JP2006019765A - Semiconductor device and semiconductor module - Google Patents
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Abstract
【課題】 実装有効面積率を向上させ、しかも熱膨張係数の違いにより発生する歪を抑制させた半導体装置及に関する。
【解決手段】 本発明は、実装基板としてSiから成る半導体基板110を用意することにより、半導体チップ60と熱膨張係数αを等しくする。よって半導体チップ60と重なるように放射状の配線を設けても、半導体基板110と半導体チップ60は、同じように膨張・収縮を繰り返し、両者間に発生する歪が発生しにくい構造を実現できる。
ップ60と熱膨張係数αを等しくする。よって半導体チップ60と重なるように放射状の配線を設けても、半導体基板110と半導体チップ60は、同じように膨張・収縮を繰り返し、両者間に発生する歪が発生しにくい構造を実現できる。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a mounting effective area ratio and to suppress a distortion generated due to a difference in thermal expansion coefficient and a semiconductor device.
In the present invention, a semiconductor substrate 110 made of Si is prepared as a mounting substrate, so that the thermal expansion coefficient α is made equal to that of a semiconductor chip 60. Therefore, even if the radial wiring is provided so as to overlap with the semiconductor chip 60, the semiconductor substrate 110 and the semiconductor chip 60 are repeatedly expanded and contracted in the same manner, and a structure in which the distortion generated between them is difficult to occur can be realized.
60 and the thermal expansion coefficient α are made equal. Therefore, even if the radial wiring is provided so as to overlap with the semiconductor chip 60, the semiconductor substrate 110 and the semiconductor chip 60 are repeatedly expanded and contracted in the same manner, and a structure in which the distortion generated between them is difficult to occur can be realized.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は半導体装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device.
シリコン基板上にバイポーラIC、MOSLSI等の素子が形成された一般的な半導体装置は、図29に示すような構成が主に用いられる。1はシリコン基板、2はシリコン基板1が実装される放熱板等のアイランド、3はリード端子、4は封止用の樹脂モールドである。 A general semiconductor device in which elements such as a bipolar IC and a MOS LSI are formed on a silicon substrate mainly has a configuration as shown in FIG. 1 is a silicon substrate, 2 is an island such as a heat sink on which the silicon substrate 1 is mounted, 3 is a lead terminal, and 4 is a resin mold for sealing.
上記のように、バイポーラICが形成されたシリコン基板1は、図29に示すように、銅ベースの放熱板等のアイランド2に半田等のろう材5を介して固着実装され、シリコン基板1の周辺に配置されたリード端子3とバイポーラIC等の各電極とがそれぞれワイヤーボンディングによってワイヤーで電気的に接続された後、エポキシ樹脂等の熱硬化型樹脂4によりトランスファーモールドによって、シリコン基板とリード端子の一部を完全に被覆保護し、樹脂モールド型の半導体装置が提供される。 As described above, the silicon substrate 1 on which the bipolar IC is formed is fixedly mounted on the island 2 such as a copper-based heat sink via the brazing material 5 such as solder, as shown in FIG. The lead terminal 3 arranged in the periphery and each electrode such as a bipolar IC are electrically connected by wire bonding, and then transferred to the silicon substrate and the lead terminal by thermosetting resin 4 such as epoxy resin. A part of the resin is completely covered and protected, and a resin mold type semiconductor device is provided.
樹脂モールドされた半導体装置は、通常、ガラスエポキシ基板等の配線基板に実装され、実装基板上に実装された他の半導体装置、回路素子と電気的に接続され所定の回路動作を行うための一部品として取り扱われる。 A resin-molded semiconductor device is usually mounted on a wiring substrate such as a glass epoxy substrate, and is electrically connected to other semiconductor devices and circuit elements mounted on the mounting substrate to perform a predetermined circuit operation. Treated as a part.
実装基板30上に半導体装置20が実装される実装面積は、図30に示すように、各リード端子21、22、23とそのリード端子と接続される導電パッドで囲まれた領域によって表される。実装面積は半導体装置20内のシリコン基板(半導体チップ)面積に比べ大きいが、その実装面積の殆どはモールド樹脂、リード端子によるものである。半導体チップの面積の占める割合は非常に少ない。 As shown in FIG. 30, the mounting area where the semiconductor device 20 is mounted on the mounting substrate 30 is represented by a region surrounded by each lead terminal 21, 22, 23 and a conductive pad connected to the lead terminal. . The mounting area is larger than the area of the silicon substrate (semiconductor chip) in the semiconductor device 20, but most of the mounting area is due to mold resin and lead terminals. The proportion of the area of the semiconductor chip is very small.
半導体チップの形成された面積と実装面積との比率を有効面積率として考慮すると、樹脂モールドされた半導体装置では有効面積率が極めて低いことが確認されている。有効面積率が低いことは、半導体装置20を配線基板30上の他の回路素子と接続して使用する場合に、実装面積の殆どが機能を有する半導体チップとは直接関係のないデッドスペースとなる。有効面積率が小さいと上記したように、実装基板30上でデットスペースが大きくなり、実装基板30の高密度小型化の妨げとなる。 Considering the ratio between the area where the semiconductor chip is formed and the mounting area as the effective area ratio, it has been confirmed that the effective area ratio is extremely low in a resin-molded semiconductor device. The low effective area ratio means that when the semiconductor device 20 is used by being connected to other circuit elements on the wiring board 30, most of the mounting area becomes a dead space that is not directly related to a functioning semiconductor chip. . If the effective area ratio is small, the dead space is increased on the mounting substrate 30 as described above, which hinders high-density downsizing of the mounting substrate 30.
特に、この問題はパッケージサイズが小さい半導体装置に顕著に現れる。例えば、半導体チップが図31に示すようなパッケージで、3.4mm×2.4mmが最小であるとする。この半導体チップを金属リード端子とワイヤーで接続し、樹脂モールドすると半導体装置の全体のサイズは、6.0mm×5.0mm程度となる。
この半導体装置のチップ面積は8.16mm2で、半導体装置を実装する実装面積は、30.0mm2であるため、この半導体装置の有効面積率は、リードを無視して考えても約27.2%となり(実際はリードを考慮すると更にこの値は小さくなる。)、実装面積の殆どが機能を持つ半導体チップ面積と直接関係のないデットスペースとなっている。
This problem is particularly noticeable in a semiconductor device having a small package size. For example, it is assumed that the semiconductor chip is a package as shown in FIG. 31 and the minimum size is 3.4 mm × 2.4 mm. When this semiconductor chip is connected to a metal lead terminal with a wire and resin-molded, the overall size of the semiconductor device is about 6.0 mm × 5.0 mm.
Since the chip area of this semiconductor device is 8.16 mm 2 and the mounting area for mounting the semiconductor device is 30.0 mm 2, the effective area ratio of this semiconductor device is about 27.2% even if the lead is ignored. (In practice, this value is further reduced when the lead is taken into account.) Most of the mounting area is a dead space that is not directly related to the area of the functioning semiconductor chip.
近年の電子機器、例えば、パーソナルコンピュータ、電子手帳等の携帯情報処理装置、8mmビデオカメラ、携帯電話、カメラ、液晶テレビ等において用いられる配線基板は、電子機器本体の小型化に伴い、その内部に使用される実装基板も高密度小型化の傾向にある。 Wiring boards used in recent electronic devices, for example, portable information processing devices such as personal computers and electronic notebooks, 8 mm video cameras, mobile phones, cameras, liquid crystal televisions, etc. The mounting substrate used is also in the trend of high density and miniaturization.
しかし、上記の先行技術の樹脂封止型の半導体装置では、上述したように、半導体装置を実装する実装面積にデットスペースが大きいため、実装基板の小型化に限界があり、実装基板の小型化の妨げの一つの要因となっていた。 However, in the above-described prior art resin-encapsulated semiconductor device, as described above, since the mounting area for mounting the semiconductor device has a large dead space, there is a limit to downsizing of the mounting substrate, and downsizing of the mounting substrate. Was one of the obstacles.
ところで、有効面積率を向上させる先行技術として特開平3−248551号公報がある。この先行技術について、図32を参照しつつ簡単に説明する。この先行技術では、樹脂モールド型半導体装置を実装基板等に実装したときの実装面積をできるだけ小さくするために、半導体チップ40のベース、エミッタ、及びコレクタ電極と接続するリード端子41、42、43を樹脂モールド44の側面より外側に出させず、リード端子41、42、43を樹脂モールド44側面と同一面となるように形成している。 By the way, there is JP-A-3-248551 as a prior art for improving the effective area ratio. This prior art will be briefly described with reference to FIG. In this prior art, in order to minimize the mounting area when the resin mold type semiconductor device is mounted on a mounting substrate or the like, lead terminals 41, 42, 43 connected to the base, emitter, and collector electrodes of the semiconductor chip 40 are provided. The lead terminals 41, 42, and 43 are formed so as to be flush with the side surface of the resin mold 44 without protruding outward from the side surface of the resin mold 44.
この構成によれば、リード端子41、42、43の先端部分が外に出ない分だけ実装面積を小さくすることができ、有効面積率を若干向上させることはできるが、デッドスペースの大きさはあまり改善されない。 According to this configuration, the mounting area can be reduced by the amount that the tip portions of the lead terminals 41, 42, and 43 do not come out, and the effective area ratio can be slightly improved, but the size of the dead space is Not much improvement.
有効面積率を向上させるためには、半導体装置の半導体チップ面積と実装面積とをほぼ同一にすることが条件であり、樹脂モールド型の半導体装置では、この先行技術の様に、リード端子の先端部を導出させなくても、モールド樹脂の存在によって有効面積率を向上させることは困難である。 In order to improve the effective area ratio, it is necessary to make the semiconductor chip area and the mounting area of the semiconductor device substantially the same, and in the resin mold type semiconductor device, as in this prior art, the tip of the lead terminal Even if the part is not derived, it is difficult to improve the effective area ratio due to the presence of the mold resin.
また、上記の半導体装置では、半導体チップと接続するリード端子、モールド樹脂を必要不可欠とするために、半導体チップとリード端子とのワイヤ接続工程、モールド樹脂の射出成形工程を必要とし、かつ製造工程が煩雑となり、製造コストを低減できないという課題がある。 Further, in the above-described semiconductor device, a lead terminal connected to the semiconductor chip and a mold resin are indispensable. Therefore, a wire connection process between the semiconductor chip and the lead terminal, a molding resin injection molding process, and a manufacturing process are required. However, there is a problem that the manufacturing cost cannot be reduced.
有効面積率を最大限大きくするには、上記したように、半導体チップを直接実装基板上に実装することにより、半導体チップ面積と実装面積とがほぼ同一となり有効面積率を最大とすることができる。 In order to maximize the effective area ratio, as described above, the semiconductor chip area and the mounting area are almost the same by mounting the semiconductor chip directly on the mounting substrate, so that the effective area ratio can be maximized. .
このように、半導体チップを実装基板等の基板上に実装する一つの先行技術として、例えば、特開平6−338504号公報に示すように、半導体チップ45上に複数のバンプ電極46を形成したフリップチップを実装基板47にフェイスダウンボンディングする技術が知られている(図33参照)。かかる、フェイスダウンボンディングによって接合される半導体装置は、バンプ電極に熱応力等によるストレスが加わった場合に、バンプ電極が半導体チップから剥離する等の問題が顕著に現れる。 As described above, as one prior art for mounting a semiconductor chip on a substrate such as a mounting substrate, for example, as shown in JP-A-6-338504, a flip in which a plurality of bump electrodes 46 are formed on a semiconductor chip 45 A technique for face-down bonding a chip to a mounting substrate 47 is known (see FIG. 33). In such a semiconductor device joined by face-down bonding, when the bump electrode is subjected to stress due to thermal stress or the like, problems such as separation of the bump electrode from the semiconductor chip appear remarkably.
半導体チップを実装基板等の基板上に実装する他の先行技術として、例えば、特開平7−38334号公報に示すように、実装基板51上に形成された導電パターン52上に半導体チップ53をダイボンディングし、半導体チップ53周辺に配置された導電パターン52と半導体チップ53との電極をワイヤ54で接続する技術が知られている(図34参照)。 As another prior art for mounting a semiconductor chip on a substrate such as a mounting substrate, for example, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 7-38334, a semiconductor chip 53 is formed on a conductive pattern 52 formed on a mounting substrate 51. A technique of bonding and connecting electrodes of the conductive pattern 52 and the semiconductor chip 53 arranged around the semiconductor chip 53 with a wire 54 is known (see FIG. 34).
半導体チップ53とその周辺に配置された導電パターン52とを接続するワイヤ54は通常、金細線が用いられる。また、金細線とボンディング接続されるボンディング接合部のピール強度(引張力)を大きくするために、約200度〜300度の加熱雰囲気中でボンディングを行うことが好ましい。 As the wire 54 that connects the semiconductor chip 53 and the conductive pattern 52 disposed around the semiconductor chip 53, a gold fine wire is usually used. Further, in order to increase the peel strength (tensile force) of the bonding joint portion bonded to the gold wire, it is preferable to perform bonding in a heated atmosphere of about 200 to 300 degrees.
しかし、絶縁樹脂系の実装基板上に半導体チップをダイボンディングする場合には、上記した温度まで加熱すると配線基板に歪みが生じてしまう。また、実装基板上に実装されたチップコンデンサ、チップ抵抗等の他の回路素子を固着する半田を溶融させるために、加熱温度を約100度〜150度程度にしてワイヤボンディング接続を実現しているが、ボンディング接合部のピール強度が低下する問題がある。 However, when die bonding a semiconductor chip on an insulating resin-based mounting substrate, the wiring substrate is distorted when heated to the above-described temperature. Also, in order to melt solder for fixing other circuit elements such as chip capacitors and chip resistors mounted on the mounting substrate, wire bonding connection is realized at a heating temperature of about 100 to 150 degrees. However, there is a problem that the peel strength of the bonding joint is lowered.
この先行技術では、通常、ダイボンディングされた半導体チップはエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂で被覆保護される。しかし前述の通り低温でワイヤボンドすると接着強度は低下するため、エポキシ樹脂の熱硬化時の収縮等によってボンディング部の接合部が剥離する問題がある。 In this prior art, the die-bonded semiconductor chip is usually covered and protected with a thermosetting resin such as an epoxy resin. However, as described above, when wire bonding is performed at a low temperature, the adhesive strength is lowered, and thus there is a problem that the bonded portion of the bonding portion is peeled off due to shrinkage or the like of the epoxy resin during thermosetting.
本発明は、前述の課題に鑑みてなされ、
第1に、配線基板となるシリコンから成る半導体基板と、前記シリコンから成る半導体基板の表面に形成された絶縁層と、前記絶縁層の上に設けられた複数の配線と、前記複数の配線と電気的に接続され前記シリコンから成る半導体基板に設けられた半導体チップとを有する半導体装置に於いて、
前記複数の配線を、少なくとも前記半導体基板と前記半導体チップとの間に設け、放射状に形成することで解決するものである。
半導体基板と半導体チップは、同じシリコンを用いるため、熱膨張係数αが等しいから、熱が発生したり、熱が加わっても、歪が発生しにくい。
The present invention has been made in view of the aforementioned problems,
First, a semiconductor substrate made of silicon to be a wiring substrate, an insulating layer formed on a surface of the semiconductor substrate made of silicon, a plurality of wires provided on the insulating layer, and the plurality of wires In a semiconductor device having a semiconductor chip provided on a semiconductor substrate made of silicon and electrically connected,
The problem is solved by providing the plurality of wirings at least between the semiconductor substrate and the semiconductor chip and forming them radially.
Since the semiconductor substrate and the semiconductor chip use the same silicon and have the same thermal expansion coefficient α, even if heat is generated or heat is applied, distortion is unlikely to occur.
第2に配線基板となるシリコンから成る半導体基板と、前記シリコンから成る半導体基板に形成された第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層の上に設けられた複数の放射状の配線と、前記放射状の配線のコンタクト孔領域を除き設けられた第2の絶縁層と、前記コンタクト孔を介して前記放射状の配線と電気的に接続された前記シリコンから成る半導体基板に設けられた半導体ICチップとを有することで解決するもので有る。 第3に前記半導体ICチップは、バイポーラ型ICまたはMOSLSIで解決するものである。
第4に前記半導体ICチップは、前記半導体基板に対してフェイスダウンで設けられることで解決するものである。
第5に、配線基板となるシリコンから成る半導体基板と、前記シリコンから成る半導体基板に形成された第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層の上に設けられた複数の放射状の配線と、前記放射状の配線のコンタクト孔領域を除き設けられた第2の絶縁層と、前記コンタクト孔を介して前記放射状の配線と電気的に接続された前記シリコンから成る半導体基板に設けられた半導体ICチップとから成る半導体装置と、
前記半導体装置を実装する、セラミック基板、ガラスエポキシ基板、フェノール基板または絶縁処理が施された金属基板から成る実装基板とから成ることで解決するものである。
第6に、前記半導体ICチップは、バイポーラ型ICまたはMOSLSIで解決するものである。
Second, a semiconductor substrate made of silicon to be a wiring substrate, a first insulating layer formed on the semiconductor substrate made of silicon, a plurality of radial wirings provided on the first insulating layer, A semiconductor IC chip provided on the semiconductor substrate made of the second insulating layer provided excluding the contact hole region of the radial wiring and the silicon electrically connected to the radial wiring through the contact hole To solve the problem. Thirdly, the semiconductor IC chip is a bipolar IC or MOS LSI.
Fourth, the semiconductor IC chip is solved by being provided face-down with respect to the semiconductor substrate.
Fifth, a semiconductor substrate made of silicon to be a wiring substrate, a first insulating layer formed on the semiconductor substrate made of silicon, and a plurality of radial wirings provided on the first insulating layer, A semiconductor IC provided on a semiconductor substrate made of silicon, which is electrically connected to the radial wiring via the contact hole, a second insulating layer provided excluding the contact hole region of the radial wiring; A semiconductor device comprising a chip;
The semiconductor device is mounted by a mounting substrate made of a ceramic substrate, a glass epoxy substrate, a phenol substrate, or a metal substrate subjected to insulation treatment.
Sixth, the semiconductor IC chip is a bipolar IC or MOS LSI.
本発明は、半導体基板と半導体チップは、同じシリコンであるため、熱膨張係数αが等しくなり、放射状の配線が設けられた半導体基板の上に半導体チップを設けても、歪が発生しにくい構造を実現できる。 In the present invention, since the semiconductor substrate and the semiconductor chip are made of the same silicon, the thermal expansion coefficient α is equal, and even when the semiconductor chip is provided on the semiconductor substrate on which the radial wiring is provided, a structure in which distortion is not easily generated. Can be realized.
(1)第1の実施形態
以下に、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置及びその製造方法について図1乃至図22に基づいて説明する。
(1) First Embodiment Hereinafter, a semiconductor device and a manufacturing method thereof according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
この半導体装置は、図1に示すように、半導体チップ60と、ブロック状の複数の外部接続用電極70と、配線基板となる第2の半導体基板110と、接続手段の一例である第1,第2のバンプ電極90、100とから構成される。 As shown in FIG. 1, the semiconductor device includes a semiconductor chip 60, a plurality of block-like external connection electrodes 70, a second semiconductor substrate 110 serving as a wiring substrate, and first and first examples of connection means. The second bump electrodes 90 and 100 are configured.
図1に示すように、外部接続用電極70は、半導体チップ60の接続電極と接続され、半導体チップ60の少なくとも1周辺に隣接し所定間隔離間して配置され、半導体チップ60とは別の半導体基板から形成されたものである。 As shown in FIG. 1, the external connection electrode 70 is connected to the connection electrode of the semiconductor chip 60, is arranged adjacent to at least one periphery of the semiconductor chip 60 and spaced apart by a predetermined distance, and is a semiconductor different from the semiconductor chip 60. It is formed from a substrate.
また、配線基板となる第2の半導体基板110は、その上面に、半導体チップ60の各電極と外部接続用電極70とを電気的に接続する配線パターン81が形成され、かつ上記半導体チップ60及び外部接続用電極70に対向して配置されている。 In addition, the second semiconductor substrate 110 serving as a wiring substrate has a wiring pattern 81 electrically connected to each electrode of the semiconductor chip 60 and the external connection electrode 70 on the upper surface thereof. It is arranged to face the external connection electrode 70.
さらに、接続手段90,100は、半導体チップ60の電極及び外部接続用電極70とを接続し所定の空間を形成するためのものである。 Furthermore, the connection means 90 and 100 are for connecting the electrode of the semiconductor chip 60 and the external connection electrode 70 to form a predetermined space.
本実施形態に係る半導体装置によれば、図1に示すように、配線基板となる第2の半導体基板110と、その上面に設けられた配線パターン81とを有するので、従来の半導体装置のように、外部電極と接続する金属製のリード端子、保護用の封止モールドが不必要となり、半導体装置の外観寸法を著しく小型化にすることが可能になる。その詳細については、以下に示す製造方法で説明する。 As shown in FIG. 1, the semiconductor device according to the present embodiment includes the second semiconductor substrate 110 serving as a wiring substrate and the wiring pattern 81 provided on the upper surface thereof. In addition, a metal lead terminal connected to the external electrode and a protective sealing mold are unnecessary, and the external dimensions of the semiconductor device can be significantly reduced. The details will be described in the manufacturing method shown below.
先ず、図2及び図3に示すように、例えば、N+ 型の単結晶シリコン基板からなるウェハ状の第1の半導体基板70a上にエピタキシャル成長技術によりN- 型のエピタキシャル層70bを形成する。エピタキシャル層70bを形成した第1の半導体基板70a上の外部接続用電極となる領域70x(斜線領域)に第1のバンプ電極90を形成する。ここでは、図1の半導体チップ60のウェハとしてエピタキシャル層を採用していること、また高濃度拡散領域71(通常上下分離領域として活用される)を採用しているので、70bしてエピタキシャル層を使用したが特に限定されない。70aの基板に不純物を全面デポで拡散し、全面を裏面まで高濃度で拡散しても良い。 First, as shown in FIGS. 2 and 3, for example, an N− type epitaxial layer 70b is formed on a wafer-like first semiconductor substrate 70a made of an N + type single crystal silicon substrate by an epitaxial growth technique. A first bump electrode 90 is formed in a region 70x (shaded region) serving as an external connection electrode on the first semiconductor substrate 70a on which the epitaxial layer 70b is formed. Here, since the epitaxial layer is adopted as the wafer of the semiconductor chip 60 of FIG. 1 and the high-concentration diffusion region 71 (usually used as a vertical separation region) is adopted, the epitaxial layer is formed by 70b. Although used, it is not particularly limited. Impurities may be diffused on the entire surface of the substrate 70a by deposition, and the entire surface may be diffused to the back surface with a high concentration.
ここでN基板にNエピタキシャル層を形成し、N+型の上下分離領域のような拡散領域71を形成しているが、逆導電型でも良い。つまりP+型の基板にP型のエピタキシャル層を形成し、P+型の高濃度拡散領域を形成しても良い。 Here, an N epitaxial layer is formed on an N substrate and a diffusion region 71 such as an N + type vertical separation region is formed. However, a reverse conductivity type may also be used. That is, a P type epitaxial layer may be formed on a P + type substrate to form a P + type high concentration diffusion region.
外部接続用電極となる領域70xは、第1の半導体基板70a上に規則的に、環状あるいは相対向するような所定のパターン形状が規則的に配列するように形成されている。さらに、述べると、外部接続用電極領域70xは半導体装置サイズ領域70y(一点鎖線領域)の外周部分に所定間隔だけ離間して配置され、その外部接続用電極領域70x上に第1のバンプ電極90を形成する。 The region 70x to be the external connection electrode is formed on the first semiconductor substrate 70a so as to regularly arrange predetermined pattern shapes that are annular or opposed to each other. More specifically, the external connection electrode region 70x is arranged at a predetermined interval on the outer periphery of the semiconductor device size region 70y (one-dot chain line region), and the first bump electrode 90 is disposed on the external connection electrode region 70x. Form.
ここで、第1のバンプ電極90の形成方法について、図3,図4に基づいて簡単に説明する。なお、図4は、図3における第1のバンプ電極90の部分拡大図である。 Here, a method of forming the first bump electrode 90 will be briefly described with reference to FIGS. FIG. 4 is a partially enlarged view of the first bump electrode 90 in FIG.
第1のバンプ電極90が形成される外部接続電極領域70x内のエピタキシャル層70bにはリン(P)、アンチモン(Sb)等のN型の高濃度不純物を注入・拡散して高濃度拡散領域71が形成されている。この高濃度拡散層71は外部接続電極領域70x内の内部抵抗を抑制するために形成されるものである。高濃度拡散領域71を形成した後、エピタキシャル層70b上にシリコン酸化膜、或いはシリコン窒化膜等の絶縁膜を形成し、選択的に外部接続用電極領域70xにコンタクト孔を有した絶縁膜71Aを形成する。 N-type high concentration impurities such as phosphorus (P) and antimony (Sb) are implanted and diffused into the epitaxial layer 70b in the external connection electrode region 70x where the first bump electrode 90 is formed, and the high concentration diffusion region 71. Is formed. The high concentration diffusion layer 71 is formed to suppress the internal resistance in the external connection electrode region 70x. After the high concentration diffusion region 71 is formed, an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed on the epitaxial layer 70b, and an insulating film 71A having a contact hole in the external connection electrode region 70x is selectively formed. Form.
コンタクト孔によって露出された外部接続用電極70x域上に、選択的にアルミニウム等の金属材料を蒸着し接続用電極72を形成する。その接続用電極72上にPSG膜、SiN、SiNx等の絶縁物からなるパッシベーション膜を形成し、選択的に外部接続用電極領域70xに接続用電極72を露出させるパッシベーション膜73を形成する。パッシベーション膜73を形成した後、露出された外部接続用電極領域70x上にクロム、銅、チタン等をメッキ或いは蒸着により選択的に付着し第1のバリアメタル膜74を形成し接続用電極72の腐食による不具合を防止する。第1のバリアメタル膜74を形成した後、第1の接続手段となる第1のバンプ電極90を形成する。 A connection electrode 72 is formed by selectively depositing a metal material such as aluminum on the external connection electrode 70x exposed through the contact hole. A passivation film made of an insulator such as a PSG film, SiN, or SiNx is formed on the connection electrode 72, and a passivation film 73 that selectively exposes the connection electrode 72 to the external connection electrode region 70x is formed. After the passivation film 73 is formed, chromium, copper, titanium, or the like is selectively deposited by plating or vapor deposition on the exposed external connection electrode region 70x to form the first barrier metal film 74, and the connection electrode 72 is formed. Prevent failures due to corrosion. After forming the first barrier metal film 74, a first bump electrode 90 serving as a first connection means is formed.
第1のバンプ電極90は、各外部接続電極領域上に形成した第1のバリアメタル膜74に約30〜50μmの高さを有して形成される。この第1のバンプ電極90は金メッキ処理により形成され、そのバンプ電極表面上には、クロム、銅、チタン等をメッキ或いは蒸着により選択的に付着し数千オングストロームの第2のバリアメタル膜91を形成する。 The first bump electrode 90 is formed on the first barrier metal film 74 formed on each external connection electrode region with a height of about 30 to 50 μm. The first bump electrode 90 is formed by a gold plating process. On the surface of the bump electrode, chromium, copper, titanium or the like is selectively attached by plating or vapor deposition to form a second barrier metal film 91 of several thousand angstroms. Form.
さらに、図4に示すように、第2のバリアメタル91上には後述する他の基板と電気的に接合を行うために、接合用の金属を蒸着し接合層92を形成する。この接合層92に用いられる金属材料は、金(Au)からなるバンプ電極の融点よりも低い融点を有し、且つ、後述する実装基板上に実装する際に用いられる半田材料の融点よりも高い材料が用いられる。 Further, as shown in FIG. 4, a bonding metal is vapor-deposited on the second barrier metal 91 to form a bonding layer 92 in order to electrically bond to another substrate described later. The metal material used for the bonding layer 92 has a melting point lower than the melting point of the bump electrode made of gold (Au) and higher than the melting point of the solder material used when mounting on the mounting substrate described later. Material is used.
具体的には、金(Au)の融点は通常約1064度であり、実装基板上に実装する際に用いられる半田材料の融点を約170度〜190度であるとすると、接合層92に用いられる材料は、両者の温度範囲内の融点を有するものであれば良く、例えば、金(Au)とすず(Sn)との交互にメッキ積層して形成される融点が約370度の金すず(AuSn)を用いる。 Specifically, the melting point of gold (Au) is usually about 1064 degrees, and the melting point of the solder material used for mounting on the mounting substrate is about 170 degrees to 190 degrees. Any material can be used as long as it has a melting point within the temperature range of the two. For example, gold (Au) and tin (Sn) are alternately deposited and laminated, and the melting point is about 370 degrees. AuSn) is used.
上述した接合層は第2のバリアメタル91の中心部から外側に広がるように形成されているが、図5及び図6A、Bに示すように、第2のバリアメタル91上にそれぞれ分離形成してもよい。 The above-described bonding layer is formed so as to spread outward from the center portion of the second barrier metal 91, but is separately formed on the second barrier metal 91 as shown in FIGS. May be.
また、上述の第1のバンプ電極90は各外部接続用電極70領域上に1個しか形成されないが、第1のバンプ電極90はこれに限らず、例えば、図7に示すように、外部接続用電極領域70x上に複数個形成しても良い。 Further, only one first bump electrode 90 described above is formed on each external connection electrode 70 region, but the first bump electrode 90 is not limited to this. For example, as shown in FIG. A plurality of electrode regions 70x may be formed.
次に、図8及び図9に示すように、例えば、N+型の単結晶シリコン基板からなるウェハ状の第2の半導体基板110を準備し、その第2の半導体基板110上に、前記半導体装置サイズ領域70yと対応する領域内に、その一端が第1の半導体基板70aの外部接続用電極領域70x、他端が半導体装置サイズ領域70yの内部に延在する複数の配線パターン81を形成する。 Next, as shown in FIGS. 8 and 9, for example, a wafer-like second semiconductor substrate 110 made of an N + type single crystal silicon substrate is prepared, and the semiconductor is formed on the second semiconductor substrate 110. In the region corresponding to the device size region 70y, a plurality of wiring patterns 81 having one end extending to the external connection electrode region 70x of the first semiconductor substrate 70a and the other end extending into the semiconductor device size region 70y are formed. .
配線パターン81は、例えば、第2の半導体基板110表面にSiO2或いはSiN×等の絶縁層111を形成し、その絶縁層111上にアルミニウム等の金属を所定形状に選択的に蒸着することで形成することができる。配線パターン81は、後述するが、外部接続用電極領域70xと半導体チップ60とを接続する配線であり、外部接続用電極70の配列等によってそのパターンを任意に形成することができ、本実施形態では、図8に示すように、放射線状に形成されている。 The wiring pattern 81 is formed, for example, by forming an insulating layer 111 such as SiO 2 or SiN × on the surface of the second semiconductor substrate 110 and selectively depositing a metal such as aluminum on the insulating layer 111 in a predetermined shape. can do. As will be described later, the wiring pattern 81 is a wiring for connecting the external connection electrode region 70x and the semiconductor chip 60, and the pattern can be arbitrarily formed depending on the arrangement of the external connection electrodes 70. Then, as shown in FIG.
第2の半導体基板110上に配線パターン81を形成した後、第2の半導体基板110上にシリコン酸化膜、或いはシリコン窒化膜等の絶縁膜を形成し、選択的に各配線パターン81の両端部、あるいは必要に応じて中央部分にコンタクト孔を形成する。 After the wiring pattern 81 is formed on the second semiconductor substrate 110, an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed on the second semiconductor substrate 110, and both end portions of each wiring pattern 81 are selectively formed. Alternatively, a contact hole is formed in the central portion as necessary.
コンタクト孔によって露出された配線パターン81上に、選択的にアルミニウム等の金属材料を蒸着し接続用電極112を形成する。その接続用電極112上にPSG膜、SiN、SiNx等の絶縁物からなるパッシベーション膜を形成し、選択的に配線パターン81の両端部に接続用電極112を露出させる。パッシベーション膜113を形成した後、露出された接続用電極112領域上にクロム、銅、チタン等をメッキ或いは蒸着により選択的に付着し第1のバリアメタル膜114を形成し、接続用電極112の腐食による不具合を防止する。第1のバリアメタル膜114を形成した後、第2の接続手段となる第2のバンプ電極100を形成する。 On the wiring pattern 81 exposed by the contact hole, a metal material such as aluminum is selectively deposited to form the connection electrode 112. A passivation film made of an insulator such as a PSG film, SiN, or SiNx is formed on the connection electrode 112, and the connection electrode 112 is selectively exposed at both ends of the wiring pattern 81. After the passivation film 113 is formed, chromium, copper, titanium, or the like is selectively deposited by plating or vapor deposition on the exposed connection electrode 112 region to form the first barrier metal film 114, and the connection electrode 112 is formed. Prevent failures due to corrosion. After the formation of the first barrier metal film 114, the second bump electrode 100 serving as the second connection means is formed.
第2のバンプ電極100も第1のバンプ電極90と同様に形成する。即ち、第2のバンプ電極100は、各配線パターン81上に形成された第1のバリアメタル膜114に約30〜50μmの高さで形成する。この第2のバンプ電極100も金メッキ処理により形成され、そのバンプ電極表面上には、クロム、銅、チタン等をメッキ或いは蒸着により選択的に付着し数千オングストロームの第2のバリアメタル膜101を形成する。 The second bump electrode 100 is formed in the same manner as the first bump electrode 90. That is, the second bump electrode 100 is formed on the first barrier metal film 114 formed on each wiring pattern 81 at a height of about 30 to 50 μm. The second bump electrode 100 is also formed by a gold plating process. On the bump electrode surface, chromium, copper, titanium, or the like is selectively attached by plating or vapor deposition to form a second barrier metal film 101 of several thousand angstroms. Form.
さらに、この第2のバリアメタル101上には、上述した外部接続用電極領域70x上に形成した第1のバンプ電極90と電気的に接合を行うために、接合用の金属を蒸着し接合層102を形成する。この接合層102に用いられる金属材料は、第1のバンプ電極90上に形成された接合層92と同様に、金(Au)より形成される第2のバンプ電極102の融点よりも低い融点を有し、且つ、後述する実装基板上に実装する際に用いられる半田材料の融点よりも高い材料が用いられる。具体的には、金(Au)の融点は通常約1064度であり、実装基板上に実装する際に用いられる半田材料の融点を約170度〜190度であるとすると、接合層102に用いられる材料は、両者の温度範囲内の融点を有するものであれば良く、例えば、金(Au)とすず(Sn)との交互にメッキ積層して形成される融点が約370度の金すず(AuSn)を用いる。 Further, a bonding metal is vapor-deposited on the second barrier metal 101 so as to be electrically bonded to the first bump electrode 90 formed on the external connection electrode region 70x described above. 102 is formed. Similar to the bonding layer 92 formed on the first bump electrode 90, the metal material used for the bonding layer 102 has a melting point lower than the melting point of the second bump electrode 102 formed of gold (Au). A material having a melting point higher than that of a solder material used when mounting on a mounting substrate described later is used. Specifically, when the melting point of gold (Au) is normally about 1064 degrees and the melting point of the solder material used for mounting on the mounting substrate is about 170 to 190 degrees, it is used for the bonding layer 102. Any material can be used as long as it has a melting point within the temperature range of the two. For example, gold (Au) and tin (Sn) are alternately deposited and laminated, and the melting point is about 370 degrees. AuSn) is used.
上述した接合層102は第2のバリアメタル101の中心部から外側に広がるように形成されているが、図5及び図6に示すように、第2のバリアメタル101上にそれぞれ分離して形成してもよい。また図6Bに類似して、十字形状でも良い。 The above-described bonding layer 102 is formed so as to spread outward from the center portion of the second barrier metal 101, but is formed separately on the second barrier metal 101 as shown in FIGS. May be. Further, similar to FIG. 6B, a cross shape may be used.
後述するが、図18のように外部接続用電極を支えるバンプが複数の点で支持され、その強度が増す。また半田の溶融時の回転を防止できるメリットを有している。 As will be described later, the bumps supporting the external connection electrodes are supported at a plurality of points as shown in FIG. Moreover, it has the merit which can prevent the rotation at the time of melting of solder.
次に、図10に示すように、第1及び第2の基板70a、110上に形成した各バンプ電極90,100を接合し、両基板70a、110間に樹脂層120を形成する。両基板70、110上に形成した複数の各バンプ電極90、100を当接させ、図11に示すように、バンプ電極90、100上に形成した接合層92、102を溶融させて金バンプからなるバンプ電極90、100を接合材料として用いることなく、両接合層92、102で接合を行う。具体的には、第1の半導体基板70aの外部接続用電極領域70xに形成された第1のバンプ電極90と第2の半導体基板110上に放射線状に形成された配線パターン81の外側の端部に形成された第2のバンプ電極100とを接合し、両基板間に樹脂を充填し樹脂層120を形成する。 Next, as shown in FIG. 10, the bump electrodes 90 and 100 formed on the first and second substrates 70 a and 110 are bonded together, and a resin layer 120 is formed between the substrates 70 a and 110. A plurality of bump electrodes 90 and 100 formed on both substrates 70 and 110 are brought into contact with each other, and bonding layers 92 and 102 formed on the bump electrodes 90 and 100 are melted to form gold bumps as shown in FIG. The bonding is performed by the bonding layers 92 and 102 without using the bump electrodes 90 and 100 as the bonding material. Specifically, the outer edge of the wiring pattern 81 formed radially on the first bump electrode 90 and the second semiconductor substrate 110 formed in the external connection electrode region 70x of the first semiconductor substrate 70a. The second bump electrode 100 formed on the substrate is joined, and a resin layer 120 is formed by filling a resin between both substrates.
例えば、両基板70a、110に形成した各バンプ電極90、100を一致させ加熱雰囲気中内に配置し、バンプ電極90、100上に形成した接合層92、102のみを溶融させて電気的接合を行う。各接合層92、102と各バンプ電極90、100との間には、上記したように、第2のバリアメタル膜91、101が介在されているために溶融した接合層92、102の金属材料とバンプ電極90、100の金(Au)とが共晶されない。ここで重要なことは、各バンプ電極90、100は、メッキ直後の組成状態のままで、両バリアメタル91、101上に形成された接合層92、102によって、第1の基板70の外部接続電極領域70aと第2の基板110の配線パターン81との電気的接合が行われるという点である。 For example, the bump electrodes 90 and 100 formed on both the substrates 70a and 110 are aligned and placed in a heated atmosphere, and only the bonding layers 92 and 102 formed on the bump electrodes 90 and 100 are melted to perform electrical bonding. Do. As described above, since the second barrier metal films 91 and 101 are interposed between the bonding layers 92 and 102 and the bump electrodes 90 and 100, the molten metal material of the bonding layers 92 and 102. And the gold (Au) of the bump electrodes 90 and 100 are not eutectic. What is important here is that the bump electrodes 90 and 100 remain in the composition state immediately after plating, and the external connection of the first substrate 70 is performed by the bonding layers 92 and 102 formed on both the barrier metals 91 and 101. The electrical connection between the electrode region 70a and the wiring pattern 81 of the second substrate 110 is performed.
ところで、各バンプ電極90、100上に形成される接合層92、102を図5に示すような形状とした場合は、図12に示すように、接合層92、102の柱が2本(複数本)形成されることになる。 By the way, when the bonding layers 92 and 102 formed on the bump electrodes 90 and 100 are formed as shown in FIG. 5, as shown in FIG. Book).
各バンプ電極90、100上に形成した接合層92、102を溶融し電気的接合を行い、第1の基板70aと第2の基板110とを接合(貼り合わせ)した後、両基板70a、110に所定の圧力を加えながら、両基板70a、110のすき間に液状のエポキシ系の熱硬化性樹脂からなる含浸材を流し込み熱処理を行い、かかる、含浸材を硬化させて、上述した樹脂層120を形成し両基板70、110を仮固定する。 The bonding layers 92 and 102 formed on the bump electrodes 90 and 100 are melted and electrically bonded to bond (bond) the first substrate 70a and the second substrate 110, and then both the substrates 70a and 110 are bonded. While applying a predetermined pressure, an impregnating material made of a liquid epoxy-based thermosetting resin is poured between the substrates 70a and 110, and heat treatment is performed. The impregnating material is cured, and the above-described resin layer 120 is formed. Then, both substrates 70 and 110 are temporarily fixed.
この時、両基板70a、110上に形成する各バンプ電極90、100の高さが低すぎると両基板70a、110の離間距離、即ち樹脂層120の膜厚が薄くなり、後述するスリット孔を形成したときに、スリット孔の先端部分が第2の基板110の表面まで達し、配線パターン81を切断する可能性があり、両基板70a、110の離間距離を十分に保つ必要がある。このため各バンプ電極90、100の高さを調整する必要がある。 At this time, if the heights of the bump electrodes 90 and 100 formed on both the substrates 70a and 110 are too low, the distance between the substrates 70a and 110, that is, the film thickness of the resin layer 120 becomes thin. When formed, the tip end portion of the slit hole may reach the surface of the second substrate 110, and the wiring pattern 81 may be cut, and it is necessary to maintain a sufficient distance between the substrates 70a and 110. For this reason, it is necessary to adjust the height of each bump electrode 90,100.
次に、図13及び図14に示すように、第1の基板70aの反主面(裏)側から第1の基板70aの外部接続用電極領域70xを個々に電気的に分離するように、第1の基板70aを切断し、複数のスリット孔130を格子状に形成する。このスリット孔130はダイシング装置によるダイシングブレードを用いて形成する。 Next, as shown in FIGS. 13 and 14, the external connection electrode regions 70x of the first substrate 70a are individually electrically separated from the opposite main surface (back) side of the first substrate 70a. The first substrate 70a is cut to form a plurality of slit holes 130 in a lattice shape. The slit hole 130 is formed by using a dicing blade by a dicing apparatus.
ダイシング装置を用いてスリット孔130を形成する理由は、ダイシングの幅及び深さを精度良く制御することができること、既存の設備であり新たに購入する必要がないことなどである。ダイシング幅はダイシングブレードの幅によって設定され、ダイシングの深さはダイシング装置メーカーによって異なるが、現状の技術では約2μm〜5μm程度の精度誤差であり、第2の基板110上の配線パターン81を切断することなく、確実に第1の基板70aのみを切断し、外部接続電極領域70xを確実、且つ、精度良く電気的に分離することができる。 The reason why the slit hole 130 is formed by using the dicing apparatus is that the width and depth of dicing can be controlled with high accuracy, and that the existing equipment is not required to be newly purchased. The dicing width is set according to the width of the dicing blade, and the dicing depth varies depending on the manufacturer of the dicing machine. However, the current technology has an accuracy error of about 2 μm to 5 μm, and cuts the wiring pattern 81 on the second substrate 110 Without this, it is possible to reliably cut only the first substrate 70a and to electrically isolate the external connection electrode region 70x reliably and accurately.
以下に、スリット孔130を形成する工程を説明する。 Below, the process of forming the slit hole 130 will be described.
図15に示すように、ダイシング装置のテーブル151上に第1の基板70aが上となるように配置し保持する。その後、図16に示すように、赤外線ランプ装置154から発せられ第1の基板70a内部にまで透過する赤外線を第1の基板70a表面に照射し、反射光を赤外線用モニタ等の検出装置153で検出し、スリット孔形成領域の位置をアライメントし、図17に示すように、ダイシングブレード155で、図14に示すように、格子状のスリット孔130を形成する。赤外線検出機能付のダイシング装置を用いれば、正確に第1の基板70aの裏面側からでも第1の基板70aのみを切断するスリット孔130を形成することができる。赤外線検出機能がないダイシング装置では、アライメントが正確に行えないためにスリット孔130を正確に形成することが困難である。この工程で形成するスリット孔130のダイシング幅は、分離後の隣接する各外部接続用電極70の絶縁性を十分に保つ必要性から、例えば、約0.1mm幅で行う。 As shown in FIG. 15, it arrange | positions and hold | maintains so that the 1st board | substrate 70a may be on the table 151 of a dicing apparatus. Thereafter, as shown in FIG. 16, the infrared light emitted from the infrared lamp device 154 and transmitted to the inside of the first substrate 70a is irradiated to the surface of the first substrate 70a, and the reflected light is detected by a detection device 153 such as an infrared monitor. Detecting and aligning the position of the slit hole forming region, as shown in FIG. 17, a dicing blade 155 forms a grid-like slit hole 130 as shown in FIG. If a dicing apparatus with an infrared detection function is used, it is possible to form the slit hole 130 that accurately cuts only the first substrate 70a even from the back side of the first substrate 70a. In a dicing apparatus having no infrared detection function, it is difficult to accurately form the slit hole 130 because alignment cannot be performed accurately. The dicing width of the slit hole 130 formed in this step is, for example, about 0.1 mm because it is necessary to maintain sufficient insulation between the adjacent external connection electrodes 70 after separation.
ダイシング(スリット孔130)の深さは、上記したように、各外部接続電極領域70xを電気的に分離するために、第1の基板70aを確実に切断する必要があるので、樹脂層120内に約2μm〜5μm程度入るように行う。 As described above, the depth of the dicing (slit hole 130) is required to cut the first substrate 70a reliably in order to electrically separate the external connection electrode regions 70x. About 2 μm to 5 μm.
このように、第1の基板70a上に形成された複数の外部接続電極領域70xは、第1の基板70aの裏面側から形成された格子状のスリット孔130によって、それぞれ電気的に分離され、個々の半導体装置の外部接続用電極70となる。 As described above, the plurality of external connection electrode regions 70x formed on the first substrate 70a are electrically separated from each other by the lattice-shaped slit holes 130 formed from the back surface side of the first substrate 70a, It becomes the electrode 70 for external connection of each semiconductor device.
本実施形態では、スリット孔130を形成する前に、スリット孔130となる領域上に、上記のダイシング装置を用いて台形状のダイシングブレードで第1の基板70aを所定の深さでダイシング処理(第1の基板70aの表面を削る)を行う。このダイシング処理工程で各外部接続用電極70のエッヂ部分にテーパー部を形成する。テーパー部の角度はダイシングブレードの形状によって決定されるが、半田接合部分の大きさ、半田量によって任意に設定される。 In this embodiment, before forming the slit hole 130, the first substrate 70a is diced with a trapezoidal dicing blade to a predetermined depth on the region to be the slit hole 130 using the above-described dicing apparatus ( The surface of the first substrate 70a is shaved). In this dicing process, a tapered portion is formed at the edge portion of each external connection electrode 70. The angle of the tapered portion is determined by the shape of the dicing blade, but is arbitrarily set depending on the size of the solder joint portion and the amount of solder.
第1の基板70aの一部分を削除し各外部接続用電極70のエッヂ部分にテーパー部を形成した後、第1の基板70aの表面に半田等の金属のメッキ層を形成する。メッキ層は、例えば、電気メッキ、無電解メッキ等のメッキ処理を用い第1の基板70a全面に形成する。メッキ層を形成した後、上述の図13に示すようにスリット孔130を形成する。 After removing a part of the first substrate 70a and forming a tapered portion at the edge portion of each external connection electrode 70, a plated layer of a metal such as solder is formed on the surface of the first substrate 70a. The plating layer is formed on the entire surface of the first substrate 70a using a plating process such as electroplating or electroless plating. After forming the plating layer, the slit hole 130 is formed as shown in FIG.
第1の半導体基板70aの外部接続用電極領域70xには、上記したように、高濃度拡散層を形成しており、配線抵抗によるロスを緩和している。 As described above, a high-concentration diffusion layer is formed in the external connection electrode region 70x of the first semiconductor substrate 70a to reduce loss due to wiring resistance.
次に、図18及び図19に示すように、少なくとも外部接続用電極70で囲まれた領域の第1の半導体基板70aを除去し、半導体チップ60を収納する収納空間140を形成する。上述したように、第1の半導体基板70aから形成された外部接続用電極70は、第1及び第2のバンプ電極90、100を介して第2の半導体基板110上の配線パターン81と電気接合がなされている。一方、外部接続用電極70以外の第1の半導体基板70aは樹脂層120によって第2の半導体基板110と仮固着されているだけであるために、樹脂層120をエッチング除去することにより、図18及び図19に示すように、各バンプ電極90、100上の接合層92、102で固着された外部接続用電極70のみを残して他の第1の基板70aが除去される。その結果、外部接続用電極70で囲まれた領域内に所定サイズの半導体チップ60を収納るための収納空間140を形成することができる。 Next, as shown in FIGS. 18 and 19, at least the first semiconductor substrate 70 a in the region surrounded by the external connection electrode 70 is removed to form a storage space 140 for storing the semiconductor chip 60. As described above, the external connection electrode 70 formed from the first semiconductor substrate 70 a is electrically bonded to the wiring pattern 81 on the second semiconductor substrate 110 via the first and second bump electrodes 90 and 100. Has been made. On the other hand, since the first semiconductor substrate 70a other than the external connection electrode 70 is only temporarily fixed to the second semiconductor substrate 110 by the resin layer 120, the resin layer 120 is removed by etching. As shown in FIG. 19, the other first substrate 70 a is removed leaving only the external connection electrodes 70 fixed by the bonding layers 92, 102 on the bump electrodes 90, 100. As a result, the storage space 140 for storing the semiconductor chip 60 of a predetermined size can be formed in the region surrounded by the external connection electrodes 70.
次に、図20に示すように、収納空間140に半導体チップ60を収納し、半導体チップ60と第2の半導体基板110上の配線パターン81上に形成された他の第2のバンプ電極100との電気的接合を行う。 Next, as shown in FIG. 20, the semiconductor chip 60 is accommodated in the accommodation space 140, and the semiconductor chip 60 and another second bump electrode 100 formed on the wiring pattern 81 on the second semiconductor substrate 110. The electrical connection is performed.
半導体チップ60は、例えば、図20に示すように、P型半導体基板61に所定形状のフォトマスクを形成し、アンチモン等のN型の高濃度不純物を拡散して島状のN+型の埋め込みコレクタ領域62が形成され、基板61上にエピタキシャル成長技術によりN-型のエピタキシャル層63が形成される。 For example, as shown in FIG. 20, the semiconductor chip 60 forms a photomask having a predetermined shape on a P-type semiconductor substrate 61 and diffuses N-type high-concentration impurities such as antimony to form an island-like N + -type buried layer. A collector region 62 is formed, and an N − type epitaxial layer 63 is formed on the substrate 61 by an epitaxial growth technique.
ここでは半導体チップとしてパイポーラ素子を取り上げたために、エピタキシャル層が採用されているが、MOSでは、エピタキシャル層を採用しているもの、採用していないものがある。従ってエピタキシャル層を採用することは本発明の必須事項でない。 Here, an epitaxial layer is employed because a bipolar element is taken up as a semiconductor chip. However, some MOSs employ an epitaxial layer and others do not employ an epitaxial layer. Therefore, it is not essential for the present invention to employ an epitaxial layer.
エピタキシャル層63のアイソレーション拡散領域にボロン等のP+型の不純物を拡散してアイソレーション拡散領域64が形成される。このアイソレーション拡散領域64によりトランジスタの活性領域となるN型領域はP型のアイソレーション拡散領域で囲まれる。エピタキシャル層63の所定領域にボロン(B)等のP型の不純物を選択的に拡散して所定の深さを有した島状のベース領域65が形成される。 An isolation diffusion region 64 is formed by diffusing P + type impurities such as boron in the isolation diffusion region of the epitaxial layer 63. By this isolation diffusion region 64, the N-type region which becomes the active region of the transistor is surrounded by the P-type isolation diffusion region. An island-like base region 65 having a predetermined depth is formed by selectively diffusing P-type impurities such as boron (B) in a predetermined region of the epitaxial layer 63.
かかる、ベース領域65内及びコレクタ領域内にリン(P)、アンチモン(Sb)等のN型の不純物を選択的に熱拡散してトランジスタのエミッタ領域66及びコレクタコンタクト拡散領域67が形成されている。 N-type impurities such as phosphorus (P) and antimony (Sb) are selectively thermally diffused in the base region 65 and the collector region, thereby forming an emitter region 66 and a collector contact diffusion region 67 of the transistor. .
半導体チップ60の表面には、エミッタコンタクト孔及びコレクタコンタクト孔を有するシリコン酸化膜、或いはシリコン窒化膜等の絶縁膜68が形成される。 An insulating film 68 such as a silicon oxide film or a silicon nitride film having an emitter contact hole and a collector contact hole is formed on the surface of the semiconductor chip 60.
ベースコンタクト孔、エミッタコンタクト孔、コレクタコンタクト孔によって露出された領域には、選択的にアルミニウム等の金属材料で蒸着されたベース電極65a、エミッタ電極66a、コレクタ電極67aが形成される。 In a region exposed by the base contact hole, the emitter contact hole, and the collector contact hole, a base electrode 65a, an emitter electrode 66a, and a collector electrode 67a selectively deposited with a metal material such as aluminum are formed.
ベース電極65a、エミッタ電極66a、及びコレクタ電極67aにアルミニウムを用いた場合には、基板61上にPSG膜、SiN、SiNx等の絶縁物からなるパッシベーション膜69が形成され、ベース電極65a、エミッタ電極66a、コレクタ電極67a上或いは/及び必要に応じてその他の各電極の所定位置上のパッシベーション膜69を選択的に除去し、各電極65a、66a、67aの表面を露出させる。さらに、露出された領域内にクロム、銅、チタン等を選択的にメッキ或いは蒸着して第1のバリアメタル膜を形成し各電極等の腐食による不具合を防止している。 When aluminum is used for the base electrode 65a, the emitter electrode 66a, and the collector electrode 67a, a passivation film 69 made of an insulator such as a PSG film, SiN, or SiNx is formed on the substrate 61, and the base electrode 65a, the emitter electrode The passivation film 69 on the predetermined position of 66a, collector electrode 67a and / or other electrodes as required is selectively removed to expose the surfaces of the electrodes 65a, 66a, 67a. Further, chromium, copper, titanium, or the like is selectively plated or deposited in the exposed region to form a first barrier metal film to prevent problems due to corrosion of each electrode or the like.
半導体チップ60の各電極上には、上述した図4及び図5に示したように、バンプ電極150が形成される。ここでは、バンプ電極150の説明は既に説明したので省略する。半導体チップ60の裏面側を電極として用いる場合には、かかる、半田フィレットを形成するために半導体チップ60の裏面側の4辺はテーパ状に形成される。 A bump electrode 150 is formed on each electrode of the semiconductor chip 60 as shown in FIGS. 4 and 5 described above. Here, since the description of the bump electrode 150 has already been described, the description thereof is omitted. When the back surface side of the semiconductor chip 60 is used as an electrode, the four sides on the back surface side of the semiconductor chip 60 are tapered to form such solder fillets.
半導体チップ60を外部接続用電極70に囲まれた各収納空間140内に収納した後、約370度の加熱雰囲気中に配置し、第2の半導体基板110上に形成された第2のバンプ電極100の接合層102と半導体チップ60上に形成したバンプ電極150の接合層(図示しない)とを接合させ電気的接合がなされる。
ここで、説明する必要は特にないが、収納された半導体チップ60の裏面は外部接続用電極70の表面と同一若しくは若干低く形成するように設計する。
After the semiconductor chip 60 is stored in each storage space 140 surrounded by the external connection electrodes 70, the semiconductor chip 60 is disposed in a heating atmosphere of about 370 degrees, and the second bump electrode formed on the second semiconductor substrate 110 is formed. The bonding layer 102 of 100 and the bonding layer (not shown) of the bump electrode 150 formed on the semiconductor chip 60 are bonded to perform electrical bonding.
Here, there is no need to explain, but the back surface of the accommodated semiconductor chip 60 is designed to be the same as or slightly lower than the surface of the external connection electrode 70.
ところで、各外部接続用電極70は上述したように、既に個々に分離独立形成されているので、この加熱処理工程で各外部接続用電極70の第1のバンプ電極90と第2の半導体基板の第2のバンプ電極100とを接合している接合層92、102が再溶融し、図20の実線矢印に示すように回転して外部接続用電極70が位置ずれを起こす不具合が生じる場合がある。しかし、各バンプ電極90、100上に形成された接合層92、102を、例えば、図5、図6に示すような形状にすることで、半導体チップ60の固着時における外部接続用電極70の滑りを防止することができ位置ずれ等を起こす不具合を防止することができる。 By the way, as described above, each external connection electrode 70 has already been formed separately and independently. Therefore, in this heat treatment step, the first bump electrode 90 of each external connection electrode 70 and the second semiconductor substrate are formed. The bonding layers 92 and 102 that are bonded to the second bump electrode 100 may be remelted and rotated as indicated by solid arrows in FIG. 20 to cause a problem that the external connection electrode 70 is displaced. . However, by forming the bonding layers 92 and 102 formed on the bump electrodes 90 and 100 as shown in FIGS. 5 and 6, for example, the external connection electrode 70 when the semiconductor chip 60 is fixed. It is possible to prevent slipping and to prevent a problem that causes a positional shift or the like.
しかも、図4の構造では、頭の大きい不安定な赤子であり、図18の様な構造にするとすぐに首の所にクラックが発生してしまうが、図6、7の構造にすることでその強度を増強させることができる。 In addition, the structure of FIG. 4 is an unstable baby with a large head, and when the structure shown in FIG. 18 is used, a crack occurs immediately at the neck, but the structure shown in FIGS. Its strength can be increased.
次に、図21に示すように、第1の半導体基板70aから形成された各外部接続用電極70及び半導体チップ60と第2の半導体基板110との間に形成される空間及びスリット孔130内に再度、エポキシ系樹脂からなる含浸樹脂を充填し樹脂層160を形成し、各外部接続用電極70と半導体チップ60との固定を行う。そして、上記した半導体装置サイズ領域、即ち、環状に配置形成された外部接続用電極70を囲むスリット孔130のほぼ中央部分でダイシングを行い、図1に示すような個々の半導体装置に分割する。かかる、分割工程は、第2の基板110が下側となるようにダイシング装置のテーブル上に配置し、半導体装置サイズ領域70yを囲むスリット孔130をアライメントしてダイシングを行うことにより、個々に分割する。 Next, as shown in FIG. 21, the external connection electrodes 70 formed from the first semiconductor substrate 70 a and the spaces formed between the semiconductor chip 60 and the second semiconductor substrate 110 and the slit holes 130. Again, an impregnation resin made of an epoxy resin is filled to form a resin layer 160, and each external connection electrode 70 and the semiconductor chip 60 are fixed. Then, dicing is performed at the above-described semiconductor device size region, that is, the substantially central portion of the slit hole 130 surrounding the external connection electrode 70 arranged in an annular shape, and divided into individual semiconductor devices as shown in FIG. In this dividing step, the second substrate 110 is arranged on the table of the dicing apparatus so that the second substrate 110 is on the lower side, and the slit holes 130 surrounding the semiconductor device size region 70y are aligned and dicing is performed to individually divide the substrate. To do.
分割した半導体装置の側面には、樹脂層160の一部を残存させることができ、外部接続用電極70からのリーク電流を抑制することができる。個々に分割された半導体装置は、所定の測定、ラベル印刷後、個別にテーピングされリール状に取り巻かれる。 A part of the resin layer 160 can remain on the side surface of the divided semiconductor device, and leakage current from the external connection electrode 70 can be suppressed. Individually divided semiconductor devices are individually taped and wound into a reel after predetermined measurement and label printing.
上述した製造方法によって製造された半導体装置は、セラミックス基板、ガラスエポキシ基板、フェノール基板、絶縁処理を施した金属基板等の配線基板上に形成された導電パターンのパッド上に固着実装される。このパッド上には半田クリームが予め印刷形成された半田層が形成されており、半田を溶融させて本発明の半導体装置を搭載すれば配線基板のパッド上に半導体装置を固着実装することができる。 The semiconductor device manufactured by the manufacturing method described above is fixedly mounted on a pad of a conductive pattern formed on a wiring substrate such as a ceramic substrate, a glass epoxy substrate, a phenol substrate, or a metal substrate subjected to insulation treatment. A solder layer in which solder cream is pre-printed is formed on the pad, and the semiconductor device can be fixedly mounted on the pad of the wiring board by melting the solder and mounting the semiconductor device of the present invention. .
この際、上記したように、各外部接続用電極70のエッヂ部分にテーパー部を形成していることにより、実装基板の導電パッド(ランド)との半田接合部分の半田フィレットを最適化することができ半田接合部分の接合強度が向上し接続信頼性を向上させる事ができる。また、この固着実装工程は、図示されないが、実装基板上に実装されるチップコンデンサ、チップ抵抗等の半田実装される他の回路素子の実装工程と同一の工程でできる。 At this time, as described above, the taper portion is formed at the edge portion of each external connection electrode 70, so that the solder fillet at the solder joint portion with the conductive pad (land) of the mounting substrate can be optimized. As a result, the bonding strength of the solder joint portion can be improved and the connection reliability can be improved. Although not shown in the drawing, this fixed mounting process can be performed in the same process as the mounting process of other circuit elements mounted by solder such as a chip capacitor and a chip resistor mounted on the mounting substrate.
さらに、半導体装置を実装基板上に実装した時、各外部接続用電極70はスリット孔130の間隔分だけ離間されているために実装基板と固着する半田は隣接配置された外部接続用電極70が短絡することはない。 Furthermore, when the semiconductor device is mounted on the mounting substrate, the external connection electrodes 70 are separated by the interval of the slit holes 130, so that the solder that is fixed to the mounting substrate is adjacent to the external connection electrodes 70. There is no short circuit.
本発明の製造方法によって製造される半導体装置は、例えば、図22に示すようなサイズで形成することができる。本実施形態の半導体装置で、従来例で説明した半導体装置とほぼ同じ機能をもつ半導体チップ60を3.4mm×2.4mmサイズとし、各外部接続用電極70を0.3mm×0.3mmサイズとし、スリット孔130の幅及び半導体チップ60と各外部接続用電極70とのクリアランスを0.3mmとする半導体装置では有効面積率は次のようになる。即ち、素子面積が8.16mm2であり、実装面積となる半導体装置の面積が16.56mm2となることから、有効面積率は約49.3%となる。 The semiconductor device manufactured by the manufacturing method of the present invention can be formed in a size as shown in FIG. 22, for example. In the semiconductor device of this embodiment, the semiconductor chip 60 having substantially the same function as that of the semiconductor device described in the conventional example is 3.4 mm × 2.4 mm in size, and each external connection electrode 70 is 0.3 mm × 0.3 mm in size. In the semiconductor device in which the width of the slit hole 130 and the clearance between the semiconductor chip 60 and each external connection electrode 70 are 0.3 mm, the effective area ratio is as follows. That is, since the element area is 8.16 mm 2 and the area of the semiconductor device as the mounting area is 16.56 mm 2, the effective area ratio is about 49.3%.
従来例で説明した3.4mm×2.4mmのチップサイズを有する半導体装置の有効面積率は上記したように27.2%であることから、本発明の半導体装置では有効面積率で約1.81倍大きくなり、実装基板上に実装する実装面積のデットスペースを小さくすることができ、実装基板の小型化に寄与することができる。 Since the effective area ratio of the semiconductor device having a chip size of 3.4 mm × 2.4 mm described in the conventional example is 27.2% as described above, the effective area ratio of the semiconductor device of the present invention is about 1. It is 81 times larger, the dead space of the mounting area to be mounted on the mounting board can be reduced, and it can contribute to the downsizing of the mounting board.
本実施形態では、収納空間140内にバイポーラICからなる半導体チップ60を収納したが、本発明はこれに限定されるものではなく、MOSLSI、縦型パワーMOSFET、IGBT、HBT等の単一の半導体デバイス或いはそれらを複合した半導体デバイスに応用することができることは説明するまでもない。 In this embodiment, the semiconductor chip 60 made of a bipolar IC is housed in the housing space 140. However, the present invention is not limited to this, and a single semiconductor such as a MOS LSI, a vertical power MOSFET, an IGBT, or an HBT is used. Needless to say, the present invention can be applied to a device or a semiconductor device that combines them.
(2)第2の実施形態
以下で、本発明の第2の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、第1の実施形態と共通する事項については、重複を避けるため説明を省略する。
(2) Second Embodiment Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, about the matter which is common in 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted in order to avoid duplication.
最初に、本実施形態の半導体装置について図23を参照しながら説明する。 First, the semiconductor device of this embodiment will be described with reference to FIG.
図1に示す第1の実施形態に係る半導体装置では、外部接続用電極70として、高濃度不純物が拡散されて低抵抗化された半導体基板を用いていたが、本実施形態では外部接続用電極270として金属プレート、例えば銅板を用いている点のみが異なり、構造及び機能については第1の実施形態とほとんど重複するので、詳細な説明を省略する。 In the semiconductor device according to the first embodiment shown in FIG. 1, a semiconductor substrate in which high-concentration impurities are diffused to reduce resistance is used as the external connection electrode 70. However, in this embodiment, the external connection electrode is used. Only a metal plate, for example, a copper plate, is used as 270, and the structure and function are almost the same as those of the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.
本実施形態に係る半導体装置によれば、外部接続用電極270として銅板を用いているので、不純物が拡散されて低抵抗化された半導体基板よりもはるかに低抵抗である。 According to the semiconductor device of this embodiment, since a copper plate is used as the external connection electrode 270, the resistance is much lower than that of a semiconductor substrate in which impurities are diffused to reduce resistance.
以下で、本実施形態の半導体装置の製造方法について図24乃至図28を参照しながら説明する。 Hereinafter, a method for manufacturing the semiconductor device of this embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、図24に示すように、銅板200の上面に、第1の実施形態で説明したのと同様の工程で、第1のバンプ電極290を形成する。 First, as shown in FIG. 24, the first bump electrode 290 is formed on the upper surface of the copper plate 200 by the same process as described in the first embodiment.
すなわち、銅板200上にシリコン酸化膜、或いはシリコン窒化膜、または絶縁樹脂等の絶縁膜を形成し、外部接続用電極にあたる領域にコンタクトホールを形成し、これによって露出された外部接続用電極を形成する領域上に、選択的にアルミニウム等の金属材料や金属合金等を蒸着し、またはその他の方法で形成し、接続用電極272を形成する。その接続用電極272上にパッシベーション膜を形成し、コンタクトホールを形成して接続用電極272を露出させる。 That is, an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or an insulating resin is formed on the copper plate 200, a contact hole is formed in a region corresponding to the external connection electrode, and an external connection electrode exposed thereby is formed. A connection electrode 272 is formed by selectively depositing a metal material such as aluminum, a metal alloy, or the like on the region to be formed, or by other methods. A passivation film is formed on the connection electrode 272, a contact hole is formed, and the connection electrode 272 is exposed.
次いで、クロム、銅、チタン等をメッキ或いは蒸着により選択的に付着させて第1のバリアメタル膜274を接続用電極272上に形成し接続用電極272が腐食することを防止する。その後、第1のバリアメタル膜274上に第1の接続手段となる第1のバンプ電極290を形成する。 Next, chromium, copper, titanium, or the like is selectively deposited by plating or vapor deposition to form the first barrier metal film 274 on the connection electrode 272 to prevent the connection electrode 272 from being corroded. Thereafter, a first bump electrode 290 serving as a first connection means is formed on the first barrier metal film 274.
その後、第1のバンプ電極290上に不図示のバリアメタル膜を形成し、バリアメタル膜上に不図示の接合層を形成する。なお、以上の工程で形成する材料や膜厚、成膜条件等は第1の実施形態と同様なので説明を省略する。 Thereafter, a barrier metal film (not shown) is formed on the first bump electrode 290, and a bonding layer (not shown) is formed on the barrier metal film. Note that the material, film thickness, film forming conditions, and the like formed in the above steps are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
次に、第1の実施形態において説明した工程で形成された、図9に示すような配線基板となる第2の半導体基板110を用意し、これを、第1のバンプ電極290と第2のバンプ電極100とが当接するように位置合せして、これらを接続する。接続した後に第2の半導体基板110と銅板200との間に形成された空間内に、図25に示すように樹脂160を封入する。以上の工程の詳細については、第1の実施形態で説明した工程と同様なので説明を省略する。 Next, a second semiconductor substrate 110 that is formed in the process described in the first embodiment and becomes a wiring substrate as shown in FIG. 9 is prepared, and the first bump electrode 290 and the second semiconductor substrate 110 are prepared. The bump electrodes 100 are aligned so that they come into contact with each other, and these are connected. After the connection, a resin 160 is sealed in a space formed between the second semiconductor substrate 110 and the copper plate 200 as shown in FIG. The details of the above steps are the same as the steps described in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
次いで、図26に示すように、ダイシングで外部接続用電極を形成する領域以外の銅板200を各々切り出して除去し、半導体チップを収納するための収納空間140を形成するとともに、銅板から形成される外部接続用電極270を形成する。この工程についても、その詳細は第1の実施形態と同様なので説明を省略する。 Next, as shown in FIG. 26, the copper plate 200 other than the region where the external connection electrode is formed is cut out and removed by dicing to form a storage space 140 for storing the semiconductor chip, and the copper plate 200 is formed from the copper plate. An external connection electrode 270 is formed. Since the details of this process are the same as those in the first embodiment, description thereof will be omitted.
次に、図27に示すように、第1の実施形態で説明した半導体チップ60を、位置合せした後に収納空間140内に収納する。この工程に付いても詳細は第1の実施形態と同様にする。 Next, as shown in FIG. 27, the semiconductor chip 60 described in the first embodiment is stored in the storage space 140 after being aligned. The details of this step are the same as those in the first embodiment.
次いで、図28に示すように、半導体チップ60の接続電極であるバンプ電極150と第2の半導体基板110に設けられた第2のバンプ電極100とを電気的に接続し、かつ固着したのちに、半導体チップ60と第2の半導体基板110との間に形成される空間内に樹脂160を封入する。 Next, as shown in FIG. 28, after the bump electrode 150 which is the connection electrode of the semiconductor chip 60 and the second bump electrode 100 provided on the second semiconductor substrate 110 are electrically connected and fixed. The resin 160 is sealed in a space formed between the semiconductor chip 60 and the second semiconductor substrate 110.
その後、半導体装置サイズ領域ごとにダイシング等で各々切り出すことにより、図23に示すような本実施形態に係る半導体装置が完成することになる。 Thereafter, each semiconductor device size region is cut out by dicing or the like to complete the semiconductor device according to the present embodiment as shown in FIG.
以上のように、外部接続用電極を低抵抗化するために金属材料、例えば銅板を用いる際には、上記の製造方法の他にも、外部接続用電極のサイズに合せた微細な銅板を最初に切り出しておき、その微細な銅板を後に半導体装置ごとに接続させる方法が考えられるが、この方法では微細な銅板を該当する領域の半導体基板と位置合せして接続する必要がある。 As described above, when using a metal material such as a copper plate to reduce the resistance of the external connection electrode, in addition to the above manufacturing method, a fine copper plate matching the size of the external connection electrode is first used. In this method, it is necessary to align and connect the fine copper plate to the semiconductor substrate in the corresponding region.
例えば1つの半導体装置あたり10個の外部接続用電極が必要であるとすると、この微細な銅板を10回位置合せして接続させる必要があり、位置合せ、接続に多大な手間がかかるので作業効率が低下し、歩留まりの低下につながる。 For example, if 10 external connection electrodes are required for one semiconductor device, it is necessary to align and connect the fine copper plate 10 times, and it takes a lot of time for alignment and connection, so work efficiency is increased. Decreases, leading to a decrease in yield.
しかしながら、本実施形態の製造方法では、のちに外部接続用電極の材料となる銅板200を、配線基板となる第2の半導体基板110と位置合せし、第1のバンプ電極290と第2のバンプ電極100とを接続して固着したのちに、不要な領域の銅板200を切り出して除去するとともに、除去された空間を半導体チップの収納空間140としているので、一つの半導体装置について外部接続用電極が何個あったとしても、電極の位置合せ工程については1回で済む。 However, in the manufacturing method of the present embodiment, the copper plate 200 that will be the material of the external connection electrode is aligned with the second semiconductor substrate 110 that will be the wiring substrate, and the first bump electrode 290 and the second bump are later aligned. After the electrode 100 is connected and fixed, the copper plate 200 in an unnecessary region is cut out and removed, and the removed space is used as a semiconductor chip storage space 140. Therefore, an external connection electrode is provided for one semiconductor device. No matter how many, there is only one electrode alignment step.
したがって、微細な銅板をいちいち位置合せして貼付しなくとも良いので、位置合せに要する負担が上述の方法に比して大幅に低減でき、歩留まりの向上に寄与する。 Therefore, since it is not necessary to align and affix a fine copper plate one by one, the burden required for the alignment can be greatly reduced as compared with the above method, which contributes to an improvement in yield.
また銅板200を採用する場合、次のような方法でも形成できる。 Moreover, when employ | adopting the copper plate 200, it can form also with the following method.
先ず図35に示すように、銅板200を用意し、全面にニッケル300とAu301を積層する。これは2層で形成されているが、何層でも良く、最上層が図36に示すバンプ電極100に用いられる接合層92(図4を参照)と接合が可能な材料で、最下層は、銅との接着性がよい材料が選択され、間の層は膜剥がれ等を防止するために順次種種の材料が選択されて形成される。 First, as shown in FIG. 35, a copper plate 200 is prepared, and nickel 300 and Au 301 are laminated on the entire surface. This is formed of two layers, but any number of layers may be used, and the uppermost layer is a material that can be bonded to the bonding layer 92 (see FIG. 4) used in the bump electrode 100 shown in FIG. A material having good adhesiveness with copper is selected, and various layers are sequentially selected in order to prevent film peeling and the like between the layers.
続いて、半田バンプ100が形成された第2の半導体基板110を前実施例図10の説明と同様な形で形成する。符号120は、樹脂層で、この後銅板をダイシングするときの仮固定を目的として使用される。またバンプ電極100、100Aのサイズが同じであると、100Aのバンプも同時に固着され、この後の銅板の刳り貫きができなくなるため、100Aのサイズは小さく形成されてある。 Subsequently, the second semiconductor substrate 110 on which the solder bumps 100 are formed is formed in the same manner as described in FIG. Reference numeral 120 denotes a resin layer, which is used for the purpose of temporary fixing when the copper plate is diced thereafter. Further, if the bump electrodes 100 and 100A have the same size, the bump of 100A is also fixed at the same time, and the subsequent copper plate cannot be penetrated, so that the size of 100A is made small.
ただし100、100Aを同じサイズで形成したい場合は、図37で示す切り抜き部分をプレスして凹み部を形成し、バンプ100Aの高さを100よりも下げて形成すればよい。 However, if it is desired to form 100 and 100A in the same size, the cutout portion shown in FIG. 37 may be pressed to form a recess, and the bump 100A may be formed with a height lower than 100.
続いて図37に示すように、銅板の裏面よりダイシングして半導体チップ60が接地できる収納空間140を形成し、矢印のように半導体チップを収納し、100Aと150を接続させる。ここでは、半田バンプ100Aが小さく形成されているが、半導体チップにはバンプ150が形成されてあるために、逆に基板の裏面が飛び出すが、この飛び出し分だけ銅板を厚くしておけばよい。 Subsequently, as shown in FIG. 37, a storage space 140 in which the semiconductor chip 60 can be grounded is formed by dicing from the back surface of the copper plate, the semiconductor chip is stored as shown by arrows, and 100A and 150 are connected. Here, the solder bumps 100A are formed small, but since the bumps 150 are formed on the semiconductor chip, the back surface of the substrate pops out conversely, but it is sufficient to make the copper plate thicker by this amount.
前記凹み部を形成する場合も同様で、半導体チップと銅板の厚みの調整で銅板と半導体チップの裏面を面いちにする。 The same applies to the formation of the recess, and the back surfaces of the copper plate and the semiconductor chip are made flush by adjusting the thicknesses of the semiconductor chip and the copper plate.
前述したが、本発明は、半導体基板の裏面、且つ外部接続電極の裏面を電極として面実装できる点がポイントであるからである。 As described above, the point of the present invention is that surface mounting is possible using the back surface of the semiconductor substrate and the back surface of the external connection electrode as electrodes.
この後は、図21意向の説明と同様なので説明は省略する。 After this, since it is the same as the explanation of FIG. 21, the explanation is omitted.
本発明は、当初外部接続用電極を半導体基板で考えていたが、不純物を拡散しても抵抗値が問題になる場合があるため、Cu基板を採用した。 In the present invention, the external connection electrode was initially considered as a semiconductor substrate, but a Cu substrate was adopted because the resistance value may become a problem even if impurities are diffused.
Claims (6)
前記複数の配線は、少なくとも前記半導体基板と前記半導体チップとの間に設けられ、放射状に形成されたことを特徴とした半導体装置。 A semiconductor substrate made of silicon to be a wiring substrate, an insulating layer formed on the surface of the semiconductor substrate made of silicon, a plurality of wirings provided on the insulating layer, and electrically connected to the plurality of wirings In a semiconductor device having a semiconductor chip provided on the semiconductor substrate made of silicon,
The semiconductor device, wherein the plurality of wirings are provided at least between the semiconductor substrate and the semiconductor chip and are formed in a radial pattern.
前記半導体装置を実装する、セラミック基板、ガラスエポキシ基板、フェノール基板または絶縁処理が施された金属基板から成る実装基板とから成ることを特徴とした半導体モジュール。 A semiconductor substrate made of silicon to be a wiring substrate, a first insulating layer formed on the semiconductor substrate made of silicon, a plurality of radial wires provided on the first insulating layer, and the radial wires A second insulating layer provided except for a contact hole region of the wiring, and a semiconductor IC chip provided on the semiconductor substrate made of silicon and electrically connected to the radial wiring through the contact hole. A semiconductor device;
A semiconductor module comprising a ceramic substrate, a glass epoxy substrate, a phenol substrate, or a mounting substrate made of a metal substrate subjected to insulation treatment, on which the semiconductor device is mounted.
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