JP2011166001A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device having a high heat dissipation performance from a functional element. <P>SOLUTION: The semiconductor device 100 includes the functional element 140, a metal substrate (heat conductive substrate) 101 on which the functional element is mounted in the mounting region 130 which is part of the surface, and a single layer or multiple layers of wiring layer 110 formed in a wiring layer region 125 which is the region on the surface of the metal substrate except for the mounting region. The surface of the functional element opposite to the metal substrate is lower than the surface opposite to the metal substrate of the wiring layer. The metal substrate is composed of a metal material and the functional element is a plurality of semiconductor elements junctioned to the surface of the metal substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、熱伝導性基板の表面に機能素子と配線層と形成した半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device in which a functional element and a wiring layer are formed on the surface of a thermally conductive substrate.

従来から、実装する電子部品で発生する熱の放熱性を高めた配線基板に関する技術が利用されている。このような技術として、例えば、特許文献1には、配線基板上の電子部品が実装される領域に放熱用パターンを基板の実装表面側と裏側で位置を合わせて形成し、両側の放熱用パターンをビアホールで接続した構造とする技術が開示されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a technique related to a wiring board that improves heat dissipation of heat generated in electronic components to be mounted has been used. As such a technique, for example, in Patent Document 1, a heat radiation pattern is formed in a region where an electronic component on a wiring board is mounted by aligning the mounting surface side and the back side of the substrate, and the heat radiation patterns on both sides are formed. A technique is disclosed in which the structures are connected by via holes.

特開平11−54883号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-54883

ところで、シリコン集積回路技術として周知のビアホール技術も放熱効果を高めるための技術である。すなわち、ビアホール技術は、シリコン基板の表面に形成された集積回路パターンに対してシリコン基板の裏面側からビアホールを形成し、シリコン基板よりも熱伝導率の大きな金属等によりビアホールを埋め込む技術である。したがって、このビアホール技術は、シリコン基板の熱伝導率が小さいことに起因する改良方法の一つである。しかしながら、ビアホール技術は、断面積が小さいので放熱効果が小さい問題点がある。   By the way, a well-known via hole technique as a silicon integrated circuit technique is also a technique for enhancing the heat dissipation effect. That is, the via hole technique is a technique for forming a via hole from the back side of the silicon substrate with respect to the integrated circuit pattern formed on the surface of the silicon substrate and filling the via hole with a metal having a higher thermal conductivity than the silicon substrate. Therefore, this via hole technique is one of the improved methods due to the low thermal conductivity of the silicon substrate. However, the via-hole technique has a problem that the heat dissipation effect is small because the sectional area is small.

また、多層配線間を貫通させるビアホールのサイズが機能素子の微細化および高集積化に伴ってダウンサイズすることができないために、その相対的な占有面積率が高くなってしまう。このような放熱用パターンを設ける構成では、電子部品(機能素子)を高密度に実装し集積化する場合などでは、配線基板上の限られた領域に放熱用パターンやビアホールを高密度に形成することが困難であった。さらに、放熱用パターンやビアホールを数多く高密度に形成することは、占有面積の増加等による基板コストの増加にもなっていた。   Further, since the size of the via hole penetrating between the multilayer wirings cannot be downsized along with the miniaturization and high integration of the functional element, the relative occupied area ratio becomes high. In such a configuration in which a heat radiation pattern is provided, when electronic components (functional elements) are mounted and integrated with high density, heat radiation patterns and via holes are formed with high density in a limited area on the wiring board. It was difficult. Furthermore, forming a large number of heat radiation patterns and via holes at a high density has resulted in an increase in substrate cost due to an increase in occupied area.

本発明の目的は、機能素子からの放熱性の高い半導体装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a semiconductor device with high heat dissipation from a functional element.

前記目的を達成するために、本発明の半導体装置は、機能素子と、表面の一部の搭載領域に前記機能素子が搭載された熱伝導性基板(例えば、金属基板、ダイヤモンド基板)と、前記熱伝導性基板の表面の前記搭載領域を除く配線層領域に形成された単層または多層の配線層とを有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a semiconductor device of the present invention includes a functional element, a thermally conductive substrate (for example, a metal substrate, a diamond substrate) on which the functional element is mounted in a part of the surface mounting region, And a single or multilayer wiring layer formed in a wiring layer region excluding the mounting region on the surface of the thermally conductive substrate.

そして、前記熱伝導性基板と反対側の機能素子表面は、前記配線層の前記熱伝導性基板と反対側表面よりも低いことを好適とする。   The surface of the functional element opposite to the thermally conductive substrate is preferably lower than the surface of the wiring layer opposite to the thermally conductive substrate.

本発明によれば、機能素子からの放熱性の高い半導体装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the semiconductor device with the high heat dissipation from a functional element can be provided.

(a)は、第1の実施形態の半導体装置を説明するための斜視図である。(b)は、第1の実施形態の半導体装置を説明するための断面図である。(A) is a perspective view for demonstrating the semiconductor device of 1st Embodiment. (B) is sectional drawing for demonstrating the semiconductor device of 1st Embodiment. (a)は、第1の実施形態の半導体装置における放熱効果を説明するための断面図である。(b)は、第1の実施形態の半導体装置における放熱効果を説明するための断面図である。(A) is sectional drawing for demonstrating the thermal radiation effect in the semiconductor device of 1st Embodiment. (B) is sectional drawing for demonstrating the thermal radiation effect in the semiconductor device of 1st Embodiment. 第1の実施形態の半導体装置の変形例1を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the modification 1 of the semiconductor device of 1st Embodiment. (a)は、第1の実施形態の半導体装置の変形例2を説明するための断面図である。(b)は、第1の実施形態の半導体装置の変形例2における放熱効果を説明するための断面図である。(A) is sectional drawing for demonstrating the modification 2 of the semiconductor device of 1st Embodiment. (B) is sectional drawing for demonstrating the thermal radiation effect in the modification 2 of the semiconductor device of 1st Embodiment. 第1の実施形態の半導体装置の変形例3を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the modification 3 of the semiconductor device of 1st Embodiment. 第2の実施形態の半導体装置を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the semiconductor device of 2nd Embodiment. (a)は、第3の実施形態の半導体装置を説明するための平面図である。(b)は、第3の実施形態の半導体装置を説明するための断面図である。(A) is a top view for demonstrating the semiconductor device of 3rd Embodiment. (B) is sectional drawing for demonstrating the semiconductor device of 3rd Embodiment. 第3の実施形態の半導体装置を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the semiconductor device of 3rd Embodiment. 第3の実施形態の変形例の半導体装置を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the semiconductor device of the modification of 3rd Embodiment. 第3の実施形態の変形例の半導体装置を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the semiconductor device of the modification of 3rd Embodiment.

本発明の実施形態について、図1乃至図10を参照して説明する。なお、各図で同じ構成要素には同一の符号を付している。以下、図面を参照して順次本発明の実施形態を説明する。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals. Hereinafter, embodiments of the present invention will be sequentially described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態およびその変形例を、図1乃至図5を参照して説明する。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention and modifications thereof will be described with reference to FIGS.

(構成)
第1の実施形態の半導体装置の構成を、図1(a)および図1(b)を参照して説明する。図1(a)は、本実施形態の半導体装置100を模式的に示した斜視図である。また、図1(b)は、図1(a)の半導体装置100のA−A線に沿って切断した半導体装置100aの断面を示す断面図である。
(Constitution)
The configuration of the semiconductor device of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 (a) and 1 (b). FIG. 1A is a perspective view schematically showing the semiconductor device 100 of this embodiment. FIG. 1B is a cross-sectional view showing a cross section of the semiconductor device 100a cut along the line AA of the semiconductor device 100 of FIG.

半導体装置100、100aは、図1(a)および図1(b)に示すように、金属材料で構成される金属基板101と、金属基板101の表面の一部の基板表面露出領域(搭載領域)130に搭載された機能素子140と、金属基板101の表面の基板表面露出領域(搭載領域)130を除く配線層領域125に形成された配線層110と、金属基板101の裏面に設けられた高熱伝導率を有する無機材料で構成される高熱伝導無機絶縁膜120(120a)とを備えて構成される。   As shown in FIG. 1A and FIG. 1B, the semiconductor devices 100 and 100a include a metal substrate 101 made of a metal material and a substrate surface exposed region (mounting region) on a part of the surface of the metal substrate 101. ) The functional element 140 mounted on 130, the wiring layer 110 formed in the wiring layer region 125 excluding the substrate surface exposed region (mounting region) 130 on the surface of the metal substrate 101, and the back surface of the metal substrate 101. And a high thermal conductivity inorganic insulating film 120 (120a) made of an inorganic material having a high thermal conductivity.

金属基板101は、Cu、Al、のうち少なくとも一つの元素を含む材料が好適である。あるいは、金属基板101および高熱伝導無機絶縁膜120(120a)をダイヤモンドからなる構成とすることで高熱伝導基板とすることもできる。   The metal substrate 101 is preferably made of a material containing at least one element of Cu and Al. Alternatively, the metal substrate 101 and the highly thermally conductive inorganic insulating film 120 (120a) can be made of diamond to make a highly thermally conductive substrate.

また、配線層110は、単層または多層の配線層と層間絶縁層とで構成される。図1(b)では、配線層110は、2層構成の配線層と3層構成の層間絶縁層とを備えて構成される。図1(b)において、配線層110は、金属基板101の表面から順に、第1の層間絶縁層111a、第1の配線層112a、第2の層間絶縁層111b、第2の配線層112b、第3の層間絶縁層111c、および、外部との接続用の接続パッド115、116を備えて構成される。第1の配線層112aと第2の配線層112bとの接続、および、第2の配線層112bと接続パッド115、116との接続は、それぞれ、第2の層間絶縁層111bおよび第3の層間絶縁層111cに開口されたスルーホールを経由して接続されている。   The wiring layer 110 includes a single-layer or multilayer wiring layer and an interlayer insulating layer. In FIG. 1B, the wiring layer 110 includes a two-layer wiring layer and a three-layer interlayer insulating layer. In FIG. 1B, the wiring layer 110 includes, in order from the surface of the metal substrate 101, a first interlayer insulating layer 111a, a first wiring layer 112a, a second interlayer insulating layer 111b, a second wiring layer 112b, A third interlayer insulating layer 111c and connection pads 115 and 116 for connection to the outside are provided. The connection between the first wiring layer 112a and the second wiring layer 112b and the connection between the second wiring layer 112b and the connection pads 115 and 116 are respectively the second interlayer insulating layer 111b and the third interlayer. The insulating layer 111c is connected via a through hole opened.

第1の層間絶縁層111a乃至第3の層間絶縁層111cは、例えば、エポキシ系有機材料による構成とすることができる。また、第1の配線層112a、第2の配線層112bおよび接続パッド115、116は、例えば、Ag、Au、Cuの材料を少なくとも一つ含む金属材料による構成とすることができる。   The first interlayer insulating layer 111a to the third interlayer insulating layer 111c can be formed of, for example, an epoxy organic material. In addition, the first wiring layer 112a, the second wiring layer 112b, and the connection pads 115 and 116 can be configured by a metal material including at least one material of Ag, Au, and Cu, for example.

そして、金属基板101の裏面側に設けた高熱伝導無機絶縁膜120aは、熱伝導率が高いことが望ましく、構成材料として、ダイヤモンドライクカーボン (Diamond-Like Carbon:DLC)、AlN、Al23、およびSiNのうちのいずれかの絶縁膜またはこれらの積層された絶縁膜であることが好適である。 The high thermal conductivity inorganic insulating film 120a provided on the back surface side of the metal substrate 101 desirably has high thermal conductivity. As a constituent material, diamond-like carbon (DLC), AlN, Al 2 O 3 is used. It is preferable that the insulating film is any one of SiN and SiN, or an insulating film in which these are stacked.

そして、基板表面露出領域130は、その底面の表面は露出された金属基板101の表面であり、配線層110と金属基板101とで形成された領域は、多層構造の配線層110の断面を有する矩形凹部領域となっている。   The substrate surface exposed region 130 is a surface of the metal substrate 101 whose bottom surface is exposed, and a region formed by the wiring layer 110 and the metal substrate 101 has a cross section of the wiring layer 110 having a multilayer structure. It is a rectangular recessed area.

機能素子140は、この基板表面露出領域130内の金属基板101の表面に搭載され、配線層110と接続配線によって接続されている。   The functional element 140 is mounted on the surface of the metal substrate 101 in the substrate surface exposed region 130 and is connected to the wiring layer 110 by connection wiring.

(動作)
本実施形態は、この基板表面露出領域(搭載領域)130である矩形凹部領域内に搭載された機能素子140の表面が配線層110の表面よりも低くなった構造となっていることを特徴とする。
(Operation)
The present embodiment is characterized in that the surface of the functional element 140 mounted in the rectangular recess region which is the substrate surface exposed region (mounting region) 130 is lower than the surface of the wiring layer 110. To do.

このような構成とすることで、半導体装置100(100a)における放熱効果を説明する。本実施形態の半導体装置100(100a)における熱移動の伝熱形態は、図2(a)および図2(b)に示すように、双方向矢印B、C、および、Dで示した3つの伝熱形態(パス)が存在する。   With such a configuration, a heat dissipation effect in the semiconductor device 100 (100a) will be described. As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the heat transfer mode of the heat transfer in the semiconductor device 100 (100a) of the present embodiment has three types shown by the double arrows B, C, and D. There is a heat transfer form (path).

まず、図2(a)に示すように、双方向矢印Bで示した伝熱形態(以後、熱流束Bと記載する。)としては、外部から金属基板101の表面に搭載された機能素子140の表面と、機能素子140の裏面と、金属基板101内と、そして、配線層110の裏面と配線層110の表面との間で熱伝導する熱流束Bが存在する。また、機能素子140の表面が配線層110の表面よりも低くなった構造であることにより、基板表面露出領域130の配線層110の側面の外部の空気と、配線層110の側面と配線層110の内部との間で熱伝導する熱流束Cが存在する。   First, as shown in FIG. 2 (a), the heat transfer form indicated by the bidirectional arrow B (hereinafter referred to as heat flux B) is a functional element 140 mounted on the surface of the metal substrate 101 from the outside. There is a heat flux B that conducts heat between the front surface of the functional element 140, the back surface of the functional element 140, the metal substrate 101, and the back surface of the wiring layer 110 and the surface of the wiring layer 110. Further, since the surface of the functional element 140 is lower than the surface of the wiring layer 110, the air outside the side surface of the wiring layer 110 in the substrate surface exposed region 130, the side surface of the wiring layer 110, and the wiring layer 110. There is a heat flux C that conducts heat to and from the inside.

したがって、機能素子140が熱源となる場合には、熱流束B、Cの方向が機能素子140を始点とした方向の熱流束となり、機能素子140を熱源とする半導体装置100aで発生する熱が半導体装置100aの表面から外部の空気へ放熱され放熱性が高くなる。   Therefore, when the functional element 140 is a heat source, the direction of the heat fluxes B and C is a heat flux in the direction starting from the functional element 140, and the heat generated in the semiconductor device 100a using the functional element 140 as a heat source is the semiconductor. Heat is dissipated from the surface of the device 100a to the outside air, and the heat dissipation becomes high.

さらに、図2(b)に示すように、金属基板101の裏面を高熱伝導無機絶縁膜120aで被覆する形態とすることで、背景技術の形態のように、ビアホールによって表側と裏側に設けた金属層を接続して熱伝導性を高める必要がなくなる。   Further, as shown in FIG. 2 (b), the back surface of the metal substrate 101 is covered with the high thermal conductive inorganic insulating film 120a, so that the metal provided on the front side and the back side by via holes as in the background art form. There is no need to connect the layers to increase thermal conductivity.

すなわち、機能素子140または配線層110と金属基板101と高熱伝導無機絶縁膜120aと高熱伝導無機絶縁膜120aから外部との間での熱流束Dの方向は、機能素子140の裏面から金属基板101、そして高熱伝導無機絶縁膜120aを経由して外部への方向となる。   That is, the direction of the heat flux D between the functional element 140 or the wiring layer 110, the metal substrate 101, the high thermal conductive inorganic insulating film 120a, and the high thermal conductive inorganic insulating film 120a and the outside is from the back surface of the functional element 140 to the metal substrate 101. Then, it goes to the outside through the high thermal conductive inorganic insulating film 120a.

したがって、機能素子140が熱源となる場合の発生熱は、金属基板101の裏面方向から外部の空気へ熱伝達されやすくなる。すなわち、機能素子140で発生した熱は、金属基板101の裏面を経由して半導体装置100aの裏面から外部の空気へ熱伝達される。   Therefore, heat generated when the functional element 140 serves as a heat source is easily transferred from the back surface direction of the metal substrate 101 to the external air. That is, the heat generated in the functional element 140 is transferred from the back surface of the semiconductor device 100 a to the external air via the back surface of the metal substrate 101.

また、高熱伝導無機絶縁膜120aを設けることにより金属基板101の裏面を保護することもできる。   In addition, the back surface of the metal substrate 101 can be protected by providing the high thermal conductive inorganic insulating film 120a.

(効果)
本発明の第1の実施形態では、基板表面露出領域(搭載領域)130である矩形凹部領域内に搭載された機能素子140の表面が配線層110の表面よりも低くなった構造としたので、従来の形態と比較して、機能素子140を熱源とする半導体装置100aで発生する熱が半導体装置100aの表面から外部へ放熱され放熱性が高くなる。
(effect)
In the first embodiment of the present invention, since the surface of the functional element 140 mounted in the rectangular recess region which is the substrate surface exposed region (mounting region) 130 is lower than the surface of the wiring layer 110, Compared with the conventional form, heat generated in the semiconductor device 100a using the functional element 140 as a heat source is dissipated from the surface of the semiconductor device 100a to the outside, and heat dissipation is enhanced.

すなわち、機能素子140で発生する熱が金属基板101を経由して配線層110表面から外部の空気へ熱伝達される熱流束B、および、配線層110の側面から外部の空気へ熱伝達される熱流束Cを設けることができ、基板101の表面側からの放熱性が高い半導体装置100を提供できる。   That is, the heat generated in the functional element 140 is transferred through the metal substrate 101 to the heat flux B from the surface of the wiring layer 110 to the outside air, and from the side surface of the wiring layer 110 to the outside air. The heat flux C can be provided, and the semiconductor device 100 with high heat dissipation from the surface side of the substrate 101 can be provided.

さらに、本実施形態では、金属基板101の裏面に高熱伝導無機材料絶縁膜120(120a)を設け、基板裏面を保護すると共に、機能素子140で発熱した熱が金属基板101へ伝導し、さらに高熱伝導絶縁薄膜120aを介して外部の空気へ熱伝達される。   Furthermore, in the present embodiment, a highly thermally conductive inorganic material insulating film 120 (120a) is provided on the back surface of the metal substrate 101 to protect the back surface of the substrate, and heat generated by the functional element 140 is conducted to the metal substrate 101 to further increase the heat. Heat is transferred to the outside air through the conductive insulating thin film 120a.

したがって、本実施形態によれば、シリコン集積回路の作製技術として周知のシリコン基板の表側と裏側を貫通するビアホールを設けることなく、金属基板101を用いることで、高密度で放熱性の高い半導体装置を提供することができる。   Therefore, according to the present embodiment, a semiconductor device having high density and high heat dissipation can be obtained by using the metal substrate 101 without providing via holes penetrating the front side and the back side of a silicon substrate, which is well known as a technique for manufacturing a silicon integrated circuit. Can be provided.

(変形例1)
図3は、本実施形態の変形例1の半導体装置100bを示している。図3に示した通り、基板101の両側面(2側面)を高熱伝導無機材料絶縁膜120bで被覆した構造あるいは、図示しない前後面を加えて基板101の4側面を高熱伝導無機材料絶縁膜120bとすることもできる。この変形例でも、基板101の側面から高熱伝導無機材料絶縁膜120bを経由して金属基板101の側面から外部の空気への熱伝達が行われ、高い放熱性を確保することができる。
(Modification 1)
FIG. 3 shows a semiconductor device 100b of Modification 1 of the present embodiment. As shown in FIG. 3, a structure in which both side surfaces (two side surfaces) of the substrate 101 are covered with the high thermal conductivity inorganic material insulating film 120b, or four side surfaces of the substrate 101 with the front and rear surfaces not shown are added to the high thermal conductivity inorganic material insulating film 120b. It can also be. Also in this modification, heat transfer from the side surface of the metal substrate 101 to the outside air is performed from the side surface of the substrate 101 via the high thermal conductivity inorganic material insulating film 120b, and high heat dissipation can be ensured.

(変形例2)
また、図4(a)および図4(b)は、本実施形態の変形例2の半導体装置100cを示している。図4(a)に示すように、基板101の内側の配線領域126の外側に基板101に配線層110bを設け、配線層110bの周囲に基板表面露出領域132を設けた金属基板101の表面に機能素子141を2つ設けた構成とすることもできる。
(Modification 2)
4A and 4B show a semiconductor device 100c according to the second modification of the present embodiment. As shown in FIG. 4A, a wiring layer 110b is provided on the substrate 101 outside the wiring region 126 inside the substrate 101, and a substrate surface exposed region 132 is provided around the wiring layer 110b on the surface of the metal substrate 101. A configuration in which two functional elements 141 are provided may be employed.

この構成の場合には、図4(b)に示すように、2つの機能素子141で発生した熱の熱流束は、本実施形態で説明した3つの熱移動の伝熱形態を示す、矢印E、F、Gのような熱流束E、F、Gで金属基板101の表側と裏側の両方から熱伝達され、高い放熱性を備えた半導体装置100cを提供できる。また、配線層領域をリング状に設け、リング状の配線層の内側領域と外側領域に基板表面露出領域を設けて機能素子を搭載するなどの変形も可能である。   In the case of this configuration, as shown in FIG. 4B, the heat flux of the heat generated by the two functional elements 141 indicates the heat transfer mode of the three heat transfer described in the present embodiment, and the arrow E , F, and G can transfer heat from both the front side and the back side of the metal substrate 101 to provide a semiconductor device 100c having high heat dissipation. In addition, it is possible to modify the wiring layer region in a ring shape and mount the functional element by providing the substrate surface exposed region in the inner region and the outer region of the ring-shaped wiring layer.

(変形例3)
図5は、本実施形態の変形例3の半導体装置100dを示す断面図である。この半導体装置100dでは、本実施形態の半導体装置100aに対して、高熱伝導無機絶縁膜150を金属基板101の表面にさらに設け、この高熱伝導無機絶縁膜150の表面に機能素子140および配線層110を設けている。
(Modification 3)
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a semiconductor device 100d of Modification 3 of the present embodiment. In the semiconductor device 100d, a high thermal conductivity inorganic insulating film 150 is further provided on the surface of the metal substrate 101 as compared with the semiconductor device 100a of the present embodiment, and the functional element 140 and the wiring layer 110 are provided on the surface of the high thermal conductivity inorganic insulating film 150. Is provided.

高熱伝導無機絶縁膜150の具体例としては、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)、AlN、Al23、およびSiNのうちのいずれかの絶縁膜またはこれらが積層された絶縁膜であることが好適である。 A specific example of the high thermal conductive inorganic insulating film 150 is preferably an insulating film of diamond-like carbon (DLC), AlN, Al 2 O 3 , or SiN or an insulating film in which these are stacked. is there.

金属基板101の表面に、高熱伝導無機絶縁膜150を設けることによって、金属基板101の表面の露出領域を保護できるとともに、金属基板101の表面露出領域の高い熱伝達効果を確保することができる。   By providing the highly heat-conductive inorganic insulating film 150 on the surface of the metal substrate 101, the exposed region of the surface of the metal substrate 101 can be protected, and a high heat transfer effect of the exposed surface region of the metal substrate 101 can be ensured.

また、高熱伝導無機材料薄膜150と金属基板101との間の密着性が高くなるように、高熱伝導無機絶縁膜150と基板101との間に、別の金属薄膜(図示しない)を設けることもできる。別の金属薄膜としては、例えば、Ag、Cu、Pd、Al、Ni、およびTiのうち、少なくともいずれか一つを含む金属薄膜層を設けることができる。   In addition, another metal thin film (not shown) may be provided between the high heat conductive inorganic insulating film 150 and the substrate 101 so that the adhesion between the high heat conductive inorganic material thin film 150 and the metal substrate 101 is increased. it can. As another metal thin film, for example, a metal thin film layer containing at least one of Ag, Cu, Pd, Al, Ni, and Ti can be provided.

(第2の実施形態)
つぎに、本発明の第2の実施形態について、図6を参照して説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

前記第1の実施形態は、金属基板101の裏面に高熱伝導無機絶縁膜120を設けた構成とした。本実施形態では、図6に示すように、半導体装置200aが第1の実施形態と異なり、第1の実施形態の金属基板101を金属層214とセラミックス基板212とからなる基板210とした。以下、第1の実施形態と異なる点についてのみ、第2の実施形態の半導体装置200aを説明する。   In the first embodiment, the high thermal conductivity inorganic insulating film 120 is provided on the back surface of the metal substrate 101. In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the semiconductor device 200 a is different from the first embodiment, and the metal substrate 101 of the first embodiment is a substrate 210 including a metal layer 214 and a ceramic substrate 212. Hereinafter, only the differences from the first embodiment will be described with respect to the semiconductor device 200a of the second embodiment.

本実施形態の半導体装置200aは、基板210がセラミックス基板212とセラミックス基板212上に設けた金属層214で構成される。金属層214の表面には、第1の実施形態と同様に機能素子140および配線層110が設けられている。   In the semiconductor device 200a of the present embodiment, the substrate 210 includes a ceramic substrate 212 and a metal layer 214 provided on the ceramic substrate 212. The functional element 140 and the wiring layer 110 are provided on the surface of the metal layer 214 as in the first embodiment.

基板210を構成するセラミックス基板212は、高熱伝導材料で構成することが望ましい。セラミックス基板212の具体例として、例えば、AlN、Al23、SiN等のセラミックス基板とすることができる。また、セラミックス基板212の表面に設けられた金属層214は、Au、Ag、Cu、Pd、Al、Ni、Ti、およびPtのうち、少なくともいずれか一つを含む金属材料層とすることができる。 The ceramic substrate 212 constituting the substrate 210 is preferably composed of a high heat conductive material. As a specific example of the ceramic substrate 212, for example, a ceramic substrate such as AlN, Al 2 O 3 , or SiN can be used. Further, the metal layer 214 provided on the surface of the ceramic substrate 212 can be a metal material layer containing at least one of Au, Ag, Cu, Pd, Al, Ni, Ti, and Pt. .

(効果)
本発明の第2の実施形態によれば、第1の実施形態および変形例で得られる効果に加えて、基板の裏面に設ける高熱伝導無機材料層(高熱伝導無機絶縁膜120)を省略することで、高熱伝導無機絶縁膜120を形成するためのプロセス工程を省略することができるので、配線基板の低コスト化が可能となる。
(effect)
According to the second embodiment of the present invention, in addition to the effects obtained in the first embodiment and the modified example, the high heat conductive inorganic material layer (high heat conductive inorganic insulating film 120) provided on the back surface of the substrate is omitted. Thus, since the process step for forming the high thermal conductive inorganic insulating film 120 can be omitted, the cost of the wiring board can be reduced.

(変形例)
第1の実施形態で述べた変形例2および変形例3を本実施形態についても同様に変形例として適用することができる。
(Modification)
Modification 2 and Modification 3 described in the first embodiment can be similarly applied to this embodiment as modifications.

(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態について、図7乃至図10を参照して説明する。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図7(a)は、本発明の第3の実施形態の半導体装置300を示す平面図である。また、図7(b)は、図7(a)の半導体装置300におけるH−H線に沿って切断した断面を示す断面図である。   FIG. 7A is a plan view showing a semiconductor device 300 according to the third embodiment of the present invention. FIG. 7B is a cross-sectional view showing a cross section taken along the line HH in the semiconductor device 300 of FIG.

本実施形態の半導体装置300は、図7(a)に示すように、前記実施形態で述べた複数の機能素子140として、発光素子アレイ310と、発光素子アレイ310を駆動する駆動回路素子としての駆動回路312とが金属基板101の表面に実装され、これら複数の機能素子の表面が配線層110の表面よりも低くなった構造とすることで高放熱性の熱伝達効果を有することを特徴としている。   As shown in FIG. 7A, the semiconductor device 300 of this embodiment includes a light emitting element array 310 and a drive circuit element that drives the light emitting element array 310 as the plurality of functional elements 140 described in the above embodiment. The drive circuit 312 is mounted on the surface of the metal substrate 101, and the surface of the plurality of functional elements is lower than the surface of the wiring layer 110, thereby providing a heat transfer effect with high heat dissipation. Yes.

図7において、前記実施形態の構成要素と同等の構成要素には同じ符号を付している。同じ符号については説明を省略する。   In FIG. 7, the same code | symbol is attached | subjected to the component equivalent to the component of the said embodiment. Description of the same reference numerals is omitted.

図7(a)に示すように、半導体装置300は、複数の発光領域を備えた発光素子アレイ310、発光素子アレイ310を駆動するための駆動回路312、発光素子アレイ310と駆動回路312とを接続する発光素子駆動回路間接続配線314、駆動回路312と金属基板101上の配線層110とを接続する駆動回路配線層間接続配線316、発光素子アレイ310と配線層110とを接続する発光素子アレイ配線層間接続配線318、外部から電源や駆動信号を供給するための金属基板101に設けた電源信号コネクタ350を備えて構成される。   7A, the semiconductor device 300 includes a light emitting element array 310 having a plurality of light emitting regions, a drive circuit 312 for driving the light emitting element array 310, a light emitting element array 310, and a drive circuit 312. Connection wiring 314 between the light emitting element driving circuits to be connected, driving circuit wiring interlayer connection wiring 316 for connecting the driving circuit 312 and the wiring layer 110 on the metal substrate 101, and a light emitting element array for connecting the light emitting element array 310 and the wiring layer 110 to each other. The wiring interlayer connection wiring 318 includes a power signal connector 350 provided on the metal substrate 101 for supplying power and drive signals from the outside.

つぎに、図7(b)の断面図を参照して半導体装置300aを詳細に説明する。
発光素子アレイ310の構成は、AlGaAs系材料やAlGaInP系材料、あるいは、AlGaN、InGaNなどの窒化物半導体系材料を含む単結晶半導体薄膜素子の形態の発光素子のアレイとすることができる。
Next, the semiconductor device 300a will be described in detail with reference to the cross-sectional view of FIG.
The structure of the light emitting element array 310 may be an array of light emitting elements in the form of a single crystal semiconductor thin film element including an AlGaAs-based material, an AlGaInP-based material, or a nitride semiconductor-based material such as AlGaN or InGaN.

発光素子アレイ310は、単結晶半導体薄膜素子の形態であり、接着剤を使用せずに基板表面露出領域130の金属基板101の表面に直接接合された形態が好適である。単結晶半導体薄膜素子の形態で金属基板101表面に直接接合することによって、主として発光素子アレイ310の発光層で発生した熱が金属基板101に効率的に熱伝達され、発光素子アレイ310の温度上昇を防止できる。   The light emitting element array 310 is in the form of a single crystal semiconductor thin film element, and is preferably in the form of being directly bonded to the surface of the metal substrate 101 in the substrate surface exposed region 130 without using an adhesive. By directly bonding to the surface of the metal substrate 101 in the form of a single crystal semiconductor thin film element, mainly heat generated in the light emitting layer of the light emitting element array 310 is efficiently transferred to the metal substrate 101, and the temperature of the light emitting element array 310 increases. Can be prevented.

また、駆動回路312は、発光素子アレイ310を駆動する電流や駆動する速度によって、単結晶Si、アモルファスSi、ポリSi、および、有機半導体や酸化物半導体の中から適宜選択することができる。   In addition, the driving circuit 312 can be selected as appropriate from single crystal Si, amorphous Si, poly-Si, an organic semiconductor, and an oxide semiconductor depending on a current for driving the light-emitting element array 310 and a driving speed.

そして、駆動回路312も半導体薄膜素子の形態とすることができる。したがって、駆動回路312を金属基板101の表面に接着剤を使用せずに直接接合または直接形成することが好適である。この形態とすることにより、発光素子アレイ310と同様に駆動回路312で発生した熱が金属基板101へ効率よく熱伝達される。   The drive circuit 312 can also be in the form of a semiconductor thin film element. Therefore, it is preferable to directly bond or directly form the driving circuit 312 on the surface of the metal substrate 101 without using an adhesive. By adopting this form, the heat generated in the drive circuit 312 is efficiently transferred to the metal substrate 101 as in the light emitting element array 310.

また、発光素子アレイ310は配線層110と発光素子アレイ配線層間接続配線318で接続され、駆動回路312は駆動回路配線層間接続配線316で接続されている。発光素子アレイ310と駆動回路312とは発光素子駆動回路間接続配線314で接続されている。なお、これらの機能素子と接続配線との間は、層間絶縁膜315を介した接続形態とすることができる。   The light emitting element array 310 is connected to the wiring layer 110 by the light emitting element array wiring interlayer connection wiring 318, and the drive circuit 312 is connected by the drive circuit wiring interlayer connection wiring 316. The light emitting element array 310 and the drive circuit 312 are connected by a light emitting element drive circuit connection wiring 314. Note that a connection form between the functional elements and the connection wiring can be formed through an interlayer insulating film 315.

これらの接続配線318、316、314は、Au、Al、Ag、Cu、Ti、Pt、Niの中から選択する金属を少なくとも一つ含む金属材料からなる金属薄膜配線とすることができる。   These connection wirings 318, 316, and 314 can be metal thin film wirings made of a metal material containing at least one metal selected from Au, Al, Ag, Cu, Ti, Pt, and Ni.

発光素子アレイ310および駆動回路312で発生した熱は、接続配線318、316を介して配線層110に熱伝導され、配線層110から金属基板101に熱伝導し、配線層110の側面、あるいは配線層110の上面からも外部の空気へ熱伝達される。   The heat generated in the light emitting element array 310 and the drive circuit 312 is thermally conducted to the wiring layer 110 through the connection wirings 318 and 316, and is thermally conducted from the wiring layer 110 to the metal substrate 101. Heat is also transferred from the top surface of layer 110 to the outside air.

また、単結晶半導体薄膜素子の形態で構成される発光素子アレイ310の厚さは、例えば、0.2μm〜3μmであることが好ましい。そして、発光素子アレイ310を金属基板101の表面に直接接合する場合には、金属基板101の表面がナノメータ・オーダの平坦性を備えていることが望ましい。   In addition, the thickness of the light emitting element array 310 configured in the form of a single crystal semiconductor thin film element is preferably 0.2 μm to 3 μm, for example. When the light emitting element array 310 is directly bonded to the surface of the metal substrate 101, it is desirable that the surface of the metal substrate 101 has a flatness of nanometer order.

ナノメータ・オーダの平坦性とは、ここでは金属基板101の表面の測定エリアを5μm四方(□)に設定したとき、周知のAFM(Atomic Force Microscope:原子間力顕微鏡)を用いた平坦性の測定値として、最大−最小粗さ(RPV)が5nm以下であることを意味する。 Here, the flatness of the nanometer order refers to the measurement of flatness using a well-known AFM (Atomic Force Microscope) when the measurement area on the surface of the metal substrate 101 is set to 5 μm square (□). As a value, it means that the maximum-minimum roughness ( RPV ) is 5 nm or less.

発光素子アレイ310の裏面と接合される金属基板101の表面の接合領域の表面粗さRPVを5nm以下(RPV≦5nm)とすることにより、直接接合が可能となる。表面粗さRPVが5nmを超える(RPV>5nm)場合には、接合困難な状態となる。半導体装置の作製工程に耐える十分強固な接合強度を得るためには、表面粗さRPVが3nm以下(RPV≦3nm)とすることが、より好適である。 Direct bonding is possible by setting the surface roughness R PV of the bonding region of the surface of the metal substrate 101 to be bonded to the back surface of the light emitting element array 310 to 5 nm or less ( RPV ≦ 5 nm). When the surface roughness R PV exceeds 5 nm (R PV > 5 nm), joining becomes difficult. In order to obtain a sufficiently strong bonding strength that can withstand the manufacturing process of the semiconductor device, it is more preferable that the surface roughness R PV is 3 nm or less ( RPV ≦ 3 nm).

なお、機能素子140(発光素子アレイ310、または、駆動回路312)の材料と、金属基板101の材料とが、その接触部で反応性がある組み合わせである場合は、高熱伝導性薄膜(たとえば、DLC、AlN等)を間に介するものとしてもよい。この場合は、機能素子140と直接接触する高熱伝導性薄膜の表面に平坦性を備えるようにすることが望ましい。   In addition, when the material of the functional element 140 (the light emitting element array 310 or the drive circuit 312) and the material of the metal substrate 101 are a combination having reactivity at the contact portion, a high thermal conductive thin film (for example, DLC, AlN, etc.) may be interposed therebetween. In this case, it is desirable to provide flatness on the surface of the high thermal conductivity thin film that is in direct contact with the functional element 140.

図8には、半導体装置300における発光素子アレイ310および駆動回路312の実装形態を拡大して示した平面図を示す。図8において、各発光素子アレイ310には発光領域320と接続用の電極パッド322、328とが設けられ、駆動回路312には、駆動回路素子(図示せず)と接続用の電極パッド324、326とが設けられている。   FIG. 8 is an enlarged plan view showing a mounting form of the light emitting element array 310 and the drive circuit 312 in the semiconductor device 300. In FIG. 8, each light emitting element array 310 is provided with a light emitting region 320 and connection electrode pads 322 and 328, and a drive circuit 312 includes a drive circuit element (not shown) and connection electrode pads 324, 326 is provided.

本実施形態のように、発光素子アレイ310および駆動回路312を1次元的な配列として金属基板101の表面に実装した半導体装置300としては、例えば、電子写真プリンタ(光プリンタ)の書込み光源として用いるLEDプリントヘッドとすることができる。   As in this embodiment, the semiconductor device 300 in which the light emitting element array 310 and the drive circuit 312 are mounted on the surface of the metal substrate 101 as a one-dimensional array is used as a writing light source of an electrophotographic printer (optical printer), for example. It can be an LED print head.

(効果)
本発明の第3の実施形態では、基板表面露出領域(搭載領域)130である矩形凹部領域内に搭載された機能素子140としての発光素子アレイ310および駆動回路312の表面が配線層110の表面よりも低くなった構造としたので、前記実施形態と同様に、従来の形態と比較して、発光素子アレイ310および駆動回路312を熱源とする半導体装置300で発生する熱が半導体装置300の表面から外部へ放熱され熱伝達効果を高くすることができる。
(effect)
In the third embodiment of the present invention, the surface of the light emitting element array 310 and the drive circuit 312 as the functional elements 140 mounted in the rectangular recessed area which is the substrate surface exposed area (mounting area) 130 is the surface of the wiring layer 110. Therefore, the heat generated in the semiconductor device 300 using the light-emitting element array 310 and the drive circuit 312 as heat sources is similar to that in the above-described embodiment. The heat can be radiated from the outside to increase the heat transfer effect.

また、金属基板101の表面に発光素子アレイ310および駆動回路312を直接接合し、配線層110と接続配線で接続した構成としたので、前記第1の実施形態、および、第2の実施形態の効果に加えて、これら発光素子アレイ310および駆動回路312で発生した熱を半導体素子の裏面側からのみでなく、表面側からも効率よく発生熱が熱伝達され、発光素子アレイ310および駆動回路312の動作に伴う半導体装置300における温度上昇を防止することができる。   In addition, since the light emitting element array 310 and the drive circuit 312 are directly bonded to the surface of the metal substrate 101 and connected to the wiring layer 110 by connection wiring, the first embodiment and the second embodiment are configured. In addition to the effect, the heat generated in the light emitting element array 310 and the driving circuit 312 is efficiently transferred not only from the back surface side of the semiconductor element but also from the front surface side, so that the light emitting element array 310 and the driving circuit 312 are transferred. The temperature rise in the semiconductor device 300 due to the operation can be prevented.

また、高放熱特性を備えた熱伝達を考慮した放熱構造とした半導体装置300とすることで、前記の従来技術と比較して、単純な構成で、高密度高集積化への対応が可能となる。   In addition, by using the semiconductor device 300 having a heat dissipation structure with high heat dissipation characteristics in consideration of heat transfer, it is possible to cope with high density and high integration with a simple configuration as compared with the above-described conventional technology. Become.

(変形例)
本実施形態の半導体装置300は、前記第1の実施形態、第2の実施形態および変形例で説明した形態をとることができる。
(Modification)
The semiconductor device 300 of this embodiment can take the form described in the first embodiment, the second embodiment, and the modification.

また、本実施形態においては、単結晶半導体薄膜素子を基板上に直接接合する形態を好適例として説明したが、発光素子アレイや駆動回路としてバルク基板半導体チップを使用して、例えば、導電性ペーストのような熱伝導性がある程度確保できるペースト類を使用した形態とすることもできる。   Further, in the present embodiment, the embodiment in which the single crystal semiconductor thin film element is directly bonded onto the substrate has been described as a preferred example. However, for example, using a bulk substrate semiconductor chip as a light emitting element array or a drive circuit, for example, a conductive paste It can also be set as the form using pastes which can ensure thermal conductivity to some extent.

バルク基板半導体チップを使用した場合には、基板表面露出領域130の金属基板101の表面に、当該バルク基板半導体チップを実装して各チップ間の接続配線の形態を金属薄膜配線に代えてボンディングワイヤ(例えば、Au細線)を使った接続形態とすることができる。   When a bulk substrate semiconductor chip is used, the bulk substrate semiconductor chip is mounted on the surface of the metal substrate 101 in the substrate surface exposed region 130, and the form of connection wiring between the chips is replaced with metal thin film wiring and bonding wires. A connection form using (for example, Au fine wire) can be used.

(第3の実施形態の他の変形例)
図9および図10は、本実施形態の半導体装置300の別の変形例として半導体装置400を模式的に示した図である。図9は、平面図であり、図10は、図9のI−I線に沿って切断した断面を示す断面図である。
(Other modifications of the third embodiment)
FIG. 9 and FIG. 10 are diagrams schematically showing a semiconductor device 400 as another modification of the semiconductor device 300 of the present embodiment. FIG. 9 is a plan view, and FIG. 10 is a cross-sectional view showing a cross section taken along the line II of FIG.

本変形例の半導体装置400では、発光素子および駆動回路を2次元的にマトリクス配列している。   In the semiconductor device 400 of this modification, the light emitting elements and the drive circuits are two-dimensionally arranged in a matrix.

図9および図10に示すように、半導体装置400(400a)は、第2導電型層表面420および第1導電型層表面422を有する複数の発光素子410とx方向の駆動回路462およびy方向の駆動回路464とが基板表面露出領域(搭載領域)130内の金属基板101上に高熱伝導無機絶縁膜150を介して配設されている。   As shown in FIGS. 9 and 10, the semiconductor device 400 (400a) includes a plurality of light emitting elements 410 having a second conductivity type layer surface 420 and a first conductivity type layer surface 422, an x-direction drive circuit 462, and a y-direction. The drive circuit 464 is disposed on the metal substrate 101 in the substrate surface exposed region (mounting region) 130 via the high thermal conductive inorganic insulating film 150.

そして、各機能素子間と配線層110とは、それぞれ、第1導電側接続配線413および第2導電側接続配線414、x方向配線415およびy方向配線416、そして、x方向駆動回路配線層間接続配線417およびy方向駆動回路配線層間接続配線418により接続されている。そして、外部から電源、信号を入力するための電源信号コネクタ452、454が配設されている。   Between each functional element and the wiring layer 110, the first conductive side connection wiring 413 and the second conductive side connection wiring 414, the x direction wiring 415 and the y direction wiring 416, and the x direction driving circuit wiring interlayer connection, respectively. The wiring 417 and the y-direction drive circuit wiring interlayer connection wiring 418 are connected. In addition, power signal connectors 452 and 454 for inputting power and signals from the outside are provided.

なお、発光素子、駆動回路、接続配線の各材料は第3の実施形態と同様の材料を用いることができる。   The light emitting element, the drive circuit, and the connection wiring can be made of the same materials as in the third embodiment.

また、配線基板については第1の実施例、第2の実施例およびその変形例で示した変形例を適用することができる。   Further, the modification examples shown in the first embodiment, the second embodiment, and modifications thereof can be applied to the wiring board.

このような実施形態の半導体装置400の具体例としては、発光素子410および駆動回路462、464を2次元的にマトリクス配列したLEDディスプレイを挙げることができる。   As a specific example of the semiconductor device 400 of such an embodiment, an LED display in which the light emitting element 410 and the drive circuits 462 and 464 are two-dimensionally arranged in a matrix can be cited.

100、100a、100b、100c、100d、200a、300、300a、400、400a 半導体装置
101 金属基板(熱伝導性基板)
110、110b 配線層
111a 第1の層間絶縁層
111b 第2の層間絶縁層
111c 第3の層間絶縁層
112a 第1の配線層
112b 第2の配線層
115、116 接続パッド
120、120a、120b、150 高熱伝導無機絶縁膜
125、126 配線層領域
130、132 基板表面露出領域(搭載領域)
140、141 機能素子
210 基板(熱伝導性基板)
212 セラミックス基板
214 金属層
310 発光素子アレイ(機能素子、発光素子)
312 駆動回路(機能素子、駆動回路素子)
314 発光素子駆動回路間接続配線
315 層間絶縁膜
316 駆動回路配線層間接続配線
318 発光素子アレイ配線層間接続配線
320 発光領域
322、324、326、328 電極パッド
350、452、454 電源信号コネクタ
410 発光素子(機能素子)
413 第1導電側接続配線
414 第2導電側接続配線
415 x方向配線
416 y方向配線
417 x方向駆動回路配線層間接続配線
418 y方向駆動回路配線層間接続配線
420 第2導電型層表面
422 第1導電型層表面
462 x方向駆動回路(機能素子、駆動回路素子)
464 y方向駆動回路(機能素子、駆動回路素子)
B、C、D、E、F、G 熱流束
100, 100a, 100b, 100c, 100d, 200a, 300, 300a, 400, 400a Semiconductor device 101 Metal substrate (thermally conductive substrate)
110, 110b Wiring layer 111a First interlayer insulating layer 111b Second interlayer insulating layer 111c Third interlayer insulating layer 112a First wiring layer 112b Second wiring layer 115, 116 Connection pads 120, 120a, 120b, 150 High thermal conductive inorganic insulating film 125, 126 Wiring layer region 130, 132 Substrate surface exposed region (mounting region)
140, 141 Functional element 210 Substrate (thermally conductive substrate)
212 Ceramic substrate 214 Metal layer 310 Light emitting element array (functional element, light emitting element)
312 Drive circuit (functional element, drive circuit element)
314 Light emitting element drive circuit connection wiring 315 Interlayer insulating film 316 Drive circuit wiring interlayer connection wiring 318 Light emitting element array wiring interlayer connection wiring 320 Light emitting region 322, 324, 326, 328 Electrode pads 350, 452, 454 Power supply signal connector 410 Light emitting element (Functional element)
413 First conductive side connection wiring 414 Second conductive side connection wiring 415 x direction wiring 416 y direction wiring 417 x direction driving circuit wiring interlayer connection wiring 418 y direction driving circuit wiring interlayer connection wiring 420 Second conductivity type layer surface 422 First Conductive layer surface 462 x-direction drive circuit (functional element, drive circuit element)
464 Y-direction drive circuit (functional element, drive circuit element)
B, C, D, E, F, G Heat flux

Claims (11)

機能素子と、
表面の一部の搭載領域に前記機能素子が搭載された熱伝導性基板と、
前記熱伝導性基板の表面の前記搭載領域を除く配線層領域に形成された単層または多層の配線層と、
を有することを特徴とする半導体装置。
A functional element;
A thermally conductive substrate on which the functional element is mounted in a part of the surface mounting region;
A single-layer or multi-layer wiring layer formed in a wiring layer region excluding the mounting region on the surface of the thermally conductive substrate;
A semiconductor device comprising:
前記熱伝導性基板と反対側の前記機能素子表面は、前記配線層の前記熱伝導性基板と反対側表面よりも低い
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a surface of the functional element opposite to the thermally conductive substrate is lower than a surface of the wiring layer opposite to the thermally conductive substrate.
前記配線層は、鉛直面の少なくとも一部が前記機能素子の鉛直面に対して所定の間隔が設けられていることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。   3. The semiconductor device according to claim 2, wherein at least a part of the vertical plane of the wiring layer is provided with a predetermined interval with respect to the vertical plane of the functional element. 前記一部は、前記熱伝導性基板に対して鉛直方向反対側の一部であり、
前記熱伝導性基板側の他部と前記機能素子との間は、積層物により充填されていることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。
The part is a part on the opposite side in the vertical direction with respect to the thermally conductive substrate,
The semiconductor device according to claim 3, wherein a gap between the other part on the heat conductive substrate side and the functional element is filled with a laminate.
前記熱伝導性基板は、金属材料から構成されることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the thermally conductive substrate is made of a metal material. 前記機能素子は、前記熱伝導性基板の表面に接合された複数の半導体素子であることを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載の半導体装置。   6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the functional element is a plurality of semiconductor elements bonded to a surface of the thermally conductive substrate. 前記複数の半導体素子は、複数の発光素子と前記複数の発光素子を駆動する駆動回路素子とから構成され、
前記発光素子および前記駆動回路素子の何れか一方または双方は、前記配線層と接続配線によって接続されている
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載の半導体装置。
The plurality of semiconductor elements includes a plurality of light emitting elements and a drive circuit element that drives the plurality of light emitting elements,
7. The semiconductor device according to claim 1, wherein one or both of the light emitting element and the driving circuit element are connected to the wiring layer by a connection wiring. 8.
前記発光素子は、単結晶半導体薄膜素子であり、
前記単結晶半導体薄膜素子は、前記熱伝導性基板表面に直接接合されている
ことを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか一項に記載の半導体装置。
The light emitting element is a single crystal semiconductor thin film element,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the single crystal semiconductor thin film element is directly bonded to the surface of the thermally conductive substrate.
前記熱伝導性基板は、セラミックス基板と前記セラミックス基板上に積層された金属層とで構成される
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1, wherein the thermally conductive substrate includes a ceramic substrate and a metal layer stacked on the ceramic substrate.
前記熱伝導性基板は、表面および裏面の何れか一方または双方に無機材料層から構成される絶縁膜を備える
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the thermally conductive substrate includes an insulating film formed of an inorganic material layer on one or both of the front surface and the back surface. 5. .
前記無機材料層は、ダイヤモンドライクカーボン、窒化アルミニウム、および、酸化アルミニウムから選択される少なくとも1つまたは複数の材料層から構成される
ことを特徴とする請求項10に記載の半導体装置。
The semiconductor device according to claim 10, wherein the inorganic material layer includes at least one material layer selected from diamond-like carbon, aluminum nitride, and aluminum oxide.
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