JP2007081061A - 半導体装置、半導体チップ、及び半導体チップの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 冷却むらを抑制した半導体装置を提供する。
【解決手段】 半導体素子等の素子形成部１３が形成された半導体基板１０の主面、及び、この主面とこの主面に対向する半導体基板１０の裏面との間に設けられ、枝分かれのない冷却管１７を有する半導体チップ１１、半導体チップ１１を載置するパッケージ基板２６、素子形成部１３を電気的に接続するバンプ３３、半導体チップ１１を封止する封止樹脂３１、及び、冷却管１７に通ずる貫通孔を有する接続端子１９を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高い放熱特性を必要とする半導体装置、半導体チップ、及び半導体チップの製造方法に関する。

ＬＳＩの微細化技術の進歩により、一定の面積の半導体チップに、より多くの半導体素子を収めることが可能となっている。半導体素子数及び動作周波数の増加は、消費電力の増加をもたらし、半導体チップの発熱問題を引き起こしている。従来、半導体チップの冷却は、ファン、ヒートシンク、またはこれらの組合せにより行われることが多いが、半導体チップの設計や応用機器内の配置等によっては、十分に冷却し切れず、半導体素子の性能を発揮できないことが起こった。

この問題を解決するために、例えば、次のような構成の半導体チップ及び半導体装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。半導体チップは基板にダイボンディングされている。半導体チップの裏面側に冷媒流通用の溝が形成され、溝は半導体チップの両側面でチューブに接続されている。半導体チップ、チューブ及び基板は、モールド材で覆われて半導体装置をなしている。そして、半導体装置は、チューブを介して複数個連結され、更に、冷媒供給用ポンプに接続され、冷媒を循環して冷却される。

この開示された半導体チップの溝は、入口と出口が１箇所ずつで、入口と出口との間は、数多くのＴ字形または十字形に交差し、横間隔が不揃いの碁盤の目状に形成されている。冷媒は、入口から入り、出口から出て、半導体チップの中を循環しているように見えるが、交差による枝分かれによって、冷媒の流れている領域と、ほとんど流れてない淀んだ領域が形成されることになる。すなわち、半導体チップの冷媒の淀んだ領域は、冷却が不十分となり、半導体素子の特性を発揮できないという問題が発生する。
特開平４−２８２５８号公報（第２、３頁、第１、２図）

本発明は、冷却むら（斑）を抑制した半導体装置、半導体チップ及び半導体チップの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様の半導体装置は、半導体素子が形成された半導体基板の主面、及び、前記主面と前記主面に対向する前記半導体基板の裏面との間に設けられ、枝分かれのない流路を有する半導体チップと、前記半導体チップを載置するパッケージ基板と、前記半導体素子を電気的に接続する外部端子と、前記半導体チップを封止する封止樹脂と、前記流路に通ずる貫通孔を有する接続端子とを備えていることを特徴とする。

また、本発明の別の態様の半導体チップは、半導体基板と、前記半導体基板の主面に形成された半導体素子と、前記主面と前記主面に対向する前記半導体基板の裏面との間の溝に埋め込まれた枝分かれのない冷却管と、前記冷却管に通ずる貫通孔を有し、前記半導体基板の外側に引き出された接続端子と、前記冷却管と前記半導体基板とを接続する熱伝導材とを備えていることを特徴とする。

また、本発明の別の態様の半導体チップは、半導体基板と、半導体基板の主面に形成された半導体素子と、前記主面に対向する前記半導体基板の裏面に設けられ、表面に保護膜が形成された枝分かれのない溝と、前記溝を前記裏面側から封じるシートと、前記溝の端部で接続し、前記溝に通ずる貫通孔を有し、前記半導体基板の外側に配設された結合管及び接続端子とを備えていることを特徴とする。

また、本発明の別の態様の半導体チップ製造方法は、主面に半導体素子が形成された半導体基板の裏面のエッチング予定位置に開口を有するマスクを形成する工程と、前記裏面を前記主面の方向にＲＩＥ法でエッチングして、溝を形成する工程と、前記半導体基板を個片化する工程と、個片化された前記半導体基板の前記溝に沿って、外部に接続するための接続端子を有する冷却管を配置する工程と、前記冷却管と前記溝の表面とを熱伝導材を介して接続する工程とを有することを特徴とする。

また、本発明の別の態様の半導体チップ製造方法は、主面に半導体素子が形成された半導体基板の裏面のエッチング予定位置に開口を有するマスクを形成する工程と、前記裏面を前記主面の方向にＲＩＥ法でエッチングして、溝を形成する工程と、前記溝の表面に保護膜を形成する工程と、前記半導体基板を個片化する工程と、外部に接続するための孔を前記溝の両端部に相当する位置に設けられたシートで、個片化された前記半導体チップの前記溝を前記裏面に接して封じる工程とを有することを特徴とする。

本発明によれば、冷却むら（斑）を抑制した半導体装置、半導体チップ及び半導体チップの製造方法を提供することが可能である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。各図では、同一の構成要素には同一の符号を付す。図面において、要部は拡大して示され、破線で示されるべき境界線の一部は省略されている。

本発明の実施例１に係る半導体装置、半導体チップ及び半導体チップの製造方法について、図１乃至図３を参照しながら説明する。図１は半導体装置の一部を切り欠いて模式的に示す正面図である。図２は半導体装置の一部をなす半導体チップを模式的に示すもので、図２（ａ）は裏面を示す平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線に沿った半導体チップの側面から見た断面図である。図３は半導体チップの製造方法を、工程順に、模式的に示す断面図である。

図１に示すように、半導体装置１は、半導体基板１０の主面に半導体素子等が形成された素子形成部１３と、この主面と主面に対向する裏面との間に設けられ、冷媒の流路である１本の冷却管１７を有する半導体チップ１１、半導体チップ１１の裏面を固定したパッケージ基板２６、素子形成部１３と電気的に接続された外部端子であるバンプ３３、半導体チップ１１等を封止する封止樹脂３１、及び、冷却管１７を延長した端部となる接続端子１９を備えている。

半導体チップ１１内の冷却管１７は、裏面側に形成された溝１５に埋め込まれて、固定されている。半導体チップ１１の側面に接する位置で、冷却管１７は延長され、引き出し部１８になり、引き出し部１８の端部は接続端子１９をなしている。素子形成部１３は、Ａｕ等のワイヤ２８を介して、パッケージ基板２６の半導体チップ１１をマウントした面の延長面上の配線（図示略）と接続され、更に、パッケージ基板２６の基板内配線（図示略）を介してバンプ３３に接続されている。

パッケージ基板２６の半導体チップ１１マウント側の面、半導体チップ１１、引き出し部１８の一部、及び、ワイヤ２８は封止樹脂３１で封止されている。接続端子１９は、封止樹脂３１側面の外側に、半導体装置１の外部から冷媒給排管（図示略）等が接続可能となるように突出している。

図２に示すように、半導体チップ１１は、半導体基板１０の主面側に、半導体素子及びこれらを接続する配線が形成された素子形成部１３を有している。裏面側に、半導体チップ１１の厚さの約半分の位置に達する溝１５が形成されている。溝１５は、一端が半導体チップ１１の端部側面（図２（ａ）の左上）にあり、他端が一端の中心対称位置となる端部側面（図２（ａ）の右下）にあり、つづら折り状に連続して、半導体チップ１１の素子形成部１３から一定距離以内に冷却管１７が存在するように分布している。溝１５は、半導体チップ１１の裏面のほぼ全面を一定間隔でカバーしているが、素子形成部１３中の発熱が大きな領域を集中的に冷却するように設置されていても差し支えない。溝１５は、半導体チップ１１の裏面の開口側で幅が広く、例えば１００から５００μｍ程度あり、底部（溝の深さに相当する位置付近）側で相対的に幅が狭い順テーパ形状である。なお、溝１５の幅は開口側、底部で同じであっても差し支えない。

冷却管１７は、その断面が円管状をなし、溝１５の底部に接するように配置され、固定されている。冷却管１７は、例えば、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｌ等の材質からなる。溝１５の冷却管１７を囲む空間は、例えば、シリコーン系樹脂等の熱伝導材２１で埋め込まれている。冷却管１７は、半導体チップ１１の側面の溝１５の開口から、半導体チップ１１内冷却管１７を延長するように、引き出し部１８に連続し、更に接続端子１９に連続している。接続端子１９は、冷却管１７の内径と同じ貫通孔の開いた円形の鍔状をなしている。接続端子１９の外形は、外部から接続する冷媒給排管（図示略）に合わせて、形状変更が可能である。

次に、半導体チップ１１の製造方法を工程順に説明する。図３（ａ）に示すように、半導体基板１０の主面に、周知の工程を経て、半導体素子、配線及びパシベーション膜等を有する素子形成部１３が形成される。素子形成部１３は、例えば、９０ｎｍ技術ノードで設計されたシステムＬＳＩである。半導体基板１０の厚さは、裏面側から研削または研磨等により所定の厚さに設定される。なお、半導体基板１０の厚さは、溝１５の幅、深さ、形状、ピッチ等により適するように選択することが可能である。

図３（ｂ）に示すように、半導体基板１０の天地を逆にして、上面となった裏面にレジスト１４を塗布し、エッチング後に冷却管１７を収容できる溝１５の形状になるようにレジスト１４マスクを形成する。

図３（ｃ）に示すように、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法によりエッチングを行い、エッチング後、レジスト１４を剥離すると、溝１５が形成される。ＲＩＥ法として、例えば、ボッシュプロセスを利用することができる。ボッシュプロセスは、例えば、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）装置を用い、ＳＦ_６ガスによるエッチングとＣ_４Ｆ_８ガスによる堆積膜形成とを交互に繰り返すことにより、半導体基板１０の裏面から、裏面に垂直方向に深い溝１５を速く形成する方法である。溝１５の開口部の幅が広く、深くなるほど、幅が狭くなる順テーパ形状は、垂直方向にエッチングする条件に比較して、エッチング時間を短くして、エッチングと堆積膜形成とを交互に繰り返すことにより得られる。溝１５が形成された後、半導体基板１０は、例えば、ダイシングされて、個片化される。なお、エッチングは、弗化水素、水酸化カリウム、またはこれらを主成分とする溶液等からなるエッチング液を使用しても差し支えない。

図３（ｄ）に示すように、つづら折り状に成型された冷却管１７を半導体基板１０の溝１５に設置する。冷却管１７は、溝１５の底部に接触するように置かれる。

図３（ｅ）に示すように、例えば、シリコーン系樹脂からなる熱伝導材２１は、溝１５に収容された冷却管１７を埋めて、半導体基板１０の裏面とほぼ同一面となる高さまで供給される。熱伝導材２１は、例えば、加熱して硬化される。溝１５の底部及び側面と冷却管１７との間に、熱伝導材２１が充填されない場合は、予め溝１５の底部に熱伝導材２１を張って、その上に溝１５を置き、溝１５の底と冷却管１７の底部側とを接続して、その後、冷却管１７の側面及び上面を熱伝導材２１で埋めることが好ましい。熱伝導材２１として、絶縁性のシリコーン系樹脂を使用しているが、導電性としたい場合、樹脂中に金属粉等を混入させた導電性樹脂を用いることが可能である。

上記の工程を経て製造された半導体チップ１１は、図１に示すように、例えば、裏面を、導電性樹脂によるマウント材（図示略）で、パッケージ基板２６にマウントされる。半導体チップ１１の素子形成部１３の周辺部に配置されたパッド（図示略）は、ワイヤ２８を介して、パッケージ基板２６の配線の一部であるパッド（図示略）に接続される。その後、パッケージ基板２６の半導体チップ１１がマウントされた側は、冷却管１７を延長した引き出し部１８の一部及び接続端子１９を突出させて、例えば、モールド金型（図示略）を使用して、封止樹脂３１で封止される。

パッケージ基板２６の半導体チップ１１マウント側配線は、基板内配線（図示略）を介して封止樹脂３１の対向側にある配線（図示略）に接続されており、この配線にバンプ３３が接続されて、半導体装置１が完成する。

半導体装置１は、バンプ３３を介して、評価用の基板（図示略）に電気的に接続されて、評価することができる。冷却効果を確認するために、評価用の基板に載せた半導体装置１は２つのグループに分けられる。第１のグループは、接続端子１９が、冷媒として一定温度の純水を循環することが可能な冷却器（図示略）の冷媒給排管に、それぞれ、接続されて、冷媒が循環される。第２のグループは、接続端子１９が冷却器に接続されてない。

第１のグループの水冷された状態で通電された半導体装置１は、水漏れ等を起こすことなく、温度保証範囲内において、規格を満たす電気的特性を確認することができる。一方、第２のグループの冷却器に接続されない状態で通電された半導体装置１は、室温において、例えば、トランジスタの出力電流の低下に由来する特性不良が発生する。そこで、第２のグループの通電された半導体装置１を、ファンによって外部から冷却すると、室温においては、特性不良が見られなくなるものの、雰囲気温度を上げて行くと、温度保証範囲内において、トランジスタの出力電流の低下に由来する特性不良が発生する。

上述したように、本発明の実施例１の半導体装置１は、半導体チップ１１の裏面のほぼ全面を一定間隔でカバーするように溝１５を形成し、溝１５に冷却管１７を埋め込んで、冷却管１７に冷媒を流すことにより、規格を満たす電気的特性を確保できる。これは、半導体装置１の素子形成部１３のいずれの領域においても、半導体素子等が正常に動作していることを示している。すなわち、本実施例１によれば、半導体チップ１１の素子形成部１３から一定距離以内に冷却管１７が存在するように分布させ、冷媒を冷却管１７内に沿って、流すことにより、冷却むらが起こることなく、半導体チップ１１を一定の温度範囲に維持することができる。

なお、上記実施例１では、半導体装置１は、ＢＧＡ（Ball Grid Array）型のパッケージである例を説明したが、半導体装置の周辺部にガルウィング型の外部端子を有するＱＦＰ（Quad Flat Package）型パッケージに代表される他のパッケージに組み立てられても差し支えない。

次に、本発明の実施例１の変形例を図４を参照しながら説明する。図４は半導体装置の一部を切り欠いて模式的に示す正面図である。図４に示すように、半導体装置２の半導体チップ４１が、バンプ３８を介して、主面をパッケージ基板４６に向けてマウント及びボンディングされていることが実施例１の半導体装置１と異なる。実施例１とは異なる構成部分について説明する。

半導体チップ４１は、半導体基板１０の主面の素子形成部４３にバンプボンディング用のパッド（図示略）を形成して、このパッドに、例えば、半田あるいはＡｕ等からなるバンプ３８が配設される。パッケージ基板４６にも、バンプ３８を接続する位置にバンプボンディング用のパッド（図示略）を形成してある。

半導体チップ４１を冷却するための冷却管１７等は実施例１と同様である。半導体チップ４１を組み込んだ半導体装置２では、冷却管１７のパッケージ基板４６からの位置が、半導体装置1に比較して、冷却管１７が半導体チップ４１の裏面側に寄っている分、及び、バンプ３８の高さ分だけ離れている。

半導体装置２は、電気的に、半導体装置１のワイヤ接続に代わって、バンプ３８によって接続されて、更に、パッケージ基板４６の基板内配線（図示略）を介してバンプ３３に接続されている。

この半導体装置２は、実施例１の半導体装置１の有する効果と同様な効果を有している。その上、半導体装置１では、ボンディング時、冷却管１７に連続する引き出し部１８及び接続端子１９によって遮られる領域がパッケージ基板４６に存在し、ボンディングに制約があったが、半導体装置２では、バンプボンディングを採用しているので、引き出し部１８及び接続端子１９はボンディングを制約することはない。

本発明の実施例２に係る半導体装置、半導体チップ及び半導体チップの製造方法について、図５乃至図７を参照しながら説明する。図５は半導体装置の一部を切り欠いて模式的に示す正面図である。図６は半導体装置の一部をなす半導体チップを模式的に示すもので、図６（ａ）は裏面を示す平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った半導体チップの側面から見た断面図である。図７は半導体チップの製造方法を、工程順に、模式的に示す断面図である。本実施例は、凹部を冷媒の流路としている点が上記実施例１またはその変形例と異なる。以下では、上記実施例１または変形例と同一構成部分には同一の符号を付し、その説明は省略し、異なる構成部分について説明する。

図５に示すように、半導体装置３は、半導体基板１０の主面に形成された素子形成部４３と、この主面及び対向する裏面の間に設けられた冷媒の流路６３とを有する半導体チップ５１、半導体チップ５１の主面をフェイスダウンで接続、固着するパッケージ基板４６、素子形成部４３と電気的に接続された外部端子であるバンプ３３、半導体チップ５１等を封止する封止樹脂３１、及び、流路６３の延長となる導入管５８の端部である接続端子５９を備えている。

素子形成部４３は、バンプボンディング用のパッド（図示略）が形成され、バンプ３８を介して、パッケージ基板４６の半導体チップ５１をバンプボンディングした面上の配線（図示略）と接続され、更に、パッケージ基板４６の基板内配線（図示略）を介してバンプ３３に接続されている。パッケージ基板４６の半導体チップ５１をバンプボンディングした面、半導体チップ５１、及び、導入管５８の一部は封止樹脂３１で覆われている。接続端子５９は、封止樹脂３１側面の外側に、半導体装置３の外部から冷媒給排管（図示略）が接続可能となるように突出している。

図６に示すように、半導体チップ５１内の流路６３は、裏面側に形成された溝１５の内面および半導体チップ５１の裏面に、例えば、窒化シリコンからなる保護膜５６が形成され、裏面上に、ほぼ平坦な防水シート６１を固定した構造を有する。流路６３は、半導体基板１０の端部側面（図６（ａ）の左上及び右下）に近い内側の位置で、結合部５７を介して、導入管５８に結合される。結合部５７が収容される部分は、結合部５７が半導体チップ５１の裏面に垂直な方向以外の抜き差しができないように、溝１５の側壁より幅の広い側壁が半導体チップ５１に刻まれている。導入管５８は、流路６３を延長する方向に延び、半導体基板１０の端部側面から離れた外側に、接続端子５９を有している。

導入管５８及び接続端子５９は、断面が円形の貫通孔を有している。結合部５７の貫通孔は、流路６３側から、次第に口径が小さくなる形状をなし、導入管５８の貫通孔に接続する。導入管５８の中心線に垂直な方向から見て、結合部５７の外形はほぼ長方形、接続端子５９の外形はほぼ円形をなして、結合部５７及び接続端子５９の外形は導入管５８の外径より大きい。

次に、半導体チップ５１の製造方法を工程順に説明する。図７（ａ）に示す工程より前の工程は、実施例１と同様である。図７（ａ）に示すように、半導体基板１０は、ＲＩＥ法によりエッチングされ、溝１５が形成される。ただし、結合部５７を収容する部分（図５または図６を参照）は、結合部５７が収容できる程度に、溝１５の幅より大きな幅を有する開口となっている。

図７（ｂ）に示すように、溝１５の内面等の半導体基板１０の裏面側の面に、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、窒化シリコンからなる保護膜５６が形成され、流路６３の内面の一部となる。保護膜５６が形成された後、半導体基板１０は、例えば、ダイシングされて、個片化される。なお、保護膜５６は、酸化シリコン、ポリシリコン、シリサイド等でも差し支えない。

この後、図５及び図６に示すように、流路６３の端部に接続する結合部５７及び導入管５８の一部は、所定の位置に、冷媒の漏れ防止の樹脂等を介して、固定される。

図７（ｃ）に示すように、例えば、樹脂からなるほぼ平坦なシート６１が、半導体チップ５１の裏面及び結合部５７を固定した樹脂と接着される。その結果、断面は、溝１５の保護膜５６とシート６１で閉じられて、両端部の結合部５７側に開口を有する一本の流路６３が出来上がる。なお、シート６１は、ガラス、セラミクス、または金属等で作成されても差し支えない。

上記の工程を経て製造された半導体チップ５１は、実施例１及びその変形例と同様に組み立てられて、半導体装置３が完成する。半導体装置３は、外観上は、実施例１の変形例の半導体装置２とほとんど同じである。

上述したように、本発明の実施例２の半導体装置３は、半導体チップ５１の裏面のほぼ全面を一定間隔でカバーするように溝１５が形成され、溝１５に保護膜５６が形成され、溝１５の開口部がシート６１で閉じられて、冷媒を流す流路６３となり、この流路６３に冷媒を流すことにより、規格を満たす電気的特性を確保できる。

この半導体装置３は、実施例１の半導体装置１及び実施例１の変形例の半導体装置２が有する効果を併せ持っている。その上、半導体装置３では、加工精度を出すのが難しいつづら折り状の冷却管を使う必要がないので、コスト抑制が可能である。また、保護膜５６で覆われた溝１５は、半導体チップ５１と冷媒との接触をより直接的に行うことができ、冷却効率を上げることが可能である。

また、溝１５は、保護膜５６で覆われることにより、ＲＩＥ法によって生じる溝１５表面のダメージや残渣あるいは凹凸等を覆い、流路の表面をより滑らかにすることが可能となる。その結果、冷媒は淀みなく流れるので、冷却効率を上げることが可能となる。また、保護膜５６は、溝１５の表面が冷媒によって削れられることを防止する効果があり、半導体装置３の長期間の特性安定に寄与できる。

次に、本発明の実施例２の変形例を図８及び図９を参照しながら説明する。図８は半導体装置の一部を切り欠いて模式的に示す正面図であり、図９は半導体装置の一部をなす半導体チップの裏面を模式的に示す平面図である。図８及び図９に示すように、半導体チップ７１の接続端子７９が、半導体装置４のバンプ３３に対向する側に配設されていることが実施例２の半導体装置３と異なる。実施例２とは異なる構成部分について説明する。

半導体装置４に組み立てられる半導体チップ７１は、流路６３の端部（図９の左上及び右下）を除いて、半導体チップ５１と同じ形状である。流路６３の端部は、シート６１の表面に垂直方向に構成された貫通孔を有する一連の結合部７７、導入管７８及び接続端子７９に接続している。従って、接続端子７９は、半導体チップ７１の裏面に垂直な方向に、裏面から離れて、すなわち、半導体装置４においては、バンプ３３に対向する上面の上方に離れて設置されている。

半導体チップ７１の製造工程では、例えば、シート６１に結合部７７、導入管７８及び接続端子７９を予め接続させておいて、この一体化されたシート６１を、半導体基板１０の裏面に接着されることが可能である。ここで、シート６１、結合部７７、導入管７８及び接続端子７９を、例えば、一体成型で作製することが好ましい。なお、シート６１を接着させた後で、一連の結合部７７、導入管７８及び接続端子７９を接続させることは差し支えない。

半導体装置４の組み立て工程は、結合部７７、導入管７８及び接続端子７９の方向が、半導体装置３とは異なるので、結合部７７、導入管７８及び接続端子７９の構造に見合うモールド金型（図示略）を使用することにより、半導体装置３の組み立て工程と同様に実施することが可能である。

組み立てられた半導体装置４は、冷媒の供給及び排出方向が異なるが、半導体装置４内の冷媒の流れ及び電気的な接続等は、半導体装置３と同等である。

この半導体装置４は、実施例２の半導体装置３が有する効果と同様な効果を有している。その上、半導体装置４では、シート６１に予め結合部７７、導入管７８及び接続端子７９を接続させておくことが可能なので、組立時間の短縮及び組立コストの抑制が可能となる。また、シート６１、結合部７７、導入管７８及び接続端子７９を、一体成型で作製しているので、冷媒の漏れをより確実に抑えることが可能となり、信頼性の高い半導体装置とすることができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。

例えば、実施例では、溝の深さが冷却管の外形より大きく、冷却管は溝に収容されて溝には空間的な余裕がある例を示したが、溝の深さと冷却管の外形がほぼ同じで、溝に収容された冷却管の外側面が半導体チップの裏面の延長上にあっても差し支えない。この場合、溝を浅く形成でき、半導体チップの厚さを薄くできる可能性がある。

また、実施例では、１本の冷却管または１本の流路の例を示したが、半導体チップに、複数本の冷却管を配設してもよいし、または、複数本の流路を配設してもよい。この場合、それぞれの冷却管には冷媒の供給口及び排出口を設け、また、それぞれの流路には冷媒の供給口及び排出口を設ける。

また、実施例では、冷媒として、純水を使用したが、フッ素系不活性樹脂、液体窒素、液体炭化水素、液体二酸化炭素等の液体、または、空気、窒素、ヘリウム、アルゴン等の気体を使用しても差し支えない。

また、実施例では、半導体基板はシリコンを想定して説明しているが、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ダイヤモンド（Ｃ）、その他であっても差し支えない。

本発明の実施例１に係る半導体装置の一部を切り欠いて模式的に示す正面図。 本発明の実施例１に係る半導体装置の一部をなす半導体チップを模式的に示すもので、図２（ａ）は裏面を示す平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線に沿った半導体チップの側面から見た断面図。 本発明の実施例１に係る半導体チップの製造方法を、工程順に、模式的に示す断面図。 本発明の実施例１の変形例に係る半導体装置の一部を切り欠いて模式的に示す正面図。 本発明の実施例２に係る半導体装置の一部を切り欠いて模式的に示す正面図。 本発明の実施例２に係る半導体装置の一部をなす半導体チップを模式的に示すもので、図６（ａ）は裏面を示す平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った半導体チップの側面から見た断面図。 本発明の実施例２に係る半導体チップの製造方法を、工程順に、模式的に示す断面図。 本発明の実施例２の変形例に係る半導体装置の一部を切り欠いて模式的に示す正面図。 本発明の実施例２の変形例に係る半導体装置の一部をなす半導体チップの裏面を模式的に示す平面図。

符号の説明

１、２、３、４ 半導体装置
１０ 半導体基板
１１、４１、５１、７１ 半導体チップ
１３、４３ 素子形成部
１４ マスク
１５ 溝
１７ 冷却管
１８ 引き出し部
１９、５９、７９ 接続端子
２１ 熱伝導材
２６、４６ パッケージ基板
２８ ワイヤ
３１ 封止樹脂
３３、３８ バンプ
５６ 保護膜
５７、７７ 結合部
５８、７８ 導入管
６１ シート
６３ 流路

Claims (5)

1. 半導体素子が形成された半導体基板の主面、及び、前記主面と前記主面に対向する前記半導体基板の裏面との間に設けられ、枝分かれのない流路を有する半導体チップと、
   前記半導体チップを載置するパッケージ基板と、
   前記半導体素子を電気的に接続する外部端子と、
   前記半導体チップを封止する封止樹脂と、
   前記流路に通ずる貫通孔を有する接続端子と、
   を備えていることを特徴とする半導体装置。
2. 半導体基板と、
   前記半導体基板の主面に形成された半導体素子と、
   前記主面と前記主面に対向する前記半導体基板の裏面との間の溝に埋め込まれた枝分かれのない冷却管と、
   前記冷却管に通ずる貫通孔を有し、前記半導体基板の外側に引き出された接続端子と、
   前記冷却管と前記半導体基板とを接続する熱伝導材と、
   を備えていることを特徴とする半導体チップ。
3. 半導体基板と、
   半導体基板の主面に形成された半導体素子と、
   前記主面に対向する前記半導体基板の裏面に設けられ、表面に保護膜が形成された枝分かれのない溝と、
   前記溝を前記裏面側から封じるシートと、
   前記溝の端部で接続し、前記溝に通ずる貫通孔を有し、前記半導体基板の外側に配設された結合管及び接続端子と、
   を備えていることを特徴とする半導体チップ。
4. 主面に半導体素子が形成された半導体基板の裏面のエッチング予定位置に開口を有するマスクを形成する工程と、
   前記裏面を前記主面の方向にＲＩＥ法でエッチングして、溝を形成する工程と、
   前記半導体基板を個片化する工程と、
   個片化された前記半導体基板の前記溝に沿って、外部に接続するための接続端子を有する冷却管を配置する工程と、
   前記冷却管と前記溝の表面とを熱伝導材を介して接続する工程と、
   を有することを特徴とする半導体チップの製造方法。
5. 主面に半導体素子が形成された半導体基板の裏面のエッチング予定位置に開口を有するマスクを形成する工程と、
   前記裏面を前記主面の方向にＲＩＥ法でエッチングして、溝を形成する工程と、
   前記溝の表面に保護膜を形成する工程と、
   前記半導体基板を個片化する工程と、
   外部に接続するための孔を前記溝の両端部に相当する位置に設けられたシートで、個片化された前記半導体チップの前記溝を前記裏面に接して封じる工程と、
   を有することを特徴とする半導体チップの製造方法。

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