JP2009054835A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof.
近年、電子部品の小型化、高密度化に伴って、例えば電子デバイスを薄く製作し、これを実装することによって電子部品を高密度化することが望まれている。電子デバイスの実装において電気的に配線接続する方法としてワイヤボンディングを用いる方法が知られている。このワイヤボンディングは、実装する電子デバイスに対して加熱及び加圧処理が必要となり、薄い電子デバイスでは加圧による破損が問題となる。 In recent years, with the miniaturization and high density of electronic components, it has been desired to increase the density of electronic components by, for example, manufacturing a thin electronic device and mounting it. A method using wire bonding is known as a method of electrically connecting wiring in mounting an electronic device. This wire bonding requires heating and pressure treatment for the electronic device to be mounted, and damage due to pressure is a problem for thin electronic devices.
そこで、加圧工程が不要な配線接続技術として、導電材料を液滴吐出法で吐出することで配線を形成する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。液滴吐出法に基づいて配線を形成する場合、吐出した液体材料が所望位置より流出すると、ショートや断線等の不都合が発生する可能性がある。そのため、電子デバイスを実装する際に液滴吐出法を用いる場合、吐出した液体材料の流出を防止し、吐出した液体材料の形状を制御することが重要である。 Therefore, as a wiring connection technique that does not require a pressurizing process, a technique for forming a wiring by discharging a conductive material by a droplet discharge method is known (for example, see Patent Document 1). When the wiring is formed based on the droplet discharge method, if the discharged liquid material flows out from a desired position, there is a possibility that inconveniences such as a short circuit or a disconnection may occur. Therefore, when using the droplet discharge method when mounting an electronic device, it is important to prevent the discharged liquid material from flowing out and to control the shape of the discharged liquid material.
吐出した液体材料の流出を防止する方法として、例えば接続端子の周囲に、フォトリソグラフィ法を用いて壁部を形成する方法が知られている(特許文献2参照)。 As a method for preventing the discharged liquid material from flowing out, for example, a method of forming a wall portion around a connection terminal using a photolithography method is known (see Patent Document 2).
しかし、段差を埋めるように設けられたスロープ上に配線が形成される半導体装置においては、配線を形成する際に上記スロープ上に壁部を形成するのが困難である。 However, in a semiconductor device in which a wiring is formed on a slope provided so as to fill a step, it is difficult to form a wall portion on the slope when forming the wiring.
また、壁部を形成しないで、液滴吐出法により上記スロープに配線を形成した方法が知られているが(例えば、特許文献3参照)、吐出した液体材料の流出を防止し、吐出した液体材料の形状を制御することが困難である。
上述したように、段差を埋めるように形成されるスロープ上に液滴吐出法により配線を形成する場合には、吐出した液体材料の流出を防止し、スロープに吐出された液体材料の形状を制御することが困難であるという課題がある。 As described above, when wiring is formed on the slope formed so as to fill the step by the droplet discharge method, the discharge of the discharged liquid material is prevented and the shape of the liquid material discharged to the slope is controlled. There is a problem that it is difficult to do.
本発明は上記事情を考慮してなされたものであって、液滴吐出法を用いて、スロープ上に配線を形成しても、スロープに吐出された液体材料の形状を制御することのできる半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and a semiconductor capable of controlling the shape of a liquid material discharged onto a slope even when a wiring is formed on the slope by using a droplet discharge method. An object is to provide an apparatus and a method for manufacturing the same.
本発明の第1の態様による半導体装置は、基板上に形成された第1電極と、前記基板を覆うように形成され前記第1電極の少なくとも一部を露出させる開口を有する絶縁膜と、前記絶縁膜の上に設けられ、上面に第2電極を有する電子デバイスと、前記絶縁膜の上面と前記電子デバイスの上面との段差を埋めるスロープと、前記スロープの外周近傍の前記絶縁膜に設けられた溝と、前記スロープ上に形成され前記第1電極と前記第2電極を接続する配線と、を備え、前記溝は、前記配線が前記スロープを伝って前記絶縁膜と最初に接する点を中心として、前記最初に接する点から前記配線が延在する方向と略直交する方向に遠ざかるにつれて、前記電子デバイスとの距離が増加して最大となりその後減少するように形成されていることを特徴とする。 A semiconductor device according to a first aspect of the present invention includes a first electrode formed on a substrate, an insulating film formed to cover the substrate and having an opening exposing at least a part of the first electrode, An electronic device having a second electrode on an upper surface provided on the insulating film, a slope filling a step between the upper surface of the insulating film and the upper surface of the electronic device, and provided on the insulating film in the vicinity of the outer periphery of the slope And a wiring formed on the slope and connecting the first electrode and the second electrode, wherein the groove is centered on a point where the wiring first contacts the insulating film along the slope. As the distance from the first contact point in a direction substantially perpendicular to the direction in which the wiring extends, the distance from the electronic device increases and becomes maximum, and then decreases. To.
また、本発明の第2の態様による半導体装置の製造方法は、第1電極が形成された基板上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜に、前記第1電極に通じる開口と、前記第1電極に接続する配線が形成される領域の両側にそれぞれ溝とを形成する工程と、前記絶縁膜の、前記溝からみて前記開口とは反対側の領域上に、上面に第2電極を有する電子デバイスを設ける工程と、前記絶縁膜と前記電子デバイスの上面との段差を埋め、前記電子デバイスの上面から前記溝に向かって傾斜したスロープを形成する工程と、前記スロープ上に、前記第1電極と前記第2電極と接続する前記配線を液適吐出法により形成する工程と、を備え、前記溝は、前記配線が前記スロープを伝って前記絶縁膜と最初に接する点を中心として、前記最初に接する点から前記配線が延在する方向と略直交する方向に遠ざかるにつれて、前記電子デバイスとの距離が増加して最大となりその後減少するように形成されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming an insulating film on a substrate on which a first electrode is formed; opening an opening in the insulating film to the first electrode; Forming a groove on each side of a region where a wiring connected to the first electrode is formed; and forming a second electrode on the upper surface of the insulating film on a region opposite to the opening as viewed from the groove. A step of providing an electronic device, a step of filling a step between the insulating film and the upper surface of the electronic device, forming a slope inclined from the upper surface of the electronic device toward the groove, and the step on the slope. Forming the wiring connected to one electrode and the second electrode by an appropriate liquid discharge method, and the groove is centered on a point where the wiring first contacts the insulating film along the slope. The first contact point As the distance in a direction in which the wiring is substantially orthogonal to the direction that extends, characterized in that the distance between the electronic device is formed so as to reduce subsequent maximized to increase.
本発明によれば、液滴吐出法を用いて、スロープ上に配線を形成しても、スロープに吐出された液体材料の形状を制御することができる。 According to the present invention, the shape of the liquid material discharged onto the slope can be controlled even when the wiring is formed on the slope using the droplet discharge method.
本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による半導体装置を図1乃至図3に示す。本実施形態の半導体装置の上面図を図1に示し、図1に示す切断線A−Aで切断した断面図を図2に示し、図1に示す切断線a−a、b−b、c−c、d−d、e−e、f−f、g−gで切断した断面図をそれぞれ図3(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)に示す。
(First embodiment)
A semiconductor device according to a first embodiment of the present invention is shown in FIGS. FIG. 1 shows a top view of the semiconductor device of this embodiment, FIG. 2 shows a cross-sectional view taken along the cutting line AA shown in FIG. 1, and shows the cutting lines aa, bb, c shown in FIG. -C, dd, ee, ff, and g-g are cross-sectional views shown in FIGS. 3 (a), (b), (c), (d), (e), and (f), respectively. (G).
本実施形態の半導体装置は、図2に示すように、上面に電極2が形成された電子デバイス1を有している。この電子デバイス1を覆うように絶縁膜3が設けられ、この絶縁膜3には電極2に通じる開口4が設けられている。この絶縁膜3は、電子デバイス1の内部に水分(湿気)が侵入することを防止する保護膜(パッシべーション膜)として機能している。
As shown in FIG. 2, the semiconductor device of this embodiment includes an
電極2が設けられた領域と異なる電子デバイス1の領域上には絶縁膜3を介して、上面に電極6が形成された電子デバイス5が設けられている。この電子デバイス5の上面を覆うように絶縁膜7が設けられ、この絶縁膜7には電極6に通じる開口8が設けられている。
On the area of the
この絶縁膜7は、電子デバイス5の内部に水分(湿気)が侵入することを防止する保護膜(パッシべーション膜)として機能している。
The
そして、電子デバイス5の電極6と、電子デバイス1の電極2とを配線で接続するために段差を埋めるように形成されたスロープ9が絶縁膜3上に設けられている。このスロープ9は電子デバイス5が設けられた領域と、開口4が設けられた領域との間の絶縁膜3上に形成されている。このスロープ9の、絶縁膜3に接する外周に沿って絶縁膜3に溝10が設けられている。そして、電子デバイス5の電極6と、電子デバイス1の電極2とを接続する配線11がスロープ9上に設けられている。
A
スロープ9の外周に沿って設けられた溝10は、図1に示すように、配線11がスロープ9を伝って絶縁膜3と最初に接する点(スロープの下端)を谷として、配線11の両側にそれぞれ平面形状が山となる溝となっている。すなわち、溝10は、配線11がスロープ9を伝って絶縁膜3と最初に接する点を中心として、上記最初に接する点から配線11が延在する方向と略直交する方向に遠ざかるにつれて、電子デバイス1との距離が増加して最大となりその後減少するように形成されている。このような構成の溝10とすることにより、溝10が絶縁膜3に形成された後に、例えば、エポキシ樹脂からなるスロープ9を例えばディスペンサー法等により形成すると、図3(a)乃至3(g)に示すように、スロープ9は、絶縁膜7から絶縁膜3に至るまでに断面形状が平坦から段々と2つの山形状となるように変化する構成となる。このため、配線11は、スロープ9の2つの山の間の谷の部分に形成される。これらの2つの山が壁となって、液適吐出法で配線11を形成する場合には、上記2つの山が壁となって、液体材料が配線11の形成方向(延在する方向)と直交する方向に広がるのを抑制することができ、スロープに吐出された液体材料の形状を制御することができる。
As shown in FIG. 1, the
次に、本実施形態の半導体装置の製造方法を、図2を参照して説明する。 Next, a method for manufacturing the semiconductor device of this embodiment will be described with reference to FIG.
まず、上面に電極2が設けられている電子デバイス1を覆うように、絶縁膜3を形成する。この絶縁膜3は、例えばポリイミド樹脂等の絶縁性材料をスピンコート法、ディッピング法、または液滴吐出法などで形成することができる。または、酸化珪素(SiO2)、窒化珪素(SiN)、アルミナ(Al2O3)などの絶縁性材料をスパッタ蒸着法などで形成してもよい。
First, the
続いて、電子デバイス5上に絶縁膜7を形成する。この絶縁膜7は、例えばポリイミド樹脂等の絶縁性材料をスピンコート、ディッピング法、液滴吐出法などで形成することができる。または、酸化珪素(SiO2)、窒化珪素(SiN)、アルミナ(Al2O3)などの絶縁性材料をスパッタ蒸着法などで形成してもよい。その後、絶縁膜7が形成された電子デバイス5を、電子デバイス1上の絶縁膜3と貼り合わせる。このとき、電子デバイス5は例えば粘着材シートなどを用いて貼り付けてもよい。
Subsequently, an
次に、フォトリソグラフィ技術を用いて絶縁膜3に、電極2に通じる開口4とスロープ9の形状を決定する溝10とを形成する。続いて、フォトリソグラフィ技術を用いて絶縁膜7に、電子デバイス5の電極6に通じる開口8を形成する。
Next, an
次に、絶縁膜3の上面と電子デバイス5の上面の段差を埋めるようにスロープ9を形成する。スロープ9は例えばエポキシ樹脂などを、例えばインクジェット装置、スクリーン印刷装置、ディスペンサー装置などで形成することができる。スロープ9の形状は、材料の量、粘度、およびスロープの勾配などに依存して決まる。スロープ9を構成するエポキシ樹脂等は、さらに溝部10の端で止めることができるため、溝部10の形状によってスロープ9の形状を制御することができる。
Next, a
その後、液適吐出法を用いて、電極6と電極2とを接続する配線11を形成する。配線部11にはAg、Cu、Au、Ti、Al、Niなどを溶媒に分散させたインク、PEDOT:PSSなどのような有機導電性材料が使用できる。液適吐出法は、インクジェット装置、スクリーン印刷装置、ディスペンサー装置などを用いて行うことができる。配線11の一部はスロープ9上に設けられており、スロープ9によって電子デバイス1の上面と、電子デバイス5の上面との間において大きな段差が無くなっている。段差を無くすことにより、電子デバイス1上に設けられた電極2と、電子デバイス5上に設けられた電極6とを電気的に接続するための配線11の曲げによる切断などの不都合が防止されている。さらに、配線11の形状はスロープ9の形状によって制御される。例えば、本実施形態では、溝10のパターンは配線11の両側に配線11がスロープ9を伝って絶縁膜3と最初に接する点(スロープの下端)を谷として、配線11の両側にそれぞれ平面形状が山となる構成となっている。このため、スロープ9は、絶縁膜7から絶縁膜3に至るまでに断面形状が平坦から段々と2つの山形状となるように変化する構成となり、スロープ9の2つの山の間の谷の部分に配線11が形成される。これらの2つの山が壁となって、液適吐出法で配線11を形成する場合には、上記2つの山が壁となって、液体材料が配線11の形成方向(延在する方向)と直交する方向に広がるのを抑制することができる。すなわち、配線11が最も断線しやすいスロープ9の下端付近で配線の形成方向に垂直な方向への、吐出された液体材料の広がりが抑えられる。これにより、この下端付近で配線11の膜厚が厚くなるように制御することができ、断線を防止することができる。また、スロープ9の下端付近で配線の形成方向に垂直な方向への広がりが抑えられるので、隣接配線とのショートを防止することができる。
Then, the
なお、本実施形態においては、スロープ9は溝10を覆ってはいないが、図4に示すように、スロープ9が溝10を覆っていてもよい。スロープ9を形成する際、スロープ9の形成材料の粘度や濡れ性等により、形成材料が溝10内に入り込みことがある。いずれにしても、この溝10によって、スロープ9の形成材料が広がるのを防止することができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態および以降の実施形態においては、電子デバイス1は、特に機能を持たない単なる基板であってもよい。
Further, in the present embodiment and the following embodiments, the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態による半導体装置を、図5を参照して説明する。図5は、本実施形態の半導体装置の、配線の形成方向に沿った平面で切断した断面図である。
(Second Embodiment)
Next, a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view of the semiconductor device of this embodiment, taken along a plane along the wiring formation direction.
本実施形態の半導体装置は、図2に示す第1実施形態の半導体装置において、溝10が電子デバイス5の端面近傍まで広がって形成された構成となっている。すなわち、スロープ9は溝10上に形成された構成となっている。本実施形態も第1実施形態と同様の効果を有することはいうまでもない。
The semiconductor device of this embodiment has a configuration in which the
図2に示す第1実施形態のように溝10の手前でスロープを止めると、溝10に沿って配線11が横に流れる場合があり得る。濡れ性等を調整することによって図4に示すように、溝10の外側でスロープを止めることもできるが、本実施形態では、簡単に溝10の外側でスロープを止めることができる。
When the slope is stopped before the
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態による半導体装置を図6および図7を参照して説明する。図6は本実施形態の半導体装置の上面図、図7は、図6に示す切断線A−Aで切断した断面図である。本実施形態の半導体装置は、図2に示す第1実施形態の半導体装置と同様に
スロープ9の外周の絶縁膜3に溝101を設けるとともに、配線11の下部領域にも溝102を設けた構成となっている。本実施形態も第1実施形態と同様の効果を有することはいうまでもない。
(Third embodiment)
Next, a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 is a top view of the semiconductor device of the present embodiment, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the cutting line AA shown in FIG. The semiconductor device of this embodiment, provided with a
図2に示す第1実施形態では、スロープの凹凸は、主にスロープの下端近傍に形成される。これに対して本実施形態では、図6に示すようにスロープ上端近傍にも凹凸を形成することができ、歩留まりの向上が期待できる。 In the first embodiment shown in FIG. 2, the unevenness of the slope is mainly formed near the lower end of the slope. On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 6, unevenness can also be formed in the vicinity of the upper end of the slope, and an improvement in yield can be expected.
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態による半導体装置を、図8を参照して説明する。図8は本実施形態の半導体装置の上面図である。本実施形態の半導体装置は、図2に示す第1実施形態の半導体装置において、配線11の両側の絶縁膜3に形成された溝の平面形状が山の頂部をカットした形状の溝10とした構成となっている。本実施形態も第1実施形態と同様の効果を有することはいうまでもない。
(Fourth embodiment)
Next, a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a top view of the semiconductor device of this embodiment. In the semiconductor device of the present embodiment, the planar shape of the grooves formed in the insulating
また、本実施形態では、溝の山と電極2との干渉を避けて、電極2と電極6の距離を短くした設計が可能となる。電極間距離を短くすると全体の実装面積を小さくすることができ、デッドスペースを減らすことができる。
Further, in the present embodiment, it is possible to design the distance between the
(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態による半導体装置を、図9を参照して説明する。図9は本実施形態の半導体装置の上面図である。本実施形態の半導体装置は、図2に示す第1実施形態の半導体装置において、絶縁膜3に形成された溝の平面形状が谷の部分を滑らかな曲線形状とした構成となっている。本実施形態も第1実施形態と同様の効果を有することはいうまでもない。
(Fifth embodiment)
Next, a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a top view of the semiconductor device of this embodiment. The semiconductor device according to the present embodiment has a configuration in which, in the semiconductor device according to the first embodiment shown in FIG. 2, the planar shape of the groove formed in the insulating
谷部が尖っていると、スロープがうまく谷部で止まらずに溝を超えて広がってしまうということが生じる可能性がある。しかし、本実施形態のように、谷部を滑らかな曲線にすることにより、スロープが溝を超えて広がってしまうことを抑制することができる。なお、滑らかな曲線でなくとも、多角形で部分的に谷の尖っている部分を減らしても同様の効果を得ることができる。 If the valley is sharp, it may happen that the slope does not stop well at the valley and spreads beyond the groove. However, it is possible to suppress the slope from spreading beyond the groove by making the valley part a smooth curve as in this embodiment. In addition, even if it is not a smooth curve, the same effect can be acquired even if it reduces the polygon and the part where the valley is partially sharpened.
(第6実施形態)
次に、本発明の第6実施形態による半導体装置を、図10を参照して説明する。図10は本実施形態の半導体装置の上面図である。本実施形態の半導体装置は、図2に示す第1実施形態の半導体装置において、配線11の両側の絶縁膜3に形成された溝の平面形状が山の頂部をカットし、このカットされた部分にカットされた部分の幅よりも大きな幅の四角形状の溝を追加した構成となっている。このため、この四角形状の溝にスロープ9の形成材料が埋め込まれる。このため、液適吐出法で配線11を形成した場合に、この四角形状の溝に埋め込まれたスロープ材が、液体材料が外側に回り込むのを防止する返し構造を構成することになる。このため、配線11が最も断線しやすいスロープ9の下端付近で配線の形成方向に垂直な方向への、吐出された液体材料の広がりを第1実施形態に比べて、更に抑えられことができる。これにより、第1実施形態よりも断線を防止することができる。また、スロープ9の下端付近で配線の形成方向に垂直な方向への広がりが抑えられるので、隣接配線とのショートを第1実施形態よりも防止することができる。
(Sixth embodiment)
Next, a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a top view of the semiconductor device of this embodiment. The semiconductor device of this embodiment is the same as that of the semiconductor device of the first embodiment shown in FIG. 2 except that the planar shape of the groove formed in the insulating
1 電子デバイス
2 電極
3 絶縁膜
4 開口
5 電子デバイス
6 電極
7 絶縁膜
8 開口
9 スロープ
10 溝
11 配線
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記溝は、前記配線が前記スロープを伝って前記絶縁膜と最初に接する点を中心として、前記最初に接する点から前記配線が延在する方向と略直交する方向に遠ざかるにつれて、前記電子デバイスとの距離が増加して最大となりその後減少するように形成されていることを特徴とする半導体装置。 A first electrode formed on the substrate; an insulating film formed to cover the substrate and having an opening exposing at least a part of the first electrode; and a second electrode on the upper surface. An electronic device having an electrode; a slope that fills a step between the upper surface of the insulating film and the upper surface of the electronic device; a groove provided in the insulating film near an outer periphery of the slope; and the first electrode formed on the slope. A wiring connecting one electrode and the second electrode,
As the groove moves away from the first contact point in a direction substantially perpendicular to the direction in which the wiring extends, centering on the point at which the wiring first contacts the insulating film along the slope, The semiconductor device is characterized in that the distance is increased to become a maximum and then decreased.
前記絶縁膜に、前記第1電極に通じる開口と、前記第1電極に接続する配線が形成される領域の両側にそれぞれ溝とを形成する工程と、
前記絶縁膜の、前記溝からみて前記開口とは反対側の領域上に、上面に第2電極を有する電子デバイスを設ける工程と、
前記絶縁膜と前記電子デバイスの上面との段差を埋め、前記電子デバイスの上面から前記溝に向かって傾斜したスロープを形成する工程と、
前記スロープ上に、前記第1電極と前記第2電極と接続する前記配線を液適吐出法により形成する工程と、
を備え、
前記溝は、前記配線が前記スロープを伝って前記絶縁膜と最初に接する点を中心として、前記最初に接する点から前記配線が延在する方向と略直交する方向に遠ざかるにつれて、前記電子デバイスとの距離が増加して最大となりその後減少するように形成されている
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming an insulating film on the substrate on which the first electrode is formed;
Forming a groove on each side of a region where an opening leading to the first electrode and a wiring connected to the first electrode are formed in the insulating film;
Providing an electronic device having a second electrode on the upper surface of the insulating film on a region opposite to the opening when viewed from the groove;
Filling a step between the insulating film and the upper surface of the electronic device, and forming a slope inclined from the upper surface of the electronic device toward the groove;
Forming the wiring connecting the first electrode and the second electrode on the slope by a liquid ejection method;
With
As the groove moves away from the first contact point in a direction substantially perpendicular to the direction in which the wiring extends, centering on the point at which the wiring first contacts the insulating film along the slope, A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that the distance is increased to a maximum and then decreased.
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