JPH08139296A - Semiconductor substrate and semiconductor integrated circuit device using the same - Google Patents
Semiconductor substrate and semiconductor integrated circuit device using the sameInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板の実装技術
に関し、特に、はんだバンプを介してフリップチップ実
装されるSOI(Silicon On Insulator) 構造の半導体
基板およびそれを用いた半導体集積回路装置に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor substrate mounting technique, and more particularly to an SOI (Silicon On Insulator) structure semiconductor substrate flip-chip mounted via solder bumps and a semiconductor integrated circuit device using the same. It is a thing.
【0002】[0002]
【従来の技術】以下に説明する技術は、本発明を研究、
完成するに際し、本発明者によって検討されたものであ
り、その概要は次のとおりである。2. Description of the Related Art The techniques described below are for studying the present invention,
The present invention was studied by the present inventors upon completion, and its outline is as follows.
【0003】はんだバンプを介して半導体基板をフリッ
プチップ実装する際、はんだバンプにおける接続部の信
頼性を確保する上で以下に説明する2つの方法が実用化
されている。When flip-chip mounting a semiconductor substrate via a solder bump, the following two methods have been put into practical use in order to ensure the reliability of the connection portion of the solder bump.
【0004】1つめの方法は、半導体基板を構成する素
子形成基板の材料であるシリコンの熱膨張係数とほぼ等
しい熱膨張係数を有する材料、例えば、ムライトセラミ
ックや窒化アルミニウムなどによって前記半導体基板を
搭載する実装基板を形成するものである。The first method is to mount the semiconductor substrate by using a material having a coefficient of thermal expansion substantially equal to that of silicon, which is a material of an element forming substrate constituting the semiconductor substrate, such as mullite ceramic or aluminum nitride. To form a mounting board.
【0005】さらに、他の1つの方法は、電子部品など
が搭載される部品搭載基板の熱膨張係数とほぼ等しい熱
膨張係数の材料を用いて前記実装基板を形成し、該実装
基板と半導体基板との間を樹脂によって補強するもので
ある。Still another method is to form the mounting board using a material having a thermal expansion coefficient substantially equal to that of a component mounting board on which electronic components and the like are mounted, and to mount the mounting board and the semiconductor substrate. The space between and is reinforced by resin.
【0006】なお、前記した他の1つの方法、すなわち
実装基板と半導体基板との間を樹脂によって補強する技
術については、特開昭60−63951号公報に開示さ
れている。Incidentally, another method described above, that is, a technique of reinforcing the space between the mounting substrate and the semiconductor substrate with a resin is disclosed in JP-A-60-63951.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記した技
術の1つめの方法においては、半導体基板と実装基板と
の接続に関しては高い信頼性が得られるが、前記部品搭
載基板の材料に多用されているガラスエポキシ樹脂は、
熱膨張係数が大きいため前記実装基板(半導体集積回路
装置)と前記部品搭載基板との間の接続信頼度が低下す
るという問題がある。However, in the first method of the above-mentioned technique, high reliability can be obtained in connection between the semiconductor substrate and the mounting substrate, but it is often used as a material for the component mounting substrate. The glass epoxy resin
Since the coefficient of thermal expansion is large, there is a problem that the connection reliability between the mounting board (semiconductor integrated circuit device) and the component mounting board decreases.
【0008】また、前記した他の1つの方法において
は、前記樹脂と前記半導体基板、および前記樹脂と前記
実装基板との接着性に問題が残り、さらに前記樹脂を隙
間なく充填することが課題とされる。Further, in the other one method described above, there remains a problem in the adhesiveness between the resin and the semiconductor substrate, and between the resin and the mounting substrate, and it is further necessary to fill the resin without a gap. To be done.
【0009】さらに、半導体基板を前記樹脂などによっ
て固着するため、不良発生時に半導体基板を交換するこ
とができないという問題も発生する。Further, since the semiconductor substrate is fixed by the resin or the like, there is a problem that the semiconductor substrate cannot be replaced when a defect occurs.
【0010】そこで、本発明の目的は、はんだバンプ接
続における接続部の長寿命化を図るSOI構造の半導体
基板およびそれを用いた半導体集積回路装置を提供する
ことにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor substrate having an SOI structure for extending the life of a connection portion in solder bump connection and a semiconductor integrated circuit device using the same.
【0011】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。Of the inventions disclosed in the present application, a representative one will be briefly described below.
It is as follows.
【0013】すなわち、本発明による半導体基板は、素
子が形成された素子形成基板と、前記素子形成基板に張
り合わせることにより該素子形成基板を支持する支持基
板とからなり、前記支持基板の厚さが前記素子形成基板
の厚さよりも遙かに厚いものである。That is, the semiconductor substrate according to the present invention comprises an element formation substrate on which elements are formed, and a support substrate that supports the element formation substrate by bonding it to the element formation substrate. Is much thicker than the thickness of the element forming substrate.
【0014】さらに、前記半導体基板は、前記素子形成
基板と前記支持基板とが酸化膜を介して張り合わされて
いるものである。Further, in the semiconductor substrate, the element forming substrate and the supporting substrate are bonded together via an oxide film.
【0015】なお、前記半導体基板は、前記支持基板が
アルミナによって形成されているものである。The support substrate of the semiconductor substrate is made of alumina.
【0016】また、本発明による半導体集積回路装置
は、前記半導体基板と、該半導体基板を構成する素子形
成基板上の電極にはんだバンプを介して接続された実装
基板とからなり、前記支持基板が、前記実装基板を形成
する材料の熱膨張係数とほぼ等しい熱膨張係数の材料に
よって形成されているものである。The semiconductor integrated circuit device according to the present invention comprises the semiconductor substrate and a mounting substrate connected to electrodes on an element forming substrate forming the semiconductor substrate via solder bumps, and the supporting substrate is It is formed of a material having a coefficient of thermal expansion substantially equal to that of the material forming the mounting board.
【0017】[0017]
【作用】上記した手段によれば、素子が形成された素子
形成基板と、直接もしくは酸化膜を介して該素子形成基
板に張り合わせられることにより該素子形成基板を支持
する支持基板とからなる半導体基板であり、前記支持基
板の厚さが前記素子形成基板の厚さよりも遙かに厚いこ
とにより、素子形成基板と支持基板とを張り合わせた後
の前記半導体基板の熱膨張係数および弾性係数などの物
理的特性値を前記支持基板の物理的特性値に近づけるこ
とができる。According to the above-mentioned means, the semiconductor substrate is composed of the element forming substrate on which the element is formed, and the supporting substrate for supporting the element forming substrate by being bonded to the element forming substrate directly or through the oxide film. The thickness of the supporting substrate is much thicker than the thickness of the element forming substrate, so that the thermal expansion coefficient and elastic coefficient of the semiconductor substrate after bonding the element forming substrate and the supporting substrate It is possible to make the physical characteristic value close to the physical characteristic value of the supporting substrate.
【0018】さらに、半導体集積回路装置における前記
支持基板が前記実装基板を形成する材料の熱膨張係数と
ほぼ等しい熱膨張係数の材料によって形成されているこ
とにより、前記支持基板と前記実装基板とのはんだバン
プ接続における接続部の長寿命化を図ることができる。
また、前記接続部の信頼性を向上させることができる。Further, since the supporting substrate in the semiconductor integrated circuit device is formed of a material having a thermal expansion coefficient substantially equal to that of the material forming the mounting substrate, the supporting substrate and the mounting substrate are separated from each other. It is possible to extend the service life of the connection portion in the solder bump connection.
Also, the reliability of the connecting portion can be improved.
【0019】なお、素子形成基板と支持基板とを張り合
わせた後の前記半導体基板の熱膨張係数および弾性係数
などの物理的特性値を前記支持基板の物理的特性値に近
づけることができるため、前記支持基板の材料に所望の
機械特性を有した材料を選択することが可能になる。Since the physical characteristic values such as the thermal expansion coefficient and the elastic coefficient of the semiconductor substrate after the element forming substrate and the supporting substrate are bonded together can be made close to the physical characteristic values of the supporting substrate, It is possible to select a material having desired mechanical properties as the material of the supporting substrate.
【0020】これによって、前記支持基板の材料として
熱膨張係数の大きなものを使用することができる。As a result, a material having a large coefficient of thermal expansion can be used as the material of the supporting substrate.
【0021】また、前記半導体基板と前記実装基板との
間で樹脂などによる補強を行わずに済むため、前記半導
体基板のベアチップ実装を可能にすることができる。Further, since it is not necessary to reinforce the semiconductor substrate and the mounting substrate with resin or the like, it is possible to mount the semiconductor substrate on a bare chip.
【0022】なお、前記支持基板にアルミナを用いるこ
とにより、アルミナは高融点材料であるため、半導体基
板製造時の拡散工程における高熱にも耐えることがで
き、さらに、前記実装基板にもアルミナを用いることに
より、はんだバンプの接続部の長寿命化をはかることが
でき、さらに、前記接続部の信頼性を向上させることが
できる。By using alumina for the supporting substrate, since alumina is a high melting point material, it is possible to withstand high heat in the diffusion process at the time of manufacturing a semiconductor substrate, and also alumina is used for the mounting substrate. As a result, the life of the solder bump connecting portion can be extended, and the reliability of the connecting portion can be improved.
【0023】[0023]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.
【0024】(実施例1)図1は本発明による半導体基
板およびそれを用いた半導体集積回路装置の構造の一実
施例を示す断面図である。(Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the structure of a semiconductor substrate and a semiconductor integrated circuit device using the same according to the present invention.
【0025】まず、本実施例1の半導体基板はSOI構
造を有する半導体基板であって、その構成について説明
すると、素子が形成されたシリコンウェハである素子形
成基板1と、素子形成基板1を酸化させて形成した酸化
膜6を介して素子形成基板1に張り合わせることにより
素子形成基板1を支持する支持基板2とから構成され、
さらに、本実施例1の半導体基板4は、その構成部材の
支持基板2の厚さが素子形成基板1の厚さよりも遙かに
厚いものである。First, the semiconductor substrate of the first embodiment is a semiconductor substrate having an SOI structure, and its configuration will be described. The element forming substrate 1 which is a silicon wafer on which elements are formed and the element forming substrate 1 are oxidized. And a support substrate 2 that supports the element formation substrate 1 by bonding the element formation substrate 1 through the oxide film 6 thus formed,
Furthermore, in the semiconductor substrate 4 of the first embodiment, the thickness of the support substrate 2 that is a constituent member thereof is much thicker than the thickness of the element formation substrate 1.
【0026】ここで、素子形成基板1は、例えば、厚さ
1〜5μm程度のシリコンウェハであり、素子または回
路などが形成され、さらに、前記回路上には、電極1a
が設けられており、半導体基板4をフリップチップ実装
する際に、はんだバンプ3が電極1aに接続される。Here, the element forming substrate 1 is, for example, a silicon wafer having a thickness of about 1 to 5 μm, on which elements or circuits are formed, and the electrodes 1a are formed on the circuit.
Are provided, and the solder bumps 3 are connected to the electrodes 1a when the semiconductor substrate 4 is flip-chip mounted.
【0027】また、支持基板2は、例えば、厚さ400
〜800μm程度のものであり、融点が約2050℃の
高融点材であるアルミナによって形成され、酸化膜6を
介して素子形成基板1に張り合わせることにより素子形
成基板1を支持するものである。The support substrate 2 has a thickness of 400, for example.
It has a melting point of about 800 μm and is formed of alumina, which is a high melting point material having a melting point of about 2050 ° C., and is bonded to the element forming substrate 1 through the oxide film 6 to support the element forming substrate 1.
【0028】したがって、支持基板2の厚さは素子形成
基板1の厚さよりも遙かに厚いものとなっている。Therefore, the support substrate 2 is much thicker than the element forming substrate 1.
【0029】ここで、シリコンウェハである素子形成基
板1と支持基板2との張り合わせ方法について説明す
る。Here, a method of bonding the element forming substrate 1 which is a silicon wafer and the supporting substrate 2 will be described.
【0030】まず、支持基板2は焼結材料であるアルミ
ナによって形成されているため、その表面はミクロ的に
観た場合、非常に凸凹である。したがって、支持基板2
の酸化膜6に張り合わせる面のポリシングを行い、前記
張り合わせる面を鏡面に仕上げる。First, since the supporting substrate 2 is made of alumina which is a sintered material, its surface is very uneven when viewed microscopically. Therefore, the support substrate 2
The surface to be bonded to the oxide film 6 is polished, and the surface to be bonded is mirror-finished.
【0031】その後、素子形成基板1を酸化させること
により、素子形成基板1上に酸化膜6(SiO2)を形成
する。Thereafter, the element forming substrate 1 is oxidized to form an oxide film 6 (SiO 2 ) on the element forming substrate 1.
【0032】さらに、酸化膜6と支持基板2との間を真
空状態にし、加圧することにより、両者を張り合わせる
ことができる。Further, the space between the oxide film 6 and the supporting substrate 2 is placed in a vacuum state and pressure is applied, so that they can be bonded together.
【0033】これは、支持基板2を形成するアルミナに
は、焼結時のバインダ(粘結剤)として、SiO2 が含
まれているため、このSiと、酸化膜6(SiO2)のS
iとが結びつき張り合わせられるものである。This is because the alumina forming the support substrate 2 contains SiO 2 as a binder (binder) at the time of sintering, and this Si and the S of the oxide film 6 (SiO 2 ) are contained.
i is tied together and pasted together.
【0034】次に、本実施例1の半導体集積回路装置の
構成について説明すると、前記半導体集積回路装置は素
子形成基板1と、酸化膜6を介して素子形成基板1を支
持する支持基板2とからなるSOI構造の半導体基板4
を用いた半導体集積回路装置であり、半導体基板4と、
素子形成基板1上の電極1aにはんだバンプ3を介して
接続された実装基板5とから構成されている。Next, the structure of the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment will be described. The semiconductor integrated circuit device comprises an element formation substrate 1 and a support substrate 2 supporting the element formation substrate 1 with an oxide film 6 interposed therebetween. SOI structure semiconductor substrate 4
Is a semiconductor integrated circuit device using a semiconductor substrate 4,
The mounting substrate 5 is connected to the electrodes 1a on the element forming substrate 1 via solder bumps 3.
【0035】つまり、半導体基板4が実装基板5上には
んだバンプ3を介してフリップチップ実装されるもので
ある。That is, the semiconductor substrate 4 is flip-chip mounted on the mounting substrate 5 via the solder bumps 3.
【0036】なお、実装基板5上には電極5aが設けら
れており、はんだバンプ3はこの電極5aに接続されて
いる。An electrode 5a is provided on the mounting substrate 5, and the solder bump 3 is connected to this electrode 5a.
【0037】ここで、実装基板5には、例えば、アルミ
ナによって形成されたものを使用する。これにより、支
持基板2もアルミナによって形成されているため、した
がって、支持基板2は、実装基板5を形成する材料の熱
膨張係数とほぼ等しい(本実施例1では両者ともにアル
ミナを用いた場合であるため、両者の熱膨張係数は同じ
である)熱膨張係数の材料によって形成されていること
になる。Here, the mounting board 5 is made of alumina, for example. As a result, since the supporting substrate 2 is also made of alumina, the supporting substrate 2 has a coefficient of thermal expansion substantially equal to that of the material forming the mounting substrate 5 (in the first embodiment, both are made of alumina. Therefore, the two materials have the same thermal expansion coefficient).
【0038】本実施例1による半導体基板およびそれを
用いた半導体集積回路装置の作用および効果について説
明する。The operation and effect of the semiconductor substrate and the semiconductor integrated circuit device using the same according to the first embodiment will be described.
【0039】まず、素子が形成された素子形成基板1
と、酸化膜6を介して素子形成基板1に張り合わせられ
ることにより素子形成基板1を支持する支持基板2とか
らなる半導体基板4であり、支持基板2の厚さ(およそ
400〜800μm)が素子形成基板1の厚さ(およそ
1〜5μm)よりも遙かに厚いことにより、素子形成基
板1と支持基板2とを張り合わせた後の半導体基板4の
熱膨張係数および弾性係数などの物理的特性値を支持基
板2の物理的特性値に近づけることができる。First, the element formation substrate 1 on which elements are formed
And a support substrate 2 that supports the element formation substrate 1 by being bonded to the element formation substrate 1 via an oxide film 6, and the thickness (about 400 to 800 μm) of the support substrate 2 is the element. Since it is much thicker than the thickness (about 1 to 5 μm) of the formation substrate 1, physical characteristics such as a thermal expansion coefficient and an elastic coefficient of the semiconductor substrate 4 after the element formation substrate 1 and the support substrate 2 are bonded to each other. The value can be brought close to the physical characteristic value of the supporting substrate 2.
【0040】さらに、半導体集積回路装置における支持
基板2が、実装基板5を形成する材料の熱膨張係数とほ
ぼ等しい熱膨張係数の材料(例えば、アルミナ)によっ
て形成されていることにより、支持基板2と実装基板5
とのはんだバンプ3接続における接続部の長寿命化を図
ることができる。また、前記接続部の信頼性を向上させ
ることができる。Further, since the supporting substrate 2 in the semiconductor integrated circuit device is formed of a material (for example, alumina) having a thermal expansion coefficient substantially equal to that of the material forming the mounting substrate 5, the supporting substrate 2 And mounting board 5
It is possible to prolong the service life of the connection portion in the connection of the solder bump 3 with. Also, the reliability of the connecting portion can be improved.
【0041】なお、素子形成基板1と支持基板2とを張
り合わせた後の半導体基板4の熱膨張係数および弾性係
数などの物理的特性値を支持基板2の物理的特性値に近
づけることができるため、支持基板2の材料に所望の機
械特性を有した材料を選択することが可能になる。Since the physical characteristic values such as the thermal expansion coefficient and the elastic coefficient of the semiconductor substrate 4 after the element forming substrate 1 and the supporting substrate 2 are bonded together can be made close to the physical characteristic values of the supporting substrate 2. It is possible to select a material having desired mechanical properties as the material of the support substrate 2.
【0042】これによって、支持基板2の材料として熱
膨張係数の大きなものを使用することができ、その結
果、半導体基板4と実装基板5との間で樹脂などによる
補強を行わずに済み、かつ、低価格の実装基板5を使用
することができる。As a result, a material having a large coefficient of thermal expansion can be used as the material of the support substrate 2, and as a result, it is not necessary to reinforce the semiconductor substrate 4 and the mounting substrate 5 with resin or the like, and The low-priced mounting board 5 can be used.
【0043】また、半導体基板4と実装基板5との間で
樹脂などによる補強を行わずに済むため、半導体基板4
のベアチップ実装を可能にすることができる。Further, since it is not necessary to reinforce the semiconductor substrate 4 and the mounting substrate 5 with resin or the like, the semiconductor substrate 4
Bare chip mounting can be enabled.
【0044】その結果、半導体基板4を前記樹脂などに
よって固着せずに済むため、不良発生時に半導体基板4
を交換することが可能になる。As a result, it is not necessary to fix the semiconductor substrate 4 with the resin or the like, so that when the defect occurs, the semiconductor substrate 4 is not formed.
Can be exchanged.
【0045】なお、支持基板2にアルミナを用いること
により、アルミナは高融点材料であるため、半導体基板
製造時の拡散工程における高熱にも耐えることができ、
さらに、実装基板5にもアルミナを用いることにより、
はんだバンプ3の接続部の長寿命化をはかることがで
き、さらに、前記接続部の信頼性を向上させることがで
きる。By using alumina for the support substrate 2, since alumina is a high melting point material, it is possible to withstand high heat in the diffusion process during the manufacture of semiconductor substrates.
Furthermore, by using alumina for the mounting board 5,
The life of the connection portion of the solder bump 3 can be extended, and the reliability of the connection portion can be improved.
【0046】(実施例2)図2は本発明の他の実施例で
ある半導体基板およびそれを用いた半導体集積回路装置
の構造の一例を示す断面図である。(Embodiment 2) FIG. 2 is a sectional view showing an example of the structure of a semiconductor substrate and a semiconductor integrated circuit device using the same according to another embodiment of the present invention.
【0047】まず、本実施例2の半導体基板は、実施例
1で説明した半導体基板と同様のSOI構造を有する半
導体基板であって、その構成について説明すると、素子
が形成されたシリコンウェハである素子形成基板1と、
直接、素子形成基板1に張り合わせることにより素子形
成基板1を支持する支持基板2とから構成され、さら
に、本実施例2の半導体基板4も、その構成部材の支持
基板2の厚さが素子形成基板1の厚さよりも遙かに厚い
ものである。First, the semiconductor substrate of the second embodiment is a semiconductor substrate having an SOI structure similar to that of the semiconductor substrate described in the first embodiment, and its configuration will be described. It is a silicon wafer on which elements are formed. An element forming substrate 1,
The semiconductor substrate 4 of the second embodiment is composed of a supporting substrate 2 that supports the element forming substrate 1 by directly adhering it to the element forming substrate 1. Further, the semiconductor substrate 4 of the second embodiment also has a thickness of the supporting substrate 2 that is a component thereof. It is much thicker than the thickness of the formation substrate 1.
【0048】なお、本実施例2の半導体基板4のその他
の構成と各構成部材の機能については、実施例1で説明
したものと同様であるため、その重複説明は省略する。The other configurations of the semiconductor substrate 4 of the second embodiment and the functions of the respective constituent members are the same as those described in the first embodiment, and thus the duplicate description thereof will be omitted.
【0049】ここで、該素子形成基板1と該支持基板2
との張り合わせ方法について説明する。Here, the element forming substrate 1 and the supporting substrate 2
The method of pasting together with will be described.
【0050】まず、支持基板2は焼結材料であるアルミ
ナによって形成されているため、その表面はミクロ的に
観た場合、非常に凸凹である。したがって、支持基板2
の素子形成基板1に張り合わせる面のポリシングを行
い、前記張り合わせる面を鏡面に仕上げる。First, since the supporting substrate 2 is made of alumina, which is a sintered material, its surface is very uneven when viewed microscopically. Therefore, the support substrate 2
The surface to be bonded to the element forming substrate 1 is polished, and the surface to be bonded is mirror-finished.
【0051】その後、素子形成基板1と支持基板2との
間を真空状態にし、加圧することにより、両者を張り合
わせることができる。After that, the space between the element forming substrate 1 and the supporting substrate 2 is put into a vacuum state and pressure is applied, so that both can be bonded together.
【0052】これは、支持基板2を形成するアルミナに
は、焼結時のバインダ(粘結剤)として、SiO2 が含
まれているため、このSiと、シリコンウェハである素
子形成基板1のSiとが結びつき張り合わせられるもの
である。This is because the alumina forming the support substrate 2 contains SiO 2 as a binder (binder) at the time of sintering, so that this Si and the element forming substrate 1 which is a silicon wafer. It is tied and bonded to Si.
【0053】次に、本実施例2の半導体集積回路装置の
構成について説明すると、前記半導体集積回路装置は素
子形成基板1と支持基板2とからなるSOI構造の半導
体基板4を用いた半導体集積回路装置であり、半導体基
板4と、素子形成基板1上の電極1aにはんだバンプ3
を介して接続された実装基板5とから構成されている。Next, the structure of the semiconductor integrated circuit device according to the second embodiment will be described. The semiconductor integrated circuit device uses a semiconductor substrate 4 having an SOI structure, which is composed of an element formation substrate 1 and a support substrate 2. The device is a semiconductor substrate 4, and solder bumps 3 are formed on the electrodes 1a on the element formation substrate 1.
And the mounting substrate 5 connected via the.
【0054】つまり、半導体基板4が実装基板5上には
んだバンプ3を介してフリップチップ実装されるもので
ある。That is, the semiconductor substrate 4 is flip-chip mounted on the mounting substrate 5 via the solder bumps 3.
【0055】なお、本実施例2の半導体集積回路装置の
その他の構成と各構成部材の機能については、実施例1
で説明したものと同様であるため、その重複説明は省略
する。The other construction of the semiconductor integrated circuit device according to the second embodiment and the function of each constituent member are the same as those of the first embodiment.
Since it is the same as the one described above, the duplicated description will be omitted.
【0056】本実施例2による半導体基板およびそれを
用いた半導体集積回路装置の作用および効果について説
明する。The operation and effect of the semiconductor substrate and the semiconductor integrated circuit device using the same according to the second embodiment will be described.
【0057】まず、素子が形成されたシリコンウェハで
ある素子形成基板1と、直接、素子形成基板1に張り合
わせられることにより素子形成基板1を支持する支持基
板2とからなる半導体基板4であり、支持基板2の厚さ
(およそ400〜800μm)が素子形成基板1の厚さ
(およそ1〜5μm)よりも遙かに厚いことにより、素
子形成基板1と支持基板2とを張り合わせた後の半導体
基板4の熱膨張係数および弾性係数などの物理的特性値
を支持基板2の物理的特性値に近づけることができる。First, there is a semiconductor substrate 4 consisting of an element forming substrate 1 which is a silicon wafer on which elements are formed, and a supporting substrate 2 which directly adheres to the element forming substrate 1 to support the element forming substrate 1, Since the thickness of the supporting substrate 2 (about 400 to 800 μm) is much thicker than the thickness of the element forming substrate 1 (about 1 to 5 μm), the semiconductor after the element forming substrate 1 and the supporting substrate 2 are bonded together Physical characteristic values such as the thermal expansion coefficient and the elastic coefficient of the substrate 4 can be brought close to the physical characteristic values of the supporting substrate 2.
【0058】さらに、半導体集積回路装置における支持
基板2が、実装基板5を形成する材料の熱膨張係数とほ
ぼ等しい熱膨張係数の材料(例えば、アルミナ)によっ
て形成されていることにより、支持基板2と実装基板5
とのはんだバンプ3接続における接続部の長寿命化を図
ることができる。また、前記接続部の信頼性を向上させ
ることができる。Further, since the supporting substrate 2 in the semiconductor integrated circuit device is formed of a material (for example, alumina) having a thermal expansion coefficient substantially equal to that of the material forming the mounting substrate 5, the supporting substrate 2 And mounting board 5
It is possible to prolong the service life of the connection portion in the connection of the solder bump 3 with. Also, the reliability of the connecting portion can be improved.
【0059】なお、本実施例2の半導体基板およびそれ
を用いた半導体集積回路装置のその他の作用および効果
については、実施例1で説明したものと同様であるた
め、その重複説明は省略する。Since the other operations and effects of the semiconductor substrate of the second embodiment and the semiconductor integrated circuit device using the same are the same as those described in the first embodiment, duplicate description thereof will be omitted.
【0060】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることは言うまでもない。Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the embodiments and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
【0061】例えば、実施例1および2で説明した半導
体集積回路装置は、実装基板上で1枚の半導体基板をフ
リップチップ実装するものであったが、図3の本発明の
他の実施例である半導体基板およびそれを用いた半導体
集積回路装置の部分断面図に示すように、実装基板5上
に複数個の半導体基板4をそれぞれはんだバンプ3を介
してフリップチップ実装するものであってもよい。For example, in the semiconductor integrated circuit device described in the first and second embodiments, one semiconductor substrate is flip-chip mounted on the mounting substrate, but in the other embodiment of the present invention shown in FIG. As shown in a partial cross-sectional view of a semiconductor substrate and a semiconductor integrated circuit device using the semiconductor substrate, a plurality of semiconductor substrates 4 may be flip-chip mounted on a mounting substrate 5 via solder bumps 3, respectively. .
【0062】これによれば、ワークステーションやパー
ソナルコンピュータなどのプロセッサ部において、半導
体基板4を高密度に実装することができる。According to this, the semiconductor substrate 4 can be mounted at a high density in a processor unit such as a workstation or a personal computer.
【0063】[0063]
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。Advantageous effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described.
It is as follows.
【0064】(1).素子が形成された素子形成基板
と、直接もしくは酸化膜を介して該素子形成基板に張り
合わせられることにより該素子形成基板を支持する支持
基板とからなる半導体基板であり、前記支持基板の厚さ
が前記素子形成基板の厚さよりも遙かに厚いことによ
り、素子形成基板と支持基板とを張り合わせた後の前記
半導体基板の熱膨張係数および弾性係数などの物理的特
性値を前記支持基板の物理的特性値に近づけることがで
きる。(1). A semiconductor substrate comprising an element-forming substrate on which elements are formed and a supporting substrate that supports the element-forming substrate by being bonded to the element-forming substrate directly or via an oxide film, and the thickness of the supporting substrate is Since the element forming substrate is much thicker than the thickness of the element forming substrate, the physical characteristic values such as the thermal expansion coefficient and the elastic coefficient of the semiconductor substrate after the element forming substrate and the supporting substrate are bonded to each other are set to the physical values of the supporting substrate. It can be close to the characteristic value.
【0065】(2).半導体集積回路装置における前記
支持基板が前記実装基板を形成する材料の熱膨張係数と
ほぼ等しい熱膨張係数の材料によって形成されているこ
とにより、前記支持基板と前記実装基板とのはんだバン
プ接続における接続部の長寿命化を図ることができる。
また、該接続部の信頼性を向上させることができる。(2). Since the support substrate in the semiconductor integrated circuit device is formed of a material having a coefficient of thermal expansion substantially equal to that of the material forming the mounting substrate, connection in solder bump connection between the supporting substrate and the mounting substrate The life of the part can be extended.
In addition, the reliability of the connecting portion can be improved.
【0066】(3).素子形成基板と支持基板とを張り
合わせた後の前記半導体基板の熱膨張係数および弾性係
数などの物理的特性値を前記支持基板の物理的特性値に
近づけることができるため、前記支持基板の材料に所望
の機械特性を有した材料を選択することが可能になる。(3). Since the physical characteristic values such as the thermal expansion coefficient and elastic coefficient of the semiconductor substrate after adhering the element forming substrate and the supporting substrate can be made close to the physical characteristic values of the supporting substrate, the material of the supporting substrate is It will be possible to select a material with the desired mechanical properties.
【0067】(4).支持基板の材料に所望の機械特性
を有した材料を選択することが可能になるため、前記支
持基板の材料として熱膨張係数の大きなものを使用する
ことができ、その結果、前記半導体基板と前記実装基板
との間で樹脂などによる補強を行わずに済み、かつ、低
価格の実装基板を使用することができる。(4). Since it becomes possible to select a material having desired mechanical properties as the material of the supporting substrate, it is possible to use a material having a large thermal expansion coefficient as the material of the supporting substrate, and as a result, the semiconductor substrate and the It is not necessary to reinforce with the mounting board with resin or the like, and a low-priced mounting board can be used.
【0068】(5).前記半導体基板と前記実装基板と
の間で樹脂などによる補強を行わずに済むため、前記半
導体基板のベアチップ実装を可能にすることができる。(5). Since it is not necessary to reinforce with resin or the like between the semiconductor substrate and the mounting substrate, bare chip mounting of the semiconductor substrate can be enabled.
【0069】その結果、半導体基板を前記樹脂などによ
って固着せずに済むため、不良発生時に半導体基板を交
換することが可能になる。As a result, since it is not necessary to fix the semiconductor substrate with the resin or the like, it becomes possible to replace the semiconductor substrate when a defect occurs.
【0070】(6).前記支持基板にアルミナを用いる
ことにより、アルミナは高融点材料であるため、半導体
基板製造時の拡散工程における高熱にも耐えることがで
き、さらに、前記実装基板にもアルミナを用いることに
より、はんだバンプの接続部の長寿命化をはかることが
でき、さらに、前記接続部の信頼性を向上させることが
できる。(6). By using alumina for the supporting substrate, alumina is a high melting point material, so it can withstand high heat in the diffusion process during semiconductor substrate manufacturing. Furthermore, by using alumina for the mounting substrate as well, solder bumps can be formed. It is possible to extend the service life of the connection part and further improve the reliability of the connection part.
【図1】本発明による半導体基板およびそれを用いた半
導体集積回路装置の構造の一実施例を示す断面図であ
る。FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of the structure of a semiconductor substrate and a semiconductor integrated circuit device using the same according to the present invention.
【図2】本発明の他の実施例である半導体基板およびそ
れを用いた半導体集積回路装置の構造の一例を示す断面
図である。FIG. 2 is a sectional view showing an example of the structure of a semiconductor substrate and a semiconductor integrated circuit device using the same according to another embodiment of the present invention.
【図3】本発明の他の実施例である半導体基板およびそ
れを用いた半導体集積回路装置の構造の一例を示す部分
断面図である。FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing an example of the structure of a semiconductor substrate and a semiconductor integrated circuit device using the same according to another embodiment of the present invention.
1 素子形成基板 1a 電極 2 支持基板 3 はんだバンプ 4 半導体基板 5 実装基板 5a 電極 6 酸化膜 1 Element Forming Substrate 1a Electrode 2 Support Substrate 3 Solder Bump 4 Semiconductor Substrate 5 Mounting Substrate 5a Electrode 6 Oxide Film
Claims (4)
が形成された素子形成基板と、前記素子形成基板に張り
合わせることにより該素子形成基板を支持する支持基板
とからなり、前記支持基板の厚さが前記素子形成基板の
厚さよりも遙かに厚いことを特徴とする半導体基板。1. A semiconductor substrate having an SOI structure, comprising an element formation substrate on which elements are formed, and a support substrate that supports the element formation substrate by laminating it to the element formation substrate. A semiconductor substrate having a thickness much larger than that of the element forming substrate.
記素子形成基板と前記支持基板とが酸化膜を介して張り
合わされていることを特徴とする半導体基板。2. The semiconductor substrate according to claim 1, wherein the element formation substrate and the support substrate are bonded together via an oxide film.
って、前記支持基板がアルミナによって形成されている
ことを特徴とする半導体基板。3. The semiconductor substrate according to claim 1, wherein the supporting substrate is made of alumina.
を用いた半導体集積回路装置であって、前記半導体基板
と、該半導体基板を構成する素子形成基板上の電極には
んだバンプを介して接続された実装基板とからなり、前
記支持基板が、前記実装基板を形成する材料の熱膨張係
数とほぼ等しい熱膨張係数の材料によって形成されてい
ることを特徴とする半導体集積回路装置。4. A semiconductor integrated circuit device using the semiconductor substrate according to claim 1, 2 or 3, wherein solder bumps are provided on the semiconductor substrate and an electrode on an element forming substrate forming the semiconductor substrate. A semiconductor integrated circuit device comprising a connected mounting substrate, wherein the support substrate is formed of a material having a coefficient of thermal expansion substantially equal to a coefficient of thermal expansion of a material forming the mounting substrate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6273351A JPH08139296A (en) | 1994-11-08 | 1994-11-08 | Semiconductor substrate and semiconductor integrated circuit device using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6273351A JPH08139296A (en) | 1994-11-08 | 1994-11-08 | Semiconductor substrate and semiconductor integrated circuit device using the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08139296A true JPH08139296A (en) | 1996-05-31 |
Family
ID=17526693
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6273351A Pending JPH08139296A (en) | 1994-11-08 | 1994-11-08 | Semiconductor substrate and semiconductor integrated circuit device using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08139296A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6459125B2 (en) | 1998-02-26 | 2002-10-01 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | SOI based transistor inside an insulation layer with conductive bump on the insulation layer |
-
1994
- 1994-11-08 JP JP6273351A patent/JPH08139296A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6459125B2 (en) | 1998-02-26 | 2002-10-01 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | SOI based transistor inside an insulation layer with conductive bump on the insulation layer |
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