JP6546739B2 - 半導体集積回路装置およびその製造方法、および電子機器 - Google Patents

Description

本実施の形態は、半導体集積回路装置およびその製造方法、および電子機器に関する。

従来から薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）方式の液晶表示装置を駆動する液晶駆動モジュールとして、プリント基板上に、ソースドライバ回路、タイミングコントローラ、電源回路、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）ドライバ回路等の半導体集積回路を個別に搭載する構成が用いられている。

一方、柔軟性を有するフィルム状の基板を用いたチップオンフィルム（ＣＯＦ：Chip On Film）構造のパッケージでソースドライバ回路等の半導体集積回路を封止した液晶駆動モジュールも開発されている。

また、低電圧回路部と高電圧回路部とを１チップ化して実装効率を向上させると共に、高電圧回路部から効率的に放熱可能のためＣＯＦ構造に実装可能な半導体集積回路装置および電子機器も開示されている。

特開２００８−１６６４６０号公報 特開２０１４−０９３４３２号公報

本実施の形態は、ＣＯＦパッケージが使用されている半導体集積回路（ＩＣ：Integrated CircuitやＬＳＩ：Large Scale Integrated Circuit）において、ＣＯＦ配線をＩＣ配線の低インピーダンス化に用い、ＩＣやＬＳＩ内のノイズ電流や熱流を低減する半導体集積回路装置およびその製造方法、および電子機器を提供する。

本実施の形態の一態様によれば、ＣＯＦ基板と、前記ＣＯＦ基板上に形成されると共に、外部に接続された金属層と、前記金属層上に実装された半導体集積回路と、前記半導体集積回路と前記金属層との間に配置されると共に、前記半導体集積回路と前記金属層とを接続するバンプとを備え、前記金属層の熱膨張係数をα、前記金属層に加わる温度をＴ、周囲温度をＴ_aとすると、前記バンプ間の長さがＬ１である前記金属層の前記温度Ｔによる前記熱膨張後の長さＬ２は、Ｌ２＝Ｌ１＋Ｌ１×α×（Ｔ−Ｔ_a）により求められ、前記金属層の前記熱膨張後の湾曲高さＷは、Ｗ＝√[（Ｌ２／２）²−（Ｌ１／２）²]により求められ、前記バンプの高さをＨとすると、前記バンプは、Ｈ＞Ｗの関係を満たす前記バンプ間の長さＬ１で配置されることにより、前記金属層が熱変形した際に、前記金属層が前記半導体集積回路に接触しないバンプピッチとした半導体集積回路装置が提供される。

本実施の形態の他の態様によれば、半導体集積回路上にＡｕからなるバンプを形成する工程と、ＣＯＦ基板上に、Ｓｎ層と銅配線層とから構成される金属層を形成する工程と、前記半導体集積回路を介して前記金属層に対して熱を加え、前記Ｓｎ層のＳｎを溶融させて、前記バンプの前記Ａｕと前記Ｓｎ層のＳｎとを合金化することにより、前記半導体集積回路と前記ＣＯＦ基板とを熱圧着する工程とを有し、前記金属層の熱膨張係数をα、前記金属層に加わる温度をＴ、周囲温度をＴ_aとすると、前記バンプ間の長さがＬ１である前記金属層の前記温度Ｔによる前記熱膨張後の長さＬ２は、Ｌ２＝Ｌ１＋Ｌ１×α×（Ｔ−Ｔ_a）により求められ、前記金属層の前記熱膨張後の湾曲高さＷは、Ｗ＝√[（Ｌ２／２）²−（Ｌ１／２）²]により求められ、前記バンプの高さをＨとすると、前記バンプは、Ｈ＞Ｗの関係を満たす前記バンプ間の長さＬ１で配置されることにより、前記金属層が熱変形した際に、前記金属層が前記半導体集積回路に接触しないバンプピッチとした半導体集積回路装置の製造方法が提供される。

本実施の形態の他の態様によれば、上記の半導体集積回路装置を備える電子機器が提供される。

本実施の形態によれば、ＣＯＦパッケージが使用されているＩＣやＬＳＩにおいて、ＣＯＦ配線をＩＣ配線の低インピーダンス化に用い、ＩＣやＬＳＩ内のノイズ電流や熱流を低減する半導体集積回路装置およびその製造方法、および電子機器を提供することができる。

実施の形態に係る半導体集積回路装置が複数搭載されたフィルムの模式的平面構成図。 実施の形態に係る半導体集積回路装置の模式的平面構成図。 図２のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 比較例に係る半導体集積回路装置において、（ａ）半導体集積回路（ＬＳＩ）とＣＯＦ基板との圧着工程を説明する模式的断面構造図、（ｂ）ＣＯＦ基板上の金属層部分の模式的断面構造図。 実施の形態に係る半導体集積回路装置において、ＬＳＩとＣＯＦ基板との圧着工程を説明する模式的断面構造図。 実施の形態に係る半導体集積回路装置において、ＬＳＩ上に配置されるバンプと銅配線との接続関係を説明する模式的平面構造図。 実施の形態に係る半導体集積回路装置の製造方法であって、（ａ）ＬＳＩ上にバンプを形成する工程を説明する模式的断面構造図、（ｂ）ＣＯＦ基板を準備する工程を説明する模式的断面構造図。 実施の形態に係る半導体集積回路装置の製造方法であって、（ａ）ＬＳＩとＣＯＦ基板との圧着工程を説明する模式的断面構造図、（ｂ）樹脂封止する工程を説明する模式的断面構造図。 実施の形態の変形例１に係る半導体集積回路装置において、ＬＳＩ上に配置されるバンプおよびダミーバンプの配置構成とバンプと金属層との接続・非接続関係を説明する模式的平面構造図。 図９のＩＩ−ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 実施の形態の変形例２に係る半導体集積回路装置において、ＬＳＩ上に配置されるバンプおよびダミーバンプの配置構成説明する模式的平面構造図。 実施の形態の変形例１および変形例２に係る半導体集積回路装置において、（ａ）ＬＳＩ上に配置されるバンプと埋め込み配線層との接続関係を説明する模式的断面構造図、（ｂ）ＬＳＩ上に配置されるダミーバンプと埋め込み配線層との非接続関係を説明する模式的断面構造図。

次に、図面を参照して、実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

又、以下に示す実施の形態は、この実施の形態の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この実施の形態の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

[実施の形態]
（半導体集積回路装置）
実施の形態に係る半導体集積回路装置８（８₁・８₂・８₃…）が複数搭載されたフィルム１００の模式的平面構成は、図１に示すように表される。また、実施の形態に係る半導体集積回路装置８の模式的平面構成は、図２に示すように表される。図２のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造は、図３に示すように表される。

図１に例示するように、フレキシブル回路基板として用いられるフィルム１００の長さ方向に沿ってフィルム１００の両端にフィルムホール１００Ｈが形成される。半導体集積回路装置８（８₁・８₂・８₃…）は、フィルム１００のうち、ＣＯＦ基板１０（１０₁・１０₂・１０₃・…）として用いられる部分の上に実装された半導体集積回路（ＬＳＩあるいはＩＣ）１２（１２₁・１２₂・１２₃・…）を備える。

本実施の形態に係る半導体集積回路装置８においては、半導体集積回路装置８において生じるノイズ電流や熱流を、ＬＳＩ配線の低熱抵抗（低熱インピーダンス）で外部の基板等に放出することを目的として、ＣＯＦ配線を活用している。すなわち、半導体集積回路装置８（８₁・８₂・８₃…）において生じるノイズや熱を低減するために、図２に示すようなＣＯＦ銅配線をＬＳＩ１２のチップ下に配線する手法が採られている。この場合、ＬＳＩ１２のチップ下の銅配線層２２ＣとＬＳＩ１２のチップとを接続するためのバンプ（ＢＵＭＰ：一般に金）がＬＳＩ１２と金属層２２（２２Ｓ・２２Ｃ）との間に形成されている。

より具体的には、図２および図３に例示するように、ＬＳＩ１２と電力端子１５₁・１５₂との間を接続する電力用配線層１６₁・１６₂と、ＬＳＩ１２と入力用信号端子群１８との間を接続する入力用信号配線群１７と、ＬＳＩ１２と出力用信号端子群２０との間を接続する出力用信号配線群１９とが、ＬＳＩ１２のチップ下のＣＯＦ基板１０上に金属層２２として形成されている。ＬＳＩ１２と金属層２２（２２Ｓ・２２Ｃ）との間には、ＬＳＩ１２と電力用配線層１６₁・１６₂とを接続するバンプ（３０₁・３０₂・３０₃・…・３０_n）、（３２₁・３２₂・３２₃・…・３２_n）、（３４₁・３４₂・３４₃・…・３４_n）と、ＬＳＩ１２と入力用信号端子群１８とを接続する微小バンプ３７と、ＬＳＩ１２と出力用信号端子群２０とを接続する微小バンプ３８とが形成されている。電力用配線層１６₁・１６₂は、詳細には、それぞれＶ_DD電力用金属層２２₁・Ｖ_CC電力用金属層２２₂・ＧＮＤ電力用金属層２２₃を備える。バンプ３０₁・３０₂・３０₃・…・３０_nは、ＧＮＤ電力用金属層２２₃に接続される。また、バンプ３２₁・３２₂・３２₃・…・３２_nは、Ｖ_CC電力用金属層２２₂に接続される。また、バンプ３４₁・３４₂・３４₃・…・３４_nは、Ｖ_DD電力用金属層２２₁に接続される。なお、以下の説明において、ＧＮＤ電力用金属層２２₃に接続されるバンプ３０₁・３０₂・３０₃・…・３０_nを単にバンプ３０、Ｖ_CC電力用金属層２２₂に接続されるバンプ３２₁・３２₂・３２₃・…・３２_nを単にバンプ３２、Ｖ_DD電力用金属層２２₁に接続されるバンプ３４₁・３４₂・３４₃・…・３４_nを単にバンプ３４と称する場合がある。また、Ｖ_DD電力用金属層２２₁・Ｖ_CC電力用金属層２２₂・ＧＮＤ電力用金属層２２₃も単に金属層２２と称する場合がある。バンプ３０・３２・３４・３７・３８は、電気的接続と放熱経路とを兼ねる。

このように、実施の形態に係る半導体集積回路装置８においては、ＬＳＩ１２と金属層２２とを接続するバンプ３０・３２・３４・３７・３８を設けることにより、ＣＯＦ銅配線をＩＣ配線の低インピーダンス化に用い、半導体集積回路装置８の特にＬＳＩ１２において生じるノイズや熱を、バンプ３０・３２・３４・３７・３８からＣＯＦ配線を介して外部の基板等に放出することができる。よって、半導体集積回路装置８において生じるノイズや熱を低減することができる。

（比較例）
比較例に係る半導体集積回路装置において、半導体集積回路（ＬＳＩ）とＣＯＦ基板との圧着工程を説明する模式的断面構造は、図４（ａ）に示すように表され、ＣＯＦ基板上の金属層部分の模式的断面構造は、図４（ｂ）に示すように表される。金属層２２₁は、ＣＯＦ基板１０上に形成された銅配線層２２Ｃと、銅配線層２２Ｃ上に形成された金属層（Ｓｎ）２２Ｓとを備える。

ＬＳＩ１２とＣＯＦ基板１０との圧着工程では、図４（ａ）に示すように、ヒータ４０を用いてＬＳＩ１２を介して銅配線層２２Ｃに対して熱を加え、銅配線層２２Ｃ上の金属層２２Ｓのスズ（Ｓｎ）を溶融させ、銅配線層２２Ｃ上の金属層２２Ｓと金バンプ３４₁・３４₂との合金化により接合層（Ｓｎ−Ａｕ合金層）３５₁・３５₂が形成される。

ヒータ４０による加熱は、金属層２２ＳのＳｎを溶融させるために行われるが、この熱は銅配線層２２Ｃ全体にも加わることになる。このため、銅配線層２２Ｃ自体が熱膨張することで、図４に示すように、金属層（Ｓｎ）２２Ｓと銅配線層２２Ｃとを備える金属層２２が湾曲してしまう。この結果、銅配線層２２Ｃ自体がＬＳＩ１２の表面と接触するなどの弊害が生じる。

（バンプピッチ値の設定）
実施の形態に係る半導体集積回路装置８において、ＬＳＩ１２とＣＯＦ基板１０との圧着工程を説明する模式的断面構造は、図５に示すように表される。なお、図５に示す例では、Ｖ_DD電力用配線層に接続されるバンプ３４₁・３４₂を示しているが、他のバンプ３０・３２・３７・３８にも同様に適用できる。接合層（Ｓｎ−Ａｕ合金層）３５₁・３５₂は、図示を省略している。

銅配線層２２Ｃに用いる銅（Ｃｕ）の熱膨張率の計算に基づいて、金属層２２₁（２２Ｓ・２２Ｃ）をバンプを介さずにＬＳＩ１２に直接接触させない設計・作製条件（ＣＯＦ配線の熱膨張抑制レイアウト）を、ＬＳＩ１２／ＣＯＦ基板１０の構成に設ける。金属層２２₁（２２Ｓ・２２Ｃ）がバンプを介さずに半導体集積回路に直接接しないように設定されたバンプピッチで配置される。

必要なパラメータは、ＬＳＩ１２側では、Ａｕからなるバンプ３４₁・３４₂・３４₃・…・３４_nの間のピッチ（バンプピッチＬ）、Ａｕからなるバンプ３４₁・３４₂・３４₃・…・３４_nの高さ（バンプ高さＨ）であり、ＣＯＦ基板１０側では、ヒータ４０の温度（ヒータ温度Ｔ）である。

このうち、ヒータ温度Ｔは、圧着条件に影響し、バンプ高さＨは、材料コストに影響するため、後述する（１）〜（３）式から得られるバンプピッチＬ３の設計値に基づいてバンプ３４₁・３４₂・３４₃・…・３４_nを配置すれば、銅配線層２２Ｃを備える金属層２２の湾曲ダメージを回避することができる。

一般的なＣＯＦパッケージを用いた半導体集積回路装置８では、上述したパラメータ（バンプピッチＬ、バンプ高さＨ、ヒータ温度Ｔ）の値が限定される。例えば、ヒータ温度Ｔは、約４００℃前後である。このヒータ温度Ｔは、ＣＯＦの銅配線層２２Ｃの銅配線パターンとＬＳＩ１２のＡｕバンプ３４₁・３４₂・３４₃・…・３４_nとを結合するために、ＣＯＦの銅配線パターン上に形成された金属層２２ＳのＳｎを溶融する温度から決まる。

バンプ高さＨは、例えば、約１５μｍである。バンプ高さＨが高すぎると、Ａｕの使用量が上昇し、コスト高となる。一方、バンプ高さＨが低くすぎると、金属層２２Ｓとバンプ３４₁・３４₂・３４₃・…・３４_nとの結合が不十分になり、ＬＳＩ１２の実装が不具合となる。

図５に例示するように、湾曲した金属層２２を構成する銅配線層２２Ｃの銅（Ｃｕ）の熱膨張係数αは、α＝１６．６×１０^-6／℃であり、ヒータ温度Ｔによる銅配線層２２Ｃ（配線長Ｌ１）の熱膨張後の配線長Ｌ２は、次の（１）式により求めることができる。

Ｌ２＝Ｌ＋Ｌ×α×（Ｔ−Ｔ_a） （１）

ここで、Ｔ_aは、周囲温度であり、例えば約２７℃である。

長さＬ２まで膨張して湾曲した銅配線層２２Ｃの配線の湾曲高さＷは、次の（２）式により求めることができる。

Ｗ＝√[（Ｌ２／２）²−（Ｌ１／２）²] （２）

バンプ３４₁・３４₂・３４₃・…・３４_nの高さをバンプ高さＨとした場合、次の（３）式を満たすバンプピッチＬ３で、Ａｕからなるバンプ３４₁・３４₂・３４₃・…・３４_nを金属層２２（２２Ｓ・２２Ｃ）上に配置すれば良い。

Ｈ＞Ｗ （３）

すなわち、（３）式のバンプ高さＨ＞湾曲高さＷを満たすバンプピッチＬ３が、熱膨張した銅配線層２２ＣのＬＳＩ１２への接触を回避するための条件となる。なお、バンプ高さＨは、ＬＳＩ１２と金属層２２（２２Ｓ・２２Ｃ）との間の距離（間隔）でもある。

以上説明したように、ヒータ温度Ｔとバンプ高さＨが一意的に決まり、ＣＯＦ配線パターンが銅配線パターンならば、銅の熱膨張係数αも一意的に決まる。従って、ＣＯＦ配線をＬＳＩ１２の配線として用いるには、図６に例示するように、約２５０μｍのバンプピッチＬ３でＡｕバンプ３４₁・３４₂・３４₃・…・３４_nを配置することによって、銅配線層２２Ｃを備える金属層２２₁の熱変形を抑制し、信頼性を向上することができる。

より具体的に、(１)〜（３）式を用いて、Ｈ＝１５μｍ、α＝１６．６×１０^-6／℃、Ｔ＝４００℃、Ｔ_a＝２７℃として、（３）式の条件を満足するバンプピッチＬ３を計算すると、２５０μｍ＞Ｌ３の値が得られる。ＣＯＦ配線をＬＳＩ１２の配線として用いるには、約２５０μｍ程度のピッチでバンプ３４₁・３４₂・３４₃・…・３４_nをそれぞれ配置することによって、銅配線の熱変形を抑制し、信頼性を向上することができる。

このように、(１)〜（３）式から導き出されるバンプピッチＬ３で、Ａｕからなるバンプ３４₁・３４₂・３４₃・…・３４_nを配置すれば良い。ＣＯＦ基板１０側の銅配線層２２ＣとＬＳＩ１２のチップとがＡｕからなるバンプ３４₁・３４₂・３４₃・…・３４_n以外の箇所で接触すれば、ＬＳＩ１２表面に機械的ダメージを与えたり、電気的誤接続により不具合が発生したりする。本実施の形態に係る半導体集積回路装置８においては、図６に例示するように、物理的な計算式で得られたバンプピッチＬ３で、バンプ３４₁・３４₂・３４₃・…・３４_nを配置することによって、最低限のＡｕ使用量で設計品質の向上とコスト抑制を達成することができる。

（半導体集積回路装置の製造方法）
実施の形態に係る半導体集積回路装置８の製造方法であって、ＬＳＩ１２上にバンプ３４₁・…・３４_nを形成する工程を説明する模式的断面構造は、図７（ａ）に示すように表され、ＣＯＦ基板１０を準備する工程を説明する模式的断面構造は、図７（ｂ）に示すように表される。また、ＬＳＩ１２とＣＯＦ基板１０との圧着工程を説明する模式的断面構造は、図８（ａ）に示すように表され、ＣＯＦ基板１０とＬＳＩ１２とを樹脂層１３で封止する工程を説明する模式的断面構造は、図８（ｂ）に示すように表される。

バンプ３４₁・…・３４_nは、それぞれ、(１)〜（３）式から導き出されるバンプピッチＬ３で、ＬＳＩ１２上に配置される。また、バンプ３４₁・…・３４_nは、ＣＯＦ配線パターンを構成するＣｕの熱伝導率よりも小さい材料（例えばＡｕ）で形成される。

一方で、図７（ｂ）に示すように、ＣＯＦ基板１０を準備する。より具体的には、ＣＯＦ基板１０上に、金属層（Ｓｎ）２２Ｓと銅配線層２２Ｃとから構成される金属層２２を形成する。銅配線層２２Ｃは、ＣＯＦ基板１０上に形成され、金属層（Ｓｎ）２２Ｓは、銅配線層２２Ｃ上に形成される。

次に、ＬＳＩ１２上のバンプ３４₁・…・３４_nが金属層（Ｓｎ）２２Ｓに接続するように、ＬＳＩ１２をＣＯＦ基板１０上に実装する。より具体的には、図８（ａ）に示すように、ヒータ４０を用いて、ＬＳＩ１２を介して金属層２２（２２Ｓ・２２Ｃ）に対して熱を加え、銅配線層２２Ｃ上の金属層２２ＳのＳｎを溶融させて、Ａｕバンプ３４₁・…・３４_nとＳｎとを合金化することにより、銅配線層２２Ｃ上の金属層２２Ｓと金バンプ３４₁・…・３４_nとの合金化により接合層（Ｓｎ−Ａｕ合金層）３５₁・…・３５_nが形成される。結果として、ＬＳＩ１２とＣＯＦ基板１０とを熱圧着する。

次に、図８（ｂ）に示すように、加熱に用いたヒータ４０を撤去して、ＣＯＦ基板１０とＬＳＩ１２とを樹脂層１３で封止する。

実施の形態によれば、ＣＯＦパッケージが使用されているＩＣやＬＳＩにおいて、ＣＯＦ配線をＩＣ配線の低インピーダンス化に用い、ＩＣやＬＳＩ内のノイズ電流や熱流を低減する半導体集積回路装置およびその製造方法を提供することができる。

（変形例１）
実施の形態の変形例１に係る半導体集積回路装置８において、ＬＳＩ１２に配置される接地用バンプＧＢＭＰおよびダミーバンプＤＢ１・ＤＢ２・ＤＢ３・ＤＢ４・…・ＤＢｎの配置構成とバンプと金属層２２₃の接続・非接続関係を説明する模式的平面構造は、図９に示すように表され、図９のＩＩ−ＩＩ線に沿う模式的断面構造は、図１０に示すように表される。

例えば、ＧＮＤ電力用配線の低インピーダンス化を目的としてＣＯＦ配線を用いた場合、図９および図１０に示すように、ＬＳＩ１２のＧＮＤ端子のレイアウトの制約で接地用バンプＧＢＭＰ間の距離を短くできない場合がある。この場合には、ＣＯＦ配線の湾曲を抑制するために、電位と接続されていないダミーバンプＤＢ１・ＤＢ２・ＤＢ３・ＤＢ４・…・ＤＢｎを用いることができる。接地用バンプＧＢＭＰ・ダミーバンプＤＢ１・ＤＢ２・ＤＢ３・ＤＢ４・…・ＤＢｎ・接地用バンプＧＢＭＰ間の距離を上記のバンプピッチＬ３で配置する。

ダミーバンプＤＢ１・ＤＢ２・ＤＢ３・ＤＢ４・…・ＤＢｎは、ＬＳＩ１２から発生する熱を金属層２２₃を介して外部に放出するために、ＬＳＩ１２の表面と金属層２２₃とに接するものの、ＬＳＩ内蔵電極層（Ａｌ層）５０には接続されない。

一方で、接地用バンプＧＢＭＰは、ＬＳＩ１２とＧＮＤ端子との間を接続する金属層２２₃に接続して配置されると共に、ＬＳＩ１２内に形成されたコンタクト層５０Ｃを介してＬＳＩ内蔵電極層（Ａｌ層）５０に接続される。

このように、接地用のバンプＧＢＭＰ間の距離を短くできない場合であっても接地用バンプＧＢＭＰ・ダミーバンプＤＢ１・ＤＢ２・ＤＢ３・ＤＢ４・…・ＤＢｎ・接地用バンプＧＢＭＰ間の距離をバンプピッチＬ３で配置することによって、結果として金属層２２₃とＬＳＩ１２との接触を抑制し、信頼性を向上することができる。

実施の形態の変形例１に係る半導体集積回路装置によれば、ＣＯＦ銅配線をＩＣ配線の低インピーダンス化に用い、ＩＣやＬＳＩ内のノイズ電流や熱流を低減する半導体集積回路装置を提供することができる。

（変形例２）
実施の形態の変形例２に係る半導体集積回路装置８において、ＬＳＩ１２に配置されるバンプＢＭＰ１・ＢＭＰ２・ＢＭＰ３・ＢＭＰｎ−１・ＢＭＰｎおよびダミーバンプＤＢの配置構成説明する模式的平面構造は、図１１に示すように表される。

図１１に示す例では、バンプＢＭＰ１とバンプＢＭＰ２との間、バンプＢＭＰ２とバンプＢＭＰ３との間、…、バンプＢＭＰｎ−１とバンプＢＭＰｎとの間に、それぞれ、複数のダミーバンプＤＢが介在して配置されている。但し、図１１に示す例では、バンプＢＭＰ間に３個のダミーバンプＤＢが配置されているが、バンプＢＭＰ間に介在するダミーバンプＤＢの個数は、２個以下でもよいし、４個以上でもよい。また、同じ個数のダミーバンプＤＢが、バンプＢＭＰ間にそれぞれ配置されなくてもよい。

このように、実施の形態の変形例２に係る半導体集積回路装置においては、バンプ間に複数のダミーバンプを配置することによって、バンプ間の金属層とＬＳＩとの接触を抑制し、信頼性を向上することができる。

また、変形例１および変形例２に係る半導体集積回路装置８において、ＬＳＩ１２に配置されるバンプＢＭＰ１とＬＳＩ内蔵電極層（Ａｌ層）５０との接続関係を説明する模式的断面構造は、図１２（ａ）に示すように表され、ＬＳＩ１２に配置されるダミーバンプＤＢとＬＳＩ内蔵電極層（Ａｌ層）５０との非接続関係を説明する模式的断面構造は、図１２（ｂ）に示すように表される。

バンプＢＭＰ１は、図１２（ａ）に示すように、ＬＳＩ１２上に形成された絶縁層６０の開口部を介して、ＬＳＩ１２内部に形成されたＬＳＩ内蔵電極層（Ａｌ層）５０に接続される。なお、バンプＢＭＰ１は、図１０に示したようなコンタクト層５０Ｃを介して、ＬＳＩ内蔵電極層（Ａｌ層）５０に接続されてもよい。

一方で、ダミーバンプＤＢは、図１２（ｂ）に示すように、ＬＳＩ１２上に形成された絶縁層６０の開口部を介して、ＬＳＩ１２に接するが、ＬＳＩ内蔵電極層（Ａｌ層）５０には接続されていない。すなわち、ダミーバンプＤＢは、ＬＳＩ内蔵電極層（Ａｌ層）５０には接続せずに、ＬＳＩ１２と金属層とを接続する。

実施の形態の変形例２に係る半導体集積回路装置によれば、ＣＯＦ銅配線をＩＣ配線の低インピーダンス化に用い、ＩＣやＬＳＩ内のノイズ電流や熱流を低減する半導体集積回路装置を提供することができる。

（電子機器）
実施の形態およびその変形例１・２に係る半導体集積回路装置は、様々な電子機器に適用可能である。実施の形態に係る半導体集積回路装置は、例えば、携帯電話、デジタルカメラ、ビデオカメラ、タブレット端末、デスクトップコンピュータ、プリンタ、テレビ受像機、ノートブックコンピュータ、電子玩具、各種表示装置などの電子機器に内蔵されていてもよい。

上記の実施の形態において、半導体パワーデバイスとしては、集積化の容易なＭＯＳＦＥＴであってもよいが、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＢＧＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）、サイリスタ、トライアックなど他のパワーデバイスも適用可能である。また、ＳｉＣ系パワーデバイス、ＧａＮ系パワーデバイス、ヘテロジャンクションバイポーラトランジスタ、ＳｉＧｅ系デバイスなど他のパワーデバイスも適用可能である。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ＣＯＦパッケージが使用されているＩＣやＬＳＩにおいて、ＣＯＦ配線をＩＣ配線の低インピーダンス化に用い、ＩＣやＬＳＩ内のノイズ電流や熱流を低減する半導体集積回路装置およびその製造方法、および電子機器を提供することができる。

[その他の実施の形態]
上記のように、実施の形態について記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この実施の形態を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。

このように、本実施の形態はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。

本実施の形態の半導体集積回路装置は、ＣＯＦ構造の半導体集積回路装置であることから、液晶表示装置、バックライト制御装置、液晶表示装置（ソースドライバ、ゲートドライバ）、印刷装置（プリンタドライバ、ピエゾドライバ）などの電子機器に適用可能であり、さらに、フレキシブルエレクトロニクス分野、透明エレクトロニクス分野など幅広い応用分野に適用可能である。

８、８₁、８₂、８₃…半導体集積回路装置
１０、１０₁、１０₂、１０₃…ＣＯＦ基板
１２、１２₁、１２₂、１２₃…半導体集積回路（ＬＳＩ）
１３…樹脂層
１５₁、１５₂…電力端子
１６₁、１６₂…電力用配線層
１７…入力用信号配線群
１８…入力用信号端子群
１９…出力用信号配線群
２０…出力用信号端子群
２２…金属層（２２Ｓ・２２Ｃ）
２２Ｓ…金属層（Ｓｎ）
２２Ｃ…銅配線層
２２₁…Ｖ_DD電力用金属層
２２₂…Ｖ_CC電力用金属層
２２₃…ＧＮＤ電力用金属層
３０、３０₁、３０₂、３０₃、…、３０_n、３２、３２₁、３２₂、３２₃、…、３２_n、３４、３４₁、３４₂、３４₃、…、３４_n、ＢＭＰ、ＢＭＰ１、ＢＭＰ２、ＢＭＰ３、ＢＭＰｎ−１、ＢＭＰｎ…バンプ
３５、３５₁、３５₂、…、３５_n…接合層（Ｓｎ−Ａｕ合金層）
３７、３８…微小バンプ
４０…ヒータ
５０…ＬＳＩ内蔵電極層（Ａｌ層）
５０Ｃ…コンタクト層
６０…絶縁層
１００…フィルム
１００Ｈ…フィルムホール
ＧＢＭＰ…接地用バンプ
ＤＢ、ＤＢ１、ＤＢ２、ＤＢ３、ＤＢ４、…、ＤＢｎ…ダミーバンプ
Ｌ１、Ｌ２…配線長
Ｌ３…バンプピッチ

Claims (17)

1. ＣＯＦ基板と、
   前記ＣＯＦ基板上に形成されると共に、外部に接続された金属層と、
   前記金属層上に実装された半導体集積回路と、
   前記半導体集積回路と前記金属層との間に配置されると共に、前記半導体集積回路と前記金属層とを接続するバンプと
   を備え、
   前記金属層の熱膨張係数をα、前記金属層に加わる温度をＴ、周囲温度をＴ_aとすると、
   前記バンプ間の長さがＬ１である前記金属層の前記温度Ｔによる前記熱膨張後の長さＬ２は、
   Ｌ２＝Ｌ１＋Ｌ１×α×（Ｔ−Ｔ_a）
   により求められ、
   前記金属層の前記熱膨張後の湾曲高さＷは、
   Ｗ＝√[（Ｌ２／２）²−（Ｌ１／２）²]
   により求められ、
   前記バンプの高さをＨとすると、前記バンプは、Ｈ＞Ｗの関係を満たす前記バンプ間の長さＬ１で配置されることにより、前記金属層が熱変形した際に、前記金属層が前記半導体集積回路に接触しないバンプピッチとしたことを特徴とする半導体集積回路装置。
2. 前記金属層は、前記ＣＯＦ基板上に形成された銅配線層と、前記銅配線層上に形成されたＳｎ層とを備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路装置。
3. 前記金属層は、前記半導体集積回路と電力端子との間を接続する電力用配線を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体集積回路装置。
4. 前記金属層は、前記半導体集積回路と出力用信号端子との間を接続する出力用信号配線を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体集積回路装置。
5. 前記金属層は、前記半導体集積回路と入力用信号端子との間を接続する入力用信号配線を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体集積回路装置。
6. 前記バンプは、Ａｕを備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路装置。
7. 前記Ｓｎ層と前記バンプのＡｕの合金化により前記半導体集積回路と前記金属層との間を接続することを特徴とする請求項６に記載の半導体集積回路装置。
8. 前記半導体集積回路内にＬＳＩ内蔵電極層を備え、
   前記バンプは、前記金属層と接続されると共に、前記ＬＳＩ内蔵電極層と接続して配置されることを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路装置。
9. 前記バンプは、コンタクト層を介して、前記ＬＳＩ内蔵電極層と接続することを特徴とする請求項８に記載の半導体集積回路装置。
10. 前記バンプは、前記半導体集積回路上に形成された絶縁層の開口部を介して、前記ＬＳＩ内蔵電極層に接続されることを特徴とする請求項８または９に記載の半導体集積回路装置。
11. 前記半導体集積回路と前記金属層との間に配置されると共に、前記ＬＳＩ内蔵電極層とは接続せずに前記半導体集積回路と前記金属層とを接続するダミーバンプをさらに備え、
    前記ダミーバンプおよび前記バンプは、前記Ｈ＞Ｗの関係を満たす前記バンプ間の長さＬ１で配置されることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の半導体集積回路装置。
12. 前記バンプは、電気的接続と放熱経路とを兼ねることを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路装置。
13. 前記ダミーバンプは、放熱経路であることを特徴とする請求項１１に記載の半導体集積回路装置。
14. 前記ＣＯＦ基板と前記半導体集積回路とを封止する樹脂層をさらに備えることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の半導体集積回路装置。
15. 半導体集積回路上にＡｕからなるバンプを形成する工程と、
    ＣＯＦ基板上に、Ｓｎ層と銅配線層とから構成される金属層を形成する工程と、
    前記半導体集積回路を介して前記金属層に対して熱を加え、前記Ｓｎ層のＳｎを溶融させて、前記バンプの前記Ａｕと前記Ｓｎ層のＳｎとを合金化することにより、前記半導体集積回路と前記ＣＯＦ基板とを熱圧着する工程と
    を有し、
    前記金属層の熱膨張係数をα、前記金属層に加わる温度をＴ、周囲温度をＴ_aとすると、
    前記バンプ間の長さがＬ１である前記金属層の前記温度Ｔによる前記熱膨張後の長さＬ２は、
    Ｌ２＝Ｌ１＋Ｌ１×α×（Ｔ−Ｔ_a）
    により求められ、
    前記金属層の前記熱膨張後の湾曲高さＷは、
    Ｗ＝√[（Ｌ２／２）²−（Ｌ１／２）²]
    により求められ、
    前記バンプの高さをＨとすると、前記バンプは、Ｈ＞Ｗの関係を満たす前記バンプ間の長さＬ１で配置されることにより、前記金属層が熱変形した際に、前記金属層が前記半導体集積回路に接触しないバンプピッチとしたことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
16. 前記ＣＯＦ基板と前記半導体集積回路とを樹脂層で封止する工程をさらに有することを特徴とする請求項１５に記載の半導体集積回路装置の製造方法。
17. 請求項１〜１４のいずれか１項に記載の半導体集積回路装置を備えることを特徴とする電子機器。

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