JPS63104453A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置、特にその配線基板に適用して有
効な技術に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置では、搭載する半導体ペレットの取付けとそ
の電気的接続とを行うためにペレット取付用の配線基板
が用いられる。その一つにいわゆるマザーチップがある
。このマザーチップについては、たとえば特開昭５４−
７３５６４号公報に詳細に説明されている。

ところで、上記マザーチップは、ンリコン（Ｓｌ）単結
晶からなる半導体ペレットを搭載する半導体装置の場合
には、その熱膨張の整合を図るために同一材料のンリコ
ンで形成することが一般に行われている。

上記マザーチップは、通常そのマザーチップに取付けら
れている半導体ペレ７）の電気的導通を、該マザーチッ
プが取イ」けられている基板に形成されている配線に伝
達するだめの配線専用基板として使用されるものである
。したがって、その電気的導通はマザーチップを貫通す
る配線を介して行うのが合理的である。

〔発明が解決しようどする問題点〕

ところが、上記のような所定の早さを泊するシリコン基
板からなるマザーチップでは、その厚さ方向に、それも
狭い間隔で貫通孔を形成し、該貫通孔に導電材料を充填
して」−記基板を貫通ずる配線を形成することは困難で
あることが本発明者により見出された。

本発明の目的は、その間隔が極めて微小な場合であって
も、基板の一生面から他の一生面への電気的導通を可能
にする技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、搭載するペレットとの間の熱膨張
に整合性がある貫通配線を有する配線基板を提供するこ
とにある。

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開面から明らかになるであろう
。

〔問題点を解決するだめの手段〕

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、次の通りである。

すなわち、シリコン基板に、該基板と電気的に絶縁され
た配線を形成し、必要な場合には該配線を絶縁膜で被覆
して単位基板を形成し、複数の該単位基板を、各単位基
板の間に接合材を介在させて積層し、次いで加熱・加圧
して上記単位基板の積層体を形成し、該積層体を上記配
線を横断する方向に板状に切断して配線基板を形成する
ものである。

〔作用〕

上記した手段によれば、いわゆるリソグラフィ技術を適
用することもできることから、その間隔がきわめて微細
な貫通配線を有する配線基板を容易に形成することがで
きるものである。また、上記配線基板を、シリコン基板
を積層形成して製造することにより、その主体をシリコ
ンにすることができるため、同じくシリコンからなる半
導体ペレットを搭載する場合、その熱膨張の整合をとる
ことができるものである。

〔実施例〕

第１図は本発明による一実施例である半導体装置に用い
られているマザーデツプを示す拡大部分断面図であり、
第２図は上記半導体装置の概略を示す部分断面図である
。また、第３図（ａ）、ら）は上記マザーチップの製造
に用いる単位基板を示す部分断面図であり、第４図は上
記単位基板の積層体を示す概略部分断面図である。

本実施例の半導体装置は、所定の配線（図示せず）が形
成されている樹脂からなる取付基板１に、配線専用基板
である、いわゆるマザーデツプ２が半田ハンプ２ａを介
して取付固定され、該マザーチップ２には複数の半導体
ペレット３が半田バンプ３ａを介して取付固定され、さ
らにマザーチップ２には断面コ字状のキャップ４が接着
剤４ａで取付けられているものである。上記半導体装置
では、半導体ペレフト３が、半田バンプ３ａ、マザーチ
ップ２および半田バンプ２ａを介して配線基板１と電気
的に接続されているものである。

本実施例では、上記マザーチップ２が第１図に拡大して
示すような構造からなるものである。すなわち、その本
体基板は、シリコン５に二酸化ケイ素（Ｓ１０２）から
なる絶縁膜６が、該絶縁膜６には所定幅のアルミニウム
（Ａβ）からなる貫通配線７が、該貫通配線７には二酸
化ケイ素からなる絶縁膜８が、さらに該絶縁膜８にはア
ルミニウムからなる接合材９がそれぞれ被着形成された
ものを一単位として、図中横方向に配列形成されてなる
ものである。そして、上記本体基板の上面には、上記貫
通配線７と電気的に接続されたアルミニウムからなる配
線１０が、その上部等には二酸化ケイ素からなる絶縁膜
１１がそれぞれ被着形成されて必る。上記絶縁膜１１の
所定位置には開口部１１ａが形成され、該開口部１１ａ
には、半導体ペレット搭載用のバンプ電極１２が上記配
線１０と電気的に接続する状態で形成されている。

一方、上記本体基板の下面には、同じく貫通配線７と電
気的に接続されている配線１３が被着されており、該配
線１３には絶縁膜１４が被着形成されている。そして、
上記絶縁膜１４の開口部１４ａには配線１３と電気的に
接続された、半田を主体とするハンプ電極１５が取付け
られている。

次に、上記マザーチップ２の製造を中心に、本実施例の
半導体装置の製造方法について説明する。

先ず、第３図に示すような単位基板１６を用意する。第
３図（ａ）はこの単位基板１６の縦断面を示すものであ
り、同図ら）におけるＩＡ＝ｌＩＩＡ断面図である。ま
た、第３図０：１）は同図（ａ）におけるＩＢ−ＩＢ断
面図であり、上記単位基板の横断面を示すものである。

上記単位基板１６は、ンリ」ン（Ｓｉ）基板１７の表面
に、その酸化膜からなる絶縁膜１８が、該絶縁膜１８に
は所定幅で一定方向に延長されたアルミニウム（Δβ）
からなる配線１９が、また該配線１９にはＣＶＤ法で被
着された二酸化ケイ素（ＳｉＣ２）からなる絶縁膜２０
がそれぞれ積層されてなるものである。

次に、複数の上記単位基板１６を、各単位基板１６の間
にアルミニウム箔（接合材）２１を介在させて積層し、
その状態でたとえば５００℃に加熱し、かつ積層した単
位基板１６に対して垂直な方向に加圧する。その結果、
第４図に示す積層体２２を得る。この積層体２２では、
上記単位基板２２がそれぞれアルミニウム箔２１を介し
て拡散接合により強固に接合されている。なお、アＪｌ
・ミニラム箔２１は、アルミニウムを含む合金であって
もよい。

こうして積層体２２を形成した後、該積層体２２を、各
単位基板１６に形成されている配線１９に垂直な方向で
ある第４図のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂの２ケ所で切断することに
より、本実施例におけるマザーチップ２０本体基板が得
られる。以−ヒの説明から明らかなように、第３図、第
４図におけるシリコン基板１７、絶縁膜１８、配線１９
、絶縁膜２０およびアルミニウム箔２１は、第１図に示
す　７一 本体基板におけろシリコン５、絶縁膜６、貫通配線７、
絶縁膜３および接合材９にそれぞれ対応するものである
。

以下の工程を経て上記本体基板をノヒ成した後、通常の
ウェハ工程技術等を用いて第１図に示すような配線１０
．１３、絶縁膜１１．１４およびバンプ電極１２等の形
成を行うことにより、本実施例に示すマサー壬ンブ２の
製造が達成されるものである。

次いで、常法に基づいて半導体ペレット３を−１゜記マ
ザーチップ２に取イマ１げ、該マザーチップ２を取付基
板１に取付け、その他通常の二「稈を経て本実施例の半
導体装置の製造を達成することができるものである。

このように、本実施例によれば以下の効果を得ることが
できる。

（１）、シリコン基板１７に絶縁膜１８を、その上に配
線１９を、さらに該配線１９の十に絶縁膜２０をそれぞ
れ被着して単位基板１６を形成し、複数の該単位基板１
６を、各単位基板１６の間に接合材を介在させて積層し
、次いで加熱・加圧して手記単位基板１６の積層体２２
を形成し、該積層体２２を手記配線を横断する方向に板
状に切断して本体基板を形成し、該本体基板に常法に基
づいて配線１０．１３および電極１２．１５等を形成し
、マザ−チップ２を製造することにより、いわゆるリソ
グラフィ技術を用いて一１ユ記配線基板の表裏を貫通す
る配線を形成できるため、−ｈ記貫通配線を極めて微小
ピッチの間隔でも形成することができる。

（２）、上記（１）により、高集積度の半導体ペレット
３を搭載し、該半導体ペレット３の電気的導通をマザー
チップ２の上記貫通配線７を通して該マザーチップ２の
裏面に引き出すことができることから、搭載ずろ半導体
ペレット３を駆動するだめの配線長さを短縮することが
できるので、半導体装置の演算速度の向上を達成するこ
とができる。

（３）、上記（１）に記載するように、上記配線基板を
、シリコン基板を積層して形成することにより、その主
体をシリコンからなる構造にすることがてきるので、同
じくシリコンからなる半導体ペレットを搭載する場合、
その熱膨張の整合をさることができる。

（４）、上記（３）により、大形の半導体ベレットを搭
載することが可能となる。

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
であることはいうまでもない。

たとえば、マザーチップ２を構成する具体的材料は、前
記実施例に示したものに限るものでなく、所期の目的を
達成できる範囲で種々変更使用できることはいうまでも
ない。また、半導体装置の具体的構造も同様に限定され
るものでない。

特に、実施例では、単位基板１６の接合材２０としてア
ルミニウム箔を使用する場合について説明したがこれに
限るなく、同一の目的に利用できる材料であれば、たと
えば絶縁材料を用いることもできる。接合材２０として
絶縁材料を使用する場合には、単位基板１６から絶縁膜
２０を除去することもできる。

また、前記実施例では、単位基板１６には単層の配線１
９が形成されているものを示したが、２層以上形成する
ものであってもよい。さらに、上記配線１９は全てが同
一方向に延長され、隣接する配線１９の間には電気的な
接続が無いもののみを示したが、配線間を互いに電気的
に接続させることもできる。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるマザーチップに適用
した場合について説明したが、これに限定されるもので
はなく、たとえば、パッケージ基板等の種々の配線基板
、特に高密度の配線を必要とする配線基板に適用して有
効な技術である。

〔発明の効果〕

本願においそ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、下記の通りである
。

−１１＝ すなわち、シリコン基板に、該基板と電気的に絶縁され
た配線を形成し、必要な場合には該配線を絶縁膜で被覆
して単位基板を形成し、複数の該単位基板を、各単位基
板の間に接合材を介在させて積層し、次いで加熱・加圧
して上記単位基板の積層体を形成し、該積層体を上記配
線を横断する方向に板状に切断して配線基板を形成する
ことにより、上記配線形成にいわゆるリングラフィ技術
を適用することもできるので、その間隔がきわめて微細
な貫通配線を有する配線基板を容易に形成することがで
きるものである。また、上記配線基板を、シリコン基板
を積層形成して製造することにから、その主体をシリコ
ンにすることができるので、同じくシリコンからなる半
導体ペレットを搭載する場合、その熱膨張の整合をとる
ことができ、それ故人形の半導体ペレットをも安全に搭
載することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例である半導体装置に用い
られているマザーチップを示す拡大部分断面図、 第２図は上記半導体装置の概略を示す部分断面図、 第３図（ａ）、（ｂ）は上記マザーチップの製造に用い
る単位基板を示す部分断面図、 第４図は上記単位基板の積層体を示す概略部分断面図で
ある。 １・・・取付基板、２・・・マザーチップ、２ａ・・・
半田バンプ、３・・・半導体ペレット、３ａ・・・半田
バンプ、４・・・キャップ、４ａ・・・接着剤、５・・
・シリコン、６・・・絶縁膜、７・・・貫通配線、８・
・・絶縁膜、９・・・接合材、１０・・・配線、１１・
・・絶縁膜、１１ａ・・・開口部、１２・・・バンプ電
極、１３・・・配線、１４・・・絶縁膜、１４ａ・・・
開口部、１５・・・バンプ電極、１６・・・単位基板、
１７・・・シリコン（Ｓｌ）基板、１８・・・絶縁膜、
１９・・・配線、２０・・・絶縁膜、２１・・・アルミ
ニウム箔（接合材）、２２・・・積層体。 第　　１　　図 特開ｎ；６３−１０４４５３　（５） 第　　３　　図 第　　４　　図 第Ｚ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、その配線基板の一主面から他の主面まで貫通する配
   線が形成されたシリコン主体の配線基板を備えてなる半
   導体装置。 ２、上記配線基板が、半導体ペレットの電気的接続に使
   用する配線基板であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の半導体装置。 ３、シリコン基板に、該基板と電気的に絶縁された配線
   を形成し、必要な場合には該配線を絶縁膜で被覆して単
   位基板を形成し、複数の該単位基板を、各単位基板の間
   に接合材を介在させて積層し、次いで加熱・加圧して上
   記単位基板の積層体を形成し、該積層体を上記配線を横
   断する方向に板状に切断してなる配線基板を形成し、該
   配線基板を用いて収容する部品の電気的接続を行う半導
   体装置の製造方法。 ４、上記単位基板に形成されている配線が、同一方向に
   延長されていることを特徴とする特許請求の範囲第３項
   記載の半導体装置の製造方法。 ５、上記接合材が、アルミニウムであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第３項記載の半導体装置の製造方法。