JPH0563029A - 半導体素子 - Google Patents

半導体素子

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JPH0563029A
JPH0563029A JP3221822A JP22182291A JPH0563029A JP H0563029 A JPH0563029 A JP H0563029A JP 3221822 A JP3221822 A JP 3221822A JP 22182291 A JP22182291 A JP 22182291A JP H0563029 A JPH0563029 A JP H0563029A
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JP
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pad
bump
semiconductor element
solder bumps
bumps
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JP3221822A
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Tsutomu Yoshizaki
勉 吉崎
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Priority to EP96107280A priority patent/EP0732736A3/de
Publication of JPH0563029A publication Critical patent/JPH0563029A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は半田バンプを用いてフリップチップ接
合を行う半導体素子に関し、バンプの接続不良を防止す
ることを目的とする。 【構成】素子本体２１の接続基板２７と対向する底面２
１ａに、接続基板２７とフリップチップ接合を行うため
のバンプ２２と、バンプ２２の上記底面２１ａからの突
出量よりも低い突出量とされており、かつバンプ２２の
融点よりも高い融点を有する部材よりなるパッド２３と
を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子に係り、特に
半田バンプを用いてフリップチップ接合を行う半導体素
子に関する。
【０００２】近年、半導体素子は高密度化が進み、これ
に伴いパッド電極数も増大する傾向にある。このよう
に、多数のパッド電極を有する半導体素子をフリップチ
ップ接合を用いて基板に接続されようとした場合、隣接
する半田バンプ間の干渉が問題となる。
【０００３】よって、高密度に半田バンプを設けても、
各半田バンプが相互に干渉しないよう接続する方法が望
まれている。
【０００４】
【従来の技術】図６は従来における半導体素子１の側面
図であり、また図７は半導体素子の底面図である。同図
に示す半導体素子１は、フリップチップ接合により接続
基板と電気的な接続を行う構成とされており、素子本体
２及び素子本体２の底面２ａに形成された複数のバンプ
（半田バンプ）３とにより構成されている。
【０００５】また、図８は半導体素子１を搭載した半導
体装置４を示している。同図において、半導体素子１は
半田５によりキャップ６に固定されており、またキャッ
プ６はセラミック基板７に半田８により固定されてい
る。よって半導体素子１はキャップ６及びセラミック基
板７により構成されるパッケージ９内に封止された構成
となる。
【０００６】また、素子本体２の底面２ａにはパッド電
極（図に現れず）が形成されており、このパッド電極に
は半田バンプ３が配設されている。この半田バンプ３は
セラミック基板７上に配設された接続基板１０に半田付
けされ、フリップチップ接合を構成している。接続基板
１０はセラミック基板７と電気的に接続されており、ま
たセラミック基板７の底面７ａにもパッド電極（図示せ
ず）が形成され、各パッド電極には半田バンプ１１が形
成されている。
【０００７】上記セラミック基板７は複数の層よりなる
積層基板であり、各層に形成されたパターンが各層間で
接続されることにより、接続基板１０と半田バンプ１１
は電気的に接続され、よって半導体素子１は半田パッド
９と接続される構成となっている。
【０００８】また、近年の半導体素子１の高密度化によ
り、半導体素子１に形成されるバッド電極数も増大して
おり、よって図７に示すように素子本体子２の底面２ａ
に形成される半田バンプ３の数も増え、高密度に形成さ
れている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】図９は、素子本体２の
底面２ａに形成された半田バンプ３が接続基板１０に半
田付けされた状態を拡大して示す図である。上記のよう
に、半導体素子１の高密度化が進み、隣接する半田バン
プ３の距離が短くなってくると、素子本体２の底面２ａ
と接続基板１０の上面１０ａとの離間距離（図中、矢印
Ｔで示す）が所定距離となるよう位置決めすることが重
要となる。
【００１０】即ち、この離間距離Ｔが所定距離よりも長
くなると、半田バンプ３は接続基板１０から離間してし
まい、電気的な接続が取れなくなってしまう。一方、こ
の離間距離Ｔが所定距離よりも短くなると、半田バンプ
３は横方向の幅が大となり、隣接する半田バンプ３同士
が接触し短絡してしまう。
【００１１】しかるに、従来の半導体素子１では、素子
本体２の底面２ａと接続基板１０の上面１０ａとの距離
が所定距離となるよう位置決めする構成が設けられてい
なかったため、半田バンプ３の接続不良が発生したり、
また隣接する半田バンプ３の短絡が多発し、歩留りが低
下するという問題点があった。また、素子本体２の底面
２ａと接続基板１０の上面１０ａとの離間距離を所定値
に保つには、半田付け作業時に半導体素子１と接続基板
１０との離間距離が所定値となるよう治具等を用いて接
続する必要があり、半田付け作業が面倒であるという問
題的もあった。
【００１２】一方、半導体素子の試験としてバーインが
知られているが、このバーインを行う際、図１０に示さ
れるように、検査装置に接続された接触子（ポコピン）
１２を半導体素子１の各半田バンプ３に接触させて導通
を図り、各ポコピン１２を介して半導体素子１に対し信
号の授受を行い、半導体素子１が正常に動作するかどう
かを検査する。
【００１３】しかるにこの検査方法では、同図に示され
るように、ポコピン１２が半田バンプ３に刺さってしま
い、半田バンプ３に傷が付いてしまうという問題点があ
った。半田バンプ３に傷が付いた状態で半田処理を実施
すると、半田の濡れ性が悪くなり安定した半田付けがで
きなくなるおそれがある。
【００１４】尚、同図（Ａ）はポコピン１２と半田バン
プ３の位置決めを、素子本体２の側面２ｂがホルダ１３
の段部１３ａと係合することにより行っている例を示し
ており、また同図（Ｂ）はポコピン１２と半田バンプ３
の位置決めを、素子本体２の側端に形成された半田バン
プ３ａがホルダ１３の凹部１３ｂと係合することにより
行っている例を示している。
【００１５】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、バンプの接続不良を防止し得る半導体素子を提供
することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明になる半導体装置では、素子本体の接続基板
と対向する面に、上記接続基板とフリップチップ接合を
行うためのバンプと、このバンプの上記面からの突出量
よりも低い突出量とされており、かつバンプの融点より
も高い融点を有する部材よりなるパッドとを設けたこと
を特徴とするものである。
【００１７】また、素子本体の接続基板と対向する面
に、上記接続基板とフリップチップ接合を行うためのバ
ンプと、導電性部材により形成されており、上記バンプ
の配設位置の外周部に配設されると共に、所定のバンプ
と電気的に接続され電極として機能するパッドとを設け
たことを特徴とするものである。
【００１８】
【作用】請求項１に記載された半導体素子では、パッド
はバンプよりも高融点を有しているため、バンプが溶融
し接続基板に接続を行う時点においてもパッドは溶融し
ていない。従って、バンプ接続時においてパッドは接続
基板と当接し、接続基板に対する半導体素子の高さ位置
はパッドにより位置決めされる。
【００１９】このように、バンプ接続時における接続基
板と半導体素子との離間距離は所定の距離に位置決めさ
れるため、溶融したバンプがつぶれてしまったり、また
接続基板から離間するようなことはなく、半導体素子と
接続基板との接続精度を向上させることができる。
【００２０】また、請求項４に記載された半導体素子で
は、パッドが電極として機能し、このパッドは所定のバ
ンプに接続されているため、例えばバーイン時に当該バ
ンプに接触子（ポコピン等）を接続させる際、接触子を
小形状のバンプと接続する必要はなくなり、形状の大き
なパッドに接続すればよいため、接続が容易となると共
にバンプ傷が付くのを防止できる。
【００２１】
【実施例】次に本発明の実施例について図面と共に説明
する。図１は本発明の第１実施例である半導体素子２０
の断面図（図２におけるＡ−Ａ線に沿う断面図）であ
り、また図２は半導体素子２０の底面図である。
【００２２】同図において、２１は素子本体であり、そ
の表面には所定の集積回路が形成されている。この素子
本体２１の底面２１ａには、上記集積回路に接続された
パッド電極（図示せず）が形成されており、各パッド電
極には半田バンプ２２が形成されている。素子本体２１
は、高密度に回路が集積された構成であるため、多数の
パッド電極を有している。よって図２に示されるよう
に、半田バンプ２２は素子本体２１の底面２１ａに高密
度に配設された構成となっている。
【００２３】一方、図中２３で示すのは本発明の特徴と
なるパッドであり、上記した半田バンプ２２配設位置を
囲繞するように、底面２１ａの外周部に形成されてい
る。このパッド２３は、例えば金（Ａｕ）等の半田より
も融点の高い金属材により形成されている。
【００２４】また、パッド２３が上記底面２１ａより突
出した高さ寸法（図１中、矢印ｈで示す）は、半田バン
プ２２が上記底面２１ａより突出した高さ寸法（図１
中、矢印Ｈで示す）よりも小さい寸法（ｈ＜Ｈ）となる
よう設定されている。
【００２５】図３は、上記構成を有する半導体素子２０
をパッケージ２４に搭載した半導体装置２５を示す断面
図である。同図に示す半導体装置２５は、半導体素子２
０をセラミック基板２６上に配設された接続基板２７に
半田バンプ２２により接続させた上で、半田２８，２９
を用いて素子本体２１をキャップ３０に、またキャップ
３０をセラミック基板２６に半田付けした構成とされて
いる。よって半導体素子２０はキャップ３０及びセラミ
ック基板２６により構成されるパッケージ２４内に封止
された構成となる。
【００２６】ここで、半田バンプ２２により半導体素子
２０を接続基板２７に接続させる時におけるパッド２３
の機能について以下説明する。
【００２７】半導体素子２０を接続基板２７に接続する
には、先ず半導体素子２０を接続基板２７の所定位置に
位置決めして載置し、加熱することにより半田バンプ２
２を溶融させ接続基板２７に半田付けをする。この際、
上記のように、パッド２３が素子本体２１の底面２１ａ
から突出した高さ寸法ｈは、半田バンプ２２が上記底面
２１ａから突出した高さ寸法Ｈよりも小さい寸法（ｈ＜
Ｈ）となるよう設定されている。このため、半導体素子
２０を接続基板２７上に載置した状態では、各半田バン
プ２２は接続基板２７と当接し、パッド２３は接続基板
２７の上面２７ａから離間した状態となっている。
【００２８】上記状態において、加熱処理を行い半田が
溶融する温度まで昇温する。この加熱処理により半田バ
ンプ２２は溶融するが、パッド２３は半田バンプ２２よ
りも融点が高い材質に選定されているため、半田バンプ
２２が溶融した後もパッド２３は依然として溶融しない
状態を維持する。従って、半田バンプ２２が溶融し素子
本体２１が自重により下動すると、パッド２３が接続基
板２７と当接し、素子本体２１はパッド２３により接続
基板２７上に支持されることになる。
【００２９】パッド２３の素子本体２１の底面２１ａか
らの突出量ｈは、溶融することにより接続基板２７と接
続した半田バンプ２２が相互に干渉しない突出量に選定
されている。このように、パッド２３が接続基板２７と
当接することにより、接続基板２７に対する素子本体２
１の底面２１ａの高さ位置を、半田バンプ２２が相互に
干渉しない適宜な位置に位置決めできる。これにより、
隣接する半田バンプ２２の短絡を防止できると共に、半
田バンプ２２と接続基板２７の接続不良を確実に防止す
ることきができ、半導体装置２５の信頼性を向上させる
ことができる。
【００３０】図４は、本発明の第２実施例である半導体
素子４０を示す底面図である。尚、同図に示す半導体素
子４０において、先に図１及び図２を用いて説明した半
導体素子２０と同一構成については、図１及び図２にお
いて付した符号と同一符号を付してその説明を省略す
る。
【００３１】同図に示す半導体素子４０は、形成された
回路内に、バーイン処理を実行する自己診断回路が設け
られており、この自己診断回路の端子は素子本体４１に
形成された複数の半田バンプ２２の内、半田バンプ２２
ａ〜２２ｊに接続されている。これらの半田バンプ２２
ａ〜２２ｊは、自己診断回路の電源端子，信号端子，グ
ランド端子を構成し、各端子に所定の信号が入来するこ
とにより半導体素子４０のバーインを行い得るよう構成
されている。
【００３２】一方、素子本体４１の底面４１ａの外周部
には、複数形成された半田バンプ２２を囲繞するよう
に、複数のパッド４２ａ〜４２ｊが形成されている。こ
のパッド４２ａ〜４２ｊは導電性部材（例えば金）によ
り構成されており、前記した半田バンプ２２ａ〜２２ｊ
に対応して設けられている。そして、各対応するパッド
４２ａ〜４２ｊと半田バンプ２２ａ〜２２ｊはパターン
４３ａ〜４３ｊにより電気的に接続されている。
【００３３】上記構成とされた半導体素子４０に対して
バーインを実施する場合、試験装置（図示せず）の接触
子４５を半田バンプ２２ａ〜２２ｊに接続する必要はな
くなり、半田バンプ２２ａ〜２２ｊとパターン４３ａ〜
４３ｊを介して電気的に接続されたパッド４２ａ〜４２
ｊに接触子４５を接続することによりバーインを実施す
ることが可能となる。
【００３４】これにより、図１０を用いて説明した従来
のバーインと異なり、ポコピン等の接触子が半田バンプ
２２ａ〜２２ｊに刺さることは無くなり、半田バンプ２
２ａ〜２２ｊに傷が発生するのを防止することができ
る。よって、半田付け時における半田の濡れ性を良好と
することができ、安定した半田付けを行うことが可能と
なる。
【００３５】図５は、半導体素子４０に対してバーイン
を実施するため、半導体素子４０を試験装置のホルダ４
４に装着した状態を示している。同図に示すように、素
子本体４１の底面４１ａ外周部に形成されたパッド４２
ａ〜４２ｊによりバーインを行うことができ、また各パ
ッド４２ａ〜４２ｊは半田バンプ２２に対して大きな形
状とすることができるため、ホルダ４４に設けられた接
触子４５とパッド４２ａ〜４２ｊとの接触性を向上でき
る。また、パッド４２ａ〜４２ｊの形状が大きいため、
半田バンプの場合に比べて接触子４５とパッド４２ａ〜
４２ｊとの位置決め精度はさほど高い精度を要求されな
いため、バーインを容易に行うことができる。
【００３６】また、図１０で説明したポコピン１２は、
高密度に配設された半田バンプ１１に高精度に接続する
必要があるため、非常に高価なものである。これに対し
て、ホルダ４４に配設される接触子４５は、上記のよう
にさほど高い精度を要求されないため、図５に示される
ような板バネ式の接触子４５を用いることができるた
め、試験装置の低コスト化を図ることができる。
【００３７】更に、半導体素子４０は、形成された回路
内にバーイン処理を実行する自己診断回路が設けられて
いるため、この自己診断回路に接続された特定のパッド
４２ａ〜４２ｊ（即ち、特定の半田バンプ２２ａ〜２２
ｊ）に信号を供給することにより、半導体素子４０のバ
ーイン処理を実行することができる。
【００３８】これに対して、従来の半導体素子はこの自
己診断回路を設けておらず、よって複数形成された半田
バンプの全てに対してポコピンを接続することによりバ
ーイン処理を行っていた。このため、従来のバーイン処
理では高価なポコピンを多数必要とし、試験装置が非常
に高価となるばかりでなく、各ポコピンを全ての半田バ
ンプに正確に接続させる必要があったため、バーイン処
理が困難であった。
【００３９】しかるに、上記のように本実施例に係る半
導体素子４０によれば、特定のパッド４２ａ〜４２ｊに
信号を供給することにより、半導体素子４０のバーイン
処理を実行することができるため、バーイン処理を容易
に行うことができ、かつ検査装置の低コスト化を図るこ
とができた。
【００４０】
【発明の効果】上述の如く本発明によれば、パッドはバ
ンプよりも高融点を有しているため、バンプが溶融し接
続基板に接続を行う時点においてパッドは溶融していな
い。従って、バンプ接続時においてパッドは接続基板と
当接し、接続基板に対する半導体素子の高さ位置はパッ
ドにより位置決めされる。よって、バンプ接続時におけ
る接続基板と半導体素子との離間距離は所定の距離に位
置決めされるため、溶融したバンプがつぶれてしまった
り、また接続基板から離間するようなことはなく、半導
体素子と接続基板との接続精度を向上させることができ
る。
【００４１】また、パッドが電極として機能し、かつこ
のパッドは所定のバンプに接続されているため、例えば
バーイン時に当該バンプに接触子を接続させる際、接触
子を小形状のバンプと接続する必要はなくなり、形状の
大きなパッドに接続すればよいため接続が容易となると
共にバンプ傷が付くのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例である半導体素子の断面図
である。
【図２】本発明の第１実施例である半導体素子の底面図
である。
【図３】図１に示す半導体素子を実装した半導体装置を
示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施例である半導体素子の断面図
である。
【図５】図４に示す半導体素子に対してバーイン処理を
実施している状態を示す図である。
【図６】従来における半導体素子の一例を示す側面図で
ある。
【図７】従来における半導体素子の一例を示す底面図で
ある。
【図８】従来における半導体素子の一例を実装した半導
体装置を示す断面図である。
【図９】子本体の底面に形成された半田バンプが接続基
板に半田付けされた状態を拡大して示す図である。
【図１０】従来における半導体素子の一例に対してバー
イン処理を実施している状態を示す図である。
【符号の説明】
２０，４０ 半導体素子 ２１，４１ 素子本体 ２１ａ，４１ａ 底面 ２２，２２ａ〜２２ｊ 半田バンプ ２３，４２ａ〜４２ｊ パッド ２４ パッケージ ２５ 半導体装置 ２６ セラミック基板 ２７ 接続基板 ２７ａ 上面 ２８，２９ 半田 ３０ キャップ ４３ａ〜４３ｊ パターン ４４ ホルダ ４５ 接触子

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 素子本体（２１）の接続基板（２７）と
    対向する面（２１ａ）に、 該接続基板（２７）とフリップチップ接合を行うための
    バンプ（２２）と、 該バンプ（２２）の、上記面（２１ａ）からの突出量
    （Ｈ）よりも低い突出量（ｈ）とされており、かつ該バ
    ンプ（２２）の融点よりも高い融点を有する部材よりな
    るパッド（２３）とを設けたことを特徴とする半導体素
    子。
  2. 【請求項２】 該パッド（２３）の上記面（２１ａ）か
    らの突出量（ｈ）は、該パッド（２３）が該接続基板
    （２７）と当接した状態において、該接続基板（２７）
    と接続した該バンプ（２２）が相互に干渉しない突出量
    に選定されており、 該パッド（２３）が該接続基板（２７）と当接すること
    により該接続基板（２７）に対する該面（２１ａ）の高
    さ位置を規制する構成としたことを特徴とする請求項１
    の半導体素子。
  3. 【請求項３】 該パッド（２３）は該面（２１ａ）の外
    周に沿って形成されていることを特徴とする請求項１ま
    たは２の半導体素子。
  4. 【請求項４】 素子本体（４１）の接続基板（２７）と
    対向する底面（４１ａ）に、 該接続基板（２７）とフリップチップ接合を行うための
    バンプ（２２）と、 導電性部材により形成されており、該バンプ（２２）の
    配設位置の外周部に配設されると共に、所定の該バンプ
    （２２ａ〜２２ｊ）と電気的に接続され電極として機能
    するパッド（４２ａ〜４２ｊ）とを設けたことを特徴と
    する半導体素子。
  5. 【請求項５】 該素子本体（４１）には、該パッド（４
    ２ａ〜４２ｊ）と接続されておりバーイン処理を実行す
    る自己診断回路が設けられており、該パッド（４２ａ〜
    ４２ｊ）に供給される信号に基づき該自己診断回路が作
    動する構成としたことを特徴とする請求項４の半導体素
    子。
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