JP2005071131A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高いセキュリティを有することを要求される半導体装置、例えばICカード、暗号モジュールに関する。 The present invention relates to a semiconductor device that is required to have high security, such as an IC card and a cryptographic module.
近年、情報量、セキュリティ等の観点から、磁気記録方式のカードに代わってICカードが普及しつつある。また、著作権保護、個人情報保護等を目的として、データを暗号化する半導体装置も用いられている。このような半導体装置には、ソフト的にセキュリティ機能が付加されており、個人情報、暗号化情報(暗号用鍵等)を容易に見ることはできない。 In recent years, IC cards are becoming popular in place of magnetic recording cards from the viewpoint of information volume, security, and the like. A semiconductor device that encrypts data is also used for the purpose of copyright protection, personal information protection, and the like. Such a semiconductor device is provided with a security function in terms of software, and personal information and encrypted information (such as an encryption key) cannot be easily viewed.
物理的なセキュリティを設ける態様としては、半導体装置の不正使用の防止方法として、半導体装置にコーティングやシールを付けることによって、これらが破壊されている場合、不正なアクセスがあったと判断することによって検査する方法を用いる例、および特開2000−90224号公報や特開平8-39977号公報に記載されているように、スリットを接続破断の手段として設けるような方法を用いる例がある。 As an aspect of providing physical security, as a method of preventing unauthorized use of a semiconductor device, by applying a coating or a seal to the semiconductor device, if these are destroyed, it is determined that there has been unauthorized access There are an example using a method for providing a slit, and an example using a method for providing a slit as a means for breaking a connection, as described in JP-A No. 2000-90224 and JP-A No. 8-39977.
また、半導体装置を不正使用するのではなく、半導体装置のセキュリティ情報(暗号情報等)を得るために、半導体装置が実装されている基板配線に探査電極を押し当てたり、ループコイルを用いて電磁波をモニターしたりする等、プロービングによる信号解析手法も存在する。そのようなプロービングへの対策として、例えば、メモリー部分と暗号化部分を同じ半導体装置上で作製し、それによって、暗号解読を困難にしている。
半導体装置の不正使用防止のためにスリット等を設ける方法は、半導体装置自体の信頼性が低下する可能性がある。更に、スリットを設けたり、シールを付けたりすることによる情報の保護は、カードのような半導体装置自体を物理的に使えなくすることは可能だが、情報の不正な解析に対しては、セキュリティとして機能しない。 The method of providing a slit or the like for preventing unauthorized use of the semiconductor device may reduce the reliability of the semiconductor device itself. Furthermore, it is possible to protect the information by providing slits or attaching a seal, but it is possible to physically disable the semiconductor device itself such as a card, but as a security against unauthorized analysis of information. Does not work.
また、不正使用ではなく、半導体装置の解析自体を目的とする、例えばプロービングへの対策としてメモリー部分と暗号化部分とを同じ半導体装置上で作製するには、配線幅等のプロセスルールも異なり、半導体装置の製造コストが高くなってしまう。その上、万が一、暗号鍵情報が流出した場合、半導体装置全体を設計し直す必要がある。また、基本的には、ソフト的なセキュリティ機能を有するに過ぎず、プロービングによる情報解析を実施するのは容易であり、情報が盗用される可能性がある。 In addition, for the purpose of analyzing the semiconductor device itself, not unauthorized use, for example, to produce the memory part and the encrypted part on the same semiconductor device as a measure against probing, the process rules such as the wiring width are different, The manufacturing cost of the semiconductor device is increased. In addition, if the encryption key information leaks out, it is necessary to redesign the entire semiconductor device. Further, basically, it has only a software security function, and it is easy to perform information analysis by probing, and there is a possibility that information is stolen.
そこで、本発明は、新たな物理的なセキュリティ機能を半導体装置に付加することにより、装置内の情報を解析することが容易でなく、高い情報信頼性を有する半導体装置を提供しようとするものである。 Therefore, the present invention aims to provide a semiconductor device having high information reliability by adding a new physical security function to the semiconductor device, making it difficult to analyze information in the device. is there.
本発明は、第1の要旨において、絶縁層(または電気絶縁層)、絶縁層の少なくとも一方の表面およびその内部に形成した所定の配線パターン、配線パターンを所定のように接続する、絶縁層内のビアホール導体、ならびに絶縁層の内部に配置され、絶縁層内の配線パターンに所定のように接続された半導体素子を有して成り、絶縁層と半導体素子との間の接着強度が、半導体素子自体の破壊強度より大きいことを特徴とする半導体装置を提供する。 In the first aspect, the present invention provides an insulating layer (or an electric insulating layer), at least one surface of the insulating layer, a predetermined wiring pattern formed inside the insulating layer, and a wiring pattern connected in a predetermined manner. A via-hole conductor, and a semiconductor element disposed inside the insulating layer and connected in a predetermined manner to a wiring pattern in the insulating layer, and the adhesive strength between the insulating layer and the semiconductor element is Provided is a semiconductor device characterized by being larger than its own breaking strength.
この半導体装置において、半導体素子は絶縁層に内蔵されており、その結果、容易に解析できない構造となる。加えて、半導体素子が、その破壊強度よりも強い接着強度で絶縁層と結合しているので、半導体素子を絶縁層から分離するために半導体素子を剥がそうとすると、半導体は破壊してしまう。このように半導体素子が破壊することによって、それが保持している情報の改竄、解析等を行うことができず、その結果、情報は漏洩しない。結果的に、このような半導体装置は、物理的なセキュリティが付加されたものとなり、本発明のこのような構造によって、情報信頼性が向上した半導体装置を提供できる。 In this semiconductor device, the semiconductor element is built in the insulating layer, and as a result, the structure cannot be easily analyzed. In addition, since the semiconductor element is bonded to the insulating layer with an adhesive strength stronger than its breaking strength, if the semiconductor element is peeled off in order to separate the semiconductor element from the insulating layer, the semiconductor is destroyed. When the semiconductor element is destroyed in this way, the information held by the semiconductor element cannot be altered, analyzed, and the like, and as a result, no information leaks. As a result, such a semiconductor device is provided with physical security, and a semiconductor device with improved information reliability can be provided by such a structure of the present invention.
本明細書において、「絶縁層と半導体素子との間の接着強度が、半導体素子自体の破壊強度より大きい」というのは、半導体素子を絶縁層から分離することによって半導体装置から半導体素子を取り出す際に、半導体素子が実質的に破壊するような破壊強度と接着強度との強度関係になっていることを意味する。半導体の破壊強度は、研磨や切断、クラックの影響により、材料が持つ本来の破壊強度より実質的には低下している。そのような強度関係を達成すべきことを認識すれば、半導体素子の破壊強度に影響する要因(素子を構成する材料、素子の形状およびサイズ等)を種々変え、また、接着強度に影響する要因(絶縁層を構成する材料の種類および組成、半導体素子を封止する樹脂の種類および組成等)を種々変えて数々の半導体装置を作製して、それらの半導体装置について半導体素子の絶縁層からの分離を試み、分離する際に半導体素子が破壊するか否かについて検討を重ねることによって、当業者であればそのような強度関係を満足する半導体装置を適切に製造できる。作製する半導体装置によってサイズ等は異なるので、画一的な条件は設定しにくいが、例えば、日本工業規格JIS K6848-1,K6849を参考にすることで測定を行うことができる。 In this specification, “the adhesive strength between the insulating layer and the semiconductor element is larger than the breaking strength of the semiconductor element itself” means that the semiconductor element is taken out from the semiconductor device by separating the semiconductor element from the insulating layer. In addition, it means that the strength relationship between the breaking strength and the adhesive strength is such that the semiconductor element is substantially broken. The breaking strength of a semiconductor is substantially lower than the original breaking strength of the material due to the influence of polishing, cutting and cracking. Recognizing that such a strength relationship should be achieved, various factors that affect the breaking strength of semiconductor elements (materials constituting the element, element shape and size, etc.), and factors that affect adhesive strength Various semiconductor devices were manufactured by changing variously (the kind and composition of the material constituting the insulating layer, the kind and composition of the resin encapsulating the semiconductor element, etc.), and these semiconductor devices were separated from the insulating layer of the semiconductor element. A person skilled in the art can appropriately manufacture a semiconductor device satisfying such a strength relationship by attempting separation and repeatedly investigating whether or not the semiconductor element is destroyed at the time of separation. Since the size and the like vary depending on the semiconductor device to be manufactured, it is difficult to set uniform conditions, but for example, measurement can be performed with reference to Japanese Industrial Standards JIS K6848-1 and K6849.
本発明は、第2の要旨において、絶縁層、絶縁層の少なくとも一方の表面およびその内部に形成した所定の配線パターン、配線パターンを所定のように接続する、絶縁層内のビアホール導体、ならびに絶縁層の内部に配置され、絶縁層内の配線パターンに所定のように接続された半導体素子を有して成り、絶縁層と半導体素子との間の接着強度が、半導体素子とそれに接続されている配線パターンとの間の接続強度より大きいことを特徴とする半導体装置を提供する。 In the second aspect, the present invention provides an insulating layer, at least one surface of the insulating layer and a predetermined wiring pattern formed therein, a via-hole conductor in the insulating layer for connecting the wiring pattern in a predetermined manner, and insulation The semiconductor element is disposed inside the layer and connected in a predetermined manner to the wiring pattern in the insulating layer, and the bonding strength between the insulating layer and the semiconductor element is connected to the semiconductor element. Provided is a semiconductor device characterized in that the strength of connection with a wiring pattern is higher.
この半導体装置において、半導体素子は絶縁層に内蔵されており、その結果、容易に解析できない構造となる。加えて、半導体素子は、配線パターンへの接続強度より強い接着強度で絶縁層と接着しているので、半導体素子を絶縁層から分離するために半導体素子を剥がそうとすると、半導体素子と配線パターンとの間の電気的接続がとぎれ、半導体素子を動作することができなくなる。即ち、半導体素子を実装した配線パターンに端子を押し当ててプロービングすることができなくなる。従って、本発明のこのような構造によって、情報信頼性が向上した半導体装置を提供できる。 In this semiconductor device, the semiconductor element is built in the insulating layer, and as a result, the structure cannot be easily analyzed. In addition, since the semiconductor element is bonded to the insulating layer with an adhesive strength stronger than the connection strength to the wiring pattern, if the semiconductor element is peeled off in order to separate the semiconductor element from the insulating layer, the semiconductor element and the wiring pattern The electrical connection between the two is interrupted, and the semiconductor element cannot be operated. That is, the terminal cannot be pressed against the wiring pattern on which the semiconductor element is mounted for probing. Therefore, a semiconductor device with improved information reliability can be provided by such a structure of the present invention.
本明細書において、「絶縁層と半導体素子との間の接着強度が、半導体素子とそれに接続されている配線パターンとの間の接続強度より大きい」というのは、半導体素子を絶縁層から分離することによって、半導体装置から半導体素子を取り出す際に、半導体素子とそれに接続された配線パターンとの間の電気的接続関係が実質的に破壊するような接着強度と接続強度との関係になっていることを意味する。そのような強度関係を達成すべきことを認識すれば、接着強度に影響する要因(絶縁層を構成する材料の種類および組成、半導体素子を封止する樹脂の種類および組成等)を種々変えて、また、接続強度に影響する要因(接続に用いる材料およびサイズ、配線パターンの材料および幅等)を種々変えて数々の半導体装置を作製して、それらの半導体装置について半導体素子の絶縁層からの分離を試み、分離する際に半導体素子と配線パターンとの間の電気的接続が破壊するか否かについて検討を重ねることによって、当業者であればそのような強度関係を満足する半導体装置を適切に製造できる。作製する半導体装置によってサイズ等は異なるので、画一的な条件は設定しにくいが、例えば、日本工業規格JIS K6848-1,K6849を参考にすることで測定を行うことができる。 In this specification, “the adhesive strength between the insulating layer and the semiconductor element is greater than the connection strength between the semiconductor element and the wiring pattern connected thereto” means that the semiconductor element is separated from the insulating layer. Thus, when the semiconductor element is taken out from the semiconductor device, the relationship between the adhesive strength and the connection strength is such that the electrical connection relationship between the semiconductor element and the wiring pattern connected thereto is substantially destroyed. Means that. Recognizing that such a strength relationship should be achieved, various factors affecting the adhesive strength (such as the type and composition of the material constituting the insulating layer and the type and composition of the resin encapsulating the semiconductor element) can be varied. In addition, various semiconductor devices were manufactured by changing the factors affecting the connection strength (material and size used for connection, material and width of the wiring pattern, etc.), and these semiconductor devices were separated from the insulating layer of the semiconductor element. Those who are skilled in the art can appropriately select a semiconductor device satisfying such a strength relationship by attempting to separate the semiconductor device and examining whether or not the electrical connection between the semiconductor element and the wiring pattern is broken at the time of separation. Can be manufactured. Since the size and the like vary depending on the semiconductor device to be manufactured, it is difficult to set uniform conditions, but for example, measurement can be performed with reference to Japanese Industrial Standards JIS K6848-1 and K6849.
本発明は、第3の要旨において、第1絶縁層、第1絶縁層の少なくとも一方の表面およびその内部に形成した所定の配線パターン、配線パターンを所定のように接続する、第1絶縁層内のビアホール導体、ならびに第1絶縁層の内部に配置され、第1絶縁層内の配線パターンに所定のように接続された半導体素子を有して成り、半導体素子は、第2絶縁層内に内蔵された状態で第1絶縁層の内部に配置され、第2絶縁層と半導体素子との間の接着強度が半導体素子の破壊強度より大きいことを特徴とする半導体装置を提供する。 In the third aspect, the present invention provides a first insulating layer, a predetermined wiring pattern formed on at least one surface of the first insulating layer and the first insulating layer, and a connection between the wiring patterns in a predetermined manner. The via-hole conductor and the semiconductor element disposed in the first insulating layer and connected in a predetermined manner to the wiring pattern in the first insulating layer, the semiconductor element being built in the second insulating layer Provided is a semiconductor device which is disposed inside a first insulating layer in a state where the adhesive strength between the second insulating layer and the semiconductor element is larger than the breaking strength of the semiconductor element.
この半導体装置において、半導体素子を内蔵する絶縁層と配線パターンを有する絶縁層とが区別されており、それぞれの絶縁層をその機能に応じた材料で構成することができる。例えば、第2絶縁層については半導体素子との接着性に着目して適切な材料を選択でき、第1絶縁層については配線パターンの形成性に着目して適切な材料を選択でき、その結果、全体として好適な半導体装置とすることができる。尚、この半導体装置における強度関係は、絶縁層が第2絶縁層に対応する点を除いて、先の第1の要旨の半導体装置と同様である。従って、半導体素子を第2絶縁層から剥がそうとすると、半導体素子が破壊するようになっている。尚、この半導体装置は、上述の第1の要旨の強度関係の特徴を更に有してよい。 In this semiconductor device, an insulating layer containing a semiconductor element is distinguished from an insulating layer having a wiring pattern, and each insulating layer can be made of a material corresponding to its function. For example, for the second insulating layer, an appropriate material can be selected by paying attention to the adhesion to the semiconductor element, and for the first insulating layer, an appropriate material can be selected by paying attention to the formability of the wiring pattern. As a whole, a suitable semiconductor device can be obtained. The strength relationship in this semiconductor device is the same as that of the semiconductor device of the first gist, except that the insulating layer corresponds to the second insulating layer. Therefore, when the semiconductor element is peeled off from the second insulating layer, the semiconductor element is destroyed. This semiconductor device may further have the strength-related features of the first aspect described above.
本発明は、第4の要旨において、第1絶縁層、第1絶縁層の少なくとも一方の表面およびその内部に形成した所定の配線パターン、配線パターンを所定のように接続する、第1絶縁層内のビアホール導体、ならびに第1絶縁層の内部に配置され、第1絶縁層内の配線パターンに所定のように接続された半導体素子を有して成り、半導体素子は、第2絶縁層内に内蔵された状態で第1絶縁層の内部に配置され、第2絶縁層と半導体素子との間の接着強度が、半導体素子とそれに接続されている配線パターンとの間の接続強度より強いことを特徴とする半導体装置を提供する。 According to a fourth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the first insulating layer, at least one surface of the first insulating layer, a predetermined wiring pattern formed inside the first insulating layer, and the wiring pattern connected in a predetermined manner in the first insulating layer The via-hole conductor and the semiconductor element disposed in the first insulating layer and connected in a predetermined manner to the wiring pattern in the first insulating layer, the semiconductor element being built in the second insulating layer The adhesive strength between the second insulating layer and the semiconductor element is higher than the connection strength between the semiconductor element and the wiring pattern connected to the semiconductor element. A semiconductor device is provided.
この半導体装置においても、第3の要旨の半導体装置と同様に、半導体素子を内蔵する絶縁層と配線パターンを有する絶縁層とが区別されており、それぞれの絶縁層をその機能に応じた材料で構成することができる。例えば、第2絶縁層については半導体素子との接着性に着目して適切な材料を選択でき、第1絶縁層については配線パターンの形成性に着目して適切な材料を選択でき、その結果、全体として好適な半導体装置とすることができる。尚、この半導体装置における強度関係は、絶縁層が第2絶縁層に対応する点を除いて、先の第2の要旨の半導体装置と同様である。従って、半導体素子を第2絶縁層から剥がそうとすると、半導体素子と配線パターンとの間の電気的接続がとぎれ、半導体素子を動作することができなくなる。尚、この半導体装置は、上述の第2の要旨の強度関係の特徴を更に有してよい。 Also in this semiconductor device, as in the semiconductor device of the third aspect, an insulating layer containing a semiconductor element is distinguished from an insulating layer having a wiring pattern, and each insulating layer is made of a material corresponding to its function. Can be configured. For example, for the second insulating layer, an appropriate material can be selected by paying attention to the adhesion to the semiconductor element, and for the first insulating layer, an appropriate material can be selected by paying attention to the formability of the wiring pattern. As a whole, a suitable semiconductor device can be obtained. The strength relationship in this semiconductor device is the same as that of the semiconductor device in the second aspect except that the insulating layer corresponds to the second insulating layer. Therefore, if the semiconductor element is peeled from the second insulating layer, the electrical connection between the semiconductor element and the wiring pattern is interrupted, and the semiconductor element cannot be operated. This semiconductor device may further have the strength-related features of the second aspect described above.
第5の要旨において、絶縁層、絶縁層の少なくとも一方の表面およびその内部に形成した所定の配線パターン、配線パターンを所定のように接続する、絶縁層内のビアホール導体、ならびに絶縁層の内部に配置され、絶縁層内の配線パターンに所定のように接続された半導体素子を有して成り、半導体素子の破壊強度より大きい残留応力を絶縁層が有することを特徴とする半導体装置を提供する。 In the fifth aspect, the insulating layer, at least one surface of the insulating layer and a predetermined wiring pattern formed therein, a via-hole conductor in the insulating layer for connecting the wiring pattern in a predetermined manner, and the inside of the insulating layer Provided is a semiconductor device comprising a semiconductor element disposed and connected in a predetermined manner to a wiring pattern in an insulating layer, wherein the insulating layer has a residual stress greater than the breaking strength of the semiconductor element.
尚、本明細書において、「残留応力」とは、絶縁層内に残留している応力であって、半導体装置の絶縁層が無傷である場合には、絶縁層は応力を保持したままの状態で存在し得るが、絶縁層が機械的な損傷を受ける場合には開放される力である。 In this specification, the “residual stress” is the stress remaining in the insulating layer, and when the insulating layer of the semiconductor device is intact, the insulating layer remains in the stress state. It is a force that is released when the insulating layer is mechanically damaged.
その結果、半導体素子を解析するために、半導体装置を削ったり、研磨したりすることによって半導体素子の周囲の絶縁層を取り除こうとすると、残留応力が解放されるが、この応力は半導体素子の破壊強度より実質的に大きいので、半導体は残留応力の解放時に破壊されることになり、物理的なセキュリティを付加することができる。その結果、半導体素子の情報は漏洩せず、保護されることになる。従って、このような構造によって、情報信頼性を向上させた半導体装置を提供できる。 As a result, in order to analyze the semiconductor element, if the insulating layer around the semiconductor element is removed by grinding or polishing the semiconductor device, the residual stress is released. Since it is substantially greater than strength, the semiconductor will be destroyed when the residual stress is released, adding physical security. As a result, the information of the semiconductor element is protected without being leaked. Therefore, with such a structure, a semiconductor device with improved information reliability can be provided.
第6の要旨において、絶縁層、絶縁層の少なくとも一方の表面およびその内部に形成した所定の配線パターン、配線パターンを所定のように接続する、絶縁層内のビアホール導体、ならびに絶縁層の内部に配置され、絶縁層内の配線パターンに所定のように接続された半導体素子を有して成り、半導体素子とそれに接続されている配線パターンとの間の接続強度より大きい残留応力を絶縁層が有することを特徴とする半導体装置を提供する。 In the sixth aspect, the insulating layer, at least one surface of the insulating layer and a predetermined wiring pattern formed therein, a via-hole conductor in the insulating layer for connecting the wiring pattern in a predetermined manner, and the inside of the insulating layer The semiconductor device includes a semiconductor element disposed and connected in a predetermined manner to a wiring pattern in the insulating layer, and the insulating layer has a residual stress larger than a connection strength between the semiconductor element and the wiring pattern connected thereto. A semiconductor device is provided.
その結果、半導体素子を解析するために、半導体装置を削ったり、研磨したりすることによって半導体素子の周囲の絶縁層を取り除こうとすると、残留応力が解放される。この残留応力は半導体素子と配線パターンとの間の接続強度より大きいので、これらの間の接続がとぎれ、半導体素子を動作する事ができなくなる。つまり、半導体素子を実装した配線パターンに端子を押し当てて、プロービングすることができなくなる。従って、このような構造によって、物理的セキュリティを付加し、情報信頼性を向上させた半導体装置を提供できる。 As a result, residual stress is released when an attempt is made to remove the insulating layer around the semiconductor element by scraping or polishing the semiconductor device in order to analyze the semiconductor element. Since this residual stress is greater than the connection strength between the semiconductor element and the wiring pattern, the connection between them is broken and the semiconductor element cannot be operated. That is, the terminal cannot be pressed against the wiring pattern on which the semiconductor element is mounted for probing. Therefore, such a structure can provide a semiconductor device to which physical security is added and information reliability is improved.
絶縁層内が残留応力を有するようにするのは、いずれの適当な方法で実施してもよい。例えば、絶縁層の樹脂を高温で硬化させ、常温にさげることで残留応力を発生させる方法を例示できる。この場合、絶縁層のTg(ガラス転移温度)、熱膨張、ヤング率によって残留応力の大きさは変化する。また、絶縁層を、半導体素子を少なくとも部分的に包囲する、好ましくは内蔵する第1絶縁層、および半導体素子を実装する配線パターンを有し、第1絶縁層に隣接する第2絶縁層から構成し、これらの絶縁層を構成する材料が異なる性質(例えば熱膨張率、弾性率、熱伝導度等)を有するようにすることによって、第1絶縁層が残留応力を有するようにすることができる。 Any suitable method may be used to cause the insulating layer to have residual stress. For example, a method of generating a residual stress by curing the resin of the insulating layer at a high temperature and reducing it to room temperature can be exemplified. In this case, the magnitude of the residual stress changes depending on the Tg (glass transition temperature), thermal expansion, and Young's modulus of the insulating layer. The insulating layer includes a first insulating layer that preferably at least partially surrounds the semiconductor element, and preferably has a built-in wiring pattern for mounting the semiconductor element, and a second insulating layer adjacent to the first insulating layer. In addition, the first insulating layer can have a residual stress by making the materials constituting these insulating layers have different properties (for example, thermal expansion coefficient, elastic modulus, thermal conductivity, etc.). .
例えば、1つの態様では、第1絶縁層の平面方向の熱膨張率が第2絶縁層の平面方向の熱膨張率より大きくなるように構成する。この場合、第2絶縁層を形成した後(既に寸法安定となっている)、加熱加圧下で成形した後に冷却することによって第1絶縁層を第2絶縁層に隣接して形成すると、第1絶縁層は熱膨張率が大きいので第2絶縁層によって延伸された状態で固化することになり、第1絶縁層は残留応力、特に第1絶縁層の延在方向に対して法線方向に大きな成分を含む応力を有するようになる。 For example, in one aspect, the thermal expansion coefficient in the planar direction of the first insulating layer is configured to be greater than the thermal expansion coefficient in the planar direction of the second insulating layer. In this case, after forming the second insulating layer (which is already dimensionally stable), forming the first insulating layer adjacent to the second insulating layer by cooling after forming under heat and pressure, the first Since the insulating layer has a large coefficient of thermal expansion, the insulating layer is solidified in a state stretched by the second insulating layer, and the first insulating layer has a large residual stress, particularly in a direction normal to the extending direction of the first insulating layer. It comes to have a stress including the component.
例えば、別の態様では、第1絶縁層の弾性率が第2絶縁層の弾性率より大きくなるように構成する。この場合、第2絶縁層を形成した後、加熱加圧下で成形した後に冷却することによって第1絶縁層を第2絶縁層に隣接して形成すると、第1絶縁層は弾性率が大きいので第2絶縁層によって延伸された状態で固化することになり、第1絶縁層は残留応力、特に第1絶縁層の延在方向に対して法線方向に大きな成分を含む応力を有するようになる。 For example, in another aspect, the elastic modulus of the first insulating layer is configured to be larger than the elastic modulus of the second insulating layer. In this case, if the first insulating layer is formed adjacent to the second insulating layer by cooling after forming the second insulating layer and then forming under heat and pressure, the first insulating layer has a large elastic modulus, so The first insulating layer is solidified in a state of being stretched by the two insulating layers, and the first insulating layer has a residual stress, particularly a stress including a large component in the normal direction with respect to the extending direction of the first insulating layer.
尚、第1絶縁層は半導体素子を内蔵しても、あるいは半導体素子の一部分を覆っていてもよく、そのような第1絶縁層の残留応力が開放された場合に、半導体素子または半導体素子とそれに接続された配線パターンとの間の接続が破壊されるようになっている。
第5または第6の要旨において、半導体素子がそれを実装する配線パターンとの間にアンダーフィルを絶縁層の一部として有する場合、アンダーフィルの弾性率を絶縁層の他の部分の弾性率より大きくすることによって、絶縁層は全体として残留応力を有する。この場合、残留応力の開放によって、半導体素子の実装面(アンダーフィル接触面)が破壊され、半導体素子の情報を確実に破壊できる。
The first insulating layer may contain a semiconductor element or may cover a part of the semiconductor element. When the residual stress of the first insulating layer is released, the semiconductor element or the semiconductor element The connection with the wiring pattern connected to it is broken.
In the fifth or sixth aspect, when the semiconductor element has an underfill as a part of the insulating layer between the semiconductor element and the wiring pattern on which the semiconductor element is mounted, the elastic modulus of the underfill is higher than the elastic modulus of the other part of the insulating layer. By increasing the size, the insulating layer has a residual stress as a whole. In this case, by releasing the residual stress, the mounting surface (underfill contact surface) of the semiconductor element is destroyed, and the information on the semiconductor element can be reliably destroyed.
第7の要旨において、本発明は、絶縁層、絶縁層の少なくとも一方の表面およびその内部に形成した所定の配線パターン、配線パターンを所定のように接続する、絶縁層内のビアホール導体、ならびに絶縁層の内部に配置され、絶縁層内に配置された複数の半導体素子を有して成り、これらの半導体素子の少なくとも2つは絶縁層内の配線パターンによって所定のように接続されていることを特徴とする半導体装置を提供する。 In a seventh aspect, the present invention provides an insulating layer, at least one surface of the insulating layer and a predetermined wiring pattern formed therein, a via-hole conductor in the insulating layer for connecting the wiring pattern in a predetermined manner, and insulation A plurality of semiconductor elements disposed within the insulating layer and disposed within the insulating layer, wherein at least two of these semiconductor elements are connected in a predetermined manner by a wiring pattern in the insulating layer; A semiconductor device is provided.
この半導体装置において、少なくとも2つの半導体素子の間を接続する配線パターンは絶縁層内に内蔵されており、その結果、プロービング等で容易に解析できないようになっている。このような構造にすることで、一部の半導体素子の情報等の流出に際しては、その半導体素子の設計の変更で済ませることができ、すべの半導体素子の設計を変更する必要が無くなる。また、それぞれの半導体素子を様々なデバイスで共通化できる等、情報信頼性を有し、生産に適した半導体装置を提供できる。 In this semiconductor device, a wiring pattern for connecting at least two semiconductor elements is built in the insulating layer, and as a result, it cannot be easily analyzed by probing or the like. With such a structure, when information or the like of some semiconductor elements is leaked, the design of the semiconductor elements can be changed, and it is not necessary to change the design of all the semiconductor elements. In addition, it is possible to provide a semiconductor device having information reliability and suitable for production, such that each semiconductor element can be shared by various devices.
好ましい態様では、少なくとも2つの半導体素子は、各半導体素子に接続された配線パターンがビアホール導体を介して接続されている。このように構成することにより、研磨等によって半導体素子の間の接続部を露出させることが難しくなり、外部から、容易に解析できなくなる。従って、情報信頼性を有し、生産に適した半導体装置を提供できる。 In a preferred embodiment, the wiring pattern connected to each semiconductor element is connected to the at least two semiconductor elements via via hole conductors. With this configuration, it becomes difficult to expose the connection portion between the semiconductor elements by polishing or the like, and it becomes difficult to analyze from the outside. Therefore, a semiconductor device having information reliability and suitable for production can be provided.
別の好ましい態様では、ビアホール導体を半導体素子の周囲に形成する。これにより、半導体素子を解析するために、半導体素子を露出させようとすると、ビアホール導体によって為されている電気接続が最初に破壊されるため、外部から容易に解析できなくなる。従って、情報信頼性を有し、生産に適した半導体装置を提供できる。 In another preferred embodiment, the via hole conductor is formed around the semiconductor element. As a result, if the semiconductor element is to be exposed in order to analyze the semiconductor element, the electrical connection made by the via-hole conductor is first broken, so that it cannot be easily analyzed from the outside. Therefore, a semiconductor device having information reliability and suitable for production can be provided.
第7の要旨の本発明の更に別の好ましい態様において、半導体装置は、少なくとも2つの半導体素子を接続する配線パターンと絶縁層の表面との間(従って、絶縁層の内部)、または配線パターンの上方に位置する絶縁層の表面にシールド層を有する。このような構造とすることによって、配線パターンを流れる信号を外部からプローブ等によってモニタリングされることを防ぐことができる。このシールド層の電位がグランド電位であることが好ましく、これにより、シールド層の電位が安定し、半導体または回路の動作も安定する。シールド層は、シールド用に用いられるいずれの適当な材料(例えば銅箔や軟磁性体等)から構成されていてもよい。 In still another preferred embodiment of the present invention of the seventh aspect, the semiconductor device is provided between a wiring pattern connecting at least two semiconductor elements and the surface of the insulating layer (thus, inside the insulating layer), or of the wiring pattern. A shield layer is provided on the surface of the insulating layer located above. By adopting such a structure, it is possible to prevent a signal flowing through the wiring pattern from being monitored by a probe or the like from the outside. The potential of the shield layer is preferably a ground potential, whereby the potential of the shield layer is stabilized and the operation of the semiconductor or circuit is also stabilized. The shield layer may be made of any appropriate material (for example, copper foil or soft magnetic material) used for shielding.
尚、本発明の半導体装置は、いずれの適当な方法で製造してもよく、上述のような装置の構造さえ知れば、当業者であれば適切な材料および方法を容易に選択して本発明の半導体装置を製造することができる。 The semiconductor device of the present invention may be manufactured by any appropriate method. If the structure of the device as described above is known, those skilled in the art can easily select appropriate materials and methods. The semiconductor device can be manufactured.
本発明の半導体装置は、いずれの要旨のものであっても、従来から知られていない新たな物理的なセキュリティ機能が付加されており、装置内の情報を解析することが容易でなく、高い情報信頼性を有する。 The semiconductor device of the present invention has a new physical security function that has not been conventionally known regardless of the gist of the semiconductor device, and it is not easy to analyze information in the device. It has information reliability.
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して更に詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の半導体装置の実施の形態の一例を断面図にて模式的に示す。図1において、半導体装置100は、電気絶縁層101と、配線パターン102aおよび102bと、ビアホール導体103と、半導体素子104と、バンプ105とを有している。図1において、絶縁層101は半導体素子104を内蔵し、素子104は、そのバンプ105を介して配線パターン102aに電気的に接続され、配線パターン102aはビアホール導体103を介して絶縁層の表面に形成された配線層102bに所定のように電気的に接続されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 schematically shows an example of an embodiment of a semiconductor device of the present invention in a sectional view. In FIG. 1, the
絶縁層101は、半導体装置の製造に一般的に用いられる既知のものから形成でき、例えば絶縁性樹脂、フィラと絶縁性樹脂との混合物等を用いて形成することができる。絶縁性樹脂や混合物は、ガラスクロス等の補強材を更に含むものであってもよい。絶縁性樹脂としては、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、熱可塑樹脂等の電気絶縁性を発現する樹脂を用いることができる。特に、耐熱性の高いエポキシ樹脂、フェノール樹脂、イソシアネート樹脂等の硬化性樹脂を用いることにより、絶縁層101の耐熱性が向上する。
The insulating
また、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)樹脂および誘電正接の低い他のフッ素樹脂、PPO(ポリフェニレンオキサイド)樹脂、PPE(ポリフェニレンエーテル)樹脂、液晶ポリマーならびにこれらの変性樹脂から選択されるものを用いて絶縁層を形成することにより、絶縁層の高周波特性が向上する。 Insulation using PTFE (polytetrafluoroethylene) resin and other fluororesins with low dielectric loss tangent, PPO (polyphenylene oxide) resin, PPE (polyphenylene ether) resin, liquid crystal polymer and modified resins thereof By forming the layer, the high-frequency characteristics of the insulating layer are improved.
絶縁層101をフィラと絶縁性樹脂との混合物から形成する場合、フィラ及び絶縁性樹脂を適宜選択することによって、絶縁層101の熱膨張率(例えば線膨張率)、熱伝導度、弾性率、誘電率等が所定の値となるようにできる。また、フィラおよび絶縁性樹脂の配合比を調整することによって、特に熱膨張率を制御することができる。
When the insulating
例えば、フィラの材料として、アルミナ、マグネシア、窒化ホウ素、窒化アルミ、窒化珪素、PTFE樹脂(例えばテフロン)及びシリカなどを用いることができる。アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミ等を用いることにより、従来のガラス−エポキシ基板から構成される絶縁層より熱伝導度の高い基板が製作可能となり、内蔵された半導体素子104の発熱を効果的に放熱させることができる。また、アルミナはコストが安いという利点もある。シリカを用いた場合、誘電率が低い電気絶縁層101が得られ、比重も軽いため、携帯電話などの高周波用途として好ましい半導体装置となる。窒化珪素、PTFE樹脂を用いても誘電率の低い電気絶縁層を形成できる。窒化ホウ素を用いることにより線膨張係数を低減できる。
For example, alumina, magnesia, boron nitride, aluminum nitride, silicon nitride, PTFE resin (for example, Teflon), silica, or the like can be used as the filler material. By using alumina, boron nitride, aluminum nitride or the like, it becomes possible to manufacture a substrate having a higher thermal conductivity than an insulating layer made of a conventional glass-epoxy substrate, and effectively dissipates heat generated in the built-in
絶縁性樹脂は、分散剤、着色剤、カップリング剤または離型剤等を含んでいてもよい。分散剤によって、絶縁性樹脂中のフィラを均一に分散させることができる。着色剤によって、絶縁層を着色することができるため、自動認識装置の利用が容易となる。カップリング剤によって、絶縁性樹脂とフィラとの接着強度を高くすることができるため、電気絶縁層101の絶縁性を向上できる。離型剤によって、金型からの絶縁性樹脂の離型性が向上するため、生産性が向上する。
The insulating resin may contain a dispersant, a colorant, a coupling agent, a release agent, or the like. The filler in the insulating resin can be uniformly dispersed by the dispersant. Since the insulating layer can be colored by the colorant, the automatic recognition device can be easily used. Since the coupling agent can increase the adhesive strength between the insulating resin and the filler, the insulating property of the electrical insulating
配線パターン102は、電気伝導性を有する物質からなり、半導体装置の製造に一般的に用いられるものから形成できる。例えば金属箔、導電性樹脂組成物、金属板を加工したリードフレーム等を用いることができる。金属箔を用いる場合、エッチング等により微細な配線パターンの形成が容易となる。特に、銅箔は値段も安く、電気伝導性も高いため好ましい。導電性樹脂組成物を用いる場合、スクリーン印刷等によって配線パターンを容易に形成できる。リードフレームにより配線パターンを形成する場合、電気抵抗の低い、厚みのある金属を使用でき、エッチングによる微細パターン化や打ち抜き加工等の簡易な製造法が使える。別の態様では、離型フィルムを用いた転写等により配線パターンを形成してもよい。この場合、離型フィルム上に配線パターンが形成されているので、配線パターンが取り扱い易くなる。 The wiring pattern 102 is made of a material having electrical conductivity, and can be formed from a material generally used for manufacturing a semiconductor device. For example, a metal foil, a conductive resin composition, a lead frame processed from a metal plate, or the like can be used. When a metal foil is used, a fine wiring pattern can be easily formed by etching or the like. In particular, copper foil is preferable because it is inexpensive and has high electrical conductivity. When the conductive resin composition is used, the wiring pattern can be easily formed by screen printing or the like. When forming a wiring pattern with a lead frame, a metal with low electrical resistance and thickness can be used, and a simple manufacturing method such as fine patterning by etching or punching can be used. In another aspect, the wiring pattern may be formed by transfer using a release film. In this case, since the wiring pattern is formed on the release film, the wiring pattern can be easily handled.
上述のような配線パターン102は、表面をメッキ処理することにより、耐食性、電気伝導性を向上させることができる。また、配線パターン102の絶縁層101との接触面を粗面化することによって、これらの間の接着性を向上させることができる。尚、カプラー、フィルター等を配線パターンで形成することも可能である。本発明の半導体装置において、配線パターン102は、図示するようにその片側だけでなく、他方の側も半導体素子及び/または電子部品に電気的に接続されていてもよい。
The wiring pattern 102 as described above can improve corrosion resistance and electrical conductivity by plating the surface. Also, by roughening the contact surface of the wiring pattern 102 with the insulating
ビアホール導体103は、配線パターン102aおよび102b間を所定のように電気的に接続する機能を有し、例えば熱硬化性の導電性物質(いわゆる導電性ペースト)の硬化物、スルーホールメッキ等からなる。熱硬化性の導電性物質としては、例えば金属粒子と熱硬化性樹脂とを混合した導電性樹脂組成物を用いることができる。金属粒子としては、金、銀、銅またはニッケル等を用いることができる。これらの金属は導電性が高いため好ましく、銅は導電性が高くマイグレーションも少ないため特に好ましい。銅を銀で被覆した金属粒子を用いても、マイグレーションの少なさと導電性の高さの両方の特性を満たすことができる。熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂またはシアネート樹脂を用いることができる。エポキシ樹脂は、耐熱性が高いため特に好ましい。ビアホール導体104は、絶縁層にビアホールを形成した後、その内側表面をスルーホールメッキすることによって、あるいは導電性樹脂組成物を充填し、必要に応じて硬化することによって形成できる。その後、必要に応じて、埋め込み樹脂、フィルドメッキ等によってスルーホールを充填してもよい、また、金属と半田の組み合わせ等で形成してもよい。別の態様では、ビアホール導体104は、絶縁層にビアホールを形成した後、ビアホールに導電性樹脂組成物を充填し、必要に応じて硬化することによって形成できる。
The via-
半導体素子104は、配線パターン102aに実装されている。半導体素子104としては、例えばトランジスタ、IC、LSI等の素子が用いられる。また、半導体素子は、研磨による脆弱層の形成や、薄型化する等、実質的な破壊強度を下げる処理をしてもよい。また、半導体素子104は、封止樹脂を用いて、半導体素子104とバンプ105との接続部および/またはバンプ105と配線パターン102aとの接続部の周囲の少なくとも一部を封止してもよい。封止樹脂の注入によって、半導体素子104を絶縁層101に埋設する際に、半導体素子104と配線パターン102aとの間に隙間ができることを防止することができる。封止樹脂としては、通常のフリップチップボンディングに使用されるアンダーフィル樹脂を用いることができる。配線パターン102aと半導体素子104との接続には、例えば図1のようにバンプ105を用いたフリップチップボンディングを用いることができる。半導体素子の実装方法としては、導電性接着剤、異方性導電フィルム(ACF)、非導電性フィルム(NCF)等とバンプを用いる方法を使用できる。また、チップサイズパッケージ(CSP)による半田実装等も容易な実装方法である。また、半導体素子104の背面(図面の上側面)は、絶縁層との密着強度を向上させるために、粗面化したり、カップリング材等を塗布してもよい。
The
バンプ105は、半導体素子104と配線パターン102とを接続する。例えば金、銅、半田等の金属を用いてバンプを形成することができる。バンプ105の形成は、ワイヤーボンディング、メッキ、印刷等により実施できる。尚、上述の絶縁層、配線パターン、ビアホール導体、半導体素子およびバンプについての説明は、図1の態様にのみ当て嵌まるのではなく、本発明のいずれの態様についても当て嵌まる。
The
図1に示した半導体装置100において、絶縁層101は半導体素子104に強固に接着しており、その結果、絶縁層101と半導体104との間の接着強度は、第1の要旨の半導体装置においては半導体素子104の破壊強度より実質的に大きく、また、第2の要旨の半導体装置においては半導体素子104と配線パターン102aとの接続強度より実質的に大きい。これによって、半導体素子104を、解析目的で絶縁層101から剥がそうとすると、当然、素子が剥れる前に、半導体素子104自体、あるいは配線パターンと半導体素子との間の電気的接続が破壊してしまう。このような破壊が生じると、半導体素子が保持している情報の改竄、解析等が行えなくなり、情報は漏洩しない。結論として、半導体装置100に物理的なセキュリティが付加された半導体装置となり、情報信頼性が向上した半導体装置が提供される。
In the
(実施の形態2)
図2は、本発明の半導体装置の別の実施の形態の一例を断面図にて模式的に示す。本実施の形態における半導体装置200に関しては、半導体素子204が第2電気絶縁層201bによって覆われていることを除いて、図1に示した態様と実質的に同様である。従って、実施の形態2の半導体装置を構成する要素としては、特に説明のない限り実施形態1で説明したものを用いることができる。
(Embodiment 2)
FIG. 2 schematically shows an example of another embodiment of the semiconductor device of the present invention in a sectional view. The
図2において、半導体装置200は、第1絶縁層201aおよび第2絶縁層201bと、第1配線パターン202aおよび第2配線パターン202bと、ビアホール導体203と、半導体素子204と、バンプ205とを有している。第2絶縁層201bは半導体素子204を内蔵し、これらは強固に接着している。第1絶縁層201aは、その表面に形成された第2配線パターン202bおよびその内部に形成された第1配線パターン202aを有する。図示するように、第2絶縁層201bは、第1絶縁層201aに隣接し、第1絶縁層201aの内部に形成された第1配線パターン202aは第2絶縁層201bに形成されているとも言える。即ち、第1絶縁層201aが、半導体素子204を内蔵する第2絶縁層201bを内蔵している。
In FIG. 2, the
図2において、半導体素子204は、そのバンプ205を介して第1配線パターン202aに電気的に接続され、第1配線パターン202aはビアホール導体203を介して第1絶縁層201aの表面に形成された第2配線パターン202bに所定のように電気的に接続されている。
In FIG. 2, the
半導体素子204を内蔵している第2絶縁層201bと、配線パターン202aおよび202bを形成している第1絶縁層201aとを、異なる材料で形成することによって、それぞれの絶縁層にその用途に応じて適切な材料を選択できるようになる。例えば、第1絶縁層201aには、配線パターン、例えば多層の配線パターンを有する基板を形成し易く、信頼性の高い材料を選択でき、また、第2絶縁層201bには、半導体素子204との接着強度が強い材料を選択できる。また、第2絶縁層201bは、半導体素子204を内蔵する部分と半導体素子204を実装する配線パターン202aを形成する部分とで、異なる材料を選択してもよい。後者の部分はアンダーフィル樹脂により構成してよい。
By forming the second insulating layer 201b containing the
本実施の形態において、第2絶縁層201bと半導体素子204との間の接着強度が、半導体素子204自体の破壊強度より大きくなるように構成する。別の態様では、第2絶縁層201bと半導体素子204との間の接着強度が、半導体素子204とバンプ205との間の接続強度および/または第1配線パターン202aとバンプ205との間の接続強度より大きくなるように構成する。尚、これらの強度は、配線パターンと半導体素子との接続強度に相当する。尚、一般的に、バンプ205の第1配線パターン202aへの接続強度も、また、半導体素子204への接続強度も、半導体素子204の破壊強度より実質的に小さい。
In this embodiment, the adhesive strength between the second insulating layer 201b and the
上述のような強度関係によって、半導体素子204を解析目的で第2電気絶縁層201bから剥がそうとすると、上述の前者の態様では半導体素子204が壊れ、上述の後者の態様では半導体素子204と第1配線パターン202aとの間の電気的接続がとぎれ、半導体素子204を動作する事ができなくなる。即ち、半導体素子204を実装した配線パターン202aに端子を押し当てても信号が得られず、プロービングすることができなくなる。従って、物理的セキュリティが付加されて情報信頼性が向上した半導体装置が提供される。
When the
尚、図2に示した態様では、第1絶縁層201aには、他方の表面に第3配線パターン202cが設けられ、第3配線パターン202cと第1配線パターン202aとがビアホール導体206によって所定のように接続されている。別の態様では、第3配線パターン202cは、第1配線パターン202aに加えて、またはその代わりに、第2配線パターン202bとビアホール導体によって所定のように接続されていてよい。
In the embodiment shown in FIG. 2, the first insulating
(実施の形態3)
図3は、本発明の半導体装置の更に別の実施の形態の一例を断面図にて模式的に示す。本実施の形態における半導体装置300に関しては、半導体素子の下方にアンダーフィルが存在する点および絶縁層が残留応力を有する点以外は、上述の実施の形態1と同様である。従って、実施の形態3の半導体装置を構成する要素としては、特に説明のない限り実施形態1で説明したものを用いることができる。
(Embodiment 3)
FIG. 3 schematically shows an example of still another embodiment of the semiconductor device of the present invention in a sectional view. The
図3において、半導体素子304は、そのバンプ305を介して第1絶縁層301aの下面に形成された第1配線パターン302aに電気的に接続され、第1配線パターン302aはビアホール導体303を介して第2絶縁層301bの表面に形成された第2配線パターン302bに所定のように電気的に接続されている。半導体素子304の下方には、第1配線パターン302aとの間にアンダーフィル306が存在し、半導体素子304が実装される第1配線パターン302aおよびアンダーフィル306の下方に存在する第2絶縁層301bは、半導体素子304の周囲に存在する第1絶縁層301aと同じでも異なってもよい。
In FIG. 3, the
一般に、絶縁層を構成している樹脂は、例えばプレス成形により加熱下、圧力を加えた状態で硬化してその後冷却したり、あるいは加熱下、熱膨張率の異なる材料と接着してその後冷却したりすることによって、絶縁層は、その内部に残留応力を有したままの状態となる。 In general, the resin constituting the insulating layer is cured by, for example, press molding under heat and pressure and then cooled, or it is cooled and bonded to a material having a different coefficient of thermal expansion. As a result, the insulating layer remains in a state having residual stress therein.
本実施の形態においては、絶縁層(301aおよび301b)を構成する材料をプレス成形により、圧力を印加しながら加熱して硬化させ、その後、プレスされた状態のままで冷却することによって、絶縁層301を構成する樹脂内部に残留応力が残った状態のままとなっている。尚、図示した形態においては、半導体素子304の下方にアンダーフィル306が充填されている。アンダーフィル306としては、いずれの既知の材料を使用してもよく、例えばシート状、液体状の樹脂材料を用いることができる。
In the present embodiment, the material constituting the insulating layers (301a and 301b) is heated and cured while applying pressure by press molding, and then cooled in the pressed state, whereby the insulating layer is obtained. Residual stress remains in the resin constituting 301. In the illustrated embodiment, an
図示した形態において、第1絶縁層301aと半導体素子304、半導体素子304とアンダーフィル306は強固に接着している。また、第1絶縁層301aに残っている残留応力は、半導体素子の304の破壊強度より強くなるように構成されている。半導体素子の強度は、通常、圧縮方向ではなく、剥離や曲げ方向に作用する力によって支配される。そのため、半導体素子を内蔵している状態では、曲げ方向の力が作用しないため、半導体装置を通常に動作させることができる。しかしながら、半導体素子を解析するために、その周囲の絶縁層301を削ったり、あるいは研磨したりすることによって絶縁層を取り除こうとすると、残留応力が解放される。従って、この残留応力を半導体304破壊強度より大きくしておくと、半導体素子304は残留応力が解放される時にその応力によって破壊されることになり、よって、半導体装置に物理的なセキュリティを付加することができる。
In the illustrated form, the first insulating
別の態様では、半導体素子において、アンダーフィル306の弾性率を絶縁層(301aおよび/または301b)より大きくしておき、アンダーフィル306が引き伸ばされた状態を絶縁層が保持するように構成しておく。この場合、その周囲の絶縁層301を削ったり、あるいは研磨したりすることによって絶縁層を取り除くと、絶縁層は、アンダーフィルの引き伸ばされた状態を保持できなくなって縮もうとして、半導体素子304のアンダーフィル306と接する面に強く力が働き、半導体素子304が破壊するように構成する。これにより、半導体素子304の情報は漏洩せず、保護されることになり、情報信頼性を向上させた半導体装置が提供される。
In another aspect, in the semiconductor element, the
尚、図3に示した形態では、第1絶縁層301aは、配線パターン302aおよび302bと反対側に、別の配線パターン307aおよび307bを有する。これらの配線パターンは、必要に応じて、配線パターン302aおよび/または302bと所定のように電気的に接続されていてよい。
In the form shown in FIG. 3, the first insulating
(実施の形態4)
図4は、本発明の半導体装置の更に別の実施の形態の一例を断面図にて模式的に示す。本実施の形態における半導体装置400に関しては、2つの絶縁層401aおよび401bがそれぞれ熱膨張係数の異なる2つの材料で形成されている点以外は、上述の実施の形態1と同様である。従って、実施の形態4の半導体装置を構成する要素としては、特に説明のない限り実施形態1で説明したものを用いることができる。
(Embodiment 4)
FIG. 4 schematically shows an example of still another embodiment of the semiconductor device of the present invention in a sectional view. The
図4において、第1絶縁層401aに内蔵された半導体素子404は、そのバンプ405を介して第1絶縁層401aの下面に形成された第1配線パターン402aに電気的に接続され、第1配線パターン402aはビアホール導体403を介して第2絶縁層401bの表面に形成された第2配線パターン402bに所定のように電気的に接続されている。
In FIG. 4, the
本実施の形態においては、半導体装置400は、熱膨張係数の異なる絶縁層401aおよび401bの2種類で形成されている。これらの絶縁層は、硬化性樹脂、好ましくは熱硬化性樹脂から形成されており、第1絶縁層401aを硬化により形成する時に、第2絶縁層401bを既に硬化した状態としておく(即ち、寸法安定状態である)ことで、第1絶縁層に残る残留応力をより強くすることができる。尚、第1絶縁層401aの熱膨張係数は、第2絶縁層401bの熱膨張係数より大きいのが好ましい。
In this embodiment, the
第1絶縁層401aを形成する硬化性樹脂を加熱して硬化させ、その後、冷却する場合、加熱によって膨張した樹脂が収縮しようとするが、既に硬化した第2絶縁層は温度変化による寸法変化が小さいので、第1絶縁層401aを構成する樹脂は収縮できず、その結果、その内部に残留応力が固定された状態で保持される。即ち、第1絶縁層401aを形成する硬化樹脂は、加熱により熱膨張した状態で第2絶縁層401bによって膨張状態が維持されたままで冷却固化される。従って、膨張状態を維持する第2絶縁層401bの能力が低下する、または無くなると、第1絶縁層401aの残留応力が発現することになる。また、そのような残留応力は、第1絶縁層自体の機械的強度によっても維持されている。従って、第1絶縁層401aが削ることによって薄くなったり、一部分が除去されることによっても第1絶縁層401aの残留応力が発現することになる。
When the curable resin forming the first insulating
この場合、第2絶縁層401bの平面方向の熱膨張率を第1絶縁層401aの平面方向の熱膨張率より小さくすると、硬化して第1絶縁層401aが形成される時に、絶縁層に対して垂直な方向に作用する残留応力が強く発生する。例えば、ガラスクロス、アラミド等の熱膨張率の小さな補強材を含むことによって、第2絶縁層401bの平面方向の熱膨張係数を抑えることができる。また、発生する応力は、第1絶縁層401aの弾性率が高いほど強くなる。従って、半導体素子404を内蔵する第1絶縁層401aの弾性率を第2絶縁層401bより高くしておくことが有効である。
In this case, if the coefficient of thermal expansion in the planar direction of the second insulating
図示した態様において、第1絶縁層401aと半導体素子404とは強固に接着している。また、第1絶縁層401aに発生している残留応力が、半導体素子404とバンプ405との接合強度、または第1配線パターン402aとバンプ405との接合強度より強くなるように構成する。その結果、半導体素子404を解析するために、第1絶縁層401aおよび/または第2絶縁層401bを削ったり、研磨したりすることによって取り除こうとすると、第1絶縁層の残留応力が解放される。
In the illustrated embodiment, the first insulating
この応力を、半導体素子404と第1配線パターン402aとの接続強度、即ち、半導体素子404とバンプ405との間の接合強度、またはバンプ405と第1配線パターン402との間の接合強度より高くしておくと、半導体素子404と第1配線パターン402との間の電気的接続がとぎれ、半導体素子404を動作することができなくなる。その結果、半導体素子404を実装した第1配線パターン402aに端子を押し当てて、プロービングすることができなくなり、従って、物理的セキュリティが付加され、情報信頼性が向上した半導体装置が提供される。
This stress is higher than the connection strength between the
尚、図4に示した形態では、第1絶縁層401aは、配線パターン402aおよび402bと反対側に、別の配線パターン407aおよび407bを有する。これらの配線パターンは、必要に応じて、配線パターン402aおよび/または402bと所定のように例えばビアホール導体によって電気的に接続されていてよい。
In the form shown in FIG. 4, the first insulating
(実施の形態5)
図5は、本発明の半導体装置の更に別の実施の形態の一例を断面図にて模式的に示す。本実施の形態における半導体装置500に関しては、2つの半導体素子504aおよび504bが内蔵されており、これらの半導体素子の間を接続する配線パターン502dが存在する点以外は、上述の実施の形態1と同様である。従って、実施の形態5の半導体装置を構成する要素としては、特に説明のない限り実施形態1で説明したものを用いることができる。
(Embodiment 5)
FIG. 5 schematically shows an example of still another embodiment of the semiconductor device of the present invention in a sectional view. With respect to the
図5において、半導体素子504aは、そのバンプ505aを介して絶縁層501の内部に位置する第1配線パターン502aに電気的に接続され、第1配線パターン502aはビアホール導体503aを介して絶縁層501の表面に形成された第2配線パターン502bに所定のように電気的に接続されている。半導体素子504bは、そのバンプ505bを介して絶縁層501の内部に位置する第1配線パターン502aに電気的に接続され、第1配線パターン502aはビアホール導体503bを介して絶縁層501の表面に形成された第2配線パターン502bに所定のように電気的に接続されている。尚、配線パターン502aの一部である配線パターン502dが2つの半導体素子を接続している。2つの半導体素子は、それぞれが補完的に作用して1つの新たな半導体素子としての機能を果たす。この例では、2つの半導体素子が補完的に作用して1つの半導体素子として機能するが、補完的に作用する半導体素子の数は、2つに限定されるものではなく、2つまたはそれ以上のいずれであってもよい。
In FIG. 5, the
具体例としては、半導体素子504aは暗号化等による信号変換を行い、情報にソフト的なセキュリティをかける機能を有する素子(例えば暗号回路素子)であり、半導体素子504bは、個人情報等の漏洩すると困る情報が保存されている素子(例えばメモリー)である。この場合、配線パターン502dは、半導体素子504a−504b間を接続し、半導体素子504bに入っている情報は、半導体素子504aで暗号化され、半導体装置500の外部に出力される。
As a specific example, the
そのため、半導体素子504a−504b間の情報は、通常の基板上に実装すると、プロービングされる危険性が生じる。そこで、本実施の形態では、半導体504aおよび504bを絶縁層501に内蔵すると共に、少なくともこれらを接続する配線パターン502dを、好ましくは配線パターン502b全部を内蔵することにより、これらが外部に露出せず、その結果、容易に解析できないようにしている。このような構造とすることで、もし例えば暗号鍵情報等が流出したとしても、半導体素子504aだけの設計変更で済ませることができ、すべの半導体素子を設計変更する必要が無くなる。また、それぞれの半導体素子を様々なデバイスで共通化できる等、情報信頼性を有し、生産に適した半導体装置が提供される。
Therefore, there is a risk that information between the
(実施の形態6)
図6は、本発明の半導体装置の更に別の実施の形態の一例を断面図にて模式的に示す。本実施の形態における半導体装置600に関しては、半導体素子604aと半導体素子604bとの間の接続にビアホール導体604bを用いている点、ならびに電子部品607をも内蔵している点以外は、上述した実施の形態5と同様である。従って、本実施の形態において、特に説明のない要素については、実施の形態5と同じであってよい。
(Embodiment 6)
FIG. 6 schematically shows an example of still another embodiment of the semiconductor device of the present invention in a sectional view. Regarding
電子部品607は、半導体装置の回路を形成する要素であり、受動素子である点で半導体素子とは異なる。電子部品としては、例えばコンデンサ、インダクタ、抵抗等のチップ部品、ダイオード、サーミスタ、スイッチ等を例示できる。このような電子部品は、ディスクリート部品であり、これを内蔵することによって、新たに内蔵部品を開発する必要がなくなる。また、精度、温度特性、用途等に応じて既存の部品を使用でき、信頼性の向上につながる。また、電子部品として印刷抵抗、薄膜コンデンサ・インダクタ等を形成してもよい。電子部品607の実装には、半田、導電性接着剤等を用いることができる。高温半田、導電性接着剤を用いる場合、モジュールをリフローで実装する際の半田の再溶融を防止できる。また、鉛フリー半田を用いる場合、環境への負荷を軽減できる。
The
ビアホール導体603bは、配線パターン602aを介して半導体素子604a−604b間を接続している。半導体素子604a−604b間の接続にビアホール導体603bを用いていることで、半導体装置の側方からの研磨等によって配線パターン602aを露出させることが難しくなり、外部から容易に解析できなくなっている。これにより、情報信頼性を有し、生産に適した半導体装置が提供される。
The via-
(実施の形態7)
図7は、本発明の半導体装置の更に別の実施の形態の一例を断面図にて模式的に示す。本実施の形態における半導体装置700に関しては、シールド708を用いている点以外は、上述した実施の形態5と同様である。従って、本実施の形態において、特に説明のない要素については、実施の形態5と同じであってよい。半導体装置700は、少なくとも2つの半導体素子704aおよび704bを有して成り、これらは、それらを実装する配線パターン702aの一部である702dにより所定のように接続されている。また、配線パターン702aはビアホール導体703を介して絶縁層701の表面にある配線パターン702bに接続されている。
(Embodiment 7)
FIG. 7 schematically shows an example of still another embodiment of the semiconductor device of the present invention in a sectional view. The
図示した態様では、シールド708は、半導体素子704aおよび704bの上下両側に配置されているが、片側であってもよく、また、一方の半導体素子の両側または片側に配置されていてもよい。最も好ましくは、図示するように、シールドは、実質的に全ての半導体素子およびそれを接続する配線パターン702dの片側または両側に配置されているが、シールドはそのような配置の一部を構成するだけであってもよい。少なくとも配線パターン702dをシールドするように構成すればよい。
In the illustrated embodiment, the
シールド708は、例えば、銅箔等の導電体や磁気吸収材料で形成されており、配線パターン702aの信号を外部からプローブ等によってモニタリングされることを防ぐことができる。シールド708は、配線パターン702aおよび702bと同様の材料を使用して、配線パターンを形成する工程と同様にして形成することができる。別の態様では、フェライトの粉末と樹脂の混合物のシートをシールドの形成に用いることができ、絶縁層701を形成する際に、内部にシートが含まれるようにしてよい。また、シールド708はビアホール導体、配線パターン等によってグランド電位に接続することにより、半導体装置をより、安定に動作させることができる。尚、シールドは、図示するように1層であっても、複数層重ねてもよい。
The
100、200、300、400、500、600、700…半導体装置
101、201、301、401、501、601、701…絶縁層
102、202、302、307、402、407、502、602、702…配線パターン
103、203、206、303、403、503、603、703…ビアホール導体
104、204、304、404、504、604、704…半導体素子
105、205、405、505、605、705…バンプ
306…アンダーフィル
607…電子部品
708…シールド
100, 200, 300, 400, 500, 600, 700 ...
Claims (14)
14. The semiconductor device according to claim 13, wherein the potential of the shield is a ground potential.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003300999A JP2005071131A (en) | 2003-08-26 | 2003-08-26 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003300999A JP2005071131A (en) | 2003-08-26 | 2003-08-26 | Semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005071131A true JP2005071131A (en) | 2005-03-17 |
Family
ID=34405751
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2003300999A Pending JP2005071131A (en) | 2003-08-26 | 2003-08-26 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2005071131A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2014122813A1 (en) * | 2013-02-08 | 2017-01-26 | 株式会社村田製作所 | Multilayer inductor element and DC-DC converter module |
-
2003
- 2003-08-26 JP JP2003300999A patent/JP2005071131A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPWO2014122813A1 (en) * | 2013-02-08 | 2017-01-26 | 株式会社村田製作所 | Multilayer inductor element and DC-DC converter module |
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