JPS63263754A

JPS63263754A - 半導体装置

Info

Publication number: JPS63263754A
Application number: JP9734387A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Saito; 俊哉斉藤; Toshihiko Sato; 俊彦佐藤; Kanji Otsuka; 寛治大塚; Kunizo Sawara; 佐原　邦造; Shigeo Kuroda; 黒田　重雄
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-04-22
Filing date: 1987-04-22
Publication date: 1988-10-31

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に関し、特に、突起電極により半導
体チップを多層配線基板に接合してなる構造の半導体装
置の熱抵抗を低減する技術に関し。

さらに、当該半導体装置が１％に、マイクロチップキャ
リアおよびマルチチップモジエールである場合の熱抵抗
の低減技術に関する。

〔従来の技術〕

マイクロチップキャリアの構造例の一例に、多層配線基
板上に、半導体チップを突起１［ｆ！（バンク）により
フリップチップ方式で取着し、当該基板上に封止ロウ材
によりキャップを取着し、当該基板の裏ｍｌに、前記バ
ンプと尋通した突起電極を配設して成る構造のものがあ
る。

当該基板としては、従来アルミナ多層配線基板が用いら
れており、そのため、放熱性という観点から間組があり
、半導体チップからの熱か当し基板側から放散しにくい
という問題がある。すなわち、もっばら、キャップ側か
ら放熱するという方式がとられている。なお、キャップ
側からの放熱性を良くてるために、半導体チップとキャ
ップの内天面との間を熱伝導性のよい接合劇料で接合す
るという改善もなされている。

一方、マルチチップモジュールの構造例の一例に、Ｓｉ
Ｃ基板（ベース）に、Ｓｉ配置１１１１基板接着用パッ
ドのメタライゼーシ譜ンを施しておき、がつ、封止用ガ
ラスでリードフレームと７ランジを接着しておき、あら
かじめ半導体チップをフェイスダクン、ボンディングし
たＳｉ配線基板（マザーチップ）をｓｔｃ、ｇ板上のパ
ッドにハンダ付けし、Ｓｉ配線基板上の端子と前記リー
ドフレームのリードをワイヤボンディングにより接続後
、ＳｉＣ基板にアルミナ・キャップを接着し１次いで、
ＳｉＣ基板のキャップ側反対面にＡ！フィンを接着して
成る構造のものがある。

この場合の放熱経路は、半導体チップ、バンプ。

マザーチッフ、ヘース、放熱フィンを経て大気中に放散
ということになり、この場合、マザーチップにおけるパ
ッシベーション膜には主としてＳ　ｉｏ１腺やＳｉＮ膜
が用いられており、ここでの熱抵抗が大きいということ
になる。

なお、チップキャリアやマルチチップモジュールについ
て述べた文献の例としては、■工業調査会発行［を子材
料Ｊ　１９８２年８月号ｐ５２〜５７があげられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記したマイクロチップキャリアやマルチテッ
プモジュールの熱抵抗を低減する技術を提供することを
目的とし、特に、これら半導体装置における熱抵抗を低
減できる構造を提供することを目的とする。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
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、下記のとおりである。

本発明では、マイクロチップキャリアやマルチチップモ
ジエールの配線基板として、基板上に、ダイヤモンド膜
を層間絶縁膜とした多層配線層を施し、当該多層配線基
板に、半導体チップをその突起電極により接合した構造
のものとした。

〔作　用〕

上記のように層間絶縁膜にダイヤモンド膜ヲ用いたので
半導体チップからの発熱が多層配線基板側からも良好に
放熱されるようになり、熱抵抗の低減されたマイクロチ
ップキャリアやマルチチップモジエールを得ることがで
きた。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の実施例を示すマイクロチップキャリア
の構成断面と当該キャリアの実装基板への取付断ｒｆｒ
Ｊｔ示す。

当該マイクロチップキャリア１は、配線基板２の紙山に
半田バンブ３が形成されており、該バンプ３により、当
該マイクロチップキャリア１は実装基板４に実装されて
いる。

当該実装基板４は１例えば樹脂基板より成る。

配線基板２の上面には、後に詳述するが、ダイヤモンド
膜を層間絶縁膜とした多層の配線層５が設けられている
。

これら配線基板２と多層配紬層５とから成る多層配−基
＆６上には、半田バンプ７を介して、半導体チップ８が
接合されている。

ま１こ、多層配線基１ｉＨ６上には、接着剤９により、
キャップ１０が取付けされている。キャップ１０の内天
面と半導体チップ８の半田バンプ７反対面との間には、
熱伝導性の良好な、例えば金属ロウ材よりなる接着剤１
１により接合されている。

上記した多層配線基板６のｉｐ細拡大断面例を第１図に
示す。

配線基板２は１例えばシリコン基板を主体として構成さ
れている。

配線基板２の上面には、絶縁膜１２を介して。

気相成長ダイヤモンド膜１３を層間絶縁膜と１ろ多層配
線層５が積層されている。

菓１図に示す例では、三層の配８１４４１４造よりなる
多層配線層５を例示しである。

これら配線１４は、ダイヤモンド膜１３により絶縁され
ており、貫通配線１５により導通がとられている。

ダイヤモンド腺１３表面には、開口部（を番用窓）１６
が突設され、バンプ金属１７を介して、半田バンプ７が
形成されている。

当該バンブーｆ？、桟１７は、多層配線層５の最上部配
縁１４と接続している。

絶縁膜１２に形成された配縁１８と貫通配線１５とが接
続され、また、シリコン基板１９の裏面の絶縁膜２０に
形成された配線２１と配置１Ｍ１８とカを当該シリコン
基板１９に形成された貫通配線２２により接続されてい
る。

貫通配＃２２２の周囲は、絶縁膜２３が周設されている
。

第３図は、マルチチップモジュー／Ｌ／２３の構造断面
例を示し、該モジュー／Ｉ／３は、例えば、次のように
して組立られる。

５ｉＣＴＳ仮２４に多層配線基板２接着用パッドのメタ
ライゼーシヨンを施しておき、かつ、封止用ガラス２５
でリードフレーム２６と７ランジ２７を接着しておき、
あらかじめ半導体テップ８を半田バング７によりフェイ
ス・ダウンボンディングした多層配線基板（マザーチッ
プ）６を、ＳｉＣ基叛２４上のパッド九半田付けし、多
層配線基板６上の端子とり−、ドフレーム２６とをコネ
クタ用ワイヤ２８により接貌後、５ｔｃｆｔ版２４にキ
ャップ２９を接着し、次いで、ＳｉＣ基板２４のキャッ
プ２９取付側反対面に放熱フィン３０を接着する。

なお、第３図中、３１はシリコーンゲル（封止材料）で
ある。

第４図は、第３図の要部拡大断面で、同図にて、第３囚
と共通する符号は同一の機能を示す。

次に、第５図（イ）〜（ホ）により、本発明のダイヤモ
ンドを層間絶縁膜に用いた多層配線基板６の製造フロー
を説明する。

第５図信）に示すように、シリコン基板１９表面に第１
層配線１４を形成し、同図（ロ）に示すように、例えば
、リフトオフ法により、第２層配線との接続用ペデスタ
ルスルーホール（貫通Ｗｉｌｌ）１５を形成し、同図ｐ
−１に示すように、層間絶縁膜としてのダイヤモンド膜
１３を、例えば気相成長法（ＣＶＤ）により形成し、同
図に）に示すように、該ダイヤモンド膜１３を、前記貫
通配線１５表面が露出するまで、ポリシングし、この表
面に、前記銃）に）工程を繰返して、多層配線基板２を
形成する。

上記半導体素子（チップ）８は、例えばシリコン単結晶
箔版から成り１周知の技術によってこのチップ内には多
数の回路素子が形成され、１つの回路機能が与えられて
いる。回路素子の具体例は、例えばＭＯＳ）ランジスタ
から成り、これらの回路素子によって１例えば論理回路
およびメモリの回路機能が形成されている。

接着剤９は例えばロク材よりなる。キャップ１０は、例
えばセラミック材よりなる。絶縁膜１２は例えばＳｉｎ
、膜よりなる。配線１４，１８．２１は１例えばＡ１配
線よりなる。

本発明によれば、ダイヤモンド膜１３を層間絶Ｒ膜とし
た配線層５を配線基板２上に積層した構造の多層配線基
板６を使用することにより、半導体チップ８が半田バン
プ７により接合され熱伝導が悪い場合にあっても、放熱
ルートが、半導体チクブ８．接着剤１１、キャップ１０
のルートに加えて新たに、半導体チップ８、半田バンプ
７、ダイヤモンド膜１３を用いた多層配線基板６、接着
剤９、キャップ１０というルートができるため、放熱性
の金めて良好なマイクロチップキャリア１を得ることか
できた。また、マルチチップモジュール２３にあっても
、半導体テップ８がらの発熱が、ダイヤモンド族１３を
用いたマザーチップ２中を良好に伝わり、フィン３０か
も大気中に放散することができる。

バンプ電極の具体的形成方法、放熱の方式、チップを取
付ける配線基板の構造及び製法・配線基板とチップの間
に介在するマイクロチップ・キャリア等の中介配線基板
等については、特開昭５４−７３５６４号、同５６−１
３７６５９号、巨］５３−１１０３７１号、同５５−５
９７４６号、同６〇−２０２９４６号、同６０−１５４
６３２号、同５９−８７８９３号及び「ペイシック・イ
ンチグレイテッド・サーキット・エンジニアリング」ハ
ミルトン著、マグローヒＡ／＋１インコ（Ｄｏｕｇｌａ
ｒ、Ｊ。

Ｈａｍｉｌｔｏｒ＋”Ｂａ５ｉｃ　　Ｉｎｔｅｇｒａｔ
ｅｄＣｉｒｃｕｉｔ　　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ’ｅＣ
ｏｐｙｒｉｇｈｔ■１９７５　　ｂｙＭｃＧｒａｕ（ｆ
ｉｌｌ　　、Ｉｎｃ、）等に記載されているので、これ
らをもって本明細誓の記載にかえる。

以上本発明者によってなされた発明な実施例にもとづき
具体的に説明し１こが１本発明は上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。

〔発明の効果〕

本願において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罠説明すれは、下記のとおりであ
る。

すなわち１、本発明によれば、高速で作動し、消費軍刀
の大なる場合にあっても、熱効率の良い半導体装置を提
供することができた。

【図面の簡単な説明】

Ｍ１図は本発明の実施例を示す要部断面図、ＷＪ２図は
本発明の実施例を示す全体構成断面図、第３図は本発明
の他の実施例な示す構成断面図、第４図は同要部断面図
、第５図（イ）〜（ホ）はそれぞれ本発明における製造工
程の断面図である。１・・・マイクロチップキャリア、２・・・配線基板、
３・・・半田パンダ、４・・・実装基ａ、５・・・配線
層、６・・・多層配線基板、７・・・半田バンプ、８・
・・半導体チップ、９・・・接着剤、１０・・・キャッ
プ、１１・・・接着剤、１２・・・絶縁膜、１３・・・
ダイヤモンド膜、１４配腺、１５・・・貫通配線、１６
・・・開口部、１７・・・バンプ金属、１８・・・配線
、１９・・・シリコン基板、２０・・・絶縁膜、２１・
・・配線、２２・・・貫通配線、２３・・・マルチチッ
プモジュール、２４・・・ＳｉＣ基板、２５・・・封止
用ガラス、２６・・・リードフレーム、２７・・・フラ
ンジ、２８・・・コネクタ用ワイヤ、２９・・・キャッ
プ、３０・・・放熱フィン、３１・・・シリコーンゲル
。代理人　弁理士　　小　川　勝　男第　　１　　図第　　２　　図第　　４　　図

Claims

【特許請求の範囲】１、支持用基板の表面に、多層配線の層間絶縁膜として
気相成長ダイヤモンド膜を用いた配線層を形成してなる
多層配線基板に、半導体チップをその突起電極により取
着して成る構造を有する半導体装置。２、半導体装置が、マイクロチップキャリアである、特
許請求の範囲第１項記載の半導体装置。３、半導体装置が、マルチチップモジュールである、特
許請求の範囲第１項記載の半導体装置。