JP3343282B2 - 混成集積回路部品 - Google Patents

混成集積回路部品

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JP3343282B2 JP19129893A JP19129893A JP3343282B2 JP 3343282 B2 JP3343282 B2 JP 3343282B2 JP 19129893 A JP19129893 A JP 19129893A JP 19129893 A JP19129893 A JP 19129893A JP 3343282 B2 JP3343282 B2 JP 3343282B2
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三千男 荒井
幸夫 山内
直哉 坂本
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TDK Corp
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    • 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
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    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、混成集積回路部品に係
り、特に積層型の受動素子から成る積層体と集積回路を
形成した半導体集積回路を組合わせた混成集積回路の半
導体集積回路の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】混成集積回路として、積層体の形状をし
たコンデンサ、インダクタあるいは抵抗あるいは、これ
らの複合体から成る受動素子の積層体と薄膜集積回路を
組合わせる構造は従来より知られている。
【0003】従来の混成集積回路部品の一例を図6に示
す。図6において601は薄膜集積回路チップ、602
は金属膜、603は積層型コンデンサ、604は積層型
インダクタ、605は抵抗回路、606は積層体、60
7はワイヤボンディング用の金属線、608は樹脂を示
す。
【0004】図6に示す混成集積回路部品は、積層型コ
ンデンサ603、積層型インダクタ604、抵抗回路6
05で構成される積層体606上にベアの薄膜集積回路
チップ601が搭載され、両者を金属線607によるワ
イヤボンディングにより電気的に接続して、全体を樹脂
608でモールドしたものである。
【0005】図6に使用される薄膜集積回路チップ60
1は、ガラスや石英等の基板上に酸化シリコン膜を介し
て形成した活性シリコン層に半導体プロセスにより薄膜
トランジスタ(TFT)等の集積回路を構成しているも
のである。
【0006】また、積層型のコンデンサなど受動素子の
積層体と、TFT等を具備する基板を金属バンプで接着
して電気的に接続する混成集積回路部品もすでに提案さ
れている(例えば、特開平4−260363号公報参
照)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが従来の混成集
積回路部品は、受動素子を構成する積層体は非常に安価
に形成することができるが、薄膜集積回路チップが高価
であるため、全体の混成集積回路部品がかなり高価なも
のとなるという問題点がある。
【0008】さらに積層体とベアの薄膜集積回路チップ
との電気的接続をワイヤボンディングで行っているた
め、金属線のよれ、はがれなどが起こり易く、生産性が
悪く、信頼性に欠けるという問題点がある。
【0009】また積層体と集積回路基板とを金属バンプ
などで接続するものは、集積回路を形成する基板はガラ
ス等であり、必ずしもその素子特性が十分なものを得る
ことができなかった。
【0010】従って本発明の目的は、混成集積回路部品
の薄膜集積回路チップの特性を劣化させずに安価なもの
にするとともに生産性、信頼性の高い混成集積回路部品
を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、積層体の形状
をしたコンデンサ、インダクタあるいは抵抗あるいはこ
れらの複合体から成る受動素子の積層体と、薄膜集積回
路チップを組合わせた混成集積回路部品において、薄膜
集積回路チップの能動素子を形成する基板として太陽電
池用多結晶シリコン基板または太陽電池用単結晶シリコ
ン基板等の太陽電池用シリコン基板を用い、能動素子回
路を前記太陽電池用シリコン基板上に形成した非単結晶
シリコン層に形成した薄膜集積回路で構成するととも
に、前記積層体と薄膜集積回路チップとの電気接続をハ
ンダバンプにより行うことを特徴とするものである。
【0012】また、この薄膜集積回路チップと積層体の
接続はハンダバンプを用いるように構成する。
【0013】
【作用】薄膜集積回路チップの基板として、安価に入手
することが可能な太陽電池用多結晶シリコン基板あるい
は太陽電池用単結晶シリコン基板を用いることにより、
薄膜集積回路チップのコストを下げることが出来る。
【0014】
【実施例】図1〜図5により本発明の一実施例について
説明する。図1は本発明の一実施例の混成集積回路部品
の概略構成図である。図1において、100は本発明の
薄膜集積回路チップ、101は薄膜集積回路の形成され
た活性シリコン膜、102は太陽電池用多結晶シリコン
基板、103はパット部、104は取り出し端子、10
5は積層型インダクタ、106は積層型コンデンサ、1
07は抵抗回路、108は抵抗体、109は導体、11
0は積層体を示す。
【0015】図1において、この混成集積回路部品は、
後に詳述する薄膜集積回路チップ100と、積層型イン
ダクタ105と、積層型コンデンサ106と、抵抗体1
08と導体109から構成される抵抗回路107とで積
層に構成された積層体110は、取り出し端子104に
おいて、薄膜集積回路チップ100の、ハンダバンプか
らなるパット電極103を用いて接続されている。
【0016】図2はこの実施例に用いる薄膜集積回路チ
ップの構成要素であるTFTの概略構成図、図3、図4
はこのTFTの製造工程説明図である。図2〜図4にお
いて、102は太陽電池用多結晶シリコン基板、103
はハンダバンプからなるパット電極、202は酸化シリ
コン膜、203は活性シリコン膜、204はゲート絶縁
膜、205はゲート電極、206、209はソース・ド
レイン領域、208はアルミニウム配線層を示す。
【0017】図3、図4によってこの薄膜トランジスタ
の製造工程を説明する。先ずTFTが形成される基板材
料として、太陽電池用多結晶シリコン基板102を用い
る。この太陽電池用多結晶シリコン基板102は一般に
市販されており、p型で0.5〜3Ωcmの比抵抗を有
する基板であり、半導体プロセスに用いる鏡面研磨され
た通常のシリコンウェハと異なり、鏡面研磨がされてい
ず、カッティング状態のままの表面を有するものであ
る。従って鏡面研磨された前記通常のシリコンウェハと
明確に区別できる。
【0018】この基板102上にスパッタ法により10
00〜5000Åの厚さに酸化シリコン膜202を形成
する(図3(A)参照)。次にこの酸化シリコン膜20
2上にアモルファス・シリコン(α−Si)膜203’
を減圧CVD法により500〜6000Åの厚さに形成
する(図3(B)参照)。
【0019】この時の成膜条件は以下の通りである。 Si2 6 100〜500 SCCM He 500 SCCM 反応圧力 0.1〜1 Torr 成膜温度 430〜500℃ 次にこのα−Si膜203’を所定の形状のアイランド
にパターニングした後、約600℃で約40時間、窒素
雰囲気中で熱処理して結晶化し、活性シリコン膜203
を得る(図3(C)参照)。
【0020】そしてゲート絶縁膜を形成するために、ド
ライ酸化により、500〜2000Åの膜厚の酸化シリ
コン膜204’を形成する(図3(D)参照)。ゲート
絶縁膜の形成条件は以下の通りである。
【0021】 O2 2.5 SLM 反応温度 850〜1100℃ それからこの上にゲート電極となるPまたはBをドープ
したシリコン膜205’を減圧CVD法により、100
0〜4000Åの膜厚で形成する(図3(E)参照)。
【0022】これらの酸化シリコン膜204’とP又は
Bをドープしたシリコン膜205’を所定のパターンに
従ってエッチング工程によりエッチングして、ゲート絶
縁膜204とゲート電極205を形成する(図3(F)
参照)。
【0023】この後、このゲート電極205をマスクと
して、例えばPをイオンドーピング法により活性シリコ
ン膜203に注入して、ソース・ドレイン領域206、
209を形成する(図4(A)参照)。
【0024】次にこれらの素子を含む基板102を窒素
雰囲気中で600℃で12時間加熱し、ドーパントの活
性化をはかる。さらに水素雰囲気中で400℃で1時間
熱処理し、水素化処理し、活性シリコン膜の欠陥準位密
度を減少させる。
【0025】次にこの基板全体に常圧CVD法でPSG
膜207を4000〜8000Åの膜厚に形成後、電極
配線のためパターニングを行う(図4(B)参照)。そ
の後、アルミニウム膜を形成後、配線パターンに従って
パターニングしてアルミニウム配線層208を形成す
る。
【0026】さらに、積層体110との接続のためのパ
ット部103を形成する。これはCr、Ni、Au、C
r−Ni、Cr−Ni−Cu等を連続的に蒸着法または
スパッタ法により成膜後、パターニングして図2に示す
ようなTFTを形成する。
【0027】このようにして形成したTFTを含む薄膜
集積回路を回路設計に従って基板102上に形成し、薄
膜集積回路チップ100とし、公知の方法により形成し
た受動回路から成る積層体110と所定の端子104の
位置でハンダバンプにより電気的に接続して、図1に示
す如き混成集積回路部品を得る。
【0028】なお、前記説明では薄膜集積回路チップ1
00の基板102として、太陽電池用多結晶シリコン基
板を用いた例について説明したが、これは太陽電池用シ
リコン基板であればよく、勿論単結晶シリコン基板でも
よい。
【0029】本発明において太陽電池用シリコン基板を
用いたのは次の理由による。まず太陽電池用シリコン基
板は量産されており、半導体プロセスに用いる鏡面研磨
されたシリコンウェハに比較して非常に安く入手できる
ため該薄膜集積回路チップ100の価格を低く押さえる
ことが出来ることである。
【0030】また、太陽電池用単結晶シリコン基板は欠
陥が多く、その中にトランジスタ等を形成することには
全く適さない。しかしこれを基板として用い、前記実施
例の如く、酸化シリコン膜などを介して活性シリコン膜
を形成して半導体プロセスを行うと、後述の図5に示す
如く非常に高い移動度特性を有するTFT等の能動素子
を得ることが出来る。
【0031】図5は基板とプロセス温度の違いによるT
FTの移動度特性を示すものである。図5においてAは
基板としてガラスや石英などを用いた活性シリコン膜中
に600℃以下の低温プロセスでTFTを形成した場合
の移動度を示し、Bは石英基板上の活性シリコン膜中に
1000℃程度の高温プロセスでTFTを形成した場合
の移動度を示し、Cは本発明の太陽電池用多結晶シリコ
ン基板あるいは太陽電池用単結晶シリコン基板上の活性
シリコン膜中に1000℃程度の高温プロセスでTFT
を形成した場合の移動度をそれぞれ丸印で示す。
【0032】図5から明らかな如く、従来の石英等の基
板を用いた場合に比較して、本発明では太陽電池用シリ
コンを基板として用いさらに半導体プロセスとして高温
プロセスを使用することにより、移動度特性が300c
2 /v・sec.と非常に高い値を持つ素子を形成す
ることが出来る。
【0033】高い周波数の分野まで使用可能となり、こ
れによりTFTを用いた回路の応用範囲が飛躍的に広が
る。
【0034】
【発明の効果】本発明において受動回路を構成する積層
体と接続される薄膜集積回路チップの基板として、太陽
電池用シリコン基板を用いることにより、移動度特性の
よいTFT等の能動素子を形成することが出来た。これ
により、混成集積回路部品に組込む薄膜集積回路チップ
の回路の応用範囲が飛躍的に広がり、多方面に使用可能
とすることができる。
【0035】さらに基板として用いる太陽電池用シリコ
ン基板は多結晶シリコン基板、単結晶シリコン基板とも
に量産されており、安価に入手し易く、このため従来、
混成集積回路部品のコストダウンのネックであった薄膜
集積回路チップの低コスト化に大いに寄与するものとな
る。
【0036】また、薄膜集積回路チップと積層体をハン
ダバンプにより接続することにより、量産性、部品の信
頼性を更に向上することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の混成集積回路部品の概略構
成図である。
【図2】本発明の一実施例に用いる薄膜トランジスタの
概略構成図である。
【図3】本発明の一実施例に用いる薄膜トランジスタの
製造工程説明図の一部である。
【図4】本発明の一実施例に用いる薄膜トランジスタの
製造工程説明図の続きである。
【図5】薄膜トランジスタを形成する基板とプロセス温
度と素子の特性の関係図である。
【図6】従来の混成集積回路部品の概略説明図である。
【符号の説明】
100 薄膜集積回路チップ 101 活性シリコン膜 102 太陽電池用多結晶シリコン基板 103 パット電極 105 積層型インダクタ 106 積層型コンデンサ 107 抵抗回路 110 積層体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 直哉 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社 半導体エネルギー研究所内 (56)参考文献 実開 昭61−66959(JP,U) 実開 昭62−48761(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 25/00 H01L 21/822 H01L 23/12 H01L 27/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 積層型コンデンサ、積層型インダクタあ
    るいは抵抗、あるいはこれらの複合体から成る受動素子
    の積層体と、能動素子回路を形成した薄膜集積回路チッ
    プを組合わせて電気的に接続した混成集積回路部品にお
    いて、薄膜集積回路チップの能動素子回路を形成する基
    板として太陽電池用シリコン基板を用い、能動素子回路
    を前記太陽電池用シリコン基板上に形成した非単結晶シ
    リコン膜に形成するとともに、前記積層体と薄膜集積回
    路チップとの電気接続をハンダバンプにより行うことを
    特徴とする混成集積回路部品。
  2. 【請求項2】 前記太陽電池用シリコン基板として太陽
    電池用多結晶シリコン基板又は太陽電池用単結晶シリコ
    ン基板を用いることを特徴とする請求項1記載の混成集
    積回路部品。
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