JP2001127218A - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置および半導体装置の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体素子を破壊することなく、配線板にフ
リップチップ実装し、放熱性が向上し信頼性の高い半導
体装置を得る。 【解決手段】 半導体装置は、半導体素子１と配線板３
をフリップチップ接続したもので、配線板３に設けたキ
ャップ５と半導体素子の能動層を設けた面の裏面との接
合が、金属の固相拡散接合層９１で行われている。
リップチップ実装し、放熱性が向上し信頼性の高い半導
体装置を得る。 【解決手段】 半導体装置は、半導体素子１と配線板３
をフリップチップ接続したもので、配線板３に設けたキ
ャップ５と半導体素子の能動層を設けた面の裏面との接
合が、金属の固相拡散接合層９１で行われている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子を配線
板上にフリップチップ接続して構成された半導体装置お
よび半導体装置の製造方法に関するものである。
板上にフリップチップ接続して構成された半導体装置お
よび半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】配線板上の電極に半導体素子上の電極を
接続する方法として、例えば、刊行物（工業調査会発
行、１９９７年初版第２刷発行、エレクトロニクス実装
技術基礎講座、第４巻、２１ページ）に記載されている
ように、ワイヤボンド法とフリップチップ接続法があ
る。ワイヤボンド法は配線板上に半導体素子の能動層を
設けた面の裏面を接着剤または半田で接合した後、金
（Ａｕ）線またはアルミ（Ａｌ）線で半導体素子上の電
極と配線板上の電極を接続する方法である。この方法は
実装面積が大きいのと半導体素子と配線板間の接続長さ
が長いため、電気特性が悪いという課題があった。
接続する方法として、例えば、刊行物（工業調査会発
行、１９９７年初版第２刷発行、エレクトロニクス実装
技術基礎講座、第４巻、２１ページ）に記載されている
ように、ワイヤボンド法とフリップチップ接続法があ
る。ワイヤボンド法は配線板上に半導体素子の能動層を
設けた面の裏面を接着剤または半田で接合した後、金
（Ａｕ）線またはアルミ（Ａｌ）線で半導体素子上の電
極と配線板上の電極を接続する方法である。この方法は
実装面積が大きいのと半導体素子と配線板間の接続長さ
が長いため、電気特性が悪いという課題があった。
【０００３】そのため、半導体素子上の電極と配線板上
の電極を直に接続することにより、半導体素子の大きさ
で実装できるフリップチップ接続が注目されている。と
ころが、ワイヤボンド法では半導体素子の裏面が配線板
に接合されているため、半導体素子から発生した熱を充
分に放散することが可能であるが、フリップチップ接続
法では電極同士の接続であるため、熱は小さな断面積の
電極部を通してしか放散されないため、熱伝達がよくな
いという課題があった。
の電極を直に接続することにより、半導体素子の大きさ
で実装できるフリップチップ接続が注目されている。と
ころが、ワイヤボンド法では半導体素子の裏面が配線板
に接合されているため、半導体素子から発生した熱を充
分に放散することが可能であるが、フリップチップ接続
法では電極同士の接続であるため、熱は小さな断面積の
電極部を通してしか放散されないため、熱伝達がよくな
いという課題があった。
【０００４】そこで、刊行物（工業調査会発行、１９９
７年初版第２刷発行、エレクトロニクス実装技術基礎講
座、第４巻、１１１ページ）には、熱放散を考慮した半
導体装置が記載されている。図１０は、上記従来の半導
体装置の構成を示す断面図で、図において、１は半導体
素子、２は半導体素子上のＡ電極、３は配線板、４は配
線板上のＢ電極、５はキャップ、９２はキャップ５と配
線板３の接合部、１１は配線板中の導体、１３はバイ
ア、１４は入出力電極、２３半田、２４は金属膜であ
る。
７年初版第２刷発行、エレクトロニクス実装技術基礎講
座、第４巻、１１１ページ）には、熱放散を考慮した半
導体装置が記載されている。図１０は、上記従来の半導
体装置の構成を示す断面図で、図において、１は半導体
素子、２は半導体素子上のＡ電極、３は配線板、４は配
線板上のＢ電極、５はキャップ、９２はキャップ５と配
線板３の接合部、１１は配線板中の導体、１３はバイ
ア、１４は入出力電極、２３半田、２４は金属膜であ
る。
【０００５】以下に上記半導体装置の製造方法を示す。
つまり、半導体素子１上のＡ電極２と配線板３上のＢ電
極４とを接続するが、半導体素子１のＡ電極２と配線板
３のＢ電極４の接続方法は、半田、導電性接着剤または
金の熱圧着が用いられる。次に、半導体素子１の裏面に
半田２３を供給しておき、キャップ５と半田接合を行う
が、接合は加熱したキャップ５を押し付けることによっ
て行う。半田接合を行うために、キャップ５と半導体素
子１の裏面には、半田と濡れ性のよい金属膜２４を形成
しておき、キャップ５を加熱して押し付けることによっ
て行われる。
つまり、半導体素子１上のＡ電極２と配線板３上のＢ電
極４とを接続するが、半導体素子１のＡ電極２と配線板
３のＢ電極４の接続方法は、半田、導電性接着剤または
金の熱圧着が用いられる。次に、半導体素子１の裏面に
半田２３を供給しておき、キャップ５と半田接合を行う
が、接合は加熱したキャップ５を押し付けることによっ
て行う。半田接合を行うために、キャップ５と半導体素
子１の裏面には、半田と濡れ性のよい金属膜２４を形成
しておき、キャップ５を加熱して押し付けることによっ
て行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の半導体装置
およびその製造方法において、以下の課題がある。 （１） 図１１は従来の半導体装置の構成を示す断面図
であり、図中、２２はクラックであるが、半導体素子１
の裏面とキャップ５との接合を、半導体素子１と配線板
３との接続を終えた後に行うため、半導体素子１が薄い
場合、特に、ガリウムひ素等の化合物半導体のように、
薄くて脆い材料であると、半導体素子１の中心部に大き
な力が作用し、半導体素子１にクラック２２が入り割れ
てしまうという課題があった。 （２） 半導体素子１からの熱を放散する上で、半導体
素子の裏面とキャップとの接合部の厚さは薄い方がよ
い、上記従来の方法では半導体素子１の裏面とキャップ
５との接合部厚さの制御が難しく、熱放散効率がばらつ
き、半導体装置の性能が得られにくいという課題があっ
た。
およびその製造方法において、以下の課題がある。 （１） 図１１は従来の半導体装置の構成を示す断面図
であり、図中、２２はクラックであるが、半導体素子１
の裏面とキャップ５との接合を、半導体素子１と配線板
３との接続を終えた後に行うため、半導体素子１が薄い
場合、特に、ガリウムひ素等の化合物半導体のように、
薄くて脆い材料であると、半導体素子１の中心部に大き
な力が作用し、半導体素子１にクラック２２が入り割れ
てしまうという課題があった。 （２） 半導体素子１からの熱を放散する上で、半導体
素子の裏面とキャップとの接合部の厚さは薄い方がよ
い、上記従来の方法では半導体素子１の裏面とキャップ
５との接合部厚さの制御が難しく、熱放散効率がばらつ
き、半導体装置の性能が得られにくいという課題があっ
た。
【０００７】本発明はかかる課題を解消するためになさ
れたもので、熱放散効率が良い半導体装置を得ることを
目的とする。また、半導体素子を破損することなく、低
コストで生産性が良く、特性の優れた半導体装置の製造
方法を得ることを目的とする。
れたもので、熱放散効率が良い半導体装置を得ることを
目的とする。また、半導体素子を破損することなく、低
コストで生産性が良く、特性の優れた半導体装置の製造
方法を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の半導
体装置は、配線板、この配線板に実装した半導体素子、
および上記配線板に上記半導体素子を内包するように設
け、内壁と上記半導体素子の能動層を設けた面と反対側
の面とを、金属の固相拡散接合層を介して接合した被覆
部材を備えたものである。
体装置は、配線板、この配線板に実装した半導体素子、
および上記配線板に上記半導体素子を内包するように設
け、内壁と上記半導体素子の能動層を設けた面と反対側
の面とを、金属の固相拡散接合層を介して接合した被覆
部材を備えたものである。
【０００９】本発明に係る第２の半導体装置は、上記第
１の半導体装置において、金属の固相拡散接合層が、金
の固相拡散接合層のものである。
１の半導体装置において、金属の固相拡散接合層が、金
の固相拡散接合層のものである。
【００１０】本発明に係る第３の半導体装置は、上記第
１の半導体装置において、被覆部材がキャップ状の形状
のものである。
１の半導体装置において、被覆部材がキャップ状の形状
のものである。
【００１１】本発明に係る第４の半導体装置は、上記第
１の半導体装置において、被覆部材が配線板の実装領域
を包囲するように設けた支持部材と、この支持部材に固
着した板状部材からなるものである。
１の半導体装置において、被覆部材が配線板の実装領域
を包囲するように設けた支持部材と、この支持部材に固
着した板状部材からなるものである。
【００１２】本発明に係る第５の半導体装置は、上記第
１の半導体装置において、半導体素子と配線板間に樹脂
が充填されているものである。
１の半導体装置において、半導体素子と配線板間に樹脂
が充填されているものである。
【００１３】本発明に係る第１の半導体装置の製造方法
は、配線板の実装領域を被覆可能な被覆部材の内壁に、
半導体素子の能動層を設けた面と反対側の面を接合する
工程、配線板の実装面と、上記半導体素子の能動層を設
けた面を合わせて、上記被覆部材で上記配線板の実装領
域を覆い、上記半導体素子を配線板に接続する工程を施
す方法である。
は、配線板の実装領域を被覆可能な被覆部材の内壁に、
半導体素子の能動層を設けた面と反対側の面を接合する
工程、配線板の実装面と、上記半導体素子の能動層を設
けた面を合わせて、上記被覆部材で上記配線板の実装領
域を覆い、上記半導体素子を配線板に接続する工程を施
す方法である。
【００１４】本発明に係る第２の半導体装置の製造方法
は、配線板の実装領域を包囲するように支持部材を設け
る工程、板状部材の一方の面に半導体素子の能動層を設
けた面と反対側の面を接合する工程、配線板の実装面
と、上記半導体素子の能動層を設けた面を合わせて、上
記板状部材と支持部材を固着し、上記半導体素子を配線
板に接続する工程を施す方法である。
は、配線板の実装領域を包囲するように支持部材を設け
る工程、板状部材の一方の面に半導体素子の能動層を設
けた面と反対側の面を接合する工程、配線板の実装面
と、上記半導体素子の能動層を設けた面を合わせて、上
記板状部材と支持部材を固着し、上記半導体素子を配線
板に接続する工程を施す方法である。
【００１５】本発明に係る第３の半導体装置の製造方法
は、上記第１または第２の半導体装置の製造方法におい
て、互いの被接合面に金膜を設け、上記金膜の熱圧着に
より接合する方法である。
は、上記第１または第２の半導体装置の製造方法におい
て、互いの被接合面に金膜を設け、上記金膜の熱圧着に
より接合する方法である。
【００１６】本発明に係る第４の半導体装置の製造方法
は、上記第３の半導体装置の製造方法において、互いの
被接合面の金膜の少なくとも一方が金のバンプとして形
成されている方法である。
は、上記第３の半導体装置の製造方法において、互いの
被接合面の金膜の少なくとも一方が金のバンプとして形
成されている方法である。
【００１７】本発明に係る第５の半導体装置の製造方法
は、上記第１または第２の半導体装置の製造方法におい
て、半導体素子の能動層を設けた面と反対側の面を、樹
脂接着剤により接合する方法である。
は、上記第１または第２の半導体装置の製造方法におい
て、半導体素子の能動層を設けた面と反対側の面を、樹
脂接着剤により接合する方法である。
【００１８】本発明に係る第６の半導体装置の製造方法
は、上記第５の半導体装置の製造方法において、樹脂接
着剤が高熱伝導性粒子を含有し、上記高熱伝導性粒子
は、半導体素子または被覆部材に接触する方法である。
は、上記第５の半導体装置の製造方法において、樹脂接
着剤が高熱伝導性粒子を含有し、上記高熱伝導性粒子
は、半導体素子または被覆部材に接触する方法である。
【００１９】本発明に係る第６の半導体装置は上記第１
ないし第６のいずれかの半導体装置の製造方法により得
られたものである。
ないし第６のいずれかの半導体装置の製造方法により得
られたものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明の第
１の実施の形態の半導体装置の構造を示す断面図であ
り、図において、１は半導体素子、２は半導体素子上の
Ａ電極、３は配線板、４は配線板上のＢ電極、５は被覆
部材であるキャップ、９１は半導体素子の裏面とキャッ
プの接合部（第１の接合部）、９２はキャップと配線板
の接合部（第２の接合部）である。
１の実施の形態の半導体装置の構造を示す断面図であ
り、図において、１は半導体素子、２は半導体素子上の
Ａ電極、３は配線板、４は配線板上のＢ電極、５は被覆
部材であるキャップ、９１は半導体素子の裏面とキャッ
プの接合部（第１の接合部）、９２はキャップと配線板
の接合部（第２の接合部）である。
【００２１】上記半導体装置は、図１に示すように、半
導体素子１と配線板３をフリップチップ接続した構造の
ものであり、特に、配線板３に設けたキャップ等の被覆
部材５と半導体素子の能動層を設けた面の裏面との第１
の接合部９１による接合が、金属の固相拡散接合層で行
われていることを特徴とするものである。
導体素子１と配線板３をフリップチップ接続した構造の
ものであり、特に、配線板３に設けたキャップ等の被覆
部材５と半導体素子の能動層を設けた面の裏面との第１
の接合部９１による接合が、金属の固相拡散接合層で行
われていることを特徴とするものである。
【００２２】また、上記金属の固相拡散接合層として
は、固相拡散が可能な例えば金または銅等が用いられ、
特に、金は熱伝導が良く、数μｍ以下と薄く形成するこ
とができるため、半導体素子１からの熱を最も効率よく
放散することができ、また、酸化物を形成しないため好
ましい。
は、固相拡散が可能な例えば金または銅等が用いられ、
特に、金は熱伝導が良く、数μｍ以下と薄く形成するこ
とができるため、半導体素子１からの熱を最も効率よく
放散することができ、また、酸化物を形成しないため好
ましい。
【００２３】キャップ５の材料は熱伝導性が良く、半導
体素子との線膨張係数差が小さいものを選択するのが好
ましく、例えば、セラミックであれば、窒化アルミ（Ａ
ｌＮ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、酸化ベリリウム（Ｂ
ｅＯ）、窒化ボロン（ＢＮ）などを用い、金属であれ
ば、銅モリブデン銅（ＣｕーＭｏーＣｕ）、銅タングス
テン（ＣｕＷ）などを用いる。または、セラミックの表
面を金などの金属でめっきしたものでもよい。
体素子との線膨張係数差が小さいものを選択するのが好
ましく、例えば、セラミックであれば、窒化アルミ（Ａ
ｌＮ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、酸化ベリリウム（Ｂ
ｅＯ）、窒化ボロン（ＢＮ）などを用い、金属であれ
ば、銅モリブデン銅（ＣｕーＭｏーＣｕ）、銅タングス
テン（ＣｕＷ）などを用いる。または、セラミックの表
面を金などの金属でめっきしたものでもよい。
【００２４】図２（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態
の半導体装置の製造方法を工程順に示す説明図であり、
図中、６は金等の固相拡散可能な金属膜である。まず、
半導体素子１の能動層を設けた面の裏面と、被覆部材で
あるキャップ５の内壁側とに固相拡散可能な金属として
金の薄膜６を形成しておき｛図２（ａ）｝、加熱圧着す
ることで、キャップ５の内壁と半導体素子１を金の固相
拡散接合層よりなる第１の接合部９１で接合する｛図２
（ｂ）｝。接合は例えば１５０℃に保たれたキャップに
３００℃に加熱した半導体素子１を押し付けることによ
ってなされる。その後、半導体素子１のＡ電極２と配線
板３のＢ電極４の接続およびキャップ５と配線板３の接
合を行う｛図２（ｃ）｝。この場合、半導体素子１は予
めキャップ５に固定されているので、１ｍｍ以下の大き
さの半導体素子１でもハンドリングが容易で確実に接続
することができる。キャップ５と配線板３との接合は、
半田または接着剤などを配線板表面の所定の部分に配置
しておき、半導体素子１と配線板３とを接続する際に同
時に接合してもよいし、半導体素子１と配線板３の接続
が終了してから、キャップと配線板の周囲を半田または
接着剤で接合してもよい。
の半導体装置の製造方法を工程順に示す説明図であり、
図中、６は金等の固相拡散可能な金属膜である。まず、
半導体素子１の能動層を設けた面の裏面と、被覆部材で
あるキャップ５の内壁側とに固相拡散可能な金属として
金の薄膜６を形成しておき｛図２（ａ）｝、加熱圧着す
ることで、キャップ５の内壁と半導体素子１を金の固相
拡散接合層よりなる第１の接合部９１で接合する｛図２
（ｂ）｝。接合は例えば１５０℃に保たれたキャップに
３００℃に加熱した半導体素子１を押し付けることによ
ってなされる。その後、半導体素子１のＡ電極２と配線
板３のＢ電極４の接続およびキャップ５と配線板３の接
合を行う｛図２（ｃ）｝。この場合、半導体素子１は予
めキャップ５に固定されているので、１ｍｍ以下の大き
さの半導体素子１でもハンドリングが容易で確実に接続
することができる。キャップ５と配線板３との接合は、
半田または接着剤などを配線板表面の所定の部分に配置
しておき、半導体素子１と配線板３とを接続する際に同
時に接合してもよいし、半導体素子１と配線板３の接続
が終了してから、キャップと配線板の周囲を半田または
接着剤で接合してもよい。
【００２５】以上、半導体素子１を１個実装した半導体
装置を示したが、図４の断面図に示すように、複数の半
導体素子１を実装し、裏面に入出力の電極１４を形成し
た半導体装置を同様に製造することができる。図４にお
いて、１４は入出力電極、１３はバイア、１１は配線板
中の導体である。入出力電極１４は、バイア１３、導体
１１、Ｂ電極４、Ａ電極２を経由して半導体素子１と電
気的に接続されており、例えば、プリント基板などのボ
ードとの接続用に用いる。図４において、第２の接合部
９２を半田等の導電接合材で構成し、第２の接合部９２
と接合する配線板３上の電極（図示せず）が入出力電極
１４に接続され、入出力電極１４をグランド電位にする
ことにより、半導体素子１の裏面をグランド電位にする
ことが可能で、半導体素子１上の導体（図示せず）をマ
イクロストリップ線路にすることができる効果もある。
装置を示したが、図４の断面図に示すように、複数の半
導体素子１を実装し、裏面に入出力の電極１４を形成し
た半導体装置を同様に製造することができる。図４にお
いて、１４は入出力電極、１３はバイア、１１は配線板
中の導体である。入出力電極１４は、バイア１３、導体
１１、Ｂ電極４、Ａ電極２を経由して半導体素子１と電
気的に接続されており、例えば、プリント基板などのボ
ードとの接続用に用いる。図４において、第２の接合部
９２を半田等の導電接合材で構成し、第２の接合部９２
と接合する配線板３上の電極（図示せず）が入出力電極
１４に接続され、入出力電極１４をグランド電位にする
ことにより、半導体素子１の裏面をグランド電位にする
ことが可能で、半導体素子１上の導体（図示せず）をマ
イクロストリップ線路にすることができる効果もある。
【００２６】実施の形態２．上記実施の形態１におい
て、被覆部材として下に開いたキャップを用いたが、図
３の断面図に示すように、配線板を形成する時に支持部
材５１を同時に形成しておき、板状部材５２とともに被
覆部材として用いることができる。図３において、５１
は配線板３の実装領域を包囲するように設けた支持部
材、５２は一方の面に半導体素子１を接合する板状部材
で、支持部材５１に板状部材５２を固着することによ
り、被覆部材５を構成するものである。
て、被覆部材として下に開いたキャップを用いたが、図
３の断面図に示すように、配線板を形成する時に支持部
材５１を同時に形成しておき、板状部材５２とともに被
覆部材として用いることができる。図３において、５１
は配線板３の実装領域を包囲するように設けた支持部
材、５２は一方の面に半導体素子１を接合する板状部材
で、支持部材５１に板状部材５２を固着することによ
り、被覆部材５を構成するものである。
【００２７】即ち、配線板の実装領域を包囲するように
支持部材５１を設け、板状部材５２の一方の面と、半導
体素子の能動層を設けた面と反対側の面に上記実施の形
態１と同様の金属膜を設け、上記と同様に両者を合わせ
て接合する。この半導体素子を接合した板状部材５２
を、支持部材に第３の接合部（支持部材と板状部材の接
合部）９３で固着して、半導体素子１のＡ電極２と配線
板３のＢ電極４の接続も行うことにより本発明の第２の
実施の形態の半導体装置を得ることができる。なお、本
実施の形態において、半導体素子１の裏面を接合する部
材が平面であるため、取り扱いが容易である。
支持部材５１を設け、板状部材５２の一方の面と、半導
体素子の能動層を設けた面と反対側の面に上記実施の形
態１と同様の金属膜を設け、上記と同様に両者を合わせ
て接合する。この半導体素子を接合した板状部材５２
を、支持部材に第３の接合部（支持部材と板状部材の接
合部）９３で固着して、半導体素子１のＡ電極２と配線
板３のＢ電極４の接続も行うことにより本発明の第２の
実施の形態の半導体装置を得ることができる。なお、本
実施の形態において、半導体素子１の裏面を接合する部
材が平面であるため、取り扱いが容易である。
【００２８】図８は本発明の第２の実施の形態における
他の例を示す半導体装置の構造を示す断面図であり、図
３において、支持部材５１が配線板３に第２の接合部９
２で接合される場合である。つまり、予め支持部材５１
を第２の接合部９２で接合して配線板３上に固定してお
き、半導体素子１と配線板３を加熱・加圧により接続し
た後で、支持部材５１と板状部材５２の接合を第３の接
合部（支持部材と板状部材の接合部）９３で実施し、支
持部材５１と板状部材５２で被覆部材５を構成する。ま
た、工程を短縮するために、半導体素子１と配線板３の
接合時に、支持部材５１と板状部材５２の接合を同時に
実施してもよい。
他の例を示す半導体装置の構造を示す断面図であり、図
３において、支持部材５１が配線板３に第２の接合部９
２で接合される場合である。つまり、予め支持部材５１
を第２の接合部９２で接合して配線板３上に固定してお
き、半導体素子１と配線板３を加熱・加圧により接続し
た後で、支持部材５１と板状部材５２の接合を第３の接
合部（支持部材と板状部材の接合部）９３で実施し、支
持部材５１と板状部材５２で被覆部材５を構成する。ま
た、工程を短縮するために、半導体素子１と配線板３の
接合時に、支持部材５１と板状部材５２の接合を同時に
実施してもよい。
【００２９】実施の形態３．図５は、本発明の第３の実
施の形態の半導体装置を示す断面図であり、図におい
て、１５は金のバンプである。実施の形態１において、
キャップ５の内側に予め金の薄膜を形成する代わりに金
バンプ１５を形成しておき、金の薄膜６を形成した半導
体素子１の裏面と接合する以外は実施例１と同様にして
半導体装置を製造する。金バンプ１５はボールボンダで
容易に形成することができる。半導体素子１の能動層を
設けた面の裏面全体が直接キャップ５に接合されてな
く、半導体素子１とキャップ５に間隙があるので、半導
体素子１とキャップ５間に発生する応力を吸収し、信頼
性を向上することができる。
施の形態の半導体装置を示す断面図であり、図におい
て、１５は金のバンプである。実施の形態１において、
キャップ５の内側に予め金の薄膜を形成する代わりに金
バンプ１５を形成しておき、金の薄膜６を形成した半導
体素子１の裏面と接合する以外は実施例１と同様にして
半導体装置を製造する。金バンプ１５はボールボンダで
容易に形成することができる。半導体素子１の能動層を
設けた面の裏面全体が直接キャップ５に接合されてな
く、半導体素子１とキャップ５に間隙があるので、半導
体素子１とキャップ５間に発生する応力を吸収し、信頼
性を向上することができる。
【００３０】実施の形態４．図６は、本発明の第４の実
施の形態の半導体装置の構造を示す断面図である。実施
例１において、第１の接合部９１が樹脂接着剤７よりな
るものである。接着剤としてはエポキシ系、アクリル系
またはシリコーン系などの樹脂接着剤を用いることがで
きる。半導体素子１のＡ電極２と配線板３のＢ電極４と
の接続の前に半導体素子１とキャップ５を接合できるた
め、樹脂接着剤７よりなる第１の接合部９１の厚さを１
０μｍ以下と薄くすることができ、樹脂の熱伝導率は金
属に比べて劣るが、熱を充分放散することができる。ま
た、接着剤は接合にあたり金属の薄膜を必要としないた
め、低コストであるのと、ヤング率が小さいため、応力
を吸収することができ、半導体装置の信頼性を向上でき
る効果がある。
施の形態の半導体装置の構造を示す断面図である。実施
例１において、第１の接合部９１が樹脂接着剤７よりな
るものである。接着剤としてはエポキシ系、アクリル系
またはシリコーン系などの樹脂接着剤を用いることがで
きる。半導体素子１のＡ電極２と配線板３のＢ電極４と
の接続の前に半導体素子１とキャップ５を接合できるた
め、樹脂接着剤７よりなる第１の接合部９１の厚さを１
０μｍ以下と薄くすることができ、樹脂の熱伝導率は金
属に比べて劣るが、熱を充分放散することができる。ま
た、接着剤は接合にあたり金属の薄膜を必要としないた
め、低コストであるのと、ヤング率が小さいため、応力
を吸収することができ、半導体装置の信頼性を向上でき
る効果がある。
【００３１】実施の形態５．図７は本発明の第５の実施
の形態の半導体装置の構造を示す断面図であり、第１の
接合部９１が樹脂接着剤７に、高熱伝導性材料からなる
高熱伝導性粒子８を含有したものからなり、高熱伝導性
粒子８は半導体素子１およびキャップ５の少なくとも一
方に接触しており、半導体素子１から発生する熱を放散
する。また、図に示すように、少なくとも１個の高熱伝
導性粒子８が半導体素子１とキャップ５とに接触してい
ると、さらに熱を効率よく放散することができる。高熱
伝導性粒子８の材料として、銅、金などの金属の他、炭
化シリコン、窒化アルミ、窒化ボロン（ＢＮ）などのセ
ラミックからなる粒子が用いられる。
の形態の半導体装置の構造を示す断面図であり、第１の
接合部９１が樹脂接着剤７に、高熱伝導性材料からなる
高熱伝導性粒子８を含有したものからなり、高熱伝導性
粒子８は半導体素子１およびキャップ５の少なくとも一
方に接触しており、半導体素子１から発生する熱を放散
する。また、図に示すように、少なくとも１個の高熱伝
導性粒子８が半導体素子１とキャップ５とに接触してい
ると、さらに熱を効率よく放散することができる。高熱
伝導性粒子８の材料として、銅、金などの金属の他、炭
化シリコン、窒化アルミ、窒化ボロン（ＢＮ）などのセ
ラミックからなる粒子が用いられる。
【００３２】実施の形態６．図９は、本発明の第６の実
施の形態の半導体装置の製造方法を工程順に示す説明図
であり、図において、第１の接合部９１は樹脂接着剤、
半田または金による接合、２１は樹脂接着剤である。ま
ず、半導体素子１の裏面をキャップ５に接合する｛図９
（ａ）｝。接合は前に述べた接着剤、金の熱圧着または
半田のどれでもよい。一方、配線板３の表面に樹脂接着
剤２１を配置する｛図９（ｂ）｝。樹脂接着剤２１とし
ては熱硬化型のエポキシ樹脂を用いるが、他に、熱可塑
型のエポキシ接着剤でもよいし、アクリル系の接着剤ま
たはシリコーンでもよい。次に、半導体素子１のＡ電極
２と配線板３上のＢ電極４とを前記樹脂接着剤２１を通
して接続する｛図９（ｃ）｝。この場合、半導体素子１
と配線板３間に樹脂２１を充填することで、接続の信頼
性が向上する効果がある。
施の形態の半導体装置の製造方法を工程順に示す説明図
であり、図において、第１の接合部９１は樹脂接着剤、
半田または金による接合、２１は樹脂接着剤である。ま
ず、半導体素子１の裏面をキャップ５に接合する｛図９
（ａ）｝。接合は前に述べた接着剤、金の熱圧着または
半田のどれでもよい。一方、配線板３の表面に樹脂接着
剤２１を配置する｛図９（ｂ）｝。樹脂接着剤２１とし
ては熱硬化型のエポキシ樹脂を用いるが、他に、熱可塑
型のエポキシ接着剤でもよいし、アクリル系の接着剤ま
たはシリコーンでもよい。次に、半導体素子１のＡ電極
２と配線板３上のＢ電極４とを前記樹脂接着剤２１を通
して接続する｛図９（ｃ）｝。この場合、半導体素子１
と配線板３間に樹脂２１を充填することで、接続の信頼
性が向上する効果がある。
【００３３】
【発明の効果】本発明の第１の半導体装置は、配線板、
この配線板に実装した半導体素子、および上記配線板に
上記半導体素子を内包するように設け、内壁と上記半導
体素子の能動層を設けた面と反対側の面とを、金属の固
相拡散接合層を介して接合した被覆部材を備えたもの
で、半導体素子を薄い層で接合でき、放熱特性が優れる
という効果がある。
この配線板に実装した半導体素子、および上記配線板に
上記半導体素子を内包するように設け、内壁と上記半導
体素子の能動層を設けた面と反対側の面とを、金属の固
相拡散接合層を介して接合した被覆部材を備えたもの
で、半導体素子を薄い層で接合でき、放熱特性が優れる
という効果がある。
【００３４】本発明の第２の半導体装置は、上記第１の
半導体装置において、金属の固相拡散接合層が、金の固
相拡散接合層のもので、放熱特性がより優れるという効
果がある。
半導体装置において、金属の固相拡散接合層が、金の固
相拡散接合層のもので、放熱特性がより優れるという効
果がある。
【００３５】本発明の第３の半導体装置は、上記第１の
半導体装置において、被覆部材がキャップの形状のもの
で、放熱特性が優れるという効果がある。
半導体装置において、被覆部材がキャップの形状のもの
で、放熱特性が優れるという効果がある。
【００３６】本発明の第４の半導体装置は、上記第１の
半導体装置において、被覆部材が配線板の実装領域を包
囲するように設けた支持部材と、この支持部材に固着し
た板状部材からなるもので、取り扱いが容易であるとい
う効果がある。
半導体装置において、被覆部材が配線板の実装領域を包
囲するように設けた支持部材と、この支持部材に固着し
た板状部材からなるもので、取り扱いが容易であるとい
う効果がある。
【００３７】本発明の第５の半導体装置は、上記第１の
半導体装置において、半導体素子と配線板間に樹脂が充
填されているもので、半導体素子と配線板の接続の信頼
性をより向上できるという効果がある。
半導体装置において、半導体素子と配線板間に樹脂が充
填されているもので、半導体素子と配線板の接続の信頼
性をより向上できるという効果がある。
【００３８】本発明の第１の半導体装置の製造方法は、
配線板の実装領域を被覆可能な被覆部材の内壁に、半導
体素子の能動層を設けた面と反対側の面を接合する工
程、配線板の実装面と、上記半導体素子の能動層を設け
た面を合わせて、上記被覆部材で上記配線板の実装領域
を覆い、上記半導体素子を配線板に接続する工程を施す
方法で、半導体素子の破損を防止することができ、放熱
特性が優れるた半導体装置を得ることができるという効
果がある。
配線板の実装領域を被覆可能な被覆部材の内壁に、半導
体素子の能動層を設けた面と反対側の面を接合する工
程、配線板の実装面と、上記半導体素子の能動層を設け
た面を合わせて、上記被覆部材で上記配線板の実装領域
を覆い、上記半導体素子を配線板に接続する工程を施す
方法で、半導体素子の破損を防止することができ、放熱
特性が優れるた半導体装置を得ることができるという効
果がある。
【００３９】本発明の第２の半導体装置の製造方法は、
配線板の実装領域を包囲するように支持部材を設ける工
程、板状部材の一方の面に半導体素子の能動層を設けた
面と反対側の面を接合する工程、配線板の実装面と、上
記半導体素子の能動層を設けた面を合わせて、上記板状
部材と支持部材を固着し、上記半導体素子を配線板に接
続する工程を施す方法で、半導体素子の破損を防止する
ことができ、放熱特性が優れるた半導体装置を得ること
ができるという効果がある。
配線板の実装領域を包囲するように支持部材を設ける工
程、板状部材の一方の面に半導体素子の能動層を設けた
面と反対側の面を接合する工程、配線板の実装面と、上
記半導体素子の能動層を設けた面を合わせて、上記板状
部材と支持部材を固着し、上記半導体素子を配線板に接
続する工程を施す方法で、半導体素子の破損を防止する
ことができ、放熱特性が優れるた半導体装置を得ること
ができるという効果がある。
【００４０】本発明の第３の半導体装置の製造方法は、
上記第１または第２の半導体装置の製造方法において、
互いの被接合面に金膜を設け、上記金膜の熱圧着により
接合する方法で固相金属接合が可能で、半導体素子を薄
い層で接合でき、放熱特性が優れるという効果がある。
上記第１または第２の半導体装置の製造方法において、
互いの被接合面に金膜を設け、上記金膜の熱圧着により
接合する方法で固相金属接合が可能で、半導体素子を薄
い層で接合でき、放熱特性が優れるという効果がある。
【００４１】本発明の第４の半導体装置の製造方法は、
上記第３の半導体装置の製造方法において、互いの被接
合面の金膜の少なくとも一方が金のバンプとして形成さ
れている方法で、さらに半導体素子と被覆部材との間で
発生する応力を吸収することができ、信頼性の高い半導
体装置を得ることができるいう効果がある。
上記第３の半導体装置の製造方法において、互いの被接
合面の金膜の少なくとも一方が金のバンプとして形成さ
れている方法で、さらに半導体素子と被覆部材との間で
発生する応力を吸収することができ、信頼性の高い半導
体装置を得ることができるいう効果がある。
【００４２】本発明の第５の半導体装置の製造方法は、
上記第１または第２の半導体装置の製造方法において、
半導体素子の能動層を設けた面と反対側の面を、樹脂接
着剤により接合する方法で、半導体素子の接合層を薄く
でき、放熱性の向上した半導体装置を得ることができる
という効果がある。
上記第１または第２の半導体装置の製造方法において、
半導体素子の能動層を設けた面と反対側の面を、樹脂接
着剤により接合する方法で、半導体素子の接合層を薄く
でき、放熱性の向上した半導体装置を得ることができる
という効果がある。
【００４３】本発明の第６の半導体装置の製造方法は、
上記第５の半導体装置の製造方法において、樹脂接着剤
が高熱伝導性粒子を含有し、上記高熱伝導性粒子は、半
導体素子または被覆部材に接触する方法で、より放熱性
の向上した半導体装置を得ることができるという効果が
ある。
上記第５の半導体装置の製造方法において、樹脂接着剤
が高熱伝導性粒子を含有し、上記高熱伝導性粒子は、半
導体素子または被覆部材に接触する方法で、より放熱性
の向上した半導体装置を得ることができるという効果が
ある。
【００４４】本発明の第６の半導体装置は上記第１ない
し第６のいずれかの半導体装置の製造方法により得られ
たもので、放熱性の向上した半導体装置を得ることがで
きるという効果がある。
し第６のいずれかの半導体装置の製造方法により得られ
たもので、放熱性の向上した半導体装置を得ることがで
きるという効果がある。
【図１】 本発明の第１の実施の形態の半導体装置の構
造を示す断面図である。
造を示す断面図である。
【図２】 本発明の実施の形態の半導体装置の製造方法
を工程順に示す説明図である。
を工程順に示す説明図である。
【図３】 本発明の第２の実施の形態の半導体装置の構
成を示す断面図である。
成を示す断面図である。
【図４】 本発明の実施の形態の半導体装置の構造を示
す断面図である。
す断面図である。
【図５】 本発明の第３の実施の形態の半導体装置を示
す断面図である。
す断面図である。
【図６】 本発明の第４の実施の形態の半導体装置の構
造を示す断面図である。
造を示す断面図である。
【図７】 本発明の第５の実施の形態の半導体装置の構
造を示す断面図である。
造を示す断面図である。
【図８】 本発明の第２の実施の形態の他の例を示す半
導体装置の構造の断面図である。
導体装置の構造の断面図である。
【図９】 本発明の第６の実施の形態の半導体装置の製
造方法を工程順に示す説明図である。
造方法を工程順に示す説明図である。
【図１０】 従来の半導体装置の構成を示す断面図であ
る。
る。
【図１１】 従来の半導体装置の構成を示す断面図であ
る。
る。
１ 半導体素子、２ 半導体素子上のＡ電極、３ 配線
板、４ 配線板上のＢ電極、５ 被覆部材、５１ 支持
部材、５２ 板状部材、６ 固相拡散可能な金属膜、７
樹脂接着剤、８ 高熱伝導性粒子、１５ 金のバン
プ、２１ 樹脂接着剤、９１ 半導体素子の裏面とキャ
ップの接合部（第１の接合部）、９２ キャップと配線
板の接合部（第２の接合部）、９３ 支持部材と板状部
材の接合部（第３の接合部）。
板、４ 配線板上のＢ電極、５ 被覆部材、５１ 支持
部材、５２ 板状部材、６ 固相拡散可能な金属膜、７
樹脂接着剤、８ 高熱伝導性粒子、１５ 金のバン
プ、２１ 樹脂接着剤、９１ 半導体素子の裏面とキャ
ップの接合部（第１の接合部）、９２ キャップと配線
板の接合部（第２の接合部）、９３ 支持部材と板状部
材の接合部（第３の接合部）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北村 洋一 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5F036 AA01 BA23 BB01 BB14 BB21 BC01 BC05 BC33
Claims (12)
- 【請求項１】 配線板、この配線板に実装した半導体素
子、および上記配線板に上記半導体素子を内包するよう
に設け、内壁と上記半導体素子の能動層を設けた面と反
対側の面とを、金属の固相拡散接合層を介して接合した
被覆部材を備えた半導体装置。 - 【請求項２】 金属の固相拡散接合層が、金の固相拡散
接合層であることを特徴とする請求項１に記載の半導体
装置。 - 【請求項３】 被覆部材がキャップ状の形状であること
を特徴とする請求項１に記載の半導体装置。 - 【請求項４】 被覆部材が配線板の実装領域を包囲する
ように設けた支持部材と、この支持部材に固着した板状
部材からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体
装置。 - 【請求項５】 半導体素子と配線板間に樹脂が充填され
ていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。 - 【請求項６】 配線板の実装領域を被覆可能な被覆部材
の内壁に、半導体素子の能動層を設けた面と反対側の面
を接合する工程、配線板の実装面と、上記半導体素子の
能動層を設けた面を合わせて、上記被覆部材で上記配線
板の実装領域を覆い、上記半導体素子を配線板に接続す
る工程を施す半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 配線板の実装領域を包囲するように支持
部材を設ける工程、板状部材の一方の面に半導体素子の
能動層を設けた面と反対側の面を接合する工程、配線板
の実装面と、上記半導体素子の能動層を設けた面を合わ
せて、上記板状部材と支持部材を固着し、上記半導体素
子を配線板に接続する工程を施す半導体装置の製造方
法。 - 【請求項８】 互いの被接合面に金膜を設け、上記金膜
の熱圧着により接合することを特徴とする請求項６また
は請求項７に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項９】 互いの被接合面の金膜の少なくとも一方
が金のバンプとして形成されていることを特徴とする請
求項８に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１０】 半導体素子の能動層を設けた面と反対
側の面を、樹脂接着剤により接合することを特徴とする
請求項６または請求項７に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項１１】 樹脂接着剤は高熱伝導性粒子を含有
し、上記高熱伝導性粒子は、半導体素子または被覆部材
に接触することを特徴とする請求項１０に記載の半導体
装置の製造方法。 - 【請求項１２】 請求項６ないし請求項１１のいずれか
の半導体装置の製造方法により得られた半導体装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30803599A JP2001127218A (ja) | 1999-10-29 | 1999-10-29 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
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|---|---|---|---|
| JP30803599A JP2001127218A (ja) | 1999-10-29 | 1999-10-29 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
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|---|---|
| JP2001127218A true JP2001127218A (ja) | 2001-05-11 |
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| JP30803599A Pending JP2001127218A (ja) | 1999-10-29 | 1999-10-29 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140073418A (ko) * | 2012-12-06 | 2014-06-16 | 르네사스 일렉트로닉스 가부시키가이샤 | 반도체 장치 |
| JP2014138018A (ja) * | 2013-01-15 | 2014-07-28 | Fujitsu Semiconductor Ltd | 半導体装置とその製造方法 |
| JP2017139484A (ja) * | 2017-04-03 | 2017-08-10 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置 |
-
1999
- 1999-10-29 JP JP30803599A patent/JP2001127218A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
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