JP7101627B2 - 半導体モジュールおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
以下に、図1~図3を用いて、本実施の形態の半導体モジュールMJ1について説明する。半導体モジュールMJ1は、半導体チップCP1、半導体チップCP2、インダクタID1およびインダクタID2を有する。
図1に示されるように、半導体チップCP1において、半導体基板SB1には、p型またはn型のウェル領域が形成されており、ウェル領域にはソース領域またはドレイン領域となる不純物領域が形成されている。半導体基板SB1上には、ゲート絶縁膜を介して、ゲート電極が形成されている。MISFET1Qは、上記ゲート電極、上記ゲート絶縁膜および上記不純物領域を有する半導体素子であり、p型またはn型の電界効果トランジスタである。また、MISFET1Qのような半導体素子は、半導体基板SB1に複数形成されており、複数のMISFET1Qによって、送信回路が構成されている。
図1に示されるように、半導体チップCP2において、半導体基板SB2には、p型またはn型のウェル領域が形成されており、ウェル領域にはソース領域またはドレイン領域となる不純物領域が形成されている。半導体基板SB2上には、ゲート絶縁膜を介して、ゲート電極が形成されている。MISFET2Qは、上記ゲート電極、上記ゲート絶縁膜および上記不純物領域を有する半導体素子であり、p型またはn型の電界効果トランジスタである。また、MISFET2Qのような半導体素子は、半導体基板SB2に複数形成されており、複数のMISFET2Qによって、受信回路が構成されている。
図2は、本実施の形態の半導体装置である半導体モジュールMJ1を示す断面図である。半導体モジュールMJ1には、渦巻き状のインダクタ(コイル)ID1および渦巻き状のインダクタ(コイル)ID1が形成されており、これらは、互いに離間され、平面視において重なる位置に形成されている。これらのインダクタID1およびインダクタID2により、非接触で電気信号の伝搬を行うことが可能なマイクロアイソレータ(非接触通信回路)が構成されている。なお、図2においてインダクタID1およびインダクタID2の上方に示されている楕円は、インダクタID1およびインダクタID2の各々の平面サイズを簡単に示したものである。
図3は、インダクタID8およびインダクタID9をそれぞれ有する比較例1の半導体チップCP3および比較例2の半導体チップCP4を示している。半導体チップCP3および半導体チップCP4は、本実施の形態の半導体チップCP1に対応する半導体チップである。なお、図3では、比較例1のウェハWF3の一部を拡大し、半導体チップCP3が形成される領域が示されており、更に、比較例2のウェハWF4の一部を拡大し、半導体チップCP4が形成される領域が示されている。
上記の比較例1および比較例2が有する種々の問題を考慮して、本実施の形態の半導体モジュールMJ1では、図2に示されるように、半導体チップCP1の多層配線層中にインダクタID1およびインダクタID2が形成されているのではなく、封止樹脂部MRに埋め込まれた半導体チップCP1の上層に再配線RW1~RW3が形成されている。そして、再配線RW1と同じ層にインダクタID1が形成され、再配線RW2と同じ層にインダクタID2が形成されている。
以下に、図5および図6を用いて、本実施の形態の半導体チップCP1、CP2となる領域を複数有するウェハWF1、WF2の製造方法を説明する。なお、ウェハWF1、WF2の製造工程は、実際にはそれぞれ個別に行われる。しかしながら、ウェハWF1、WF2の製造工程には、ほぼ同様の工程が多く含まれているので、以下の説明では、説明の簡略化のため、ウェハWF1、WF2を同じ図面に図示し、共通する工程については一緒に説明する。
以下に、図7~図13を用いて、本実施の形態の半導体モジュールMJ1の製造方法を説明する。
以下に、実施の形態2の半導体モジュールMJ2を、図14を用いて説明する。なお、以下では、実施の形態1の半導体モジュールMJ1との相違点を主に説明する。
以下に、実施の形態3の半導体モジュールMJ3を、図15を用いて説明する。なお、以下では、実施の形態2の半導体モジュールMJ2との相違点を主に説明する。
以下に、実施の形態4の半導体モジュールMJ4を、図16を用いて説明する。なお、以下では、実施の形態3半導体モジュールMJ3との相違点を主に説明する。
AD 接着剤
BF 下地膜
CF 導電性膜
CP1~CP4 半導体チップ
EPL 電力線
ID1~ID9 インダクタ(コイル)
IF1~IF3 絶縁膜
IL1a~IL5a、IL1b~IL5b、IL1c~IL8c 層間絶縁膜
L1、L2 沿面距離
M1a~M5a、M1b~M5b、M1c~M8c 配線
MJ1~MJ4 半導体モジュール
ML 磁力線(磁気)
MR 封止樹脂部
PAD1、PAD2 パッド電極
RP レジストパターン
RW1~RW3 再配線
SB1~SB3 半導体基板
SS 支持基板
STI 素子分離部
WF1~WF4 ウェハ
Claims (19)
- 第1半導体基板、前記第1半導体基板の上方に形成された第1多層配線層、および、前記第1多層配線層の最上層に形成された第1配線を備える第1半導体チップと、
前記第1配線が露出するように、少なくとも前記第1半導体チップの側面を覆う封止樹脂部と、
前記第1配線の上層に形成され、且つ、前記第1半導体チップの前記側面を覆っている前記封止樹脂部に平面視において重なる位置に形成された第1インダクタと、
を有する、半導体モジュール。 - 請求項1記載の半導体モジュールにおいて、
前記第1インダクタと前記半導体モジュールの側面との間の距離は、前記第1配線と前記第1半導体チップの前記側面までの距離よりも長い、半導体モジュール。 - 請求項1記載の半導体モジュールにおいて、
前記第1インダクタは、前記第1半導体チップに平面視において重なる位置にも形成されている、半導体モジュール。 - 請求項1記載の半導体モジュールにおいて、
前記第1半導体チップは、前記第1多層配線層の下方の前記第1半導体基板に形成され、且つ、前記第1インダクタに電気的に接続された第1半導体素子を更に備える、半導体モジュール。 - 請求項4記載の半導体モジュールにおいて、
第2半導体基板、前記第2半導体基板に形成された第2半導体素子、前記第2半導体素子の上方に形成された第2多層配線層、および、前記第2多層配線層の最上層に形成された第2配線を備える第2半導体チップと、
前記第1配線および前記第2配線の上層に形成された第1再配線と、
前記第1再配線の上層に形成された第2再配線と、
を更に有し、
前記第2配線が露出するように、少なくとも前記第2半導体チップの側面は、前記封止樹脂部によって覆われ、
前記第1インダクタは、前記第1再配線と同じ層に形成され、
前記第1インダクタとは別の第2インダクタが、前記第2再配線と同じ層に形成され、且つ、前記第1インダクタに平面視において重なる位置に形成され、
前記第2インダクタと前記第2半導体素子とは、電気的に接続されている、半導体モジュール。 - 請求項4記載の半導体モジュールにおいて、
第2半導体基板、前記第2半導体基板に形成された第2半導体素子、前記第2半導体素子の上方に形成された第2多層配線層、および、前記第2多層配線層の最上層に形成された第2配線を備える第2半導体チップと、
前記第1配線および前記第2配線の上層に形成された第1再配線と、
を更に有し、
前記第2配線が露出するように、少なくとも前記第2半導体チップの側面は、前記封止樹脂部によって覆われ、
前記第1インダクタは、前記第1再配線と同じ層に形成され、
前記第1インダクタとは別の第2インダクタが、前記第1再配線と同じ層に形成され、且つ、前記第2半導体素子に電気的に接続されている、半導体モジュール。 - 請求項6記載の半導体モジュールにおいて、
前記第1インダクタおよび前記第2インダクタの各々の平面サイズは、前記第1半導体チップの平面サイズよりも大きい、半導体モジュール。 - 請求項4記載の半導体モジュールにおいて、
前記第1インダクタおよび前記第1半導体素子は、前記半導体モジュールの外部からの磁気を検知するための磁気センサ用の電気回路の一部を構成している、半導体モジュール。 - 請求項8記載の半導体モジュールにおいて、
前記第1インダクタの平面サイズは、前記第1半導体チップの平面サイズよりも大きい、半導体モジュール。 - 請求項4記載の半導体モジュールにおいて、
前記第1配線の上層に形成され、且つ、前記第1インダクタとは別の第2インダクタを更に有し、
前記第1半導体チップは、前記第1半導体基板に形成され、前記第2インダクタに電気的に接続され、且つ、前記第1半導体素子とは別の第3半導体素子を更に備え、
前記第1インダクタ、前記第1半導体素子、前記第2インダクタおよび前記第3半導体素子は、前記半導体モジュールの外部からの磁気を検知するための差動型の磁気センサ用の電気回路の一部を構成している、半導体モジュール。 - (a)第1半導体基板、前記第1半導体基板の上方に形成された第1多層配線層、および、前記第1多層配線層の最上層に形成された第1配線を備える第1半導体チップを準備する工程、
(b)前記第1配線が露出するように、少なくとも前記第1半導体チップの側面を覆う封止樹脂部を形成する工程、
(c)前記封止樹脂部上、および、前記第1配線を含む前記第1半導体チップの表面上に、第1絶縁膜を形成する工程、
(d)前記第1絶縁膜上に、複数の第1開口部を有する第1レジストパターンを形成する工程、
(e)めっき法によって、前記複数の第1開口部内に、それぞれ第1導電性膜を形成する工程、
(f)前記(e)工程後、前記第1レジストパターンを除去し、それぞれ前記第1導電性膜を有する複数の第1再配線を形成する工程、
を有し、
前記複数の第1再配線の一部には、第1インダクタが含まれ、
前記第1インダクタは、前記第1半導体チップの前記側面を覆っている前記封止樹脂部に平面視において重なる位置に形成されている、半導体モジュールの製造方法。 - 請求項11記載の半導体モジュールの製造方法において、
前記(a)工程は、
(a1)前記第1半導体基板上に、第1層間絶縁膜を形成する工程、
(a2)前記第1層間絶縁膜に、第1溝を形成する工程、
(a3)前記第1溝の内部を含む前記第1層間絶縁膜上に、第2導電性膜を形成する工程、
(a4)前記第1溝の外部の前記第2導電性膜を研磨することで、前記第1溝の内部に前記第2導電性膜を有する前記第1配線を形成する工程、
を有し、
前記第1インダクタと前記半導体モジュールの側面との間の距離は、前記第1配線と前記第1半導体チップの前記側面までの距離よりも長い、半導体モジュールの製造方法。 - 請求項11記載の半導体モジュールの製造方法において、
前記第1インダクタは、前記第1半導体チップに平面視において重なる位置にも形成されている、半導体モジュールの製造方法。 - 請求項11記載の半導体モジュールの製造方法において、
前記(b)工程は、
(b1)支持基板と、前記支持基板上に形成された接着剤とを準備する工程、
(b2)前記第1半導体チップの前記表面が前記接着剤に張り付けられるように、前記接着剤上に前記第1半導体チップを搭載する工程、
(b3)前記(b2)工程後、前記第1半導体チップの前記側面および裏面を覆うように、前記封止樹脂部を形成する工程、
(b4)前記(b3)工程後、前記接着剤および前記支持基板を除去する工程、
を有する、半導体モジュールの製造方法。 - 請求項11記載の半導体モジュールの製造方法において、
前記第1半導体チップは、前記第1多層配線層の下方の前記第1半導体基板に形成され、且つ、前記第1インダクタに電気的に接続された第1半導体素子を更に備える、半導体モジュールの製造方法。 - 請求項15記載の半導体モジュールの製造方法において、
前記第1インダクタの平面サイズは、前記第1半導体チップの平面サイズよりも大きい、半導体モジュールの製造方法。 - 請求項15記載の半導体モジュールの製造方法において、
(g)前記(f)工程後、前記第1インダクタを含む前記複数の第1再配線上、および、第1絶縁膜上に、第2絶縁膜を形成する工程、
(h)前記第2絶縁膜上に、複数の第2開口部を有する第2レジストパターンを形成する工程、
(i)めっき法によって、前記複数の第2開口部内に、それぞれ第2導電性膜を形成する工程、
(j)前記(i)工程後、前記第2レジストパターンを除去し、それぞれ前記第2導電性膜を有する複数の第2再配線を形成する工程、
を更に有し、
前記複数の第2再配線の一部には、第2インダクタが含まれ、
前記第2インダクタは、前記第1インダクタに平面視において重なる位置に形成され、
前記(a)工程では、第2半導体基板、前記第2半導体基板に形成された第2半導体素子、前記第2半導体素子の上方に形成された第2多層配線層、および、前記第2多層配線層の最上層に形成された第2配線を備える第2半導体チップも準備され、
前記(b)工程では、前記第2配線が露出するように、少なくとも前記第2半導体チップの側面は、前記封止樹脂部によって覆われ、
前記第2インダクタと前記第2半導体素子とは、電気的に接続されている、半導体モジュールの製造方法。 - 請求項15記載の半導体モジュールの製造方法において、
前記複数の第1再配線には、前記第1インダクタとは別の第2インダクタが含まれ、
前記(a)工程では、第2半導体基板、前記第2半導体基板に形成された第2半導体素子、前記第2半導体素子の上方に形成された第2多層配線層、および、前記第2多層配線層の最上層に形成された第2配線を備える第2半導体チップも準備され、
前記(b)工程では、前記第2配線が露出するように、少なくとも前記第2半導体チップの側面は、前記封止樹脂部によって覆われ、
前記第2インダクタと前記第2半導体素子とは、電気的に接続されている、半導体モジュールの製造方法。 - 請求項15記載の半導体モジュールの製造方法において、
前記複数の第1再配線には、前記第1インダクタとは別の第2インダクタが含まれ、
前記第1半導体チップは、前記第1半導体基板に形成され、且つ、前記第1半導体素子とは別の第3半導体素子を更に備え、
前記第2インダクタと前記第3半導体素子とは、電気的に接続されている、半導体モジュールの製造方法。
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