JP2003243560A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2003243560A
JP2003243560A JP2002035400A JP2002035400A JP2003243560A JP 2003243560 A JP2003243560 A JP 2003243560A JP 2002035400 A JP2002035400 A JP 2002035400A JP 2002035400 A JP2002035400 A JP 2002035400A JP 2003243560 A JP2003243560 A JP 2003243560A
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substrate
hole
insulating film
metal
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Naoto Kimura
直人 木村
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NEC Kyushu Ltd
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NEC Kyushu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】発熱量の大きい半導体装置の放熱性を改良した
半導体装置を提供する。 【解決手段】半導体チップおよびはんだボールを搭載す
る基板（１０９）と、基板のはんだボール（１１１）搭
載側に形成され、はんだボールを搭載する第１の孔（２
１１）と、基板のボール搭載側と反対側に形成され、導
通用の第１の孔より小径の第２の孔（３１１）と、基板
全体に形成された絶縁膜（１０８）と、絶縁膜上に形成
された導電性金属の配線（１０７，１０８）とを積層し
た配線層とを備え、第１の孔と第２の孔が、基板を貫通
してなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関
し、特に、発熱量の大きい半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、発熱量の大きい半導体装置では、
基板とヒートスプレッダもしくはヒートシンクを備えて
いる。このような発熱量の大きい、従来の第１の半導体
装置は、例えば、特開平１０−１９９８９９号公報に開
示されている。
【０００３】従来の第１の半導体装置は、基板に樹脂を
使用して、ヒートスプレッダと呼ばれる放熱板を具備す
る。
【０００４】また、基板に樹脂を使用した従来の第２の
半導体装置が特開平１１−９７５８6号公報に、およ
び、従来の第３の半導体装置が特開２００１−２７４２
０２号公報に開示されている。
【０００５】さらに、貫通孔が大きいサイズで基板上に
形成された従来の第４の半導体装置が特開平８−５５９
３１号公報の図４に開示されている。この従来の第４の
半導体装置は、金属箔ラミネートを行いエッチングにて
配線を形成する構成である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１０−１９９８９９号公報に記載の従来の第１の半導体
装置は、チップの部分が、はんだボールを搭載できず、
パッケージ寸法が大きくなる。また、従来の第２の半導
体装置、および、従来の第３の半導体装置は、基板に樹
脂を使用しており、放熱性がよくない。
【０００７】さらに、従来の第４の半導体装置は、基板
上部からの配線を形成する場合、この孔がへこみ蒸着等
によるファインな配線を形成することは困難である。従
来の第４の半導体装置は、金属箔ラミネートを行いエッ
チングにて配線を形成する手法で形成されるから、配線
幅を２５μｍ以下にすることは困難である。
【０００８】また、基板のエッチングによる孔加工を下
側からのみ行っているので小径の穴を形成することは困
難である。エッチング反応速度のばらつきにより孔の大
きさがバラツク。従って、上方の配線接続部の大きさを
必要以上に大きくするため接続部同士の間に形成する配
線の本数が少なくなる。
【０００９】したがって、本発明の目的は、ヒートスプ
レッダを必要とする発熱量の大きい半導体装置で、低コ
ストの基板を提供し、パッケージ全体にはんだボールを
搭載しパッケージサイズを小さくすることである。本発
明は蒸着方法により配線を形成するため０.５μｍ以下
の配線幅が可能である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半導体チップ上の電極とパッケージとを金属細線によっ
て接合配線される半導体装置において、前記半導体チッ
プおよびはんだボールを搭載する基板と、前記基板の前
記はんだボール搭載側に形成され、前記はんだボールを
搭載する第１の孔と、前記基板のボール搭載側と反対側
に形成され、導通用の前記第１の孔より小径の第２の孔
と、前記基板全体に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上
に形成された導電性金属の配線とを積層した配線層とを
備え、前記第１の孔と前記第２の孔が前記基板を貫通し
てなる構成である。
【００１１】また、本発明の半導体装置の前記基板は、
金属であり、前記金属は銅、チタン、アルミ、鉄であ
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、図面を参照しながら、本発
明の実施の形態の半導体装置について、詳細に説明す
る。図１は、本発明の第１の実施の形態の半導体装置の
構成を示す断面図である。
【００１３】図１を参照すると、本発明の実施の形態の
半導体装置は、電流消費量が大きいため発熱量の大きい
半導体装置で、チップ１０１やはんだボール１１１を搭
載する基板１０９に金属を使用し、金属は銅、チタン、
アルミ、鉄等を素材としている。
【００１４】また、本発明の実施の形態の半導体装置の
基板１０９は、はんだボール１１１搭載側には、はんだ
ボールを搭載する孔をエッチングやドリル加工、レーザ
加工等により形成し、基板１０９のはんだボール１１１
搭載側と反対側には、同様にして、導通用の更に小径の
穴を形成し、貫通孔とする。
【００１５】さらに、本発明の実施の形態の半導体装置
は、基板全体を酸化シリコン、酸化チタン、窒化アルミ
ナ、樹脂等で絶縁膜１０８を蒸着や接着等で形成した
後、導電性金属の銅やアルミで配線１０７を形成する。
【００１６】これを繰り返し行い積層の配線層を形成す
る。基板にチップを接合搭載し、ワイヤー１０２をパッ
ド１０４にワイヤボンディングする、または、バンプに
て接合し、樹脂封入を行う。金属基板の孔にも前記導電
性金属を蒸着して、はんだボールを搭載しリフローによ
り接合して、放熱性を高め低コストで製造できる。
【００１７】再び、図１を参照すると、本発明の第１の
実施の形態の半導体装置は、厚さ１２５μｍ程度の銅板
基板１０９の下方より、直径が４００μｍ程度のはんだ
ボール直径より少し小さい釣鐘上の孔１１２をエッチン
グにて下より１００μｍ程度形成する。
【００１８】そして、上方より直径３０μｍ程度の孔１
１３を、同じくエッチングにて形成する。さらに、本発
明の第１の実施の形態の半導体装置基板全体を酸化手法
により絶縁膜１０８を形成する。レジスト液を塗布し、
露光にて上側は第１層の配線１０７を形成する。釣鐘状
の孔１１２にも、配線材と同じ導電性金属１１０を形成
する。
【００１９】深さ２５μｍ程度の小孔１１３はこれによ
り導通する。基板１０９の上面には続いて第２層、第３
層と必要な配線層を形成する。チップ１０１を接合し、
ワイヤ１０２をボンディングする。
【００２０】そして、全体を樹脂１０３で封入し、はん
だボール１１１を搭載する。
【００２１】図２乃至図８は、本発明の製造フローを示
す断面図である。図２を参照すると、本発明の半導体装
置は、まず、基板１０９にレジスト液を塗布し、所定の
位置を露光し、はんだボール１１１の直径より少し小さ
い孔（２１１、２１２）をエッチングにて形成される。
基板１０９の厚みは１２５μｍであるが、孔（２１１、
２１２）の深さは、１００μｍ程度となり、釣鐘形状と
なる。
【００２２】図３では、基板の反対側に、同様な方法で
直径３０μｍ程度の孔（３１１、３１２）が形成され
る。
【００２３】次に、図４では、基板１０９の全体を酸化
剤にて絶縁膜６０８が形成される。図５では、基板１０
９の上下にレジスト液を塗布し、所定の位置を露光す
る。レジスト液のないところに導電性金属を蒸着し、配
線ならびにはんだボールの孔で導電層１１０が形成され
る。図６では、同様な手法で、基板の上方に絶縁膜６０
６を形成し、第２層目の配線１０６を形成する。同様な
手法で第３層以上も形成する。
【００２４】図７では、チップ１０１を接着剤１０５で
搭載し、ワイヤボンディングをし、樹脂１０３の封入を
行う。図８では、はんだボール１１１を設置する。その
後リフローを行いはんだボール１１１を接合する。
【００２５】次に、図９は、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。
【００２６】図９を参照すると、本発明の第２の実施の
形態の半導体装置は、銅基板のワイヤボンディングする
個所をエッチングやドリル加工、レーザ加工等により孔
を形成する。
【００２７】ボンディング点には接着剤のない銅基板を
下方より接着剤にて銅箔を貼り付ける。ボンディング点
とはんだボールを搭載する点をエッチング加工により形
成する。ボンディング点とはんだボール搭載点を蒸着等
により配線する。
【００２８】以上の加工をした基板にチップを搭載し、
ワイヤボンディングを行う。ワイヤボンディングは銅箔
側からパッドへのリバースボンディングで行う。これに
より基板のボンディング用孔を最小限に小さくできる。
はんだボール搭載個所以外は絶縁膜でカバーする。はん
だボールを搭載する。
【００２９】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の半導体装置
によれば、熱伝導性の高い銅等の金属基板に直接チップ
を搭載し、配線を行い、はんだボールを搭載するため
に、従来必要であったヒートスプレッダが不要となり、
実装面積が小さくなる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の半導体装置の断面
図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の半導体装置の製造
フローを説明する半導体装置の第１の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の半導体装置の製造
フローを説明する半導体装置の第２の断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の半導体装置の製造
フローを説明する半導体装置の第３の断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の半導体装置の製造
フローを説明する半導体装置の第４の断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の半導体装置の製造
フローを説明する半導体装置の第５の断面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態の半導体装置の製造
フローを説明する半導体装置の第６の断面図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態の半導体装置の製造
フローを説明する半導体装置の第７の断面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態の半導体装置の断面
図である。
【符号の説明】 １０１ チップ １０２ ワイヤー １０３ 樹脂 １０４ パッド １０５ 接着剤 １０６ 第２層の配線 １０７ 第１層の配線 １０８ 絶縁膜 １０９ 基板 １１０ 導電層 １１１ はんだボール １１２，２１１，２１２ 孔 １１３，３１１，３１２ 小孔

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体チップ上の電極とパッケージとを
    金属細線によって接合配線される半導体装置において、 前記半導体チップおよびはんだボールを搭載する基板
    と、前記基板の前記はんだボール搭載側に形成され、前
    記はんだボールを搭載する第１の孔と、前記基板のボー
    ル搭載側と反対側に形成され、導通用の前記第１の孔よ
    り小径の第２の孔と、前記基板全体に形成された絶縁膜
    と、前記絶縁膜上に形成された導電性金属の配線とを積
    層した配線層とを備え、前記第１の孔と前記第２の孔が
    前記基板を貫通してなることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】 前記基板は、金属である請求項１記載の
    半導体装置。
  3. 【請求項３】 前記金属は、銅である請求項２記載の半
    導体装置。
  4. 【請求項４】 前記金属は、チタンである請求項２記載
    の半導体装置。
  5. 【請求項５】 前記金属は、アルミである請求項２記載
    の半導体装置。
  6. 【請求項６】 前記金属は、鉄である請求項２記載の半
    導体装置。
  7. 【請求項７】 前記第１の孔および前記第２の孔は、エ
    ッチングで加工される請求項１、２、３、４、５または
    ６記載の半導体装置。
  8. 【請求項８】 前記第１の孔および前記第２の孔は、ド
    リルで加工される請求項１、２、３、４、５または６記
    載の半導体装置。
  9. 【請求項９】 前記第１の孔および前記第２の孔は、レ
    ーザーで加工される請求項１、２、３、４、５または６
    記載の半導体装置。
  10. 【請求項１０】 前記絶縁膜は、酸化シリコンである請
    求項１、２、３、４、５、６、７、８または９記載の半
    導体装置。
  11. 【請求項１１】 前記絶縁膜は、酸化チタンである請求
    項１、２、３、４、５、６、７、８または９記載の半導
    体装置。
  12. 【請求項１２】 前記絶縁膜は、窒化アルミナである請
    求項１、２、３、４、５、６、７、８または９記載の半
    導体装置。
  13. 【請求項１３】 前記絶縁膜は、樹脂である請求項１、
    ２、３、４、５、６、７、８または９記載の半導体装
    置。
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