(57)【要約】【課題】封止樹脂８０の剥離を防止することが可能な半導体装置を提供する。【解決手段】複数のチップ１，２，３，４が積層配置されてなる半導体装置５であって、隣接する一対の前記チップ２，３のうち、一方のチップ３の内面周縁部３ａが、他方のチップ２の内面周縁部２ａより内側に配置され、一対のチップ２，３間に配設された封止樹脂８０が、一方のチップ３の側面５３に延設されている構成とした。【選択図】図１
2007036184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のチップが積層配置されてなる半導体装置であって、
隣接する一対の前記チップのうち、一方の前記チップの少なくとも一辺が、他方の前記チップより内側に配置され、
前記一対のチップ間に配設された封止樹脂が、前記一方のチップの側面に延設されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
複数のチップが積層配置されてなる半導体装置であって、
隣接する一対の前記チップのうち、一方の前記チップの内面周縁部が、他方の前記チップの内面周縁部より内側に配置され、
前記一対のチップ間に配設された封止樹脂が、前記一方のチップの側面に延設されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記各チップに形成された貫通電極が相互に接続されて、前記複数のチップが積層配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記複数のチップが実装される基材側の前記チップの内面周縁部が、前記基材とは反対側の前記チップの内面周縁部より内側に配置されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記一方のチップの側面が、前記他方のチップの内面周縁部より内側に配置されていることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記一方のチップの側面が、傾斜面とされていることを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記一方のチップの内面周縁部に、面取りまたは丸面取りが施されていることを特徴とする請求項２ないし請求項６のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項８】
積層配置された複数のチップと、前記チップ間に配設された封止樹脂とを有する半導体装置の製造方法であって、
液状の前記封止樹脂が予め塗布された複数の前記チップを積層配置することにより、隣接する一対の前記チップのうち一方の前記チップの内面周縁部を他方の前記チップの内面周縁部より内側に配置しつつ、前記一対のチップ間に配設された前記封止樹脂を前記一方のチップの側面に延設させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
積層配置された複数のチップと、前記チップ間に配設された封止樹脂とを有する半導体装置の製造方法であって、
隣接する一対の前記チップのうち、一方の前記チップの内面周縁部が、他方の前記チップの内面周縁部より内側に配置されるように、前記複数のチップを積層配置する工程と、
前記チップ間に液状の前記封止樹脂を注入して、前記一対のチップ間に配設された前記封止樹脂を、前記一方のチップの側面に延設させる工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の半導体装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置、その製造方法および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal data assistance）などの携帯型の電子機器には、小型化および軽量化が要求されている。これに伴って、携帯型の電子機器では半導体チップの実装スペースが極めて制限され、半導体チップの高密度実装が課題となっている。そこで、半導体チップの３次元実装技術が案出されている。
図９は、従来技術に係る半導体装置の側面断面図である。３次元実装技術は、複数の半導体チップ２，３を積層配置し、貫通電極３４により導通接続することで、半導体チップの高密度実装を図る技術である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
半導体チップに形成された回路等を保護するため、積層された半導体チップ２，３の間には封止樹脂８０が配設されている。なお半導体チップ２，３の側面５２，５３を含む全体を覆うように樹脂を成形すると、半導体装置の外形寸法が大きくなってしまう。そこで、半導体チップ２，３の間のみに封止樹脂８０を充填して、チップサイズパッケージを実現する技術が開発されている。
【特許文献１】特開２００３−４６０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが図９（ａ）に示すように、封止樹脂８０の充填量が多いと、半導体チップ２，３の側面５２，５３より外側に封止樹脂８０の端部８１がはみ出すことになる。この状態で高温多湿のサイクル試験を行うと、半導体チップ２，３との界面８２，８３において封止樹脂８０が伸縮を繰り返し、封止樹脂８０の剥離を生じるおそれがある。
また図９（ｂ）に示すように、封止樹脂８０の充填量が少ないと、半導体チップ２，３の側面５２，５３より内側に封止樹脂８０の端部８１が窪むことになる。この状態で高温多湿のサイクル試験を行う場合にも、半導体チップ２，３との界面８２，８３において封止樹脂８０の剥離を生じるおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、封止樹脂の剥離を防止することが可能な半導体装置およびその製造方法の提供を目的とする。
また、信頼性に優れた電子機器の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る半導体装置は、複数のチップが積層配置されてなる半導体装置であって、隣接する一対の前記チップのうち、一方の前記チップの少なくとも一辺が、他方の前記チップより内側に配置され、前記一対のチップ間に配設された封止樹脂が、前記一方のチップの側面に延設されていることを特徴とする。
この構成によれば、封止樹脂による前記一方のチップの被覆面積を大きくすることができるので、チップと封止樹脂との密着を確保することが可能になり、封止樹脂の剥離を防止することができる。
【０００７】
また、複数のチップが積層配置されてなる半導体装置であって、隣接する一対の前記チップのうち、一方の前記チップの内面周縁部が、他方の前記チップの内面周縁部より内側に配置され、前記一対のチップ間に配設された封止樹脂が、前記一方のチップの側面に延設されていることを特徴とする。
なお前記各チップに形成された貫通電極が相互に接続されて、前記複数のチップが積層配置されていることが望ましい。
この構成によれば、封止樹脂が一方のチップの略全面を被覆した状態となり、高温多湿のサイクル試験を行っても、封止樹脂の伸縮変形は一方のチップによって制限される。したがって、チップと封止樹脂との密着を確保することが可能になり、封止樹脂の剥離を防止することができる。
【０００８】
また、前記複数のチップが実装される基材側の前記チップの内面周縁部が、前記基材とは反対側の前記チップの内面周縁部より内側に配置されていることが望ましい。
この構成によれば、封止樹脂が全てのチップの略全面に被覆された状態となり、全てのチップにおいて封止樹脂の剥離を防止することができる。
【０００９】
また前記一方のチップの側面が、前記他方のチップの内面周縁部より内側に配置されていることが望ましい。
また前記一方のチップの側面が、傾斜面とされていてもよい。
これらの構成によれば、一方の前記チップの内面周縁部が、他方の前記チップの内面周縁部より内側に配置される。そして、封止樹脂が一方のチップの略全面を被覆した状態となり、封止樹脂の伸縮変形が一方のチップによって制限される。したがって、封止樹脂の剥離を防止することができる。
【００１０】
また前記一方のチップの内面周縁部に、面取りまたは丸面取りが施されていてもよい。
この構成によれば、封止樹脂による一方のチップの被覆面積が大きくなり、封止樹脂の伸縮変形が一方のチップによって制限される。したがって、封止樹脂の剥離を防止することができる。
【００１１】
一方、本発明に係る半導体装置の製造方法は、積層配置された複数のチップと、前記チップ間に配設された封止樹脂とを有する半導体装置の製造方法であって、液状の前記封止樹脂が予め塗布された複数の前記チップを積層配置することにより、隣接する一対の前記チップのうち一方の前記チップの内面周縁部を他方の前記チップの内面周縁部より内側に配置しつつ、前記一対のチップ間に配設された前記封止樹脂を前記一方のチップの側面に延設させることを特徴とする。
この構成によれば、液状の封止樹脂の塗布量を安定化することが可能になり、硬化後の封止樹脂の端部形状を安定化させることができる。したがって、封止樹脂により一方のチップの略全面を被覆することが可能になり、封止樹脂の剥離を防止することができる。
【００１２】
また本発明に係る半導体装置の他の製造方法は、積層配置された複数のチップと、前記チップ間に配設された封止樹脂とを有する半導体装置の製造方法であって、隣接する一対の前記チップのうち、一方の前記チップの内面周縁部が、他方の前記チップの内面周縁部より内側に配置されるように、前記複数のチップを積層配置する工程と、前記チップ間に液状の前記封止樹脂を注入して、前記一対のチップ間に配設された前記封止樹脂を、前記一方のチップの側面に延設させる工程と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、チップの積層工程と封止樹脂の配設工程とが分離されているので、上下の貫通電極の導通接続部に封止樹脂が介入することはない。したがって、チップ間の電気的接続の信頼性を確保することができる。
【００１３】
一方、本発明に係る電子機器は、上述した半導体装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、封止樹脂の剥離を防止することが可能な半導体装置を備えているので、信頼性に優れた電子機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
（第１実施形態）
最初に、本発明の第１実施形態に係る半導体装置につき、図１ないし図３を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係る半導体装置の側面断面図である。第１実施形態に係る半導体装置５は、複数の半導体チップ１，２，３，４が積層配置されたものである。その半導体チップの外形サイズは、回路基板９側から順に小さくなっている。すなわち、上側チップ（一方の半導体チップ）３の内面周縁部３ａを含む側面５３が、下側チップ（他方の半導体チップ）２の内面周縁部２ａより内側に配置されている。
【００１５】
半導体チップ１，２，３，４は、Ｓｉ（ケイ素）等からなる基板の能動面に、トランジスタやメモリ素子等の電子素子からなる集積回路（図示省略）が形成されたものである。その能動面から裏面にかけて、貫通電極３４が形成されている。この貫通電極３４の詳細な構成および製造方法については後述する。
そして、複数の半導体チップ１，２，３，４が積層配置されている。具体的には、各半導体チップ１，２，３，４の貫通電極３４が、ハンダ層４０を介して相互に導通接続されている。そのため、各半導体チップ１，２，３，４の貫通電極３４は、それぞれ同じ位置に形成されている。なお図１には４個の半導体チップが積層されているが、積層数はこれに限られない。
【００１６】
半導体チップ１，２，３，４に形成された集積回路を保護するため、半導体チップ間には封止樹脂８０が配設されている。この封止樹脂８０は、エポキシ等の熱硬化性樹脂を主成分とするものである。なお主成分である熱硬化性樹脂に、シリカ等からなるフィラーを分散させてもよい。このフィラーの分散量を調整して、封止樹脂８０の線膨張係数を半導体チップの線膨張係数に近づけることにより、半導体チップに対する封止樹脂８０の相対的な伸縮変形量が減少するので、封止樹脂８０の剥離を抑制することができる。
【００１７】
上述した半導体チップ１，２，３，４および封止樹脂８０の積層体を形成するには、まず全ての半導体チップ１，２，３，４を積層配置する。その際、ハンダ層４０を溶融温度以上に加熱して、上下の貫通電極３４を相互に導通接続する。次に半導体チップ間の側方から液状の封止樹脂を注入する。具体的には、まず真空チャンバ内に半導体チップ１，２，３，４の積層体を導入して、その側面全体に封止樹脂を塗布する。次に、真空チャンバから積層体を取り出して、半導体チップ間の負圧により封止樹脂を注入する。なお封止樹脂を塗布する際に、その封止樹脂を硬化温度の直前まで加熱して、流動性を高めておくことが望ましい。これにより、半導体チップ間に封止樹脂を隙間なく充填することが可能になり、また充填時間を短縮することができる。最後に、封止樹脂を硬化温度以上に加熱して硬化させれば、半導体チップ間が封止樹脂８０によって封止される。
【００１８】
上述した方法では、半導体チップの積層工程と封止樹脂８０の配設工程とが分離されているので、上下の貫通電極３４の導通接続部に封止樹脂が介入することはない。したがって、半導体チップ間の電気的接続の信頼性を確保することができる。
【００１９】
また上述した積層体の形成方法として、以下の方法を採用することも可能である。まず、半導体チップの表面に液滴吐出法等を用いて液状の封止樹脂を塗布する。次に、その半導体チップを積層配置する。次に、ハンダ層４０の溶融温度以上であって封止樹脂の硬化温度以下に半導体装置５を加熱して、隣接する貫通電極３４を相互に導通接続するとともに、半導体チップ間に封止樹脂を充填させる。最後に、封止樹脂を硬化温度以上に加熱して硬化させることにより、半導体チップ間が封止樹脂８０によって封止される。
【００２０】
上述した方法では、液状の封止樹脂の塗布方法として液滴吐出法を採用することができるので、所定量の封止樹脂を所定位置に塗布することができる。その結果、封止樹脂８０の端面形状を安定化させることができる。なお半導体チップの表面に異方導電性フィルム等を配設してもよい。
【００２１】
そして、積層された半導体チップは回路基板９に実装されている。この回路基板９はガラスエポキシ基板等の有機系基板であり、その表面には所望の回路を構成する配線パターン（不図示）および外部との接続端子５９が形成されている。そして、最下層の半導体チップ１の貫通電極３４がハンダ層４０を介して回路基板９の接続端子５９に実装されている。また、半導体チップ１と回路基板９との間にも封止樹脂８０が配設されている。
【００２２】
（封止樹脂の端面形状）
第１実施形態では、積層された半導体チップの外形サイズが、回路基板９側から順に小さくなっている。以下には、隣接する一対の半導体チップとして回路基板９側から２番目の半導体チップ２および３番目の半導体チップ３を例にして説明するが、他の隣接する半導体チップについても同様である。
【００２３】
図２（ａ）は、図１のＡ部の拡大図である。図２（ａ）に示すように、上側チップ（一方の半導体チップ）３の内面周縁部３ａを含む側面５３が、下側チップ（他方の半導体チップ）２の内面周縁部２ａより内側に配置されている。例えば、上側チップ３の側面５３は下側チップ２の側面５２より２０μｍ程度内側に配置されている。
【００２４】
上側チップ３と下側チップ２とが異種のチップである場合には、サイズの小さいチップを上側チップに採用し、サイズの大きいチップを下側チップに採用すればよい。なお両チップの電極位置が異なる場合には、後述する再配線技術を用いて電極を再配置すればよい。また上側チップ３と下側チップ２とが同種のチップである場合には、ウエハからチップを分離する際にダイシング位置をずらすことによって、サイズの異なるチップを形成すればよい。なおウエハにおけるダイシングストリートの幅は１００μｍ程度であるから、ダイシング位置を少しずらすだけでサイズの異なる所望のチップを形成することができる。
【００２５】
サイズの異なる半導体チップ間に液状の封止樹脂を充填すると、封止樹脂の端部はサイズの小さい上側チップ３の側面５３に濡れ上がる。そして下側チップ２の内面周縁部２ａから上側チップ３の側面上端部にかけて、封止樹脂の端部がフィレット状に成形される。なお特別な処理を施さなくても、半導体チップ間に液状の封止樹脂を充填するだけで、上述した端部が成形される。そして封止樹脂を硬化させれば、一対の半導体チップ間に配設された封止樹脂８０の端部８１が、サイズの小さい上側チップ３の側面５３に延設された状態となる。
【００２６】
このように、第１実施形態に係る半導体装置では、上側チップ３の内面周縁部３ａを含む側面５３が、下側チップ２の内面周縁部２ａより内側に配置され、一対の半導体チップ間に配設された封止樹脂８０の端部８１が、上側チップ３の側面５３に延設されている構成とした。この構成によれば、封止樹脂８０により上側チップ３の略全面が被覆された状態となる。この状態で高温多湿のサイクル試験を行っても、封止樹脂８０の伸縮変形は上側チップ３によって制限される。したがって、半導体チップと封止樹脂との密着を確保することが可能になり、封止樹脂８０の剥離を防止することができる。なお上側チップ３の側面５３を粗面化しておけば、アンカー効果によって樹脂の剥離をより確実に防止することができる。
【００２７】
また、上側チップ３の少なくとも一辺が下側チップ２より内側に配置されていれば、少なくとも上側チップ３の前記一辺を含む側面に、封止樹脂８０の端部８１を延設させることができる。この場合でも、封止樹脂８０による上側チップ３の被覆面積を大きくすることができるので、半導体チップと封止樹脂との密着を確保することが可能になり、封止樹脂の剥離を防止することができる。
【００２８】
なお、積層された半導体チップの全体を封止樹脂に埋設すれば、封止樹脂の剥離を防止することは可能であるが、半導体装置の外形寸法が大きくなってしまう。これに対して、第１実施形態によれば、チップサイズパッケージにおいて封止樹脂の剥離を防止することができる。
【００２９】
そして図１に示す半導体装置５では、積層された半導体チップ１，２，３，４の外形サイズが回路基板９側から順に小さくなっている。すなわち、回路基板９側の半導体チップの内面周縁部が、回路基板９とは反対側の半導体チップの内面周縁部より内側に配置されている。これにより、全ての半導体チップ１，２，３，４の略全面に封止樹脂８０が被覆された状態となり、全ての半導体チップ１，２，３，４について封止樹脂８０の剥離を防止することができる。
【００３０】
なお積層された半導体チップのうち、いずれか一対の半導体チップについて上側チップの内面周縁部が下側チップの内面周縁部より内側に配置されていれば、少なくともその上側チップについて封止樹脂の剥離を防止することが可能である。
【００３１】
図２（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体装置の第１変形例の側面断面図である。第１変形例では、上側チップ３のサイズは下側チップ２と同等であるが、上側チップ３の側面５３が傾斜面とされている。この傾斜面は、シリコン基板を異方性エッチングすることによって形成することが可能である。この傾斜面により、上側チップ３の内面周縁部３ａが、下側チップ２の内面周縁部２ａより内側に配置されている。この半導体チップ間に液状の封止樹脂を充填した場合にも、封止樹脂の端部は上側チップ３の側面に濡れ上がる。その封止樹脂を硬化させれば、一対の半導体チップ間に配設された封止樹脂８０の端部８１が、上側チップ３の側面５３に延設された状態となる。すなわち、封止樹脂８０により上側チップ３の略全面が被覆された状態になるので、第１実施形態と同様に封止樹脂８０の剥離を防止することができる。
【００３２】
図３（ａ）は第１実施形態に係る半導体装置の第２変形例の側面断面図であり、図３（ｂ）は第１実施形態に係る半導体装置の第３変形例の側面断面図である。これらの変形例でも、上側チップ３のサイズは下側チップ２と同等である。ただし、図３（ａ）に示す第２変形例では上側チップ３の内面周縁部に面取り５５が施され、図３（ｂ）に示す第３変形例では上側チップ３の内面周縁部に丸面取り５６が施されている。これにより、上側チップ３の内面周縁部３ａが、下側チップ２の内面周縁部２ａより内側に配置されている。この半導体チップ間に液状の封止樹脂を充填すると、封止樹脂の端部は上側チップ３の側面における面取り５５または丸面取り５６の上端部まで濡れ上がる。その封止樹脂を硬化させれば、一対の半導体チップ間に配設された封止樹脂８０の端部８１が、上側チップ３の側面５３に延設された状態となる。これにより、封止樹脂８０による上側チップ３の被覆面積が増加するので、封止樹脂８０の伸縮変形が上側チップ３によって抑制される。したがって、封止樹脂８０の剥離を防止することができる。
【００３３】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る半導体装置につき、図４を用いて説明する。
図４は、第２実施形態に係る半導体装置の側面断面図である。第２実施形態に係る半導体装置２０５では、積層された半導体チップ１，２，３，４の外形サイズが、回路基板９側から順に大きくなっている点で、順に小さくなっている第１実施形態とは異なっている。なお以下には、一対の半導体チップとして、回路基板９側から２番目の半導体チップ２および３番目の半導体チップ３を例にして説明する。また第１実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
【００３４】
第２実施形態に係る半導体装置２０５では、下側チップ（一方の半導体チップ）２の内面周縁部２ａを含む側面５２が、上側チップ（他方の半導体チップ）３の内面周縁部３ａより内側に配置されている。
この半導体チップ間に液状の封止樹脂を充填すると、封止樹脂の端部はサイズの小さい下側チップ２の側面５２に濡れ広がる。そして上側チップ３の内面周縁部３ａから、下側チップ２の側面下端部にかけて、封止樹脂の端部がフィレット状に成形される。その封止樹脂を硬化させれば、一対の半導体チップ間に配設された封止樹脂８０の端部８１が、サイズの小さい下側チップ２の側面５２に延設された状態となる。すなわち、封止樹脂８０により下側チップ２の略全面が被覆される。この状態で高温多湿のサイクル試験を行っても、封止樹脂８０の伸縮変形は下側チップ２によって制限される。したがって、封止樹脂８０の剥離を防止することができる。
【００３５】
なお、下側チップ２の少なくとも一辺が上側チップ３より内側に配置されていれば、少なくとも下側チップ２の前記一辺を含む側面に、封止樹脂８０の端部８１を延設させることができる。この場合でも、封止樹脂８０による下側チップ２の被覆面積を大きくすることができるので、半導体チップと封止樹脂との密着を確保することが可能になり、封止樹脂の剥離を防止することができる。
【００３６】
そして第２実施形態に係る半導体装置２０５では、積層された半導体チップの外形サイズが、回路基板９側から順に大きくなっている構成としたので、ほとんど全ての半導体チップについて封止樹脂８０の剥離を防止することができる。
なお積層された半導体チップのうち、いずれかの隣接する半導体チップについて下側チップの内面周縁部が上側チップの内面周縁部より内側に配置されていれば、少なくともその下側チップについて封止樹脂の剥離を防止することが可能である。
【００３７】
また第２実施形態に係る半導体装置２０５でも、第１実施形態の第１変形例と同様に、下側チップ２の側面５２を傾斜面とすることにより、下側チップ２の内面周縁部２ａを上側チップ３の内面周縁部３ａより内側に配置してもよい。また第１実施形態の第２変形例および第３変形例と同様に、下側チップ２の内面周縁部２ａに面取りまたは丸面取りを施すことにより、下側チップ２の内面周縁部２ａを上側チップ３の内面周縁部３ａより内側に配置してもよい。いずれの場合にも、封止樹脂８０の剥離を防止することができる。
【００３８】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る半導体装置につき、図５を用いて説明する。
図５は、第３実施形態に係る半導体装置の側面断面図である。第３実施形態に係る半導体装置３０５では、積層された半導体チップ１，２，３，４の外形サイズが、中層部において小さく、上層部および下層部において大きくなっている点で、第１および第２実施形態とは異なっている。なお第１および第２実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
【００３９】
第３実施形態では、回路基板９から１番目の半導体チップ１および２番目の半導体チップ２については、上側チップ（一方の半導体チップ）２の内面周縁部２ａを含む側面５２が、下側チップ（他方の半導体チップ）１の内面周縁部１ａより内側に配置されている。なお上側チップ２の少なくとも一辺が、下側チップ１より内側に配置されていればよい。したがって、第１実施形態と同様に、上側チップ２における封止樹脂８０の剥離を防止することができる。
【００４０】
また、回路基板９から３番目の半導体チップ３および４番目の半導体チップ４については、下側チップ（一方の半導体チップ）３の内面周縁部３ａを含む側面５３が、上側チップ（他方の半導体チップ）４の内面周縁部４ａより内側に配置されている。なお下側チップ３の少なくとも一辺が、上側チップ４より内側に配置されていればよい。したがって、第２実施形態と同様に、上側チップ２における封止樹脂８０の剥離を防止することができる。
【００４１】
（半導体チップ）
次に、上述した半導体チップの詳細構成につき、図６を用いて説明する。
図６は、半導体チップの側面断面図である。半導体チップ２は、Ｓｉ（ケイ素）等からなる基板１０を備え、その能動面１０ａにはトランジスタやメモリ素子、その他の電子素子からなる集積回路（図示省略）が形成されている。その能動面１０ａには、ＳｉＯ2（酸化ケイ素）等からなる絶縁膜１２が形成されている。その絶縁膜１２の表面には、硼燐珪酸ガラス（以下、ＢＰＳＧという）等からなる層間絶縁膜１４が形成されている。
【００４２】
その層間絶縁膜１４の表面には、電極パッド１６が形成されている。この電極パッド１６は、上述した集積回路と電気的に接続され、平面視において半導体チップ２の周辺部に並んで形成されている。
電極パッド１６は、Ｔｉ（チタン）等からなる第１層１６ａ、ＴｉＮ（窒化チタン）等からなる第２層１６ｂ、ＡｌＣｕ（アルミニウム／銅）等からなる第３層１６ｃ、およびＴｉＮ等からなる第４層（キャップ層）１６ｄを、順に積層して形成されている。なお電極パッド１６の構成材料は、電極パッド１６に必要とされる電気的特性、物理的特性、および化学的特性に応じて適宜変更してもよい。すなわち、集積回路の電極として一般に用いられるＡｌのみを用いて電極パッド１６を形成してもよく、電気抵抗の低いＣｕのみを用いて電極パッド１６を形成してもよい。
【００４３】
その電極パッド１６を覆うように、層間絶縁膜１４の表面にパッシベーション膜１８が形成されている。パッシベーション膜１８は、ＳｉＯ2（酸化ケイ素）やＳｉＮ（窒化ケイ素）、ポリイミド樹脂等からなり、例えば１μｍ程度の厚さに形成されている。
【００４４】
そして電極パッド１６の中央部には、パッシベーション膜１８および電極パッド１６の第４層１６ｄを貫通する開口部Ｈ１が形成されている。また開口部Ｈ１の内側には、残りの電極パッド１６、層間絶縁膜１４および絶縁膜１２を貫通する開口部Ｈ２が形成されている。なお、開口部Ｈ２の直径は、例えば６０μｍ程度に設定されている。一方、パッシベーション膜１８の表面ならびに開口部Ｈ１および開口部Ｈ２の内面には、ＳｉＯ2（酸化ケイ素）等からなる絶縁膜２０が形成されている。この絶縁膜２０は、次述する貫通孔Ｈ３を形成する際にマスクとして機能するものである。
【００４５】
そして電極パッド１６の中央部に、基板１０を貫通する貫通孔Ｈ３が形成されている。貫通孔Ｈ３の直径は、開口部Ｈ２の直径より小さく、例えば３０μｍ程度に形成されている。なお貫通孔Ｈ３は、平面視円形に限られず、平面視矩形に形成してもよい。
【００４６】
その貫通孔Ｈ３の内面および絶縁膜２０の表面に、第１の絶縁層である絶縁膜２２が形成されている。この絶縁膜２２は、貫通電極３４から基板１０への電流リークの発生等を防止するものであり、ＳｉＯ２やＳｉＮ等の電気絶縁性材料によって１μｍ程度の厚さに形成されている。また絶縁膜２２は、基板１０の裏面１０ｂから突出形成されている。
【００４７】
一方、絶縁膜２０および絶縁膜２２は、電極パッド１６の第３層１６ｃの表面のＰ部において一部が除去されている。このＰ部において露出した電極パッド１６の第３層１６ｃの表面と、残された絶縁膜２２の表面には、下地膜２４が形成されている。この下地膜２４は、絶縁膜２２等の表面に形成されたバリヤ層（バリヤメタル）と、バリヤ層の表面に形成されたシード層（シード電極）とによって構成されている。バリヤ層は、後述する貫通電極３４の構成材料が基板１０に拡散するのを防止するものであり、ＴｉＷ（チタンタングステン）やＴｉＮ（チタンナイトライド）、ＴａＮ（タンタルナイトライド）等で構成されている。シード層は、後述する貫通電極３４をメッキ処理によって形成する際の電極になるものであり、ＣｕやＡｕ、Ａｇ等で構成されている。
【００４８】
そして下地膜２４の内側に、貫通電極３４が形成されている。この貫通電極３４は、ＣｕやＷ等の電気抵抗の低い導電材料からなる。なおｐｏｌｙ−Ｓｉ（ポリシリコン）にＢやＰ等の不純物をドープした導電材料により貫通電極３４を形成すれば、基板１０への拡散を防止する必要がなくなり、上述したバリヤ層が不要となる。そして、貫通孔Ｈ３には貫通電極３４のプラグ部３６が形成されている。なおプラグ部３６の下端面は外部に露出している。また電極パッド１６の上方には貫通電極３４のポスト部３５が形成されている。このポスト部３５は平面視円形に限られず、平面視矩形に形成してもよい。なおポスト部３５と電極パッド１６とは、Ｐ部において下地膜２４を介して電気的に接続されている。
【００４９】
また貫通電極３４のポスト部３５の上面には、ハンダ層４０が形成されている。このハンダ層４０は、一般的なＰｂＳｎ合金等で形成してもよいが、ＡｇＳｎ合金等の鉛フリーのハンダ材料で形成するのが環境面等から好ましい。なお軟蝋材であるハンダ層４０の代わりに、ＳｎＡｇ合金等からなる硬蝋材（溶融金属）層や、Ａｇペースト等からなる金属ペースト層を形成してもよい。この硬蝋材層や金属ペースト層も、鉛フリーの材料で形成するのが環境面等から好ましい。
【００５０】
一方、基板１０の裏面１０ｂには、第２の絶縁層である絶縁膜２６が形成されている。絶縁膜２６は、ＳｉＯ２（酸化ケイ素）やＳｉＮ（窒化ケイ素）などの無機物や、ＰＩ（ポリイミド）などの有機物からなる。絶縁膜２６は、貫通電極３４のプラグ部３６の下端面を除いて、基板１０の裏面１０ｂの全面に形成されている。なお基板１０の裏面１０ｂにおける貫通電極３４の先端部の周辺のみに、選択的に絶縁膜２６を形成してもよい。絶縁膜２６を形成することにより、複数の半導体チップを積層する際に、隣接する半導体チップのハンダ層が、基板１０の裏面１０ｂに当接するのを防止することが可能になる。これにより、信号線とグランドとの短絡を防止することができる。
【００５１】
また基板１０の裏側における貫通電極３４のプラグ部３６の先端面は、絶縁膜２６の表面から突出形成されている。プラグ部３６の突出高さは、たとえば１０μｍ〜２０μｍ程度とされている。これにより、複数の半導体チップを積層する際に、半導体チップ相互の間隔を確保できるので、各半導体チップの隙間に封止樹脂を容易に充填することができる。また積層後に封止樹脂等を充填する代わりに、積層前に半導体チップ２の裏面１０ｂに封止樹脂を塗布する場合でも、突出したプラグ部３６を避けて封止樹脂を塗布することができるので、半導体チップの配線接続を確実に行うことができる。
本実施形態に係る半導体チップ２は、以上のように構成されている。
【００５２】
（再配置配線）
次に、再配置配線につき、図６を用いて説明する。
図７は半導体チップの再配置配線の説明図であり、図７（ａ）は図７（ｂ）のＢ−Ｂ線における側面断面図であり、図７（ｂ）は半導体チップの底面図である。図７（ｂ）に示すように、半導体チップ１の底面周縁部に沿って複数の電極６２が形成されている。近年の半導体チップの小型化により、隣接する電極間のピッチは非常に狭くなっている。この半導体チップ１を回路基板に実装すると、隣接する電極間が短絡するおそれがある。そこで電極間のピッチを広げるため、電極６２の再配線が行われている。具体的には、半導体チップ１の底面中央部に、複数の電極パッド６３がマトリクス状に配列形成されている。その電極パッド６３に対して、電極６２から引き出された配線６４が接続されている。これにより、狭ピッチの電極６２が中央部に引き出されて広ピッチ化されている。
【００５３】
なお図７（ａ）に示すように、最下層となる半導体チップ１の底面中央部にソルダーレジスト６５が形成され、その表面に電極パッド６３が形成されている。その電極パッド６３の表面には、バンプ７８が形成されている。バンプ７８は、例えばハンダバンプであり、印刷法等によって形成されている。そして、このバンプ７８が回路基板の接続端子に対して、リフローやＦＣＢ（Flip Chip Bonding）等により実装される。また異方導電性フィルムを介して半導体チップ１を回路基板に実装してもよい。
【００５４】
（電子機器）
次に、上述した半導体装置を備えた電子機器の例につき、図８を用いて説明する。
図８は、携帯電話の斜視図である。上述した半導体装置は、携帯電話３００の筐体内部に配置されている。
【００５５】
なお、上述した半導体装置は、携帯電話以外にも種々の電子機器に適用することができる。例えば、液晶プロジェクタ、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）およびエンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ページャ、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型またはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置などの電子機器に適用することが可能である。
【００５６】
なお、上述した実施形態の「半導体チップ」を「電子素子」に置き換えて、電子部品を製造することもできる。このような電子素子を使用して製造される電子部品として、例えば、光素子、抵抗器、コンデンサ、コイル、発振器、フィルタ、温度センサ、サーミスタ、バリスタ、ボリュームおよびヒューズなどを挙げることができる。
【００５７】
なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な材料や層構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】第１実施形態に係る半導体装置の側面断面図である。
【図２】（ａ）は図１のＡ部の拡大図であり、（ｂ）は第１変形例の側面断面図である。
【図３】（ａ）は第２変形例の側面断面図であり、（ｂ）は第３変形例の側面断面図である。
【図４】第２実施形態に係る半導体装置の側面断面図である。
【図５】第３実施形態に係る半導体装置の側面断面図である。
【図６】半導体チップの側面断面図である。
【図７】半導体チップの再配置配線の説明図である。
【図８】携帯電話の斜視図である。
【図９】従来技術に係る半導体装置の側面断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１，２，３，４‥チップ  ２ａ，３ａ‥内面周縁部  ５‥半導体装置  ５３‥側面  ８０‥封止樹脂
【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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【図９】
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