JP2000243771A - 半導体素子 - Google Patents

半導体素子

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JP2000243771A
JP2000243771A JP11040399A JP4039999A JP2000243771A JP 2000243771 A JP2000243771 A JP 2000243771A JP 11040399 A JP11040399 A JP 11040399A JP 4039999 A JP4039999 A JP 4039999A JP 2000243771 A JP2000243771 A JP 2000243771A
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/01Manufacture or treatment
    • H10W72/012Manufacture or treatment of bump connectors, dummy bumps or thermal bumps

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Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体チップ上の配線の自由度を増し、小型
化、集積化を可能にする半導体素子を実現するため、バ
ンプを素子の配線に利用する。 【解決手段】半導体素子形成領域に外部接続用バンプ
8,9を配置しているとともに、素子内配線を行うため
の高さの低い内部配線用バンプ6を配置し、外部接続用
バンプ8,9に接続している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子に関
し、特に半導体素子表面の配線に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体素子の素子形成面に電極を設け
て、キャリヤテープなどの配線基板の電極との間で直接
接続し、この配線基板の電極を、プリント基板やセラミ
ック基板に接続するワイヤレスボンディング技術が通常
行われている。また、半導体素子の一層の集積化を図る
ため、複数の半導体素子を2層に重ね合わせる、チップ
オンチップ構造の半導体素子が注目されている。
【0003】前記いずれの技術の場合も、配線基板の電
極、又は半導体素子の素子形成面の電極の上に、「バン
プ」という突起電極を設ける必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一方、半導体素子の素
子形成面には、素子の機能を実現するための多数の配線
がなされており、素子設計をするときには、これらの配
線が錯綜しないように設計をしなければならない。しか
し、限られた素子形成面に配線を縦横に巡らせるのには
限度があり、このため素子の小型化、集積化に制約を受
けるという不都合を来していた。
【0005】そこで、本発明者は、前記バンプを素子の
配線に利用するという発想に至った。本発明は、素子上
の配線の自由度を増し、小型化、集積化を可能にする半
導体素子を実現することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】(1)本発
明の半導体素子は、半導体素子形成領域に外部接続用バ
ンプを配置しているとともに、素子内配線を行うため
に、外部接続用バンプの高さよりも低い高さの内部配線
用バンプを配置し、当該内部配線用バンプを外部接続用
バンプに接続しているものである(請求項1)。
【0007】この構成によれば、素子内配線の一部を、
内部配線用バンプによる配線で行えるので、素子内配線
が簡単になる。また、バンプの低抵抗、高熱伝導率とい
う特性を利用すれば、比較的大きな電流が流せるので、
内部配線用バンプを接地配線や電源配線に好適に利用す
ることができる。また、前記内部配線用バンプの高さ
は、外部接続用バンプの高さよりも低いので、2つの半
導体素子を貼り合わせてチップオンチップ構造とすると
きなどに、内部配線用バンプ同士が接触することはな
い。
【0008】前記内部配線用バンプは、外部接続用バン
プに接続されているので、外部接続用バンプ間の配線が
行える。 (2)本発明の半導体素子は、半導体基板の半導体素子形
成領域外に周囲バンプを配置しているとともに、素子内
配線を行うために、周囲バンプの高さよりも低い高さの
内部配線用バンプを配置し、前記内部配線用バンプを周
囲バンプに接続しているものである(請求項2)。
【0009】この構成であれば、周囲バンプを、接地と
同電位に接続すれば、内部配線用バンプを簡単に接地す
ることができる。周囲バンプを、電源と同電位に接続す
れば、内部配線用バンプに簡単に電源を供給することが
できる。また、前記内部配線用バンプの高さは、周囲バ
ンプの高さよりも低いので、2つの半導体素子を貼り合
わせてチップオンチップ構造とするときなどに、内部配
線用バンプ同士が接触することを避けることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面を参照しながら詳細に説明する。本発明の実施の
形態では、半導体の種類として、Siを使用することを
前提として説明するが、他にGaAs、Geなどの半導
体を使用してもよい。本実施形態に係る半導体素子11
は、図1に示すように、半導体素子11の上面に、外部
接続用バンプ8,9が形成されているとともに、内部配
線用バンプ6が形成されている。
【0011】この内部配線用バンプ6の高さは、外部接
続用バンプ8,9の高さよりも低くなっている。このた
め、図2に示すように半導体素子11を、他の半導体素
子12と、いわゆるフェイスツーフェイスの形で2層構
造にする場合、又は半導体素子11をTAB(Tape Auto
mated Bonding)のフィルムキャリアのインナーリード側
に接続する場合に、内部配線用バンプ6同士のくっつき
をなくすための、一定のクリアランスCを確保すること
ができる。
【0012】図3は、半導体基板1にバンプ配線を形成
する工程を説明するための断面図である。図3(a)に示
すように、半導体基板1上には、SiO2膜2を介して
所定の部位にAl電極3a,3b,3c,3dが形成さ
れている。ここでは、電極3a、電極3cは外部接続用
バンプを形成する電極、電極3bと電極3cは内部配線
用バンプにより接続される電極とする。電極3dはバン
プと接続しない電極である。電極3cは内部配線用バン
プによる接続と外部接続用バンプを形成する電極を兼ね
る。電極3a,3b,3c以外の部分はSiN,SiO
N,SiO2,PSG等のパッシベーション膜4に覆わ
れている。
【0013】なお、バンプと接続しない電極3dの上
は、パッシベーション膜4を除去する必要がないことは
もちろんである。したがって、電極3dが半導体基板1
上で内部配線用バンプとクロスしても、絶縁は確保され
る。この上に、Al電極とバンプとの密着性をよくする
ためのTiW合金層、及び給電のためのAu,Ptなど
の層を積層したシード層(図示せず)をスパッタなどの
方法で蒸着する。
【0014】次に、フォトレジスト5を塗布し、内部配
線用バンプのメッキのための孔あけを配線したい部位に
行う(図3(b))。そして電解メッキ法にてバンプ用金
属をメッキする(図3(c))。このバンプ用金属とし
て、Au,Pd,Pt,Ag,Ir(イリジウム)等を
あげることができる。形成された内部配線用バンプを番
号6で示す。なお、電解メッキ法に代えて、化学反応に
よる還元作用を利用した金属のメッキ成膜方法である無
電解メッキ法を採用してもよい。この内部配線用バンプ
6の高さは、例えば1μmである。
【0015】次に、フォトレジスト5を除去し表面のシ
ード層を除去して、フォトレジスト7を塗布し、外部接
続用バンプのための孔あけを、電極3a、電極3cの部
位に行う(図3(d))。そして、シード層(図示せず)
を蒸着し、バンプ用金属をメッキし、フォトレジスト7
を除去し表面のシード層を除去して、アニール処理を行
うことにより、電極3a、電極3cに外部接続用バンプ
8,9がそれぞれ形成された半導体素子を得る(図3
(e))。この外部接続用バンプ8,9の高さは、例えば
20μmである。
【0016】図4は、本発明の他の実施形態を示す斜視
図である。半導体素子11の上面に、外部接続用バンプ
8,9が形成されているとともに、半導体素子11の周
囲に接地用バンプ10a又は電源用バンプ10b(総称
するときは「周囲バンプ10」という)が形成され、こ
れらの間を結ぶ内部配線用バンプ6が形成されている。
【0017】この周囲バンプ10は、半導体素子11
の、抵抗の低い接地線として利用することにより、他の
外部接続用バンプを簡単に接地することができる。ま
た、抵抗の低い電源線として利用することにより、他の
外部接続用バンプを簡単に電源につなぐことができる。
また、図4に示したように、周囲バンプ10の途中に切
れ目Dを作ることにより、一方の周囲バンプ13aを接
地に、他方の周囲バンプ13bを電源につなぐことがで
きる。
【0018】図5は、周囲バンプ10付きの半導体素子
11を、いわゆるチップオンチップの形で2層構造にす
る場合の断面図である。周囲バンプ10が接合すること
により、完全なシールド構造ができるので、静電誘導に
強い半導体素子とすることができる。また、実装時もし
くは実装後、半導体素子にかかる応力を、周囲バンプ1
0が緩和する作用もある。
【0019】この図5の場合、内部配線用バンプ6の高
さは、外部接続用バンプ9、周囲バンプ10の高さより
も低くなっているので、半導体素子11を、他の半導体
素子12と、いわゆるチップオンチップの形で2層構造
にする場合などに、内部配線用バンプ6同士のくっつき
をなくすための、一定のクリアランスCを確保すること
ができる。
【0020】図6は、バンプ配線を形成する工程を説明
するための断面図である。この実施形態では、半導体基
板1の素子形成領域Aの中の外部接続用バンプと、素子
形成領域の外(例えばスクライブ線の領域B)に設けた
周囲バンプとの間を内部配線用バンプで接続することを
想定している。図6(a)に示すように、半導体基板1の
素子形成領域A上には、SiO2膜2を介して所定の部
位にAl電極3が形成されている。Al電極3以外の部
分はパッシベーション膜4に覆われている。また、スク
ライブ線領域Bは、オーミック接触又は絶縁を確保する
ため、所定極性の不純物13を高濃度に注入しておく。
不純物の極性は、オーミック接触させる場合は、基板と
同極性、絶縁させる場合は基板と異極性とする。
【0021】この素子形成領域A及びスクライブ線領域
Bに、Al電極とバンプとの密着性をよくするためのT
iW合金層、給電のためのAu,Ptなどの層を積層し
たシード層(図示せず)をスパッタなどの方法で蒸着し
ておく。次に、フォトレジスト5を塗布し、内部配線用
バンプのメッキのための孔あけを素子形成領域A及びス
クライブ線領域Bにまたがって行う(図6(b))。
【0022】そして電解メッキ法又は無電解メッキ法に
てバンプ用金属6を薄くメッキする(図6(c))。この
バンプ用金属として、Au,Pd,Pt,Ag,Ir
(イリジウム)等をあげることができる。次に、フォト
レジスト5を除去し表面のシード層も除去して、フォト
レジスト7を塗布し、外部接続用バンプ9,10のため
の孔あけを、電極3及びスクライブ線の部位に行う(図
6(d))。
【0023】そして、シード層(図示せず)を蒸着し、
バンプ用金属を厚くメッキし、フォトレジスト7を除去
し表面のシード層を除去して、アニール処理を行うこと
により、電極3に外部接続用バンプ9が形成され、スク
ライブ線の領域に周囲バンプ10が形成された半導体素
子を得る(図6(e))。最後に、スクライブ線領域Bの
切削部をカッター15で切り出す。
【図面の簡単な説明】
【図1】発明の実施の形態に係る半導体素子の要部斜視
図である。
【図2】半導体素子11を、他の半導体素子12と、い
わゆるチップオンチップの形で2層構造にした場合の断
面図である。
【図3】半導体基板1にバンプ配線を形成する工程を説
明するための断面図である。
【図4】発明の他の実施の形態に係る半導体素子の要部
斜視図である。
【図5】半導体素子11を、他の半導体素子12と、い
わゆるチップオンチップの形で2層構造にした場合の断
面図である。
【図6】バンプ配線を形成する工程を説明するための断
面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 SiO2膜 3a〜3d Al電極 4 パッシベーション膜 5,7 フォトレジスト 6 内部配線用バンプ 8,9 外部接続用バンプ 10 周囲バンプ 11,12 半導体素子 13 不純物層 15 カッター A 素子形成領域 B スクライブ線領域 C クリアランス D 周囲バンプ途中の切れ目

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体素子形成領域に外部接続用バンプを
    配置しているとともに、素子内配線を行うために、外部
    接続用バンプの高さよりも低い高さの内部配線用バンプ
    を配置し、当該内部配線用バンプを外部接続用バンプに
    接続していることを特徴とする半導体素子。
  2. 【請求項2】半導体基板の半導体素子形成領域外に周囲
    バンプを配置しているとともに、素子内配線を行うため
    に、周囲バンプの高さよりも低い高さの内部配線用バン
    プを配置し、前記内部配線用バンプを周囲バンプに接続
    していることを特徴とする半導体素子。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002170929A (ja) * 2000-11-29 2002-06-14 Fujitsu Ltd 半導体装置
JP2006501633A (ja) * 2001-11-30 2006-01-12 フリースケール セミコンダクター インコーポレイテッド 半導体電力デバイスおよび形成方法
US7907434B2 (en) 2000-11-29 2011-03-15 Fujitsu Semiconductor Limited Semiconductor apparatus having a large-size bus connection
US8519470B2 (en) 2010-05-12 2013-08-27 Samsung Electronics Co., Ltd Semiconductor chip, and semiconductor package and system each including the semiconductor chip

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