JPH088260A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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Publication number
JPH088260A
JPH088260A JP7057346A JP5734695A JPH088260A JP H088260 A JPH088260 A JP H088260A JP 7057346 A JP7057346 A JP 7057346A JP 5734695 A JP5734695 A JP 5734695A JP H088260 A JPH088260 A JP H088260A
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JP
Japan
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insulating layer
semiconductor device
layer
transistors
transistor
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Withdrawn
Application number
JP7057346A
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Japanese (ja)
Inventor
Kozo Shimizu
浩三 清水
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH088260A publication Critical patent/JPH088260A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • 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
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector

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  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make it possible to eliminate soft errors due to a rays in a flip chip semiconductor device. CONSTITUTION:A first insulating layer 6, a wiring layer 7 and a second insulating layer 8 are formed on a semiconductor substrate 1 on which a plurality of transistors 14 are formed in a matrix pattern. Vias are formed in the first and second insulating layers 6, 8, and the transistors 14 are connected with solder bumps 11 formed on the second insulating layer 8 to form a semiconductor device. The vias are formed in such a pattern that the first vias formed in the first insulating layer 6, directly above each of the transistors 14 and the second vias 9 formed in the second insulating layer 8, directly under the solder bumps 11 are staggered.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はα線によるソフトエラー
を低減した半導体装置に関する。大量の情報を迅速に処
理する必要から、情報処理装置は大容量化が行なわれて
おり、この装置の主体を構成する半導体装置は単位素子
の小型化による大容量化が行なわれてLSIやVLSI
が実用化されており、更にULSIの開発が進められて
いる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device in which soft errors due to α rays are reduced. Since information processing devices are required to process a large amount of information quickly, the capacity of information processing devices has been increased, and the semiconductor devices, which are the main components of the devices, have been increased in capacity by reducing the size of the unit elements.
Has been put to practical use, and further development of ULSI is underway.

【0002】こゝで、半導体装置のパッケージング方法
としてTAB(Tape Automated Bonding) 構造と並んで
フリップチップ構造が広く用いられており、この構造は
半導体基板上にマトリックス状に形成してあるトランジ
スタの上に第1の絶縁層を設けて絶縁すると共に、この
第1の絶縁層にビア(Via)を設けてトランジスタのエミ
ッタ, ベースおよびコレクタの配線引出しを行なった
後、この上に導体線路をパターン形成して第1の配線層
を形成し、マトリックス状に形成してある多数のトラン
ジスタの回路接続を行い、次に、この第1の配線層の上
に第2の絶縁層を設けると共に第2の絶縁層にビアを設
け、このビアの上に外部接続用のはんだバンプを設ける
ものである。
As a packaging method for semiconductor devices, a flip chip structure is widely used along with a TAB (Tape Automated Bonding) structure. This structure is used for a transistor formed in a matrix on a semiconductor substrate. Insulate by providing a first insulating layer on top of this, and also provide a via to this first insulating layer to draw out the emitter, base, and collector wiring of the transistor, and then pattern a conductor line on this. Then, a first wiring layer is formed and circuit connection of a large number of transistors formed in a matrix is performed. Next, a second insulating layer is provided on the first wiring layer and a second insulating layer is formed. Vias are provided in the insulating layer and solder bumps for external connection are provided on the vias.

【0003】こゝで、はんだバンプの構成材として鉛
(Pb) 合金が多く使用されているが、天然のPb は4種
類の同位元素すなわち、 204Pb, 206Pb, 207Pb, 208
Pb の混合物であり、トリウム(Th)崩壊系列, ウラニ
ウム(U)崩壊系列, アクチウム(Ac )崩壊系列の最
終生成物であることから、α崩壊を伴い、α線を放出
し、このα線を受けて半導体装置がソフトエラーを起こ
すと云う問題がある。
Here, lead (Pb) alloy is often used as a constituent material of solder bumps, but natural Pb is composed of four isotopes, namely 204 Pb, 206 Pb, 207 Pb, 208.
Since it is a mixture of Pb and is the final product of the thorium (Th) decay series, uranium (U) decay series, and actium (Ac) decay series, it emits α rays with α decay and emits this α ray. However, there is a problem that the semiconductor device receives a soft error.

【0004】[0004]

【従来の技術】図2はフリップチップ構造をとる従来の
半導体装置の部分的な断面図(A)と平面図(B)を示
すもので、例えば、p型のシリコン基板(p-Si 基板)
1の上にある多数のトランジスタ形成位置に、それぞれ
n型となる不純物元素を埋め込んで埋め込み領域2(コ
レクタ領域)を形成した後、この基板上にCVD(気相
成長法)などによりn- Si 層3をエピタキシャル成長
させ、次に、トランジスタ形成位置に選択的にイオン注
入を行なってp- Si 領域4(ベース領域)とn + Si
領域5(エミッタ領域)を作り、拡散を行なわせてトラ
ンジスタを形成する。
2. Description of the Related Art FIG. 2 shows a conventional flip chip structure.
A partial sectional view (A) and a plan view (B) of a semiconductor device are shown.
For example, p-type silicon substrate (p-Si substrate)
In each of the multiple transistor formation positions above 1,
The buried region 2 (see FIG.
After forming the collector region), CVD (vapor phase) is formed on this substrate.
N-Si layer 3 is epitaxially grown by the growth method).
Then, ion implantation is selectively performed at the transistor formation position.
And p-Si area 4 (base area) and n +Si
Region 5 (emitter region) is created and diffusion is performed to
Form a register.

【0005】次に、CVDなどの方法で二酸化硅素(S
i O2 )や窒化硅素(Si34 )などからなる第1の絶
縁層6を形成し、これに各トランジスタのコレクタ領
域,エミッタ領域,ベース領域と回路接続するための第
1のビア(Via)を形成すると共に、第1の絶縁層6の上
に各トランジスタを結ぶ微細な導体線路よりなる配線層
7を形成する。
Next, the silicon dioxide (S
A first insulating layer 6 made of, for example, iO 2 ) or silicon nitride (Si 3 N 4 ) is formed, and a first via (for forming a circuit connection with the collector region, emitter region, and base region of each transistor) is formed on the first insulating layer 6. Via) is formed, and the wiring layer 7 made of a fine conductor line connecting the respective transistors is formed on the first insulating layer 6.

【0006】次に、この配線層7の上にSi O2 やSi3
4 よりなる第2の絶縁層8を設けて絶縁した後、外部
接続のため、第2の絶縁層8に第2のビア9を形成し、
ニッケル(Ni)/金(Au )の接合層などよりなるパッ
ド10を介してはんだバンプ11を設けることにより、同図
(B)に示すようにはんだバンプ11がマトリックス状に
配列している半導体装置ができ上がっている。
Next, on this wiring layer 7, SiO 2 and Si 3 are formed.
After providing and insulating the second insulating layer 8 made of N 4 , a second via 9 is formed in the second insulating layer 8 for external connection,
A semiconductor device in which solder bumps 11 are arranged in a matrix as shown in FIG. 1B by providing solder bumps 11 via pads 10 made of a nickel (Ni) / gold (Au) bonding layer or the like. Is completed.

【0007】然し、はんだバンプ11を形成するPb から
はα線を発生し、トランジスタを誤動作させることか
ら、トランジスタの真上にはんだバンプ11は形成できな
い。そこで、同図(A)に示すようにトランジスタより
はんだバンプ11を遙かに離して形成していた。
However, since the α-ray is generated from Pb forming the solder bump 11 and the transistor malfunctions, the solder bump 11 cannot be formed right above the transistor. Therefore, the solder bump 11 is formed far away from the transistor as shown in FIG.

【0008】具体的には同図(B)に示すようにSi 基
板1の中央にトランジスタをマトリックス状に形成して
活性領域13とし、この外側を取り囲む形にはんだバンプ
11を設けることで、ソフトエラーの発生を防いでいた。
Specifically, as shown in FIG. 1B, transistors are formed in a matrix at the center of the Si substrate 1 to form an active region 13, and solder bumps are formed so as to surround the active region 13.
By setting 11, the occurrence of soft error was prevented.

【0009】然し、LSIよりVLSIに、さらにUL
SIへと集積度が増してゆく現在、トランジスタが形成
されている活性領域上にはんだバンプを形成できれば半
導体装置が小型化できることから、色々な構造が提案さ
れている。
However, from LSI to VLSI, further UL
At present, as the degree of integration increases to SI, a semiconductor device can be miniaturized if a solder bump can be formed on an active region in which a transistor is formed. Therefore, various structures have been proposed.

【0010】例えば図3は第2の絶縁層8の厚さを約50
μm と厚くすることによりα線を減衰させ、これにより
ソフトエラーを無くするものである。( 特開平5-23500
0)すなわち、α線の飛翔距離は空気中では数cm, 金属材
料中では数μm またポリイミドなどの絶縁樹脂中では0.
1 〜0.7 μm である。そこで、第2の絶縁層8をポリイ
ミドなどα線の減衰量の大きな樹脂を用いて約50μm と
厚く形成し、また、ビア9の形成金属にα線の減衰量の
大きな銅(Cu )を用いることによりトランジスタ14の
直上にはんだバンプ11の形成を可能にしている。
For example, in FIG. 3, the thickness of the second insulating layer 8 is about 50.
By increasing the thickness to μm, α rays are attenuated, thereby eliminating soft errors. (JP-A-5-23500
0) That is, the flight distance of α rays is several cm in air, several μm in metal materials, and 0 in insulating resins such as polyimide.
It is 1 to 0.7 μm. Therefore, the second insulating layer 8 is formed to a thickness of about 50 μm using a resin having a large attenuation of α rays such as polyimide, and the via 9 is formed of copper (Cu) having a large attenuation of α rays. This makes it possible to form the solder bump 11 directly on the transistor 14.

【0011】然し、半導体装置の小型化を実現するには
第2の絶縁層8をあまり厚くしないで、且つα線をカッ
トできる構造が望ましい。
However, in order to realize the miniaturization of the semiconductor device, it is desirable that the second insulating layer 8 is not so thick and that the α ray can be cut.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】フリップチップ構造を
とる半導体装置にははんだバンプが使用されているが、
はんだバンプからはα線が放射されており、これによる
ソフトエラーが生ずることから、これを防ぐために、は
んだバンプを活性領域より離して設けることで対処して
きたが、高集積化の点からは望ましくない。
A solder bump is used in a semiconductor device having a flip chip structure.
Α rays are radiated from the solder bumps, which causes a soft error, so in order to prevent this, we have dealt with by providing the solder bumps away from the active region, but it is desirable from the viewpoint of high integration. Absent.

【0013】そこで、最近、図3に示すように、各トラ
ンジスタを回路接続する配線層7の上に設けてある第2
の絶縁層8を厚く形成し、第2のビア9を長く形成する
ことによりα線を減衰させ、ソフトエラーを無くする方
法が提案されている。
Therefore, recently, as shown in FIG. 3, a second layer has been provided on the wiring layer 7 for circuit-connecting each transistor.
There is proposed a method of forming a thick insulating layer 8 and forming a second via 9 so as to attenuate α-rays and eliminate a soft error.

【0014】然し、第2の絶縁層8を約50μm と厚く形
成することは第2のビア9の生産性を著しく低下させ、
歩留りの減少が避けられない。そこで、この対策が課題
である。
However, forming the second insulating layer 8 as thick as about 50 μm significantly reduces the productivity of the second vias 9,
A decrease in yield is inevitable. Therefore, this measure is an issue.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記の課題はそれぞれの
トランジスタの直上の第1の絶縁層に設けてある第1の
ビアと、はんだバンプの真下の第2の絶縁層に設けてあ
る第2のビアとがそれぞれ位置ずれしてパターン形成し
てあることを特徴として半導体装置を構成することによ
り解決することができる。
The above-mentioned problems are solved by the first via provided in the first insulating layer directly above each transistor and the second via provided in the second insulating layer directly below the solder bump. The problem can be solved by configuring the semiconductor device, which is characterized in that the vias and the vias are formed with their positions displaced from each other.

【0016】[0016]

【作用】本発明ははんだバンプをトランジスタ形成領域
より屈曲して設けることによりはんだバンプとトランジ
スタとの距離を稼ぎ、α線を減衰させ吸収するものであ
る。
According to the present invention, the solder bumps are provided so as to be bent from the transistor formation region, thereby increasing the distance between the solder bumps and the transistor and attenuating and absorbing the α ray.

【0017】先に記したようにα線の飛翔距離は金属材
料中では数μm あるのに対し、ポリイミドのような樹脂
中では0.1 〜0.7 μm で減衰する。そのため、第2の絶
縁層を有機絶縁材料で形成すればよいが、ビアは導電性
のよい金属で形成する必要があるため、少なくとも10μ
m 以上の長さをもつビアが必要で、スパッタ法や真空蒸
着法で金属の孔埋めを行い、ビアを形成することは殆ど
不可能である。
As described above, the flight distance of α rays is several μm in a metal material, but attenuates by 0.1 to 0.7 μm in a resin such as polyimide. Therefore, the second insulating layer may be formed of an organic insulating material, but since the via needs to be formed of a metal having good conductivity, at least 10 μm is required.
A via having a length of m or more is required, and it is almost impossible to form a via by filling a metal hole by a sputtering method or a vacuum evaporation method.

【0018】そこで、本発明は図1(A)に示すように
第1の絶縁層6に形成する第1のビアと第2の絶縁層8
に形成する第2のビア9を位置ずれして形成し、第1の
絶縁層上に形成してある配線層7で距離を稼ぎ、その長
さを10μm 以上とすることによりα線による障害を無く
するものである。
Therefore, according to the present invention, as shown in FIG. 1 (A), the first via and the second insulating layer 8 formed in the first insulating layer 6 are formed.
The second via 9 to be formed on the first insulating layer is misaligned, the wiring layer 7 formed on the first insulating layer increases the distance, and the length is set to 10 μm or more, so that the obstacle due to the α ray is prevented. It is something to lose.

【0019】このようにすると、第1の絶縁層6と第2
の絶縁層8に形成するビアの長さは従来と同様でよく、
従って、製造歩留りの低下を無くすることができる。な
お、本発明ははんだバンプ11の形成位置を同図(B)に
示すようにマトリックス状に形成されている4個のトラ
ンジスタ14の中心位置、または、同図(C)に示すよう
に各トランジスタよりも縦方向に半ピッチずれた位置と
するもので、各トランジスタ14の真上にある第1の絶縁
層6にエミッタ,ベース,コレクタのビアを設けて配線
層7にパターン形成してある導体線路に回路接続し、次
に、これよりずれた位置に設けてあるビア9を通じては
んだバンプ11に回路接続するもので、このような方法を
とることによりα線による障害を防ぐことができる。
In this way, the first insulating layer 6 and the second insulating layer 6
The length of the via formed in the insulating layer 8 may be the same as the conventional one,
Therefore, a decrease in manufacturing yield can be eliminated. In the present invention, the solder bumps 11 are formed at the central positions of the four transistors 14 formed in a matrix as shown in FIG. 7B, or as shown in FIG. A conductor which is located at a position shifted by a half pitch in the vertical direction and has a pattern formed in the wiring layer 7 by providing vias for the emitter, base and collector in the first insulating layer 6 directly above each transistor 14. The circuit is connected to the line, and then the solder bump 11 is connected to the circuit through the via 9 provided at a position deviated from the line. By adopting such a method, it is possible to prevent an obstacle due to the α ray.

【0020】さて、α線によるソフトエラーを防ぐには
はんだバンプ11とトランジスタ14との距離を大きくとれ
ばよいが、本発明においてはパッド10をニッケル(Ni
)膜とα線放射量の少ない金属膜との接合層で形成
し、このα線放射量の少ない金属膜の厚さを大きくとる
ことにより、α線によるソフトエラーを抑制するもので
ある。
In order to prevent the soft error due to α rays, the distance between the solder bump 11 and the transistor 14 may be increased. In the present invention, the pad 10 is made of nickel (Ni).
) A soft error due to α-rays is suppressed by forming it with a bonding layer of a film and a metal film with a small α-ray radiation amount and increasing the thickness of the metal film with a small α-ray radiation amount.

【0021】すなわち、従来ははんだバンプ11とトラン
ジスタ14との距離を大きくとる方法として、第2の絶縁
層8の厚さを厚くしていたが、本発明はパッド10を厚く
形成することにより、製造歩留りを下げることなくα線
によるソフトエラーを抑制するものである。こゝで、パ
ッド10は一般にはんだバンプ11を構成するはんだがビア
へ拡散するのを防ぐためにNi 膜で形成されており、N
i は拡散阻止作用が顕著なことからバリアメタルと言わ
れている。
That is, the thickness of the second insulating layer 8 is made thick as a method of increasing the distance between the solder bump 11 and the transistor 14 in the related art, but in the present invention, by making the pad 10 thick, The soft error due to α rays is suppressed without lowering the manufacturing yield. Here, the pad 10 is generally formed of a Ni film to prevent the solder constituting the solder bump 11 from diffusing into the via.
i is said to be a barrier metal because it has a remarkable diffusion blocking effect.

【0022】一方、金属のα線放射量(Count /hour・
cm2 )は次に示すようにAg ,Cu,Ni は少ない。 Ag ,Cu ,Ni ・・・・・・・・・0.005 〜0.01 Count/hour・cm2 Sn ,Sn-Ag ,Au-Sn ・・・・・・・・・ 0.1 〜1.0 〃 Sn-5%Pb ・・・・・・・・・ 0.5 〜3.0 〃 Pb ・・・・・・・・・ 5.0 〜20.0 〃 そこで、本発明においてはスパッタ法または真空蒸着法
などによりNi バリア膜を1000Å程度の厚さに形成し、
写真蝕刻技術(フォトリソグラフィ)によりパッドを形
成した後、この上に無電解メッキ法などによりAg ,C
u ,Ni のようにα線放射量の少ない金属を厚めに形成
して接合層とし、この上にはんだバンプを設けるもの
で、第1の絶縁層に設ける第1のビアと第2の絶縁層に
設ける第2のビアとをずらせて形成し、且つ、パッドを
α線放射量の少ない金属をNi 膜の上に厚く形成する方
法をとることによりα線によるソフトエラーを軽減する
ことができる。
On the other hand, the α-ray radiation amount of metal (Count / hour.
cm 2 ) is small in Ag, Cu and Ni as shown below. Ag, Cu, Ni ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 0.005〜0.01 Count / hour ・ cm 2 Sn 、 Sn-Ag 、 Au-Sn ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 0.1〜1.0〃Sn-5% Pb・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 0.5 to 3.0 〃 Pb ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 5.0 to 20.0 〃 Therefore, in the present invention, a Ni barrier film having a thickness of about 1000Å is formed by a sputtering method or a vacuum deposition method. Formed into
After forming a pad by photolithography (photolithography), Ag and C are formed on the pad by electroless plating.
u, Ni, a metal having a small amount of α-ray radiation is formed as a thick layer to form a bonding layer, and solder bumps are provided on the bonding layer. The first via and the second insulating layer are provided in the first insulating layer. The soft error due to α-rays can be reduced by forming the pad with a second via provided in the above-mentioned offset from each other, and forming the pad with a thick metal of a small α-ray radiation amount on the Ni film.

【0023】[0023]

【実施例】【Example】

実施例1:(図1B参照) p- Si 基板1の上のそれぞれのトランジスタ形成位置
にn+ の埋め込み層を形成した後、この上にn型層をエ
ピタキシャル成長させ、次に、イオン注入法によりp型
領域を作ってベース領域とし、次に、このp型領域にイ
オン注入を行なってn+ 領域を作ってエミッタ領域と
し、また、拡散法により埋め込み層と結んでコレクタ領
域を作り、このようにしてマトリックス状にトランジス
タをパターン形成した。
Example 1 (see FIG. 1B) After forming an n + buried layer at each transistor formation position on the p-Si substrate 1, an n type layer is epitaxially grown thereon, and then an ion implantation method is used. A p-type region is formed as a base region, and then, ion implantation is performed on the p-type region to form an n + region as an emitter region, and a collector region is formed by connecting with a buried layer by a diffusion method. Then, the transistors were patterned in a matrix.

【0024】次に、スパッタ法により5000Åの厚さにS
i O2 層を形成して第1の絶縁層6とし、RIE(反応
性イオンエンチング)を使用する写真蝕刻技術(ホトリ
ソグラフィ)によりトランジスタの直上にエミッタ,ベ
ース,コレクタ用の孔開けを行なった後、Cu を真空蒸
着し、孔埋めをして第1のビアを形成すると共に、Cu
膜を選択エッチングして配線層7をパターン形成した。
Next, the thickness of 5000 Å is reduced to S by the sputtering method.
An iO 2 layer is formed to form the first insulating layer 6, and holes for emitter, base and collector are formed right above the transistor by a photo-etching technique (photolithography) using RIE (reactive ion etching). After that, Cu is vacuum-deposited and the hole is filled to form the first via.
The film was selectively etched to pattern the wiring layer 7.

【0025】次に、この上に感光性ポリイミド前駆体ワ
ニスをプリベーク後の厚さが1μmとなるようにスピン
コートし、90℃で1時間加熱して溶剤乾燥を行なって
後、紫外線のマスク露光を行なって、4個のトランジス
タの中間位置を感光させ、N-メチル-2- ピロリドンを用
いて超音波現像を行い、エチルアルコールでリンスした
後、350 ℃で30分の加熱を行なってイミド化させ、ビア
形成用の孔をもつ第2の絶縁層8を形成した。
Next, a photosensitive polyimide precursor varnish was spin-coated on this so that the thickness after pre-baking would be 1 μm, heated at 90 ° C. for 1 hour to dry the solvent, and then subjected to ultraviolet mask exposure. The intermediate position of the four transistors is exposed to light, ultrasonic development is performed using N-methyl-2-pyrrolidone, rinsed with ethyl alcohol, and then heated at 350 ° C. for 30 minutes to perform imidization. Then, the second insulating layer 8 having a hole for forming a via was formed.

【0026】次に、この上にCuを蒸着して孔埋めを行な
った後、選択エッチングを行い、第2のビア9を形成
し、次に、この第2の絶縁層8の上にAu 膜とNi 膜を
約1000Åの厚さに形成した後、写真蝕刻技術を用いてパ
ターン形成を行ってパッド10を作り、この上に転写法に
よりはんだバンプ11を形成した。
Next, Cu is vapor-deposited on this to fill the hole, and then selective etching is performed to form a second via 9. Next, an Au film is formed on the second insulating layer 8. After the Ni film and the Ni film were formed to a thickness of about 1000Å, a pattern was formed using a photo-etching technique to form a pad 10, and a solder bump 11 was formed thereon by a transfer method.

【0027】このような方法をとることによりはんだバ
ンプ11をトランジスタ14よりビア距離で100 μm 以上離
すことができ、これによりα線のソフトエラーを軽減す
ることができた。 実施例2:(図1C参照) 実施例1と全く同様にしてp−Si 基板1の上にトラン
ジスタをマトリックス状に形成した後、第1の絶縁層6
をSi O2 層を用いて形成し、各トランジスタ14の直上
にエミッタ,ベース,コレクタ用の孔開けを行なった
後、Cu を真空蒸着し、孔埋めをして第1のビアを形成
すると共に、Cu 膜を選択エッチングして配線層7をパ
ターン形成した。
By adopting such a method, the solder bump 11 can be separated from the transistor 14 by a via distance of 100 μm or more, whereby the soft error of α ray can be reduced. Example 2: (see FIG. 1C) After forming transistors in a matrix on the p-Si substrate 1 in the same manner as in Example 1, the first insulating layer 6 was formed.
Is formed by using a SiO 2 layer, and holes for emitters, bases, and collectors are formed right above each transistor 14, and then Cu is vacuum-deposited to fill the holes to form a first via. , Cu film was selectively etched to pattern the wiring layer 7.

【0028】次に、同様にポリイミドよりなる第2の絶
縁層8を形成した後、縦方向のトランジスタ14の中間位
置にビア形成用の孔開けを行い、この上にCu を蒸着し
て孔埋めを行なった後、選択エッチングを行い、第2の
ビア9を形成し、次に、この上にAu 膜とNi 膜を約10
00Åの厚さに形成した後、写真蝕刻技術を用いてパター
ン形成を行ってパッド10を作り、この上に転写法により
はんだバンプ11を形成した。 このような方法をとるこ
とによりはんだバンプ11をトランジスタ14よりビア距離
で100 μm 以上離すことができ、これによりα線のソフ
トエラーを軽減することができた。 実施例3:5枚のガラス基板上にそれぞれポリアミック
酸溶液をスピンコートし、溶剤乾燥を行った後、450 ℃
で3時間キュアして厚さが約5μm のポリイミド膜を形
成して基板とした。この上にスパッタ法により5000Åの
厚さにSi O2 層を形成して第1の絶縁層とし、RIE
により径10μm の孔開けを行なった後、Cuを真空蒸着
し、孔埋めをして第1のビアを形成すると共に、Cu 膜
を選択エッチングして配線層をパターン形成した。
Next, after similarly forming a second insulating layer 8 made of polyimide, a hole for forming a via is formed at an intermediate position of the transistor 14 in the vertical direction, and Cu is vapor-deposited on the hole to fill the hole. After that, selective etching is performed to form a second via 9, and then an Au film and a Ni film are formed on the via 9 by about 10 times.
After forming the film to a thickness of 00Å, a pattern was formed using a photo-etching technique to form a pad 10, and a solder bump 11 was formed on the pad 10 by a transfer method. By adopting such a method, the solder bump 11 can be separated from the transistor 14 by a via distance of 100 μm or more, which can reduce the soft error of α ray. Example 3: Five glass substrates were each spin-coated with a polyamic acid solution and solvent-dried, and then 450 ° C.
After curing for 3 hours, a polyimide film having a thickness of about 5 μm was formed to obtain a substrate. A SiO 2 layer having a thickness of 5000 Å is formed on this by a sputtering method to form a first insulating layer, and RIE is performed.
After making a hole having a diameter of 10 μm by Cu, Cu was vacuum-deposited to fill the hole to form a first via, and the Cu film was selectively etched to form a wiring layer pattern.

【0029】次に、この上に再びスパッタ法により5000
Åの厚さにSi O2 層を形成して第2の絶縁層とし、第
1のビアより50μm ずらせた位置にRIEにより径10μ
m の孔開けを行なった後、Cu を蒸着して孔埋めを行
い、次に、選択エッチングを行って第2のビアを形成し
た。そして、この第2の絶縁層の上にスパッタ法により
Ni膜を約1000Åの厚さに形成し、選択エッチングを行
ってパッドをパターン形成した。
Next, a layer of 5000 is again formed on the layer by the sputtering method.
A SiO 2 layer is formed to a thickness of Å to form a second insulating layer, and the diameter is 10μ by RIE at a position offset by 50μm from the first via.
After making m 2 holes, Cu was vapor-deposited to fill the holes, and then selective etching was performed to form the second vias. Then, a Ni film was formed on the second insulating layer by sputtering to a thickness of about 1000 Å, and selective etching was performed to form a pad pattern.

【0030】次に、かゝる5枚のガラス基板の内の3枚
について、パッドの上にAg ,CuおよびNi の無電解
メッキを5μm の厚さに行い、また、二枚については従
来と同様に1000Åの厚さにAu をスパッタして後、選択
エッチングを行って接合層からなるパッドを形成した。
Next, electroless plating of Ag, Cu and Ni was performed on the pads of 5 of the 5 glass substrates to a thickness of 5 μm, and 2 of the 5 glass substrates were used as before. Similarly, after Au was sputtered to a thickness of 1000Å, selective etching was performed to form a pad made of a bonding layer.

【0031】そして、このパッドの上に転写法によりは
んだバンプを形成した後、ヒドラジンを用いてガラス基
板上のポリイミド層を溶解することで、第1の絶縁層の
第1のビアを露出させ、Si 半導体検出器を用いてはん
だバンプより放射されるα線量を測定した。その結果、
パッドの接合層を1000ÅのAu 膜で形成した試料につい
ては約0.5 Count/hour・cm2 が計測されたのに対し、A
g ,Cu およびNi の無電解メッキ膜を形成した試料に
ついては何れも0.1 <Count/hour・cm2 であった。
Then, after forming solder bumps on this pad by a transfer method, the polyimide layer on the glass substrate is dissolved by using hydrazine to expose the first via of the first insulating layer, The α dose emitted from the solder bump was measured using a Si semiconductor detector. as a result,
About 0.5 Count / hour ・ cm 2 was measured for the sample in which the bonding layer of the pad was formed of 1000 Å Au film,
With respect to the samples on which the electroless plated films of g, Cu and Ni were formed, all were 0.1 <Count / hour · cm 2 .

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明の実施により、従来の半導体装置
の形成工程と殆ど変わらない方法でトランジスタよりは
んだバンプに到る実効距離を延ばすことができ、これに
よりビア形成の製造歩留りを低下させることなく、α線
のソフトエラーを無くすることができる。
By implementing the present invention, the effective distance to reach the solder bump from the transistor can be extended by a method that is almost the same as the conventional semiconductor device forming process, thereby reducing the manufacturing yield of via formation. Therefore, it is possible to eliminate the α-ray soft error.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明を実施した半導体装置の部分断面構造
(A)と平面図(B),(C)である。
FIG. 1 is a partial sectional structure (A) and plan views (B) and (C) of a semiconductor device embodying the present invention.

【図2】 フリップチップ方式をとる半導体装置の部分
断面構造(A)と平面図(B)である。
FIG. 2 is a partial cross-sectional structure (A) and a plan view (B) of a flip-chip type semiconductor device.

【図3】 ソフトエラー対策を施した従来の半導体装置
の断面構造である。
FIG. 3 is a cross-sectional structure of a conventional semiconductor device having a soft error countermeasure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 p- Si 基板 3 n- Si 層 6 第1の絶縁層 7 配線層 8 第2の絶縁層 9 第2のビア 11 はんだバンプ 14 トランジスタ 1 p- Si Substrate 3 n- Si Layer 6 First Insulating Layer 7 Wiring Layer 8 Second Insulating Layer 9 Second Via 11 Solder Bump 14 Transistor

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のトランジスタ(14)をマトリック
ス状にパターン形成した半導体基板(1)上に、第1の
絶縁層(6),配線層(7),第2の絶縁層(8)と層
形成すると共に、該第1と第2の絶縁層(6,8)にビ
アを設けて、前記トランジスタ(14)を第2の絶縁層
(8)上に設けたはんだバンプ(11)と回路接続してな
る半導体装置において、 それぞれのトランジスタ(14)の上の第1の絶縁層
(6)に設けた第1のビアと、はんだバンプ(11)の下
の第2の絶縁層(8)に設けた第2のビア(9)とがそ
れぞれ位置ずれしてパターン形成されてなることを特徴
とする半導体装置。
1. A first insulating layer (6), a wiring layer (7), and a second insulating layer (8) on a semiconductor substrate (1) on which a plurality of transistors (14) are patterned in a matrix. Solder bumps (11) and circuits in which the transistors (14) are formed on the second insulating layer (8) by forming a layer and forming vias in the first and second insulating layers (6, 8). In the connected semiconductor device, the first via provided in the first insulating layer (6) above each transistor (14) and the second insulating layer (8) below the solder bump (11). A semiconductor device characterized in that the second vias (9) provided in (1) and (2) are misaligned and patterned.
【請求項2】 前記第1のビアが半導体基板に形成して
あるトランジスタ(14)の真上に、また、第2のビア
(9)がマトリックス状に配列している四個のトランジ
スタ(14)の中心位置に形成してなることを特徴とする
請求項1記載の半導体装置。
2. Four transistors (14) in which the first vias are directly above a transistor (14) formed in a semiconductor substrate and the second vias (9) are arranged in a matrix. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is formed at a center position of (1).
【請求項3】 前記第1のビアが半導体基板に形成した
トランジスタ(14)の真上に、また、第2のビア(9)
がマトリックス状に配列しているトランジスタ(14)よ
り縦方向に半ピッチずれて形成してなることを特徴とす
る請求項1記載の半導体装置。
3. The first via is directly above the transistor (14) formed in the semiconductor substrate, and the second via (9).
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the transistors are formed by being shifted by a half pitch in the vertical direction from the transistors (14) arranged in a matrix.
【請求項4】 前記第2の絶縁層(8)に設ける第2の
ビア(9)の上に存在してはんだバンプ(11) を搭載す
るパッド(10)が、ニッケル膜とメッキ法により作られ
たα線放射量の少ない金属膜との接合層よりなることを
特徴とする請求項1記載の半導体装置。
4. A pad (10) for mounting a solder bump (11) on a second via (9) provided in the second insulating layer (8) is formed by a nickel film and a plating method. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device comprises a bonding layer with a metal film having a small amount of α-ray radiation.
【請求項5】 前記α線放射量の少ない金属膜が銀,
銅,ニッケルの少なくとも一つから形成されていること
を特徴とする請求項4記載の半導体装置。
5. The metal film having a small α-ray radiation amount is silver,
The semiconductor device according to claim 4, wherein the semiconductor device is formed of at least one of copper and nickel.
JP7057346A 1994-04-19 1995-03-16 Semiconductor device Withdrawn JPH088260A (en)

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JP6-79082 1994-04-19
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0918355A2 (en) * 1997-11-24 1999-05-26 Delco Electronics Corporation Solder bump input/output pad for a surface mount circuit device

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