JP2006086367A - 半導体集積回路、半導体集積回路装置、及び半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の機能を実現するため集積回路を積層しても、層の積層方向への伸びを抑制する。
【解決手段】 層Ｌ２の集積回路１２Ｌ２の接続線１４の終端１４Ｔと、層Ｌｎの集積回路１２Ｌｎの接続線１４の終端１４Ｔとが接続されるように、複数の層の特別部２０に貫通穴１８が形成されている。貫通穴１８内には、エポキシ樹脂が充填されている。このように、導電性のエポキシ樹脂が充填される貫通穴１８に、層Ｌ２の集積回路１２Ｌ２の接続線１４の終端１４Ｔと、層Ｌｎの集積回路１２Ｌｎの接続線１４の終端１４Ｔとが接続されているので、各々の終端１４Ｔが接続される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、半導体集積回路、半導体集積回路装置、及び半導体集積回路装置の製造方法にかかり、特に、集積回路が形成された半導体集積回路、反動体集積回路と基板とを接着して構成される半導体集積回路装置、及び半導体集積回路装置の製造方法に関する。

従来のＩＣチップ（半導体集積回路）では、半導体基板に予め定められた機能を実現するように集積回路が形成されている。このように、集積回路は予め定められた機能を実現するように形成されているので、異なる機能の集積回路を組み合わせて多機能を実現したい場合、複数のＩＣチップを積層してマルチチップモジュール（ＭＣＭ）を形成しなければならない。そして、あるＩＣチップと他のＩＣチップとを接続する場合、各々のＩＣチップにハンダボールを用い、各ハンダボールをリード線により接続する。

なお、関連する技術としては、MCMパッケージを作製するためにハンダ・ボールを使用して、異なるサイズのダイ（Die）を接続する方法（特許文献１参照）、MCMパッケージを作製するために導電ピンを使用して、異なるサイズのダイ（Die）を接続する方法（特許文献２参照）、MCMパッケージを作製するためにワイヤボンディングを使用して、異なるサイズのダイ（Die）を接続する方法（特許文献３参照）、電極パッドを側面に露出する半導体チップを複数個積層する場合において、金属や導電性樹脂を用いることにより、インターポーザを介することなく、全てのチップ間を電気的に接続する素子（特許文献４参照）がある。
米国特許６６４２０８０号公報 米国特許６５９７５８２号公報 米国特許６６２１１６９号公報 特開２００１‐２５０９０６号公報

しかし、ハンダボールを用いて各ＩＣチップを接続すると、ハンダボールにより高さ方向に長くなる。

本発明は、上記事実に鑑み成されたもので、複数の機能を実現するため集積回路を積層しても、層の積層方向への伸びを抑制することの可能な半導体集積回路、半導体集積回路装置、及び半導体集積回路装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、異なる機能を有する集積回路が各々形成された複数の層を積層して構成された半導体集積回路であって、各層に形成された集積回路からの接続線が各層内で終端していることを特徴とする。

すなわち、本発明は、異なる機能を有する集積回路が各々形成された複数の層を積層して構成された半導体集積回路である。

ここで、各層に形成された集積回路からの接続線は各層内で終端している。なお、各層に形成された集積回路からの接続線は、基本的には各層内で終端していればどこで終端してもよいが、後述する貫通穴を容易に形成するため、各層に形成された集積回路からの接続線の各終端を、各層の周辺に位置するようにしてもよい。

そして、複数の層の内の第１の層に形成された第１の集積回路からの接続線の第１の終端と、複数の層の内の第２の層に形成された第２の集積回路からの接続線の第２の終端とが接続されるように、複数の層に、内部が導電性となるように処理された貫通穴が形成されている。

なお、貫通穴内に導電性材料を充填したり、貫通穴の内面を導電性の部材で形成したり、してもよい。

このように、異なる機能を有する集積回路が各々形成された複数の層を積層する場合、各層に形成された集積回路からの接続線が各層内で終端し、第１の層に形成された第１の集積回路からの接続線の第１の終端と、第２の層に形成された第２の集積回路からの接続線の第２の終端とを、内部が導電性となるように処理された貫通穴により接続するので、複数の機能を実現するため集積回路を積層しても、層の積層方向への伸びを抑制することができる。

請求項５記載の発明は、請求項１記載の半導体集積回路と、基板とを接着して構成される半導体集積回路装置であって、前記複数の層の内の少なくとも１つの層に形成された集積回路からの接続線の終端と、前記基板に設けられた電極とが接続されるように、前記複数の層に、内部が導電性となるように処理された貫通穴が形成されたことを特徴とする。

すなわち、本発明は、請求項１記載の半導体集積回路と、基板とを接着して構成される半導体集積回路装置である。

そして、本発明では、複数の層の内の少なくとも１つの層に形成された集積回路からの接続線の終端と、基板に設けられた電極とが接続されるように、複数の層に、内部が導電性となるように処理された貫通穴が形成されている。

このように、半導体集積回路と、基板とを接着して構成される半導体集積回路装置において、貫通穴によって、複数の層の内の少なくとも１つの層に形成された集積回路からの接続線の終端と、基板に設けられた電極とを接続しているので、半導体集積回路と基板とが重なる方向への伸びを抑制することができる。

この場合も、上記のように、貫通穴内を導電性材料で充填したり、貫通穴の内面を導電性の部材で形成したり、してもよい。

また、上記１つの層に形成された集積回路からの接続線の終端を、該層の周辺に位置するようにしてもよい。

請求項８記載の発明は、請求項１記載の半導体集積回路と、基板とを接着して製造される半導体集積回路装置の製造方法であって、前記複数の層の内の第１の層に形成された第１の集積回路からの接続線の第１の終端と、前記複数の層の内の第２の層に形成された第２の集積回路からの接続線の第２の終端とが接続されるように、前記複数の層に、内部が導電性となるように処理された貫通穴を形成するステップ（第１のステップ）と、前記貫通穴が形成された前記半導体集積回路と、基板とを接着するステップ（第２のステップ）と、を有する。

本発明は上記請求項１と同様な作用、効果を奏する。なお、本発明では、上記第１のステップ後に、第２のステップを実行しても、第２のステップの後に第１のステップを実行してもよい。

請求項９記載の発明は、請求項１記載の半導体集積回路と、基板とを接着して製造される半導体集積回路装置の製造方法であって、前記複数の層の内の少なくとも１つの層に形成された集積回路からの接続線の終端と、前記基板に設けられた電極とを接続するための、内部が導電性となるように処理された貫通穴を前記複数の層に形成するステップ（第１のステップ）と、前記貫通穴が形成された前記半導体集積回路と、基板とを接着するステップ（第２のステップ）と、を有する。

本発明は上記請求項８と同様な作用、効果を奏する。なお、本発明では、上記第１のステップ後に、第２のステップを実行しても、第２のステップの後に第１のステップを実行してもよい。

以上説明したように本発明によれば、異なる機能を有する集積回路が各々形成された複数の層を積層する場合、各層に形成された集積回路からの接続線が各層内で終端し、第１の層に形成された第１の集積回路からの接続線の第１の終端と、第２の層に形成された第２の集積回路からの接続線の第２の終端とを、内部が導電性となるように処理された貫通穴により接続するので、複数の機能を実現するため集積回路を積層しても、層の積層方向への伸びを抑制することができる、という効果がある。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示すように、本実施の形態にかかる半導体集積回路としてのＩＣチップ１０は、各々集積回路が形成された複数の層Ｌ１、Ｌ２、…Ｌｍ、…Ｌｎを積層して構成されている。なお、図１（Ａ）では、本来は層により隠れている集積回路を、理解を容易にするため、各層Ｌ１、Ｌ２、…Ｌｍ、…Ｌｎを透過して表している。例えば、図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示すように、最上の層Ｌ１には、集積回路１２Ｌ１が形成され、２番目の層Ｌ２には、集積回路１２Ｌ２が形成され、３番目の層Ｌ３には、集積回路Ｌ３が形成され、以下、同様に、各層に集積回路が形成されている。なお、各層毎に異なる機能の集積回路が形成されている。

各集積回路は、それぞれ機能が異なり、その具体的構成は異なるが、それぞれを集積回路とその集積回路からの接続線とにより考えると、同様であるので、以下、最上の層Ｌ１に形成された集積回路１２Ｌ１を例にとり説明する。

図１（Ａ）に示すように、集積回路１２Ｌ１の接続線１４は、当該層１２Ｌ１内で終端している。接続線１４の終端１４Ｔの位置は、各層内で終端していればどこで終端してもよいが、層内の層の周辺に位置している。

各層Ｌ１、Ｌ２、…Ｌｍ、…Ｌｎの各集積回路１２Ｌ１、１２Ｌ２、…１２Ｌｍ、…１２Ｌｎの接続線１４の終端１４Ｔが位置する周辺の位置には、特別部２０が形成されている。この特別部２０は、後述するように、容易に貫通穴が形成される部材で形成されている。すなわち、貫通穴は、エッチングやレーザにより形成されるので、特別部２０は、エッチングやレーザ等により容易に貫通穴が形成される部材で形成されている。

ところで、各層Ｌ１、Ｌ２、…Ｌｍ、…Ｌｎの各集積回路１２Ｌ１、１２Ｌ２、…１２Ｌｍ、…１２Ｌｎにおいて、所定の機能が発揮されるためには、各集積回路１２Ｌ１、１２Ｌ２、…１２Ｌｍ、…１２Ｌｎが他の集積回路１２Ｌ１、１２Ｌ２、…１２Ｌｍ、…１２Ｌｎの何れか又は後述する基板（プリント基板）の電極と接続されなくてはならない。

まず、本実施の形態において、各集積回路１２Ｌ１、１２Ｌ２、…１２Ｌｍ、…１２Ｌｎと、他の集積回路１２Ｌ１、１２Ｌ２、…１２Ｌｍ、…１２Ｌｎの何れかと、がどように接続されているかを、図２を参照して説明する。なお、層Ｌ２の集積回路１２Ｌ２と、層Ｌｎの集積回路１２Ｌｎとの接続関係を代表して説明する。

図２に示すように、本実施の形態では、層（第１の層）Ｌ２の集積回路（第１の集積回路）１２Ｌ２の接続線１４の終端（第１の終端）１４Ｔと、層（第２の層）Ｌｎの集積回路（第２の集積回路）１２Ｌｎの接続線１４の終端（第２の終端）１４Ｔとが接続されるように、複数の層Ｌ１、Ｌ２、…Ｌｍ、…Ｌｎの特別部２０において貫通穴１８が形成されている。貫通穴１８内には、導電性の部材、例えば、エポキシ樹脂が充填されている。このように、導電性のエポキシ樹脂が充填される貫通穴１８に、層Ｌ２の集積回路１２Ｌ２の接続線１４の終端１４Ｔと、層Ｌｎの集積回路１２Ｌｎの接続線１４の終端１４Ｔとが接続されているので、各々の終端１４Ｔが接続される。

なお、貫通穴１８内に導電性の部材を充填することに代えて、内面を導電性の部材（金属など）で形成するようにしてもよい。すなわち、層Ｌ２の集積回路１２Ｌ２の接続線１４の終端１４Ｔと、層Ｌｎの集積回路１２Ｌｎの接続線１４の終端１４Ｔとを、貫通穴１８の金属の内面を介して接続するようにしてもよい。

以上説明したように、各層Ｌ１、Ｌ２、…Ｌｍ、…Ｌｎの各集積回路１２Ｌ１、１２Ｌ２、…１２Ｌｍ、…１２Ｌｎの接続線１４の終端１４Ｔが、特別部２０に形成された貫通穴１８に位置するので、特別部２０のＩ-Ｉ断面図である図１（Ｂ）に示すように、各層Ｌ１、Ｌ２、…Ｌｍ、…Ｌｎの各集積回路１２Ｌ１、１２Ｌ２、…１２Ｌｍ、…１２Ｌｎの接続線１４の終端１４Ｔが各層毎に異なる高さに位置している。例えば、最上の層Ｌ１における集積回路１２Ｌ１の接続線１４の終端１４Ｔが最上位置に位置し、２番目の層Ｌ２における集積回路１２Ｌ２の接続線１４の終端１４Ｔが２番目の高さ位置に位置し、以下、同様に、各層の各集積回路の接続線の終端１４Ｔが各層毎に異なる高さに位置している。そして、例えば、前述したように、層Ｌ２の集積回路１２Ｌ２の接続線１４の終端１４Ｔと、層Ｌｎの集積回路１２Ｌｎの接続線１４の終端１４Ｔとが、同一の貫通穴１８を介して接続されている。

次に、各集積回路１２Ｌ１、１２Ｌ２、…１２Ｌｍ、…１２Ｌｎが後述するプリント基板の電極とどのように接続されているかを、図３を参照して説明する。

図３に示すように、プリント基板３０には、複数の電極３２が設けられている。上記各層の集積回路の接続線の終端１４Ｔが位置する特別部の位置に設けられた貫通穴がこの電極３２に位置するように、ＩＣチップ１０がプリント基板３０に配置されている。すなわち、図４に示すように、貫通穴１８内には、導電性の部材、例えば、上記のように、エポキシ樹脂が充填されている。このように、導電性のエポキシ樹脂が充填される貫通穴１８に各層の集積回路の接続線の終端１４Ｔが接続され、貫通穴１８の下端が電極３０の上に位置する。よって、各層の集積回路の接続線の終端１４Ｔとプリント電極の電極３０とが貫通穴１８のエポキシ樹脂を介して接続されている。

なお、貫通穴１８内に導電性の部材を充填することに代えて、内面を導電性の部材（金属など）で形成するようにしてもよい。すなわち、各層の集積回路の接続線の終端１４Ｔと、プリント電極の電極３０とを貫通穴１８の金属の内面を介して接続するようにしてもよい。

以上のように構成される半導体集積回路装置は、具体的には次のように製造される。

すなわち、各層の集積回路の接続線の終端１４Ｔとプリント電極の電極３０とが貫通穴１８のエポキシ樹脂を介して接続されるように、貫通穴１８が形成されたＩＣチップ１０を、プリント基板３０上に位置決めして、接着剤により接着する。なお、貫通穴１８が未形成のＩＣチップ１０をプリント基板上に配置して接着した後に、貫通穴１８を形成するようにしてもよい。

（Ａ）は、ＩＣチップの内部構成図であり、（Ｂ）は、図１（Ａ）のＩ-Ｉ断面図である。 ２つの層を例とったＩＣチップの内部構成部の概略図である。 ＩＣチップをプリント基板に配置する様子を示す図である。 貫通穴内にエポキシ樹脂が充填された様子を示す図である。

符号の説明

１０ ＩＣチップ（半導体集積回路）
３０ プリント基板（基板）
Ｌ１〜Ｌｎ 層
１２Ｌ１〜１２Ｌｎ 集積回路
１４ 接続線
１４Ｔ 終端
１８ 貫通穴
２０ 特別部
３２ 電極

Claims (9)

1. 異なる機能を有する集積回路が各々形成された複数の層を積層して構成された半導体集積回路であって、
   各層に形成された集積回路からの接続線が各層内で終端していることを特徴とする半導体集積回路。
2. 前記複数の層の内の第１の層に形成された第１の集積回路からの接続線の第１の終端と、前記複数の層の内の第２の層に形成された第２の集積回路からの接続線の第２の終端とが接続されるように、前記複数の層に、内部が導電性となるように処理された貫通穴が形成されたことを特徴とする請求項１記載の半導体集積回路。
3. 前記貫通穴内に導電性材料が充填、又は、前記貫通穴の内面が導電性の部材で形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体集積回路。
4. 各層に形成された集積回路からの接続線の各終端は、各層の周辺に位置することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の半導体集積回路。
5. 請求項１記載の半導体集積回路と、基板とを接着して構成される半導体集積回路装置であって、
   前記複数の層の内の少なくとも１つの層に形成された集積回路からの接続線の終端と、前記基板に設けられた電極とが接続されるように、前記複数の層に、内部が導電性となるように処理された貫通穴が形成されたことを特徴とする半導体集積回路装置。
6. 前記貫通穴内が導電性材料で充填、又は、前記貫通穴の内面が導電性の部材で形成されていることを特徴とする請求項５記載の半導体集積回路装置。
7. 前記１つの層に形成された集積回路からの接続線の終端は、該層の周辺に位置することを特徴とする請求項５又は請求項６記載の半導体集積回路装置。
8. 請求項１記載の半導体集積回路と、基板とを接着して製造される半導体集積回路装置の製造方法であって、
   前記複数の層の内の第１の層に形成された第１の集積回路からの接続線の第１の終端と、前記複数の層の内の第２の層に形成された第２の集積回路からの接続線の第２の終端とが接続されるように、前記複数の層に、内部が導電性となるように処理された貫通穴を形成するステップと、
   前記貫通穴が形成された前記半導体集積回路と、基板とを接着するステップと、
   を有する半導体集積回路装置の製造方法。
9. 請求項１記載の半導体集積回路と、基板とを接着して製造される半導体集積回路装置の製造方法であって、
   前記複数の層の内の少なくとも１つの層に形成された集積回路からの接続線の終端と、前記基板に設けられた電極とを接続するための、内部が導電性となるように処理された貫通穴を前記複数の層に形成するステップと、
   前記貫通穴が形成された前記半導体集積回路と、基板とを接着するステップと、
   を有する半導体集積回路装置の製造方法。

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