JPH09232504A - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents
半導体装置とその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】従来ＩＣパッケージやＭＣＭに外付けされてい
たコンデンサ等の電子回路を、量産性のある実装技術に
よって、ＩＣパッケージ内やＭＣＭ基板上に組込む。 【解決手段】ＩＣチップよりも表面積が小さく、厚さが
極めて薄いフィルム状のコンデンサ等を、異方導電フィ
ルムを介してＩＣチップ上に接続する。
たコンデンサ等の電子回路を、量産性のある実装技術に
よって、ＩＣパッケージ内やＭＣＭ基板上に組込む。 【解決手段】ＩＣチップよりも表面積が小さく、厚さが
極めて薄いフィルム状のコンデンサ等を、異方導電フィ
ルムを介してＩＣチップ上に接続する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路
（ＩＣ）を用いた電子装置の高性能化と低価格化に関す
る。
（ＩＣ）を用いた電子装置の高性能化と低価格化に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】最近の高機能，低価格の電子装置にはＩ
Ｃ（ＬＳＩを含む総称とする）が多用され、抵抗，コン
デンサ等の部品と一緒にプリント基板等に実装され使わ
れている。
Ｃ（ＬＳＩを含む総称とする）が多用され、抵抗，コン
デンサ等の部品と一緒にプリント基板等に実装され使わ
れている。
【０００３】図４に示すようにこれらのＩＣ４１を実装
する場合には、雑音除去用の外付コンデンサ４８をＩＣ
パッケージ４３の外に取り付けて使われている。しか
し、電子装置の動作周波数や動作速度が上がるに連れ
て、外付コンデンサでは雑音を除去する機能が低下する
問題が生じている。このため、高誘電率の材料からなる
コンデンサをＩＣに内蔵した素子の開発例があり、コン
デンサの内蔵によって従来の外付けした場合に比べて雑
音強度が数分の一にできるとされている（例えば日経エ
レクトロニクス（NIKKEI ELECTRONICS）１９９３.５.２
４，７７頁）。コンデンサをＩＣに内蔵すると、上記し
た効果の他、電子装置の小型化と低コスト化ができる利
点がある。
する場合には、雑音除去用の外付コンデンサ４８をＩＣ
パッケージ４３の外に取り付けて使われている。しか
し、電子装置の動作周波数や動作速度が上がるに連れ
て、外付コンデンサでは雑音を除去する機能が低下する
問題が生じている。このため、高誘電率の材料からなる
コンデンサをＩＣに内蔵した素子の開発例があり、コン
デンサの内蔵によって従来の外付けした場合に比べて雑
音強度が数分の一にできるとされている（例えば日経エ
レクトロニクス（NIKKEI ELECTRONICS）１９９３.５.２
４，７７頁）。コンデンサをＩＣに内蔵すると、上記し
た効果の他、電子装置の小型化と低コスト化ができる利
点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した、Ｉ
Ｃにコンデンサを内蔵する従来構造は（１）チップ面積
が増えるのでコストが上がる、（２）コンデンサの製造
条件は従来のＩＣプロセス条件と異なるので、従来の設
計ルールを大幅に変更する必要でありコストが上がる、
などの欠点がある。
Ｃにコンデンサを内蔵する従来構造は（１）チップ面積
が増えるのでコストが上がる、（２）コンデンサの製造
条件は従来のＩＣプロセス条件と異なるので、従来の設
計ルールを大幅に変更する必要でありコストが上がる、
などの欠点がある。
【０００５】本発明は（１）従来の製造工程で作られた
ＩＣの表面上に、別の製造工程で作られたコンデンサを
量産性のある実装技術によって取り付け、コンデンサ付
きＩＣチップを安価に作ること、（２）従来と同じＩＣ
パッケージやＭＣＭ基板に、従来と同じ技術で組み立て
られることを主眼とし、コンデンサ付きＩＣを大量生産
で供給できる技術を提供し、電子装置の性能向上と、低
価格化に寄与することを目的としてなされたものであ
る。
ＩＣの表面上に、別の製造工程で作られたコンデンサを
量産性のある実装技術によって取り付け、コンデンサ付
きＩＣチップを安価に作ること、（２）従来と同じＩＣ
パッケージやＭＣＭ基板に、従来と同じ技術で組み立て
られることを主眼とし、コンデンサ付きＩＣを大量生産
で供給できる技術を提供し、電子装置の性能向上と、低
価格化に寄与することを目的としてなされたものであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の基本構造を図１
に示す。これはＩＣチップ１にコンデンサ２を貼り付け
たコンデンサ付きＩＣチップ１０をＩＣパッケージ３に
ワイヤ４で組み立てた後の側断面図である。また、本発
明の説明のためにこれを上面からみた概念図を図２と図
３に示す。コンデンサチップ２はＩＣパッケージの内部
でかつＩＣ表面上に取り付けられる。前述したように、
コンデンサ付きＩＣチップ１０をＩＣパッケージ３に従
来と同じ組み立て技術で実装するために、コンデンサ２
の構造はＩＣチップ１よりも表面積が小さく、厚さが極
めて薄いことが特徴である。
に示す。これはＩＣチップ１にコンデンサ２を貼り付け
たコンデンサ付きＩＣチップ１０をＩＣパッケージ３に
ワイヤ４で組み立てた後の側断面図である。また、本発
明の説明のためにこれを上面からみた概念図を図２と図
３に示す。コンデンサチップ２はＩＣパッケージの内部
でかつＩＣ表面上に取り付けられる。前述したように、
コンデンサ付きＩＣチップ１０をＩＣパッケージ３に従
来と同じ組み立て技術で実装するために、コンデンサ２
の構造はＩＣチップ１よりも表面積が小さく、厚さが極
めて薄いことが特徴である。
【０００７】このコンデンサはフィルムの如く極めて薄
い支持基板で構成され、変形しても強度が強く、特性の
劣化がないことが必要である。本発明ではこれをフレキ
シブルコンデンサ（以下ＦＣと略す）と呼び、一般に高
誘電率をもつ誘電体膜を用いて極端に薄いＳｉ単結晶の
支持基板上に構成されているものを言う。また、コンデ
ンサ付きＩＣチップ１０はＩＣパッケージへ組み立てる
関係から約２５０℃の耐熱性がある。
い支持基板で構成され、変形しても強度が強く、特性の
劣化がないことが必要である。本発明ではこれをフレキ
シブルコンデンサ（以下ＦＣと略す）と呼び、一般に高
誘電率をもつ誘電体膜を用いて極端に薄いＳｉ単結晶の
支持基板上に構成されているものを言う。また、コンデ
ンサ付きＩＣチップ１０はＩＣパッケージへ組み立てる
関係から約２５０℃の耐熱性がある。
【０００８】代表的なＦＣは、Ｓｉ基板上にＭＩＭ(Met
al-Insulator-Metal）型コンデンサを半導体プロセス技
術で形成した後、ウエーハのままＳｉ基板を機械研磨や
化学研磨で薄くして、チップに分割して大量の個数を得
ている。ＩＣチップの厚さは通常２００から３００μｍ
程度であり、本発明に用いるＦＣの厚さは約５０μｍ程
度が好適である。比誘電率約３００、厚さ約１００ｎｍ
のＳｒＴｉＯ3 誘電体薄膜により実効面積約６.５mm□
で１００ｎＦのコンデンサを形成できるので、４Ｍbit
ＤＲＡＭ 等の大型ＬＳＩチップ上にはバイパスコンデ
ンサとしてＦＣチップを取り付けることができる。
al-Insulator-Metal）型コンデンサを半導体プロセス技
術で形成した後、ウエーハのままＳｉ基板を機械研磨や
化学研磨で薄くして、チップに分割して大量の個数を得
ている。ＩＣチップの厚さは通常２００から３００μｍ
程度であり、本発明に用いるＦＣの厚さは約５０μｍ程
度が好適である。比誘電率約３００、厚さ約１００ｎｍ
のＳｒＴｉＯ3 誘電体薄膜により実効面積約６.５mm□
で１００ｎＦのコンデンサを形成できるので、４Ｍbit
ＤＲＡＭ 等の大型ＬＳＩチップ上にはバイパスコンデ
ンサとしてＦＣチップを取り付けることができる。
【０００９】また、量産性のある実装技術によってＦＣ
を取り付けるために、一例としてＩＣチップ表面とＦＣ
は異方導電フィルム（日立化成工業株式会社の商品名、
アニソルム）を介して接続される。これはＩＣチップ表
面とＦＣチップ表面を対向させ、接続する両電極の位置
を合わせて、異方導電フィルムを介して両者を約２００
℃で熱圧着し密着する技術である。これによって対向す
る電極部分は電気的に接続され、その他の部分は絶縁樹
脂で接着され、ＦＣ付きＩＣチップの構造が形成され
る。この取り付け作業はＩＣチップボンダを改良した自
動組み立て装置によって大量生産化することができる。
を取り付けるために、一例としてＩＣチップ表面とＦＣ
は異方導電フィルム（日立化成工業株式会社の商品名、
アニソルム）を介して接続される。これはＩＣチップ表
面とＦＣチップ表面を対向させ、接続する両電極の位置
を合わせて、異方導電フィルムを介して両者を約２００
℃で熱圧着し密着する技術である。これによって対向す
る電極部分は電気的に接続され、その他の部分は絶縁樹
脂で接着され、ＦＣ付きＩＣチップの構造が形成され
る。この取り付け作業はＩＣチップボンダを改良した自
動組み立て装置によって大量生産化することができる。
【００１０】ＦＣは厚さが極めて薄いのでフィルムの如
く変形し、ＩＣチップ表面の凹凸に添って完全に密着す
るのでＦＣ付きＩＣはＩＣ単体チップの如く一体化する
ことができる。セラミックス等のチップコンデンサや基
板を薄くしないコンデンサを用いたものに比べてＦＣ付
きＩＣチップの構造は信頼性が高い。
く変形し、ＩＣチップ表面の凹凸に添って完全に密着す
るのでＦＣ付きＩＣはＩＣ単体チップの如く一体化する
ことができる。セラミックス等のチップコンデンサや基
板を薄くしないコンデンサを用いたものに比べてＦＣ付
きＩＣチップの構造は信頼性が高い。
【００１１】
（実施例１）図５は本発明による一実施例である。図５
（ａ）にコンデンサ接続用電極パッド５２ａ，５２ｂを
持つＩＣ５１の表面と、ＦＣ５３の表面を対向させ、両
者の間に異方導電フィルム６０がある構成図を示す。
（ａ）にコンデンサ接続用電極パッド５２ａ，５２ｂを
持つＩＣ５１の表面と、ＦＣ５３の表面を対向させ、両
者の間に異方導電フィルム６０がある構成図を示す。
【００１２】ＦＣ５３は厚さ５０μｍのＳｉ基板５４と
厚さ１μｍのＳｉＯ2 膜５５の支持基板にＭＩＭ型のコ
ンデンサと電極パッド５９ａ，５９ｂがある構造であ
る。
厚さ１μｍのＳｉＯ2 膜５５の支持基板にＭＩＭ型のコ
ンデンサと電極パッド５９ａ，５９ｂがある構造であ
る。
【００１３】ＭＩＭ型部はＰｔ／Ｔｉ層５６，ＢＳＴ
（ＢａＴｉＯ3 とＳｒＴｉＯ3 の混晶）層５７とＡｕ／
Ｔｉ層５８から構成されている。
（ＢａＴｉＯ3 とＳｒＴｉＯ3 の混晶）層５７とＡｕ／
Ｔｉ層５８から構成されている。
【００１４】図５（ｂ）にＩＣ５１の電極パッド５２
ａ，５２ｂと、ＦＣ５３の電極パッド５９ａ，５９ｂの
位置をそれぞれ合わせて、熱圧着で組み立てたチップ主
要部の側断面を示す。
ａ，５２ｂと、ＦＣ５３の電極パッド５９ａ，５９ｂの
位置をそれぞれ合わせて、熱圧着で組み立てたチップ主
要部の側断面を示す。
【００１５】異方導電フィルム６０はＡｕ等の導電粒子
が含まれる接着樹脂からなり、熱圧着によってこれが塑
性変形し、対向する電極パッドは導電粒子６１ａ，６１
ｂによって電気的に接続され、その他の部分は絶縁体樹
脂６２で接着される。この作業はＩＣチップに分割され
る前のウエーハ状態で行ってもよく、量産化しやすい自
動装置の構成で決められるものである。
が含まれる接着樹脂からなり、熱圧着によってこれが塑
性変形し、対向する電極パッドは導電粒子６１ａ，６１
ｂによって電気的に接続され、その他の部分は絶縁体樹
脂６２で接着される。この作業はＩＣチップに分割され
る前のウエーハ状態で行ってもよく、量産化しやすい自
動装置の構成で決められるものである。
【００１６】ＩＣチップに接続するコンデンサにＦＣを
用いる理由は、変形に対してコンデンサが劣化しない裕
度が大きいのでＩＣ表面に沿ってこれを完全密着できる
こと、コンデンサが付いたＩＣチップはＦＣの厚さが薄
いので従来と同じ取扱ができることである。本発明はチ
ップボンダと同じ技術を用いてチップを量産化できるの
で、チップコンデンサをＩＣの外につける従来技術と作
業性を比べても生産性に遜色がない。しかもＩＣチップ
に部品を集積化できるので小型化の効果が大きい。本発
明の主旨からして、ＦＣは同一チップ内に多数個のコン
デンサが構成されていてもよく、またＩＣチップ上に取
り付けるＦＣチップは複数個であってもよい。
用いる理由は、変形に対してコンデンサが劣化しない裕
度が大きいのでＩＣ表面に沿ってこれを完全密着できる
こと、コンデンサが付いたＩＣチップはＦＣの厚さが薄
いので従来と同じ取扱ができることである。本発明はチ
ップボンダと同じ技術を用いてチップを量産化できるの
で、チップコンデンサをＩＣの外につける従来技術と作
業性を比べても生産性に遜色がない。しかもＩＣチップ
に部品を集積化できるので小型化の効果が大きい。本発
明の主旨からして、ＦＣは同一チップ内に多数個のコン
デンサが構成されていてもよく、またＩＣチップ上に取
り付けるＦＣチップは複数個であってもよい。
【００１７】（実施例２）図６は本発明による他の実施
例である。これは実施例１で述べた方法によって作った
ＦＣ付ＩＣチップ７１をＣＣＢ法でＩＣパッケージ７３
に組み立てた構成の側断面図である。ＦＣ付ＩＣチップ
７１の電極パッド７４には複数個のＡｕボールバンプ７
２があり、この高さがＦＣを付けたＩＣの突出部より高
いことが特徴である。例えば厚さ３０μｍのＦＣチップ
を用いたＦＣ付Ｓｉ ＩＣチップ７１では高さ５０μｍ
のＡｕボールバンプ７２を用いる。
例である。これは実施例１で述べた方法によって作った
ＦＣ付ＩＣチップ７１をＣＣＢ法でＩＣパッケージ７３
に組み立てた構成の側断面図である。ＦＣ付ＩＣチップ
７１の電極パッド７４には複数個のＡｕボールバンプ７
２があり、この高さがＦＣを付けたＩＣの突出部より高
いことが特徴である。例えば厚さ３０μｍのＦＣチップ
を用いたＦＣ付Ｓｉ ＩＣチップ７１では高さ５０μｍ
のＡｕボールバンプ７２を用いる。
【００１８】本発明の実施例で述べたＦＣ付ＩＣチップ
７１はＩＣパッケージに入れないで使われるＭＣＭ(Mul
ti Chip Module）にも従来と同じ組み立て技術で適用す
ることができる特徴がある。
７１はＩＣパッケージに入れないで使われるＭＣＭ(Mul
ti Chip Module）にも従来と同じ組み立て技術で適用す
ることができる特徴がある。
【００１９】以上述べた様に本発明はＦＣをＩＣチップ
に取り付けたことを特徴としている。ＩＣチップにＦＣ
を取り付ける方法は異方導電フィルムで熱圧着すること
で説明してきたが異方導電樹脂でもよく、またＡｇ粒子
を含む導電性接着材を電極パッド近辺に用いた組み立て
法であってもよい。
に取り付けたことを特徴としている。ＩＣチップにＦＣ
を取り付ける方法は異方導電フィルムで熱圧着すること
で説明してきたが異方導電樹脂でもよく、またＡｇ粒子
を含む導電性接着材を電極パッド近辺に用いた組み立て
法であってもよい。
【００２０】また、フレキシブルなコンデンサの支持基
板は簡単な技術で薄膜化できる単結晶の材料がよく、Ｓ
ｉの他、例えばＧａＡｓ，Ｇｅなどが使われる。また、
例えば耐熱性のある厚さ５０μｍのポリイミド膜を支持
基板に用い、低温スパッタ法で形成したＭＩＭ型コンデ
ンサもフレキシブルなコンデンサに属することを付言す
る。
板は簡単な技術で薄膜化できる単結晶の材料がよく、Ｓ
ｉの他、例えばＧａＡｓ，Ｇｅなどが使われる。また、
例えば耐熱性のある厚さ５０μｍのポリイミド膜を支持
基板に用い、低温スパッタ法で形成したＭＩＭ型コンデ
ンサもフレキシブルなコンデンサに属することを付言す
る。
【００２１】本発明の主旨からしてＩＣチップに取り付
ける電気部品はフレキシブルな構造であることが特徴で
あるのでコンデンサに限定されるものでなく、ＭＭＩＣ
(Monolithic Microwave ＩＣ）の様に超高周波領域では
コイル，抵抗など、使われている電気部品をフレキシブ
ルコイル（ＦＬ），フレキシブル抵抗（ＦＲ）あるいは
少なくとも１個含んだＦＣ，ＦＬ，ＦＲからなる複合集
積回路素子（フレキシブルチップ）をＩＣチップに付加
したものであってもよい。フレキシブルチップは以上述
べたＦＣ同様、Ｓｉ基板上に半導体プロセス技術を用い
て形成できることは言うまでもない。
ける電気部品はフレキシブルな構造であることが特徴で
あるのでコンデンサに限定されるものでなく、ＭＭＩＣ
(Monolithic Microwave ＩＣ）の様に超高周波領域では
コイル，抵抗など、使われている電気部品をフレキシブ
ルコイル（ＦＬ），フレキシブル抵抗（ＦＲ）あるいは
少なくとも１個含んだＦＣ，ＦＬ，ＦＲからなる複合集
積回路素子（フレキシブルチップ）をＩＣチップに付加
したものであってもよい。フレキシブルチップは以上述
べたＦＣ同様、Ｓｉ基板上に半導体プロセス技術を用い
て形成できることは言うまでもない。
【００２２】
（１）ＩＣチップ上にコンデンサが搭載されているの
で、電子装置の小型化と性能向上に寄与した。
で、電子装置の小型化と性能向上に寄与した。
【００２３】（２）コンデンサは厚さが薄く、フレキシ
ブルで使えるので、これを付けたＩＣチップは密着性が
よく、高さが従来とあまり変わらないため、従来の組み
立て技術のまま、このＩＣチップを取り扱うことができ
た。
ブルで使えるので、これを付けたＩＣチップは密着性が
よく、高さが従来とあまり変わらないため、従来の組み
立て技術のまま、このＩＣチップを取り扱うことができ
た。
【００２４】（３）フレキシブルコンデンサをＩＣチッ
プ上に接続する技術に量産性の優れた異方導電フィルム
の熱圧着を用い、低コスト化できるようになった。
プ上に接続する技術に量産性の優れた異方導電フィルム
の熱圧着を用い、低コスト化できるようになった。
【図１】本発明の一実施例のコンデンサ付ＩＣチップの
側断面図。
側断面図。
【図２】本発明のコンデンサ付ＩＣチップのパッケージ
への組みを示す説明図。
への組みを示す説明図。
【図３】本発明のコンデンサ付ＩＣチップのパッケージ
への組みを示す説明図。
への組みを示す説明図。
【図４】従来の外付コンデンサとＩＣを用いた電子回路
の説明図。
の説明図。
【図５】本発明の一実施例におけるフレキシブルコンデ
ンサとＩＣチップの取り付け工程を示す断面図。
ンサとＩＣチップの取り付け工程を示す断面図。
【図６】本発明の一実施例のフレキシブルコンデンサ付
ＩＣチップの断面図。
ＩＣチップの断面図。
１，５１…ＩＣチップ、２…フレキシブルコンデンサ、
３…ＩＣパッケージ、４…ワイヤ、１０,７１…フレキ
シブルコンデンサ付ＩＣチップ、５２ａ,５２ｂ…ＩＣ
の電極パッド、５９ａ，５９ｂ…ＦＣ５３の電極パッ
ド、６０…異方導電フィルム。
３…ＩＣパッケージ、４…ワイヤ、１０,７１…フレキ
シブルコンデンサ付ＩＣチップ、５２ａ,５２ｂ…ＩＣ
の電極パッド、５９ａ，５９ｂ…ＦＣ５３の電極パッ
ド、６０…異方導電フィルム。
Claims (5)
- 【請求項１】半導体集積回路素子（以下ＩＣという）の
表面に上記ＩＣの表面積未満の面積を持ち、薄い厚さか
らなるコンデンサ，コイル，抵抗の少なくとも１種類の
電気部品を含んだチップ（以下フレキシブルチップとい
う）を上記ＩＣ表面に接続し固定した構造を持つことを
特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】ＩＣの表面に上記ＩＣの表面積未満の面積
を持ち、薄い厚さからなるコンデンサ（以下フレキシブ
ルコンデンサという）を接続し固定した構造を持つこと
を特徴とする半導体装置。 - 【請求項３】請求項１または２記載の装置において、Ｉ
Ｃの表面の電極とフレキシブルチップとコンデンサの表
面の電極とを異方導電フィルムを介して加圧接続し固定
してなることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項４】請求項１または２記載の装置において、フ
レキシブルチップとコンデンサはＳｉ単結晶の支持基板
上に形成され上記膜厚は１００μｍ以下であることを特
徴とする半導体装置。 - 【請求項５】ＩＣを製造する工程と、フレキシブルチッ
プとコンデンサを製造する工程と、上記ＩＣの表面上に
上記フレキシブルチップまたはコンデンサの表面を対向
させ、両者に形成されている電極パッドを接続する工程
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8034577A JPH09232504A (ja) | 1996-02-22 | 1996-02-22 | 半導体装置とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8034577A JPH09232504A (ja) | 1996-02-22 | 1996-02-22 | 半導体装置とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09232504A true JPH09232504A (ja) | 1997-09-05 |
Family
ID=12418188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8034577A Pending JPH09232504A (ja) | 1996-02-22 | 1996-02-22 | 半導体装置とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09232504A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6319765B1 (en) | 1998-12-30 | 2001-11-20 | Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. | Method for fabricating a memory device with a high dielectric capacitor |
| US7176579B2 (en) | 2002-12-27 | 2007-02-13 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor module |
-
1996
- 1996-02-22 JP JP8034577A patent/JPH09232504A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6319765B1 (en) | 1998-12-30 | 2001-11-20 | Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. | Method for fabricating a memory device with a high dielectric capacitor |
| US7176579B2 (en) | 2002-12-27 | 2007-02-13 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor module |
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