(57)【要約】      （修正有）【課題】フリップチップ実装による半導体装置の破壊が防止できるフリップチップ用半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置１０は、半導体素子１１と半導体素子１１の一の面に形成された突起電極１２とを備え、半導体素子１１の内部であって突起電極１２の直下の穴１７に、弾性率が半導体素子１１を構成する材料の弾性率よりも低い樹脂１３を充填する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と該半導体素子の一の面に形成された突起電極とを備え、
前記半導体素子の内部であって前記突起電極の直下の部分における弾性率は、前記半導体素子を構成する材料の弾性率よりも低いことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記半導体素子の内部であって前記突起電極の直下の部分に柱状の穴を有することを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記柱状の穴は、前記一の面と対向する面から前記一の面に向かって前記半導体素子を貫通することがないように設けられることを特徴とする、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記一の面と平行な面における前記柱状の穴の断面積は、前記突起電極と前記一の面とが接する部分の面積よりも大きいことを特徴とする、請求項２又は３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記柱状の穴は、樹脂により充填されていることを特徴とする、請求項２ないし４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記樹脂の弾性率は、前記半導体素子を構成する材料の弾性率よりも低いことを特徴とする、請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記一の面と対向する面上に前記樹脂部材の弾性率よりも弾性率の高い材料から成る膜を設けたことを特徴とする請求項５又は６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記柱状の穴は、前記突起電極に対して２以上設けられることを特徴とする、請求項２ないし７のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記柱状の穴の形状は、円柱又は角柱であることを特徴とする、請求項２ないし８のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の半導体装置と配線基板とを備えた半導体集積回路装置であって、
前記突起電極と前記配線基板の電極とが電気的に接続されたことを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１１】
半導体素子の一の面に突起電極を形成する工程と、
前記半導体素子の内部であって前記突起電極の直下の部分に柱状の穴を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記柱状の穴は、前記一の面と対向する面から前記一の面に向かって前記半導体素子を貫通することがないように設けられることを特徴とする、請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記柱状の穴を、樹脂により充填する工程を含むことを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記一の面と対向する面上に前記樹脂部材の弾性率よりも弾性率の高い材料から成る膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記柱状の穴を、前記突起電極に対して２以上設ける工程を含むことを特徴とする、請求項１１ないし１４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
半導体基板と該半導体基板の一の面に形成された第１の電極とを備え、
前記半導体基板は、前記第１の電極の直下の部分において穴が設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１７】
前記穴は、前記一の面と対向する面から前記一の面に向かって前記半導体基板を貫通することがないように設けられた柱状の穴であることを特徴とする、請求項１６に記載の半導体装置。
【請求項１８】
前記一の面と平行な面における前記穴の断面積は、前記第１の電極と前記一の面とが接する部分の面積よりも大きいことを特徴とする、請求項１６又は１７に記載の半導体装置。
【請求項１９】
前記穴は、樹脂により充填されていることを特徴とする、請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項２０】
前記柱状の穴は、前記第１の電極ごとに２以上設けられていることを特徴とする、請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項２１】
前記一の面と対向する面から前記一の面にて向かって前記半導体基板と前記樹脂を貫通する孔が設けられていることを特徴とする、請求項１９又は２０に記載の半導体装置。
【請求項２２】
前記孔は、導電性材料により充填されていることを特徴とする、請求項２１に記載の半導体装置。
【請求項２３】
前記樹脂の表面に形成された第２の電極をさらに備え、
前記導電性材料は、前記第１の電極と前記第２の電極とを接続することを特徴とする、請求項２２に記載の半導体装置。
【請求項２４】
互いに積み重ねられた、請求項２３に記載の複数の半導体装置を有し、
前記複数の半導体装置のうちの、第１の半導体装置における前記第１の電極と、第２の半導体装置における前記第２の電極とが接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２５】
半導体基板の一の面に対して第１の電極を形成する工程と、
前記第１の電極の直下において前記半導体基板を貫通する孔を設ける工程と、
前記孔に導電性材料を充填して該導電性材料と前記第１の電極とを接続する工程と、
前記一の面と対向する面から前記一の面に向かって前記半導体基板を貫通することがないように前記導電性材料の周囲の半導体基板に柱状の穴を設ける工程と、
前記穴に樹脂を充填する工程と、
前記樹脂の表面に第２の電極を形成して該第２の電極と前記導電性材料とを接続する工程と、を含む半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置に関し、特に、フリップチップ実装に適した半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の高性能化及び多機能化を支える大規模集積回路（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ、ＬＳＩ）においては、現在、多ピン化が進行している。また、ＬＳＩをパッケージ化する際に用いられる実装技術においても、多ピン化及び高速信号化に対応すべく、ワイヤボンディング技術からフリップチップ実装技術に移行しつつある。
【０００３】
フリップチップ実装は、半導体装置の配線面に対してエリア状に接続パッドを設けることができ、多ピン化に適している。また、フリップチップ実装によると、ワイヤボンディングやテープオートメイティッドボンディング（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ、ＴＡＢ）その他の半導体素子接続工法とは異なり、引き出し線を必要としないことから、配線長を短縮することができる。フリップチップ接続プロセスとして、ＬＳＩ電極上に形成された突起電極（バンプ）と、基板上に形成された実装用パッドとを強固にはんだ付けした後、アンダーフィル樹脂によって封止を行う方法が広く用いられている。
【０００４】
フリップチップに使用されるバンプの材質として、一般に、金（Ａｕ）やはんだが用いられる。はんだとして、例えば、Ｓｎ−Ｐｂ共晶はんだが用いられる。なお、はんだはＳｎ−Ｐｂ共晶はんだに限定されるものではなく、例えば、Ｓｎ−Ｐｂ（共晶を除く。）、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｓｂ、Ｓｎ−Ｚｎ、Ｓｎ−Ｂｉ、又は、これらの材料に特定の添加元素を付加した材料が用いられる。
【０００５】
フリップチップ接続される半導体素子の多くは、半導体装置と配線基板との熱膨張差による応力を緩和するために、半導体装置と配線基板との隙間を樹脂で封止することによって接続信頼性を確保している（例えば、特許文献１）。また、特許文献２において、導電性樹脂ボールを用いたバンプが記載されている。さらに、特許文献３において、周囲に導電層を設けた樹脂ボールを導電性材料で接合したバンプが記載されている。また、特許文献４において、配線基板の電極パッド部に樹脂部を形成し、その樹脂部を覆うようにしてはんだによって接続した構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２３３５５８号公報（図１）
【特許文献２】特開２０００−３３２０５３号公報（図１）
【特許文献３】特開平１０−１７３００６号公報（図６）
【特許文献４】特開２００４−１１１７５３号公報（図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以下の分析は、本発明者によってなされたものである。半導体装置と配線基板との間にはんだから成るバンプを設けた場合には、バンプの弾性率が高いため、半導体装置と配線基板との間の熱膨張率の差によって高い応力が発生し、バンプ自身又はバンプの直下におけるＬＳＩ回路が破壊されるという問題がある。特に、ハイエンド向けの大型ＡＳＩＣにおいて、ＬＳＩ絶縁層のＬｏｗ−ｋ化によってＬＳＩ回路部は脆弱化することから、この問題は深刻になってきている。
【０００８】
そこでバンプにかかる応力を緩和するために、半導体装置と配線基板との間の隙間をアンダーフィル樹脂によって封止して接続信頼性を向上させる方法が考えられる。しかし、はんだから成るバンプの弾性率は、アンダーフィル樹脂の弾性率と比較してはるかに高い。例えば、Ｓｎ−３ＡＧ−０．５Ｃｕはんだの弾性率は、約４０ＧＰａである。一方、アンダーフィル樹脂の弾性率は、充填剤を混入して高弾性率化した場合であっても高々１０ＧＰａ程度である。このとき、アンダーフィル樹脂による封止を行った場合であっても、弾性率の高いはんだ部に依然として応力が集中する。したがって、温度変化が繰り返されることにより、はんだから成るバンプ自身又はバンプ直下におけるＬＳＩ回路にクラックが発生するという問題がある。
【０００９】
バンプの弾性率を低くするために、例えば、特許文献２において、導電性樹脂から成るバンプによって、半導体装置と配線基板とを接続した構造が記載されている。この場合には、導電性樹脂から成るバンプを用いたことによって、はんだから成るバンプを用いた場合と比較して、弾性化を低くすることができる。しかしながら、特許文献２に記載された方法では、導電性樹脂に対して重量比で８０ｗｔ％（重量％）の多量の金属粒子を添加して、導電性を確保している。したがって、添加された多量の金属粒子の影響によってバンプ自体の弾性率は高くなっており、バンプ材質を低弾性化する効果は乏しいと考えられる。エポキシ樹脂自身の弾性率は２ＧＰａ程度であっても、多量の金属フィラーを混入することにより、導電性樹脂の弾性率は、１０ＧＰａ程度に上昇し得るからである。
【００１０】
また、特許文献４において、バンプを低弾性化する代わりに接続部を低応力化する技術が記載されている。特許文献４の図２を参照すると、配線基板の実装パッド部に樹脂部を形成し、その樹脂部を覆うようにはんだによって接続した実装構造が記載されている。この場合、樹脂部が存在することによって、バンプ部にかかる応力は緩和される。しかしながら、実装パッド自体は、弾性率高い配線基板上に固定されているため、応力を緩和する効果は十分には得られない。また、かかる構造においては、半導体装置側のバンプのつけ根部分に関しては、応力を緩和する効果が低いと考えられる。したがって、特許文献４に記載された技術を用いたとしても、ＬＳＩ回路部が脆弱な絶縁材料で構成される場合には、破壊が起きる可能性がある。
【００１１】
そこで、フリップチップ実装による半導体装置の信頼性を向上させることが課題となる。本発明の目的は、かかる課題を解決する半導体装置及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の視点に係る半導体装置は、
半導体素子と該半導体素子の一の面に形成された突起電極とを備え、
前記半導体素子の内部であって前記突起電極の直下の部分における弾性率が、前記半導体素子を構成する材料の弾性率よりも低い。
【００１３】
本発明の第２の視点に係る半導体装置の製造方法は、
半導体素子の一の面に突起電極を形成する工程と、
前記半導体素子の内部であって前記突起電極の直下の部分に柱状の穴を形成する工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る半導体装置及び半導体装置の製造方法によって、フリップチップ実装による半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施例に係る半導体装置を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図３】本発明の第２の実施例に係る半導体装置を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図５】本発明の第３ないし第５の実施例に係る半導体装置を示す図である。
【図６】本発明の第６の実施例に係る半導体装置を示す図である。
【図７】本発明の第６の実施例に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図８】本発明の第６の実施例に係る半導体装置を重ね合わせた構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態に係る半導体装置について、図面を参照して説明する。図１は、半実施形態に係る半導体装置の構造を示す図である。
【００１７】
図１を参照すると、半導体装置１０は、半導体素子１１と半導体素子１１の一の面に形成された突起電極１２とを備える。半導体素子１１の内部であって突起電極１２の直下の部分における弾性率は、半導体素子１１を構成する材料の弾性率よりも低いことが好ましい。
【００１８】
また、上記半導体素子１１の内部であって突起電極１２の直下の部分に柱状の穴１７を有することが好ましい。さらに、柱状の穴１７は、上記一の面と対向する面から上記一の面に向かって半導体素子１１を貫通することがないように設けられることが好ましい（図２（Ｂ）参照）。また、上記一の面と平行な面における柱状の穴１７の断面積は、突起電極１２と上記一の面とが接する部分の面積よりも大きいことが好ましい。さらに、柱状の穴１７は、樹脂１３により充填されていることが好ましい。また、樹脂１３の弾性率は、半導体素子１１を構成する材料の弾性率よりも低いことが好ましい。
【００１９】
突起電極１２の直下に穴１７を形成することにより、突起電極の近傍の半導体素子１１の厚みが薄くなり、撓みやすくなる。また、穴１７にその撓みを保持することができるように弾性率の低い樹脂１３を充填することにより、突起電極１２は変位可能となる。したがって、半導体装置１０に形成される突起電極１２の材料を弾性率が高いはんだとした場合であっても、半導体装置１０と配線基板１５との間の熱膨張率の差によって生じた応力を半導体装置１０の半導体素子１１の突起電極１２の近傍において緩和することができる。この応力緩和によって、突起電極１２の破壊を防ぐ効果が生じるのみならず、半導体装置１０や配線基板１５におけるクラックの発生を防止する効果も生じる。
【００２０】
本発明に係る半導体装置においては、突起電極（バンプ）の直下における弾性率を、周囲の半導体材料の弾性率よりも低くすることにより、突起電極の直下における半導体素子が撓み易くなっている。このとき、突起電極の材料の弾性率が高い場合であっても、半導体装置と配線基板との間の熱膨張率の違いにより生じる応力を、半導体装置において緩和することができる。また、本発明の半導体装置によって、突起電極の破壊を防ぐとともに、半導体装置や配線基板の破壊（クラック等）を防ぐことができる。したがって、本発明により、フリップチップ実装による半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【実施例１】
【００２１】
本発明の実施例に係る半導体装置について、図面を参照して説明する。図１は、本実施例に係る半導体装置の構造を示す図である。図１（Ａ）は、本実施例に係る半導体装置１０の斜視図である。図１（Ｂ）は本実施例の半導体装置１０の平面図である。図１（Ｃ）は、本実施例の半導体装置１０の断面図である。図１（Ｄ）は本実施例に係る半導体集積回路装置（半導体装置を配線基板に実装したもの）の断面図である。
【００２２】
図１（Ａ）を参照すると、半導体装置１０の電極パッド１４を形成する領域の裏面側に対して、穴１７が設けられている。この穴１７の内部には、周囲の半導体素子１１の材料よりも弾性率の低い樹脂１３が充填される。図１（Ｃ）を参照すると、この穴１７の底面と電極パッド１４との間における半導体素子１１（例えば、シリコンから成る）の厚みは、電極パッド１４が撓むほど薄くすることが好ましい。図１（Ｄ）を参照すると、突起電極（バンプ）１２は、半導体装置１０の電極パッド１４上に形成され、配線基板１５上の基板パッド１６と接続される。このとき、半導体装置１０の電極パッド１４が撓むことによって、半導体装置１０と配線基板１５との間の線膨張係数（線膨張率）の差によって生じる応力を緩和することができる。
【００２３】
弾性率の低い樹脂１３としては、例えば、シリコン樹脂、又はエポキシ樹脂に熱可塑性樹脂を加えたコンポジット樹脂を用いることができる。また、ガラス転移温度が低い（低ＴＧの）エポキシ樹脂であって、半導体装置１０の使用温度領域において、弾性率が低く保たれるものであれば、樹脂１３として使用することができる。
【００２４】
次に、図２を参照して、本実施例に係る半導体装置１０の製造プロセスについて説明する。まず、図２（Ａ）に示すように、従来の半導体装置の製造方法により、所望の回路が形成された半導体装置１０を形成する。半導体装置を構成する材料として、本実施例においては、シリコンを例として示す。しかし、本発明の半導体装置は、シリコンに限定されるものではなく、他の半導体材料を用いた半導体装置であってもよい。
【００２５】
図２（Ｂ）を参照すると、半導体素子１１の回路面に形成された電極パッド１４の裏側の面（図２の上面）から、電極パッド１４の面積よりも大きい断面積を有する穴１７を形成する。穴１７の形成方法としては、従来の方法を用いることができる。また、穴１７の断面の形状は、電極パッド１４が形成された領域を跨ぐことがないようにしつつ、電極パッド１４よりも大きい面積とすることが好ましい。また、穴１７の形状として、例えば、円柱又は角柱とすることができる。
【００２６】
図２（Ｃ）を参照すると、半導体素子１１の裏面に樹脂１３を塗布する。塗布方法は従来の方法を用いることができる。なお、塗布方法は、電極パッド１４の裏面に形成された穴１７の内部にボイドが発生することなく樹脂１３を充填することができる方法であればよい。また、弾性率の低い樹脂１３として、例えば、シリコン樹脂、エポキシ樹脂に熱可塑性樹脂を加えたコンポジット樹脂、又は、低ＴＧのエポキシ樹脂であって装置使用温度領域において弾性率が低く保たれるものを使用することができる。
【００２７】
図２（Ｄ）を参照すると、半導体素子１１の裏面を研磨することによって、半導体素子１１の裏面において穴１７が形成された箇所以外の箇所に樹脂１３が存在しないようにする。
【００２８】
図２（Ｅ）を参照すると、突起電極（バンプ）１２は、半導体素子１１の電極パッド１４上に形成される。本実例の半導体装置１０によると、半導体素子１１の電極パッド１４が変位することによって応力が緩和される。したがって、突起電極１２の材料としは、特に限定されることはない。したがって、突起電極１２の材料として、従来から使用されているはんだを使用することもできる。
【００２９】
図２（Ｆ）を参照すると、本実施例の半導体装置１０を配線基板１５に実装することによって、半導体集積回路装置が得られる。ここで、基板パッド１６を形成した配線基板１５を用意し、基板パッド１６上に従来のフリップチップ接続方法に基づいて、上記の突起電極１２を実装することにより、半導体集積回路装置が得られる。
【実施例２】
【００３０】
本発明の第２の実施例に係る半導体装置について、図面を参照して説明する。図３は、本実施例の半導体装置２０の構造を示す図である。図３（Ａ）は、本実施例に係る半導体装置２０の斜視図である。図３（Ｂ）は、本実施例の半導体装置２０の平面図である。図３（Ｃ）は、本実施例に係る半導体装置２０の断面図である。図３（Ｄ）は、本実施例の半導体装置２０を配線基板２５に実装した半導体集積回路装置の断面図である。図４、本実施例の半導体装置２０の製造プロセスを説明するための図である。
【００３１】
本実施例の半導体装置２０の裏面の構造は、第１の実施例の半導体装置１０の裏面の構造とは異なる。半導体装置２０は、半導体装置２０の裏面全面に対して、樹脂２３よりも弾性率の高い材料から成る膜２８を有する。膜２８を構成する材料は、本実施例においては、弾性率の高い樹脂を例として示す。しかし、膜２８の材料は、樹脂に限定されものではく、穴２７に充填された樹脂２３の弾性率よりも高い弾性率を有する材料であればよい。
【００３２】
膜２８を形成することによって、半導体装置２０に対して剛性を持たせることが可能となる。したがって、穴２７を形成したことによる半導体装置２０における剛性の低下を補い、半導体装置２０の信頼性を向上させることができる。
【００３３】
図４を参照すると、半導体装置２０の製造プロセスは、第１の実施例の半導体装置１０の製造プロセスに対し、図４（Ｅ）に示す工程を追加したものである。図４（Ｅ）を参照すると、半導体装置２０の裏面全面に対して、樹脂２３よりも弾性率の高い樹脂からなる膜２８が、従来の印刷方法を用いて形成される。
【００３４】
半導体装置２０の突起電極２２の裏面に穴２７を設けることによって、突起電極の直下における半導体素子２１の膜厚が薄くなり、撓みやすくなる。穴２７の内部には、その撓みを保持することができるように、弾性率の低い樹脂２３が充填される。したがって、電極パッド２４に突起電極２２を形成した際に、突起電極２２は変位可能となる。
【００３５】
本発明の半導体装置２０により、電極パッド２４上に形成される突起電極２２の材質を、従来と同様に弾性率が高いはんだとした場合であっても、実装時において、半導体装置２０と配線基板２５との熱膨張差により生じる応力は、半導体装置２０の突起電極の近傍において緩和される。応力が緩和されることにより、突起電極２２の破壊を防止するのみならず、半導体装置２０や配線基板２５におけるクラックも防止することができる。
【実施例３】
【００３６】
本発明の第３の実施例に係る半導体装置について、図面を参照して説明する。図５(Ａ)は、本実施例の半導体装置３０の構造を示す断面図である。
【００３７】
実施例１においては、穴１７を樹脂１３によって、完全に充填した。しかし、穴１７は、樹脂を充填することなく、空のままとしてもよい。図５（Ａ）を参照すると、穴１７は、空のままとなっている。穴１７を設けることにより、半導体装置３０の電極パッド１４が撓むことができる。したがって、半導体装置３０と配線基板１５との間の熱膨張率の差によって生じる応力を緩和することができる。
【実施例４】
【００３８】
本発明の第４の実施例に係る半導体装置について、図面を参照して説明する。図５(Ｂ)は、本実施例の半導体装置４０の構造を示す断面図である。
【００３９】
実施例１においては、穴１７を樹脂１３によって、完全に充填した。しかし、穴１７は、樹脂１３によって部分的に充填してもよい。図５（Ｂ）を参照すると、穴１７は、樹脂１３によって充填されている。なお、穴１７を樹脂１３によって部分的に充填する場合には、樹脂１３の弾性率は、周囲の半導体素子１１を構成する材料の弾性率と同じか、又は高いものであってもよい。穴１７と樹脂１３とから成る部位の実効的な弾性率が、周囲の半導体素子１１の弾性率よりも小さくなっていればよいからである。
【実施例５】
【００４０】
本発明の第５の実施例に係る半導体装置について、図面を参照して説明する。図５(Ｃ)は、本実施例の半導体装置５０の構造を示す断面図である。
【００４１】
実施例１においては、一つの突起電極１２につき、一つの穴１７を設ける構成とした。しかしながら、一つの突起電極１２につき、複数の穴を設けるようにしてもよい。図５（Ｃ）を参照すると、半導体装置５０は、一つの突起電極１２に対して複数の穴を有し、各孔は樹脂１３によって充填されている。このように、複数の穴を設けた場合においても、実施例１と同様の効果が得られる。
【実施例６】
【００４２】
導電性材料によって充填された貫通孔を有する半導体基板を積み重ねることによって、半導体装置における回路の集積密度を向上させる技術が用いられるようになってきている。半導体基板を積み重ねた場合についても、フリップチップ実装を行ったときの信頼性を確保することが課題となる。
【００４３】
図６は、本実施例に係る半導体装置６０を示す図である。図６を参照して、本実施例の半導体装置６０の構造について説明する。図６（Ａ）は、本実施例の半導体装置６０における電極構造を示す斜視図である。図６（Ｂ）は、半導体装置６０の電極構造を示す平面図である。図６（Ｃ）は、半導体装置６０の電極構造を示す断面図である。図６（Ｄ）は、半導体装置６０の実装構造の断面図である。
【００４４】
図６（Ａ）〜（Ｃ）を参照すると、半導体装置６０は、半導体基板６１、突起電極（バンプ）６２、樹脂６３、電極パッド６４、６９、及び、導電性材料６８を有している。
【００４５】
図６（Ａ）、（Ｃ）を参照すると、半導体装置６０の電極パッド６４形成領域の裏面側に、穴６７が設けられている。穴６７は、低弾性の材料特性を有する樹脂６３が充填されている。穴６７の内側には、半導体基板６１を貫通する孔が形成されている。
【００４６】
この孔には、導電性材料６８が充填されている。導電性材料６８は、電極パッド６４に接続されるとともに、樹脂６３の上面に形成された電極パッド６９とも接続されている。したがって、半導体装置６０の回路面における電極パッド６４と、回路面の裏面の樹脂６３上面における電極パッド６９とが、導電性材料６８を介して電気的に接続されている。このとき、半導体装置６０を互いに積み重ね、半導体基板６１を積層することにより、回路の集積密度を向上させることができる。
【００４７】
なお、穴６７の底面と電極パッド６４との間の半導体基板６１の厚みは、電極パッド６４が撓むほど薄いことが好ましい。図６（Ｄ）を参照すると、電極パッド６４上にバンプ６２を形成し、配線基板６５上の基板パッド６６と接続することにより、半導体装置６０の電極パッド６４が撓む構造が得られる。このとき、半導体装置６０と配線基板６５との間の線膨張係数の差による応力を緩和することができる。
【００４８】
低弾性の樹脂６３として、例えば、シリコン樹脂、エポキシ樹脂に熱可塑性分を加えたコンポジット樹脂を用いることができ、低ＴＧのエポキシ樹脂であって装置の使用温度領域において弾性率が低く保たれるものを用いることもできる。
【００４９】
図７は、本実施例に係る半導体装置６０の製造方法を説明するための図である。図７を参照して、半導体装置６０の製造プロセスについて詳細に説明する。
【００５０】
まず、図７（Ａ）に示すように、所望の回路が形成された半導体基板６１を形成する。半導体基板６１は、例えば、シリコン又はＧａＡｓを構成材料とするものであってもよいが、これらの材料に限定されるものではない。
【００５１】
次に、図７（Ｂ）に示すように、半導体基板６１の電極パッド６４が形成された面の裏面側から、電極パッド６４に到達するように孔を設け、孔を導電性材料６８によって充填して、貫通電極を形成する。導電性材料６８は、例えば、銅（Ｃｕ）でもよいが、これに限定されるものではなく、導電性の物質であればよい。
【００５２】
次に、図７（Ｃ）に示すように、導電性材料６８を残しつつ、半導体基板６１の電極パッド６４の面積よりも大きい断面積を有する穴６７を設ける。穴６７の形成に関しては、公知の技術を用いることができる。また、穴６７の形状に関しては、電極パッド６４が形成された領域を跨ぐことなく、かつ、電極パッド６４の面積よりも大きい断面積を有するようにする。また、穴６７の形状は、図示は省略するものの、円柱、角柱、多角柱のいずれであってもよい。
【００５３】
次に、図７（Ｄ）に示すように半導体基板６１の裏面側に樹脂６３を塗布する。塗布の方法として、公知の方法を用いることができる。ここでは、電極パッド６４の裏面側に形成された穴６７の内部にボイドを発生させることなく、樹脂６３を充填することが好ましい。
【００５４】
次に、図７（Ｅ）に示すように樹脂６３に覆われた半導体装置６０裏面側から、公知の穴あけ技術により、導電性材料６８の先端を露出させる。穴あけ技術は、特に限定されるものではなく、一例として、レーザによる穴あけを適用することができる。
【００５５】
さらに、図７（Ｆ）に示すように、めっき技術及び回路形成技術に基づいて、樹脂６３上面の所望の位置に電極パッド６９を形成し、導電性材料６８と電極パッド６９とを接続する。これにより、半導体基板６１の両面のそれぞれに電極パッド６４及び６９が形成され、両電極パッドは導電性材料６８を介して電気的に接続される。したがって、半導体装置６０を重ね合わせて半導体基板６１を積層し、積層された半導体基板６１を相互に電気的に接続することができる。
【００５６】
さらに、図７（Ｆ）に示すように、半導体装置６０の電極パッド６４上にバンプ６２を形成することにより、本実施例の半導体装置６０が得られる。本実施例の半導体装置６０によると、電極パッド６４にかかる応力を緩和することができる。したがって、バンプ６２の材料は、特に限定されず、一例として、従来から用いられているはんだを用いることもできる。
【００５７】
図８は、複数の半導体装置６０を重ね合わせた構造を示す図である。図８（Ａ）を参照すると、本実施例の半導体装置６０によると、複数の半導体基板６１を積層すると同時に、これらの基板を互いに電気的に接続することができる。さらに、図８（Ｂ）を参照すると、本実施例の半導体装置６０は、基板パッド６６が形成された配線基板６５の基板パッド６６上に、フリップチップ接続工法に基づいて実装することもできる。
【００５８】
以上の記載は実施例に基づいて行ったが、本発明は、上記実施例に限定されるものではない。
【００５９】
本発明の展開形態に係る半導体装置は、前記半導体素子の内部であって前記突起電極の直下の部分に柱状の穴を有することが好ましい。
【００６０】
本発明の展開形態に係る半導体装置は、前記柱状の穴が、前記一の面と対向する面から前記一の面に向かって前記半導体素子を貫通することがないように設けられることが好ましい。
【００６１】
本発明の展開形態に係る半導体装置は、前記一の面と平行な面における前記柱状の穴の断面積が、前記突起電極と前記一の面とが接する部分の面積よりも大きいことが好ましい。
【００６２】
本発明の展開形態に係る半導体装置は、前記柱状の穴が樹脂により充填されていることが好ましい。
【００６３】
本発明の展開形態に係る半導体装置は、前記樹脂の弾性率が前記半導体素子を構成する材料の弾性率よりも低いことが好ましい。
【００６４】
本発明の展開形態に係る半導体装置は、前記一の面と対向する面上に前記樹脂部材の弾性率よりも弾性率の高い材料から成る膜を設けることが好ましい。
【００６５】
本発明の展開形態に係る半導体装置は、前記柱状の穴が、前記突起電極に対して２以上設けられることが好ましい。
【００６６】
本発明の展開形態に係る半導体装置は、前記柱状の穴の形状が、円柱又は角柱であることが好ましい。
【００６７】
本発明の展開形態に係る半導体集積回路装置は、上記の半導体装置と配線基板とを備えた半導体集積回路装置であって、
前記突起電極と前記配線基板の電極とが電気的に接続されることが好ましい。
【００６８】
本発明の展開形態に係る半導体装置の製造方法は、前記柱状の穴が、前記一の面と対向する面から前記一の面に向かって前記半導体素子を貫通することがないように設けられることが好ましい。
【００６９】
本発明の展開形態に係る半導体装置の製造方法は、前記柱状の穴を、樹脂により充填する工程を含むことが好ましい。
【００７０】
本発明の展開形態に係る半導体装置の製造方法は、前記一の面と対向する面上に前記樹脂部材の弾性率よりも弾性率の高い材料から成る膜を形成する工程を含むことが好ましい。
【００７１】
本発明の展開形態に係る半導体装置の製造方法は、前記柱状の穴を、前記突起電極に対して２以上設ける工程を含むことが好ましい。
【符号の説明】
【００７２】
１０、２０、３０、４０、５０、６０  半導体装置
１１、２１  半導体素子
１２、２２、６２  突起電極（バンプ）
１３、２３、６３  樹脂
１４、２４、６４、６９  電極パッド
１５、２５、６５  配線基板
１６、２６、６６  基板パッド
１７、２７、６７  穴
６１  半導体基板
２８  膜
６８  導電性材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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