JP2007250664A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP2007250664A
JP2007250664A JP2006069548A JP2006069548A JP2007250664A JP 2007250664 A JP2007250664 A JP 2007250664A JP 2006069548 A JP2006069548 A JP 2006069548A JP 2006069548 A JP2006069548 A JP 2006069548A JP 2007250664 A JP2007250664 A JP 2007250664A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor chip
mold resin
semiconductor device
resin
semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006069548A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Hayashi
清志 林
Takahisa Sakaemori
貴尚 栄森
Masao Nishida
征男 西田
Hiroyuki Takashino
裕行 高篠
Masato Ishibashi
真人 石橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renesas Technology Corp
Original Assignee
Renesas Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renesas Technology Corp filed Critical Renesas Technology Corp
Priority to JP2006069548A priority Critical patent/JP2007250664A/en
Publication of JP2007250664A publication Critical patent/JP2007250664A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/45099Material
    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45117Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/45124Aluminium (Al) as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/13Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304Transistor
    • H01L2924/1306Field-effect transistor [FET]
    • H01L2924/13091Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181Encapsulation

Landscapes

  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device for easily improving performance of a transistor. <P>SOLUTION: The semiconductor device is provided with a semiconductor chip on which the transistor is formed, first mold resin for resin-sealing a surface-side of the semiconductor chip, and second mold resin for resin-sealing a rear-side of the semiconductor chip. A thermal expansion coefficient of first mold resin differs from that of second mold resin. The semiconductor chip is physically bent by a difference of contraction force when first and second mold resins are cooled. Distortion is introduced into a channel region of the semiconductor chip. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、チャネル領域に意図的に歪みを導入した半導体装置に関し、特にトランジスタが形成された半導体チップを物理的に曲げてトランジスタの性能を向上させることができる半導体装置に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device in which strain is intentionally introduced into a channel region, and particularly to a semiconductor device capable of improving the performance of a transistor by physically bending a semiconductor chip on which a transistor is formed.

MISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)は、半導体基板上にゲート絶縁膜及びゲート電極を順に形成した半導体素子である。このMISFETにおいて、短チャネル効果を抑制するために、ゲート電極のサイドウォールの下にソース・ドレインに連結されたエクステンションを浅く形成する技術が用いられる。この構造はLDD(Lightly Doped Drain)構造として知られている。   A MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor) is a semiconductor element in which a gate insulating film and a gate electrode are sequentially formed on a semiconductor substrate. In this MISFET, in order to suppress the short channel effect, a technique is used in which an extension connected to the source / drain is shallowly formed under the side wall of the gate electrode. This structure is known as an LDD (Lightly Doped Drain) structure.

また、半導体素子は、外気を遮断して故障や劣化を防止するため樹脂等でパッケージングされる。また、高速化に対応するために、複数個の半導体装置を一つの基板上に搭載したマルチチップモジュール(MCM)も製造されている。従来の半導体パッケージは、半導体素子に影響を与えないために、成形時にパッケージが反らないような工夫されていた。   In addition, the semiconductor element is packaged with a resin or the like in order to block outside air and prevent failure and deterioration. In order to cope with the high speed, a multi-chip module (MCM) in which a plurality of semiconductor devices are mounted on one substrate is also manufactured. Conventional semiconductor packages have been devised so that the packages do not warp during molding in order not to affect the semiconductor elements.

近年、携帯機器の高機能化の要求やコスト低減のため、半導体集積回路の急速な高集積化の要求があり、特に最先端SoC(System On a Chip)ではトランジスタのゲート長は縮小の一途をたどっている。ゲート長を縮小した時に最も問題となるのは、短チャネル効果による閾値ばらつきやサブスレッショルドリーク電流の増加である。この短チャネル効果を抑制するために、チャネル領域の不純物濃度を増加させたり、またソースドレインイクステンション領域を浅く形成したりしていた。しかし、チャネル領域の不純物濃度を増加させることにより、不純物散乱によってキャリア移動度が低下するため、結果的にトランジスタの電流駆動能力が低下する。また、ソースドレインイクステンション領域を浅く形成することによっても、寄生抵抗の増大を招き、電流駆動能力が低下する。このようにゲート長の縮小と共に電流駆動能力が低下するという問題があった。   In recent years, there has been a rapid demand for higher integration of semiconductor integrated circuits in order to increase the functionality of mobile devices and reduce costs. I'm following. When the gate length is reduced, the most serious problems are threshold variation due to the short channel effect and an increase in subthreshold leakage current. In order to suppress this short channel effect, the impurity concentration of the channel region is increased and the source / drain extension region is formed shallowly. However, by increasing the impurity concentration in the channel region, carrier mobility is reduced due to impurity scattering, and as a result, the current driving capability of the transistor is reduced. Also, forming the source / drain extension region shallowly increases the parasitic resistance and reduces the current driving capability. As described above, there is a problem in that the current driving capability is reduced as the gate length is reduced.

この問題に対して、キャリア移動度向上のために、チャネル領域に意図的に歪みを導入した微細MOSトランジスタが提案されている。しかし、従来は、ウェハ製造の段階、又はトランジスタの形成途中のウェハプロセスにおいて歪みを導入していた。その一例として、Si基板上に、Siより大きな格子間隔を有するSiGe膜をエピタキシャル成長させた後、Si膜をエピタキシャル成長させることで、最表面のSiに二軸性の引張り歪みを印加した歪みSi基板を用いることによって、N型MOSトランジスタ及びP型MOSトランジスタ両方の電流駆動能力を向上させる技術がある(例えば、非特許文献1,2参照)。   In order to solve this problem, a fine MOS transistor in which distortion is intentionally introduced in the channel region has been proposed in order to improve carrier mobility. Conventionally, however, distortion has been introduced in the wafer manufacturing stage or in the wafer process during the formation of transistors. As an example, a strained Si substrate in which a biaxial tensile strain is applied to the outermost Si by epitaxially growing a SiGe film having a lattice spacing larger than Si on the Si substrate and then epitaxially growing the Si film. There is a technique for improving the current drive capability of both the N-type MOS transistor and the P-type MOS transistor by using it (see, for example, Non-Patent Documents 1 and 2).

また、他の例として、N型MOSトランジスタには、高引張り応力SiNをゲートの上に成膜することでチャネル長方向に一軸性の引張り歪みを印加し、P型MOSトランジスタには、ソース・ドレインとしてSiGeを用いることでチャネル長方向に一軸性の圧縮歪みを印加することで、双方の電流駆動能力を向上させる技術がある(例えば、非特許文献3参照)。   As another example, a high tensile stress SiN is formed on the gate of the N-type MOS transistor to apply a uniaxial tensile strain in the channel length direction. There is a technique of improving both current drive capacities by applying uniaxial compressive strain in the channel length direction by using SiGe as a drain (see, for example, Non-Patent Document 3).

K. Rim et al., Sympo.on VLSI Tech., P59, 2001K. Rim et al., Sympo.on VLSI Tech., P59, 2001 K. Rim et al., Sympo.on VLSI Tech., P98, 2002K. Rim et al., Sympo.on VLSI Tech., P98, 2002 T. Ghani et al., Tech. Dig. Int. Electron Device Meet.p.978, 2003T. Ghani et al., Tech. Dig. Int. Electron Device Meet.p.978, 2003

しかし、半導体デバイスは微細化の一途を辿りプロセスが複雑で制御が難しくなっているため、トランジスタレベルでの歪みを微細プロセスで印加することは困難である。   However, since semiconductor devices are increasingly miniaturized and the process is complicated and difficult to control, it is difficult to apply distortion at the transistor level in a fine process.

また、歪みSi基板を用いる方法では、SiGe膜から表面への貫通欠陥などにより接合リーク電流が増大するという問題がある。また、歪みSi層の格子間隔を大きく維持するためには、歪みSi層を極めて薄くしなければならず、通常のMISFETの高温プロセスでは下層のSiGe層から歪みSi層表面へのGeの拡散が無視できない。また、Si基板上へのSiGe膜のへテロエピ成長により、結晶欠陥が形成されやすくなる。従って、歪みSi上層表面へのGeの拡散、及び結晶欠陥を起点とする貫通欠陥の到達により、ゲート絶縁膜の信頼性を確保することが困難である。   Further, the method using a strained Si substrate has a problem that junction leakage current increases due to a penetration defect from the SiGe film to the surface. In addition, in order to maintain a large lattice spacing of the strained Si layer, the strained Si layer must be made extremely thin. In a normal MISFET high-temperature process, Ge diffusion from the underlying SiGe layer to the strained Si layer surface is difficult. It cannot be ignored. In addition, crystal defects are likely to be formed by hetero-epi growth of the SiGe film on the Si substrate. Therefore, it is difficult to ensure the reliability of the gate insulating film due to the diffusion of Ge to the surface of the strained Si upper layer and the arrival of the penetrating defect starting from the crystal defect.

また、ソース・ドレインとしてSiGeを用いる方法でも、Si中に結晶欠陥を発生させリーク電流が増大するという問題や、ウェハプロセスの工程数が増大し複雑化するという問題がある。   In addition, the method using SiGe as the source / drain also has a problem that a crystal defect is generated in Si and a leakage current increases, and a number of steps of the wafer process increases and becomes complicated.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、簡単にトランジスタの性能を向上させることができる半導体装置を得るものである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to obtain a semiconductor device that can easily improve the performance of a transistor.

本発明に係る半導体装置は、トランジスタが形成された半導体チップと、半導体チップの表面側を樹脂封止する第1のモールド樹脂と、半導体チップの裏面側を樹脂封止する第2のモールド樹脂とを備え、第1のモールド樹脂と第2のモールド樹脂とは熱膨張係数が異なり、半導体チップは第1,第2のモールド樹脂が冷却する際の収縮力の差により物理的に曲げられて、半導体チップのチャネル領域に歪みが導入されている。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。   A semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor chip on which a transistor is formed, a first mold resin for resin-sealing the front side of the semiconductor chip, and a second mold resin for resin-sealing the back side of the semiconductor chip. The first mold resin and the second mold resin have different coefficients of thermal expansion, and the semiconductor chip is physically bent due to the difference in contraction force when the first and second mold resins cool down, Distortion is introduced into the channel region of the semiconductor chip. Other features of the present invention will become apparent below.

本発明により、トランジスタが形成された半導体チップを物理的に曲げることで、簡単にトランジスタの性能を向上させることができる。   According to the present invention, the performance of a transistor can be easily improved by physically bending the semiconductor chip on which the transistor is formed.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る半導体装置を示す上面図であり、図2は図1のA−A´における断面図、図3は図1のB−B´における断面図である。図示のように、Si基板上にトランジスタ(N型MOSトランジスタ及びP型MOSトランジスタ)が形成された半導体チップ11が、例えばエポキシ系又はシリコン系などの樹脂系の接着剤12によりリードフレーム13に接着固定され、アルミワイヤ14によって両者が接続されている。そして、半導体チップ11の表面(半導体素子面)側が第1のモールド樹脂15aにより樹脂封止され、半導体チップ11の裏面側が第2のモールド樹脂15bにより樹脂封止されている。ここで、第1,第2のモールド樹脂15a,15bは、Siと十分な密着性を持つ材質からなる。また、アルミワイヤ14はモールド樹脂15a,15bに固定しないようにする。
Embodiment 1 FIG.
1 is a top view showing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA 'in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB' in FIG. is there. As shown in the drawing, a semiconductor chip 11 in which transistors (N-type MOS transistor and P-type MOS transistor) are formed on a Si substrate is bonded to a lead frame 13 with a resin-based adhesive 12 such as an epoxy-based or silicon-based resin. Both are fixed and connected by an aluminum wire 14. The front surface (semiconductor element surface) side of the semiconductor chip 11 is resin-sealed with a first mold resin 15a, and the back surface side of the semiconductor chip 11 is resin-sealed with a second mold resin 15b. Here, the first and second mold resins 15a and 15b are made of a material having sufficient adhesion with Si. The aluminum wire 14 is not fixed to the mold resins 15a and 15b.

ここで、第1のモールド樹脂15aは、モールド樹脂よりも熱膨張係数が小さい無機材料であるシリカからなるフィラー16を含有している。一方、第2のモールド樹脂15bはフィラー16を含有していない。従って、フィラー16を含めた第1のモールド樹脂15a全体の熱膨張係数は、第2のモールド樹脂15bより小さくなっている。   Here, the first mold resin 15a contains a filler 16 made of silica which is an inorganic material having a smaller thermal expansion coefficient than the mold resin. On the other hand, the second mold resin 15 b does not contain the filler 16. Therefore, the thermal expansion coefficient of the entire first mold resin 15a including the filler 16 is smaller than that of the second mold resin 15b.

このように第1のモールド樹脂15aと第2のモールド樹脂15bとで熱膨張係数が異なることにより、成形後に室温まで冷却する際に、半導体チップ11は、第1,第2のモールド樹脂15a,15bの収縮力の差により表面側が凸型になるように物理的に曲げられる。この結果、半導体チップ11のチャネル領域に二軸性の引張り歪みが導入される。   Thus, when the first mold resin 15a and the second mold resin 15b have different coefficients of thermal expansion, when the semiconductor chip 11 is cooled to room temperature after molding, the semiconductor chip 11 has the first and second mold resins 15a, 15a, It is physically bent so that the surface side becomes convex due to the difference in contraction force of 15b. As a result, biaxial tensile strain is introduced into the channel region of the semiconductor chip 11.

これにより、他の電気特性を変化させずに、ほぼキャリア移動度だけを向上させることができる。従って、トランジスタのオフ電流をほとんど増加させないまま、オン電流を増加させることができ、集積回路の動作速度を向上させることができる。そして、チャネル方向とチャネル幅方向の両方に引張り歪みが導入されるため、N型MOSトランジスタとP型MOSトランジスタの両方の電流駆動能力を向上させることができる。   As a result, only the carrier mobility can be improved without changing other electrical characteristics. Therefore, the on-state current can be increased with little increase in the off-state current of the transistor, and the operation speed of the integrated circuit can be improved. Since tensile strain is introduced in both the channel direction and the channel width direction, the current drive capability of both the N-type MOS transistor and the P-type MOS transistor can be improved.

また、特別なプロセスを用いる必要がなく従来の高温プロセスが適用できるため、ゲート絶縁膜の信頼性を損なうことなく、低コストに電流駆動能力を向上させることができる。そして、従来のような歪みSi基板を用いる場合やソース・ドレインにSiGeを用いる場合と比較して、Geの拡散やリーク電流の増大といった問題を回避することができる。また、パッケージ工程で歪みを発生させるので、微細化の一途を辿るトランジスタレベルで歪みを発生させる必要がない。   In addition, since it is not necessary to use a special process and a conventional high-temperature process can be applied, the current driving capability can be improved at a low cost without impairing the reliability of the gate insulating film. In addition, problems such as diffusion of Ge and increase in leakage current can be avoided as compared with the case of using a strained Si substrate as in the prior art or the case of using SiGe for the source / drain. Further, since distortion is generated in the packaging process, it is not necessary to generate distortion at the transistor level, which continues to be miniaturized.

なお、本実施の形態ではパッケージに成形用樹脂を適用した場合について説明したが、これに限らず、例えばセラミックで成形してもよい。この場合も、表面側と裏面側の成形材料の熱膨張係数の大小関係を上記と同様にすれば、上記と同様の効果が得られる。   In the present embodiment, the case where the molding resin is applied to the package has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the molding resin may be molded from ceramic. Also in this case, the same effect as described above can be obtained if the magnitude relationship between the thermal expansion coefficients of the molding materials on the front surface side and the back surface side is the same as described above.

実施の形態2.
本実施の形態では、図4に示すように、第1,第2のモールド樹脂15a,15bは円形に成形されている。他の構成は実施の形態1と同様である。これにより、実施の形態1と同様の効果を奏するだけでなく、パッケージ全体が均一に反るため、半導体チップのチャネル領域に印加される応力は、半導体チップの全面に渡って均一となる。
Embodiment 2. FIG.
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the first and second mold resins 15a and 15b are formed in a circular shape. Other configurations are the same as those in the first embodiment. As a result, not only the same effect as in the first embodiment is obtained, but the entire package is uniformly warped, so that the stress applied to the channel region of the semiconductor chip is uniform over the entire surface of the semiconductor chip.

実施の形態3.
本実施の形態では、図5に示すように、第1,第2のモールド樹脂15a,15bは円形に成形され、さらに半導体チップ11は八角形である。他の構成は実施の形態1と同様である。これにより、実施の形態1,2と同様の効果を奏するだけでなく、パッケージ全体が更に均一に反るため、半導体チップのチャネル領域に印加される応力は、半導体チップの全面に渡って更に均一となる。
Embodiment 3 FIG.
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the first and second mold resins 15a and 15b are formed in a circular shape, and the semiconductor chip 11 is an octagon. Other configurations are the same as those in the first embodiment. As a result, not only the same effects as those of the first and second embodiments are obtained, but the entire package is more uniformly warped, so that the stress applied to the channel region of the semiconductor chip is more uniform over the entire surface of the semiconductor chip. It becomes.

実施の形態4.
本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造工程について図面を参照しながら以下に説明する。
Embodiment 4 FIG.
A manufacturing process of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

まず、図6に示すように、Si基板上にトランジスタが形成された半導体チップ11を接着剤12によりリードフレーム13に接着固定し、アルミワイヤ14によって両者を接続する。この半導体プロセスの前工程が終わったウェハを半導体チップごとに分割する。次に、半導体チップ11をモールド樹脂15で樹脂封止してパッケージ17を形成する。ここで、モールド樹脂15として、Siと十分な密着性を持つ材質を用いる。また、アルミワイヤ14はモールド樹脂15に固定しないようにする。そして、リードフレーム13は、今後の変形を予め考慮した形にしておく。   First, as shown in FIG. 6, a semiconductor chip 11 having a transistor formed on a Si substrate is bonded and fixed to a lead frame 13 with an adhesive 12, and both are connected by an aluminum wire 14. The wafer for which the pre-process of this semiconductor process is completed is divided for each semiconductor chip. Next, the semiconductor chip 11 is sealed with a molding resin 15 to form a package 17. Here, a material having sufficient adhesion with Si is used as the mold resin 15. The aluminum wire 14 is not fixed to the mold resin 15. The lead frame 13 is shaped in consideration of future deformation.

次に、図7に示すように、パッケージ17の裏面側又は表面側の何れか一方に高収縮性樹脂18を接着する。この高収縮性樹脂18としては、モールド樹脂15よりも熱膨張係数が大きく、かつ冷却後もモールド樹脂15との密着性に優れた材料を用いる。具体的には、通常のモールド樹脂15の材質の中に含まれる収縮を抑制する物質、例えばアルミナパウダーやセラミックなどを意図的に減らすことで高収縮性樹脂18を得ることができる。   Next, as shown in FIG. 7, a highly shrinkable resin 18 is bonded to either the back side or the front side of the package 17. As the highly shrinkable resin 18, a material having a thermal expansion coefficient larger than that of the mold resin 15 and excellent in adhesion to the mold resin 15 after cooling is used. Specifically, the highly shrinkable resin 18 can be obtained by intentionally reducing substances that suppress shrinkage, such as alumina powder and ceramic, contained in the material of the normal mold resin 15.

そして、図8に示すように、高収縮性樹脂18を固化させて収縮させることで、パッケージ17全体を凸型に変形させる。これにより、半導体チップ11を物理的に曲げて、半導体チップ11のチャネル領域に歪みを導入することができる。   Then, as shown in FIG. 8, the entire package 17 is deformed into a convex shape by solidifying and shrinking the highly shrinkable resin 18. As a result, the semiconductor chip 11 can be physically bent to introduce strain into the channel region of the semiconductor chip 11.

以上説明したように、本実施の形態では、半導体プロセスの前工程が全て終了した後に、高収縮性樹脂18が冷却する際の収縮力によりパッケージ17を物理的に曲げ、チャネル領域に歪みを導入する。これにより、他の電気特性を変化させずに、ほぼキャリア移動度だけを向上させることができる。従って、トランジスタのオフ電流をほとんど増加させないまま、オン電流を増加させることができ、集積回路の動作速度を向上させることができる。   As described above, in this embodiment, after all the pre-processes of the semiconductor process are completed, the package 17 is physically bent by the contraction force when the high-shrinkage resin 18 is cooled, and distortion is introduced into the channel region. To do. As a result, only the carrier mobility can be improved without changing other electrical characteristics. Therefore, the on-state current can be increased with little increase in the off-state current of the transistor, and the operation speed of the integrated circuit can be improved.

この効果は、半導体プロセスの後工程に僅かな変更を加えるだけで得ることができる。また、上記の方法は、半導体チップ11に物理的衝撃が加えられるような急激な変形を伴うものではないので、半導体チップ11に余計な損傷を与えず、信頼性を劣化させることはない。   This effect can be obtained by making a slight change in the subsequent process of the semiconductor process. In addition, the above method does not involve abrupt deformation that causes physical shock to the semiconductor chip 11, and thus does not cause excessive damage to the semiconductor chip 11 and does not deteriorate reliability.

また、モールド樹脂15が完全に固化する前に曲げると、モールド樹脂15のみが変形して、肝心の半導体チップ11にまで歪みが伝わらない。これに対し、上述したように固化したモールド樹脂15を変形させれば、確実に半導体チップ11に歪みを伝えることができる。ただし、前提として、半導体チップ11との間の密着力が強いモールド樹脂15を用いる必要がある。   Further, if the mold resin 15 is bent before it is completely solidified, only the mold resin 15 is deformed and the strain is not transmitted to the essential semiconductor chip 11. On the other hand, if the molded resin 15 solidified as described above is deformed, the distortion can be reliably transmitted to the semiconductor chip 11. However, as a premise, it is necessary to use a mold resin 15 having a strong adhesion with the semiconductor chip 11.

また、高収縮性樹脂18の厚さや追加回数は容易に変更できるので、必要に応じて歪みの量を容易に制御することができる。そして、凹型の変形が必要なら、パッケージ17の上面に高収縮性樹脂18を追加すればよい。   In addition, since the thickness and the number of additions of the highly shrinkable resin 18 can be easily changed, the amount of distortion can be easily controlled as necessary. If a concave deformation is required, a highly shrinkable resin 18 may be added to the upper surface of the package 17.

また、図9に示すように、パッケージ17の下面全体に高収縮性樹脂18を接着すれば、半導体チップ11に二軸性の凸型変形を起すことができる。これにより、半導体チップ11のチャネル領域に二軸性の引張り歪みが導入されるため、N型MOSトランジスタとP型MOSトランジスタの両方の電流駆動能力を向上させることができる。   As shown in FIG. 9, biaxial convex deformation can be caused in the semiconductor chip 11 by adhering a highly shrinkable resin 18 to the entire lower surface of the package 17. Thereby, since biaxial tensile strain is introduced into the channel region of the semiconductor chip 11, the current drive capability of both the N-type MOS transistor and the P-type MOS transistor can be improved.

一方、図10に示すように、パッケージ17の下面に高収縮性樹脂18を一方向にストライプ状に並べれば、半導体チップ11に一軸性に近い凸型変形を起すことができる。これにより、チャネル幅方向に引張り歪みが導入されるようにすればP型MOSトランジスタの電流駆動能力を向上させることができ、チャネル方向に引張り歪みが導入されるようにすればN型MOSトランジスタの電流駆動能力を向上させることができる。   On the other hand, as shown in FIG. 10, if the highly shrinkable resin 18 is arranged in a stripe shape in one direction on the lower surface of the package 17, a convex deformation close to uniaxiality can be caused in the semiconductor chip 11. Thus, if tensile strain is introduced in the channel width direction, the current driving capability of the P-type MOS transistor can be improved, and if tensile strain is introduced in the channel direction, the N-type MOS transistor can be improved. Current drive capability can be improved.

また、通常、半導体チップ11は矩形であり、一軸性の変形を起す場合は、これで問題ない。しかし、二軸性の変形の場合、対称性を考慮してモールド樹脂15を円形に成形し、半導体チップ11を8角形にするのが望ましい。また、必要があれば、高収縮性樹脂18の接着と硬化を繰り返して、より大きな歪みを導入することもできる。   In addition, the semiconductor chip 11 is usually rectangular, and this causes no problem when uniaxial deformation occurs. However, in the case of biaxial deformation, it is desirable to mold the mold resin 15 into a circle and to make the semiconductor chip 11 into an octagon in consideration of symmetry. Further, if necessary, a larger strain can be introduced by repeating the adhesion and curing of the highly shrinkable resin 18.

実施の形態5.
図11は、本発明の実施の形態5に係る半導体装置を示す上面図であり、図12はその断面図である。モールド樹脂15内であって、パッケージ17の中心より上側又は下側の一方のみに、モールド樹脂15より熱膨張率の小さい線状のフィラー21が埋め込まれている。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 11 is a top view showing a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a sectional view thereof. A linear filler 21 having a thermal expansion coefficient smaller than that of the mold resin 15 is embedded in the mold resin 15 only in one of the upper side and the lower side from the center of the package 17.

フィラー21をパッケージ17の上側につけた場合、冷却されるとパッケージ17は線状のフィラー21の方向に沿って、上に凸に湾曲し、半導体チップ11のチャネル領域に一軸性の歪みが導入される。また、半導体チップ11の端を固定せず自由端にすることで、半導体チップ11のチャネル領域には純粋な一軸性の歪みが導入される。   When the filler 21 is attached to the upper side of the package 17, when cooled, the package 17 curves upward along the direction of the linear filler 21, and uniaxial strain is introduced into the channel region of the semiconductor chip 11. The Further, by setting the end of the semiconductor chip 11 to a free end without fixing, pure uniaxial strain is introduced into the channel region of the semiconductor chip 11.

ここで、半導体チップ11の表面を上にすると、チャネル領域に一軸性の引張り歪みが導入される。これにより、チャネル幅方向に引張り歪みが導入されるようにすればP型MOSトランジスタの電流駆動能力を向上させることができ、チャネル方向に引張り歪みが導入されるようにすればN型MOSトランジスタの電流駆動能力を向上させることができる。一方、半導体チップ11の表面を下にすると、チャネル領域に一軸性の圧縮歪みがかかるため、それぞれ逆の導電型のMOSトランジスタの電流駆動能力を向上させることができる。   Here, when the surface of the semiconductor chip 11 is directed upward, uniaxial tensile strain is introduced into the channel region. Thus, if tensile strain is introduced in the channel width direction, the current driving capability of the P-type MOS transistor can be improved, and if tensile strain is introduced in the channel direction, the N-type MOS transistor can be improved. Current drive capability can be improved. On the other hand, when the surface of the semiconductor chip 11 is faced down, uniaxial compressive strain is applied to the channel region, so that it is possible to improve the current drive capability of the opposite conductivity type MOS transistors.

実施の形態6.
図13は、本発明の実施の形態6に係る半導体装置を示す上面図であり、図14はその断面図である。モールド樹脂15内であって、パッケージ17の中心より下側に、モールド樹脂15より熱膨張率の大きい平板状部材22が設けられている。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 13 is a top view showing a semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a sectional view thereof. A flat plate member 22 having a higher coefficient of thermal expansion than the mold resin 15 is provided in the mold resin 15 below the center of the package 17.

冷却されるとパッケージ17は上に凸に湾曲し、半導体チップ11のチャネル領域に二軸性の引張り歪みが導入され、N型MOSトランジスタとP型MOSトランジスタの両方の電流駆動能力を向上させることができる。また、半導体チップ11の端を固定せず自由端にすることで、半導体チップ11のチャネル領域には純粋な二軸性の歪みが導入される。   When cooled, the package 17 curves upward and biaxial tensile strain is introduced into the channel region of the semiconductor chip 11 to improve the current drive capability of both the N-type MOS transistor and the P-type MOS transistor. Can do. In addition, pure biaxial distortion is introduced into the channel region of the semiconductor chip 11 by fixing the end of the semiconductor chip 11 to a free end.

実施の形態7.
図15は、本発明の実施の形態7に係る半導体装置を示す上面図であり、図16はその断面図である。モールド樹脂15内であって、パッケージ17の中心より下側に、モールド樹脂15より熱膨張率の大きい棒状部材23が一方向に揃えられて設けられている。
Embodiment 7 FIG.
FIG. 15 is a top view showing a semiconductor device according to Embodiment 7 of the present invention, and FIG. 16 is a cross-sectional view thereof. A rod-shaped member 23 having a higher coefficient of thermal expansion than the mold resin 15 is provided in one direction in the mold resin 15 and below the center of the package 17.

冷却されるとパッケージ17は図15の横方向に凸に湾曲し、半導体チップ11のチャネル領域に一軸性の引張り歪みが導入される。これにより、チャネル幅方向に引張り歪みが導入されるようにすればP型MOSトランジスタの電流駆動能力を向上させることができ、チャネル方向に引張り歪みが導入されるようにすればN型MOSトランジスタの電流駆動能力を向上させることができる。一方、半導体チップ11の表面を下にすると、チャネル領域に一軸性の圧縮歪みがかかるため、それぞれ逆の導電型のMOSトランジスタの電流駆動能力を向上させることができる。また、半導体チップ11の端を固定せず自由端にすることで、半導体チップ11のチャネル領域には純粋な一軸性の歪みが導入される。   When cooled, the package 17 is convexly curved in the lateral direction of FIG. 15, and uniaxial tensile strain is introduced into the channel region of the semiconductor chip 11. Thus, if tensile strain is introduced in the channel width direction, the current driving capability of the P-type MOS transistor can be improved, and if tensile strain is introduced in the channel direction, the N-type MOS transistor can be improved. Current drive capability can be improved. On the other hand, when the surface of the semiconductor chip 11 is faced down, uniaxial compressive strain is applied to the channel region, so that it is possible to improve the current drive capability of the opposite conductivity type MOS transistors. Further, by setting the end of the semiconductor chip 11 to a free end without fixing, pure uniaxial strain is introduced into the channel region of the semiconductor chip 11.

ここで、実施の形態1〜7において、樹脂封止の際に、半導体チップ11をパッケージ17の中心より上側又は下側にずらせば、より大きな歪みを導入することができる。半導体チップ11に加わる歪みは、中心では0であり、それより上にいくほど大きな引張り歪みが加わり、下にいくほど大きな圧縮歪みが加わるからである。   Here, in the first to seventh embodiments, when the semiconductor chip 11 is shifted to the upper side or the lower side from the center of the package 17 during resin sealing, a larger strain can be introduced. This is because the strain applied to the semiconductor chip 11 is 0 at the center, and a greater tensile strain is applied to the upper side and a higher compressive strain is applied to the lower side.

実施の形態8.
図17は、本発明の実施の形態8に係る半導体装置を示す上面図であり、図18は棒状部材に垂直な方向における断面図である。モールド樹脂15内であって、半導体チップ11の上側及び下側に、モールド樹脂15より熱膨張率の大きい棒状部材23が一方向にストライプ状に並べられている。
Embodiment 8 FIG.
FIG. 17 is a top view showing a semiconductor device according to the eighth embodiment of the present invention, and FIG. 18 is a sectional view in a direction perpendicular to the rod-shaped member. In the mold resin 15, on the upper side and the lower side of the semiconductor chip 11, rod-shaped members 23 having a higher coefficient of thermal expansion than the mold resin 15 are arranged in a stripe shape in one direction.

冷却されると棒状部材23は図17の横方向に収縮する。この棒状部材23の収縮力により、半導体チップ11のチャネル領域に圧縮歪みが導入される。これにより、チャネル幅方向に圧縮歪みが導入されるようにすればN型MOSトランジスタの電流駆動能力を向上させることができ、チャネル方向に圧縮歪みが導入されるようにすればP型MOSトランジスタの電流駆動能力を向上させることができる。なお、半導体チップ11の横方向両端は固定し、縦方向両端は自由端にすることで、半導体チップ11のチャネル領域には純粋な一軸性の圧縮歪みが導入される。   When cooled, the rod-shaped member 23 contracts in the lateral direction of FIG. A compressive strain is introduced into the channel region of the semiconductor chip 11 by the contraction force of the rod-like member 23. Thus, if compressive strain is introduced in the channel width direction, the current driving capability of the N-type MOS transistor can be improved, and if compressive strain is introduced in the channel direction, the P-type MOS transistor can be improved. Current drive capability can be improved. In addition, by fixing both lateral ends of the semiconductor chip 11 and free both longitudinal ends, pure uniaxial compressive strain is introduced into the channel region of the semiconductor chip 11.

実施の形態9.
図19は、本発明の実施の形態9に係る半導体装置を示す上面図であり、図20は図19のA−A´における断面図、図21は図19のB−B´における断面図である。トランジスタが形成され、配線工程を経た後、ダイシングされた半導体チップ11は、支持基板31の曲面に接着剤32によって接着されている。さらに、この支持基板31は、接着剤32によってリードフレーム33に接着されている。ここで、接着剤32として、シリコン系、エポキシ系、Au−Siや半田などが用いられる。また、支持基板31は図22に示すように二軸性の凸型曲面を有しており、支持基板31の材料は、半導体チップ11を固定し、接着剤の接合や硬化のための熱処理や、ワイヤボンデイング時の熱処理、モールド工程でのモールド樹脂加熱硬化時に変形しないものであれば良く、例えばセラミックなどである。
Embodiment 9 FIG.
19 is a top view showing a semiconductor device according to the ninth embodiment of the present invention, FIG. 20 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 19, and FIG. 21 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. is there. After the transistors are formed and the wiring process is performed, the diced semiconductor chip 11 is bonded to the curved surface of the support substrate 31 with an adhesive 32. Further, the support substrate 31 is bonded to the lead frame 33 with an adhesive 32. Here, as the adhesive 32, silicon, epoxy, Au-Si, solder, or the like is used. Further, as shown in FIG. 22, the support substrate 31 has a biaxial convex curved surface, and the material of the support substrate 31 fixes the semiconductor chip 11 and heat treatment for bonding and curing the adhesive. Any material may be used as long as it does not deform when heat-curing during wire bonding and mold resin heat-curing in the molding process, such as ceramic.

これにより、半導体チップ11は支持基板31の曲面に沿って物理的に曲げられて、半導体チップ11のチャネル領域に二軸性の引張り歪みが導入される。従って、チャネル方向とチャネル幅方向の両方に引張り歪みが導入されるため、N型MOSトランジスタとP型MOSトランジスタの両方の電流駆動能力を向上させることができる。   As a result, the semiconductor chip 11 is physically bent along the curved surface of the support substrate 31, and biaxial tensile strain is introduced into the channel region of the semiconductor chip 11. Accordingly, since tensile strain is introduced in both the channel direction and the channel width direction, the current drive capability of both the N-type MOS transistor and the P-type MOS transistor can be improved.

また、支持基板31の曲面を全ての点で等しくすることで、半導体チップ11内の各トランジスタに導入される歪みが等しくなり、電流駆動能力の面内ばらつきを防ぐことができる。そして、積層チップにおいても、図23に示すように2つの半導体チップ11をそれぞれ支持基板31の曲面に接着剤32によって接着することで、2つの半導体チップ11に共に二軸性の引張り歪みを印加することができる。また、図24に示すように、上側の半導体チップ11だけを支持基板31の曲面に接着することや、図25に示すように、下側の半導体チップ11だけを支持基板31の曲面に接着することもできる。   In addition, by making the curved surface of the support substrate 31 equal at all points, the strain introduced into each transistor in the semiconductor chip 11 becomes equal, and in-plane variation in current drive capability can be prevented. Also in the laminated chip, as shown in FIG. 23, two semiconductor chips 11 are respectively bonded to the curved surface of the support substrate 31 with an adhesive 32, whereby a biaxial tensile strain is applied to the two semiconductor chips 11 together. can do. 24, only the upper semiconductor chip 11 is bonded to the curved surface of the support substrate 31, or only the lower semiconductor chip 11 is bonded to the curved surface of the support substrate 31, as shown in FIG. You can also.

実施の形態10.
図26,27は、本発明の実施の形態10に係る半導体装置を示す断面図であり、図26は図19のA−A´における断面図に対応し、図27は図19のB−B´における断面図に対応する。本実施の形態では支持基板31は図22に示すように一軸性の凸型曲面を有している。その他の構成は、実施の形態9と同様である。
Embodiment 10 FIG.
26 and 27 are cross-sectional views showing the semiconductor device according to the tenth embodiment of the present invention. FIG. 26 corresponds to the cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 19, and FIG. This corresponds to the cross-sectional view at ′. In the present embodiment, the support substrate 31 has a uniaxial convex curved surface as shown in FIG. Other configurations are the same as those of the ninth embodiment.

これにより、半導体チップ11は支持基板31の曲面に沿って物理的に曲げられて、半導体チップ11のチャネル領域に一軸性の引張り歪みが導入される。従って、チャネル幅方向に引張り歪みが導入されるようにすればP型MOSトランジスタの電流駆動能力を向上させることができ、チャネル方向に引張り歪みが導入されるようにすればN型MOSトランジスタの電流駆動能力を向上させることができる。   As a result, the semiconductor chip 11 is physically bent along the curved surface of the support substrate 31, and uniaxial tensile strain is introduced into the channel region of the semiconductor chip 11. Therefore, if tensile strain is introduced in the channel width direction, the current driving capability of the P-type MOS transistor can be improved, and if tensile strain is introduced in the channel direction, the current of the N-type MOS transistor can be improved. Driving ability can be improved.

また、支持基板31の曲面を全ての点で等しくすることで、半導体チップ11内の各トランジスタに導入される歪みが等しくなり、電流駆動能力の面内ばらつきを防ぐことができる。そして、本実施の形態は、実施の形態9と同様に積層チップにも適用することができる。   In addition, by making the curved surface of the support substrate 31 equal at all points, the strain introduced into each transistor in the semiconductor chip 11 becomes equal, and in-plane variation in current drive capability can be prevented. The present embodiment can be applied to a laminated chip as in the ninth embodiment.

実施の形態11.
図29,30は、本発明の実施の形態11に係る半導体装置を示す断面図であり、図29は図19のA−A´における断面図に対応し、図30は図19のB−B´における断面図に対応する。本実施の形態では支持基板31は図31に示すように一軸性の凹型曲面を有している。その他の構成は、実施の形態9と同様である。
Embodiment 11 FIG.
29 and 30 are cross-sectional views showing the semiconductor device according to the eleventh embodiment of the present invention. FIG. 29 corresponds to the cross-sectional view taken along the line AA 'in FIG. 19, and FIG. This corresponds to the cross-sectional view at ′. In the present embodiment, the support substrate 31 has a uniaxial concave curved surface as shown in FIG. Other configurations are the same as those of the ninth embodiment.

これにより、半導体チップ11は支持基板31の曲面に沿って物理的に曲げられて、半導体チップ11のチャネル領域に一軸性の圧縮歪みが導入される。従って、チャネル幅方向に圧縮歪みが導入されるようにすればN型MOSトランジスタの電流駆動能力を向上させることができ、チャネル方向に圧縮歪みが導入されるようにすればP型MOSトランジスタの電流駆動能力を向上させることができる。   As a result, the semiconductor chip 11 is physically bent along the curved surface of the support substrate 31, and uniaxial compressive strain is introduced into the channel region of the semiconductor chip 11. Therefore, if compressive strain is introduced in the channel width direction, the current driving capability of the N-type MOS transistor can be improved, and if compressive strain is introduced in the channel direction, the current of the P-type MOS transistor is improved. Driving ability can be improved.

また、支持基板31の曲面を全ての点で等しくすることで、半導体チップ11内の各トランジスタに導入される歪みが等しくなり、電流駆動能力の面内ばらつきを防ぐことができる。そして、本実施の形態は、実施の形態9と同様に積層チップにも適用することができる。   In addition, by making the curved surface of the support substrate 31 equal at all points, the strain introduced into each transistor in the semiconductor chip 11 becomes equal, and in-plane variation in current drive capability can be prevented. The present embodiment can be applied to a laminated chip as in the ninth embodiment.

実施の形態12.
本発明の実施の形態12に係る半導体装置の製造工程について図面を参照しながら以下に説明する。
Embodiment 12 FIG.
A manufacturing process of the semiconductor device according to the twelfth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

まず、図32に示すように、前工程を終えてトランジスタが形成された半導体チップ11を接着剤41によってTAB(Tape Automated Bonding)テープ42に接着する。次に、半導体チップ11を銅配線43とアルミワイヤ14を介して電気的に接続する。そして、TABテープ42を可塑性の支持基板44に接着する。さらに、支持基板44を物理的なカで凸型に曲げることにより、半導体チップ11を物理的に曲げて、半導体チップ11のチャネル領域に歪みを導入する。   First, as shown in FIG. 32, the semiconductor chip 11 on which the transistor is formed after the previous process is bonded to a TAB (Tape Automated Bonding) tape 42 with an adhesive 41. Next, the semiconductor chip 11 is electrically connected to the copper wiring 43 via the aluminum wire 14. Then, the TAB tape 42 is bonded to the plastic support substrate 44. Furthermore, by bending the support substrate 44 into a convex shape with a physical force, the semiconductor chip 11 is physically bent to introduce strain into the channel region of the semiconductor chip 11.

なお、支持基板44を曲げる方法として、実施の形態4と同様に、高収縮性樹脂18を支持基板44の裏面に付着させる方法を用いることができる。その後、図33に示すように、半導体チップ11や銅配線43をモールド樹脂15で樹脂封止する。   As a method of bending the support substrate 44, a method of attaching the highly shrinkable resin 18 to the back surface of the support substrate 44 can be used as in the fourth embodiment. Thereafter, as shown in FIG. 33, the semiconductor chip 11 and the copper wiring 43 are resin-sealed with the mold resin 15.

このように、半導体プロセスの前工程が全て終了した後に、支持基板44と共に半導体チップ11を物理的に曲げて、チャネル領域に歪みを導入することにより、実施の形態1と同様の効果を奏する。また、支持基板44の曲げ方を変えることで、半導体チップ11に加わる歪みの種類や量を簡単に調節することができる。例えば、凹型の変形を加えることもでき、一軸性の歪みか二軸性の歪みかを選択することもできる。   As described above, after all the previous steps of the semiconductor process are completed, the semiconductor chip 11 is physically bent together with the support substrate 44 to introduce strain in the channel region, thereby obtaining the same effect as in the first embodiment. Further, by changing the bending method of the support substrate 44, the type and amount of strain applied to the semiconductor chip 11 can be easily adjusted. For example, a concave deformation can be added, and a uniaxial strain or a biaxial strain can be selected.

また、半導体チップ11上には応力を加えるための力点が存在しないため、半導体チップ11が変形により割れる可能性が低い。また、半導体チップ11の歪み量を直接測定しなくても、モールド樹脂15や支持基板44の歪みを測定すれば、半導体チップ11の歪み量がわかるので、歪み量を調整しやすい。なお、支持基板44が厚いほど、表面に装着された半導体チップ11への歪み導入が効率的に行われる。   Further, since there is no force point for applying stress on the semiconductor chip 11, there is a low possibility that the semiconductor chip 11 is cracked due to deformation. Even if the strain amount of the semiconductor chip 11 is not directly measured, the strain amount of the semiconductor chip 11 can be found by measuring the strain of the mold resin 15 and the support substrate 44, so that the strain amount can be easily adjusted. The thicker the support substrate 44, the more efficiently the strain is introduced into the semiconductor chip 11 mounted on the surface.

実施の形態13.
図34に示すようなインバータ回路を半導体チップに形成する場合に、通常は、半導体チップとして、図35に示すように、互いにチャネルの方向が平行するようにN型MOSトランジスタとP型MOSトランジスタが形成されたものを用いる。図示のように、両トランジスタのゲート電極51、ソース電極52及びドレイン電極53はそれぞれ平行に延在している。
Embodiment 13 FIG.
When an inverter circuit as shown in FIG. 34 is formed on a semiconductor chip, normally, as a semiconductor chip, as shown in FIG. 35, an N-type MOS transistor and a P-type MOS transistor are arranged so that the channel directions are parallel to each other. The formed one is used. As shown in the figure, the gate electrode 51, the source electrode 52, and the drain electrode 53 of both transistors extend in parallel.

ここで、図35の縦方向に一軸性の引張り歪みを導入した場合、歪みを受けた方向にチャネルが向いているN型MOSトランジスタは電流が増加し、P型MOSトランジスタは電流が減少する。従って、N型MOSトランジスタの電流値が想定値より低く、P型MOSトランジスタの電流値が想定値より高くアンバランスになっている場合は、この縦方向への一軸性の引張り歪みの導入により、想定値に近づけることができる。逆の場合も、同様にアンバランスを調整できる。   Here, when uniaxial tensile strain is introduced in the vertical direction of FIG. 35, the current increases in the N-type MOS transistor whose channel is directed in the strained direction, and the current decreases in the P-type MOS transistor. Therefore, when the current value of the N-type MOS transistor is lower than the assumed value and the current value of the P-type MOS transistor is higher than the assumed value and unbalanced, the introduction of this uniaxial tensile strain in the vertical direction It can be close to the expected value. In the reverse case, the unbalance can be adjusted in the same manner.

しかし、チャネル方向に一軸性の引張り歪みを受けると、N型MOSトランジスタはキャリア移動度が上昇し性能が上がるが、P型MOSトランジスタは逆に性能が下がる。一方、チャネル方向に一軸性の圧縮歪みを受けると、N型MOSトランジスタの性能は下がり、P型MOSトランジスタの性能は上がる。そのため、図35に示すような配置では、N型MOSトランジスタとP型MOSトランジスタのどちらかの性能を上げようとすると、他方は下がってしまう。   However, when subjected to uniaxial tensile strain in the channel direction, the N-type MOS transistor has increased carrier mobility and improved performance, whereas the P-type MOS transistor has decreased performance. On the other hand, when subjected to uniaxial compressive strain in the channel direction, the performance of the N-type MOS transistor decreases and the performance of the P-type MOS transistor increases. For this reason, in the arrangement as shown in FIG. 35, if one attempts to improve the performance of either the N-type MOS transistor or the P-type MOS transistor, the other is lowered.

そこで、実施の形態13では、半導体チップとして、図36に示すように、互いにチャネルの方向が直交するようにN型MOSトランジスタとP型MOSトランジスタが形成されたものを用いる。これにより、一軸性の歪みにより片方だけ性能を向上させることができる。即ちP型MOSトランジスタの性能が不足気味であれば、P型MOSトランジスタのチャネル方向に圧縮歪みを導入することにより、N型MOSトランジスタの性能を大きく落とすことなく、P型MOSトランジスタの性能を改善することができる。同様にN型MOSトランジスタの性能だけを改善させることもできる。   Therefore, in the thirteenth embodiment, a semiconductor chip in which an N-type MOS transistor and a P-type MOS transistor are formed so that the channel directions are orthogonal to each other is used as shown in FIG. Thereby, only one side can improve performance by uniaxial distortion. In other words, if the performance of the P-type MOS transistor is insufficient, the performance of the P-type MOS transistor is improved without significantly degrading the performance of the N-type MOS transistor by introducing compressive strain in the channel direction of the P-type MOS transistor. can do. Similarly, only the performance of the N-type MOS transistor can be improved.

本発明の実施の形態1に係る半導体装置を示す上面図である。It is a top view which shows the semiconductor device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図1のA−A´における断面図である。It is sectional drawing in AA 'of FIG. 図1のB−B´における断面図である。It is sectional drawing in BB 'of FIG. 本発明の実施の形態2に係る半導体装置を示す上面図である。It is a top view which shows the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3に係る半導体装置を示す上面図である。It is a top view which shows the semiconductor device which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4に係る半導体装置の一例を示す下面図である。It is a bottom view which shows an example of the semiconductor device which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4に係る半導体装置の他の例を示す下面図である。It is a bottom view which shows the other example of the semiconductor device which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5に係る半導体装置を示す上面図である。It is a top view which shows the semiconductor device which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態5に係る半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態6に係る半導体装置を示す上面図である。It is a top view which shows the semiconductor device which concerns on Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施の形態6に係る半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device which concerns on Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施の形態7に係る半導体装置を示す上面図である。It is a top view which shows the semiconductor device which concerns on Embodiment 7 of this invention. 本発明の実施の形態7に係る半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device which concerns on Embodiment 7 of this invention. 本発明の実施の形態8に係る半導体装置を示す上面図である。It is a top view which shows the semiconductor device which concerns on Embodiment 8 of this invention. 本発明の実施の形態8に係る半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device which concerns on Embodiment 8 of this invention. 本発明の実施の形態9に係る半導体装置を示す上面図である。It is a top view which shows the semiconductor device which concerns on Embodiment 9 of this invention. 図19のA−A´における断面図である。It is sectional drawing in AA 'of FIG. 図19のB−B´における断面図である。It is sectional drawing in BB 'of FIG. 本発明の実施の形態9に係る支持基板を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the support substrate which concerns on Embodiment 9 of this invention. 本発明の実施の形態9に係る積層チップの半導体装置の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the semiconductor device of the laminated chip which concerns on Embodiment 9 of this invention. 本発明の実施の形態9に係る積層チップの半導体装置の他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of the semiconductor device of the multilayer chip concerning Embodiment 9 of this invention. 本発明の実施の形態9に係る積層チップの半導体装置の更に他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the further another example of the semiconductor device of the laminated chip concerning Embodiment 9 of this invention. 本発明の実施の形態10に係る半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device which concerns on Embodiment 10 of this invention. 本発明の実施の形態10に係る半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device which concerns on Embodiment 10 of this invention. 本発明の実施の形態10に係る支持基板を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the support substrate which concerns on Embodiment 10 of this invention. 本発明の実施の形態11に係る半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device which concerns on Embodiment 11 of this invention. 本発明の実施の形態11に係る半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device which concerns on Embodiment 11 of this invention. 本発明の実施の形態11に係る支持基板を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the support substrate which concerns on Embodiment 11 of this invention. 本発明の実施の形態12に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on Embodiment 12 of this invention. 本発明の実施の形態12に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on Embodiment 12 of this invention. CMOSインバータを示す回路図である。It is a circuit diagram which shows a CMOS inverter. 通常のトランジスタの配置図である。FIG. 5 is a layout diagram of a normal transistor. 本発明の実施の形態13に係るトランジスタの配置図である。It is a layout diagram of transistors according to the thirteenth embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

11 半導体チップ
15,15a,15b モールド樹脂
17 パッケージ
18 高収縮性樹脂(部材)
21 フィラー(部材)
22 平板状部材(部材)
23 棒状部材(部材)
31,44 支持基板
11 Semiconductor chip 15, 15a, 15b Mold resin 17 Package 18 High shrinkable resin (member)
21 Filler
22 Flat members (members)
23 Bar-shaped member
31, 44 Support substrate

Claims (12)

トランジスタが形成された半導体チップと、
前記半導体チップの表面側を樹脂封止する第1のモールド樹脂と、
前記半導体チップの裏面側を樹脂封止する第2のモールド樹脂とを備え、
前記第1のモールド樹脂と前記第2のモールド樹脂とは熱膨張係数が異なり、前記半導体チップは前記第1,第2のモールド樹脂が冷却する際の収縮力の差により物理的に曲げられて、前記半導体チップのチャネル領域に歪みが導入されていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor chip on which a transistor is formed;
A first mold resin for resin-sealing the surface side of the semiconductor chip;
A second mold resin for resin-sealing the back side of the semiconductor chip;
The first mold resin and the second mold resin have different coefficients of thermal expansion, and the semiconductor chip is physically bent due to a difference in contraction force when the first and second mold resins are cooled. A semiconductor device, wherein a strain is introduced into a channel region of the semiconductor chip.
前記第1のモールド樹脂と前記第2のモールド樹脂の一方はフィラーを含有し、他方は前記フィラーを含有しないことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein one of the first mold resin and the second mold resin contains a filler, and the other does not contain the filler. 前記第1,第2のモールド樹脂は円形に成形されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the first and second molding resins are formed in a circular shape. トランジスタが形成された半導体チップと、
前記半導体チップを樹脂封止するモールド樹脂と、
前記半導体チップ及び前記モールド樹脂からなるパッケージの中心より上側又は下側の一方のみに設けられた、前記モールド樹脂とは熱膨張係数が異なる部材とを備え、
前記半導体チップは前記モールド樹脂及び前記部材が冷却する際の収縮力の差により物理的に曲げられて、前記半導体チップのチャネル領域に歪みが導入されていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor chip on which a transistor is formed;
Mold resin for resin-sealing the semiconductor chip;
A member having a coefficient of thermal expansion different from that of the mold resin, which is provided only on the upper side or the lower side of the center of the package made of the semiconductor chip and the mold resin;
The semiconductor device is characterized in that the semiconductor chip is physically bent by a difference in contraction force when the mold resin and the member are cooled, and strain is introduced into a channel region of the semiconductor chip.
前記モールド樹脂は円形に成形されていることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 4, wherein the mold resin is formed in a circular shape. 前記半導体チップは八角形であることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor chip is an octagon. 前記半導体チップは、前記パッケージの中心より上側又は下側にずれていることを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor chip is shifted upward or downward from a center of the package. トランジスタが形成された半導体チップと、
前記半導体チップを樹脂封止するモールド樹脂と、
前記半導体チップの上側及び下側に設けられた、前記モールド樹脂よりも熱膨張係数が大きい部材とを備え、
前記部材が冷却する際の収縮力により前記半導体チップのチャネル領域に圧縮歪みが導入されていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor chip on which a transistor is formed;
Mold resin for resin-sealing the semiconductor chip;
A member having a coefficient of thermal expansion greater than that of the mold resin provided on the upper and lower sides of the semiconductor chip;
2. A semiconductor device, wherein compressive strain is introduced into a channel region of the semiconductor chip by a contraction force when the member cools.
前記部材は一方向にストライプ状に並べられていることを特徴とする請求項4又は8に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 4, wherein the members are arranged in a stripe shape in one direction. トランジスタが形成された半導体チップと、
凸型又は凹型の曲面を持ち、前記半導体チップが前記曲面に接着された支持基板とを備え、
前記半導体チップは前記曲面に沿って物理的に曲げられて、前記半導体チップのチャネル領域に歪みが導入されていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor chip on which a transistor is formed;
A support substrate having a convex or concave curved surface, wherein the semiconductor chip is bonded to the curved surface,
The semiconductor device, wherein the semiconductor chip is physically bent along the curved surface, and strain is introduced into a channel region of the semiconductor chip.
トランジスタが形成された半導体チップと、
前記半導体チップが接着された可塑性の支持基板と、
前記半導体チップを樹脂封止するモールド樹脂とを備え、
前記半導体チップは前記支持基板と共に物理的に曲げられて、前記半導体チップのチャネル領域に歪みが導入されていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor chip on which a transistor is formed;
A plastic support substrate to which the semiconductor chip is bonded;
A mold resin for resin-sealing the semiconductor chip,
The semiconductor device is characterized in that the semiconductor chip is physically bent together with the support substrate, and strain is introduced into a channel region of the semiconductor chip.
前記半導体チップ上には、互いにチャネルの方向が直交するようにN型MOSトランジスタとP型MOSトランジスタが形成されていることを特徴とする請求項9〜11の何れか1項に記載の半導体装置。   12. The semiconductor device according to claim 9, wherein an N-type MOS transistor and a P-type MOS transistor are formed on the semiconductor chip so that the channel directions are orthogonal to each other. .
JP2006069548A 2006-03-14 2006-03-14 Semiconductor device Pending JP2007250664A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006069548A JP2007250664A (en) 2006-03-14 2006-03-14 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006069548A JP2007250664A (en) 2006-03-14 2006-03-14 Semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007250664A true JP2007250664A (en) 2007-09-27

Family

ID=38594666

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006069548A Pending JP2007250664A (en) 2006-03-14 2006-03-14 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007250664A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8872290B2 (en) 2008-08-01 2014-10-28 Nxp B.V. Sensing environmental parameter through stress induced in IC
JP2015177080A (en) * 2014-03-15 2015-10-05 新日本無線株式会社 Circuit package with built-in lead and manufacturing method therefor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8872290B2 (en) 2008-08-01 2014-10-28 Nxp B.V. Sensing environmental parameter through stress induced in IC
JP2015177080A (en) * 2014-03-15 2015-10-05 新日本無線株式会社 Circuit package with built-in lead and manufacturing method therefor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7671453B2 (en) Semiconductor device and method for producing the same
US7411269B2 (en) Isolation structure configurations for modifying stresses in semiconductor devices
CN115985868A (en) Power module package with dual side cooling
US20200006193A1 (en) Rf devices with enhanced performance and methods of forming the same
US8766430B2 (en) Semiconductor modules and methods of formation thereof
US11923313B2 (en) RF device without silicon handle substrate for enhanced thermal and electrical performance and methods of forming the same
US7821117B2 (en) Semiconductor package with mechanical stress isolation of semiconductor die subassembly
US10957656B2 (en) Integrated circuit packages with patterned protective material
US11387157B2 (en) RF devices with enhanced performance and methods of forming the same
JP2006245408A (en) Semiconductor integrated circuit and semiconductor device
CN103426837B (en) Semiconductor packages and the method for forming semiconductor packages
US20140217613A1 (en) Integrated device and fabrication process thereof
JP2007250664A (en) Semiconductor device
US8330188B2 (en) Semiconductor device
US8686544B2 (en) Semiconductor device
US11837558B2 (en) Process for manufacturing a strained semiconductor device and corresponding strained semiconductor device
US7005728B1 (en) Lead configuration for inline packages
US20240112956A1 (en) Wafer composite, semiconductor device and methods of manufacturing a semiconductor circuit
JP2007158277A (en) Lead frame, substrate, semiconductor device using the same and its manufacturing method
TW454313B (en) Multi-chip package module
CN115842015A (en) Packaging structure for power converter and manufacturing method thereof
US20210082835A1 (en) Semiconductor device package and method for packaging the same
US20120309117A1 (en) Method for manufacturing semiconductor device
KR970018469A (en) Die pad of insulated lead frame