(57)【要約】【課題】積層した複数の半導体素子を有する半導体装置において、半導体素子の動作時の発熱に対して、高い放熱性を持たせる。【解決手段】積層した複数の半導体素子２と、各半導体素子間に設けられた高吸水性樹脂膜３とを有する。ここで、高吸水性樹脂膜３は、水又は低沸点の有機溶媒を含んでいることが好ましい。あるいは、高吸水性樹脂膜は、半田のリフロー温度以上の沸点を有する有機溶媒を含んでいる、又は、実装後に含ませるものでもよい。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層した複数の半導体素子と、この各半導体素子間に設けられた高吸水性樹脂膜とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記高吸水性樹脂膜は、水又は低沸点の有機溶媒を吸収していることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記高吸水性樹脂膜は、半田のリフロー融点温度以上の沸点を有する有機溶媒を吸収していることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記積層した複数の半導体素子の側面に取り付けられた放熱性のヒートシンクを更に有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項５】
積層した複数の半導体素子と、この各半導体素子間の全面に設けられた導電性樹脂膜とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
積層した複数の半導体素子と、この各半導体素子間に設けられた金属板と、隣り合う半導体素子同士を導通させるためのインナーバンプを有し、前記金属板は、前記インナーバンプが通過する部分に、周りに絶縁処理を行った開口部を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
各半導体素子間に設けられた高吸水性樹脂膜を更に有することを特徴とする請求項６記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、積層した複数の半導体素子を有する半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
実装面積の低減を目的として、３次元構造の実装モジュールなど、複数の半導体素子を積層又は密集させた半導体装置が開発されている。特に、複数の半導体素子を積層した場合は、半導体素子集積化に対して非常に有利である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、複数の半導体素子を積層した場合、各半導体素子の間隔が狭いために、半導体素子の動作時の発熱に対して、放熱効率が悪いという問題がある。特に、積層した複数の半導体素子のうち、裏表面が外気と接触していない中央部分の半導体素子の放熱効率が悪い。
【０００４】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、積層した複数の半導体素子を有する半導体装置において、高い放熱性をもたせるというものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体装置は、積層した複数の半導体素子と、各半導体素子間に設けられた高吸水性樹脂膜とを有する。この発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１における半導体装置を示す断面図である。この半導体装置は、図１に示すように、基板１上に複数の半導体素子２が積層している。そして、各半導体素子２間には、高吸水性樹脂膜３が設けられている。この高吸水性樹脂膜３は、その接着力により、各半導体素子２同士を接着している。
【０００７】
また、半導体素子２は、その上面から下面までを貫通する貫通電極４を有する。そして、半導体素子２は、能動素子面を下にし、その面にメッキによる再配線５が設けられている。次に、この半導体素子２の再配線５と、一つ下側の半導体素子２の貫通電極４とを導通させるために、インナーバンプ６が設けられている。そして、基板１の下側に、半田ボールからなる外部電極７が設けられている。
【０００８】
高吸水性樹脂膜３は、（メタ）アクリル酸等のモノマーの架橋反応により得られた高吸水性樹脂に、水又は低沸点の有機溶媒を吸収させてゲル状にしたものである。この高吸水性樹脂膜３により、各半導体素子２の動作時に発生した熱を冷却することができる。さらに、高吸水性樹脂膜３により、各半導体素子２の反りによる応力を緩和でき、熱ストレスによるインナーバンプ６の接続破断等を抑制できる。
【０００９】
また、有機溶媒は、外部電極７で用いられている半田のリフロー融点温度以上の沸点を有するものでもよい。これにより、リフロー工程において、有機溶媒が沸騰するのを防止することができる。
【００１０】
実施の形態２．
図２（ａ）は本発明の実施の形態２における半導体装置を示す断面図であり、図２（ｂ）は上面図である。この半導体装置は、複数の半導体素子２を高吸水性樹脂膜３を介して積層した実施の形態１と同様の半導体装置１０の全ての側面に放熱性のヒートシンク１１が、接着剤または放熱性接着剤で取り付けられている。これにより、さらに放熱性が向上する。
【００１１】
実施の形態３．
図３は本発明の実施の形態３における半導体装置を示す断面図である。以下、図１と同じ構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。この半導体装置では、各半導体素子２間の全面に、導電性樹脂膜１２が設けられている。
【００１２】
この導電性樹脂膜１２は、通常のアンダーフィル樹脂の膜よりも、熱伝導性がよく、半導体素子２の熱を大気中へ効率よく放熱することが可能である。また、導電性樹脂膜１２により、各半導体素子２間の導通を確保することが可能である。
【００１３】
実施の形態４．
図４（ａ）は本発明の実施の形態４における半導体装置を示す断面図である。以下、図１と同じ構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。この半導体装置では、各半導体素子２間に、金属板１５が設けられている。この金属板１５は、半導体素子２間よりも外側に張り出しており、この張り出し部分から、半導体素子２の熱を大気中へ効率よく放熱することが可能である。なお、金属板１５と半導体素子２は、接着剤又は放熱性接着剤で接着されている。また、金属板１５は金属薄膜でもよい。
【００１４】
また、金属板１５には、隣り合う半導体素子２同士を導通させるためのインナーバンプ６が通過する部分に、周りに絶縁処理を行った開口部１６が設けられている。これにより、半導体素子２同士を導通させる際に、再配線５を金属板１５の側面まで引き回す必要がない。このため、各半導体素子２の配線長が短くなり、高速伝達が可能である。また、側面に配線を引き回す必要がないため、半導体装置の側面全面に図２のようなヒートシンク１１を装着することができ、更なる放熱性の向上を図ることもできる。
【００１５】
実施の形態５．
図５は本発明の実施の形態５における半導体装置を示す断面図である。以下、図１と同じ構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。この半導体装置では、各半導体素子２間に、実施の形態１の高吸水性樹脂膜３と実施の形態４の金属板１５を両方設けている。これにより、半導体素子２の熱は、高吸水性樹脂膜３を通じて金属板１５に熱が伝わり、さらに効率的に放熱される。
【００１６】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、積層した複数の半導体素子を有する半導体装置において、高い放熱性を持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における半導体装置を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態２における半導体装置を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態３における半導体装置を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態４における半導体装置を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態５における半導体装置を示す説明図である。
【符号の説明】
２  半導体素子
３  高吸水性樹脂膜
６  インナーバンプ
１１  ヒートシンク
１２  導電性樹脂膜
１５  金属板
１６  開口部
【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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