JPH1174309A - 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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JPH1174309A
JPH1174309A JP9231052A JP23105297A JPH1174309A JP H1174309 A JPH1174309 A JP H1174309A JP 9231052 A JP9231052 A JP 9231052A JP 23105297 A JP23105297 A JP 23105297A JP H1174309 A JPH1174309 A JP H1174309A
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JP
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chip
substrate
resin layer
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elastic resin
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JP9231052A
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Keiichi Sasaki
圭一 佐々木
Nobuo Hayasaka
伸夫 早坂
Katsuya Okumura
勝弥 奥村
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Toshiba Corp
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    • H01L2224/73203Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector

Abstract

(57)【要約】 【課題】ダイシング後の工程数の増加を招かずに、熱膨
張率が互いに異なるガラエポ基板とSiチップとの接続
の信頼性の低下を防止すること。 【解決手段】複数のSiチップ1が形成されたSiウェ
ハ10上に弾性樹脂層7を形成し、次に複数のSiチッ
プ1のそれぞれに対する複数の接続孔を弾性樹脂層7に
形成し、次に上記複数の接続孔内を埋め込むように、こ
れらの接続孔のそれぞれにプラグ・バンプ8を形成し、
次にSiウェハ10をダイシングし、Siウェハ10を
複数のSiチップ1に分離し、次に半田バンプを介して
プラグ・バンプ8をガラエボ基板のパッドに接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱膨張率が互いに
異なるチップと基板を接続してなる半導体装置およびそ
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、コンピューターや通信機器の重要
部分には、多数のトランジスタや抵抗等を電気回路を達
成するようにむすびつけ、半導体基板上に集積化して形
成した大規模集積回路(チップ)が多用されている。こ
のため、機器全体の性能は、チップ単体の性能と大きく
結び付いている。LSI単体の性能向上は、集積度を高
めること、つまり素子の微細化により実現できる。この
ため、機器の性能を高めるためには、微細加工技術が重
要となる。
【0003】機器の性能を高めるために、このような微
細加工技術と同時に、基板上にチップを高密度に実装す
る実装技術も重要となる。基板の熱膨張率は、通常、チ
ップのそれとは異なっている。例えば、ガラスエポキシ
基板(以下、ガラエボ基板という)の熱膨張率は1×1
-5〜1×10-4-1であるのに対し、Siチップのそ
れは2.6〜3.6×10-6-1であり、両者の間には
1桁から2桁の違いがある。
【0004】このような熱膨張率の違いは、基板からチ
ップが剥がれる原因となる。そこで、図3に示すよう
に、基板81とチップ82との間に樹脂84を注入し
(アンダーフィルし)、バンプ83を樹脂84で封止す
ることにより、基板81とチップ82との密着性を確保
することが提案されている。
【0005】しかしながら、この種の手法には以下のよ
うな問題があった。すなわち、ウェハをダイシングして
取り出した個々のチップについて、上記密着性確保のた
めの工程を行なわなければならず、ダイシング後の工程
数が増大するという問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、基板上に
それとは熱膨張率が異なるチップを実装する際に、熱膨
張率の違いによって基板からチップが剥がれるのを防止
するために、バンプを樹脂で封止することにより、基板
とチップとの密着性を確保していた。
【0007】しかしながら、ダイシング後の全てのチッ
プについて、上記密着性確保のための工程を行なわなけ
ればならず、ダイシング後の工程数が増大するという問
題があった。
【0008】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、ダイシング後の工程数
の増加を招くこと無く、熱膨張率が互いに異なる基板と
チップとの接続の信頼性の低下を防止できる半導体装置
を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
[構成]上記目的を達成するために、本発明に係る半導
体装置(請求項1)は、熱膨張率が互いに異なるチップ
と基板を、第1の接続部材を介して接続してなる半導体
装置であって、前記チップには、弾性樹脂層で覆われた
部分を有する第2の接続部材が形成され、この第2の接
続部材が前記第1の接続部材に接続していることを特徴
とする。
【0010】ここで、前記チップは例えばSiチップ、
前記基板は例えばガラエポ基板である(請求項2)。ま
た、前記第1の接続部材はバンプであり、前記第2の接
続部材は弾性材を含む導電性ペーストで形成することが
好ましい(請求項3)。
【0011】また、前記弾性樹脂層は、前記第2の接続
部材が形成された側のチップ表面を覆っていることが好
ましい(請求項4)。また、前記弾性樹脂層は、発泡ス
チロールまたはゴムで形成することが好ましい(請求項
5)。
【0012】また、本発明に係る半導体装置の製造方法
(請求項6)は、複数のチップが形成されたウェハ上に
弾性樹脂層を形成する工程と、前記複数のチップのそれ
ぞれに対する複数の接続孔を前記弾性樹脂層に形成する
工程と、前記複数の接続孔内を埋め込むように、前記複
数の接続孔のそれぞれに第1の接続部材を形成する工程
と、前記ウェハを切断し、前記ウェハを前記複数のチッ
プに分離する工程と、前記ウェハを切断して得られたチ
ップと熱膨張率が異なる基板を、第2の接続部材を介し
て前記第1の接続部材に接続する工程とを有することを
特徴とする。
【0013】[作用]本発明(請求項1〜5)によれ
ば、チップと基板の間の熱膨張率の差による歪みを弾性
樹脂層に吸収させることができるので、熱膨張率の差に
よる歪みに起因したチップと基板の接続の信頼性の低下
を防止できる。
【0014】このような効果は、弾性材が含まれた導電
性ペーストで第2の接続部材を形成したり(請求項
2)、第2の接続部材が形成された側のチップ表面を覆
うように弾性樹脂層を形成すること(請求項3)により
顕著になる。
【0015】また、このような弾性樹脂層は、ウェハを
ダイシングして取り出した個々のチップ毎に形成する必
要がなく、例えば本発明(請求項6)のように、ウェハ
に弾性樹脂層を形成し、この弾性樹脂層をダイシングと
同時に分離することにより、各チップに同時に形成する
ことができる。また、第2の接続部材は、ダイシング前
に各チップに同時に形成される。したがって、弾性樹脂
層、第2の接続部材を設けても、ダイシング後の工程数
が増大することはない。
【0016】なお、本発明(請求項1〜5)における第
1の接続部材、第2の接続部材は、それぞれ本発明(請
求項6)における第2の接続部材、第1の接続部材に相
当する。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態(以下、実施形態という)を説明する。図
1は、本発明の一実施形態に係る半導体装置を示す断面
図である。図の上方には、同半導体装置の破線で囲まれ
た部分の拡大図も示してある。
【0018】この半導体装置は、大きく分けて、Siチ
ップ1と、このSiチップ1を実装するガラエポ基板2
から構成されている。Siチップ1は、半田バンプ3を
介して、ガラエポ基板2に電気的・機械的に接続されて
いる。
【0019】Siチップ1は、素子が集積形成されたS
i基板4と、このSi基板4上に形成された層間絶縁膜
5と、この層間絶縁膜5内に形成された多層配線層6
と、層間絶縁膜5上に形成された弾性樹脂層7と、この
弾性樹脂層7に開口された接続孔を介して多層配線層6
に接続し、かつ弾性材を含む導電性ペーストで形成され
たプラグ・パッド8とから構成されている。
【0020】ここで、導電性ペースト中の上記弾性材
は、導電性の材料であることを好ましい。また、弾性樹
脂層7は、発泡スチロールまたはゴムで形成することが
好ましい。また、弾性樹脂層7の熱膨張率は、図3の樹
脂84とは異なり、チップと基板との中間程度の熱膨張
率である必要ない。すなわち、弾性樹脂層7は、熱膨張
率の違いにより生じる歪みを吸収できれば、その材料は
特に限定されない。
【0021】プラグ・パッド8は、パッド再配列のため
に、横方向に引き出されており、この引き出された部分
が、半田バンプ3を介して、ガラエポ基板2に設けられ
たパッド9に電気的に接続している。
【0022】このような構成であれば、Siチップ1と
ガラエポ基板2との間の熱膨張率の差による歪みは、弾
性樹脂層7に吸収されるので、熱膨張率が互いに異なる
Siチップ1とガラエポ基板2との接続の信頼性の低下
を防止できる。
【0023】このような効果は、本実施形態のように、
プラグ・パッド8を導電性の弾性材を含む導電性ペース
トで形成し、プラグ・パッド8の形成領域を除いた、ガ
ラエポ基板2と対向する側のチップ表面の全体に、弾性
樹脂層7を形成することにより顕著になる。なお、プラ
グ・パッド8の材料は、必ずしも弾性材を含む必要はな
い。
【0024】また、素子の微細化に伴う程度のプラグ・
パッド8の微細化であれば、プラグ・パッド8の強度が
弱くなることはなく、Siチップ1とガラエポ基板2と
の接続の信頼性は低下しない。さらに、このような弾性
樹脂層7、プラグ・パッド8を有するSiチップ1は、
後述するように、ダイシング後の工程数を招かずに製造
することができる。
【0025】かくして本実施形態によれば、ダイシング
後の工程数を招かずに、素子の微細化が進んでも、熱膨
張率が互いに異なるSiチップ1とガラエポ基板2との
接続の信頼性の低下を防止できるようになる。
【0026】次に図2の工程断面図を用いて、本実施形
態の半導体装置の製造方法について説明する。なお、パ
ッド9が形成されたガラエポ基板2の製造方法は、従来
方法と同じなので省略する。
【0027】まず、図2(a)に示すように、Siウェ
ハ10に複数のSiチップ1を周知の方法に従って形成
する。Siチップ1は、図1に示したような構造(Si
基板4、層間絶縁膜5、多層配線層6)を有しているが
省略してある。ここまでは従来と同じプロセスである。
【0028】次に図2(b)に示すように、Siウェハ
10上に弾性樹脂層7を形成した後、各Siチップ1の
多層配線層(不図示)のそれぞれに対する複数の接続孔
を弾性樹脂層7に開口する。接続孔の開口は、例えばフ
ォトリソグラフィとRIEを用いて行なう。
【0029】なお、図には、簡単なために各Siチップ
にそれぞれ1個の接続孔しか示されていないが、実際に
は基板との接続に必要な数だけ接続孔を形成する。次に
図2(c)に示すように、スクリーン印刷法を用いて、
導電性の弾性材を含む導電性ペーストからなるプラグ・
パッド8を形成する。このプラグ・パッド8は、多層配
線層に接続するように接続孔内に埋め込まれるととも
に、パッド再配列のために、横方向に引き出された形状
に形成される。
【0030】次に図2(d)に示すように、プラグ・パ
ッド8の横方向に引き出された部分に半田バンプ3を形
成する。次に図2(e)に示すように、Siウェハをダ
イシングし、Siウェハを複数のSiチップ1に分離す
る。この後は周知の方法に従う。すなわち、ウェハダイ
ソードを行なうことでチップパッケージを形成した後、
半田バンプ3によりSiチップ1とガラエポ基板を電気
的に接続する。
【0031】このような製造方法によれば、ダイシング
前に、Siウェハ10上に弾性樹脂層7を形成し、この
弾性樹脂層7をSiウェハ10のダイシングと同時に分
離することにより、ダイシング後の個々のSiチップ1
毎に弾性樹脂層7を形成せずに済む。したがって、Si
チップ1に弾性樹脂層7、プラグ・パッド8を設けて
も、ダイシング後の工程数が増大することはない。
【0032】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、弾
性樹脂層で覆われた部分を有する接続部材をチップに形
成することにより、ダイシング後の工程数の増加を招か
ずに、熱膨張率が互いに異なるチップと基板との接続の
信頼性の低下を防止できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る半導体装置を示す断
面図
【図2】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方
法を示す工程断面図
【図3】従来の半導体装置を示す断面図
【符号の説明】
1…Siチップ 2…ガラエポ基板 3…半田バンプ(第1(2)の接続部材) 4…Si基板 5…層間絶縁膜 6…多層配線層 7…弾性樹脂層 8…プラグ・パッド(第2(1)の接続部材) 9…パッド 10…Siウェハ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱膨張率が互いに異なるチップと基板を、
    第1の接続部材を介して接続してなる半導体装置であっ
    て、前記チップには、弾性樹脂層で覆われた部分を有す
    る第2の接続部材が形成され、この第2の接続部材が前
    記第1のバンプに接続していることを特徴とする半導体
    装置。
  2. 【請求項2】前記チップはSiチップ、前記基板はガラ
    スエポキシ基板であることを特徴とする請求項1に記載
    の半導体装置。
  3. 【請求項3】前記第1の接続部材はバンプであり、前記
    第2の接続部材は弾性材を含む導電性ペーストで形成さ
    れていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装
    置。
  4. 【請求項4】前記弾性樹脂層は、前記第2の接続部材が
    形成された側のチップ表面を覆っていることを特徴とす
    る請求項1に記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】前記弾性樹脂層は、発泡スチロールまたは
    ゴムで形成されていることを特徴とする請求項1に記載
    の半導体装置。
  6. 【請求項6】複数のチップが形成されたウェハ上に弾性
    樹脂層を形成する工程と、 前記複数のチップのそれぞれに対する複数の接続孔を前
    記弾性樹脂層に形成する工程と、 前記複数の接続孔内を埋め込むように、前記複数の接続
    孔のそれぞれに第1の接続部材を形成する工程と、 前記ウェハを切断し、前記ウェハを前記複数のチップに
    分離する工程と、 前記ウェハを切断して得られたチップと熱膨張率が異な
    る基板を、第2の接続部材を介して、前記第1の接続部
    材に接続する工程とを有することを特徴とする半導体装
    置の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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