JPS59117251A - 半導体装置 - 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】 本発明は半導体装置、特に、高密度実装の可能な半導体
装置に関する。

従来、大規模集積回路（ＬＳＩ　）の如き半導体装置に
おいては、半導体ペレットはシリコン（Ｓｌ）材料′で
作らｎているのが通常であり、この半導体ぺ１ノツトハ
ワイヤボンデイング、フヱイスダウンボンディング、チ
ップキャリアボンディング等の方式で基板にボンディン
グされる。

ところが、従来の基板は通常アルミナ系材料、セラミッ
ク材料で作られているので、基板のセラミック制料と半
導体ペレットのシリコン材料との間の熱膨張本の差によ
シ、半導体ペレットと基板との間の接続部に応力が集中
し、半導体ペレットの剥離、配線の断線等の不良発生を
ひき起こす原因となり易いという問題がある。

また、前記従来構造では、半導体ペレットの高密度実装
に限界があシ、微細化が困難になっている。

本発明の目的は、前記した従来技術の問題点を解決し、
高密度実装が可能である上に、熱膨張末の差に起因する
不良発生を防止し、高信頼性′に得ることのでき゛る半
導体装置を提供することにある。

以下、本発明を図面に示す実施９Ａ、１にしたがって詳
細に説明する。

第１図は本発明の半導体装置に用いられる半導体ペレッ
トの一例全一部破断して示す刺扶図である。

この半導体ペレットは同一材料で作られた２個の異なる
種類の半導体ベレ・７１ｆ相互に対面状態で接続したも
のである。

すなわち、第゛１図の例１においては、下側半導体ペレ
ット１の上に上側半導体ペレ・ソト２が接続用バンプ（
突起電極）３によｐ互いに対面状態で接続された構造で
あり、両生導体ぺＩ／　ｙ　）　１と２はたとえばシリ
コン（Ｓｌ）で作られ、＃続用バンプ３はたとえば半田
よりなる。寸だ、本実施例Ｉの下側半導体ペレット１は
ロジ・ツク用の集積回路を組み込んだ半導体集積回路素
子であり、上側半導体ペレット２はメモリ用の集積回路
を組み込んだ半導体集積回路素子である。

下側半導体ペレット１の上には、上側半導体ペレット３
２との電気的接続のだめの前記接続用バンプ（突起電極
）３を構成する下側接続用バンプ３ａと、基板側とのワ
イヤボンディング用の外部導出型′ＭＩ１４と、前記下
側接続用バンプ３ａと外部導出電極４と全微細配線する
配線層５とが設けられて（ハる。

したがって、この複合ペレット構造では、高密度実装に
加えて下側半導体ペレット１と上側半導体ペレット２．
２ａとが同一材料すなわちシリコンで作られてｂるので
、実際に基板に摩り付けて使用する時にも、両ペレッ）
ｌと２の熱膨張家が同じであり、両ペレットの接続部で
ある接続用バンプ３に応力集中が起こるという問題を回
避することができる。その結果、応力による歪が接続用
ノ、＜ンプ３に応じて該接続用バンプ３の接続状態が破
壊されることが防止され、高い信頼性が得らズｔ　　　
−る。

また、この複合ペレット構造では、接続用バンプ３から
外部導出電極４への配線層５を下側半導体ヘレゾト１上
に形成しているので、この配線層５は、外部導出用の配
線を従来のようにセラミ、／り基板の表面に形成する場
合とは違って、通常の半導体配線構造と同様のレベルで
加工でき、極めて微細な配線パターン金得ることが可能
である。

第２図は本発明の半導体装置に用いられる半導体ペレッ
トの他の例１を一部破断して示す１Ｚ４Ｎ図である。

第２図の輿１では、上側半導体ペレットが複数個（６個
）の小さい半導体ペレｙ　ト２　ａで構成さ詐ており、
各半導体ペレ・ノ）２ａは接続用ノ（ンプ３により下側
半導体ペンノド１に電気的に接続さねている。こ扛らの
半導体ペレ・ｙ　？　２　ａもすべて下側半導体ペレ・
ノド１と同じ材料たとえばシ１ノコンで作られている。

したがって、第２図の例１においても、半導体ペレット
１と２ａが同じ材料たとえばシリコンで作られている結
果、半導体ペレ・ノド１と２ａとの間に熱膨張出の差が
ないので、接続用）；ンブ３に応力が集中することがな
く、その応力集中に起因する不良の発生全防止できる。

また、第２図の場合には、上側半導体ペレ・ｙ）が複数
個の半導体ペレ・ソト２ａで構成されているので、集積
変音より高めることができる。

筐３図は本発明による半導体装置の一実施気１を示す断
面図である。

第３図の実施例１は、第１図に示した標合半導体ペレッ
１組み込んだ半導体装置であり、下側半導体ペレット１
の背面側すなわち上側半導体ペレット２を接続していな
い側を基板のベー７６の下面側に耶シ付けた構造である
。まだ、前記第１図の例ｉにおける外部導出電極４はワ
イヤ７により外部リード８のインナーリード部に導電接
続されている。

前記ベース６はシリコンとの熱膨張毘の差の小さい炭化
ケイ素（ｓｈｅ）ｉ主成分とするもので作られている。

一方、半導体ペレットの封止のため、ベース６の下面側
にはキャップ９がガラスエポキシ樹脂の制止材１０によ
り封止されている。本実施例のキャンプ９は炭化ケイ素
（８１０）で作られており、別体に作られたリング状の
封止枠体９ａと平板状の封止板９ｂとをガラスエポキシ
樹脂の接着材９ｃで気密接着して一体化した構造である
。

本実施し１）によれば、半導体ペレット１と２がいずれ
もシリコンで作られており、両生導体ペレットｌと２の
熱膨張率の差がないので、両生導体ペレッＩｆ接続する
接続用バンプ３に対する応力集中を排除できる上に、半
導体ペレットｔ’ｉｉり付ける基板のベース６が炭化ケ
イ素で作られているので、半導体ペレット１とベース６
との熱膨張毘の差も非常に小さく、接続強度が太きくな
る他、放熱性、絶縁性等も良好であり、炭化ケイ素のべ
一部６の場合には放熱フィン全省略できる。

第４図は本発明による半導体装置の他の１つの実施例奢
示す。

第４図の実施例の場合にも、複数の同−利料たとえばシ
リコンの半導体ペレット１と２を接続用バンプ３で接続
し、半導体ベレッ）ｌの背面側を基板のベース６に敬り
付けた構造であるが、ベース６はセラミックで作らｎで
おり、その反対側すなわち上面側には放熱フィン１１が
取り付けられている。捷た、キャップ９もセラミンクの
一体構造で作られている。

この実施例においても、高密度実装に加えて、半導体ぺ
ｌ・ット間の熱膨張毘の差に起因する接続用バンプ３へ
の応力集中が防止され、謳い信頼性を得ることができる
。

なお、前記実施例では、下仙１半導体ベレット１をロジ
ック用、上側半導体ペレット２をメモリ用の集積回路形
成用半導体素子として用いているが、その逆に下側半導
体ペレット１をメモリ用、上側半導体ペレット２．２ａ
’ｉｚロジツク用に用いることも可能である。さらにま
た、半導体ペレットに形成さハる素子は、バイポーラ型
素子であってもよ（ＭＯ８型素子であってもよ込。

以上説明したように、本発明によれば、高密度実装が可
能であると共に、半導体ペレット間の熱膨張土の差に起
因する接続部への応力集中を防止し、高信頼性？得るこ
とができる。　〜

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体装置に用いることのできる半導
体ペレットを一部破断して示す州ネＲ図、第２図は半導
体ペレットの他の例１全一部破断して示す臼神図、 第３図は本発明による半導体装置の一実ｍ例１を示す断
面図、 第４図は本発明の半導体装置の他の実施例を示す断面図
である。 １・・・下側半導体ベレット、２．２ａ・・・上側半導
体ベレｙ）、３・・・接続用バンプ、４つ・・外部導出
重積、５・・配Ｉｗ層、６・・・基板のベース、７・・
ワイヤ、８・・・外部リード、９・・・キャップ、１０
・・・封止材、１１・・・放熱フィン。 一 第　　１　　図 第　　２　図 第　　３　　図 ヅ 第１頁の続き ０発　明　者　関正俊 小平市上水本町１４５０番地株式会 社日立製作所デバイス開発セン タ内 ■出　願　人　株式会社日立製作所 東京都千代田区丸の内−丁目５ 番１号

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　同一材料で作られた互いに異方る種類の半導体ペレ
   ッｉ相互に対面状態で電気的に接続し、その半導体ペレ
   ット’に反対面で基板にをシ付けてなる半導体装置。 ２、半導体ペレットの一方がメモリ用のペレットで、他
   方がロジック用のペレツｔ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　半導体ペレッＹの一方がＭＯＢ型素子が形成された
   ペレットで、他方がバイポーラ型素子が形成されたペレ
   ット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。 ４、　　半Ｊ俳ペレットがシリコンで作られ、基板が炭
   素ケイ素で作られているととｔ％徴とする特許請求の範
   囲第１項または第２項記載の半導体装置。