(57)【要約】【課題】  本発明は、貫通部を有した基板と、外部接続端子を有した半導体素子とを接着剤で接着し、前記貫通部に配設される導電体により外部接続端子と基板とが接続される半導体装置に関し、半導体素子と基板との間の接着性を向上できると共に、製造コストを低減することのできる半導体装置を提供することを課題とする。【解決手段】  半導体素子６５の電極パッド６７上にスタッドバンプ７５を設け、ペースト状接着剤６９が電極パッド６７側に流れ出た際、ボンディングワイヤ７０と接続される部分７５Ａがペースト状接着剤６９から露出されるようスタッドバンプ７５の高さを設定し、スタッドバンプ７５とボンディングパッド５９とをボンディングワイヤ７０により接続する。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部接続端子を有した半導体素子と、
貫通部を有しており、接着剤により前記半導体素子が接着されると共に、前記貫通部に配設される導電体により前記外部接続端子と接続される基板とを備えた半導体装置において、
前記外部接続端子には、前記導電体と接続される導電性部材を設けたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記導電性部材の高さは、前記接着剤が前記外部接続端子側に流れ出た時に、前記導電体と接続される部分の導電性部材が前記接着剤から露出するような高さとされてい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】
前記導電性部材は、スタッドバンプであることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に係り、特に貫通部を有した基板と、外部接続端子を有した半導体素子とを接着剤で接着し、前記貫通部に配設される導電体により外部接続端子と基板とが接続される半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯機器や移動体機器等では、サイズの小型化が進められており、このような機器に使用される半導体装置についても小型化が要望されている。このような要望に対して、半導体素子と略同一の大きさである基板（インターポーザ）に半導体素子を実装した半導体装置の製品化が実施されている。このような半導体装置には、基板の中央付近に貫通部を設け、貫通部を通過するようにボンディングワイヤにより基板と半導体素子とを電気的に接続したボード・オン・チップ（以下、ＢＯＣとする）がある。
【０００３】
図１を参照して、従来のＢＯＣ型の半導体装置１０について説明する。図１は、従来のＢＯＣ型の半導体装置の断面図である。半導体装置１０は、大略すると基板１１と、半導体素子２５と、ボンディングワイヤ２７と、モールド樹脂２８とを有した構成とされており、基板１１と半導体素子２５とは、接着剤２９により接着されている。
【０００４】
基板１１は、大略すると基材１２と、銅箔用接着剤１３と、配線１５と、接続パッド１６と、絶縁膜１７と、ボンディングパッド１９とを有した構成とされている。基材１２は、樹脂テープ基材であり、基材１２の中央付近には、基材１２を貫通する貫通部１４が形成されている。貫通部１４は、半導体素子２５に設けられた電極パッド２６とボンディングパッド１９とを接続するボンディングワイヤ２７を配設するためのものである。
【０００５】
基材１２の面１２Ａには、配線用接着剤１３により接着された配線１５、接続パッド１６、及びボンディングパッド１９が配設されている。また、絶縁膜１７は、配線１５を覆うと共に、接続パッド１６及びボンディングパッド１９を露出するように形成されている。接続パッド１６は、はんだボール２１を接続するためのものである。ボンディングパッド１９は、貫通部１４の近傍に対向するよう複数設けられている。ボンディングパッド１９には、ボンディングワイヤ２７が接続される。半導体素子２５は、外部接続端子である電極パッド２６を有した構成とされている。電極パッド２６には、ボンディングワイヤ２７が接続される。
【０００６】
このような構成とされた半導体素子２５は、基材１２の面１２Ｂに設けられた接着剤２９により、電極パッド２６が貫通部１４に露出されるよう基板１１に接着される。その後、ボンディングワイヤ２７によりボンディングパッド１９と電極パッド２６とが接続され、貫通部１４はモールド樹脂２８により封止される（例えば、特許文献１参照。）。なお、基材１２に、ガラスエポキシ基板やＢＴレジン基板等のプリント基板を用いる場合には、基材１２に直接銅箔が配設されて、配線１５、接続パッド１６、及びボンディングパッド１９が形成される。
【０００７】
接着剤２９には、安価なペースト状接着剤や、ペースト状接着剤よりも高価なテープ状接着剤等がある。テープ状接着剤は、接着剤を半硬化させた接着剤である。
【０００８】
図２は、ペースト状接着剤により基板と半導体素子とが接着された半導体装置の断面図であり、図３は、テープ状接着剤により基板と半導体素子とが接着された半導体装置の断面図である。なお、図２及び図３において、図１に示した半導体装置と同一構成部分には同一の符号を付す。また、図２に示した方向Ａは、ペースト状接着剤３１が流れ出る方向を示している。
【０００９】
しかし、図２に示すように、ペースト状接着剤３１を用いて、基板１１と半導体素子２５とを接着した場合には、ペースト状接着剤３１が電極パッド２６側に流れ出て、電極パッド２６の接続面２６Ａ（ボンディングワイヤ２７が接続される電極パッド２６の面）がペースト状接着剤３１で覆われてしまい、ボンディングワイヤ２７により電極パッド２６とボンディングパッド１９との間を接続することができないという問題があった。
【００１０】
そのため、図３に示すように、従来、基板１１に半導体素子２５を接着する際には、基材１２の面１２Ｂにテープ状接着剤３６を貼り付けて、半導体素子２５と基板１１との接着を行っていた。
【特許文献１】特開２００１−３５８２５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、テープ状接着剤３６は、ペースト状接着剤３１と比較して、接着性が低いという問題があった。また、テープ状接着剤３６は、使用可能な接着剤の種類が限定されるため、ペースト状接着剤３１と比較して高価であり、テープ状接着剤３６を用いることで半導体装置の製造コストが増加するという問題があった。
【００１２】
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、半導体素子と基板との間の接着性を向上できると共に、製造コストを低減することのできる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項１記載の発明では、外部接続端子を有した半導体素子と、貫通部を有しており、接着剤により前記半導体素子が接着されると共に、前記貫通部に配設される導電体により前記外部接続端子と接続される基板とを備えた半導体装置において、前記外部接続端子には、前記導電体と接続される導電性部材を設けたことを特徴とする半導体装置により、解決できる。
【００１５】
上記発明によれば、外部接続端子に導電性部材を設け、外部接続端子を基準として従来よりも高い位置で、導電性部材と導電体とを接続することにより、外部接続端子側に接着剤が流れ込んだ場合においても、基板と半導体素子の外部接続端子との間を接続することができる。これにより、安価なペースト状接着剤を用いて基板と半導体素子の外部接続端子とを接着することが可能となり、高価なテープ状接着剤を用いた場合と比較して、半導体装置の製造コストを低減することができる。
【００１６】
請求項２記載の発明では、前記導電性部材の高さは、前記接着剤が前記外部接続端子側に流れ出た時に、前記導電体と接続される部分の導電性部材が前記接着剤から露出するような高さとされていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置により、解決できる。
【００１７】
上記発明によれば、導電性部材の高さを、接着剤が外部接続端子側に流れ出た時に、導電体と接続される部分の導電性部材が接着剤から露出するような高さとすることにより、接着剤が外部接続端子側に流れ出た場合においても、基板と半導体素子の外部接続端子との間を接続することができる。
【００１８】
請求項３記載の発明では、前記導電性部材は、スタッドバンプであることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置により、解決できる。
【００１９】
上記発明によれば、導電性部材としてスタッドバンプを用いることにより、導電性部材を容易に形成することができる。また、スタッドバンプを多段に積み重ねることにより、導電性部材の高さを容易に調整することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、半導体素子と基板との間の接着性を向上できると共に、製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
（第１実施例）
始めに、図４を参照して、本発明の第１実施例による半導体装置５０について説明する。図４は、本発明の第１実施例による半導体装置の断面図である。半導体装置５０は、大略すると基板５１と、導電性部材であるスタッドバンプ７５を備えた半導体素子６５と、導電体であるボンディングワイヤ７０と、モールド樹脂６８とを有しており、基板５１と半導体素子６５とがペースト状接着剤６９により接着された構成とされている。
【００２２】
次に、図４乃至図５を参照して、基板５１について説明する。図５は、第１実施例の基板の断面図である。なお、図５において、面５２Ａは、図示していないマザーボードに接続される側の基材５２の面を示しており、面５２Ｂは、半導体素子６５が接着される側（ペースト状接着剤６９が配設される側）の基材５２の面を示している。
【００２３】
基板５１は、大略すると基材５２と、配線５５と、接続パッド５６と、ソルダーレジスト５７と、ボンディングパッド５９とを有した構成とされている。基板５１は、インターポーザである。基材５２の中央付近には、基材５２を貫通する貫通部５３が形成されている。貫通部５３は、半導体素子６５に設けられたスタッドバンプ７５とボンディングパッド５９との間を接続するボンディングワイヤ７０を配設するためのものである。
【００２４】
配線５５は、基材５２の面５２Ａに配設されており、接続パッド５６及びボンディングパッド５９と電気的に接続されている。接続パッド５６は、基材５２の面５２Ａに配設されている。接続パッド５６は、はんだボール６１を配設するためのものである。
【００２５】
ボンディングパッド５９は、貫通部５３の近傍に位置する基材５２の面５２Ａに配設されている。ボンディングパッド５９は、ボンディングワイヤ７０を介して半導体素子６５に設けられたスタッドバンプ７５と電気的に接続されるものである。ソルダーレジスト５７は、配線５５及び基材５２の面５２Ａを覆うと共に、接続パッド５６及びボンディングパッド５９を露出するよう設けられている。なお、基材５２の面５２Ｂを覆うように、ソルダーレジストを設けた構成としても良い。
【００２６】
次に、図４及び図６を参照して、本実施例の半導体素子６５について説明する。図６は、本実施例の半導体素子の断面図である。半導体素子６５は、大略すると半導体素子本体６６と、外部接続端子である電極パッド６７と、スタッドバンプ７５とを有した構成とされている。電極パッド６７は、基板５１と接着される側の半導体素子本体６６に設けられている。
【００２７】
導電性部材であるスタッドバンプ７５は、電極パッド６７上に設けられており、スタッドバンプ７５には、ボンディングワイヤ７０が接続される。スタッドバンプ７５は、半導体素子本体６６の面６６Ａを基準として、電極パッド６７よりも高い位置でボンディングワイヤ７０と電気的に接続するためのものである。スタッドバンプ７５の高さＨ１は、基板５１と半導体素子６５とを接着するペースト状接着剤６９が電極パッド６７側に流れ込んだ時に、ボンディングワイヤ７０と接続される部分７５Ａのスタッドバンプ７５がペースト状接着剤６９から露出するような高さとされている。
【００２８】
このように、導電性部材としてスタッドバンプ７５を用いることにより、ボンディングワイヤ７０が接続される導電性部材を容易に形成することができる。スタッドバンプ７５の材料には、例えば、金を用いることができる。スタッドバンプ７５は、例えば、特開平６−３０２６４５号公報に開示されるようなボンディング方法により形成することができる。
【００２９】
図７は、ペースト状接着剤が電極パッド側に流れ出た場合の基板及び半導体素子の断面図であり、図８は、図７に示した構造体とボンディングワイヤ及びモールド樹脂とを備えた半導体装置の断面図である。なお、図７及び図８において、図４に示した半導体装置５０と同一構成部分には同一符号を付す。
【００３０】
上記説明したようなスタッドバンプ７５を電極パッド６７上に設けることにより、図７及び図８に示すように、ペースト状接着剤６９が電極パッド６７側に流れ込んだ場合においても、ボンディングワイヤ７０と接続される部分７５Ａのスタッドバンプ７５がペースト状接着剤６９から露出されるため、スタッドバンプ７５とボンディングワイヤ７０とを電気的に接続することができる。
【００３１】
これにより、ペースト状接着剤６９が電極パッド６７側に流れ込んだ場合においても、基板５１と半導体素子６５とを安価なペースト状接着剤６９を用いて接着することが可能になり、高価なテープ状接着剤３６を用いた場合と比較して、半導体装置１００のコストを低減することができる。また、ペースト状接着剤６９は、テープ状接着剤３６よりも接着性が良いため、基板５１と半導体素子６５との間の接着性を向上させることができる。
【００３２】
次に、図９及び図１０を参照して、電極パッド６７上に多段のスタッドバンプ７５，７６を設けた場合の半導体素子９０と基板５１とを接着する場合について説明する。図９は、電極パッド上にスタッドバンプを多段に設けた半導体素子の断面図であり、図１０は、ペースト状接着剤が電極パッド側に流れ出た場合の基板及び半導体素子の断面図である。半導体素子９０は、大略すると半導体素子本体６６と、電極パッド６７と、導電性部材であるスタッドバンプ７５，７６とを有した構成とされている。
【００３３】
スタッドバンプ７５，７６は、電極パッド６７上にスタッドバンプ７５、スタッドバンプ７６の順に積み重ねられて形成されている。スタッドバンプ７６には、ボンディングワイヤ７０が接続される。スタッドバンプ７５，７６の高さＨ２は、基板５１と半導体素子９０とを接着するペースト状接着剤６９が電極パッド６７側に流れ込んだ時に、ボンディングワイヤ７０と接続される部分７６Ａのスタッドバンプ７６がペースト状接着剤６９から露出するような高さとされている。
【００３４】
このように、電極パッド６７上にスタッドバンプ７５，７６を多段に積み重ねることにより、ボンディングワイヤ７０と接続されるスタッドバンプの高さを容易に調整することができる。また、スタッドバンプ７６の材料には、例えば、金を用いることができる。スタッドバンプ７５，７６は、例えば、特開平６−３０２６４５号公報に開示されるようなボンディング方法により形成することができる。
【００３５】
このように、電極パッド６７上に多段のスタッドバンプ７５，７６を設け、電極パッド６７上に一段のスタッドバンプ７５のみを設けた場合よりも高い位置でスタッドバンプ７６とボンディングワイヤ７０とを接続することにより、基板５１と半導体素子９０との間に存在するペースト状接着剤６９の厚さＭ１が大きい場合や、電極パッド６７側に多量のペースト状接着剤６９が流れ込んだ場合においても、ボンディングワイヤ７０を介して基板５１と半導体素子９０との間を電気的に接続することができる。
【００３６】
これにより、高価なテープ状接着剤３６を用いた場合と比較して、半導体装置のコストを低減することができると共に、基板５１と半導体素子９０との間の接着性を向上させることができる。なお、必要に応じて２個以上のスタッドバンプを各電極パッド６７上に設けても良い。
（第２実施例）
図１１を参照して、本発明の第２実施例による半導体装置１１０について説明する。図１１は、本発明の第２実施例による半導体装置の断面図である。なお、図１１に示した半導体装置１１０において、第１実施例の半導体装置５０と同一構成部分には同一の符号を付す。
【００３７】
本実施例の半導体装置１１０は、大略すると基板５１と、導電性部材８１を備えた半導体素子８０と、導電体であるボンディングワイヤ７０と、モールド樹脂６８とを有しており、基板５１と半導体素子８０とがペースト状接着剤６９により接着された構成とされている。
【００３８】
次に、図１１及び図１２を参照して、半導体素子８０について説明する。図１２は、第２実施例の半導体素子の断面図である。半導体素子８０は、大略すると半導体素子本体６６と、外部接続端子である電極パッド６７と、導電性部材８１とを有した構成とされている。
【００３９】
導電性部材８１は、電極パッド６７上に形成されたＮｉ膜９５と、Ｎｉ膜９５上に形成されたＣｕめっき膜８２と、Ｃｕめっき膜８２上に形成されたＡｕめっき膜８３とにより構成されている。導電性部材８１は、電極パッド６７よりも高い位置でボンディングワイヤ７０と接続するためのものである。ボンディングワイヤ７０は、Ａｕめっき膜８３の上面８３Ａに接続される。Ｃｕめっき膜８２の厚さＭ２（高さ）は、基板５１と半導体素子８０とを接着するペースト状接着剤６９が電極パッド６７側に流れ込んだ時に、ボンディングワイヤ７０と接続されるＡｕめっき膜８３がペースト状接着剤６９から露出するような厚さ（高さ）とされている。
【００４０】
次に、図１３乃至図１６を参照して、導電性部材８１の製造方法について説明する。図１３乃至図１６は、導電性部材の製造工程を示した図である。始めに、図１３に示すように、電極パッド６７が配設された側の半導体素子本体６６の上面及び電極パッド６７の表面を覆うように、Ｎｉ膜９５を形成する。続いて、電極パッド６７上に形成されたＮｉ膜９５が露出するような開口部８６Ａを有したレジスト膜８６を形成する。開口部８６Ａは、Ｃｕめっき膜８２及びＡｕめっき膜８３が形成される領域である。なお、Ｎｉ膜９５は、電極パッド６７に含まれるアルミがＣｕめっき膜８２に拡散することを防止するためのものである。また、Ｎｉ膜９５は、電解めっきを行う際の給電層となる。
【００４１】
次に、図１４に示すように、開口部８６Ａに露出された電極パッド６７上に、Ｎｉ膜９５を給電層として、電解めっき法によりＣｕめっき膜８２を厚さＭ２となるように形成する。続いて、図１５に示すように、Ｃｕめっき膜８２上に電解めっき法によりＡｕめっき膜８３を形成する。その後、図１６に示すように、レジスト膜８６をレジスト剥離液により除去し、続いて、レジスト膜８６に覆われていた部分のＮｉ膜９５をエッチングにより除去する。これにより、電極パッド６７上に、Ｎｉ膜９５と、Ｃｕめっき膜８２と、Ａｕめっき膜８３とからなる導電性部材８１が形成される。なお、導電性部材８１は、ダイシングする前の半導体ウエハの状態で形成しても良い。
【００４２】
図１７は、ペースト状接着剤が電極パッド側に流れ出た場合の基板及び半導体素子の断面図であり、図１８は、図１７に示した構造体とボンディングワイヤ及びモールド樹脂とを備えた半導体装置の断面図である。なお、図１７及び図１８において、図１１に示した半導体装置１１０と同一構成部分には同一符号を付す。
【００４３】
上記説明したような導電性部材８１を電極パッド６７上に設けることにより、図１７及び図１８に示すように、基板５１と半導体素子８０とを接着するペースト状接着剤６９が電極パッド６７側に流れ込んだ場合においても、金めっき膜８３Ａとボンディングワイヤ７０とを電気的に接続することができる。これにより、基板５１と半導体素子８０とを安価なペースト状接着剤を用いて接着することが可能になり、高価なテープ状接着剤３６を用いた場合と比較して、半導体装置１２０のコストを低減することができる。また、ペースト状接着剤６９は、テープ状接着剤３６よりも接着性が良いため、基板５１と半導体素子８０との間の接着性を向上させることができる。
【００４４】
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。なお、本発明は、ペースト状接着剤６９が塗布される基材５２の面５２Ｂにソルダーレジストや、配線、パッド、基材５２を貫通するビア等を設けた構成の基板に対しても適用可能である。また、導電性部材は、ボンディングワイヤ７０が接続可能な導電性を有した部材であれば良く、第１及び第２の実施例に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、半導体素子と基板との間の接着性を向上できると共に、製造コストを低減することのできる半導体装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】従来のＢＯＣ型の半導体装置の断面図である。
【図２】ペースト状接着剤により基板と半導体素子とが接着された半導体装置の断面図である。
【図３】テープ状接着剤により基板と半導体素子とが接着された半導体装置の断面図である。
【図４】本発明の第１実施例による半導体装置の断面図である。
【図５】第１実施例の基板の断面図である。
【図６】本実施例の半導体素子の断面図である。
【図７】ペースト状接着剤が電極パッド側に流れ出た場合の基板及び半導体素子の断面図である。
【図８】図７に示した構造体とボンディングワイヤ及びモールド樹脂とを備えた半導体装置の断面図である。
【図９】電極パッド上にスタッドバンプを多段に設けた半導体素子の断面図である。
【図１０】ペースト状接着剤が電極パッド側に流れ出た場合の基板及び半導体素子の断面図である。
【図１１】本発明の第２実施例による半導体装置の断面図である。
【図１２】第２実施例の半導体素子の断面図である。
【図１３】導電性部材の製造工程を示した図（その１）である。
【図１４】導電性部材の製造工程を示した図（その２）である。
【図１５】導電性部材の製造工程を示した図（その３）である。
【図１６】導電性部材の製造工程を示した図（その４）である。
【図１７】ペースト状接着剤が電極パッド側に流れ出た場合の基板及び半導体素子の断面図である。
【図１８】図１７に示した構造体とボンディングワイヤ及びモールド樹脂とを備えた半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０，５０，１００，１１０，１２０  半導体装置
１１，５１  基板
１２，５２  基材
１２Ａ，１２Ｂ，５２Ａ，５２Ｂ  面
１３  銅箔用接着剤
１４，５３  貫通部
１５  配線
１６，５６  接続パッド
１７  絶縁膜
１９，５９  ボンディングパッド
２１，６１  はんだボール
２５，６５，８０，９０  半導体素子
２６，６７  電極パッド
２６Ａ  接続面
２７，７０  ボンディングワイヤ
２８，６８  モールド樹脂
２９  接着剤
３１，６９  ペースト状接着剤
３６  テープ状接着剤
５５  配線
５７  ソルダーレジスト
６６  半導体素子本体
７５  スタッドバンプ
７５Ａ  部分
８１  導電性部材
８２  Ｃｕめっき膜
８３  Ａｕめっき膜
８３Ａ  上面
８６  レジスト膜
８６Ａ  開口部
９５  Ｎｉ膜
Ａ  方向
Ｈ１，Ｈ２  高さ
Ｍ１，Ｍ２  厚さ
【図１】
2006073652.tif 000003
【図２】
2006073652.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006073652.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006073652.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006073652.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2006073652.tif 000013
【図１２】
2006073652.tif 000014
【図１３】
2006073652.tif 000015
【図１４】
2006073652.tif 000016
【図１５】
2006073652.tif 000017
【図１６】
2006073652.tif 000018
【図１７】
2006073652.tif 000019
【図１８】
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