JP2005175019A - Semiconductor device and multilayer semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置及び積層型半導体装置に関し、詳細には、半導体装置の積層に適した半導体装置及びそれを積層してなる積層型半導体装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device and a stacked semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device suitable for stacking semiconductor devices and a stacked semiconductor device formed by stacking the semiconductor devices.
近年、電子機器の小型化に伴って、高密度に半導体装置を実装することが求められている。半導体装置の高密度実装を実現するためには、高密度実装に適した構造の半導体装置が用いられる。このような半導体装置として、例えば、特許文献1には、半導体チップと同じサイズとなるように形成された半導体装置が開示されている。図12に、特許文献1に記載されている半導体装置を示す。
In recent years, with the miniaturization of electronic equipment, it is required to mount semiconductor devices at high density. In order to realize high-density mounting of a semiconductor device, a semiconductor device having a structure suitable for high-density mounting is used. As such a semiconductor device, for example,
上記特許文献1に記載の半導体装置100は、図12に示すように、半導体チップ101表面に、電極パッド102を有している。この電極パッド102と、外部接続用の端子とが、配線105を介して、電気的に接続される。
The
上記半導体装置100を製造する際には、まず、半導体チップ101上に、上記電極パッド102が露出するように、パッシベーション膜103及び絶縁皮膜104を形成する。続いて、露出した電極パッド102上及び絶縁皮膜104上の一部に、電極パッド102に電気的に接続されるように、所定のパターンの配線105を形成する。該配線105の形成に際しては、電極パッド102及び絶縁皮膜104上に、配線材料となる金属のスパッタリングを行って金属膜を形成し、フォトリソグラフィによって配線パターンに応じたレジストパターンを形成する。そして、該レジストパターンをマスクとして、スパッタリングによって形成された金属膜をエッチングした後、レジストパターンを除去する。これにより、所定のパターンで配線105が形成される。
When manufacturing the
このように、配線105を形成した後、該配線105及び絶縁皮膜104上に、フォトリソグラフィによって、配線105上の所定の位置が露出するように保護膜106を形成する。このとき、同時に、半導体チップ101の側壁を覆うように、保護膜107を形成する。そして、この露出した配線105上に、外部接続用の端子であるバンプ121を配置して、配線105とバンプ121とを電気的に接続する。
After the
また、上記特許文献1には、上記の半導体チップ101を複数用いて半導体装置を形成することが記載されている。該半導体装置は、例えば、実装用の基板上に複数の半導体チップを平面的に配置してなっている。このような複数の半導体チップを備えた半導体装置では、各半導体チップ間の接続は、上記配線105の形成と同様に行うことができる。
すなわち、実装用の基板上に、複数の半導体チップを互いに隣接して配置し、パッシベーション膜及び絶縁皮膜を形成する。続いて、各半導体チップに備えられた電極パッド間を、上記したように、スパッタリングによる金属膜の形成、フォトリソグラフィ、金属膜のエッチングを行うことによって形成された配線で、接続する。 That is, a plurality of semiconductor chips are arranged adjacent to each other on a mounting substrate, and a passivation film and an insulating film are formed. Subsequently, as described above, the electrode pads provided in each semiconductor chip are connected by the wiring formed by forming the metal film by sputtering, photolithography, and etching the metal film.
このように、基板上に複数の半導体チップを隣接して配置して、半導体チップ間を接続することにより、平面的に配置された複数の半導体チップの合計サイズと同じサイズの半導体装置を製造することができる。従って、上記特許文献1の手法を用いれば、半導体チップを平面的に並べる場合に、高密度実装を実現した半導体装置を製造することができる。
しかしながら、半導体装置のさらなる高密度実装を実現するためには、半導体装置の平面的な高密度実装を実現するだけでなく、半導体装置の積層に際しても、高密度に実装することが望まれる。そこで、半導体チップと同等の小型の半導体装置を積層する場合には、例えば、次のように行えばよい。すなわち、半導体装置を構成する半導体チップを貫通する貫通口を設け、該貫通口に設けられた導電体を介して、各半導体チップ間を電気的に接続する。貫通口に設けられる導電体は、貫通口内部に絶縁膜を形成した上で、導電性物質をメッキ等によって形成する(例えば、特許文献2等参照)。 However, in order to realize further high-density mounting of semiconductor devices, it is desired not only to realize planar high-density mounting of semiconductor devices but also to mount the semiconductor devices at high density. Therefore, when stacking small semiconductor devices equivalent to semiconductor chips, for example, the following may be performed. That is, a through hole penetrating a semiconductor chip constituting the semiconductor device is provided, and the semiconductor chips are electrically connected through a conductor provided in the through hole. The conductor provided in the through hole is formed by forming a conductive material by plating or the like after forming an insulating film inside the through hole (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、上記のような技術によって、積層された半導体チップ間を接続する手法は、絶縁膜や導電体の欠陥が生じる等の問題を生じやすく、技術面での困難性を伴う。また、この技術を用いて積層する場合には、貫通口、絶縁層、導電体の形成に非常に時間を必要とし、設備投資も莫大となる。それゆえ、製造コストが非常に増大し、積層された半導体装置を安価に提供することが困難となってしまう。 However, the technique for connecting the stacked semiconductor chips by the above-described technique easily causes problems such as defects in the insulating film and the conductor, and is accompanied by technical difficulties. Further, in the case of stacking using this technique, it takes a very long time to form the through hole, the insulating layer, and the conductor, and the capital investment is enormous. Therefore, the manufacturing cost is greatly increased, and it becomes difficult to provide a stacked semiconductor device at a low cost.
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、半導体装置を積層する場合に、半導体装置間の電気的な接続を簡便かつ安価に行って、半導体装置の高密度実装を実現し得る半導体装置及びそれを積層してなる積層型半導体装置を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to easily and inexpensively perform electrical connection between semiconductor devices when stacking semiconductor devices. An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of realizing high-density mounting of the device and a stacked semiconductor device formed by stacking the semiconductor devices.
本発明の半導体装置は、上記課題を解決するために、電極パッドを有する半導体チップを備えた半導体装置において、上記電極パッドが形成されている側の表面である第1面に、電極パッドと外部とを電気的に接続するための第1の接続端子を有するとともに、上記第1面以外の表面である第2面に、電極パッドと外部とを電気的に接続するための第2の接続端子を有し、上記第2の接続端子は、金属線を介して上記電極パッドに接続されていることを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, a semiconductor device of the present invention is a semiconductor device including a semiconductor chip having electrode pads. And a second connection terminal for electrically connecting the electrode pad and the outside to a second surface which is a surface other than the first surface. The second connection terminal is connected to the electrode pad via a metal wire.
また、本発明の半導体装置は、上記の半導体装置において、上記金属線は、絶縁体によって覆われていることが好ましい。 In the semiconductor device according to the present invention, the metal wire is preferably covered with an insulator.
また、本発明の半導体装置は、上記の半導体装置において、上記絶縁体は、伸縮性を有していることが好ましい。 Further, in the semiconductor device of the present invention, in the above semiconductor device, the insulator preferably has stretchability.
また、本発明の半導体装置は、上記の半導体装置において、上記第1の接続端子は、上記電極パッドに電気的に接続されるとともに、上記半導体チップの第1面側の面上に形成された第1の配線の一部であってもよい。 In the semiconductor device of the present invention, in the semiconductor device, the first connection terminal is electrically connected to the electrode pad and is formed on a surface on the first surface side of the semiconductor chip. It may be a part of the first wiring.
また、本発明の半導体装置は、上記の半導体装置において、上記金属線には、上記電極パッドへの接続位置と、上記第2の接続端子への接続位置との間の位置に、該金属線と外部とを電気的に接続するための接続部が設けられてもよい。 In the semiconductor device according to the present invention, in the semiconductor device described above, the metal wire is disposed at a position between the connection position to the electrode pad and the connection position to the second connection terminal. A connecting portion for electrically connecting the outside and the outside may be provided.
また、本発明の半導体装置は、上記の半導体装置において、上記第2の接続端子に電気的に接続されるとともに、上記半導体チップの第2面側の面上に形成された第2の配線を有し、上記第2の配線の一部は、該第2の配線と外部とを電気的に接続するための第2配線用接続端子となっていてもよい。 According to another aspect of the semiconductor device of the present invention, in the above semiconductor device, the second wiring formed on the second surface side of the semiconductor chip is electrically connected to the second connection terminal. And a part of the second wiring may serve as a second wiring connection terminal for electrically connecting the second wiring and the outside.
また、本発明の半導体装置は、上記の半導体装置において、上記第2の配線は、上記半導体チップの第2面側の面上に、伸縮性を有する絶縁層を介して設けられていることが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, in the above semiconductor device, the second wiring is provided on a surface on the second surface side of the semiconductor chip via an insulating layer having elasticity. preferable.
また、本発明の半導体装置は、上記の半導体装置において、上記第2の配線を覆う絶縁性の保護層を有し、上記保護層は、伸縮性を有することを特徴とすることが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, it is preferable that the semiconductor device includes an insulating protective layer that covers the second wiring, and the protective layer has elasticity.
また、本発明の半導体装置は、上記の半導体装置において、上記第1の接続端子、第2の接続端子、第2配線用接続端子、接続部からなる群のうちの少なくとも1つに、突起電極が設けられていてもよい。 According to another aspect of the semiconductor device of the present invention, in the semiconductor device described above, at least one of the group consisting of the first connection terminal, the second connection terminal, the second wiring connection terminal, and the connection portion has a protruding electrode. May be provided.
また、本発明の積層型半導体装置は、上記した各半導体装置から選ばれる少なくとも2つの半導体装置を積層してなることを特徴としている。 In addition, the stacked semiconductor device of the present invention is characterized in that at least two semiconductor devices selected from the semiconductor devices described above are stacked.
本発明の半導体装置は、以上のように、上記第1面に第1の接続端子を有し、該第1面以外の表面である第2面に、金属線を介して電極パッドに接続される第2の接続端子を有している。そのため、上記半導体装置の第1面側及び第2面側にて、外部との接続が可能になる。従って、上記第1面側又は第2面側に、他の半導体装置や実装基板等(以下、実装部材と記載する)を配置することによって、本発明の半導体装置と実装部材とを容易に電気的に接続することができる。それゆえ、本発明の半導体装置を用いれば、半導体装置の高集積化を簡便に行うことができるという効果を奏する。 As described above, the semiconductor device of the present invention has the first connection terminal on the first surface, and is connected to the electrode pad via the metal wire on the second surface other than the first surface. A second connection terminal. Therefore, connection to the outside is possible on the first surface side and the second surface side of the semiconductor device. Therefore, by disposing another semiconductor device, a mounting substrate, or the like (hereinafter referred to as a mounting member) on the first surface side or the second surface side, the semiconductor device and the mounting member of the present invention can be easily electrically connected. Can be connected. Therefore, if the semiconductor device of the present invention is used, the semiconductor device can be easily highly integrated.
さらに、上記半導体装置は、第2の接続端子は、金属線を介して電極パッドに接続されているため、第2面上の任意の位置に第2の接続端子を配置することができる。つまり、上記半導体装置は、第2の接続端子の第2面上での配置位置の自由度が高いので、半導体装置を実装部材に実装する際の自由度を向上することができる。 Further, in the semiconductor device, since the second connection terminal is connected to the electrode pad via the metal wire, the second connection terminal can be arranged at an arbitrary position on the second surface. In other words, since the semiconductor device has a high degree of freedom in the arrangement position of the second connection terminal on the second surface, the degree of freedom in mounting the semiconductor device on the mounting member can be improved.
また、本発明の半導体装置は、上記の半導体装置において、上記金属線が絶縁体によって覆われているので、半導体装置の製造及び実装等における操作性を向上することができる。さらに、上記絶縁体によって、金属線のショートやリーク不良、断線等を防止することができるので、半導体装置の信頼性を向上することができるという効果を奏する。 In the semiconductor device of the present invention, since the metal wire is covered with an insulator in the semiconductor device described above, operability in manufacturing and mounting of the semiconductor device can be improved. Furthermore, since the insulator can prevent a short circuit, a leak failure, a disconnection, or the like of the metal wire, there is an effect that the reliability of the semiconductor device can be improved.
また、本発明の半導体装置は、上記の半導体装置において、上記絶縁体が伸縮性を有している。そのため、半導体装置の製造時の温度変化、半導体装置の使用時の外部環境や半導体チップの発熱による温度変化等によって、半導体装置の各構成部材の熱膨張等の伸縮が生じた場合にも、上記構成部材の伸縮に応じて、絶縁体が伸縮することができる。これにより、上記の温度変化が発生して構成部材が伸縮した場合にも、金属線を覆う絶縁体に亀裂等の損傷や破損が生じることはない。従って、金属線のショートやリーク不良、断線等を防止して、信頼性の高い半導体装置を提供することができるという効果を奏する。 In the semiconductor device of the present invention, the insulator has elasticity in the semiconductor device. Therefore, even when expansion / contraction such as thermal expansion of each component of the semiconductor device occurs due to a temperature change at the time of manufacturing the semiconductor device, an external environment at the time of using the semiconductor device or a temperature change due to heat generation of the semiconductor chip, etc. The insulator can expand and contract according to the expansion and contraction of the constituent members. Thereby, even when the above temperature change occurs and the constituent members expand and contract, the insulator covering the metal wire is not damaged or broken such as a crack. Accordingly, it is possible to provide a highly reliable semiconductor device by preventing a short circuit, leakage failure, disconnection, and the like of the metal wire.
また、本発明の半導体装置は、上記の半導体装置において、上記第1の接続端子は、電極パッドに電気的に接続されるとともに、半導体チップの第1面側の面上に形成された第1の配線の一部となっている。つまり、本発明の半導体装置では、電極パッドが形成されている側の半導体チップ上に、電極パッドが接続される第1の配線を設け、該第1の配線の所望の領域を第1の接続端子としている。そのため、第1面上の任意の位置に、第1の接続端子を設けることができるので、半導体装置を実装部材に実装する、あるいは積層する際の自由度を向上することができる。また、半導体装置の高集積化を容易に行うことができるという効果を奏する。 In the semiconductor device according to the present invention, the first connection terminal is electrically connected to the electrode pad and is formed on the first surface side surface of the semiconductor chip. Part of the wiring. That is, in the semiconductor device of the present invention, the first wiring to which the electrode pad is connected is provided on the semiconductor chip on the side where the electrode pad is formed, and a desired region of the first wiring is connected to the first connection. It is a terminal. Therefore, since the first connection terminal can be provided at an arbitrary position on the first surface, the degree of freedom in mounting or stacking the semiconductor device on the mounting member can be improved. In addition, the semiconductor device can be easily highly integrated.
また、本発明の半導体装置は、上記の半導体装置において、上記金属線の、電極パッドへの接続位置と、第2の接続端子への接続位置との間の位置に、金属線と外部とを電気的に接続するための接続部が設けられているので、該接続部にて、実装部材との接続を行うことができる。これにより、半導体装置の実装部材への実装や積層をより簡便に行って、より容易に半導体装置の高集積化を実現することができるという効果を奏する。 In the semiconductor device of the present invention, in the above semiconductor device, the metal wire and the outside are disposed at a position between the connection position of the metal wire to the electrode pad and the connection position to the second connection terminal. Since the connection part for electrically connecting is provided, it can connect with a mounting member in this connection part. As a result, the semiconductor device can be more easily mounted and stacked on the mounting member, and the semiconductor device can be more easily integrated.
また、本発明の半導体装置は、上記の半導体装置において、上記第2の接続端子に電気的に接続されるとともに、半導体チップの第2面側の面上に形成された第2の配線を有し、該第2の配線の一部は、該第2の配線と外部とを電気的に接続するための第2配線用接続端子となっている。このように、本発明の半導体装置は、第2面側に、第2の配線を有しているので、半導体装置の実装部材への実装や積層をより簡便に行うことができる。 In addition, the semiconductor device of the present invention includes a second wiring formed on the second surface side of the semiconductor chip and electrically connected to the second connection terminal in the semiconductor device. A part of the second wiring serves as a second wiring connection terminal for electrically connecting the second wiring and the outside. Thus, since the semiconductor device of the present invention has the second wiring on the second surface side, it is possible to more easily mount and stack the semiconductor device on the mounting member.
さらに、上記構成の半導体装置では、第2面上の所望する位置に、第2配線用接続端子を設けることができる。これにより、半導体装置を実装部材に実装する際の自由度を向上することができるとともに、半導体装置の実装部材への実装や積層を容易に行うことができるという効果を奏する。 Furthermore, in the semiconductor device having the above configuration, the second wiring connection terminal can be provided at a desired position on the second surface. Accordingly, it is possible to improve the degree of freedom when mounting the semiconductor device on the mounting member, and it is possible to easily mount and stack the semiconductor device on the mounting member.
また、本発明の半導体装置は、上記の半導体装置において、上記第2の配線は、半導体チップの第2面側の面上に、伸縮性を有する絶縁層を介して設けられているので、半導体チップと第2の配線との絶縁性を確保することができる。 In the semiconductor device of the present invention, since the second wiring is provided on the second surface side of the semiconductor chip via a stretchable insulating layer in the semiconductor device described above, the semiconductor device Insulation between the chip and the second wiring can be ensured.
さらに、上記絶縁層は、伸縮性を有しているので、半導体装置の製造や使用時に、該半導体装置が上記した温度変化を経験し、半導体装置の各構成部材の伸縮が生じた場合にも、上記構成部材の伸縮に応じて、絶縁層が伸縮することができるので、絶縁層に歪や亀裂が生じることはない。従って、上記温度変化に際しても、半導体チップと第2の配線との絶縁性を確保することができるので、信頼性の高い半導体装置を提供することができるという効果を奏する。 Furthermore, since the insulating layer has stretchability, when the semiconductor device experiences the temperature change described above during the manufacture and use of the semiconductor device, each component of the semiconductor device expands and contracts. Since the insulating layer can be expanded and contracted according to the expansion and contraction of the constituent members, the insulating layer is not distorted or cracked. Therefore, since the insulation between the semiconductor chip and the second wiring can be ensured even when the temperature changes, there is an effect that a highly reliable semiconductor device can be provided.
また、本発明の半導体装置は、上記の半導体装置において、上記第2の配線を覆う絶縁性の保護層を有しているので、半導体装置の製造及び実装等における操作性を向上することができる。 In addition, since the semiconductor device of the present invention has an insulating protective layer that covers the second wiring in the semiconductor device, the operability in manufacturing and mounting of the semiconductor device can be improved. .
さらに、上記保護層は、伸縮性を有しているので、半導体装置の製造や使用時に、該半導体装置が上記した温度変化を経験し、半導体装置の各構成部材の伸縮が生じた場合にも、上記構成部材の伸縮に応じて、保護層が伸縮することができるので、保護層に歪や亀裂が生じることはない。従って、上記温度変化に際しても、第2配線及び第2接続端子の外部と接続される領域を、物理的ダメージや化学的ダメージから保護して、断線等の発生を防止することができる。これにより、半導体装置の信頼性を向上することができるという効果を奏する。 Further, since the protective layer has stretchability, when the semiconductor device experiences the temperature change described above during the manufacture and use of the semiconductor device, each component member of the semiconductor device also stretches. Since the protective layer can be expanded and contracted according to the expansion and contraction of the constituent members, the protective layer is not distorted or cracked. Accordingly, even when the temperature changes, the region connected to the outside of the second wiring and the second connection terminal can be protected from physical damage and chemical damage, and occurrence of disconnection or the like can be prevented. As a result, the reliability of the semiconductor device can be improved.
また、本発明の半導体装置は、上記の半導体装置において、上記第1の接続端子、第2の接続端子、第2配線用接続端子、接続部からなる群のうちの少なくとも1つに、突起電極が設けられている。そのため、該突起電極にて、半導体装置と実装部材とを電気的に接続することができるので、半導体装置の実装部材への実装や積層を容易に行うことができるという効果を奏する。 According to another aspect of the semiconductor device of the present invention, in the semiconductor device described above, at least one of the group consisting of the first connection terminal, the second connection terminal, the second wiring connection terminal, and the connection portion has a protruding electrode. Is provided. Therefore, since the semiconductor device and the mounting member can be electrically connected by the protruding electrode, there is an effect that the semiconductor device can be easily mounted and stacked on the mounting member.
また、本発明の積層型半導体装置は、上記した各半導体装置から選ばれる少なくとも2つの半導体装置を積層してなっているので、半導体装置の高集積化を容易に行うことができる。これにより、半導体装置の高密度実装を実現して、電子機器の小型化や高性能化にも対応した積層型半導体装置を提供することができるという効果を奏する。 In addition, since the stacked semiconductor device of the present invention includes at least two semiconductor devices selected from the semiconductor devices described above, the semiconductor device can be easily highly integrated. As a result, it is possible to provide a stacked semiconductor device that realizes high-density mounting of the semiconductor device and is compatible with downsizing and high performance of electronic devices.
〔実施の形態1〕
本発明の実施の一形態について図1ないし図5に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
[Embodiment 1]
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
図1(a)に、本実施の形態の半導体装置10の平面図を示し、図1(b)に、図1(a)のA−A’矢視断面図を示す。本実施の形態の半導体装置10は、基板上への実装、あるいは、他の半導体装置上への積層を行う場合に、基板や他の半導体装置と対向する面となり得る実装面を有している。
FIG. 1A shows a plan view of the
上記半導体装置10は、図1(a)(b)に示すように、半導体チップ1の表面に、電極パッド2及び図示しないチップ抵抗やチップコンデンサ等の回路素子を有している。該電極パッド2は、外部接続用の配線5に電気的に接続される、あるいは、図示しない素子用配線を介して上記回路素子に電気的に接続される。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
なお、以下では、図1(b)に示すように、上記半導体装置10の実装面(表面)のうち、上記半導体チップ1の電極パッド2が形成されている側にある半導体装置10の実装面を主面(第1面)10aと記載し、上記半導体装置10の主面10a以外の実装面を対向面(第2面)10bと記載する。
In the following, as shown in FIG. 1B, the mounting surface of the
上記半導体チップ1の表面(面)には、上記電極パッド2表面の少なくとも一部が露出するように第1絶縁層3が形成されている。また、該第1絶縁層3を覆い、かつ、電極パッド2表面を露出させるように、第2絶縁層4が形成されている。つまり、半導体チップ1の表面には、電極パッド2の少なくとも一部の表面が露出するように、半導体チップ1上に順に、第1絶縁層3及び第2絶縁層4が形成されている。
A first insulating
さらに、この露出した電極パッド2表面、及び、第2絶縁層4上には、外部接続用の上記配線(第1の配線)5が形成される。電極パッド2表面に配線5が形成されることにより、電極パッド2と配線5とが電気的に接続される。また、第2絶縁層4及び配線5上には、該配線5表面の少なくとも一部が露出するように、絶縁性の保護膜(絶縁体)6が形成されている。上記配線5表面の露出した領域は、外部接続用の接続端子(第1の接続端子)5aとなる。このように、配線5の一部分が接続端子5aとなっているので、配線5上の所望する領域を露出させることにより、所望する位置に接続端子5aを設けることができる。従って、半導体装置10の実装や積層に際して、外部との接続位置に応じて、接続端子5aを設けることができる。
Further, the wiring (first wiring) 5 for external connection is formed on the exposed surface of the
上記保護膜6は、配線5及び第2絶縁層4上に形成されるとともに、半導体チップ1の側面から半導体チップ1の電極パッド2が形成されている側の表面の端部付近に至る一帯(以下、エッジ部1aと記載する)を覆うように形成されている。つまり、保護膜6は、半導体チップ1の側面を覆うとともに、半導体チップ1の端部付近に設けられた第2絶縁層4及び配線5を覆い、さらに、半導体チップ1の端部以外に設けられた第2絶縁層4及び配線5を所定のパターンで覆っている。
The
また、上記半導体装置10は、他の半導体装置や実装基板等の外部に電気的に接続するための金属製のワイヤ(金属線)7を備えている。該ワイヤ7は、その一端が配線5上に配置され、該配線5と電気的に接続される。これにより、半導体チップ1上の電極パッド2とワイヤ7とが、配線5を介して、電気的に接続される。一方、上記ワイヤ7の他端は他の半導体装置等に接続される端子(第2の接続端子)となる。上記ワイヤ7には、該端子が、ボール状の金属ボール(第2の接続端子)7aとなるように形成されており、上記半導体装置10の対向面10bの任意の位置に配置される。このように、ワイヤ7の端子を金属ボール7aにて形成することにより、ワイヤ7と他の半導体装置との接触面積を大きくすることができるので、電気的な接続を良好に得ることができる。ワイヤ7は、電極パッド2との接続位置と、金属ボール7aの位置との間で、任意に屈曲するとともに、任意の方向に配置されるので、外部との接続位置に応じて、金属ボール7aを配置して屈曲させればよい。このように、金属ボール7aの配置位置は、対向面10b側にて任意に設定することができるので、半導体装置10の実装や積層における自由度を高めることができる。
The
さらに、上記ワイヤ7は、図1(b)に示すように、半導体チップ1のエッジ部1aに配置され、上記保護膜(絶縁体)6によって全体が覆われている。そのため、ワイヤ7の断線やショート、リーク不良等を防止することができる。また、半導体装置10の製造時や、半導体装置10の他の半導体装置等の実装や積層等に際して、操作性を向上することができる。
Further, as shown in FIG. 1B, the
上記構成の半導体装置10にて、上記電極パッド2は、例えば、アルミニウム(Al)を主成分とする金属にて形成され、半導体チップ1の電極となっている。
In the
また、上記第1絶縁層3は、電極パッド2間等の絶縁性を確保するために設けられ、第2絶縁層4は、配線5と図示しない上記素子用配線との間等に発生するクロストークを抑制するために設けられている。本実施の形態では、上記第1絶縁層3は、例えば、シリコン酸化物(SiO2)等の無機絶縁材料にて形成され、上記第2絶縁層4は、例えば、ポリイミド系の有機絶縁材料にて形成されている。
The first insulating
なお、第1絶縁層3及び第2絶縁層4を形成する材料は、無機絶縁材料や有機絶縁材料等、特に限定されない。また、第1絶縁層3と第2絶縁層とが同じ材料で形成されてもよく、また異なる材料で形成されてもよい。さらに、本実施の形態では、図1(b)に示すように、2層の第1絶縁層3及び第2絶縁層4を備えているが、第1絶縁層3のみを設ける構成であってもよく、3層以上の絶縁層を備える構造としてもよい。
In addition, the material which forms the 1st insulating
上記配線5は、電極パッド2側から順に、銅(Cu)層、ニッケル(Ni)層、金(Au)層の3層構造にて形成されている。Cu層は、電気伝導度に優れ、電気信号の伝達に適した層となる。Ni層は、Cu層とAu層との間の拡散を抑制するためのバリア層となるとともに、スズ(Sn)を主成分とする金属からなるハンダ等の接合用材料による接合に寄与する層となる。Au層は、Ni層表面に酸化膜が形成されることを防止するとともに、上記ワイヤ7との接合が可能となるように設けられている。また、上記Au層を設けることによって、該Au層上に接合用材料であるハンダを塗布する際の、ハンダの濡れ性を確保することができる。
The
また、上記ワイヤ7はAuにて形成され、金属ボール7aは、ワイヤボンディングによって形成される。なお、ワイヤ7は、上記Auの他、Alにて形成してもよい。ワイヤ7をAlにて形成した場合には、ワイヤ7の上記他端をボール状の端子として形成することは困難であるが、該ワイヤ7の他端の先端部分を端子として用いることができる。
The
さらに、上記ワイヤ7を覆う保護膜6は、10%以上の引張り伸び率を有する伸縮性を備えた絶縁性の材料を用いることが好ましい。上記引張り伸び率とは、試験片について、引張り試験を行い、試験片が破壊するまでの伸びの比率を表す値である。本実施の形態では、JIS K7127「プラスチックフィルム及びシートの引張試験方法」で定められている試験方法によって、引張破壊伸びの値を求め、該引張破壊伸びの値について、上試験片の標線間距離に対する比率を求めることにより、引張り伸び率を算出している。
Further, the
上記保護膜6を形成する材料は、半導体装置10のサイズ、半導体装置10を構成する各構成部材の線膨張係数の差、半導体装置10の使用環境、材料コスト等を考慮して、適宜選択すればよく、例えば、絶縁性の樹脂材料を用いればよい。上記保護膜6として、樹脂を用いる場合には、硬化後の物性が10%以上の引張り伸び率を示すように、材料を選択すればよい。本実施の形態では、上記保護膜6として、感光性のポリイミド系の樹脂を用いて形成している。
The material for forming the
このように、伸縮性を有する保護膜6を用いることにより、温度変化による半導体装置10の各構成部材の膨張の割合が異なった場合にも、保護膜6が伸縮することによって、該保護膜6に破損や損傷が生じることを防止することができる。
As described above, by using the
すなわち、半導体装置10は、その製造工程時の温度変化や、使用時の外部環境の温度変化、あるいは、使用時の半導体チップ1の発熱等による温度変化等が生じる環境に曝される。上記エッジ部1aに形成された保護膜6は、半導体チップ1上に設けられた第2絶縁層4及び配線5を覆う領域と、半導体チップ1の側面に隣接して設けられた領域とを有しているため、上記の温度変化によって、これらの構成部材がそれぞれ、異なる割合で膨張する可能性がある。このような熱膨張の度合いの違いは、上記構成部材上に設けられた保護膜6にも影響を及ぼす。つまり、保護膜6に歪を生じさせ、保護膜6に亀裂等の損傷や破損を引き起こす原因となる。保護膜6が損傷する、あるいは破損すると、ワイヤ7や半導体チップ1を保護することができず、配線5やワイヤ7の断線、ショートやリーク不良といった不具合が発生し、半導体装置10の信頼性の低下を引き起こす。
That is, the
そこで、上記構成部材の熱膨張の割合が異なっても、保護膜6に歪を生じさせないように、本実施の形態では、伸縮性を備えた材料にて保護膜6を形成している。これにより、半導体装置10が種々の温度条件下に曝され、各構成部材の伸縮の割合が異なった場合にも、保護膜6が伸縮することにより、該保護膜6に亀裂等の破損が生じることを防止することができる。
Therefore, in this embodiment, the
次に、上記構成の半導体装置10の製造工程について、該半導体装置10の製造工程の断面図を示す図2(a)〜(c)及び図3(a)〜(c)に基づいて説明する。
Next, a manufacturing process of the
本実施の形態では、図2(a)に示すように、Alを主成分とする金属からなる電極パッド2、図示しない回路素子、電極パッド2が露出するように形成された第1絶縁層3及び第2絶縁層4が設けられたウエハ11を用いて、半導体装置10を製造する。ここで、上記第1絶縁層3としてSiO2にて形成された層を備え、第2絶縁層4としてポリイミド系樹脂にて形成された層を備えている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2A, the
上記ウエハ11は、後段の工程にて、分割されて半導体チップ1(図2(c))となる。そのため、ウエハ11上には、各半導体チップ1毎に、電極パッド2、回路素子、第1絶縁層3、第2絶縁層4が設けられるように、スクライブライン12によって区画されて、上記電極パッド2、回路素子、第1絶縁層3、第2絶縁層4が形成されている。
The
上記ウエハ11を用いて、まず、該ウエハ11上の電極パッド2が形成された側の表面全体に、図2(b)に示すように、所望のパターンで配線5を形成する配線形成工程を行う。配線5は、電極パッド2側から、Cu,Ni,Auの各層が積層してなる。配線5のパターニングは、リフトオフ、電解メッキ、無電解メッキ、エッチング、印刷、あるいは、これらの手法の組み合わせによって行えばよい。
Using the
上記電極パッド2は、Alを主成分とする金属からなるため、本実施の形態の配線形成工程では、電極パッド2上に、図示しないバリア層を形成した後、配線5を形成することが好ましい。該バリア層は、チタン(Ti)、チタン−タングステン(Ti−W)、クロム(Cr)等を用いて、スパッタリングにより、薄膜状に形成すればよい。上記バリア層を、ウエハ11の電極パッド2が形成されている側の表面に形成した後、該バリア層上に、スパッタリングによって図示しないCu薄膜を形成する。続いて、該Cu薄膜上全体に、図示しないフォトレジストをスピンコートで塗布し、該フォトレジストを乾燥させた後、フォトリソグラフィによって、配線5が形成される領域のCu薄膜が露出するように、パターニングを行う。
Since the
上記フォトレジストのパターニングによって露出したCu薄膜上に、電解メッキによって、Cu、Ni、Auを順に形成して配線5を形成する。該配線5を形成するための電解メッキの終了後、上記フォトレジストを剥離液で除去し、配線5をマスクとして、配線5が形成された領域以外のCu薄膜及びバリア層をエッチング液で除去する。これにより、図2(b)に示すように、ウエハ11上に、所望するパターンで、配線5が形成される。
On the Cu thin film exposed by the photoresist patterning, Cu, Ni, and Au are sequentially formed by electrolytic plating to form the
上記配線形成工程に続いて、ダイシング装置等を用いて、ウエハ11をスクライブライン12に沿ってダイシングして、半導体チップ1毎に分割する。その後、図2(c)に示すように、ウエハ11のサイズよりも少し大きいサイズの板状部材13上に、所定の間隔を隔てて、分割した半導体チップ1をマトリクス状に配置して固定する。なお、各半導体チップ1は、等間隔に配置されることが好ましい。ここで、半導体チップ1間の間隔は、後の工程にて形成されるワイヤ7を、保護膜6を形成するためのポリイミド系樹脂で覆った状態で、半導体チップ1を備えた半導体装置10毎に分割する切りしろ部分となる。従って、この切りしろ部分が確保されるように、半導体チップ1間の間隔を設定すればよい。
Subsequent to the wiring formation step, the
上記板状部材13は、例えば、Alからなる板材、AlやAuをスパッタリングしたシリコン(Si)からなるベアウエハ等、種々の材料からなる板状の部材を用いればよい。本実施の形態では、研磨が容易なSiウエハ表面にAuをスパッタリングしたものを板状部材13として用いている。
The plate-
また、板状部材13に半導体チップ1を固定するための図示しない固定用材料は、例えば、シート状あるいはペースト状等のダイアタッチ材料を用いればよい。該ダイアタッチ材料は、半導体装置10の製造工程にて、半導体チップ1を板状部材13に固定するためのものである。そのため、電気的なショートを防止するためには、銀(Ag)粉等の粒子を含んでいないことが好ましい。
Further, as a fixing material (not shown) for fixing the
上記のように、板状部材13上に半導体チップ1を固定した後、図2(c)に示すように、配線5に接続されるワイヤ7を形成するワイヤ形成工程を行う。上記ワイヤ7は、Auからなる金属細線であり、ワイヤボンディング装置を用いて、超音波及び熱を併用することによって、配線5と板状部材13とを接続するように形成される。ここで、ワイヤ7の配線5に接続されない側の端部、すなわち、板状部材13上に形成されるワイヤ7の端部は、金属ボール7aとして形成する。これにより、半導体装置10と他の半導体装置等との電気的な接合を好適に行うことが可能になる。
As described above, after fixing the
次に、上記配線5の一部、及び、ワイヤ7全体を覆うように、図1(b)に示す保護膜6を形成する保護膜形成工程を行う。上記保護膜6を形成する場合には、まず、硬化後の物性にて10%以上の引張り伸び率を有する感光性のポリイミド系樹脂を、ワイヤ7全体を覆い、板状部材13の半導体チップ1間の間隔を埋めるように、描画法によって塗布する。塗布されたポリイミド系樹脂を乾燥した後、描画法によって塗布して乾燥したポリイミド系樹脂上、及び、半導体チップ1上の配線5及び第2絶縁層4上に、スピンコート法によって、さらに上記ポリイミド系樹脂を塗布し、乾燥させる。その後、フォトリソグラフィによって、配線5の所望する領域が露出するように、上記ポリイミド系樹脂のパターニングを行った後、ポリイミド系樹脂を熱処理によって硬化させる。これにより、図3(a)に示すように、配線5の一部が露出して接続端子5aが形成されるとともに、ワイヤ7全体がポリイミド系樹脂によって覆われた状態となるように、保護膜6が形成される。
Next, a protective film forming step for forming the
続いて、板状部材13を除去して、半導体装置10を得る板状部材除去工程を行う。該板状部材除去工程では、図3(b)に示すように、まず、ダイシング装置等を用いて、半導体チップ1間に設けられた間隔に形成された保護膜6側から、板状部材13の途中まで切り込みを入れる。次いで、板状部材13を除去することにより、図3(c)に示すように、対向面10bにワイヤ7の端子である金属ボール7aが設けられた半導体装置10を得ることができる。
Subsequently, the
上記板状部材13の除去に際しては、例えば、半導体ウエハの裏面を研磨して、該半導体ウエハの厚さを薄くする裏面研磨装置を用いればよい。すなわち、裏面研磨装置を用いて、ワイヤ7の金属ボール7aが露出する程度まで板状部材13を研磨すればよい。なお、該研磨の後に、薬液によるエッチングや、アルゴン(Ar)ガス、四フッ化炭素(CF4)ガス、CF4及び酸素(O2)の混合ガス等によるプラズマ処理を行ってもよい。このように、上記薬液処理やプラズマ処理を行うことにより、板状部材13に固定される側の半導体チップ1表面に残留するマイクロクラックを除去することができる。これにより、半導体装置10の抗折強度を向上し、ワイヤ7の金属ボール7aを、対向面10b表面にて、確実に露出させることができる。
When removing the plate-
上記のように、本実施の形態の半導体装置10の製造工程では、配線形成工程までを、ウエハ11を単位として行った後、ウエハ11を半導体チップ1毎に分割し、分割した半導体チップ1を板状部材13上に配置している。その後、上記したように、板状部材13上の複数の半導体チップ1に対して同時に、ワイヤ形成工程、保護膜形成工程、板状部材除去工程等のその後の工程を行っている。これにより、複数の半導体装置10を効率的に製造することが可能になるので、上記した製造工程によって半導体装置10を製造すれば、半導体装置10の生産性を向上することができる。
As described above, in the manufacturing process of the
なお、得られる半導体装置10の厚さを薄くするためには、上記配線形成工程の後(図2(b))、ウエハ11の研磨を行って、ウエハ11の厚さを薄くすればよい。ウエハ11を薄くした後、半導体チップ1毎に分割するようにダイシングを行い、分割された半導体チップ1を板状部材13上に固定して、ワイヤ形成工程、保護膜形成工程、板状部材除去工程等のその後の工程を行えばよい。これにより、半導体装置10と他の半導体装置を積層した場合にも、積層方向の厚さを低減することができる。
In order to reduce the thickness of the obtained
また、本実施の形態では、半導体装置10の実装面のうち、主面10aに接続端子5aを設け、対向面10bに金属ボール7aを設けているが、半導体装置10の、半導体チップ1の側面側の表面(第2面)に、金属ボール7aを露出するように設けて、接続端子としてもよい。この場合、半導体装置10を他の半導体装置等に隣接して配置することによって、半導体装置間の電気的な接合を行うことができる。
Further, in the present embodiment, of the mounting surface of the
さらに、本実施の形態では、図1(a)(b)に示すように、配線5が露出した接続端子5aを有する半導体装置10について説明したが、該接続端子5a上には、外部接続用の端子として突起電極が形成されていてもよい。図4(a)(b)に、突起電極を備えた半導体装置20を示す。すなわち、半導体装置20は、図4(a)(b)に示すように、接続端子5a上に、Snを主成分とする金属からなる突起電極21が形成されている。このように、突起電極21を形成することにより、基板等への実装に際して、熱処理を行うことによって、突起電極21と基板等に備えられた端子との電気的な接続が可能となる。従って、ハンダ等の接合用材料の供給を行うことなく、簡便に、半導体装置20の実装を行うことができる。
Furthermore, in the present embodiment, as shown in FIGS. 1A and 1B, the
上記突起電極21は、配線5の一部、及び、ワイヤ7全体を保護膜6で覆う保護膜形成工程の後に、形成すればよい。図5(a)〜(c)に、突起電極21を形成する突起電極形成工程の断面図を示す。すなわち、図3(a)に示す保護膜6を形成した後、配線5の一部が露出してなる接続端子5a上にフラックスを塗布する。続いて、該フラックス上に、ボール搭載法を用いて、Snを主成分とする金属からなる球状のハンダであるハンダボールを搭載し、熱処理によって、接続端子5aとハンダボールとを接合する。これにより、図5(a)に示すように、接続端子5a上に突起電極21が形成される。
The protruding
なお、突起電極21の形成は、上記したボール搭載法にて行ってもよいが、印刷法、ワイヤバンプ法、メッキ法等の種々の方法で行ってもよい。また、上記突起電極21は、ハンダを用いて形成しているが、ハンダ以外の材料を用いて形成することもできる。
The protruding
上記のようにして、突起電極21を形成した後、前記したように、板状部材除去工程を行う。すなわち、ダイシング装置等を用いて、半導体チップ1間に設けられた間隔に形成された保護膜6側から、板状部材13の途中まで切り込みを入れる(図5(b))。続いて、前記した手法を用いることによって、板状部材13を除去することにより、図5(c)に示すように、半導体チップ1毎に分割された半導体装置20を得ることができる。
After forming the protruding
また、本実施の形態では、接続端子5a上に突起電極21を設ける構成を説明したが、金属ボール7a上に、熱硬化性の液状樹脂に導電性粒子を含有させてなる導電性ペースト材料や、ワイヤバンプ等を用いて、突起電極を形成してもよい。
Further, in the present embodiment, the configuration in which the protruding
〔実施の形態2〕
本発明の他の実施の形態について図6に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態1の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 2]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
図6(a)に、本実施の形態の半導体装置30の平面図を示し、図6(b)に、図6(a)のC−C’矢視断面図を示す。本実施の形態の半導体装置30は、図6(a)(b)に示すように、半導体チップ1の表面に、電極パッド2を備え、該電極パッド2表面が露出するように第1絶縁層3及び第2絶縁層4が形成されている。この露出した電極パッド2表面には、他の半導体装置等に電気的に接続するための金属製のワイヤ(金属線)37の一端が設けられている。上記ワイヤ37は、半導体チップ1のエッジ部1aに配置され、該ワイヤ37の他端は、他の半導体装置等の外部に接続するための端子として、対向面10bに配置されている。また、ワイヤ37の他端は、ボール状に形成された金属ボール(第2の接続端子)37aとなっている。なお、上記ワイヤ37は、前記実施の形態1にて説明したワイヤ7と同様の材料及び手法を用いて形成すればよい。
FIG. 6A shows a plan view of the
上記のように、電極パッド2、第1絶縁層3、第2絶縁層4、ワイヤ37が形成された半導体チップ1は、図6(b)に示すように、電極パッド2及びワイヤ37が形成されている側の面全体が、保護膜(絶縁体)36によって覆われている。なお、上記保護膜36は、前記実施の形態1にて説明した保護膜6と同様に、10%以上の引張り伸び率を有する伸縮性の材料にて形成すればよい。
As described above, in the
上記構成の半導体装置30にて、上記ワイヤ37の電極パッド2上の一端と、対向面10bに配置された他端である金属ボール37aとの間には、さらに、外部との電気的な接続に用いられる接続部37bが形成されている。該接続部37bは、電極パッド2側の端部及び金属ボール37aの、ワイヤ37の両端部以外の領域に設けられ、エッジ部1aに設けられた保護膜36から露出するように形成されている。言い換えれば、図6(b)に示すように、保護膜36に開口部36aを設け、該開口部36aからワイヤ37の一部を露出させ、ワイヤ37の露出した領域を接続部37bとすればよい。
In the
なお、上記開口部36a内に、メッキ、スパッタリング、エッチング処理を伴う蒸着等により、Au等の金属膜を形成してもよい。これにより、上記接続部37aにて、実装等による外部との電気的な接続を行う場合に、上記接続部37aを含む開口部36a内全体が接続可能な領域とすることができる。従って、開口部36a内に金属膜を形成して接続面積を増加させることにより、実装時等の接続の信頼性を向上することができる。
In addition, a metal film such as Au may be formed in the
このように、接続部37bを設けることにより、該接続部37b及び金属ボール37aにて、他の半導体装置等の外部と接続することができる。従って、半導体装置30の、他の半導体装置や実装基板等への実装や積層を簡便に行うことが可能になり、より一層容易に、半導体装置の高集積化を実現することができる。
In this manner, by providing the
次に、上記構成の半導体装置30の製造工程について説明する。該半導体装置30の製造に際しては、前記実施の形態1にて説明したように、電極パッド2、図示しない回路素子、電極パッド2が露出するように形成された第1絶縁層3及び第2絶縁層4を有するウエハ11(図2(a))を用いる。上記半導体装置30は、前記実施の形態1で説明した半導体装置10(図1(b))とは異なり、配線5を備えていないので、配線形成工程(図2(b))は行わない。
Next, a manufacturing process of the
従って、まず、ダイシング装置等を用いて、ウエハ11をスクライブライン12に沿ってダイシングし、半導体チップ毎に分割する。その後、ウエハ11のサイズよりも少し大きいサイズの板状部材上に、所定の間隔を隔てて、分割した半導体チップをマトリクス状に配置して固定する。半導体チップの配置、及び、半導体チップの固定化については、前記実施の形態1で説明した手法に従って行えばよい。
Therefore, first, the
その後、電極パッド2上に接続されるワイヤ37を形成し、さらに保護膜36を形成する。上記ワイヤ37の形成は、前記実施の形態1にて説明したワイヤ7を形成する工程(図2(c))と同様の手法で行えばよい。また、上記保護膜36の形成についても、前記実施の形態1にて説明した保護膜6を形成する工程(図3(a))と同様の手法で行えばよいが、本実施の形態では、配線5が設けられていないので、図6(b)に示すように、半導体チップ1上の第2絶縁層4全体、及び、ワイヤ37全体を覆うように、保護膜36を形成すればよい。
Thereafter, a
続いて、保護膜36に開口部36aを設け、接続部37bを形成する。上記開口部36aは、例えば、フォトリソグラフィを用いて形成すればよい。あるいは、ウエットエッチングや、プラズマ状態でCF4ガス等を用いるドライエッチング、レーザ加工等によって行ってもよい。
Subsequently, an
上記のようにして、開口部36a及び接続部37aを形成した後、前記実施の形態1と同様に、板状部材除去工程を行って、半導体装置30を形成する。
After forming the
なお、本実施の形態では、開口部36aを設けることによって、ワイヤ37の一部を露出させて接続部37aを形成しているが、ワイヤ37を覆う保護膜36の表面全体を一様にドライエッチングすることにより、ワイヤ37を露出させて接続部を形成してもよい。この場合にも、接続部に電気的に接続されるように、所望の領域に金属膜を形成して、接続面積を増加させてもよい。
In the present embodiment, by providing the
〔実施の形態3〕
本発明のさらに他の実施の形態について図7ないし図9に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態1・2の各図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 3]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIGS. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of
図7(a)に、本実施の形態の半導体装置40の平面図を示し、図7(b)に、図7(a)のD−D’矢視断面図を示す。本実施の形態の半導体装置40は、図7(a)(b)に示すように、前記実施の形態1にて説明した半導体装置20(図4(b))の構成に加えて、対向面10b側に、対向面側配線45を備えてなるものである。
FIG. 7A shows a plan view of the
すなわち、上記半導体装置40は、上記対向面10b側の半導体チップ1表面及び保護膜6表面上に、該保護膜6表面から露出している金属ボール7a表面の少なくとも一部が露出するように、第3絶縁層43が形成されている。該第3絶縁層43は、半導体チップ1と後述する対向面側配線45との絶縁性を確保するために設けられている。上記第3絶縁層43は、前記実施の形態1にて説明した第1絶縁層3及び第2絶縁層4と同様に、無機絶縁材料や有機絶縁材料等にて形成すればよく、上記第3絶縁層43として、2層以上の層を形成してもよい。
That is, in the
なお、上記第3絶縁層43は、半導体チップ1表面及び保護膜6表面上に設けられる。そのため、半導体装置40の製造工程時の温度変化、半導体装置40の使用時の外部環境の温度変化や半導体チップ1の発熱等による温度変化によって、半導体装置40の構成部材である半導体チップ1と保護膜6とで、伸縮の程度が異なってしまう可能性がある。このような伸縮の割合の違いは、上記第3絶縁層に影響を与え、第3絶縁層に歪や亀裂を生じさせて、第3絶縁層の損傷や破損の原因となる。第3絶縁層の損傷や破損が生じると、半導体チップ1と対向面側配線45との絶縁性を確保することが困難となってしまうため好ましくない。
The third insulating
それゆえ、上記第3絶縁層の損傷や破損を防止するためには、伸縮性を有する材料にて第3絶縁層43を形成することが好ましい。具体的には、10%以上の引張り伸び率を有する絶縁性の材料を用いることが好ましく、例えば、前記実施の形態1にて保護膜6を形成するために用いた材料と同じ材料を用いればよい。なお、上記第3絶縁層の材料は、上記保護膜6の材料と同様に、半導体装置40のサイズ、半導体装置40の使用環境、材料コスト等を考慮して適宜選択すればよい。
Therefore, in order to prevent damage and breakage of the third insulating layer, it is preferable to form the third insulating
従って、上記の温度変化によって、半導体装置40の各構成部材の熱膨張等による伸縮が生じた場合にも、第3絶縁層43が伸縮することができるので、該第3絶縁層43に亀裂や歪が生じることを防止することができる。これにより、半導体チップ1と後述する対向面側配線45との間の絶縁性を確保することができるので、半導体装置40の信頼性を向上することができる。
Therefore, the third insulating
また、この露出した金属ボール7a表面、及び、第3絶縁層43上には、外部接続用の対向面側配線(第2の配線)45が形成されている。上記金属ボール7a表面に対向面側配線45が形成されることにより、ワイヤ7と対向面側配線45とが電気的に接続される。上記対向面側配線45は、前記実施の形態1にて説明した配線5と同様に、例えば、半導体チップ1側から順に、銅(Cu)層、ニッケル(Ni)層、金(Au)層の3層構造にて形成すればよい。
Further, on the exposed surface of the
さらに、第3絶縁層43及び対向面側配線45上には、該対向面側配線45表面の一部が露出するように、対向面側保護膜(保護層)46が形成されている。上記対向面側配線45表面の露出した領域は、外部接続用の対向面側接続端子(第2配線用接続端子)45aとなる。このように、対向面側配線45の一部分が対向面側接続端子45aとなっているので、対向面側配線45上の所望する領域を露出させることにより、所望する位置に対向面側接続端子45aを設けることができる。従って、半導体装置40の実装や積層に際して、外部との接続位置に応じて、対向面側接続端子45aを設けることができるので、半導体装置40の集積時の自由度を向上することができる。
Further, on the third insulating
また、上記対向面側保護膜46は、前記実施の形態1にて説明した保護膜6と同様に、伸縮性を有する材料にて形成すればよく、例えば、10%以上の引張り伸び率を有する樹脂材料等にて形成すればよい。
Further, the facing surface side
このように、対向面側配線45を設け、該対向面側配線45の一部を露出させて対向面側接続端子45aを形成することにより、該対向面側接続端子45aにて、他の半導体装置等の外部と接続することができる。従って、半導体装置30の、他の半導体装置や実装基板等への実装や積層を簡便に行うことが可能になる。これにより、半導体装置の高集積化をより一層容易に実現することができる。
In this way, by providing the opposing
次に、上記構成の半導体装置40の製造工程について、図8(a)〜(c)及び図9(a)(b)に示す断面図に基づいて、説明する。該半導体装置40の製造に際しては、前記実施の形態1にて説明した半導体装置10の製造工程の配線形成工程(図2(b))からワイヤ形成工程(図2(c))、保護膜形成工程(図3(a))までの各工程を行う。その後、前記実施の形態1にて説明したように、裏面研磨装置等を用いて、板状部材13を除去して、ワイヤ7の金属ボール7a表面を保護膜6表面から露出させる。なお、本実施の形態では、板状部材13の除去に際して、保護膜6に切り込みを入れる操作は行わない。
Next, the manufacturing process of the
上記板状部材13を除去した後、対向面10b側の半導体チップ1上及び保護膜6上に、第3絶縁層43及び対向面側配線45を形成し、さらに、配線5の接続端子5a上に突起電極21を形成する。図8(a)〜(c)に、第3絶縁層43及び対向面側配線45の形成工程の断面図を示し、図9(a)(b)に、突起電極21の形成工程の断面図を示す。
After removing the plate-
すなわち、板状部材13を除去した後、図8(a)に示すように、半導体チップ1を上下反転させ、対向面10b側の半導体チップ1及び保護膜6上に、金属ボール7aの表面の少なくとも一部が露出するように、第3絶縁層43を形成する。本実施の形態では、上記第3絶縁層43を形成するために、硬化後の引張り伸び率が10%である非感光性のポリイミド系樹脂を用いている。
That is, after removing the plate-
具体的には、半導体チップ1及び保護膜6上に、上記非感光性のポリイミド系樹脂をスピンコートで塗布して乾燥させ、さらに、フォトレジストをスピンコートで塗布して乾燥させる。その後、フォトリソグラフィによって、金属ボール7a表面が配置された領域に対応する、上記非感光性のポリイミド系樹脂の領域を露出させるように、フォトレジストのパターニングを行う。続いて、パターニングされたフォトレジストをマスクとして、上記非感光性のポリイミド樹脂のパターニングを行い、金属ボール7a表面を露出させる。次いで、剥離液を用いて上記フォトレジストを除去し、熱処理を行うことにより、上記非感光性のポリイミド系樹脂を硬化させる。これにより、図8(a)に示すように、金属ボール7a表面が露出するように、第3絶縁層43が形成される。
Specifically, the non-photosensitive polyimide resin is applied on the
次に、前記実施の形態1の配線形成工程にて説明した操作と同様の操作を行って、上記保護膜6、該保護膜6から露出した金属ボール7a表面、及び第3絶縁層43上に、図8(b)に示すように、対向面側配線45を形成する。すなわち、まず、上記保護膜6、金属ボール7a表面、及び第3絶縁層43上に、Ti−W等を用いて、スパッタリングによって図示しないバリア層を形成する。その後、該バリア層上に、スパッタリングによって図示しないCu薄膜を形成する。
Next, an operation similar to the operation described in the wiring forming process of the first embodiment is performed, and the
続いて、上記Cu薄膜上全体に、図示しないフォトレジストをスピンコートで塗布し、該フォトレジストを乾燥させた後、フォトリソグラフィによって、対向面側配線45が形成される領域のCu薄膜が露出するように、パターニングを行う。その後、上記フォトレジストのパターニングによって露出したCu薄膜上に、電解メッキによって、Cu、Ni、Auを順に形成して対向面側配線45を形成する。該対向面側配線45を形成するための電解メッキの終了後、上記フォトレジストを剥離液で除去し、さらに、対向面側配線45をマスクとして、対向面側配線45が形成された領域以外のCu薄膜及びバリア層をエッチング液で除去する。これにより、図8(b)に示すように、上記保護膜6、金属ボール7a表面、及び第3絶縁層43上に、所望するパターンで、対向面側配線45が形成される。
Subsequently, a photoresist (not shown) is applied over the entire Cu thin film by spin coating, and after the photoresist is dried, the Cu thin film is exposed in a region where the facing
次いで、図8(c)に示すように、上記第3絶縁層43、及び、対向面側配線45の一部を覆うように、対向面側保護膜46を形成する。対向面側保護膜46を形成する場合には、例えば、硬化後の物性にて10%以上の引張り伸び率を有する感光性のポリイミド系樹脂を用いて、上記第3絶縁層43、対向面側配線45、保護膜6から露出した金属ボール7a表面上に、上記感光性のポリイミド系樹脂をスピンコートで塗布して、乾燥させる。その後、フォトリソグラフィによって、対向面側配線45の所望する領域が露出するように、上記感光性のポリイミド樹脂のパターニングを行う。このパターニングされた感光性のポリイミド樹脂を熱処理によって硬化させることにより、図8(c)に示すように、対向面側配線45の一部が対向面側接続端子45aとして露出するように、対向面側保護膜46が形成される。
Next, as shown in FIG. 8C, a facing surface side
上記のように対向面側保護膜46を形成した後、半導体チップ1を上下反転させて、前記実施の形態1にて、図5(a)に基づいて説明した操作と同様の操作にて、突起電極21を形成すればよい。すなわち、配線5の一部が露出してなる接続端子5a上にフラックスを塗布し、該フラックス上に、例えばボール搭載法等を用いて、Snを主成分とする金属からなるハンダボールを搭載し、熱処理によって、接続端子5aとハンダボールとを接合する。これにより、図9(a)に示すように、接続端子5a上に突起電極21が形成される。
After forming the opposing surface side
上記のようにして、突起電極21を形成した後、ダイシング装置等を用いて、半導体チップ1間に設けられた間隔に形成された保護膜6側から、ダイシングすることにより、図9(b)に示すように、半導体チップ1毎に分割された半導体装置40を得ることができる。
After forming the protruding
なお、本実施の形態では、接続端子5a上に突起電極21を設ける構成について説明したが、対向面側接続端子45aに突起電極を設けてもよい。
In the present embodiment, the configuration in which the protruding
〔実施の形態4〕
本発明のさらに他の実施の形態について図10に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態1〜3の各図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 4]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIG. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of
図10に、本実施の形態の積層型半導体装置50の断面図を示す。上記積層型半導体装置50は、図10に示すように、前記実施の形態1にて説明した半導体装置20(図4)に、前記実施の形態2にて説明した半導体装置30を積層してなるものである。上記積層型半導体装置50は、半導体装置20のワイヤ7の金属ボール7aと、半導体装置30のワイヤ37の接続部37bとが、導電性ペースト51を介して、電気的に接続されている。
FIG. 10 shows a cross-sectional view of the stacked
上記導電性ペースト51は、エポキシ樹脂等の樹脂に、金属微粒子等の導電性材料を含有させてなるものである。上記導電性ペースト51は、半導体装置20の保護膜6表面から露出した金属ボール7a表面上に、ディスペンス方式あるいや印刷方式等によって塗布される。その後、この導電性ペースト51上に、半導体装置30の接続部37bを、位置合わせを行って配置し、熱処理を行うことによって、該導電性ペースト51を硬化させる。これにより、半導体装置20と半導体装置30とが、導電性ペースト51を介して、電気的に接続される。
The
また、必要に応じて、半導体装置20と半導体装置30との間に、アンダーフィル材料等の液状樹脂を封入し、該液状樹脂を熱処理等によって硬化させることにより、半導体装置20と半導体装置30との間の接続部分を保護することができる。
In addition, if necessary, a liquid resin such as an underfill material is sealed between the
なお、上記積層型半導体装置50では、半導体装置30に設けられた接続部37bと、半導体装置20に設けられた金属ボール7aとを電気的に接続するように積層している。そのため、半導体装置20と半導体装置30とを積層した場合に、金属ボール7aと接続部37bとが互いに対向するように、接続部37bを設けておくことが好ましい。また、接続部37bが設けられる開口部36a(図6(b))内に金属膜を形成して、導電性ペースト51との接続面積を増加させれば、実装時等の接続の信頼性を向上することができる。
In the
また、本実施の形態では、異なる構造の半導体装置である半導体装置20と半導体装置30とを積層してなる積層型半導体装置50を例に挙げて説明したが、これに限定されない。すなわち、前記実施の形態1〜4にて説明した半導体装置のうち、同一の構造を有する半導体装置を積層する構成としてもよい。さらに、積層する半導体装置は、2つに限らず、3つ以上を積層する構成であってもよく、3つ以上の半導体装置を積層する場合にも、本実施の形態と同様の手法にて積層すればよい。
In the present embodiment, the
上記のように、前記の各実施の形態にて説明したように、ワイヤ7又はワイヤ37を有する半導体装置を積層することにより、半導体装置間の電気的な接続を簡便に行うことができる。これにより、半導体装置の高密度実装を、簡便に実現することができる。特に、前記実施の形態1にて説明したように、半導体装置の厚さを薄くするためにウエハの研磨を行って得られた半導体装置を用いれば、半導体装置を積層した場合の厚さを低減することができるので、より一層、半導体装置の高密度実装を実現することができる。これにより、電子機器の小型化の要求にも対応可能な高集積化された積層型半導体装置を提供することができるとともに、電子機器のさらなる高性能化を実現することが可能になる。
As described above, as described in the above embodiments, by stacking the semiconductor devices having the
〔実施の形態5〕
本発明のさらに他の実施の形態について図11に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態1〜4の各図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 5]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIG. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of
図11に、本実施の形態の積層型半導体装置60の断面図を示す。上記積層型半導体装置60は、図11に示すように、前記実施の形態3にて説明した半導体装置40(図7)を2つ用い、該2つの半導体装置40(以下、半導体装置40a、半導体装置40bと記載する)を積層してなるものである。
FIG. 11 shows a cross-sectional view of the stacked
上記積層型半導体装置60は、一方の半導体装置40bに設けられた突起電極21と、他方の半導体装置40aに設けられた対向面側配線45の露出した領域である接続端子45aとを電気的に接続することによって、半導体装置40aと半導体装置40bとを接合している。上記突起電極21と接続端子45aとの接続に際しては、該突起電極21又は接続端子45a表面に、フラックス又はペースト状のハンダを塗布する。その後、上記半導体装置40bの突起電極21と、半導体装置40aの接続端子45aとの位置合わせを行って、半導体装置40a・40bを積層し、リフロー炉等を用いて熱処理を行う。これにより、上記突起電極21と接続端子45aとが電気的に接続される。
The
また、必要に応じて、半導体装置40aと半導体装置40bとの間に、アンダーフィル材料等の液状樹脂を封入し、該液状樹脂を熱処理等によって硬化させることにより、半導体装置40aと半導体装置40bとの間の接続部分を保護することができる。
Further, if necessary, a liquid resin such as an underfill material is sealed between the
なお、本実施の形態では、2つの半導体装置40を積層してなる積層型半導体装置60を例に挙げて説明したが、これに限定されない。すなわち、前記実施の形態1〜4にて説明した半導体装置のうち、異なる構造の半導体装置を積層する構成としてもよい。また、積層する半導体装置は、2つに限らず、3つ以上を積層する構成であってもよく、3つ以上の半導体装置を積層する場合にも、本実施の形態と同様の手法にて積層すればよい。
In the present embodiment, the
上記のように、対向面側に、外部との電気的な接続が可能な金属ボール7aを有する半導体装置を積層することにより、半導体装置間の電気的な接続を簡便に行って、半導体装置の高密度実装を実現することができる。また、半導体装置の製造に際して、ウエハの研磨を行った半導体装置を用いれば、半導体装置を積層した場合の厚さを低減することができる。これにより、電子機器の小型化の要求にも対応可能な積層型半導体装置を提供することが可能になる。
As described above, by stacking the semiconductor devices having the
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
本発明の半導体装置を用いれば、半導体装置を簡便に積層することができるとともに、高密度での半導体装置の積層を実現することができる。それゆえ、電子機器の小型化や高性能化の要求に応え得る半導体装置として利用することができる。 By using the semiconductor device of the present invention, it is possible to easily stack the semiconductor devices and realize stacking of the semiconductor devices at a high density. Therefore, it can be used as a semiconductor device that can meet demands for downsizing and high performance of electronic devices.
1 半導体チップ
1a エッジ部
2 電極パッド
3 第1絶縁層
4 第2絶縁層
5 配線(第1の配線)
5a 接続端子(第1の接続端子)
6 保護膜(絶縁体)
7 ワイヤ(金属線)
7a 金属ボール(第2の接続端子)
10 半導体装置
10a 主面(第1面)
10b 対向面(第2面)
11 ウエハ
12 スクライブライン
13 板状部材
20 半導体装置
21 突起電極
30 半導体装置
36 保護膜(絶縁体)
36a 開口部
37 ワイヤ(金属線)
37a 金属ボール(第2の接続端子)
37b 接続部
40 半導体装置
43 第3絶縁層
45 対向面側配線(第2の配線)
45a 対向面側接続端子(第2配線用接続端子)
46 対向面側保護膜(保護層)
50 積層型半導体装置
DESCRIPTION OF
5a Connection terminal (first connection terminal)
6 Protective film (insulator)
7 Wire (metal wire)
7a Metal ball (second connection terminal)
10
10b Opposing surface (second surface)
DESCRIPTION OF
36a opening 37 wire (metal wire)
37a Metal ball (second connection terminal)
45a Opposite side connection terminal (connection terminal for second wiring)
46 Opposite side protective film (protective layer)
50 Stacked semiconductor devices
Claims (10)
上記電極パッドが形成されている側の表面である第1面に、電極パッドと外部とを電気的に接続するための第1の接続端子を有するとともに、
上記第1面以外の表面である第2面に、電極パッドと外部とを電気的に接続するための第2の接続端子を有し、
上記第2の接続端子は、金属線を介して上記電極パッドに接続されていることを特徴とする半導体装置。 In a semiconductor device including a semiconductor chip having an electrode pad,
On the first surface, which is the surface on the side where the electrode pad is formed, has a first connection terminal for electrically connecting the electrode pad and the outside,
The second surface, which is a surface other than the first surface, has a second connection terminal for electrically connecting the electrode pad and the outside,
The semiconductor device, wherein the second connection terminal is connected to the electrode pad through a metal wire.
上記第2の配線の一部は、該第2の配線と外部とを電気的に接続するための第2配線用接続端子となっていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置。 The second wiring is electrically connected to the second connection terminal and formed on the second surface side surface of the semiconductor chip,
6. A part of said 2nd wiring is a connection terminal for 2nd wiring for electrically connecting this 2nd wiring and the exterior, The any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. The semiconductor device according to item.
上記保護層は、伸縮性を有することを特徴とする請求項6又は7に記載の半導体装置。 An insulating protective layer covering the second wiring;
The semiconductor device according to claim 6, wherein the protective layer has elasticity.
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