JP2000252412A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2000252412A
JP2000252412A JP11051209A JP5120999A JP2000252412A JP 2000252412 A JP2000252412 A JP 2000252412A JP 11051209 A JP11051209 A JP 11051209A JP 5120999 A JP5120999 A JP 5120999A JP 2000252412 A JP2000252412 A JP 2000252412A
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信久 熊本
Yoshiyasu Morishima
良康 森嶋
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    • H10W90/00Package configurations
    • H10W90/701Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
    • H10W90/721Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bump connectors
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Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体素子をチップオンチップ構造にする場
合、半導体素子を任意の形態で積層できるようにし、も
つて多層構造の実現が可能な半導体装置を実現する。 【解決手段】半導体素子基板1の表面から裏面への貫通
孔7を設け、当該貫通孔7に、金属6を貫通させて、半
導体素子11の上下面をつなぐ電極接続をする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関
し、特に半導体素子の裏面への電極形成に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の一層の集積化を図るため、
複数の半導体素子を2層に重ね合わせる、チップオンチ
ップ構造の半導体装置が注目されている。このチップオ
ンチップ構造を用いれば、半導体素子の一層の集積化が
図れるという利点がある。このチップオンチップ構造に
する場合、大小の半導体素子の素子形成面の上に、それ
ぞれ「バンプ」という突起電極を設け、半導体素子どう
しをいわゆるフェイスツーフェイスで重ね合わせる。そ
して、大きな方の半導体素子の素子形成面に電極を設け
て、下地基板(配線板)の電極との間で接続し、この下
地基板の電極を、プリント基板やセラミック基板に半田
接続する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記フェイスツーフェ
イスの構造のため、2層構造が限度で、上の小さい半導
体素子の上にさらに半導体を載せる3層以上の構造がで
きず、高密度実装に限度があった。そこで、本発明は、
半導体素子をチップオンチップ構造にする場合、半導体
素子を任意の形態で積層できるようにし、もって多層構
造の実現が可能な半導体装置を実現することを目的とす
る。
【0004】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】本発明の
半導体装置は、複数の半導体素子を重ねた構造を有する
半導体装置であって、半導体素子の表面から裏面への貫
通孔を設け、当該貫通孔に、金属を貫通させて、半導体
素子の上下面をつなぐ電極接続を可能にしているもので
ある(請求項1)。
【0005】この構成によれば、前記貫通孔を貫く金属
を電極として利用することにより、半導体素子をフェー
スツーバック、フェースツーフェイス、バックツーバッ
クの任意の形態で接続できるようにし、もって2層でも
3層以上でも、任意の階層数のチップオンチップの半導
体装置を実現することができる。また、前記貫通する金
属はバンプであることが好ましい(請求項2)。こ場
合、バンプメッキなどにより、貫通孔を通る電極を簡単
に形成することができる。バンプの接着性を利用して、
上下の半導体素子同士の電気的接続をすることができ
る。また、半導体素子にかかる応力をバンプによって吸
収することができる。
【0006】前記バンプを半導体素子の素子形成面の電
極配線に利用することもできる(請求項3)。これによ
り、素子内の配線の一部をバンプを利用して行えるの
で、素子形成の一層の集積化ができる。前記貫通孔の内
面、並びに前記貫通孔近傍の表面及び裏面には、絶縁膜
が形成され、当該絶縁膜を介して前記金属が形成されて
いることが好ましい(請求項4)。電極間の絶縁を保つ
のに必要だからである。特に、Ge,Siのように電気
伝導率の高い半導体を使用する場合に、このような絶縁
処理は必要となる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面を参照しながら詳細に説明する。本発明の実施の
形態では、半導体の種類として、Siを使用することを
前提としているが、他にGaAs、Geなどの半導体を
使用してもよい。図1は、半導体素子11の断面図であ
る。半導体素子11の素子形成領域には、複数の貫通孔
7が形成され、これらの貫通孔7を貫通するバンプ電極
6が基板1の表面及び裏面に形成されている。
【0008】図2は、半導体素子の形成途中、貫通孔に
バンプを形成する工程を示す図である。半導体素子11
の基板1には予め貫通孔7が形成されている。図2(a)
は、パッド電極であるAl電極2が形成された基板1の
上にSiN,SiON,SiO2,PSG等のパッシベ
ーション膜3を施す工程を示す。このパッシベーション
膜3は、貫通孔7の側壁、基板1の裏面にまで施すこと
とする。
【0009】次に、図2(b)に示すように、基板1の全
領域に、下地との密着性をよくするためのTiW合金
層、電解メッキの給電のためのAu,Ptなどの層を積
層したシード層4を無電解メッキなどの方法で成膜す
る。次に、バンプメッキする領域を除いて、フォトレジ
スト5を塗布する(図2(c))。
【0010】そして電解メッキ法にてバンプ用金属6を
厚くメッキする(図2(d))。このバンプ用金属とし
て、Au,Pd,Pt,Ag,Ir(イリジウム)等を
あげることができる。次に、フォトレジスト5を除去し
表面のシード層4を除去して、貫通孔7にバンプ6が形
成された半導体素子を得る(図2(e))。
【0011】図3は、半導体素子形成後に貫通孔7を形
成する他の製造方法を説明するための工程図である。図
3(a)は、素子形成面の上に、配線用のバンプ6aが形
成された状態を示す。この状態から、基板1に貫通孔7
を形成し(図3(b)参照)、貫通孔7の側壁と基板1の
裏面を絶縁するためのパッシベーション膜3aを施す
(図3(c)参照)。
【0012】その後基板1の全領域に、下地との密着性
をよくするためのTiW合金層、メッキの給電のための
Au,Ptなどの層を積層したシード層4を無電解メッ
キなどの方法で成膜し、貫通孔7の近傍のバンプメッキ
する領域を除いて、フォトレジスト5を塗布する(図3
(d)参照)。そして電解メッキ法または無電解メッキ法
にてバンプ用金属6を厚くメッキし、フォトレジスト5
を除去し表面のシード層4を除去して、アニール処理を
行うことにより、貫通孔7にバンプ6が形成された半導
体素子を得る(図3(e))。
【0013】なお、以上の製造工程において、バンプ6
の高さは一定であったが、バンプ6の一部にさらにバン
プを盛り上げて一段高く形成することも可能である(図
1の番号8参照)。以上の図2又は図3の方法により製
造された半導体素子は、図1に示すように、貫通孔7を
通って半導体素子の表面と裏面とを接続する電極6が形
成されたものとなる。
【0014】この電極6が形成された半導体素子の実装
形態例を図4に示す。図4は、下地となる配線板に接続
される半導体素子12の上に、貫通孔7を貫通するバン
プ電極6が基板1の表面及び裏面に形成されている半導
体素子11a,11bを重ね合わせ、最上層には、通常
のバンプ付の半導体素子を重ねた構造を示す断面図であ
る。番号8は、一段高く盛り上げたバンプを示す。半導
体素子11a,11bの接続面同士は、貫通孔7を貫通
したバンプ電極6により接続され、いわゆるバックツー
バックの構造が実現されている。
【0015】このような構造により、半導体素子を複数
段に高く積み上げることができ、半導体素子の小型化が
可能になる。この発明は、以上説明した実施形態に限定
されるものではない。いままでの説明では、貫通孔に形
成されたバンプには穴が開いていたが、図5に示すよう
に、バンプの量を増やすことにより、貫通孔7をふさぐ
ようにしてもよい。その他、本発明の範囲内で種々の変
更を施すことが可能である。
【0016】なお、図6は、下地となる配線板に接続さ
れる半導体素子12の上に、特に貫通孔を設けない半導
体14,15の裏面同士を接着させて、最上の半導体1
5をワイヤで接続した構造を示す。この構造であれば、
貫通孔を設けなくとも、3段のチップオンチップ構造を
実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】貫通孔にバンプが形成された半導体素子11の
断面図である。
【図2】半導体素子の形成過程において、貫通孔にバン
プを形成する工程を示す工程図である。
【図3】半導体素子の形成後、貫通孔を設け、貫通孔に
バンプを形成する工程を示す工程図である。
【図4】貫通孔7を貫通するバンプ電極6が基板1の表
面及び裏面に形成されている半導体素子11a,11b
を重ね合わせた構造を示す断面図である。
【図5】バンプの量を増やすことにより、貫通孔7をふ
さぐようにした半導体素子の断面図である。
【図6】特に貫通孔を設けない半導体14,15の裏面
同士を接着させて、最上の半導体15をワイヤで接続し
た構造を示す図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 Al電極 3,3a パッシベーション膜 4 シード層 5 フォトレジスト 6 バンプ 7 貫通孔 8 盛り上げたバンプ 11 半導体素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F033 GG00 GG02 HH07 HH13 HH14 HH23 JJ01 JJ07 JJ13 JJ23 KK08 MM30 PP27 PP28 QQ37 QQ73 RR04 RR06 RR08 RR14 VV07 XX00

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の半導体素子を重ねた構造を有する半
    導体装置であって、半導体素子の表面から裏面への貫通
    孔を設け、当該貫通孔に金属を貫通させて、半導体素子
    の上下面をつなぐ電極接続を可能にしていることを特徴
    とする半導体装置。
  2. 【請求項2】前記貫通する金属はバンプであることを特
    徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】前記バンプを半導体素子の素子形成面の電
    極配線に利用していることを特徴とする請求項2記載の
    半導体装置。
  4. 【請求項4】前記貫通孔の内面、並びに前記貫通孔近傍
    の表面及び裏面には、絶縁膜が形成され、当該絶縁膜を
    介して前記金属が形成されていることを特徴とする請求
    項1記載の半導体装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002170904A (ja) * 2000-12-04 2002-06-14 Dainippon Printing Co Ltd Cspタイプの半導体装置とその作製方法、および半導体モジュール
JP2017228775A (ja) * 2016-06-15 2017-12-28 大日本印刷株式会社 孔電極基板の製造方法、孔電極基板および半導体装置
JP2018195661A (ja) * 2017-05-16 2018-12-06 大日本印刷株式会社 貫通電極基板、貫通電極基板の製造方法及び貫通電極基板を用いた半導体装置

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