DE112014001274T5

DE112014001274T5 - Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE112014001274T5
Application number: DE112014001274.2T
Authority: DE
Inventors: Mitsuaki Katagiri; Yu Hasegawa; Satoshi Isa
Original assignee: PS4 Luxco SARL
Current assignee: Longitude Licensing Ltd
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2014-03-10
Publication date: 2015-12-17
Also published as: TW201503303A; WO2014142075A1; KR20150128919A; US9589921B2; US20160027754A1

Abstract

[Problem] Reduzierung der Impedanz einer in einem Halbleiterchip bereitgestellten vorgegebenen Verdrahtung. [Lösung] Ein Halbleiterchip (100) mit einer Vielzahl von Anschlusselektroden (110a, 110c) und ein Verdrahtungssubstrat (200) als auf dem Halbleiterchip (100) bereitgestellte Verdrahtungsstruktur sind bereitgestellt. Das Verdrahtungssubstrat (200) hat eine Vielzahl von externen Anschlüssen (260), eine Vielzahl von Verdrahtungsmustern (240) für die elektrische Verbindung jedes der externen Anschlüsse (260) mit den Anschlusselektroden (110a) und eine Brückenverdrahtung (290) für die elektrische Verbindung der Vielzahl von Anschlusselektroden (110c) in gemeinsam benutzter Weise, ohne mit jeglichem der externen Anschlüsse (260) im Verdrahtungssubstrat (200) elektrisch verbunden zu sein. Da die der Verdrahtungsstruktur bereitgestellte Brückenverdrahtung (290) die Verdrahtung im Halbleiterchip (100) ergänzt, ist es durch die vorliegende Erfindung möglich, die Impedanz einer vorgegebenen Verdrahtung zu reduzieren.

Description

FACHGEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung, genauer gesagt eine Halbleitervorrichtung, die mit einem Halbleiterchip und einer Verdrahtungsstruktur bereitgestellt ist, die auf einer Hauptoberfläche desselben bereitgestellt ist.
STAND DER TECHNIK
Viele Halbleitervorrichtungen sind aus einem Halbleiterchip und einem Gehäuse konfiguriert, in dem der Chip untergebracht ist. Das Gehäuse wird mit externen Anschlüssen bereitgestellt und auch mit einer Verdrahtungsstruktur, die die auf dem Halbleiterchip bereitgestellten Anschlusselektroden mit den externen Anschlüssen verbindet. In einem gewöhnlichen Gehäuse fungiert ein aus Harz oder Ähnlichem hergestelltes starres Gehäusesubstrat als Verdrahtungsstruktur (siehe Patentliteratur Artikel 1). Es gibt auch Gehäuse, die als Wafer-Level-Gehäuse (Wafer Level Packages, WLP) bekannt sind, bei denen kein starres Substrat verwendet wird, sondern die Verdrahtungsstruktur direkt auf der Hauptoberfläche des Halbleiterchips ausgebildet ist.
Literatur des Stands der Technik
Patentliteratur

Patentliteratur Artikel 1: Japanische Patentanmeldung Offenlegungsschrift Nr. 2012-33613

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
In den letzten Jahren ist die Leistungsfähigkeit der Versorgungsspannung innerhalb des Halbleiterchips angesichts der höheren Geschwindigkeit und Leistungsfähigkeit von Halbleiterchips wie Dynamic Random Access Memory (DRAN) und dergleichen wichtiger als zuvor geworden. Um die Versorgungsspannung zu stabilisieren, kann das Verfahren zur Erhöhung der Anzahl der externen Anschlüsse zur Stromversorgung in Betracht gezogen werden, in vielen Fällen ist die Anzahl und Anordnung von externen Anschlüssen jedoch im Voraus durch Standards und Ähnliches bereits festgelegt, weshalb es schwierig ist, die Anzahl der externen Anschlüsse zur Stromversorgung beliebig zu erhöhen. Es kann auch keine Wirkung erwartet werden, wenn die interne Versorgungsspannung stabilisiert wird, die von einer externen, von außen bereitgestellten Versorgungsspannung abweicht, auch wenn die Anzahl der externen Anschlüsse zur Stromversorgung erhöht wird.
Um die Stabilität der Versorgungsspannung zu erhöhen, ist es daher notwendig, die Impedanz der Versorgungsverdrahtung zu reduzieren; um aber die Impedanz zu reduzieren, kann in Betracht gezogen werden, die Querschnittsfläche der Verdrahtung zur Stromversorgung dicker auszubilden oder die Anzahl von Verdrahtungsschichten zur Stromversorgung zu erhöhen, oder anders ausgedrückt, die Anzahl der Schichten in der im Halbleiterchip ausgebildeten Verdrahtungsschicht zu erhöhen, um die Verdrahtungsschicht zur Stromversorgung zu verstärken. Allerdings ist es, um die Verdrahtung zur Stromversorgung dicker auszubilden, nötig, den Halbleiterchipherstellungsprozess zu ändern, um die Leiter dicker auszubilden, und um die Anzahl der Schichten in der Verdrahtungsschicht zu erhöhen, ist es nötig, ein neues Maskenmuster auszubilden, was aus Kostensicht nicht praktikabel ist. Mittel zur Lösung des Problems
Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Halbleiterchip, der eine Vielzahl von ersten Anschlusselektroden und eine Vielzahl von zweiten Anschlusselektroden umfasst; und eine auf dem Halbleiterchip bereitgestellte Verdrahtungsstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrahtungsstruktur eine Vielzahl von externen Anschlüssen, eine Vielzahl von Verdrahtungsmustern, die die Vielzahl von externen Anschlüssen mit der Vielzahl von ersten Anschlusselektroden elektrisch verbinden, und eine Brückenverdrahtung, die mit keiner der Vielzahl von externen Anschlüssen innerhalb der Verdrahtungsstruktur verbunden ist, jedoch die Vielzahl von zweiten Anschlusselektroden in gemeinsam benutzter Weise elektrisch miteinander verbindet, umfasst. Wirkung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ergänzt die in der Verdrahtungsstruktur bereitgestellte Brückenverdrahtung die Verdrahtung innerhalb des Halbleiterchips, weshalb es möglich ist, die Impedanz einer spezifischen Verdrahtung zu reduzieren.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Schnittdarstellung zur Beschreibung der Struktur einer Halbleitervorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine schematische Aufsicht zur Beschreibung der Anordnung von Höckerelektroden 110, die in einem Halbleiterchip 100 bereitgestellt sind;
3 ist eine schematische Aufsicht, die die Anschlusselektroden 120 zeigt;
4 ist eine schematische Schnittdarstellung entlang der in 2 gezeigten Linie A-A';
5 ist eine schematische Schnittdarstellung zur Beschreibung der Form der Höckerelektroden 110a bis 110c;
6 ist eine schematische Schnittdarstellung entlang der in 5 gezeigten Linie B-B';
7 ist eine schematische Schnittdarstellung, die die Form der Höckerelektrode 110X zeigt;
8 ist eine schematische Schnittdarstellung zur Beschreibung des geschmolzenen Zustands der Lötschicht 113;
9 ist eine schematische Schnittdarstellung, die die Form eines modifizierten Beispiels der Höckerelektrode 110X zeigt;
10 ist eine schematische Schnittdarstellung, die die Form eines weiteren modifizierten Beispiels der Höckerelektrode 110X zeigt;
11 ist eine schematische Schnittdarstellung zur Beschreibung des Leitermusters, das auf einer ersten Oberfläche 210a des Isoliersubstrats 210 ausgebildet ist;
12 zeigt ein Beispiel für die Anordnung von externen Anschlüssen 260, die auf einer zweiten Oberfläche 210b des Isoliersubstrats 210 bereitgestellt sind;
13 ist eine schematische Darstellung zur Beschreibung eines Beispiels für das Verbindungsverhältnis zwischen dem Halbleiterchip 100 und dem Verdrahtungssubstrat 200;
14 ist eine schematische Darstellung zur Beschreibung eines weiteren Beispiels für das Verbindungsverhältnis zwischen dem Halbleiterchip 100 und dem Verdrahtungssubstrat 200;
15 ist ein Ablaufdiagramm zur Beschreibung des Herstellverfahrens der Höckerelektrode 110;
16 ist ein Ablaufdiagramm zur Beschreibung des Herstellverfahrens der Höckerelektrode 110;
17 ist ein Ablaufdiagramm zur Beschreibung des Verfahrens der Flip-Chip-Montage des Halbleiterchips 100 auf dem Verdrahtungssubstrat 200;
18 ist eine schematische Schnittdarstellung zur Beschreibung der Struktur des in einer zweiten Ausführungsform verwendeten Halbleiterchips 100a;
19 ist eine schematische Aufsicht zur Beschreibung der Form der Höckerelektroden 110a bis 110c;
20 ist eine schematische Schnittdarstellung entlang der in 19 gezeigten Linie C-C';
21 ist eine schematische Aufsicht zur Beschreibung eines ersten Beispiels für das Verhältnis zwischen den Anschlusselektroden 120b und der Verdrahtungsschicht der obersten Schicht;
22 ist eine schematische Aufsicht zur Beschreibung eines zweiten Beispiels für das Verhältnis zwischen den Anschlusselektroden 120b und der Verdrahtungsschicht der obersten Schicht;
23 ist eine schematische Schnittdarstellung zur Beschreibung der Struktur des in einer dritten Ausführungsform verwendeten Halbleiterchips 100b;
24 ist eine schematische Schnittdarstellung zur Beschreibung der Struktur einer Halbleitervorrichtung 20;
25 ist eine schematische Aufsicht zur Beschreibung eines Beispiels für die Höcker 170c auf der Rückseite des Halbleiterchips 100b, kurzgeschlossen durch die Brückenverdrahtung 290a;
26 ist eine schematische Aufsicht, die den Aufbau der Hauptoberfläche des in einer vierten Ausführungsform verwendeten Halbleiterchips 100c zeigt;
27 ist eine schematische Aufsicht zur Beschreibung des auf dem Verdrahtungssubstrat 200b ausgebildeten Leitermusters;
28 ist eine schematische Schnittdarstellung zur Beschreibung der Struktur einer Halbleitervorrichtung 40 gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
29 ist eine schematische Aufsicht, die den Aufbau der in der Verdrahtungsschicht 320 ausgebildeten Brückenverdrahtung 290c zeigt; und
30 ist eine schematische Darstellung zur Beschreibung des Verbindungsverhältnisses zwischen dem Halbleiterchip 100e und dem Verdrahtungssubstrat 200d.
BESTE ART DER DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden wird eine detaillierte Beschreibung der besten Art der Durchführung der Erfindung gegeben, unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen.
1 ist eine schematische Schnittdarstellung zur Beschreibung der Struktur einer Halbleitervorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 1 gezeigt, umfasst die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Halbleiterchip 100 und ein Verdrahtungssubstrat 200, auf dem der Halbleiterchip 100 Flip-Chip-montiert ist. Der Halbleiterchip 100 ist eine Einzelchipvorrichtung, in der eine Vielzahl von Elementen wie Transistoren und Ähnliches auf einem Halbleitersubstrat bereitgestellt sind, das aus Silicium (Si) oder Ähnlichem hergestellt wird. Es besteht keine bestimmte Begrenzung für den Typ des Halbleiterchips 100, und er kann eine Speichervorrichtung, wie ein dynamisches RAM (Dynamic Random Access Memory, DRAM) oder Ähnliches, oder eine logische Schaltung, wie ein Prozessor (Central Processing Unit, CPU) oder Ähnliches, oder ein Analoggerät, wie ein Sensor oder Ähnliches, sein.
Das Verdrahtungssubstrat 200 ist eine Leiterplatte, die als Verdrahtungsstruktur fungiert, und umfasst zum Beispiel ein aus 0,2 mm dickem Glas-Epoxid hergestelltes Isoliersubstrat 210, auf einer ersten Oberfläche 210a des Isoliersubstrats 210 ausgebildete Verbindungselektroden 220 und ein auf der zweiten Oberfläche 210b des Isoliersubstrats 210 ausgebildetes Stegmuster 230. Die Verbindungselektroden 220 und das Stegmuster 230 sind durch ein auf dem Isoliersubstrat 210 bereitgestelltes Verdrahtungsmuster 240 miteinander verbunden. Das Verdrahtungsmuster 240 kann entweder auf der ersten oder der zweiten Oberfläche des Isoliersubstrats 210 oder in einer inneren Schicht des Isoliersubstrats 210 ausgebildet sein. Die Teile, bei denen die Verbindungselektroden 220 und das Stegmuster 230 nicht auf der ersten und der zweiten Oberfläche des Isoliersubstrats 210 ausgebildet sind, sind mit einem Lötresist 250 bedeckt. Die Verbindungselektroden 220 sind Elektroden, an die die auf dem Halbleiterchip 100 bereitgestellten Höckerelektroden 110 angeschlossen werden. Auch sind die aus Lötkugeln hergestellten externen Anschlüsse 260 mit dem Stegmuster 230 verbunden. Die Unterfüllung 270 ist zwischen das Verdrahtungssubstrat 200 und den Halbleiterchip 100 gefüllt, und das bereitgestellte Versiegelungsharz 280 bedeckt den Halbleiterchip 100.
In der vorliegenden Ausführungsform sind vier Typen von Höckerelektroden 110 im Halbleiterchip 100 bereitgestellt. Der erste Typ Höckerelektrode 110a ist im Wesentlichen im zentralen Bereich des Halbleiterchips 100 bereitgestellt und ist mit den externen Anschlüssen 260 durch das Verdrahtungsmuster 240 elektrisch verbunden. Der zweite Typ Höckerelektrode 110b ist in der Nähe des äußeren Umfangsbereichs des Halbleiterchips 100 bereitgestellt und ist mit den externen Anschlüssen 260 durch das Verdrahtungsmuster 240 elektrisch verbunden. Der dritte Typ Höckerelektrode 110c ist in der Nähe des äußeren Umfangsbereichs des Halbleiterchips 100 bereitgestellt, ist jedoch mit keinem der externen Anschlüsse 260 elektrisch verbunden. Der vierte Typ Höckerelektrode 110d ist eine Dummyhöckerelektrode, die in der Nähe des äußeren Umfangsbereichs des Halbleiterchips 100 bereitgestellt ist, und ist mit keinem der externen Anschlüsse 260 elektrisch verbunden. Wie in 1 gezeigt, sind die Anschlusselektroden 120 an der Basis der Höckerelektroden 110a bis 110c bereitgestellt, Anschlusselektroden sind jedoch nicht entsprechend den Dummyhöckerelektroden 110d bereitgestellt, die an der Oberfläche eines Schutzfilms 130 ausgebildet sind, der die Oberflächenschicht des Halbleiterchips 100 bedeckt.
2 ist eine schematische Aufsicht zur Erläuterung der Anordnung der Höckerelektroden 110, die auf dem Halbleiterchip 100 bereitgestellt sind. Auch 3 ist eine schematische Aufsicht, die die Anschlusselektroden 120 an der Basis der Höckerelektroden 110 zeigt. 4 ist eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie A-A' in 2.
Wie in 2 gezeigt, sind die Höckerelektroden 110a in zwei Reihen in die X-Richtung und im Wesentlichen in der Mitte der Y-Richtung des Halbleiterchips 100 angeordnet. Die Höckerelektroden 110a werden für den Eingang und Ausgang von Signalen und für die Zufuhr der externen Versorgungsspannung verwendet. Wie in den 2 bis 4 gezeigt, haben die den Höckerelektroden 110a zugeordneten Anschlusselektroden 120a eine etwas größere Grundrissgröße als die Höckerelektroden 110a.
Die Höckerelektroden 110b bis 110d sind hingegen in der Nähe des äußeren Umfangsbereichs des Halbleiterchips 100 angebracht. Die Höckerelektroden 110b werden für die Zufuhr der externen Versorgungsspannung verwendet, und die Höckerelektroden 110c werden für die Verbindung mit der Brückenverdrahtung verwendet, die später beschrieben wird. Wie in den 3 und 4 gezeigt, haben die den Höckerelektroden 110b, 110c zugeordneten Anschlusselektroden 120b, 120c eine etwas größere Grundrissgröße als die entsprechenden Höckerelektroden 110b, 110c. Neben der oben beschriebenen Funktion erfüllen die Höckerelektroden 110b, 110c die Aufgabe, die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Halbleiterchip 100 und dem Verdrahtungssubstrat 200 zu erhöhen.
Anders ausgedrückt, der aus Silicium oder Ähnlichem hergestellte Halbleiterchip 100 und das aus Harz oder Ähnlichem hergestellte Verdrahtungssubstrat 200 haben wesentlich unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten, daher führen Temperaturänderungen zu Verwinden des Verdrahtungssubstrats 200 und es besteht die Möglichkeit, dass der Halbleiterchip 100 sich vom Verdrahtungssubstrat 200 ablöst. Um dieses Phänomen zu verhindern, sind die Höckerelektroden 110b, 110c in der Nähe des äußeren Umfangsbereichs des Halbleiterchips 100 angebracht, wo ein Ablösen leicht auftreten kann, um die Verbindungsfestigkeit zwischen den beiden zu erhöhen. Es ist anzumerken, dass die Dummyhöckerelektroden 110d ausschließlich zum Zweck der Erhöhung der Verbindungsfestigkeit verwendet werden.
Deshalb sind, wie in den 3 und 4 gezeigt, keine den Dummyhöckerelektroden 110d zugeordneten Anschlusselektroden notwendig.
5 ist eine schematische Schnittdarstellung zur Erläuterung der Form der Höckerelektroden 110a bis 110c, und 6 ist eine schematische Schnittdarstellung entlang der in 5 gezeigten Linie B-B'.
Wie in 5 gezeigt, ist die Grundrissform der Höckerelektroden 110a quadratisch, und im Gegensatz dazu ist die Grundrissform der Höckerelektroden 110b, 110c kreisförmig. Obwohl dies in den Zeichnungen nicht gezeigt wird, ist die Grundrissform der Dummyhöckerelektroden 110d ebenfalls kreisförmig. Hier ist die Länge einer Seite der Höckerelektrode 110a so ausgeführt, dass sie fast dem Durchmesser der Höckerelektroden 110b, 110c entspricht. Daher ist die Querschnittsfläche in einer parallel zur Hauptoberfläche des Halbleiterchips 100 verlaufenden Richtung bei den Höckerelektroden 110a größer als bei den Hockerelektroden 110b, 110c. Das bedeutet, dass die Höckerelektroden 110a, die eine quadratische Form aufweisen und in einem vorgegebenen Abstand (Teilungsabstand) angebracht sind, dichter und mit geringerem Widerstand angebracht werden können als die Höckerelektroden 110b, 110c.
Des Weiteren ist die Grundrissform der den Höckerelektroden 110a zugeordneten Anschlusselektroden 120a ebenfalls quadratisch, und ihre Größe ist größer als die der Höckerelektroden 110a. Daher ist der äußere Randabschnitt der Anschlusselektroden 120a nicht von den Höckerelektroden 110a bedeckt. Im Gegensatz dazu ist die Grundrissform der den Höckerelektroden 110b, 110c zugeordneten Anschlusselektroden 120b, 120c quadratisch, aber ihre Größe ist kleiner als die der Höckerelektroden 110b, 110c. Daher sind die Anschlusselektroden 120b, 120c an allen Oberflächen von den Höckerelektroden 110b, 110c bedeckt. Infolge dieser Konfiguration ist der Kontaktwiderstand zwischen den Höckerelektroden 110a und den Anschlusselektroden 120a geringer als der Kontaktwiderstand zwischen den Höckerelektroden 110b, 110c und den Anschlusselektroden 120b, 120c, daher ist es möglich, mit geringem Widerstand Signale zu senden und zu empfangen und die Stromversorgung durch die Anschlusselektroden 120a bereitzustellen.
Ein Grund dafür, den Bereich der Anschlusselektroden 120a groß auszuführen, besteht darin, das Herstellen von Kontakt durch einen Testfühler zu ermöglichen, der im Waferzustand Tests durchführt. Die Anschlusselektroden 120b, 120c werden hingegen vom Fühler während des Testens im Waferzustand nicht berührt, daher ist ihr Bereich kleiner ausgeführt. Ein weiterer Grund besteht darin, dass die Anschlusselektroden 120b, 120c in der Nähe des äußeren Umfangsbereichs des Halbleiterchips 100 angebracht sind, wo kein Anschlussbereich ist, wie in 3 gezeigt wird, daher wäre es schwierig, Anschlüsse mit großem Bereich in der Verdrahtungsschicht bereitzustellen.
Wie oben ausgeführt ist die Grundrissform der Höckerelektroden 110a quadratisch, und im Gegensatz dazu ist die Grundrissform der Höckerelektroden 110b bis 110d kreisförmig. Die Grundrissgröße der Höckerelektroden 110a ist aus dem Grund quadratisch, dass wenn eine Vielzahl der Höckerelektroden 110a in einem vorgegebenen Teilungsabstand angebracht ist, es möglich ist, die Querschnittsfläche in einer parallel zur Hauptoberfläche des Halbleiterchips 100 verlaufenden Richtung zu maximieren. Dadurch ist es möglich, mit geringem Widerstand Signale zu senden und zu empfangen und die Stromversorgung durch die Höckerelektroden 110a bereitzustellen. Im Gegensatz dazu ist der Grund dafür, dass die Grundrissform der Höckerelektroden 110b bis 110d kreisförmig ist, dass so die Verbindungsfestigkeit erhöht wird. Anders ausgedrückt, wenn die Grundrissform der Höckerelektroden 110b bis 110d quadratisch wäre, wären die Spannungen im Falle des Verwindens auf dem Verdrahtungssubstrat 200 auf die Eckabschnitte der Höckerelektroden konzentriert, daher kann ein Ablösen von dieser Stelle aus leicht auftreten. Wenn die Grundrissform der Höckerelektroden 110b bis 110d hingegen kreisförmig ist, ist die Spannung nicht auf eine bestimmte Stelle konzentriert, weshalb sogar im Falle des Verwindens beim Verdrahtungssubstrat 200 ein Ablösen nicht leicht auftritt. Aus diesen Gründen sind die Höckerelektroden 110a bis 110d so ausgeführt wie oben beschrieben. Es ist anzumerken, dass die Grundrissform der Höckerelektroden 110b bis 110d nicht auf die kreisförmige Form beschränkt ist, sondern dass jede Form, in der Spannungen sich nicht leicht konzentrieren, wünschenswert ist. Beispielsweise sind Polygone wie in einer hexagonalen oder oktagonalen Form, bei der die Innenwinkel jeweils stumpfe Winkel sind, wünschenswert.
Als nächstes wird die Querschnittsform der Höckerelektroden 110 beschrieben. Wie in 6 gezeigt, umfassen die Höckerelektroden 110a bis 110c eine Unterbarrieremetallschicht (Under Barrier Metal Layer, UBM-Schicht) 111, die die Anschlusselektroden 120a bis 120c, einen Säulenabschnitt 112, der auf der UBM-Schicht 111 liegt, und eine Lötschicht 113, die an der oberen Oberfläche 112a des Säulenabschnitts 112 bereitgestellt ist, berührt. Die UBM-Schicht 111 ist beispielsweise aus einem Stapelfilm von Ti und Cu hergestellt, und der Säulenabschnitt 112 ist zum Beispiel aus Cu hergestellt. Die in 6 gezeigten Höckerelektroden 110a bis 110c sind quadratische Prismen oder runde Prismen, weshalb der Winkel zwischen der oberen Oberfläche 112a und der seitlichen Oberfläche 112b im Wesentlichen ein rechter Winkel ist. Obwohl dies in den Zeichnungen nicht gezeigt wird, haben die Dummyhöckerelektroden 110d keine ihnen zugeordneten Anschlusselektroden 120, weisen ansonsten jedoch dieselbe Struktur auf wie die in 6 gezeigten Höckerelektroden 110a bis 110c.
Es ist anzumerken, dass wenn der Säulenabschnitt 112 der Höckerelektroden 110a, 110b, 110c und 110d durch Plattieren hergestellt wird, sie simultan ausgebildet sind, sodass die Position der oberen Oberfläche 112a des Säulenabschnitts 112 der Isolierschichthöckerelektrode 110d höher ist als die obere Oberfläche 112a des Säulenabschnitts 112 der auf den Anschlusselektroden 120a, 120b, 120c ausgebildeten Höckerelektroden 110a, 110b, 110c. In diesem Fall ist der Säulenabschnitt 112 der Höckerelektrode 110d mit einem kleineren Durchmesser ausgebildet als der Säulenabschnitt 112 der anderen Höckerelektroden 110a, 110b, 110c. Durch die kleinere Ausformung des Durchmessers des Säulenabschnitts 112 der Höckerelektrode 110d ist der Bereich der oberen Oberfläche 112a des Säulenabschnitts 112 kleiner als der Bereich der oberen Oberfläche 112a des Säulenabschnitts 112 der anderen Höckerelektroden 110a, 110b, 110c, sodass die Höhe nach dem Wiederaufschmelzen des daraufhin ausgebildeten Löthöckers niedriger ist und die Höhe des Säulenabschnitts 112 absorbiert werden kann. Dadurch sind die Höhen der Höckerelektroden 110a, 110b, 110c, 110d einschließlich der Lötschicht 113 nach dem Wiederaufschmelzen im Wesentlichen gleich.
7 ist eine schematische Schnittdarstellung, die die Form einer verbesserten Höckerelektrode 110X zeigt. Der in 7 gezeigte Querschnitt der Höckerelektrode 110X ist ein umgedrehtes Trapez, weshalb der Winkel zwischen der oberen Oberfläche 112a und der seitlichen Oberfläche 112b des Säulenabschnitts 112 ein spitzer Winkel ist. Wenn eine Höckerelektrode 110X einer solchen Form verwendet wird, ist es für die aufgrund des Wiederaufschmelzens geschmolzene Lötschicht 113 schwierig, sich beim Flip-Chip-Verbinden des Halbleiterchips 100 mit dem Verdrahtungssubstrat 200 an die seitliche Oberfläche 112b des Säulenabschnitts 112 anzufügen. Die geschmolzene Lötschicht 113 verformt sich aufgrund der Oberflächenspannung in eine Halbkugelform, wie in 8 gezeigt, wenn die Lötschicht 113 jedoch dick ist, ergießt sich die geschmolzene Lötschicht 113 von der oberen Oberfläche 112a des Säulenabschnitts 112 und fügt sich an die seitliche Oberfläche 112b. Wenn der Winkel zwischen der oberen Oberfläche 112a und der seitlichen Oberfläche 112b jedoch ein spitzer Winkel ist, ist es für die Lötschicht 113 schwierig, sich auf diese Weise anzufügen, damit fehlerhafte Verbindungen oder Kurzschlüsse aufgrund des Vergießens der Lötschicht 113 verhindert werden können
Es ist anzumerken, dass es zur Erzielung dieses Effekts nicht notwendig ist, dass die seitliche Oberfläche 112b völlig schief ist, sondern es kann auch nur der obere Abschnitt der seitlichen Oberfläche 112b, wo sie die obere Oberfläche 112a berührt, schief sein und der restliche Abschnitt kann vertikal sein, wie in 9 gezeigt. Alternativ dazu kann der obere Abschnitt der seitlichen Oberfläche 112b, der die obere Oberfläche 112a berührt, schief ausgebildet sein, sodass sich der Durchmesser nach oben hin erhöht, und der untere Abschnitt der seitlichen Oberfläche 112b, der die UBM-Schicht 111 berührt, kann schief ausgebildet sein, sodass sich der Durchmesser nach unten hin erhöht und die seitliche Oberfläche 112b eine Spindelform aufweist. Anders ausgedrückt ist es ausreichend, wenn der Winkel zwischen der oberen Oberfläche 112a des Säulenabschnitts 112 und der Abschnitt der seitlichen Oberfläche 112b, der die obere Oberfläche 112a berührt, ein spitzer Winkel ist.
11 ist eine schematische Aufsicht zur Erläuterung des Leitermusters, das auf der ersten Oberfläche 210a des Isoliersubstrats 210 ausgebildet ist. Die in 11 gezeigte gestrichelte Linie 100X ist der Bereich, wo der Halbleiterchip 100 montiert wird.
Wie in 11 gezeigt, sind auf der ersten Oberfläche 210a des Isoliersubstrats 210 eine Vielzahl von Verbindungselektroden 220, eine Vielzahl von Verdrahtungsmustern 240 und zwei Brückenverdrahtungen 290 bereitgestellt. Genauer gesagt sind von den Verbindungselektroden 220 die mit den Höckerelektroden 110a verbundenen Verbindungselektroden 220a über das Verdrahtungsmuster 240 mit den Durchgangslochleitern 221 verbunden. Die Durchgangslochleiter 221 sind durch das Isoliersubstrat 210 verlaufend bereitgestellte Leiter und sind mit einem Stegmuster 230 und mit auf der zweiten Oberfläche 210b des Isoliersubstrats 210 bereitgestellten externen Anschlüssen 260 verbunden.
12 zeigt ein Beispiel für die Anordnung von externen Anschlüssen 260, die auf der zweiten Oberfläche 210b des Isoliersubstrats 210 bereitgestellt sind. Wie in 12 gezeigt, ist auf der zweiten Oberfläche 210b des Isoliersubstrats 210 ein Verdrahtungsmuster 240 bereitgestellt, das die Durchgangslochleiter 221 und das Stegmuster 230 (die externen Anschlüsse 260) miteinander verbindet.
Auf 11 zurückkommend, sind von den Verbindungselektroden 220 die mit den Höckerelektroden 110c verbundenen Verbindungselektroden 220c durch die Brückenverdrahtung 290 miteinander verbunden. Die Brückenverdrahtung 290 ist nicht mit dem anderen Verdrahtungsmuster 240 und daher auch mit keinem der externen Anschlüsse 260 verbunden. Die Vielzahl der Höckerelektroden 110c ist mit der Brückenverdrahtung 290 elektrisch kurzgeschlossen.
Es ist anzumerken, dass die Höckerelektroden 110b und die Dummyhöckerelektroden 110d direkt mit einem auf der ersten Oberfläche 210a des Isoliersubstrats 210 bereitgestellten großflächigen Versorgungsmuster 241 verbunden sind.
13 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Verbindungsverhältnisses zwischen dem Halbleiterchip 100 und dem Verdrahtungssubstrat 200.
Wie in 13 gezeigt, umfasst der Halbleiterchip 100 einen inneren Spannungserzeugungsschaltkreis 140, der eine innere Versorgungsspannung VINT erzeugt. Der innere Spannungserzeugungsschaltkreis 140 erhält die externen Versorgungsspannungen VDD, VSS, die durch die externen Anschlüsse 260 zugeführt werden, und erzeugt auf diesen basierend die innere Versorgungsspannung VINT. Die innere Versorgungsspannung VINT ist eine innerhalb des Halbleiterchips 100 erzeugte Spannung und wird nicht von außen zugeführt, daher ist die Kapazität des inneren Spannungserzeugungsschaltkreises 140 basierend auf der Ladung der Schaltkreise unter Verwendung der inneren Versorgungsspannung VINT konzipiert. Allerdings kann in Fällen, bei denen die Schaltkreise, die die innere Versorgungsspannung VINT verwenden, innerhalb des Halbleiterchips 100 verteilt angeordnet sind oder sehr viele Schaltkreise die innere Versorgungsspannung VINT verwenden, die Spannungsreduktion der inneren Versorgungsspannung VINT, abhängig von der Grundrissposition innerhalb des Halbleiterchips 100, groß sein. Diese Spannungsreduktion ist so konzipiert, dass sie so so viel wie möglich reduziert wird, indem das Versorgungsverdrahtungsnetzwerk innerhalb des Halbleiterchips 100 in einer Netzform konfiguriert wird, allerdings kann es bei fortschrittlichen Halbleiterchips 100 mit hoher Geschwindigkeit und hoher Funktionsfähigkeit nicht möglich sein, diese Spannungsreduktion ausreichend zu reduzieren.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Verdrahtung, die diese innere Versorgungsspannung VINT zuführt, von der Brückenverdrahtung 290 umgangen. Anders ausgedrückt wird dadurch, dass nicht nur das Versorgungsverdrahtungsnetzwerk innerhalb des Halbleiterchips 100, sondern zusätzlich die im Verdrahtungssubstrat 200 bereitgestellte Brückenverdrahtung 290 verwendet wird, die Impedanz der Verdrahtung, die die innere Versorgungsspannung VINT zuführt, reduziert. Darüber hinaus ist die Brückenverdrahtung 290 auf der Seite des Verdrahtungssubstrats 200 bereitgestellt, daher ist ihre Schichtdicke im Vergleich mit der innerhalb des Halbleiterchips 100 bereitgestellten Verdrahtung extrem klein. Deshalb weist die Brückenverdrahtung 290 einen extrem geringen Widerstand auf, und durch das Umgehen der die innere Versorgungsspannung VINT zuführenden Verdrahtung unter Verwendung der Brückenverdrahtung 290 kann die Spannungsreduktion der inneren Versorgungsspannung VINT stark reduziert werden.
Die Verdrahtung, die unter Verwendung der Brückenverdrahtung 290 umgangen wird, ist in der vorliegenden Erfindung nicht auf Verdrahtung beschränkt, die die innere Versorgungsspannung VINT zuführt. Wie in 14 gezeigt, kann die Verdrahtung, die externe Versorgungsspannung VSS innerhalb des Halbleiterchips 100 zuführt, mit den Höckerelektroden 110c verbunden sein, wodurch die Verdrahtung unter Verwendung der Brückenverdrahtung 290 umgangen werden kann. Wenn es zum Beispiel Schaltkreise 150A gibt, die leicht von in verteilter Weise angeordnetem Spannungsrauschen beeinträchtigt sind, und es einen Schaltkreis 150B gibt, der eine Quelle der Erzeugung von Spannungsrauschen ist, kann der Effekt der Störungen reduziert werden, wenn die Versorgungsverdrahtung in der Nähe jedes der Schaltkreise 150A mit den Höckerelektroden 110c verbunden ist und dadurch die Versorgungsverdrahtung zwischen der Vielzahl von Schaltkreisen 150A umgangen wird.
Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung der Höckerelektroden 110 beschrieben.
Die 15A bis 15D und die 16A bis 16C sind Ablaufdiagramme zur Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung der Höckerelektroden 110a, 110c.
Wie in 15A gezeigt, werden zunächst die Anschlusselektroden 120a, 120c ausgebildet, indem die Verdrahtungsschicht der obersten Schicht des Halbleiterchips 100 strukturiert wird. Vorzugsweise wird Aluminium als Material für die Anschlusselektroden 120a, 120c verwendet. Dann werden diese mit einem Schutzfilm 130 überzogen, der aus einem Passivierungsfilm oder einem Polyimidfilm konfiguriert ist, sodass ein Abschnitt der Anschlusselektroden 120a, 120c freiliegt. Der Grund dafür, dass die Größen der Anschlusselektrode 120a und der Anschlusselektrode 120c unterschiedlich sind, liegt im Unterschied in der Berührungsnotwendigkeit durch den Testfühler, wie zuvor beschrieben. Der Test unter Verwendung des Fühlers wird im in 15A beschriebenen Zustand durchgeführt.
Wie in 15B gezeigt, ist die UBM-Schicht 111 über der gesamten Oberfläche ausgebildet. Die Bildung der UBM-Schicht 111 kann durch Zerstäuben von Ti und Cu in dieser Reihenfolge durchgeführt werden. Als nächstes wird, wie in 15C gezeigt, auf der Oberfläche der UBM-Schicht 111 ein Resistfilm 160 gebildet. Es besteht keine bestimmte Beschränkung für die Dicke des Resistfilms 160, sie kann jedoch zum Beispiel etwa 20 μm betragen.
Als nächstes wird, wie in 15D gezeigt, eine Maske M, in der Öffnungen mit einem vorgegebenen Muster ausgebildet sind, auf dem Halbleiterchip 100 angebracht, und durch Belichtung und Entwicklung bilden sich die Öffnungen 160a, 160c im Resistfilm 160. Hier wird in den Zeichnungen ein positiver Resist gezeigt, es kann jedoch auch ein negativer Resist verwendet werden. Die Öffnungen 160a, 160c sind an den Stellen bereitgestellt, wo die Höckerelektroden 110a, 110c ausgebildet werden sollen. In dem in 15D gezeigten Beispiel sind die Innenwände der Öffnungen 160a, 160c im Wesentlichen vertikal, die Innenwände der Öffnungen 160a, 160c können jedoch geneigt werden, indem die Fokusposition während Belichtung oder Ähnlichem angepasst wird.
Als nächstes werden, wie in 16A gezeigt, die Säulenabschnitte 112 und die Lötschicht 113 auf der UBM-Schicht 111, die durch die Öffnungen 160a, 160c freigelegt ist, durch Galvanisieren ausgebildet. Nachdem der Resistfilm 160, wie in 16B gezeigt, entfernt wurde, wird der Abschnitt des UBM-Films 111, der nicht von den Säulenabschnitten 112 bedeckt ist, entfernt, und die Höckerelektroden 110a, 110c werden fertiggestellt. Es ist anzumerken, dass wenn die Innenwände der Öffnungen 160a, 160c durch Anpassen der Fokusposition oder Ähnliches geneigt sind, die Querschnittsform der Höckerelektroden 110a, 110c diese Form widerspiegelt und Höckerelektroden 110X, wie in den 7 bis 10 gezeigt, hergestellt werden können.
Es ist anzumerken, dass in der obigen Beschreibung die Höckerelektroden 110a, 110c simultan ausgebildet wurden, die weiteren Höckerelektroden 110b, 110d können jedoch auch gleichzeitig ausgebildet werden. Wie zuvor beschrieben, gibt es keine Anschlusselektroden 120, die den Dummyhöckerelektroden 110d zugeordnet sind, sodass sie auf dem Schutzfilm 130 ausgebildet werden. Nach Ausbildung dieser Höckerelektroden 110a bis 110d wird ein Wiederaufschmelzen des Halbleiterchips 100 bei einer vorgegebenen Temperatur durchgeführt, zum Beispiel bei 240°C und die Lötschicht 113 wird geschmolzen, und die Lötschicht 113 nimmt aufgrund der Oberflächenspannung Halbkugelform an.
Es ist anzumerken, dass das oben beschriebene Verfahren auf jedem einzelnen Halbleiterchip 100 durchgeführt werden kann, normalerweise wird es jedoch in einem Durchgang an einer Vielzahl von Halbleiterchips 100 im Waferzustand durchgeführt. Außerdem erhält man die einzelnen Halbleiterchips 100 nach Abschluss des oben beschriebenen Verfahrens, indem der Wafer zerteilt wird. Die einzelnen Halbleiterchips 100 werden auf das Verdrahtungssubstrat 200 wie im Folgenden beschrieben Flip-Chip-montiert.
Die 17A bis 17E sind Ablaufdiagramme zur Beschreibung des Verfahrens der Flip-Chip-Montage des Halbleiterchips 100 auf das Verdrahtungssubstrat 200.
Zunächst wird, wie in 17A gezeigt, ein großflächiges Isoliersubstrat 210X hergestellt, auf dem eine Vielzahl von Halbleiterchips 100 montiert werden kann, und die Verbindungselektroden 220, das Stegmuster 230, das Lötresist 250 usw. werden an beiden Seiten davon ausgebildet. Es ist anzumerken, dass die in 17A gezeigte gestrichelte Linie D die Teilungslinie ist, wo das Schneiden im nächsten Verfahren durchgeführt wird. Als nächstes werden, wie in 17B gezeigt, die Halbleiterchips 100 mittels Flip-Chip-Verbindungstechnik mit den auf der Oberfläche des Isoliersubstrats 210 definierten Montagebereichen verbunden.
Die Flip-Chip-Verbindung wird in einem positionierten Zustand durchgeführt, sodass die auf dem Halbleiterchip 100 bereitgestellten Höckerelektroden 110 und die auf dem Isoliersubstrat 210 bereitgestellten Verbindungselektroden 220 zusammengeführt werden. Genauer gesagt wird die Rückseite des Halbleiterchips 100 durch Saugung unter Verwendung eines Bonding-Werkzeugs gehalten, das auf den Zeichnungen nicht gezeigt ist, und die Höckerelektroden 110 und die Verbindungselektroden 220 werden bei einer Temperatur von etwa 240°C zusammengeführt, während eine Last angelegt wird. Dann wird der Spalt zwischen dem Verdrahtungssubstrat 200 und dem Halbleiterchip 100 mit einer Unterfüllung 270 gefüllt. Indem die Unterfüllung 270 an einer Position in der Nähe der Kanten des Halbleiterchips 100 zugeführt wird, beispielsweise unter Verwendung eines Spenders oder Ähnlichem, der auf den Zeichnungen nicht gezeigt ist, füllt das zugeführte Unterfüllmaterial durch Kapillarwirkung den Spalt zwischen dem Verdrahtungssubstrat 200 und dem Halbleiterchip 100.
Nach dem Füllen mit der Unterfüllung 270 wird bei einer vorgegebenen Temperatur von beispielsweise etwa 150°C eine Härtung durchgeführt, die Unterfüllung 270 wird hart und es bildet sich eine Leiste, wie in 17B gezeigt. Es ist anzumerken, dass anstatt der Unterfüllung 270 eine nichtleitende Paste (Non-conductive Paste, NCP) verwendet werden kann.
Als nächstes wird, wie in 17C gezeigt, die gesamte Oberfläche des Verdrahtungssubstrats 200 mit Versiegelungsharz 280 bedeckt, sodass der Halbleiterchip 100 eingebettet ist, dann werden, wie in 17D gezeigt, die aus Lötkugeln hergestellten externen Anschlüsse 260 an das Stegmuster 230 montiert. Dann wird, wie in 17E gezeigt, das Verdrahtungssubstrat 200 an der Teilungslinie D durchgeschnitten, und man kann eine Vielzahl der Halbleitervorrichtungen 10 erhalten.
Es ist anzumerken, dass in der obigen Beschreibung erläutert wurde, dass der Spalt zwischen dem Verdrahtungssubstrat 200 und dem Halbleiterchip 100 vorab mit der Unterfüllung 270 gefüllt wurde, aber unter Verwendung einer Technik wie Formunterfüllung (Mold Underfill, MUF) oder Ähnlichem kann die Technik verwendet werden, um den Spalt beim Formen zu füllen.
Wie oben beschrieben, ist die Halbleitervorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit einer Brückenverdrahtung 290 im Verdrahtungssubstrat 200 bereitgestellt, sodass die Vielzahl der im Halbleiterchip 100 bereitgestellten Anschlusselektroden 120c durch die Brückenverdrahtung 290 umgangen wird. Dadurch kann die Impedanz der mit den Anschlusselektroden 120c verbundenen Verdrahtung, zum Beispiel der Verdrahtung, die die innere Versorgungsspannung zuführt, stark reduziert werden.
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
18 ist eine schematische Schnittdarstellung zur Erläuterung der Struktur eines in der zweiten Ausführungsform verwendeten Halbleiterchips 100a.
Wie in 18 gezeigt, sind im in der vorliegenden Ausführungsform verwendeten Halbleiterchip 100a zwei sehr kleine Anschlusselektroden 120b, 120c jeweils an der Basis der Höckerelektroden 110b, 110c bereitgestellt. In jeder anderen Hinsicht ist der Halbleiterchip 100a gleich wie der in der ersten Ausführungsform verwendete Halbleiterchip 100, es werden also denselben Elementen dieselben Bezugszeichen zugeordnet und auf doppelte Beschreibungen wird verzichtet. Auch ist das in der vorliegenden Ausführungsform verwendete Verdrahtungssubstrat 200 dasselbe wie das der ersten Ausführungsform.
19 ist eine schematische Aufsicht zur Beschreibung der Form der Höckerelektroden 110a bis 110c, und 20 ist eine schematische Schnittdarstellung entlang der in 5 gezeigten Linie C-C'.
Wie in den 19 und 20 gezeigt, sind die Grundrissformen der Höckerelektroden 110a, 110b, 110c dieselben wie in der ersten Ausführungsform. Allerdings ist jeder Höckerelektrode 110a eine Anschlusselektrode 120a zugeordnet, und dagegen sind den Höckerelektroden 110b, 110c zwei Anschlusselektroden 120b, 120c zugeordnet. Diese zwei Anschlusselektroden 120b, 120c sind von den dazugehörigen Höckerelektroden 110b, 110c bedeckt.
21 ist eine schematische Aufsicht zur Beschreibung eines ersten Beispiels für das Verhältnis zwischen den Anschlusselektroden 120b und der Verdrahtungsschicht der obersten Schicht.
In dem in 21 gezeigten Beispiel sind die Versorgungsverdrahtungen 411 bis 413 so bereitgestellt, dass sie sich auf der Verdrahtungsschicht der obersten Schicht in X-Richtung erstrecken. Davon sind die Versorgungsverdrahtungen 411, 413 Verdrahtungen, auf denen die Versorgungsspannung VDD angelegt ist, und die Versorgungsverdrahtung 412 ist eine Verdrahtung, auf der die Massespannung VSS angelegt ist. Die Verdrahtung, auf der die Versorgungsspannung VDD angelegt ist, und die Verdrahtung, auf der die Massespannung VSS angelegt ist, sind häufig abwechselnd auf diese Weise angeordnet.
Außerdem wird im in 21 gezeigten Beispiel ein Abschnitt der Versorgungsverdrahtung 412 an zwei Stellen als Anschlusselektroden 120b verwendet. Diese zwei Anschlusselektroden 120b sind in X-Richtung entlang der Versorgungsverdrahtung 412 angebracht. Die Breite der Versorgungsverdrahtung 412 ist an den Stellen, die den Anschlusselektroden 120b entsprechen, nicht speziell ausgeweitet, und daher greifen die Anschlusselektroden 120b nicht auf die anderen Versorgungsverdrahtungen 411, 413 über. Außerdem sind die Anschlusselektroden 120b einer Höckerelektrode 110b zugeteilt, daher kann, obwohl die Grundrissgröße der Anschlusselektroden 120b sehr klein ist, der Kontaktwiderstand reduziert werden.
22 ist eine schematische Aufsicht zur Beschreibung eines zweiten Beispiels für das Verhältnis zwischen den Anschlusselektroden 120b und der Verdrahtungsschicht der obersten Schicht.
In dem in 22 gezeigten Beispiel sind die Versorgungsverdrahtungen 421 bis 423 so bereitgestellt, dass sie sich in der Verdrahtungsschicht der obersten Schicht in X-Richtung erstrecken. Davon sind die Versorgungsverdrahtungen 421, 423 Verdrahtungen, auf denen die Massespannung VSS angelegt ist, und die Versorgungsverdrahtung 422 ist eine Verdrahtung, auf der die Versorgungsspannung VDD angelegt ist. Auch in diesem Beispiel sind die Verdrahtung, auf der die Versorgungsspannung VDD angelegt ist, und die Verdrahtung, auf der die Massespannung VSS angelegt ist, abwechselnd angeordnet.
In dem in 22 gezeigten Beispiel werden ein Abschnitt der Versorgungsverdrahtung 421 und ein Abschnitt der Versorgungsverdrahtung 423 als Anschlusselektroden 120b verwendet. Diese zwei Anschlusselektroden 120b sind über die Versorgungsverdrahtung 422 hinweg in Y-Richtung angeordnet. Die Breite der Versorgungsverdrahtung 421, 423 ist an den Stellen, die den Anschlusselektroden 120b entsprechen, nicht speziell ausgeweitet, und daher greifen die Anschlusselektroden 120b nicht auf die Versorgungsverdrahtung 422 über. In diesem Beispiel kann eine Höckerelektrode 110b zwei verschiedenen Versorgungsverdrahtungen 421, 423 zugeteilt sein. Obwohl hier die zwei verschiedenen Versorgungsverdrahtungen 421, 423 Verdrahtungen sind, auf denen dieselbe Spannung angelegt ist, sind es Verdrahtungen, die getrennt voneinander auf der Verdrahtungsschicht der obersten Schicht ausgebildet sind. Daher sind sie in einer weiteren, in einer tieferen Schicht liegenden Verdrahtungsschicht kurzgeschlossen.
Dadurch sind gemäß der vorliegenden Ausführungsform einer Höckerelektrode 110b zwei Anschlusselektroden 120b zugeteilt, daher kann, obwohl die Grundrissgröße der Anschlusselektroden 120b sehr klein ist, der Kontaktwiderstand reduziert werden. Es kann auch, wie im in 22 gezeigten Beispiel, eine einzelne Höckerelektrode 110b zwei verschiedenen Verdrahtungen zugeteilt sein.
Es ist anzumerken, dass in den 21 und 22 das Verhältnis zwischen den Höckerelektroden 110b und den Anschlusselektroden 120b beschrieben wurde, das Verhältnis zwischen den Höckerelektroden 110c und den Anschlusselektroden 120c ist jedoch ähnlich.
Dadurch kann in der vorliegenden Ausführungsform derselbe Effekt wie der der ersten, oben beschriebenen Ausführungsform erzielt werden, und es können auch zwei Anschlusselektroden 120b, 120c einer Höckerelektrode 110b, 110c zugeteilt sein, daher kann, obwohl die Grundrissgröße der Anschlusselektroden 120b, 120c sehr klein ist, der Kontaktwiderstand reduziert werden.
Es ist anzumerken, dass in der vorliegenden Ausführungsform den Höckerelektroden 110b, 110c zwei Anschlusselektroden 120b, 120c zugeteilt sind, es können ihnen jedoch drei oder mehr Anschlusselektroden 120b, 120c zugeteilt werden. Außerdem ist es nicht wesentlich, dass allen Höckerelektroden 110b, 110c eine Vielzahl von Anschlusselektroden 120b, 120c zugeteilt wird, und nur manchen der Höckerelektroden 110b, 110c kann eine Vielzahl von Anschlusselektroden 120b, 120c zugeteilt werden.
Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
23 ist eine schematische Schnittdarstellung zur Beschreibung der Struktur eines Halbleiterchips 100b gemäß der dritten Ausführungsform. 24 ist eine schematische Schnittdarstellung zur Beschreibung der Struktur einer Halbleitervorrichtung 20, bei der eine Vielzahl von Halbleiterchips 100b auf dem Verdrahtungssubstrat 200 gestapelt ist.
Wie in 23 gezeigt, weicht der in der vorliegenden Ausführungsform verwendete Halbleiterchip 100b vom in der ersten Ausführungsform verwendeten Halbleiterchip 100 insofern ab, als eine durchdringende Elektrode 120X bereitgestellt ist, die den Anschlusselektroden 120a zugeordnet ist. Die durchdringende Elektrode 120X ist so bereitgestellt, dass sie ein Halbleitersubstrat S durchdringt, das aus Silicium oder Ähnlichem hergestellt ist, und ist elektrisch verbunden mit einem Rückseitenhöcker 170a, der auf der Rückseite des Halbleitersubstrats S bereitgestellt ist. Die durchdringenden Elektroden 120X sind nicht so bereitgestellt, dass sie den anderen Anschlusselektroden 120b, 120c zugeordnet sind, sondern die Dummyrückseitenhöcker 170b bis 170d sind auf der Rückseite des Halbleitersubstrats S an Stellen angebracht, die sich mit den Höckerelektroden 110b bis 110d in der Aufsicht überschneiden.
Eine Vielzahl der Halbleiterchips 100b mit dieser Struktur können auf dem Verdrahtungssubstrat 200 übereinandergestapelt, wie in 24 gezeigt, montiert werden. In dem in 24 gezeigten Beispiel wird ein Beispiel gezeigt, bei dem zwei Halbleiterchips 100b übereinandergestapelt sind, es können aber auch drei oder mehr Halbleiterchips 100b übereinandergestapelt sein. Wie in 24 gezeigt, sind die auf der unteren Schicht liegenden Rückseitenhöcker 170a bis 170d des Halbleiterchips 100b mit den auf der oberen Schicht liegenden Höckerelektroden 110a bis 110d verbunden.
Aufgrund dieser Konfiguration kann für den Halbleiterchip 100b auf der untersten Schicht zum Beispiel die Impedanz der Verdrahtung, die die innere Versorgungsspannung VINT zuführt, durch die Brückenverdrahtung 290 reduziert werden, wie bei der ersten, oben beschriebenen Ausführungsform. Für den Halbleiterchip 100b auf der oberen Schicht kann der obige Effekt hingegen nicht erzielt werden, da er nicht direkt auf dem Verdrahtungssubstrat 200 montiert ist, wenn jedoch die Rückseitenhöcker 170c jedes Halbleiterchips 100b durch die Brückenverdrahtung 290a kurzgeschlossen sind, wie in 25 gezeigt, kann derselbe Effekt wie für die erste Ausführungsform auch für den Halbleiterchip 100b der oberen Schicht erzielt werden. Die auf der Rückseite des Halbleiterchips 100b ausgebildete Brückenverdrahtung 290a kann gleichzeitig mit dem Verfahren der Ausbildung der Rückseitenhöcker 170a bis 170d ausgebildet werden. Es ist anzumerken, dass die Grundrissform der Höckerelektroden 110a und der Rückseitenhöcker 170a in der vorliegenden Ausführungsform kreisförmig ist. Das liegt daran, dass die Grundrissform der durchdringenden Elektrode 120X kreisförmig ist.
Als nächstes wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
26 ist eine schematische Aufsicht, die den Aufbau der Hauptoberfläche eines in der vierten Ausführungsform verwendeten Halbleiterchips 100c zeigt. 27 ist eine schematische Aufsicht zur Erläuterung des auf dem in der vierten Ausführungsform verwendeten Verdrahtungssubstrat 200b ausgebildeten Leitermusters. Die in 27 gezeigte gestrichelte Linie 100X ist der Bereich zum Montieren des Halbleiterchips 100c.
Wie in 26 gezeigt, sind entlang des äußeren Randbereichs des in der vorliegenden Ausführungsform verwendeten Halbleiterchips 100c Höckerelektroden 110a angebracht. Außerdem ist die Vielzahl der Höckerelektroden 110c so angeordnet, dass sie von den Höckerelektroden 110a umschlossen ist. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Höckerelektroden 110a entlang des äußeren Randbereichs des Halbleiterchips 100c angebracht, sodass ein Ablösen des Halbleiterchips 100c aufgrund von Temperaturänderungen nicht leicht auftritt. Daher sind im Gegensatz zur ersten Ausführungsform die Dummyhöckerelektroden 110d nicht bereitgestellt, es können jedoch Dummyhöckerelektroden 110d bereitgestellt sein.
Verbindungselektroden 220a, 220c sind auf dem Verdrahtungssubstrat 200b an Stellen bereitgestellt, die den Höckerelektroden 110a, 110c zugeordnet sind, wie in 27 gezeigt. Außerdem sind die mit den Höckerelektroden 110c verbundenen Verbindungselektroden 220c durch die Brückenverdrahtung 290b in gemeinsam benutzter Weise miteinander verbunden. Die Brückenverdrahtung 290b ist, wie bei der ersten Ausführungsform, nicht mit dem anderen Verdrahtungsmuster 240 verbunden und ist daher mit keinem der externen Anschlüsse 260 verbunden. Deshalb kann in der vorliegenden Ausführungsform derselbe Effekt erzielt werden wie für die erste, oben beschriebene Ausführungsform.
Dadurch besteht in der vorliegenden Ausführungsform keine bestimmte Beschränkung für die Anordnung der Höckerelektroden 110 auf dem Halbleiterchip.
Als nächstes wird eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
28 ist eine schematische Schnittdarstellung zur Beschreibung der Struktur einer Halbleitervorrichtung 40 gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 28 gezeigt, ist die Halbleitervorrichtung 40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform aus einem Halbleiterchip 100d und einer Verdrahtungsstruktur 300 konfiguriert, die auf einer Hauptoberfläche desselben ausgebildet ist. Die Halbleitervorrichtung 40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat eine Struktur, die als Wafer Level Package (WLP) bezeichnet wird, und verwendet kein starres Isoliersubstrat wie die erste bis vierte Ausführungsform.
Die Verdrahtungsstruktur 300 umfasst einen ersten Isolierfilm 310, der die Hauptoberfläche des Halbleiterchips 100d bedeckt, eine Verdrahtungsschicht 320, die auf der Oberfläche des ersten Isolierfilms 310 ausgebildet ist, einen zweiten Isolierfilm 330, der die Verdrahtungsschicht 320 bedeckt, und externe Anschlüsse 340, die auf der Oberfläche des zweiten Isolierfilms 330 ausgebildet sind. Eine Vielzahl von Durchgangslöchern, die die Anschlusselektroden 120 freilegen, ist im ersten Isolierfilm 310 bereitgestellt, und die Anschlusselektroden 120 und die Verdrahtungsschicht 320 sind durch diese Durchgangslöcher elektrisch miteinander verbunden. Ebenso ist eine Vielzahl von Durchgangslöchern, die die Verdrahtungsschicht 320 freilegen, im zweiten Isolierfilm 330 bereitgestellt, und die Verdrahtungsschicht 320 und die externen Anschlüsse 340 sind durch die Durchgangslöcher elektrisch miteinander verbunden. Die Verdrahtungsschicht 320 erfüllt die Funktion, den Elektrodenteilungsabstand der Anschlusselektroden 120 in den Elektrodenteilungsabstand der externen Anschlüsse 340 umzuwandeln.
29 ist eine schematische Aufsicht, die den Aufbau der in der Verdrahtungsschicht 320 ausgebildeten Brückenverdrahtung 290c zeigt. In 29 verweisen die gestrichelten Linien auf die Anschlusselektroden 120a bis 120c.
Wie in 29 gezeigt, ist auf der Verdrahtungsschicht 320 ausgebildete Brückenverdrahtung 290c so bereitgestellt, dass sie die Vielzahl der Anschlusselektroden 120c kurzschließt. Dadurch kann zum Beispiel die Impedanz der Verdrahtung, die die innere Versorgungsspannung VINT zuführt, durch die Brückenverdrahtung 290c reduziert werden, wie bei der ersten bis zur vierten Ausführungsform. Die Brückenverdrahtung 290c ist mit keinem der externen Anschlüsse 340 verbunden.
Dadurch ist die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf eine Struktur beschränkt, in der der Halbleiterchip mit einem starren Verdrahtungssubstrat Flip-Chip-verbunden ist, sondern er kann auch auf eine Halbleitervorrichtung mit einer sogenannten Wafer-Level-Package-Struktur angewandt werden, wie in der fünften Ausführungsform beschrieben.
Oben wurden die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und es können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden, die vom Zweck der vorliegenden Erfindung nicht abweichen, und diese sind fallen auch in Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.
Zum Beispiel wurden in jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen Beispiele beschrieben, in denen die Impedanz von bestimmten Verdrahtungen durch Kurzschließen der Vielzahl von Anschlusselektroden durch die Brückenverdrahtung reduziert wurde, allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und wie in 30 gezeigt, kann das Abfühlen durch Verbinden der spezifischen Anschlusselektroden 120e mit den Verbindungselektroden 220e und durch Anbringen der Verdrahtung 290e auf dem Verdrahtungssubstrat 200d auch nach dem Flip-Chip-Verbinden durchgeführt werden. Das Abfühlen kann direkt auf der Verdrahtung 290e durchgeführt werden, oder es kann auf einem am Ende der Verdrahtung 290e bereitgestellten Testanschluss TP durchgeführt werden.
Anders ausgedrückt, ist es nach dem Flip-Chip-Verbinden des Halbleiterchips 100e mit dem Verdrahtungssubstrat 200d nicht möglich, das Abfühlen der auf dem Halbleiterchip 100e bereitgestellten Anschlusselektroden 120 durchzuführen, weshalb es nötig ist, den Betriebstest über die auf dem Verdrahtungssubstrat 200d bereitgestellten externen Anschlüsse 260 durchzuführen. Es ist jedoch nicht möglich, die Anschlusselektroden 120e zu kontrollieren, die nicht mit den externen Anschlüssen 260 verbunden sind. Um dieses Problem zu beheben, kann das Abfühlen, wie in 30 gezeigt, durch Anbringen der Anschlusselektroden 120e, die nicht mit den externen Anschlüssen 260 verbunden, an die Verdrahtung 290e auf dem Verdrahtungssubstrat 200d durchgeführt werden. In dem in 30 gezeigten Beispiel wird ein auf dem Halbleiterchip 100e bereitgestellter Testschaltkreis 190 mit den Anschlusselektroden 120e verbunden, und dadurch wird der Testschaltkreis 190 nach dem Flip-Chip-Verbinden betrieben, oder es kann ein vom Testschaltkreis 190 erzeugter Signal- oder Spannungspegel kontrolliert werden.
Bezugszeichenliste

10, 20, 40: Halbleitervorrichtung
100, 100a, 100b, 100c, 100d, 100e: Halbleiterchip
100X: Bereich zum Montieren des Halbleiterchips
110a bis 110d, 110X: Höckerelektrode
111: UBM-Schicht
112: Säulenabschnitt
112a: Obere Oberfläche des Säulenabschnitts
112b: Seitliche Oberfläche des Säulenabschnitts
113: Lötschicht
120a bis 120c, 120e: Anschlusselektrode
120X: Durchdringende Elektrode
130: Schutzfilm
140: Innerer Spannungserzeugungsschaltkreis
150A, 150: BSchaltkreis
160: Resistfilm
160a, 160c: Öffnung
170a bis 170d: Rückseitenhöcker
190: Testschaltkreis
200, 200b, 200d: Verdrahtungssubstrat (Verdrahtungsstruktur)
210, 210X: Isoliersubstrat
210a: Erste Oberfläche des Isoliersubstrats
210b: Zweite Oberfläche des Isoliersubstrats
220a, 220c, 220e: Verbindungselektrode
221: Durchgangslochleiter
230: Stegmuster
240: Verdrahtungsmuster
241: Versorgungsmuster
250: Lötresist
260, 340: Externer Anschluss
270: Unterfüllung
280: Versiegelungsharz
290, 290a, 290b, 290c: Brückenverdrahtung
290e: Verdrahtung
300: Verdrahtungsstruktur
310: Erster Isolierfilm
320: Verdrahtungsschicht
330: Zweiter Isolierfilm
411 bis 413, 421 bis 423: Versorgungsverdrahtung
D: Teilungslinie
M: Maske
S: Halbleitersubstrat
TP: Testanschluss

Zeichenerklärung

English	German
Fig. 13:
Internal voltage generation circuit	Innerer Spannungserzeugungsschaltkreis
Fig. 14:
Circuit A	Schaltkreis A
Circuit A	Schaltkreis A
Circuit A	Schaltkreis A
Circuit B	Schaltkreis B

Claims

Halbleitervorrichtung, umfassend: einen Halbleiterchip mit einer Vielzahl von ersten Anschlusselektroden und einer Vielzahl von zweiten Anschlusselektroden; und eine auf dem Halbleiterchip bereitgestellte Verdrahtungsstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrahtungsstruktur eine Vielzahl von externen Anschlüssen, eine Vielzahl von Verdrahtungsmustern, die die Vielzahl von externen Anschlüssen mit der Vielzahl von ersten Anschlusselektroden elektrisch verbinden, und eine Brückenverdrahtung umfasst, die mit keiner der Vielzahl der externen Anschlüsse innerhalb der Verdrahtungsstruktur elektrisch verbunden ist, jedoch die Vielzahl von zweiten Anschlusselektroden in gemeinsam benutzter Weise miteinander verbindet.
Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, worin dieselbe Versorgungsspannung an der Vielzahl von zweiten Anschlusselektroden auftritt.
Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 2, worin der Halbleiterchip ferner einen inneren Spannungserzeugungsschaltkreis umfasst, der eine externe Versorgungsspannung empfängt, die durch die Vielzahl von ersten Anschlusselektroden zugeführt wird, und eine innere Versorgungsspannung erzeugt, und die innere Versorgungsspannung an der Vielzahl von zweiten Anschlusselektroden auftritt.
Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 2, worin dieselbe Spannung wie die durch die Vielzahl von ersten Anschlusselektroden zugeführte externe Versorgungsspannung an der Vielzahl von zweiten Anschlusselektroden auftritt.
Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, worin der Bereich der Vielzahl von ersten Anschlusselektroden größer ist als der Bereich der Vielzahl von zweiten Anschlusselektroden.
Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, worin der Halbleiterchip ferner eine Vielzahl von ersten Höckerelektroden, die auf der Vielzahl von ersten Anschlusselektroden ausgebildet sind, und eine Vielzahl von zweiten Höckerelektroden, die auf der Vielzahl von zweiten Anschlusselektroden ausgebildet sind, umfasst, die Verdrahtungsstruktur ferner ein Isoliersubstrat, eine Vielzahl von ersten Verbindungselektroden, die mit der Vielzahl von ersten Höckerelektroden verbunden sind, und eine Vielzahl von zweiten Verbindungselektroden, die mit der Vielzahl von zweiten Höckerelektroden verbunden sind, umfasst, die Vielzahl von externen Anschlüssen auf einer ersten Oberfläche des Isoliersubstrats ausgebildet ist und die Vielzahl von ersten und zweiten Höckerelektroden auf einer zweiten Oberfläche auf dem Isoliersubstrat ausgebildet ist, die Vielzahl von Verdrahtungsmustern die Vielzahl von ersten Verbindungselektroden und die Vielzahl von externen Anschlüssen elektrisch miteinander verbindet, und die Brückenverdrahtung die Vielzahl von zweiten Verbindungselektroden in gemeinsam benutzter Weise elektrisch miteinander verbindet.
Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 6, worin die Vielzahl von ersten Höckerelektroden im zentralen Bereich einer Hauptoberfläche des Halbleiterchips angeordnet ist und die Vielzahl von zweiten Höckerelektroden im äußeren Umfangsbereich der Hauptoberfläche des Halbleiterchips angeordnet ist.
Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 7, worin die Grundrissform der Vielzahl von ersten Höckerelektroden quadratisch ist und die Grundrissform der Vielzahl von zweiten Höckerelektroden entweder kreisförmig oder polygonal ist, wobei alle Innenwinkel stumpfe Winkel sind.
Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 6, worin jede der Vielzahlen von ersten und zweiten Höckerelektroden einen auf der dazugehörigen ersten oder zweiten Anschlusselektrode liegenden Säulenabschnitt und eine Lötschicht umfasst, die an der oberen Oberfläche des Säulenabschnitts bereitgestellt ist, und der Winkel zwischen der oberen Oberfläche des Säulenabschnitts und der seitlichen Oberfläche, die die obere Oberfläche berührt, ein spitzer Winkel ist.
Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, worin der Halbleiterchip ferner eine Vielzahl von ersten Höckerelektroden, die auf der Vielzahl von ersten Anschlusselektroden ausgebildet sind, und eine zweite Höckerelektrode umfasst, die so bereitgestellt ist, dass sie zwei oder mehr der zweiten Anschlusselektroden bedeckt, die in der Vielzahl von zweiten Anschlusselektroden enthalten sind, und die in gemeinsam benutzter Weise die zwei oder mehr zweiten Anschlusselektroden miteinander verbindet.
Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 10, worin eine der zwei oder mehr zweiten Anschlusselektroden auf einer ersten Verdrahtung bereitgestellt ist, die auf einer Verdrahtungsschicht der obersten Schicht des Halbleiterchips ausgebildet ist, und eine weitere der zwei oder mehr zweiten Anschlusselektroden auf einer zweiten Verdrahtung bereitgestellt ist, die auf der Verdrahtungsschicht der obersten Schicht ausgebildet ist und zumindest von der ersten Verdrahtung auf der Verdrahtungsschicht der obersten Schicht getrennt ist.
Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 11, worin die erste Verdrahtung und die zweite Verdrahtung durch eine Verdrahtungsschicht kurzgeschlossen sind, die von der Verdrahtungsschicht der obersten Schicht verschieden ist.
Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, worin die Verdrahtungsstruktur ferner eine Isolierschicht, die die Hauptoberfläche des Halbleiterchips bedeckt, auf der die Vielzahl von ersten und zweiten Anschlusselektroden ausgebildet ist, und die Vielzahl von Durchgangslöchern umfasst, die so bereitgestellt sind, dass sie die Isolierschicht durchdringen, und in denen die Vielzahl von ersten und zweiten Anschlusselektroden freigelegt ist, und die Verdrahtungsmuster und die Brückenverdrahtung durch Leiter hergestellt sind, die auf der ersten Isolierschicht und innerhalb der Vielzahl von Durchgangslöchern bereitgestellt sind.