(57)【要約】【課題】高い信頼性を有する半導体装置を提供する。【解決手段】実施形態の半導体装置は、絶縁性樹脂と、配線と、複数の半導体素子と、第１導電部と、第１接続部と、第１金属層と、を含む。絶縁性樹脂は、第１領域と第２領域とを含む。第１領域から第２領域に向かう方向と交差する第１方向において、配線の少なくとも一部が第１領域の少なくとも一部と並ぶ。複数の半導体素子は、第１領域と配線との間に設けられる。複数の半導体素子の少なくとも１つが配線と電気的に接続される。第１導電部は、第１方向に第２領域を貫通する。第１接続部は、第１導電部と第１方向に離間しする。第１接続部の少なくとも一部は、第１方向と交差する第２方向において配線の少なくとも一部と並ぶ。第１金属層は、第１導電部と第１接続部との間に設けられ、絶縁性樹脂と接する。【選択図】図１
2015228454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１領域と第２領域とを含む絶縁性樹脂と、
配線であって、前記第１領域から前記第２領域に向かう方向と交差する第１方向において、前記配線の少なくとも一部が前記第１領域の少なくとも一部と並ぶ配線と、
前記第１領域と前記配線との間に設けられた複数の半導体素子であって、前記複数の半導体素子の少なくとも１つが前記配線と電気的に接続された、複数の半導体素子と、
前記第１方向に前記第２領域を貫通する第１導電部と、
前記第１導電部と前記第１方向に離間した第１接続部であって、前記第１接続部の少なくとも一部は、前記第１方向と交差する第２方向において前記配線の少なくとも一部と並ぶ、第１接続部と、
前記第１導電部と前記第１接続部との間に設けられ、前記絶縁性樹脂と接する第１金属層と、
を備えた半導体装置。
【請求項２】
前記絶縁性樹脂はエポキシ樹脂を含み、
前記第１金属層は、前記エポキシ樹脂と接する請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記絶縁性樹脂は、シリカを含む複数の粒子を含む請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記複数の粒子の少なくとも一部は、前記第１金属層と接する請求項３記載の半導体装置。
【請求項５】
第１絶縁部分を含む有機絶縁膜をさらに備え、
前記第１金属層は、第１部分と、第２部分と、を含み、
前記第１部分は、前記第１導電部と接し、
前記第２部分の少なくとも一部は、前記第１絶縁部分と前記絶縁性樹脂との間に位置し、
前記第１絶縁部分は、前記第２部分と接する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、を有し、
前記第１接続部と前記絶縁性樹脂との間の前記第１方向の距離は、前記第２面と前記絶縁性樹脂との間の前記第１方向の距離よりも短い請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記有機絶縁膜は第２絶縁部分をさらに備え、
前記第２絶縁部分は、前記配線と前記絶縁性樹脂との間に位置する請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１接続部は、前記有機絶縁膜と接する請求項５または６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記有機絶縁膜はポリイミドを含む請求項５〜７のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第１金属層は、前記配線と電気的に接続される請求項１〜８のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第１金属層は、チタン層を含み、
前記チタン層は前記絶縁性樹脂と接する請求項１〜９のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記第１金属層は、ニッケル層をさらに含み、
前記チタン層は、前記絶縁性樹脂と前記ニッケル層との間に配される請求項１０記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記第１金属層は、金層をさらに含み、
前記ニッケル層は、前記金層と前記チタン層との間に配され、
前記第１接続部は、前記金層と接している請求項１１記載の半導体装置。
【請求項１３】
第２接続部と、
第２金属層と、
をさらに備え、
前記第１導電部は、前記第１金属層と前記第２金属層との間に配され、
前記第２金属層は、前記第１導電部と前記第２接続部との間に配され、前記絶縁性樹脂と接している請求項１〜１２のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記第１方向において前記第２領域を貫通する第２導電部と、
前記第２方向において前記配線と並び、前記第２導電部及び前記配線と電気的に接続された第３金属層と、
をさらに備えた請求項１３記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記第３金属層は、前記絶縁性樹脂と接する請求項１４記載の半導体装置。
【請求項１６】
第３接続部と、
第４金属層と、
をさらに備え、
前記第２導電部は、前記第３金属層と前記第４金属層との間に配され、
前記第４金属層は、前記第２導電部と前記第３接続部との間に配され、前記絶縁性樹脂と接している請求項１４または１５に記載の半導体装置。
【請求項１７】
第１受動部品電極と、第２受動部品電極と、を有する受動部品をさらに備え、
前記第１受動部品電極は、前記第２接続部と接続され、
前記第２受動部品電極は、前記第３接続部と接続されている請求項１６記載の半導体装置。
【請求項１８】
前記第２接続部は、前記第１受動部品電極と、前記第２金属層との間に配され、
前記第３接続部は、前記第２受動部品電極と、前記第４金属層との間に配されている請求項１７記載の半導体装置。
【請求項１９】
前記第１接続部に含まれる材料の融点は、前記第１導電部に含まれる材料の融点よりも低い請求項１〜１８のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項２０】
前記第１金属層の一部と前記絶縁性樹脂との間に配される金属膜をさらに備える請求項１〜１９のいずれか１つに記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各々異なる工程を経て製造された複数の半導体素子を配置し、半導体装置として再構築を行う、疑似ＳＯＣ（Ｓｙｓｔｅｍ  Ｏｎ  Ｃｈｉｐ）と呼ばれる技術が提案されている。この疑似ＳＯＣを用いて製造された半導体装置において、信頼性が高いことが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４５５９９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、高い信頼性を有する半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の半導体装置は、絶縁性樹脂と、配線と、複数の半導体素子と、第１導電部と、第１接続部と、第１金属層と、を含む。前記絶縁性樹脂は、第１領域と第２領域とを含む。前記第１領域から前記第２領域に向かう方向と交差する第１方向において、前記配線の少なくとも一部が前記第１領域の少なくとも一部と並ぶ。前記複数の半導体素子は、前記第１領域と前記配線との間に設けられる。前記複数の半導体素子の少なくとも１つが前記配線と電気的に接続される。前記第１導電部は、前記第１方向に前記第２領域を貫通する。前記第１接続部は、前記第１導電部と前記第１方向に離間しする。前記第１接続部の少なくとも一部は、前記第１方向と交差する第２方向において前記配線の少なくとも一部と並ぶ。前記第１金属層は、前記第１導電部と前記第１接続部との間に設けられ、前記絶縁性樹脂と接する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態の半導体装置の模式断面図。
【図２】実施形態の半導体装置の一部を拡大した断面図。
【図３】実施形態の半導体装置の製造工程を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。  
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。  
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
図１は、実施形態に係る半導体装置の断面図である。半導体装置１は、絶縁性樹脂１３２と、絶縁性樹脂１３２中に位置する半導体素子１０１、半導体素子１０３および半導体素子１０５を備える。半導体素子１０１、１０３および１０５としては、種々の構成および機能を有する半導体素子（例えばＬＳＩやＭＥＭＳなど）が採用されうる。なお、以降の説明において、半導体素子１０１、１０３および１０５を特に区別しないときは、これらを単に「半導体素子」と称する。各半導体素子および絶縁性樹脂１３２の上には、配線１２９および有機絶縁膜１３１が配される。絶縁性樹脂１３２は、第１領域１３２１と第２領域１３２２とを含んでいる。半導体素子１０１、１０３および１０５は、第１領域１３２１と、配線１２９との間に位置している。半導体素子１０１、１０３および１０５の少なくとも１つは配線１２９と電気的に接続される。絶縁性樹脂１３２には、例えばエポキシ樹脂が用いられる。有機絶縁膜１３１には、例えば、感光性ポリイミドや、感光性フェノール樹脂、感光性エポキシ樹脂、感光性アクリル樹脂などが用いられる。配線１２９は導電性の材料から構成され、例えばＡｌとＴｉの積層膜で構成される。
【０００９】
ここで、第１領域１３２１から第２領域１３２２に向かう方向に交差する方向を第１方向Ｄ１とする。第１方向Ｄ１は、例えば、図１に示すＸ方向である。配線１２９は、その少なくとも一部が、第１方向Ｄ１において、第１領域１３２１と並ぶように配される。絶縁性樹脂１３２の第２領域１３２２には、第１方向Ｄ１に第２領域１３２２を貫通する第１導電部１２１が配されている。第１導電部１２１は、第２領域１３２２を第１方向Ｄ１に貫通する第１貫通孔１１１の内部に配されている。第１貫通孔１１１の内壁は第１金属膜１２３により被覆されている。第１導電部１２１は、第１貫通孔１１１において第１金属膜１２３よりも内側に形成される。
配線１２９の少なくとも一部が、第１方向Ｄ１において第１領域１３２１の少なくとも一部と並んでいるか否かについては、例えば、第１方向Ｄ１に延びる直線であって、配線１２９の一部と第１領域１３２１の一部とを通る直線の存在の有無によって確認できる。
【００１０】
さらに、第２領域１３２２には、第１方向Ｄ１に第２領域１３２２を貫通する第２導電部１２２が配されている。第２導電部１２２は、第２領域１３２２を第１方向Ｄ１に貫通する第２貫通孔１１２の内部に配されている。第２貫通孔１１２の内壁は第２金属膜１２４により被覆されている。第２導電部１２２は、第２貫通孔１１２において第２金属膜１２４よりも内側に形成される。
【００１１】
第１方向Ｄ１において、第１導電部１２１と離間して第１接続部１３５および第２接続部１３７が配される。第１導電部１２１と第１接続部１３５との間には、第１金属層１２５が配され、第１導電部１２１と第１接続部１３５とは第１金属層１２５により電気的に接続されている。また、第１導電部１２１と第２接続部１３７との間には、第２金属層１３３が配され、第１導電部１２１と第２接続部１３７とは第２金属層１３３により電気的に接続されている。有機絶縁膜１３１は、第１金属層１２５と接する第１絶縁部分１３１１を含む。また、有機絶縁膜１３１は、配線１２９と、絶縁性樹脂１３２との間に位置する第２絶縁部分１３１２を含む。
ここで、第１接続部１３５の少なくとも一部は、第１方向Ｄ１と交差する第２方向Ｄ２において、配線１２９の少なくとも一部と並ぶように配される。第２方向Ｄ２は、例えば、図１に示すＹ方向である。なお、第１接続部１３５の少なくとも一部が第２方向Ｄ２において配線１２９と並んでいるか否かについては、例えば、第２方向Ｄ２に延びる直線であって、第１接続部１３５の一部と配線１２９の一部とを通る直線の存在の有無によって確認できる。
【００１２】
第１方向Ｄ１において、第２導電部１２２と離間して第３接続部１３９が配される。第２導電部１２２と第３接続部１３９との間には、第４金属層１３４が配され、第２導電部１２２と第３接続部１３９とは第４金属層１３４により電気的に接続されている。
第２導電部１２２は、第３金属層１２７とも接続される。第３金属層１２７の少なくとも一部は、第２方向Ｄ２において、配線１２９の少なくとも一部と並んでいる。第３金属層１２７は、配線１２９と接続されている。第１金属膜１２３の一部は、第１貫通孔１１１の外に形成されており、第１金属層１２５と絶縁性樹脂１３２との間に配されている。同様に、第２金属膜１２４の一部は、第２貫通孔１１２の外に形成されており、第３金属層１２７と絶縁性樹脂１３２との間に配されている。
【００１３】
なお、「接続部」とは、半導体装置の電極と他の電極端子等とを導通させるために設けられる金属電極を意味している。接続部としては、例えば、バンプ電極や、ボンディングワイヤーを形成する際に併せて形成されるボール電極、付加的プロセスで形成される厚膜の金属層、あるいは柱状金属などの種々の電極を含む概念である。
【００１４】
受動部品１４５は、第１受動部品電極１４１と、第２受動部品電極１４３と、を有する。第２接続部１３７には第１受動部品電極１４１が接続されており、第２接続部１３７は、第１受動部品電極１４１と第２金属層１３３との間に配されている。第３接続部１３９には第２受動部品電極１４３が接続されており、第３接続部１３９は、第２受動部品電極１４３と第４金属層１３４との間に配されている。第２接続部１３７は第２金属層１３３と第１受動部品電極１４１とを電気的に接続し、第３接続部１３９は第４金属層１３４と第２受動部品電極１４３とを電気的に接続している。
従って、第１接続部１３５は、受動部品１４５を介して、配線１２９と電気的に接続されている。
【００１５】
第１金属膜１２３および第２金属膜１２４は、例えば銅から構成され、第１導電部１２１および第２導電部１２２は、例えばはんだ材料から構成される。あるいは第１金属膜１２３および第２金属膜１２４を形成せずに、第１貫通孔１１１および第２貫通孔１１２を銅で充填して第１導電部１２１および第２導電部１２２を形成してもよい。第１金属層１２５、第２金属層１３３、第３金属層１２７、および第４金属層１３４の材料としては種々の金属を用いることができる。
【００１６】
ここで、第１金属層１２５の詳細な構造について、図２を用いて説明する。図２は、第１金属層１２５およびその周辺を拡大して示した図である。図２に示すように、第１金属層１２５はチタン（Ｔｉ）層１２５ａ、ニッケル（Ｎｉ）層１２５ｂおよび金（Ａｕ）層１２５ｃを含む。Ｔｉ層１２５ａは、第１導電部１２１との密着性を改良するために配される。Ｎｉ層は、金属材料の拡散を抑制するために配される。Ｔｉ層１２５ａは、Ｎｉ層１２５ｂと絶縁性樹脂１３２との間に配される。Ａｕ層１２５ｃは、Ｔｉ層１２５ａおよびＮｉ層１２５ｂと、第１接続部とを直接接触させないために配される。Ｎｉ層１２５ｂは、Ａｕ層１２５ｃとＴｉ層１２５ａとの間に配される。第１接続部１３５は、Ａｕ層１２５ｃに接して配される。
図２は、第１金属層１２５についてのみ示したが、第２金属層１３３、第３金属層１２７、および第４金属層についても、絶縁性樹脂１３２が配される側から順に、Ｔｉ層、Ｎｉ層およびＡｕ層の３つの層が配されていることが好ましい。
【００１７】
次に、第１金属層１２５と絶縁性樹脂１３２との関係について説明する。
本実施形態では、第１金属層１２５が絶縁性樹脂１３２と直接接触するように形成されている。このような構成によれば、第１金属層１２５と絶縁性樹脂１３２との密着性が良いため、第１金属層１２５が絶縁性樹脂１３２から剥離することを抑制できる。
【００１８】
本発明者らの研究によれば、絶縁性樹脂の中に複数の半導体素子が位置し、それらの上に有機絶縁膜および配線が配され、その有機絶縁膜の上に金属層および接続部が配される半導体装置においては、有機絶縁膜の上に配された金属層が剥がれやすいことが分かった。このような金属層の剥離は、半導体装置の動作不良の原因となり、信頼性を低下させる。従って、絶縁性樹脂に対して有機絶縁膜が配される側に位置する金属層について、その剥離を抑制するための技術の開発が望まれている。本実施形態に係る半導体装置によれば、この剥離を抑制することができ、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【００１９】
さらに、本実施形態に係る半導体装置では、絶縁性樹脂１３２としてシリカを含む粒子（例えばシリカフィラ）を複数有するエポキシ樹脂を用いている。第１金属層１２５に含まれるＴｉ層１２５ａと、シリカを含む粒子を有するエポキシ樹脂、特に、シリカを含む粒子が絶縁性樹脂１３２の表面に位置しているエポキシ樹脂、とは密着性が良い。したがって、このような構成を採用することで、第１金属層１２５の、絶縁性樹脂１３２からの剥離をより一層抑制することが可能となる。
【００２０】
次に、本実施形態の半導体装置を製造する方法の一例を説明する。  
まず、半導体素子１０１、１０３および１０５を用意し、これらの半導体素子を絶縁性樹脂１０７を用いて再構築する。このときの様子を図３（ａ）に示す。
【００２１】
その後、図３（ｂ）に示すように、各半導体素子および絶縁性樹脂１０７の上にレジストパターン１０９を形成する。
【００２２】
そして、図３（ｃ）に示すように、レジストパターン１０９を保護膜として、絶縁性樹脂１０７に対してドリル加工を施し、第１貫通孔１１１および第２貫通孔１１２を有する絶縁性樹脂１１０を形成する。
【００２３】
次に、図３（ｄ）に示すように、無電解めっき法により、絶縁性樹脂１１０と、レジストパターン１０９と、第１貫通孔１１１の内壁と、第２貫通孔１１２の内壁とを覆う金属膜１１３を形成する。
【００２４】
その後、図３（ｅ）に示すように、レジストパターン１０９をリフトオフ法により除去する。
【００２５】
図３（ｅ）の状態から、絶縁性樹脂１１０にテープ１１７（例えばポリイミドテープ）を貼る。そして、絶縁性樹脂１１０の、テープ１１７が貼られた面とは反対側の面に、ソルダーレジスト１１８を形成する。その後、はんだペーストを塗布し、リフローさせることで、はんだを第１貫通孔１１１内および１１２内に充填させる。このときの様子を図３（ｆ）に示す。  
なお、はんだペーストを用いる以外にも、例えば、はんだボールを第１貫通孔１１１の上および第２貫通孔１１２の上に配置し、第１側に酸化防止用のフラックスを塗布し、その後にはんだボールをリフローさせることで第１貫通孔１１１の内部および第２貫通孔１１２の内部にはんだを充填させてもよい。  
はんだの材料としては、標準的な鉛フリーはんだ材料であるＳｎＡｇＣｕを用いることができる。ただし、これ以外のＳｎＣｕやＳｎＳｂなどを用いてもよい。
【００２６】
次に、テープ１１７およびソルダーレジスト１１８を除去した後に、ソルダーレジスト１１８が設けられていた面を研磨する。これにより、第１貫通孔１１１の外および第２貫通孔１１２の外に形成されていたはんだおよび金属膜１１３が除去され、第１貫通孔１１１の内部に第１導電部１２１が、第２貫通孔１１２の内部に第２導電部１２２が残される。このときの様子を図３（ｇ）に示す。
【００２７】
次に、半導体素子および絶縁性樹脂１１０の上に金属膜を形成し、これをパターニングすることで、第１導電部１２１と接続される第１金属層１２５、および第２導電部１２２に接続される第３金属層１２７を形成する。このときの様子を図３（ｈ）に示す。
【００２８】
そして、図３（ｉ）に示すように、絶縁性樹脂１１０上に、有機絶縁膜１３１および配線１２９を形成する。このとき、第１金属層１２５の一部が露出するように有機絶縁膜１３１は加工される。また、第３金属層１２７は配線１２９と接続される。
【００２９】
その後、絶縁性樹脂１１０を研削する。これにより、絶縁性樹脂１１０より厚みの薄い絶縁性樹脂１３２が作製される。このときの様子を図３（ｊ）に示す。
【００３０】
次に、図３（ｋ）に示すように、絶縁性樹脂１３２の第２面に金属膜を形成し、これをパターニングすることで、第１導電部１２１に接続される第２金属層１３３と、第２導電部１２２に接続される第４金属層１３４と、が形成される。
【００３１】
その後、図３（ｌ）に示すように、第１金属層１２５上に第１接続部１３５を形成する。本実施形態では、はんだボールを第１金属層１２５上に設け、熱処理することで第１接続部１３５を形成している。ここで、第１接続部１３５は、第１導電部１２１および１２２に含まれる材料よりも融点が低い材料を含む。これにより、第１接続部を形成する際の熱処理において、第１導電部１２１および１２２が溶融することを防いでいる。
【００３２】
そして、図３（ｍ）に示すように、第２金属層１３３上に第２接続部１３７を形成し、第４金属層１３４上に第３接続部１３９を形成する。第２接続部１３７および第３接続部１３９も、第１接続部１３５と同様に、まず、はんだボールを第２金属層１３３と第４金属層１３４の上に設け、熱処理を行うことで形成される。また、第２接続部１３７および第３接続部１３９も、第１接続部１３５と同様に、第１導電部１２１および１２２に含まれる材料よりも融点が低い材料を含んでいる。
【００３３】
その後、第２接続部１３７と第１受動部品電極１４１、第３接続部１３９と第２受動部品電極１４３を接続することで、図１に示す半導体装置が製造される。
【００３４】
本実施形態に係る半導体装置では、第１金属層１２５は、第１導電部１２１に接する第１部分１２５１と、第１部分１２５１以外の第２部分１２５２を含む。第１部分に接して第１接続部１３５が配されている。第２部分１２５２の少なくとも一部は、第１絶縁部分１３１１と絶縁性樹脂１３２との間に位置する。
ここで、第１絶縁部分１３１１は、第２部分１２５２と接する第１面Ｐ１と、第１面Ｐ１とは反対側の第２面Ｐ２とを有する。そして、第１接続部１３５と絶縁性樹脂１２９との間の第１方向Ｄ１の距離Ａは、第２面Ｐ２と絶縁性樹脂１２９との間の第１方向Ｄ１の距離Ｂよりも短い。
【００３５】
このため、第１金属層１２５上に第１接続部１３５を形成する際に、第１接続部１３５の形成位置を定めるための部材が不要となる。これに対して、例えば第１金属層の上面と、第１金属層の外周に位置する有機絶縁膜の上面とが連続した面であると、接続部を形成する際に、接続部を第１金属層上に形成するための位置決め部材、例えばパターニングされたソルダーレジストが必要となる。
本実施形態に係る半導体装置では、その製造工程において、位置決め部材が不要となるため、工程数を減らすことが可能となる。
【００３６】
なお、本実施形態の半導体装置の製造方法では、第１貫通孔１１１および第２貫通孔１１２に対して、その内壁に金属膜１１３を形成した後に、はんだ１１９を充填させて第１導電部１２１および第２導電部１２２を形成していた。しかし、この方法に限らず、例えば無電解めっき法により金属膜１１３を形成した後、電解めっき法により第１貫通孔１１１および１１２の内部に金属を充填させて第１導電部１２１および第２導電部１２２を形成してもよい。
【００３７】
ユビキタス社会の到来に向けて、携帯電話やＰＤＡなどの携帯情報端末に代表される無線通信機能を有する小型電子機器に対する期待が高まっている。そのため、より小型・軽量な電子機器の開発が行われている。今後は、さらに多様なニーズに応えるため、多機能化、高性能化に対する要求がさらに高まってくる。無線通信機器においては、高周波デバイスの集積が必須となる。これらの要求を満たすためには、単体のデバイス性能向上には限界があり、異なる性能を有するデバイスの集積化が行われる。しかしながら、受動部品の機能を有するデバイスをＬＳＩチップ上に形成することは難しい。ＬＳＩチップと受動部品とを基板上に集積化する方法では、集積化密度が小さい。このため、受動部品やＬＳＩチップとの組み合わせなどの、異種デバイスを高密度集積化してワンチップ化する技術が望まれいる。
異種デバイスを集積化の第１手法は、システムオンチップ（ＳＯＣ）と呼ばれる。この手法においては、複数のデバイスを１チップ上に、全て直接形成することにより集積する。この方式では、デバイスの集積度が高く、１チップ上で形成されていることからデバイス間のグローバル配線の微細化が可能である。このため、高集積化、高性能化、パッケージの薄化が可能である。しかしながら、集積できるデバイスに制限がある。例えば、Ｓｉ基板上に、ＧａＡｓなどの別の結晶系に基づくデバイスを形成することは、格子定数の違い、及び、熱膨張率の違いなどから困難である。ＬＳＩなどの高精細なデザインルールを必要とするデバイスと、低精細なデザインルールで形成されるデバイスと、を同じ工程で作製することは効率的ではない。特に、新規デバイスを組み込む際に、全てのプロセスを変更することから、新規デバイス開発の際のコストが高く、開発期間も長くなる。
第２手法は、システムインパッケージ（ＳＩＰ）と呼ばれる。この手法では、複数のチップを別々に形成し、それぞれを分割してインターポーザと呼ばれる基板上に実装する。この方式では、各々のデバイスは個々に形成できるので、デバイスに対する制限が少ない。この手法では、新規システムを開発する際にも既存のチップの利用が可能であり、開発コストが安く開発期間も短くすることができる。しかしながら、インターポーザとチップとの間がボンディングワイヤまたはバンプなどで接続されるため、チップ配置の高密度化、配線の微細化、パッケージの薄化が難しい。
一方、第１参考例として、以下の手法がある。各々の製造技術で形成された複数の異種デバイスを検査、選別した後、樹脂を用いて再構築ウェーハとして形成する。さらに、半導体プロセスを用いて、絶縁層及び配線層を形成し、ダイシングにより分離して、モジュールが完成する。第１参考例においては、ＳＩＰとは異なり、インターポーザを用いない。そして、デバイス間の接続を半導体プロセスによる配線にて行う。これにより、高集積化が可能である。第１参考例においては、ＳＯＣとは異なり、異種デバイスの混載が可能である。従って、新規システム構築の際にも既存のデバイスを用いることができ、開発期間が短縮され、結果として開発コストの低減できると考えられる。
さらに、以下の第２参考例がある。樹脂ウェーハ上に配線層を形成した後に、配線層及び樹脂ウェーハに貫通孔を形成し、金属充填を行い、貫通ビアを形成する。その後、樹脂ウェーハ片側または両端にバ、リアメタル及びはんだボールを形成する。これにより、モジュールの基板実装が行われ、三次元的な積層が可能になる。はんだボールを樹脂部に形成することにより、異種デバイス間を固定する樹脂部分での応力破壊を抑制し、モジュールの接続信頼性が向上される。しかしながら、第２参考例では、配線層側のはんだボール接続部において、バリアメタルと、下地である絶縁層と、の接着性が弱く、はんだボールを形成した際にバリアメタルが剥離して、接続不良が発生することが分かった。第２参考例においては、はんだボール形成のために、ソルダーレジストパターンを形成する工程があるため、コストが高い。
半導体チップを集積した擬似ＳＯＣ構造では、半導体チップをウェーハとして再構築して、配線で接続する。そして、このようなモジュールを３次元的に積層するために、樹脂部及び配線層を貫通する貫通ビアと、バリアメタル及びはんだボールと、を形成する。しかしながら、このような従来の構造では、配線層側のバリアメタルと、下地の絶縁膜と、の間に剥離が生じやすいことが分かった。
実施形態によれば、絶縁性樹脂上の、配線が配される側に位置する金属層の剥離を抑制可能な、高い信頼性を有する半導体装置が提供される。
【００３８】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、絶縁性樹脂、半導体素子、有機絶縁膜、配線、導電部、電極および接続部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。  
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【００３９】
その他、本発明の実施形態として上述した半導体装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【００４０】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【００４１】
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。これら新規な実施形態は、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、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。
【符号の説明】
【００４２】
１…半導体装置、  １０１…半導体素子、  １０３…半導体素子、  １０５…半導体素子、  １０７…絶縁性樹脂、  １０９…レジストパターン、  １１０…絶縁性樹脂、  １１１…第１貫通孔、  １１２…第２貫通孔、  １１３…金属膜、  １１７…テープ、  １１８…ソルダーレジスト、  １２１…第１導電部、  １２２…第２導電部、  １２３…第１金属膜、  １２４…第２金属膜、  １２５…第１金属層、  １２５１…第１部分、  １２５２…第２部分、  １２５ａ…チタン層、  １２５ｂ…ニッケル層、  １２５ｃ…金層、  １２７…第３金属層、  １２９…配線、  １３１…有機絶縁膜、  １３１１…第１絶縁部分、  １３１２…第２絶縁部分、  １３２…絶縁性樹脂、  １３２１…第１領域、  １３２２…第２領域、  １３３…第２金属層、  １３４…第４金属層、  １３５…第１接続部、  １３７…第２接続部、  １３９…第３接続部、  １４１…第１受動部品電極、  １４３…第２受動部品電極、  １４５…受動部品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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