JPH10335401A - 半導体装置およびその実装方法 - Google Patents
半導体装置およびその実装方法Info
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- JPH10335401A JPH10335401A JP9147396A JP14739697A JPH10335401A JP H10335401 A JPH10335401 A JP H10335401A JP 9147396 A JP9147396 A JP 9147396A JP 14739697 A JP14739697 A JP 14739697A JP H10335401 A JPH10335401 A JP H10335401A
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- electrode
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Abstract
ングパッドが基板上のバンプに正確に位置合わせされて
いるか否かを確認できるようにする。 【構成】 コレクタ領域を構成するシリコン基板1の図
外領域に形成されたエミッタ領域及びベース領域を基板
表面に引き出しボンディングパッド2に接続する。パッ
ド2の近傍に基板にオーミックに接触する位置ずれ検出
用電極4を形成しておく。バンプ10の形成された電極
9を有する実装基板上に半導体チップを搭載し、裏面電
極7を圧着端子11にて押圧しながらボンディングを行
う。この時、電極9を接地し、圧着端子に電圧源12を
接続しておき、電流計13にて電流を監視する。(a)
図のように正常位置にてボンディングが行われる場合に
は電流は流れず、(b)図のように、位置ずれを起こし
ている場合には電流計13にて電流が観測される。
Description
利得増幅用等の半導体装置とその実装方法に関し、特に
実装基板上に突出して形成したバンプ電極に直接接続
(フリップチップ接続)を行う半導体装置およびフリッ
プチップ接続方式にて搭載が行われる半導体装置の実装
方法に関するものである。
末中のデバイスとして数10MHz〜数千MHz(例え
ば、900MHz)の信号を高利得増幅する高周波トラ
ンジスタが使用されている。これら携帯電話機では軽量
小型化が望まれ、したがって内蔵されるデバイスも超小
型化されつつある。また、昨今の移動体通信への割り当
て周波数不足から使用周波数は上昇する傾向(800M
Hzから2GHz帯へ)にあり、デバイスに対する高周
波特性の向上がより求められるようになってきている。
近年、これら2つの要求を同時に満足させうる技術とし
てボンディングをAu線等のワイヤによらず、バンプ電
極と呼ばれる金属の小片を半導体チップのボンディング
パッド上もしくは実装基板上の電極上に形成し、チップ
をフェースダウン方式で基板上に搭載する実装方法が量
産技術として多用されている。
ヤが不要となり、そのループ高さの分だけデバイスの高
さを低くすることが可能となる。また、ボンディングワ
イヤのインダクタンスに比較してバンプのインダクタン
スは格段に小さいため、ボンディングワイヤを使用する
実装方式を採用する場合に比較してデバイスのインダク
タンスを減少させることができ、利得帯域幅積を向上さ
せることができる。
実装する場合、位置合わせが必要となるが、バンプとチ
ップ上のボンディングパッドまたは実装基板上の電極と
が互いに向かい合った状態で位置合わせされるので、そ
の位置合わせ状態を実際に観察することができず、半導
体チップの裏側から外形を観察し、この外形からボンデ
ィングパッドの位置を推測するなどしていた。このた
め、ボンディングパッドと実装基板上の電極との正確な
位置合わせが困難で、また半導体チップの外形に異常が
ある場合には接続不良を招くことになる。そこで、半導
体チップ上のボンディングパッド(この上にバンプが形
成されることが多い)と実装基板上の電極との位置を合
わせる手法が従来より種々提案されている。例えば、特
開平3−218040号公報には、垂直な方向と水平な
方向とで電気伝導率の異なる異方性導電膜を用意し、こ
れを半導体チップ上のバンプ電極と実装基板上の電極端
子間において、バンプ電極と実装基板電極間の電気抵抗
が最小となる位置で位置決めし、その後、異方性導電膜
を取り除く実装方法が提案されている。しかし、この方
法では、最後に異方性導電膜を機械的に取り除く際に位
置合わせが乱される恐れがある。
て提案された半導体装置の構造およびフェースダウン実
装時の実装方法を説明するための断面図である。シリコ
ン基板21に裏面から表面へ通じる貫通穴22を設け
て、この貫通穴22を通して実装基板24上の位置合わ
せマーク26をモニターしながら位置合わせを行う。そ
の後、実装基板24上の電極25に半導体チップ上の半
田バンプを突き合わせ、加熱を行って半田23を溶融さ
せて結合を行う。この方法ではチップに約100μmφ
程度の貫通穴を設けるため、その分チップサイズが大き
くなり、デバイス全体の大きさも大となって前述のデバ
イス小型化への要求とは相反してしまう。また、バンプ
の位置合わせを直接電極に対して行うものではないた
め、高精度の位置合わせは困難であった。
スダウン実装方法は、位置合わせの確認をバンプ接続中
に行うものではないため、最終的な位置合わせ精度の確
保が困難であった。バンプのボンディングが精度よく行
われない場合、接続抵抗の増大や信頼性の低下を招くこ
とになる。よって、本発明の解決すべき課題は、バンプ
の接続中にも位置ずれの検出ができるようにして信頼性
の高い半導体装置の接続構造を提供できるようにするこ
とである。
は、半導体装置のボンディングパッドと実装基板上の電
極とを接続するに際し、ボンディングパッドと電極との
いずれか一方にバンプを形成し、いずれか他方の周縁部
に位置ずれ検出用電極を形成しておき、バンプがこの位
置ずれ検出用電極に接触するか否かを監視するようにす
ることによって解決することができる。
体基板の第1の主面に内部回路に接続されたボンディン
グパッドとこれの周縁部に基板とオーミックに接触した
位置ずれ検出用電極とが形成され、前記位置ずれ検出用
電極とは別に基板とオーミックに接触した基板電極が形
成されていることを特徴としている。そして、好ましく
は、前記基板電極が前記半導体基板の第2の主面に形成
される。
は、半導体装置のボンディングパッドを実装基板上の電
極に接続するものであって、ボンディングパッドと電極
の内いずれか一方の上にバンプを形成しいずれか他方の
周縁部に位置ずれ検出用電極を形成しておき、かつ、前
記半導体装置のボンディングパッドまたは実装基板上の
電極を第1の電圧の電源に、前記位置ずれ検出用電極を
第2の電圧の電源に接続しておき、前記第1の電圧の電
源と前記第2の電圧の電源との間に流れる電流を監視し
つつ前記ボンディングパッドまたは前記電極を前記バン
プに接続することを特徴としている。
の実装方法は、半導体基板の第1主面に内部回路に接続
されたボンディングパッドとこれの周縁部に基板とオー
ミックに接触した位置ずれ検出用電極とが形成され、前
記位置ずれ検出用電極とは別に基板とオーミックに接触
した基板電極が形成されている半導体装置をバンプを有
する実装基板上に実装するものであって、バンプの形成
された実装基板上の電極を第1の電圧の電源に接続し、
前記基板電極を第2の電圧の電源に接続しておき、前記
第1の電圧の電源と前記第2の電圧の電源との間に流れ
る電流を監視しつつ前記ボンディングパッドを前記バン
プに接続することを特徴としている。
説明する。図1(a)は、本発明の第1の実施例の半導
体装置の要部を示す平面図であり、図1(b)はそのA
−A′線での断面図である。本実施例では、図外領域に
バイポーラトランジスタが形成されており、そしてシリ
コン基板1がコレクタ領域を構成しており、ベース拡散
層とエミッタ拡散層とは基板表面に引き出されている。
基板表面に引き出されたベース拡散層とエミッタ拡散層
は、シリコン基板表面に選択的に形成されたLOCOS
酸化膜3上にシリコン酸化膜6を介して形成されたボン
ディングパッド2に接続されている。ボンディングパッ
ド2の周辺のシリコン酸化膜6は選択的に除去され、該
除去された部分より不純物がドープされてコンタクト用
拡散層5が形成されている。コンタクト用拡散層5上に
は、ボンディングパッド2を囲むように位置ずれ検出用
電極4が形成されている。コンタクト拡散層5は、図外
エミッタ領域と同時に形成するようにしてもよい。エミ
ッタ領域をドープトポリシリコンを用いて形成する場合
には、コンタクト用拡散層も同様の方法を用いて形成し
てもよい。基板裏面には、コレクタ電極となる裏面電極
7が形成されている。
施例の半導体装置のフェースダウンボンディング時の状
態を示す断面図であって、図2(a)には正しく位置合
わせがなされてボンディングが行われる場合の状態が、
また図2(b)には位置ずれを起こした状態でボンディ
ングが行われる場合の状態が示されている。実装基板8
上に設けられた電極9上にAuからなるバンプ10が形
成されている。ボンディングに当たって電極9は電気的
に接地される。フリップチップ接続時には半導体チップ
の主表面を下に向けて実装基板8上に載置し、ボンディ
ングパッド2とバンプ10との間の位置合わせを行いな
がら、圧着端子11によりチップ裏面を押さえつける。
この時、金属製の圧着端子11には電流計13を介して
可変電圧源12が接続され、一定のDC電圧(0.5〜
1V程度)が印加されている。
合わせが行われた場合には、電流経路が形成されないの
で電流計13に電流は流れない。しかし、図2(b)に
示されるように、ボンディング時にボンディングパッド
2に位置ずれが発生した場合、バンプ10が位置ずれ検
出用電極4に接触するため、可変電圧源12から圧着端
子12、裏面電極7、シリコン基板1、位置ずれ検出用
電極4、バンプ10、実装基板上の電極9を通して接地
に至る電流経路が形成され、電流計13において電流が
観測される。
明する。図3は、図2に示した本発明に係る半導体装置
のボンディング状態を説明するための等価回路図であ
る。Q 1 は、シリコン基板1内に形成されたトランジス
タである。トランジスタQ1 のエミッタとベースに接続
された電極9は接地されており、コレクタに接続された
裏面電極7は、シリコン基板の内部抵抗Rを介して位置
ずれ検出用電極4に接続されている。少なくともいずれ
か一方の電極9上に形成されたバンプ10が位置ずれ検
出用電極4に接触した場合には、圧着端子11を介して
可変電圧源12の電圧が印加された裏面電極7より内部
抵抗Rを通して電流が流れ、電流計13において電流が
観測される。電流計13により電流が観測された場合に
は半導体チップの位置修正が行われ、再度ボンディング
が行われる。
置の断面図である。図1に示した第1の実施例と相違す
る点は、第2の位置ずれ検出用電極14が(第1の)位
置ずれ検出用電極4の内側(ボンディングパッド2に近
い側)に設けられている点である。この第2の位置ずれ
検出用電極14はコンタクト用拡散層を介することなく
シリコン基板と接触している。このため、ボンディング
時にバンプがこの第2の位置ずれ検出用電極14に触れ
ても、基板との間にオーミック接触がとられていないこ
とにより、電流値は位置ずれ検出用電極4にバンプが触
れた場合に比較して少なくなる。これによりバンプがど
ちらの位置ずれ検出用電極に触れたかを識別することが
可能となる。この場合に、印加する電圧の極性を図2に
示した例の場合と逆にすることができる。なお、本実施
例を実施するに際し、品種によっては、第2の位置ずれ
検出用電極に接触が起こった場合にもチップの位置修正
を行うようにすることができ、またある品種によって
は、第2の位置ずれ検出用電極において接触が発生する
程度の微小な位置ずれを許容し大きく位置ずれを起こし
た場合にのみボンディング位置を修正するようにするこ
とができる。
本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、特許
請求の範囲に記載された範囲内において各種の変更が可
能なものである。例えば、バイポーラトランジスタ以外
の一般の半導体装置に本発明を適用することができる。
また、上記の実施例では、基板電極を基板の裏面から得
ていたが基板表面にこれを形成するようにしてもよい。
また、バンプを実装基板側ではなく半導体チップ側に形
成するようにしてもよい。
チップのボンディングパッドと実装基板上の電極とをバ
ンプを介して接続するに際し、バンプが形成されない側
のボンディングパッドまたは電極の周辺部に位置ずれ検
出用電極を設けておき、これにバンプが接触するか否か
を監視するものであるので、フリップチップマウント時
に、ボンディングパッドが位置ずれを起こしているか否
かを監視しつつボンディングを行うことが可能になり、
信頼性の高いフリップチップ接続構造を得ることが可能
になる。
−A′線の断面図。
めの断面図。
めの等価回路図。
Claims (7)
- 【請求項1】 半導体基板の第1主面に内部回路に接続
されたボンディングパッドとこれの周縁部に基板とオー
ミックに接触した位置ずれ検出用電極とが形成され、前
記位置ずれ検出用電極とは別に基板とオーミックに接触
した基板電極が形成されていることを特徴とする半導体
装置。 - 【請求項2】 前記基板電極が前記半導体基板の第2主
面に形成されていることを特徴とする請求項1記載の半
導体装置。 - 【請求項3】 前記ボンディングパッドとその周縁部に
形成された前記位置ずれ検出用電極との間に基板と障壁
をもって接触する位置ずれ検出用ショットキーバリア電
極が形成されていることを特徴とする請求項1記載の半
導体装置。 - 【請求項4】 2つのボンディングパッドが前記半導体
基板内に形成されたエミッタ拡散層またはベース拡散層
にそれぞれ接続され、前記基板電極がコレクタ電極を構
成していることを特徴とする請求項1、2または3記載
の半導体装置。 - 【請求項5】 半導体装置のボンディングパッドを実装
基板上の電極に接続して半導体装置を実装基板上にフリ
ップチップ搭載する半導体装置の実装方法であって、ボ
ンディングパッドと電極の内いずれか一方の上にバンプ
を形成しいずれか他方の周縁部に位置ずれ検出用電極を
形成しておき、かつ、前記半導体装置のボンディングパ
ッドまたは前記実装基板上の電極を第1の電圧の電源
に、前記位置ずれ検出用電極を第2の電圧の電源に接続
しておき、前記第1の電圧の電源と前記第2の電圧の電
源との間に流れる電流を監視しつつ前記ボンディングパ
ッドまたは前記電極を前記バンプに接続することを特徴
とする半導体装置の実装方法。 - 【請求項6】 半導体基板の第1主面に内部回路に接続
されたボンディングパッドとこれの周縁部に基板とオー
ミックに接触した位置ずれ検出用電極とが形成され、前
記位置ずれ検出用電極とは別に基板とオーミックに接触
した基板電極が形成されている半導体装置をバンプを有
する実装基板上にフリップチップ搭載する半導体装置の
実装方法であって、バンプの形成された実装基板上の電
極を第1の電圧の電源に接続し、前記基板電極を第2の
電圧の電源に接続しておき、前記第1の電圧の電源と前
記第2の電圧の電源との間に流れる電流を監視しつつ前
記ボンディングパッドを前記バンプに接続することを特
徴とする半導体装置の実装方法。 - 【請求項7】 前記基板電極を前記ボンディングパッド
の形成された面とは異なる主面上に形成しておき、前記
第2の電圧の電源に接続された圧着ツールにて前記基板
電極を押圧しつつ前記ボンディングパッドの接続を行う
ことを特徴とする請求項6記載の半導体装置の実装方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9147396A JPH10335401A (ja) | 1997-06-05 | 1997-06-05 | 半導体装置およびその実装方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9147396A JPH10335401A (ja) | 1997-06-05 | 1997-06-05 | 半導体装置およびその実装方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10335401A true JPH10335401A (ja) | 1998-12-18 |
Family
ID=15429339
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9147396A Pending JPH10335401A (ja) | 1997-06-05 | 1997-06-05 | 半導体装置およびその実装方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10335401A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6548827B2 (en) | 2001-06-25 | 2003-04-15 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor apparatus with misalignment mounting detection |
AU2003204811B2 (en) * | 2003-01-16 | 2004-12-02 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Power-related amount measurement device |
JP2010234553A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-21 | Brother Ind Ltd | 駆動ユニットおよびその製造方法 |
WO2023145329A1 (ja) * | 2022-01-27 | 2023-08-03 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 半導体装置 |
-
1997
- 1997-06-05 JP JP9147396A patent/JPH10335401A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6548827B2 (en) | 2001-06-25 | 2003-04-15 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor apparatus with misalignment mounting detection |
AU2003204811B2 (en) * | 2003-01-16 | 2004-12-02 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Power-related amount measurement device |
JP2010234553A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-21 | Brother Ind Ltd | 駆動ユニットおよびその製造方法 |
WO2023145329A1 (ja) * | 2022-01-27 | 2023-08-03 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 半導体装置 |
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