の配線基
板( 実装したHgCdTeチップの長手方向が六方晶系のＣ軸
であることが望ましい。）４をInの金属バンプ5,6 で接
続する場合を示す。
【００２７】Inの金属バンプ5,6 の寸法は直径が50μm
、高さが10μm とし、配列ピッチはHgCdTeチップ11で
は100 μm の寸法とする。金属バンプ5,6 にフラックス
を塗布した後、フリップチップボンディング装置の位置
合わせ装置を用いて、位置合わせして張りつける。この
時HgCdTeチップ11の端部に於ける金属バンプ５と配線基
板４に於ける金属バンプ６の配置状態は図3(b)に示すよ
うにして金属バンプ5,6 の一部が接触するような状態で
配置する。
、高さが10μm とし、配列ピッチはHgCdTeチップ11で
は100 μm の寸法とする。金属バンプ5,6 にフラックス
を塗布した後、フリップチップボンディング装置の位置
合わせ装置を用いて、位置合わせして張りつける。この
時HgCdTeチップ11の端部に於ける金属バンプ５と配線基
板４に於ける金属バンプ６の配置状態は図3(b)に示すよ
うにして金属バンプ5,6 の一部が接触するような状態で
配置する。
【００２８】次いで窒素ガス雰囲気で450 °K に加熱し
てInの金属バンプ5,6 を溶解して、図3(c)のようなバン
プを形成する。前記した各材料の熱膨張係数の値は表１
に示す状態である。
てInの金属バンプ5,6 を溶解して、図3(c)のようなバン
プを形成する。前記した各材料の熱膨張係数の値は表１
に示す状態である。
【００２９】このように金属バンプ5,6 を溶融接合した
半導体装置を、300 °K の室温より77°K に冷却した場
合、HgCdTeチップ11の端の金属バンプでは、HgCdTeチッ
プ11とサファイアの配線基板４のx1方向成分の変位量は
1.8 μm で、金属バンプ5,6の収縮量のHgCdTeチップ11
の長手方向のx2方向成分は0.2 μm であるので、熱膨張
係数の差による変位を0.2/1.8 ×100 ＝11％程度緩和す
ることができる。
半導体装置を、300 °K の室温より77°K に冷却した場
合、HgCdTeチップ11の端の金属バンプでは、HgCdTeチッ
プ11とサファイアの配線基板４のx1方向成分の変位量は
1.8 μm で、金属バンプ5,6の収縮量のHgCdTeチップ11
の長手方向のx2方向成分は0.2 μm であるので、熱膨張
係数の差による変位を0.2/1.8 ×100 ＝11％程度緩和す
ることができる。
【００３０】なお、金属バンプ5,6 の溶融のために、該
金属バンプを高温にした場合は、熱膨張係数はHgCdTe
が、5.5 ×10-6K -1、サファイア基板が6.0 ×10-6K -1
で、低温の場合と逆転しているので、450 °K から室温
に戻した場合に、金属バンプ5,6 を収縮させる方向に力
が働く。この力は冷却時の金属ハンプ5,6 のストレスを
緩和する方向に力が働く。
金属バンプを高温にした場合は、熱膨張係数はHgCdTe
が、5.5 ×10-6K -1、サファイア基板が6.0 ×10-6K -1
で、低温の場合と逆転しているので、450 °K から室温
に戻した場合に、金属バンプ5,6 を収縮させる方向に力
が働く。この力は冷却時の金属ハンプ5,6 のストレスを
緩和する方向に力が働く。
【００３１】また他の実施例として、図3(a)のHgCdTeチ
ップ11の代わりに幅が1mm で、20mmの長さのSiチップ
と、サファイアの配線基板４をInの金属バンプで接続す
る場合を示す。
ップ11の代わりに幅が1mm で、20mmの長さのSiチップ
と、サファイアの配線基板４をInの金属バンプで接続す
る場合を示す。
【００３２】前記した図3(a)のように、HgCdTeチップ11
の代わりに用いたSiチップと、サファイアの配線基板４
上へIn金属バンプ5,6 を蒸着等に依って形成する。Inの
金属バンプ5,6 の寸法は、直径50μm 、高さ10μm と
し、配列はInの金属バンプ5,6にフラックスを塗布した
後、フリップチップボンディングの位置合わせ装置で位
置合わせして貼着する。
の代わりに用いたSiチップと、サファイアの配線基板４
上へIn金属バンプ5,6 を蒸着等に依って形成する。Inの
金属バンプ5,6 の寸法は、直径50μm 、高さ10μm と
し、配列はInの金属バンプ5,6にフラックスを塗布した
後、フリップチップボンディングの位置合わせ装置で位
置合わせして貼着する。
【００３３】この時、HgCdTeチップ11の代わりに用いた
Siチップの端部の金属バンプ５と、配線基板４の端部の
金属バンプ６は図3(b)のようになる。次に窒素ガス雰囲
気でレーザ光等により、Inの金属バンプ5,6 の部分のみ
を、選択的に加熱すると、金属バンプ5,6 の溶融時にSi
チップと配線基板には熱応力は発生しない。
Siチップの端部の金属バンプ５と、配線基板４の端部の
金属バンプ６は図3(b)のようになる。次に窒素ガス雰囲
気でレーザ光等により、Inの金属バンプ5,6 の部分のみ
を、選択的に加熱すると、金属バンプ5,6 の溶融時にSi
チップと配線基板には熱応力は発生しない。
【００３４】液体窒素温度(77 °K)迄冷却した場合のSi
チップと、サファイアの配線基板の熱収縮量の差は、Si
チップの端部では、Siとサファイアの熱膨張係数より算
出して4.5 μm となるが、Inの金属バンプ5,6 が収縮し
た量の、Siチップの長手方向の成分として0.2 μm だ
け、つまり0.2/4.5 ×100 ＝略４％だけ、緩和されるこ
とになる。
チップと、サファイアの配線基板の熱収縮量の差は、Si
チップの端部では、Siとサファイアの熱膨張係数より算
出して4.5 μm となるが、Inの金属バンプ5,6 が収縮し
た量の、Siチップの長手方向の成分として0.2 μm だ
け、つまり0.2/4.5 ×100 ＝略４％だけ、緩和されるこ
とになる。
【００３５】また以上の実施例は、Siチップとサファイ
アの配線基板、HgCdTeチップとサファイアの配線基板に
例を用いて述べたが、HgCdTeチップとSiチップのように
熱膨張形成が互いに異なる半導体チップ同士を接続する
場合に於いても適用可能であることは無論である。
アの配線基板、HgCdTeチップとサファイアの配線基板に
例を用いて述べたが、HgCdTeチップとSiチップのように
熱膨張形成が互いに異なる半導体チップ同士を接続する
場合に於いても適用可能であることは無論である。
【００３６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の半導体装
置、およびその製造方法によると、熱膨張係数が互いに
異なる二種類の半導体チップ、或いは半導体チップと配
線基板に設けた半導体素子間を金属バンプで接続して半
導体装置を形成した場合、非動作時の温度と、動作時の
例えば液体窒素温度の低温の温度の温度変動の環境に半
導体装置を曝した場合でも、金属バンプ同士が位置ずれ
しない高信頼度の半導体装置が得られる効果がある。
置、およびその製造方法によると、熱膨張係数が互いに
異なる二種類の半導体チップ、或いは半導体チップと配
線基板に設けた半導体素子間を金属バンプで接続して半
導体装置を形成した場合、非動作時の温度と、動作時の
例えば液体窒素温度の低温の温度の温度変動の環境に半
導体装置を曝した場合でも、金属バンプ同士が位置ずれ
しない高信頼度の半導体装置が得られる効果がある。
【図１】 本発明の半導体装置の第１実施例の断面図で
ある。
ある。
【図２】 本発明の半導体装置の第２実施例の断面図で
ある。
ある。
【図３】 本発明の半導体装置の第１実施例の製造方法
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図４】 従来の半導体装置の不都合を示す断面図であ
る。
る。
1,1A,1B 半導体素子 2 Siチップ 3 回路パターン 4 配線基板 5,5A,5B、6,6A,6B 金属バンプ 11 HgCdTeチップ
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体チップ(2) に設けた半導体素子
(1) と、該半導体チップ(2) と互いに熱膨張係数が異な
る配線基板(4) とを溶融して固化せる金属バンプ(5,6)
で接続して成る半導体装置、或いは熱膨張係数が互いに
異なる第１および第２の半導体チップ(2,11)に所定のピ
ッチを隔てて設けた半導体素子(1,12)同士を金属バンプ
(5,6) で接続して成る半導体装置に於いて、 半導体チップ(2) と配線基板(4) 、或いは第１および第
２の半導体チップ(2,11)を接続する金属バンプ(5,6)
が、両者のチップ(2,11)の長手方向の端部、或いは配線
基板(4) の長手方向の端部に到る程、斜め方向になるよ
うにしたことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 半導体チップ(2) に設けた半導体素子
(1) と、該半導体チップ(2) に対して熱膨張係数が異な
る配線基板(4) に設けた回路パターン(3) とを、金属バ
ンプ(5,6) で接続してなる半導体装置の製造方法に於い
て、 前記半導体チップ(2) の熱膨張係数をα1 、配線基板
(4) の熱膨張係数をα2とし、半導体チップ(2) に所定
のピッチで配置した半導体素子(1) に接続する金属バン
プ(5) 間のピッチをL2、配線基板(4) の長手方向に配置
した回路パターン(3) に接続する金属バンプ(6) 間のピ
ッチL1とし、 L1/L2 ＝Ａ（定数）がα1 ＞α2 の場合はＡ＞１と成る
ようにし、α1 ＜α2の場合はＡ＜１となるように半導
体チップ(2) 、或いは配線基板(4) に設けた両者の金属
バンプ(5,6) の一部が接触するように配置し、 該両者の金属バンプ(5,6) を溶融して固化した際、半導
体チップ(2) 、或いは配線基板(4) の長手方向の端部に
到る程、両者の金属バンプ(5,6) が斜め方向になるよう
にしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 互いに熱膨張係数が異なる第１および第
２の半導体チップ(2,11)に設けた半導体素子(1,12)同士
を金属バンプ(5,6) で接続してなる半導体装置の製造方
法に於いて、 第１、および第２の半導体チップ(2,11)の熱膨張係数を
α1 、α2 とし、第１の半導体チップ(2) に所定のピッ
チで配置した半導体素子(1) に接続する金属バンプ(5)
間のピッチをL2、第２の半導体チップ(11)に所定のピッ
チで配置した半導体素子(12)に接続する金属バンプ(6)
間のピッチをL1とし、 L1/L2 ＝Ａ（定数）がα1 ＞α2 の場合はＡ＞１、α1
＜α2 の場合はＡ＜１となるように両者の金属バンプ
(5,6) を配置して、かつ両者の金属バンプ(5,6)の一部
が接触するように配置し、 該両者の金属バンプ(5,6) を溶融後、固化して両者の半
導体チップ(2,11)の長手方向の端部に到る程、両者の半
導体チップ(2,11)を接続する金属バンプ(5,6)が斜め方
向になるようにしたことを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項４】 請求項１、請求項２或いは請求項３に記
載の金属バンプ(5,6) を、レーザ光を用いて両者の半導
体チップ(2,11)を加熱せずに、選択的に加熱することを
特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4331628A JPH06181303A (ja) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | 半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4331628A JPH06181303A (ja) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06181303A true JPH06181303A (ja) | 1994-06-28 |
Family
ID=18245787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4331628A Withdrawn JPH06181303A (ja) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06181303A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012044114A (ja) * | 2010-08-23 | 2012-03-01 | Canon Inc | 撮像モジュール及びカメラ |
| JP2013537622A (ja) * | 2010-07-13 | 2013-10-03 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | ウェハ間（ｗａｆｅｒ−ｔｏ−ｗａｆｅｒ）ボンディングを有する中性子探知器 |
| WO2017163953A1 (ja) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | ソニー株式会社 | 半導体装置、固体撮像素子、撮像装置、および電子機器 |
| WO2022063567A1 (en) * | 2020-09-23 | 2022-03-31 | International Business Machines Corporation | Asymmetric die bonding |
-
1992
- 1992-12-11 JP JP4331628A patent/JPH06181303A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013537622A (ja) * | 2010-07-13 | 2013-10-03 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | ウェハ間（ｗａｆｅｒ−ｔｏ−ｗａｆｅｒ）ボンディングを有する中性子探知器 |
| JP2012044114A (ja) * | 2010-08-23 | 2012-03-01 | Canon Inc | 撮像モジュール及びカメラ |
| WO2017163953A1 (ja) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | ソニー株式会社 | 半導体装置、固体撮像素子、撮像装置、および電子機器 |
| US10680026B2 (en) | 2016-03-25 | 2020-06-09 | Sony Corporation | Semiconductor device, solid-state image pickup element, image pickup device, and electronic apparatus |
| US11923395B2 (en) | 2016-03-25 | 2024-03-05 | Sony Group Corporation | Semiconductor device, solid-state image pickup element, image pickup device, and electronic apparatus |
| WO2022063567A1 (en) * | 2020-09-23 | 2022-03-31 | International Business Machines Corporation | Asymmetric die bonding |
| US11784160B2 (en) | 2020-09-23 | 2023-10-10 | International Business Machines Corporation | Asymmetric die bonding |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100247716B1 (ko) | 구조가강화된볼그리드어레이반도체패키지및시스템 | |
| US5616520A (en) | Semiconductor integrated circuit device and fabrication method thereof | |
| US5386341A (en) | Flexible substrate folded in a U-shape with a rigidizer plate located in the notch of the U-shape | |
| US6084308A (en) | Chip-on-chip integrated circuit package and method for making the same | |
| US5349495A (en) | System for securing and electrically connecting a semiconductor chip to a substrate | |
| EP0852397B1 (en) | Cantilevered ball connection for integrated circuit chip package | |
| US5477933A (en) | Electronic device interconnection techniques | |
| US20090146287A1 (en) | Semiconductor device having a chip-size package | |
| EP0863548A2 (en) | Mounting assembly of integrated circuit device and method for production thereof | |
| JPH10256315A (ja) | 半導体チップ付着パッドおよび形成方法 | |
| US6214156B1 (en) | Semiconductor device mounted on board by flip-chip and method for mounting the same | |
| KR980013574A (ko) | 스트레스 경감을 위한 히트 싱크가 부착된 칼럼 그리드 어레이(Column Grid Array Substrate Attachment with Geat Sink Stress Rdlief) | |
| US7015066B2 (en) | Method for stress reduction in flip chip bump during flip chip mounting and underfill process steps of making a microelectronic assembly | |
| JP2004531080A (ja) | 基板接合ｃ４ハンダ・ボールの疲労寿命の延長 | |
| US5962924A (en) | Semi-conductor die interconnect | |
| JPH06181303A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JP2918423B2 (ja) | 画像装置 | |
| JPH0437148A (ja) | Ｌｓｉモジュールの製造方法 | |
| JP2560456B2 (ja) | 半導体チップの実装構造 | |
| JP2847949B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JPH05235091A (ja) | フィルムキャリア半導体装置 | |
| JPH0786541A (ja) | 光電変換装置 | |
| KR20000011643A (ko) | 두개의전자부품을접속하는장치와방법 | |
| Hammond et al. | Micro integration of VCSELs, detectors, and optics | |
| JPH07122589A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000307 |