JPH03268438A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 半導体装置、およびその製造方法に関し、高密度に半導
体素子を形成した半導体チップをパッケージに配線接続
する際に、配線接続が容易に行い得るような半導体装置
の製造方法を目的とし、 半導体チップの素子形成領域以外の領域に設けられ、内
壁面に絶縁膜を介して導電体層を有するとともに該チッ
プの表裏両面を貫通するスルーホールと、 該スルーホール内の導電体層と接続し、該スルーホール
上に設けられ、前記素子形成領域から導出される引き出
し電極と接続するパッド電極と、前記半導体チップのパ
ッド電極が形成された裏面側へ導出されたスルーホール
上に、該半導体チップを搭載するステム上のパッド電極
と圧着接続に する金属バンブを設はイことで構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体装置、およびその製造方法に関する。

光検知素子を形成した半導体チップと、該光検知素子の
信号を処理する信号処理素子を形成した半導体チップを
電気的に接続した半導体装置は、上記素子を半導体チッ
プに益々高密度に配置することが要求され、これにとも
なって該半導体チップをパンケージに配線接続する作業
も煩雑となり、この配線接続を容易に行い得る半導体装
置、およびその製造方法が望まれている。

〔従来の技術〕

従来、このような半導体装置をパッケージに配線接続す
る方法は第３図に示すように、信号処理素子を形成した
半導体チップｌと光検知素子を形成した半導体チップ２
とを金属バンプ３で接続して半導体装置を形成した後、
信号処理素子を形成した半導体チップｌの周辺部に形成
されたバンド電極４とセラミックより成るステム５に設
けたパッド電極６とを金線より成るワイヤ７にてワイヤ
ボンディング接続している。

そして上記半導体チップ１の底面はステム５上に接着剤
８を用いてグイボンディング接続して固着している。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記信号処理素子や光検知素子は、益々高密
度に配設する要求があり、それに伴ってボンディングす
る箇所が益々増大し、ボンディング作業が煩雑である難
点がある。また超音波ボンディング装置でワイヤボンデ
ィング接続する際に、ワイヤを挟んで、ボンディングバ
ンドに接続する装置の先端部のキャピラリーが、半導体
チップに接触して該チップが破損する問題がある。

上記ボンディング作業を容易に行う半導体装置の製造方
法として、特開昭６１−１７４７５２号に於いて、ガラ
スエポキシ樹脂のようなリジット基板に導体層を形成し
たスルーホールを設け、該基板上に上記スルーホールに
到達する配線パターンを設けるとともにスルーホールの
下部にバンプ電極を設け、前記基板の中央部に素子を形
成した半導体チップを設け、このチップの端子と前記ス
ルーホールに接続する配線パターンとをワイヤボンディ
ング接続した半導体装置を捉案しているが、この装置に
於いても、上記チップの端子と配線パターンとをワイヤ
ボンディング接続しており、このワイヤボンディングの
作業が煩雑となり、また上記チップをリジッド基板に接
着固定するダイボンディング作業が必要となる難点があ
る。

本発明は上記した問題点を除去し、ボンディング作業が
容易に行い得るような半導体装置の製造方法を目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成する本発明の半導体装置は、半導体チッ
プの素子形成領域以外の領域に設けられ、内壁に絶縁膜
を介して導電体層を有し、前記半導体チップの表裏両面
を貫通するスルーホールと、該スルーホール内の導電体
層と接続し、該スルーホール上に設けられ、前記素子形
成領域から導出される引き出し電極と接続するパッド電
極と、前記半導体チップのパッド電極が形成された裏面
側へ導出されたスルーホール上に、該半導体チップを搭
載するステム上のパッド電極と圧着接続する金属バンブ
を設けたことを特徴としている。

またその製造方法は、半導体チップの素子形成領域に素
子を形成した後、或いは素子を形成する以前に、前記素
子形成領域の周辺部に所定の間隔で該チップを貫通する
スルーホールを形成し、前記半導体チップ上、並びにス
ルーホール内壁に絶縁膜を形成後、 前記半導体チップ上のスルーホール上にパッド電極を形
成するとともに、該パッド電極に接続する素子形成領域
からの引き出し電極を所定のパターンに形成し、 前記スルーホール内に導電体層を形成後、前記半導体チ
ップの裏面のスルーホール形成箇所に、金属バンブを形
成することを特徴としている。

〔作　用〕

半導体チップの素子形成領域に半導体素子を形成後、或
いは形成以前に該チップの周辺部にスルーホールを設け
、該チップの両面に絶縁膜を形成し、スルーホール上に
パッド電極を形成するとともに、該スルーホール内に導
電体層を設け、このスルーホールの下部に金属バンブを
設け、上記バ・７ド電極と素子とを導体層よりなる引き
出し電極にて接続する。

このようにすると前記金属バンブとパフケージのステム
に形成した導体層パターンよりなるパッド電極とが、フ
リップチップボンディング法で一括して圧着接続される
ので、半導体チップをステムに固着するダイボンディン
グの作業や、煩雑なワイヤボンディングの作業を必要と
せず、パッケージへの実装作業が容易となる。

〔実　施　例〕

以下、図面を用いて本発明の一実施例につき詳細に説明
する。

第１図（ａｌは本発明の半導体装置の平面図、第１図（
ｂ）は第１図（ａ）のＩ−Ｉ’線断面図である。

第２図（ａｌより第２図（ｆｌ迄は、本発明の半導体装
置の製造方法を示す断面図および平面図である。

上記第２図（ａ）より第２図（ａｌ迄は、第１図（ａ）
、第１図（ｂ）のスルーホール近傍の要部断面図を示し
ている。

第１図＋８）、第１図（ｂ）に示すように半導体チップ
１１の素子形成領域１２以外の領域には絶縁膜１４が形
成されている。この素子形成領域１２以外の領域には該
チップの表裏両面を貫通するスルーホールＩ３が設けら
れ、該スルーホール１３が中央に成るように前記チップ
の素子形成領域１２側に方形のパッド電極１６を設ける
。このパッド電極１６は素子形成領域Ｉ２より導出され
る引き出し電極１５と接続されるようにする。

更に上記スルーホール１３内の絶縁膜１４上に無電解メ
ツキ法により導電体層１７を設け、この導電体層１７が
前記パッド電極１６に接続するように半導体チップ１１
の素子形成領域１２が存在する側に導出されたスルーホ
ール１４上で重ねて設ける。また半導体チップ１１の素
子形成領域１２が無い側に導出されたスルーホール１７
上に金属バンブー８を設ける。

この金属バンブは前記第３図に示したように、該チップ
を搭載するステム５のバンド電極６と圧着接続する。

このようにすれば、上記半導体チップは該チップを搭載
するステムとグイボンディング、およびワイヤボンディ
ングのような煩雑な方法を用いて接続しなくともフリッ
プチップボンディング法で一括して容易に接続できる。

このような本発明の半導体装置の製造方法に付いてのべ
る。

第１図（ａｌ、第１図（ｂｌおよび第２図（ａ）に示す
ように、半導体チップ１１の素子形成領域１２の周辺部
に放電加工方法、レーザ加工方法、或いはエツチング方
法により該チップの表面より裏面に迄貫通するスルーホ
ール１３を形成する。

次いで第２図Ｔｂ）に示すように、前記した素子形成領
域にレジスト膜等を用いてマスクをして該チップの両面
、およびスルーホール１３内に蒸着、ＣＶＤ法により、
厚さが１．０　μｍ程度の５ｉｎ２膜よりなる絶縁膜１
４を形成する。

この絶縁膜１４は、後の工程で形成するパッド電極１６
間が半導体チップ１１を介してショートするのを防止す
るために設ける。

次いで第１図ｆａ）、第１図（ｂ）および第２図（Ｃ）
に示すように、素子形成領域よりアルミニウム（八ｌ）
電極を引き出し電極１５として蒸着により形成する。

またスルーホール１３上が開口されたバンド電極１６を
ＡＡ’、　　Ａｉ！−５ｉ合金、Ａｆ−５ｉ−Ｃｕ合金
により１μｍの厚さに蒸着により形成し、このパッド電
極１６は前記引き出し電極１５と接続するようにする。

図では示していないが一部が重なるようにしても良い。

次いで第２図（ｄｌに示すように、上記スルーホール１
３以外の半導体チップ頭載にレジスト膜を塗布した後、
該レジスト膜をマスクとしてスルーホール内に銅、或い
は金の無電解メツキを施し、該スルーホール１３内に厚
さが１μｍの導電体層１７を形成した後、マスクとして
用いたレジスト膜を除去する。

この導電体層１７はスルーホール１３の内壁に形成する
とともに、上記パッド電極１６上に重なるように形成し
、またスルーホール１３が半導体チップ１１の裏面より
表出する箇所には、該導電体層１７は所定の面積で拡が
るように形成する。

次いで第２図（ｅ）に示すように、該チップの裏面側に
該スルーホール以外の領域にレジスト膜を形成後、半田
材料を蒸着した後、レジスト膜を取り去るリフトオフ法
により金属バンプ１８を形成する。

このようにして形成したスルーホールの周辺部の要部を
第２図ｉｆ）の平面図に示す。

次いでこの金属バンプを該チ・ノブを設置すべき第３図
のステムのパッド電極６に合致させ、上記チップとステ
ムとを圧着加熱することで、上記ステムのパッド電極に
該チップの電極パッドが一括して接続される。

尚、上記半導体素子形成領域に半導体素子を形成した後
、スルーホールを１３を形成し、バンド電極１６、導電
体層１７を形成後、金属バンプ１８を形成した後、該バ
ンド電極１６と半導体素子とを引き出し電極１５で接続
するようにしても良い。

以上述べたように本発明の方法によれば、従来の方法に
於けるような煩雑なワイヤボンディング方法を用いずに
、ステムに半導体チップを実装することができる。

また従来の方法に於けるような、半導体チ・ノブをステ
ムに接着するダイボンディングの工程が不必要となる。

またワイヤボンディングする際には、ワイヤボンディン
グ装置の先端部のワイヤを挟むキャピラリーが所定のピ
ッチで移動するので、この移動ピッチに対応して電極バ
ンド間に成る程度の距翻が必要となるが、本発明の方法
によると、ワイヤボンディングの作業が必要でないため
に、更に電極パッド間の距離を狭くすることができ、高
密度な配線が可能となる。

第１図（ａｌおよび第１図（ｂｌは本発明の半導体装置
の平面図および断面図、 第２図（ａ）より第２図（ｆ）迄は本発明の方法の工程
を示す断面図および平面図、 第３図は従来の半導体装置の製造方法を示す説明図であ
る。

図において、 １１は半導体チップ、１２は素子形成領域、１３はスル
ーホール、１４は絶縁膜、１５は引き出し電極、１６は
パッド電極、１７は導電体層、１８は金属バンプを示す
。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明によれば、ボンデ
ィング作業が容易に行い得ることができ、高密度配線が
可能な半導体装置を得ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第 １ 図 第 図（９１） 第 図 （４／＋２）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体チップ（１１）の素子形成領域（１２）以
   外の領域に設けられ、内壁面に絶縁膜（１４）を介して
   導電体層（１７）を有するとともに該チップの表裏両面
   を貫通するスルーホール（１３）と、 該スルーホール（１３）内の導電体層（１７）と接続し
   、該スルーホール（１３）上に設けられ、前記素子形成
   領域（１２）から導出される引き出し電極（１５）と接
   続するパッド電極（１６）と、 前記半導体チップ（１１）のパッド電極（１６）が形成
   された裏面側へ導出されたスルーホール（１３）上に、
   該半導体チップ（１１）を搭載するステム（５）上のパ
   ッド電極（６）と圧着接続する金属バンプ（１８）を設
   けたことを特徴とする半導体装置。
2. （２）半導体チップ（１１）の素子形成領域（１２）に
   素子を形成した後、或いは素子を形成する以前に、前記
   素子形成領域の周辺部に所定の間隔で該チップを貫通す
   るスルーホール（１３）を形成し、前記半導体チップ上
   、並びにスルーホール内壁に絶縁膜（１４）を形成後、 前記半導体チップ上のスルーホール上にパッド電極（１
   ６）を形成するとともに、該パッド電極（１６）に接続
   する素子形成領域からの引き出し電極（１５）を所定の
   パターンに形成し、 前記スルーホール内に導電体層（１７）を形成後、前記
   半導体チップの裏面のスルーホール形成箇所に、前記半
   導体チップ（１１）を搭載するステムのパッド電極と圧
   着接続する金属バンプ（１８）を形成することを特徴と
   する半導体装置の製造方法。