JPH09107072A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH09107072A
JPH09107072A JP7264003A JP26400395A JPH09107072A JP H09107072 A JPH09107072 A JP H09107072A JP 7264003 A JP7264003 A JP 7264003A JP 26400395 A JP26400395 A JP 26400395A JP H09107072 A JPH09107072 A JP H09107072A
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JP
Japan
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substrate
concentration
epitaxial layer
chip
impurities
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JP7264003A
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English (en)
Inventor
Masaki Aoki
正樹 青木
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/71Means for bonding not being attached to, or not being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/72Detachable connecting means consisting of mechanical auxiliary parts connecting the device, e.g. pressure contacts using springs or clips

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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は半導体デバイスの実装方法、特に
MCM実装における基板電極取り出し方法に関し、フリ
ップチップ法の場合にも、エピタキシャル基板を用いた
CMOS−LSIの裏面コンタクトを、LSIチップを
作製してある表面側から取ることを目的とする。 【解決手段】 不純物が第1の濃度にドープされた基
板1上に不純物が該第1の濃度よりも低い第2の濃度の
エピタキシャル層2を有する基板のチップ領域の一部分
の該第2の濃度のエピタキシャル層が除去された該不純
物が第1の濃度にドープされた基板上の露出面3に金属
電極4が形成されてなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体デバイスの電
極取り出し方法、特にMCM実装における基板電極取り
出し方法に関する。
【0002】近年、CMOSトランジスタの高性能化が
進み、多ピンで、クロック周波数が100MHzを越え
るチップが得られるようになってきている。このため、
シングルチップ実装ではパッケージなどで生じる遅延が
問題になってきている。これらを解決する手段として、
基板に複数のチップを実装するマルチチップモジュール
(MCM)という方法がある。本発明はMCMに実装す
る方法に関するものである。
【0003】
【従来の技術】最先端のCMOS−LSIでは、システ
ムの高性能化のためにチップはMCMに実装される。M
CMに実装する方法として、ワイヤボンディング方法、
TAB(Taped Auto-mated Bonding 法) 、フリップチッ
プ法が知られているが、その中で、フリップチップ法
は、チップのデバイスを作成している側の面が、実装基
板面と向かい合う形で実装を行う方法であり、エリアバ
ンプを用いて接続すれば、接続リードを短くでき、且
つ、多ピン化が可能となる。
【0004】従って、最近では、バンプを用いたフリッ
プチップ法を採用する方向で開発が行われている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このバ
ンプを用いたフリップチップ法では、チップ表面が下向
きに実装基板面と対向している構造のため、チップ基板
裏面と実装基板とのコンタクトをとることが難しくな
る。
【0006】一方で、MPUに多く使われるようになっ
たCMOS回路では、微細化が進むにつれ、ラッチアッ
プが起きやすくなってきており、このラッチアップ耐性
を向上させる対策が種々とられている。このラッチアッ
プを防ぐための対策の中に、Siの高濃度基板とその上
に形成した低濃度のエピタキシャル層とからなるエピタ
キシャル基板を用いる方法が知られている。
【0007】このエピタキヒャル基板にCMOSを作製
した場合には、基板裏面をp/p+基板の場合には電源
のアース側に、n/n+ 基板の場合には電源の高電位側
に接続すると、ラッチアップを引き起こす原因となるノ
イズ電流が基板側に流れるため、ラッチアップ防止に大
きな効果がある。
【0008】ところが、前述のようにエリアバンプを用
いたフリップチップ法では、通常、基板裏面は直接には
電気的にどこにも接続されないため、この効果が期待で
きないという問題点がある。
【0009】本発明は、以上の点を鑑み、フリップチッ
プ法の場合にも、エピタキシャル基板を用いたCMOS
−LSIの裏面コンタクトを、LSIチップを作製して
ある表面側から取ることを目的として提供される。
【0010】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理説明
図、図2はCMOSデバイスの寄生サイリスタ等価回路
図である。
【0011】図において、1は基板、2はエピタキシャ
ル層、3は露出面、4は金属電極である。本発明では、
図1の原理説明図に示すように、不純物が第1の濃度に
ドープされた基板1上に不純物が該第1の濃度よりも低
い第2の濃度のエピタキシャル層2を有する基板を用い
た半導体装置の製造方法において、該不純物が第1の濃
度にドープされた基板1の表面の該第1の濃度よりも低
い第2の濃度のエピタキシャル層2のチップ領域の一部
分を除去して、該不純物が第1の濃度にドープされた基
板1上に露出面3を形成し、該露出面3に金属電極4を
形成して、CMOSデバイスを形成している側の面から
基板コンタクトを取るようにする。
【0012】こうすることによるCMOSデバイスの寄
生サイリスタ等価回路図を図2に示す。pMOS7とn
MOS8とからなるCMOSデバイスにおいて、p+
板5より基板コンタクトを取ってアースすることによ
り、ラッチアップが起こった時に電流が低抵抗のp+
板5側に流れやすくなる。従って、寄生pnpトランジ
スタのエミッタ−ベース間が順バイアスされにくくな
り、onしないで、正帰還がかからず、ラッチアップ状
態が解除される。
【0013】すなわち、本発明の目的は、図1に示すよ
うに、不純物が第1の濃度にドープされた基板上に不純
物が該第1の濃度よりも低い第2の濃度のエピタキシャ
ル層を有する基板のチップ領域の一部分の該第2の濃度
のエピタキシャル層が除去された該不純物が第1の濃度
にドープされた基板上の露出面に金属電極が形成されて
なる構造を有することにより、また、不純物が第1の濃
度にドープされた基板上に不純物が該第1の濃度よりも
低い第2の濃度のエピタキシャル層を有する基板を用い
た半導体装置の製造方法において、該不純物が第1の濃
度にドープされた基板表面の該第1の濃度よりも低い第
2の濃度のエピタキシャル層のチップ領域の一部分を除
去して、該不純物が第1の濃度にドープされた基板上に
露出面を形成し、該露出面に金属電極を形成することに
より、また、前記チップ領域の除去部分が、チップ領域
の周縁の全域または四隅の部分であることにより、不純
物が第1の濃度にドープされた基板上に不純物が該第1
の濃度よりも低い第2の濃度のエピタキシャル層を有す
る基板を用いた半導体装置の製造方法において、前記不
純物が第1の濃度にドープされた基板の側面から基板コ
ンタクトを取ることにより達成される。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は本発明の原理説明図兼第1
の実施例の説明図であり、図3〜図5は本発明の第2か
ら第4の実施例の説明図である。
【0015】図において、1は基板、2はエピタキシャ
ル層、3は露出面、4は金属電極、5はp+ 基板、6は
エピタキシャル層、9はスクライブラインの位置、10は
凹部、11は基板電極、12はチップ、13はMCM基板、14
はバンプ、15は導通金具である。
【0016】本発明の第1の実施例では、図1に示すよ
うに、不純物の硼素(B)濃度が3〜9×1018cm-3
(抵抗率0.01〜0.02Ωcm)のp+ 型の基板1
上のエピタキシャル層2の厚さが1μmで不純物の硼素
濃度が1.5×1015cm-3(抵抗率10Ωcm)のい
わゆるp/p+ 基板のp型のエピタキシャル層2及び基
板1の一部を2μmの深さに除去して基板1の露出面3
を形成した後、電極材としてアルミニウムを用いた金属
電極4を形成する。この際、金属電極4の高さは、デバ
イス形成領域と同じ高さにする。その後、スクライブラ
インの位置でチップにスクライブすると、チップ表面の
基板1の露出部に金属電極4が形成されて、バンプを用
いたMCM実装をしやすくする。
【0017】次に本発明の第2の実施例では、図3
(a)に示すように、不純物である硼素(B)濃度が3
〜9×1018cm-3(抵抗率0.01〜0.02Ωc
m)のp+基板5上のpエピタキシャル層6の厚さが1
μmで不純物の硼素濃度が1.5×1015cm-3(抵抗
率10Ωcm)のp/p+ 基板を使ったCMOS−LS
Iのウェーハの最終工程において、p+ 基板5のチップ
のスクライブラインの位置9に沿って、図3(b)に示
すように、pエピタキシャル層6の表面に溝状の凹部10
を形成し、図3(c)に示すように、アルミニウム電極
をこの溝状の凹部10に埋め込んで基板電極11とする。そ
して、図3(d)に示すように、p+ 基板5をチップ12
にスクライブすると、図3(e)にチップ上面から見た
平面図で示すように、チップ12の表面の周辺に沿って基
板電極11が形成された構造となる。溝状の凹部10はダイ
ヤモンドカッターで形成する。
【0018】次に本発明の第3の実施例では、図4に示
すように、不純物である燐(P)濃度が1.5〜5×1
18cm-3(抵抗率0.01〜0.02Ωcm)のn+
基板上のnエピタキシャル層の厚さが1μmで、不純物
の燐濃度が4×1015cm-3(抵抗率10Ωcm)のn
/n+ 基板を使ったCMOS−LSIのウェーハの最終
工程において、チップ12の表面の四隅のみに丸い凹部を
形成し、アルミニウム電極を埋め込んで基板電極11とす
る。そしてチップ12をスクライブすると、チップ12の四
隅に基板電極11が形成された構造となる。
【0019】次に、本発明の第4の実施例では、図5に
示すように、エピタキシャル層の厚さ1μmのp/p+
基板を使ったCMOS−LSIのチップの側面から、基
板コンタクトを取るため、MCM基板13側にチップの大
きさに合わせて金属の導通金具15を取り付けておき、チ
ップ12をはめ込む。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エピタキシャル基板を使ったCMOS−LSIを、バン
プを使ったフリップチップ法でMCM実装する際に、基
板コンタクトが取りやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の原理説明図
【図2】 CMOSデバイスの寄生サイリスタ等価回路
【図3】 本発明の第2の実施例の説明図
【図4】 本発明の第3の実施例の説明図
【図5】 本発明の第4の実施例の説明図
【符号の説明】
図において 1 基板 2 エピタキシャル層 3 露出面 4 金属電極 5 p+ 基板 6 pエピタキシャル層 7 pMOS 8 nMOS 9 スクライブラインの位置 10 凹部 11 基板電極 12 チップ 13 MCM基板 14 バンプ 15 導通金具
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/41 H01L 29/44 C // H01L 21/60 311

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不純物が第1の濃度にドープされた基板
    上に不純物が該第1の濃度よりも低い第2の濃度のエピ
    タキシャル層を有する基板のチップ領域の一部分の少な
    くとも該第2の濃度のエピタキシャル層が除去された基
    板上の露出面に金属電極が形成されてなる構造を有する
    ことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 不純物が第1の濃度にドープされた基板
    上に不純物が該第1の濃度よりも低い第2の濃度のエピ
    タキシャル層を有する基板を用いた半導体装置の製造方
    法において、該不純物が第1の濃度にドープされた基板
    表面の該第1の濃度よりも低い第2の濃度のエピタキシ
    ャル層のチップ領域の一部分を除去して、該不純物が第
    1の濃度にドープされた基板上に露出面を形成し、該露
    出面に金属電極を形成することを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記チップ領域の除去部分が、チップ領
    域の周縁の全域または四隅の部分であることを特徴とす
    る請求項2記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 不純物が第1の濃度にドープされた基板
    上に不純物が該第1の濃度よりも低い第2の濃度のエピ
    タキシャル層を有する基板を用いた半導体装置の製造方
    法において、前記不純物が第1の濃度にドープされた基
    板の側面から基板コンタクトを取ることを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
JP7264003A 1995-10-12 1995-10-12 半導体装置およびその製造方法 Withdrawn JPH09107072A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003504855A (ja) * 1999-07-03 2003-02-04 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 金属半導体コンタクトを備えたダイオード、および金属半導体コンタクトを備えたダイオードの製造方法
JP2009302194A (ja) * 2008-06-11 2009-12-24 Sony Corp 電源遮断トランジスタを有する半導体装置

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Effective date: 20030107