JPWO2015033396A1 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

実施形態によれば、半導体装置は、第1のコンタクト部が形成された基板と、基板上に第1のコンタクト部を避ける様に設けられた磁性体を用いた下部シールド板とを備える。また、半導体装置は、下部シールド板上に設けられ第1のコンタクト部と電気的に接続される第2のコンタクト部を有する半導体チップと、第1のコンタクト部と第2のコンタクト部とを電気的に接続する接続材とを備える。更に、半導体記憶装置は、半導体チップ上に第2のコンタクト部及び接続材を避ける様に設けられた磁性体を用いた上部シールド板を備える。下部シールド板及び上部シールド板の少なくとも一方のシールド板は、端部が他方のシールド板に向けて折り曲げられ、その先端が他方のシールド板に接続される側壁部を有する。【選択図】図2

Description

本明細書に記載の実施形態は、半導体装置及びその製造方法に関する。
半導体装置の中には、外部磁場の影響を敏感に受けるものがある。このような磁場の影響を受ける半導体装置は、磁気シールドによって外部磁場の影響を低減することにより、好適に動作させることが可能である。半導体装置に使用される磁気シールドとしては、例えば透磁率の高い材料をフィラーとして樹脂に含有させた電磁波吸収モールド樹脂により、半導体チップの上面及び側面を覆うことにより、半導体装置に対する外部磁場の影響を低減するものが知られている。
特開2005−217221号
本明細書に記載の実施形態は、更に磁気シールド効果の高い半導体装置及びその製造方法を提供する。
実施形態に係る半導体装置は、第1のコンタクト部が形成された基板と、基板上に第1のコンタクト部を避ける様に設けられた磁性体を用いた下部シールド板とを備える。また、半導体装置は、下部シールド板上に設けられ第1のコンタクト部と電気的に接続される第2のコンタクト部を有する半導体チップと、第1のコンタクト部と第2のコンタクト部とを電気的に接続する接続材とを備える。更に、半導体装置は、半導体チップ上に第2のコンタクト部及び接続材を避ける様に設けられた磁性体を用いた上部シールド板を備える。下部シールド板及び上部シールド板の少なくとも一方のシールド板は、端部が他方のシールド板に向けて折り曲げられ、その先端が他方のシールド板に接続される側壁部を有する。
第1の実施形態に係る半導体装置の概略的な平面図である。 同半導体装置の概略的な側面図である。 同半導体装置の製造方法を示す概略的な平面図である。 同半導体装置の製造方法を示す概略的な側面図である。 同半導体装置の製造方法を示す概略的な平面図である。 同半導体装置の製造方法を示す概略的な側面図である。 同半導体装置の製造方法を示す概略的な側面図である。 同半導体装置の製造方法を示す概略的な平面図である。 同半導体装置の製造方法を示す概略的な側面図である。 第2の実施形態に係る半導体装置の概略的な平面図である。 同半導体装置の概略的な側面図である。 同半導体装置の製造方法を示す概略的な平面図である。 同半導体装置の製造方法を示す概略的な側面図である。 同半導体装置の製造方法を示す概略的な平面図である。 同半導体装置の製造方法を示す概略的な側面図である。 同半導体装置の製造方法を示す概略的な側面図である。 同半導体装置の製造方法を示す概略的な平面図である。 同半導体装置の製造方法を示す概略的な側面図である。 第3の実施形態に係る半導体装置の概略的な側面図である。 同半導体装置の概略的な側面図である。 同半導体装置の製造方法を示す概略的な平面図である。 同半導体装置の製造方法を示す概略的な側面図である。 同半導体装置の製造方法を示す概略的な平面図である。 同半導体装置の製造方法を示す概略的な側面図である。 同半導体装置の製造方法を示す概略的な側面図である。 同半導体装置の製造方法を示す概略的な平面図である。 同半導体装置の製造方法を示す概略的な側面図である。 他の実施形態に係る半導体装置の概略的な側面図である。
以下、図面を参照して、半導体記憶装置の実施形態について説明する。
[第1の実施の形態に係る半導体装置の構成]
先ず、図1及び図2を参照して、第1の実施形態に係る半導体装置の構成について説明する。図1は、第1の実施形態に係る半導体装置の概略的な平面図であり、図2(a)は、図1のI−I′切断断面図、図2(b)は、同じくII−II′切断断面図である。
図1及び図2に示す通り、本実施形態に係る半導体装置は、基板1と、この基板1の上に絶縁性を有する第1の接着材2を介して貼り付けられた下部シールド板3と、この下部シールド板3の上に絶縁性を有する第2の接着材4を介して搭載された半導体チップ5と、この半導体チップ5の上面及び一部の側面を覆う第1の絶縁性樹脂6と、この第1の絶縁性樹脂6の上面に設けられた上部シールド板7とを備える。下部シールド板3には積層方向に延びる側壁部32が設けられており、この側壁部32は上部シールド板7の下面に当接している。また、これら構成は第2の絶縁性樹脂9によって埋め込まれている。尚、図1においては、説明のために、第2の絶縁性樹脂9を省略して図示している。
本実施形態において、基板1はセラミック、樹脂、表面が酸化されたシリコン(Si)等の絶縁材を用いる。基板1の表面には、図示しない配線及びこの配線に接続されたコンタクト部11(第1のコンタクト部)が形成されている。配線及びコンタクト部11は、銅等の金属を用いて印刷、蒸着、その他の方法により形成されている。コンタクト部11は、半導体チップ5とのボンディング用パッドで、下部シールド板3の両側面に沿って下部シールド板3の延びる方向(以下、「第1の方向」と呼ぶ。)に所定ピッチで配列されている。
下部シールド板3は、下面に第1の接着材2が貼り付けられ、第1の方向を長手方向とする長方形として形成されており、第1の方向の長さは半導体チップ5の第1の方向の長さよりも長く形成されている。また、下部シールド板3の第1の方向と直交する方向(以下、「第2の方向」と呼ぶ。)の幅はコンタクト部11同士の間隔よりも狭く、半導体チップ5の第2方向における幅とほぼ同様に形成されている。また、下部シールド板3には透磁率の高い材料を用いる。本実施形態においてはPCパーマロイ(Ni−Mo,Cu−Fe)等の鉄を含む磁性合金を用いる。尚、本実施形態において下部シールド板3の厚みは、50μm〜150μm程度に設定されている。
また、本実施形態において、下部シールド板3は側壁部32を有する。本実施形態においては、磁性体合金の板を折り曲げることによって当該側壁部32を形成している。従って、本実施形態においては、下部シールド板3の厚みと、側壁部32の厚みとはほぼ一致している。
半導体チップ5は、集積回路を含んでおり、本実施形態においては複数のデータを磁気によって記憶する記憶デバイスが搭載されている。この記憶デバイスは、例えばスピンの注入によってデータの書き込みを行い、トンネル磁気抵抗効果による抵抗の変化によって書き込まれたデータの判別を行うものでも良い。但し、半導体チップ5として異なる記憶デバイスを搭載することも可能であるし、記憶デバイス以外の構成を搭載することも可能である。
半導体チップ5は、下面に第2の接着材4が貼り付けられ、上面の第2の方向の両側にコンタクト部12(第2のコンタクト部)を有する。コンタクト部12は複数の接続材であるボンディングワイヤ51を介してコンタクト部11と電気的に接続されている。
上部シールド板7は、下面に第1の絶縁性樹脂6が貼り付けられ、第1の方向を長手方向とする長方形として形成されており、第2の方向における幅はコンタクト部12の第2の方向の幅よりも狭く、第1の方向の長さは下部シールド板3とほぼ同様に形成されている。また、上部シールド板7には、下部シールド板3と同様に透磁率の高い材料を用いる。本実施形態においては、PCパーマロイ(Ni−Mo,Cu−Fe)等の鉄を含む磁性合金を用いる。上部シールド板7の厚みは、本実施形態においては50μm〜150μm程度である。
また、上部シールド板7は、上記側壁部32を介して下部シールド板と当接している。従って、上部シールド板7は、下部シールド板3と共に、半導体デバイス5を外部磁場から保護する磁気シールドを形成する。
本実施形態に係る半導体装置によれば、半導体チップ5の下面を下部シールド板3で覆い、上面を上部シールド板7で覆い、側面を側壁部32で覆うようにしている。しかも、下部シールド板3の第2の方向における幅は半導体チップ5の幅と同程度に形成され、上部シールド板7の第2方向の幅は半導体チップ5の幅よりも少し小さく形成されてはいるが、半導体チップ5の主要部分を好適に外部磁場から保護している。そして、下部シールド板3及び上部シールド板7の幅は、半導体チップ5から引き出されたボンディングワイヤ51及びコンタクト部11,12と各シールド板3,7との接触を防止可能な幅に設定されている。これにより、本実施形態に係る半導体装置は、半導体デバイス5の下面をも外部磁場から保護することが可能であり、良好な動作を行う事が可能となる。尚、下部シールド板3の第2の方向の幅は、半導体チップ5の主要部分が保護されるのであれば、上部シールド板7の第2の方向における幅と同程度としても良い。
[第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法]
次に、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図3、図5及び図8は、本実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法を示すための概略的な平面図であり、図4(a)、図6(a)及び図9(a)は、それらのI−I′切断断面図、図4(b)、図6(b)及び図9(b)は、同じくII−II′切断断面図である。また、図7は、同製造方法を示す断面図である。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、先ず図3及び図4に示す通り、図示しない配線及びコンタクト部11が形成された基板1を用意する。基板1は、第1の方向を長手方向、第2の方向を幅方向とする長方形である。各コンタクト部11は、幅方向に所定のスペースを空けて、長手方向に沿って形成されている。この基板1のコンタクト部11の幅方向に形成された2列分のスペースに、第1の方向に延びる下部シールド板3を配置して第1の接着材2によって貼着する。
本実施形態においては、第1の接着材2を下部シールド板3の裏面に貼着又は塗布した状態で下部シールド板3を基板1上に配置する。但し、例えば基板1側に第1の接着材2を塗布しておいても良い。
次に、図5及び図6に示す通り、下部シールド板3上に半導体チップ5を搭載する。半導体チップ5は、上面に形成されたコンタクト部12が、基板1に形成されたコンタクト部11と対応するように下部シールド板3上に配置される。本実施形態においては、半導体チップ5の下面に第2の接着材4を貼着又は塗布し、半導体チップ5を、下部シールド板3に配置する。但し、例えば下部シールド板3上に第2の接着材4を貼着又は塗布し、その上に半導体デバイス5を配置することも可能である。
次に、半導体チップ5のコンタクト部12と基板1のコンタクト部11との間をボンディングワイヤ51で電気的に接続する。尚、本実施形態においては、半導体チップ5の第2の方向における幅は下部シールド板3の第2の方向における幅と同程度に形成されている。従って、半導体チップ5から引き出されたボンディングワイヤ51と下部シールド板3との接触を防止することが可能である。
次に、図7に示す通り、上部シールド板7の一方の面に、所定の厚みを有し、熱硬化性樹脂を用いた第1の絶縁性樹脂6を形成する。本実施形態においては、第1の絶縁性樹脂6として熱硬化性を有するアクリル系の樹脂を用いているが、例えば紫外線硬化性の樹脂等、可塑性を有する種々の材料を適用可能である。
次に、図8及び図9に示す通り、上部シールド板7を、コンタクト部12及びボンディングワイヤ51を避けるように第1の絶縁性樹脂6が形成された面から半導体デバイス5に押圧し、下部シールド板3から上部シールド板7に延びる側壁部32を介して下部シールド板3と上部シールド板7とを接触させる。当該工程においては、上部シールド板7は、半導体チップ5の上面のコンタクト部12の間のスペースに配置される。当該工程により、下部シールド板3の上面、側壁部32の両側面及び半導体チップ5が第1の絶縁性樹脂6によって埋め込まれる。
尚、図9(a)及び図9(b)においては第1の絶縁性樹脂6が上部シールド板7直下の領域に収まっているが、実際には上部シールド板7の側面から押し出されて半導体チップ5の上面等に広がるものと考えられる。従って、第1の絶縁性樹脂6の厚みは、下部シールド板3の上面から側壁部32の上端までの高さ以下に設定することも考えられる。また、広がった第1の絶縁性樹脂6の一部を除去することも可能であるし、半導体チップ5の上面に接触する部分と下部シールド板3の上面に接触する部分との間で、予め高低差を設けておくことも考えられる。
次に、熱等によって第1の絶縁性樹脂6を硬化させる。更に当該構成の全体を第2の絶縁性樹脂9によって埋め込むことにより、図1及び図2に示す通り、本実施形態に係る半導体装置が製造される。
本実施形態においては上部シールド板7の第2の方向における幅は、半導体デバイス5の第2の方向における幅及び下部シールド板3の第2の方向における幅よりも小さく形成されている。従って、ボンディングワイヤ51と上部シールド板7との接触を好適に防止することが可能である。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、所定の厚みを有し、熱硬化性樹脂を用いた第1の絶縁性樹脂6が裏面に形成された上部シールド板7を、裏面から半導体チップ5に押圧し、下部シールド板3から上部シールド板7に延びる側壁部32を介して下部シールド板3と上部シールド板7とを接触させる。従って、例えば上部シールド板7の裏面に粘着層を形成して下部シールド板3の側壁部32と接着させる場合と比較して、上部シールド板7と下部シールド板3を良好に接触させることが可能であると考えられる。
また、当該工程においては、下部シールド板3の上面、側壁部32の両側面及び半導体チップ5が第1の絶縁性樹脂6によって埋め込まれる。従って、例えば上部シールド板7を側壁部32や半導体チップ5に接着させた後に埋め込みを行う場合と比較して、樹脂の充填を容易に行う事が可能であると考えられる。更に、このような方法と比較して、工程数も削減される。
また、本実施形態においては、下部シールド板3に側壁部32を設け、上部シールド板7には側壁部を設けていない。従って、上部シールド板7の下面に容易に第1の絶縁性樹脂6を形成することが可能である。但し、例えば上部シールド板7に側壁部を設けることも可能であるし、下部シールド板3と上部シールド板7の両方に側壁部を設けることも可能である。また、例えば側壁部32の上端を折り曲げることにより、下部シールド板3と上部シールド板7との接触面積を広くすることも考えられる。
[第2の実施形態に係る半導体装置]
次に、第2の実施形態に係る半導体装置の構成について説明する。図10は、第1の実施形態に係る半導体装置の概略的な平面図であり、図11(a)は、図10のI−I′切断断面図、図11(b)は、同じくII−II′切断断面図である。
第2の実施形態に係る半導体装置は、基本的に第1の実施形態に係る半導体装置とほぼ同様に構成されているが、図10及び図11に示す通り、下部シールド板3の第1の方向の両端が折り曲げられている点において異なっている。換言すれば、本実施形態においては、下部シールド板3に側壁部32が2つ設けられている。これら側壁部32は、それぞれ下面から上部シールド板7に接する。
本実施形態においては、下部シールド板3及び上部シールド板7は、対向する一対の側面(ボンディングワイヤ51が引き出されている側面)に壁を有しない箱型の磁気シールドとして機能する。本実施形態に係る半導体装置は、下部シールド板3で受けた磁場を上部シールド板7へ、又は上部シールド板7で受けた磁場を下部シールド板3へ伝える経路が増加する。従って、第1の実施形態に係る半導体装置と比較してシールド性を高めることが可能であると考えられる。
尚、本実施形態においては下部シールド板3に2つ側壁部32が形成されているが、上部シールド板7に2つの側壁部を設けても良いし、例えば下部シールド板3に1つ、上部シールド板7に1つ側壁部を設けることも可能である。
次に、第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図12、図14及び図17は、本実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法を示すための概略的な平面図であり、図13(a)、図15(a)及び図18(a)は、それらのI−I′切断断面図、図13(b)、図15(b)及び図18(b)は、同じくII−II′切断断面図である。また、図16は、同製造方法を示す断面図である。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、先ず図12及び図13に示す通り、第1の実施形態と同様に、基板1に下部シールド板3を配置して第1の接着材2によって貼着する。本実施形態に係る下部シールド板3は基本的には第1の実施形態に係る下部シールド板3と同様であるが、本実施形態においては下部シールド板3に2つの側壁部32が設けられている点において異なっている。
次に、図14及び図15に示す通り、第1の実施形態と同様に下部シールド板3上に半導体チップ5を搭載する。次に、第1の実施形態と同様に半導体チップ5のコンタクト部12と基板1のコンタクト部11との間をボンディングワイヤ51で電気的に接続する。従って、第1の実施形態と同様に、半導体チップ5から引き出されたボンディングワイヤ51と下部シールド板3との接触を防止することが可能である。
次に、図16に示す通り、第1の実施形態と同様に、上部シールド板7の一方の面に第1の絶縁性樹脂6を形成する。次に、図17及び図18に示す通り、第1の実施形態と同様に上部シールド板7を、半導体デバイス5に押圧し、下部シールド板3から上部シールド板7に延びる側壁部32を介して下部シールド板3と上部シールド板7とを接触させる。
次に、第1の実施形態と同様に熱等によって第1の絶縁性樹脂6を硬化させ、当該構成の全体を第2の絶縁性樹脂9によって埋め込む。以上の工程により、図10及び図11に示す通り、本実施形態に係る半導体装置が製造される。
本実施形態においては、下部シールド板3に2つの側壁部32が設けられている。従って、仮に一方の側壁部32が上部シールド板7に接触していなかった場合でも、片方の側壁部32を上部シールド板7に接触させることが可能であると考えられる。従って、磁気シールドの歩留まりを向上させることが可能である。
[第3の実施形態に係る半導体装置]
次に、第3の実施形態に係る半導体装置の構成について説明する。図19は、第1の実施形態に係る半導体装置の概略的な平面図であり、図20(a)は、図19のI−I′切断断面図、図20(b)は、同じくII−II′切断断面図である。
第3の実施形態に係る半導体装置は、基本的には第1の実施形態に係る半導体装置と同様に構成されているが、本実施形態においては、基板1の、下部シールド板3から第1の方向に露出した部分にもコンタクト部11が形成されており、半導体チップ5からは第1の方向にもボンディングワイヤ51が引き出され、当該露出部分に形成されたコンタクト部11に接続されている点において異なっている。本実施形態に係る半導体装置によれば、仮に半導体チップ5から引き出すボンディングワイヤ51の数がある程度以上増加した場合にも、容易にコンタクトを行う事が可能である。
次に、第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図21、図23及び図26は、本実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法を示すための概略的な平面図であり、図22(a)、図24(a)及び図27(a)は、それらのI−I′切断断面図、図22(b)、図24(b)及び図27(b)は、同じくII−II′切断断面図である。また、図25は、同製造方法を示す断面図である。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、先ず図21及び図22に示す通り、図示しない配線及びコンタクト部11が形成された基板1を用意する。この基板1は、第1の実施形態に係る基板1とほぼ同様に形成されているが、下部シールド板3から第1の方向に露出する部分にもコンタクト部11が形成されている点において異なっている。この基板1のコンタクト部11の凹状に形成されたスペースに、第1の実施形態と同様に下部シールド板3を配置して第1の接着材2によって貼着する。
次に、図23及び図24に示す通り、下部シールド板3上に半導体チップ5を搭載する。半導体チップ5は、上面に形成されたコンタクト部12が、基板1に形成されたコンタクト部11と対応するように下部シールド板3上に配置される。本実施形態に係る半導体チップ5は、第1の実施形態に係る半導体チップ5とほぼ同様に製造されているが、上面の上記露出部分に近接している部分にもコンタクト部12が形成されている点において異なっている。次に、半導体チップ5のコンタクト部12と基板1のコンタクト部11との間をボンディングワイヤ51で電気的に接続する。
次に、図25に示す通り、第1の実施形態と同様に、上部シールド板7の一方の面に第1の絶縁性樹脂6を形成する。次に、図26及び図27に示す通り、第1の実施形態と同様に上部シールド板7を、半導体デバイス5に押圧し、下部シールド板3から上部シールド板7に延びる側壁部32を介して下部シールド板3と上部シールド板7とを接触させる。尚、当該工程においては、上部シールド板7は、半導体チップ5の上面のコンタクト部12によって形成された凹状のスペースに配置される。
次に、第1の実施形態と同様に熱等によって第1の絶縁性樹脂6を硬化させ、当該構成の全体を第2の絶縁性樹脂9によって埋め込む。以上の工程により、図19及び図20に示す通り、本実施形態に係る半導体装置が製造される。
[他の実施形態に係る半導体記憶装置]
上記各実施形態においては、側壁部32の上端が上部シールド板7に対して略垂直に形成されていた。しかしながら、例えば図28に示すように、側壁部32の上端を上部シールド板7に対して略平行な面をなすように形成することも可能である。このような構成は、下部シールド板3を形成する際、磁性体からなる板を折り曲げるだけで容易に実現可能である。このような構成によれば、下部シールド板3と上部シールド板7との接触面積を増加させて、接触面における磁気抵抗を低減し、よりシールド性を高めることが可能であると考えられる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。これら実施形態やその変形は、発明の範囲に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
1…基板、2…第1の接着材、3…下部シールド板、4…第2の接着材、5…半導体デバイス、6…第1の絶縁性樹脂、7…上部シールド板、9…第2の絶縁性樹脂、11、12…コンタクト部、32…側壁部。

Claims (5)

  1. 第1のコンタクト部が形成された基板と、
    前記基板上に前記第1のコンタクト部を避ける様に設けられた磁性体を用いた下部シールド板と、
    前記下部シールド板上に設けられ前記第1のコンタクト部と電気的に接続される第2のコンタクト部を有する半導体チップと、
    前記第1のコンタクト部と前記第2のコンタクト部とを電気的に接続する接続材と、
    前記半導体チップ上に前記第2のコンタクト部及び前記接続材を避ける様に設けられた磁性体を用いた上部シールド板と
    を備え、
    前記下部シールド板及び前記上部シールド板の少なくとも一方のシールド板は、端部が他方のシールド板に向けて折り曲げられ、その先端が他方のシールド板に接続される側壁部を有する
    ことを特徴とする半導体装置。
  2. 前記側壁部は、前記半導体チップの前記接続材が配置されていない側に対向している
    ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 第1のコンタクト部が形成された基板上に、前記第1のコンタクト部を避けるように磁性体を用いた下部シールド板を設け、
    前記下部シールド板上に、前記第1のコンタクト部と電気的に接続される第2のコンタクト部を有する半導体チップを、前記第1のコンタクト部と前記第2のコンタクト部とが対応するように配置し、
    前記第1のコンタクト部と前記第2のコンタクト部とを接続材によって電気的に接続し、
    前記半導体チップ上に、所定の厚みを有する可塑性の絶縁層が裏面に形成された磁性体を用いた上部シールド板を、前記第2のコンタクト部及び前記接続材を避けるように前記裏面から前記半導体チップに押圧し、前記下部シールド板及び前記上部シールド板の少なくとも一方のシールド板から他方のシールド板に延びる側壁部を介して前記下部シールド板と前記上部シールド板とを接触させる
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 前記下部シールド板及び前記上部シールド板は、前記側壁部を2つ有する
    ことを特徴とする請求項3記載の半導体装置の製造方法。
  5. 前記下部シールド板は、前記側壁部を有する
    ことを特徴とする請求項3又は4記載の半導体装置の製造方法。
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