(57)【要約】【課題】信頼性が向上できる半導体装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】実施形態に係る半導体装置は、第１導電部と、第２導電部と、第１層と、第２層と、を含む。第１導電部は、第１延在部と、第１端部と、を含む。第１端部は、第１導電材料を含む。第１延在部は、第１端部に接続されている。第１延在部は、第１導電材料を含む。第１延在部は、第１方向に延在する。第１延在部は、筒状である。第１延在部の第１方向と交差する第２方向の長さは、第１端部の少なくとも一部の第２方向の長さよりも短い。第１延在部は、第１部分と、第１方向において第１部分と並ぶ第２部分と、を含む。第２導電部は、第２端部を含む。第２端部は、第１端部と第１方向において離間している。第２端部は、第１延在部と電気的に接続されている。第１延在部は、第１端部と第２端部との間に設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電材料を含む第１端部と、
前記第１端部に接続され、前記第１導電材料を含み、第１方向に延在する筒状の第１延在部であって、前記第１延在部の前記第１方向と交差する第２方向の長さは前記第１端部の少なくとも一部の前記第２方向の長さよりも短く、前記第１延在部は、第１部分と、前記第１方向において前記第１部分と並ぶ第２部分と、を含む前記第１延在部と、
を含む第１導電部と、
第２端部を含む第２導電部であって、前記第２端部は前記第１端部と前記第１方向において離間し、前記第２端部は前記第１延在部と電気的に接続され、前記第１延在部は前記第１端部と前記第２端部との間に設けられた、第２導電部と、
複数の半導体チップと、複数の受動チップ部品と、樹脂と、を含む第１層であって、
前記第１層は、前記第１部分の周りに設けられ前記第１方向と交差する第１面に沿って広がり、
前記複数の半導体チップの１つは、前記複数の半導体チップの別の１つとは異なる機能、前記別の１つの形状とは異なる形状および前記別の１つの大きさとは異なる大きさの少なくともいずれかを有し、
前記樹脂は、前記複数の半導体チップおよび前記複数の受動チップ部品と接する、
第１層と、
前記第２部分の周りに設けられた第２層であって、前記複数の半導体チップの少なくとも１つ、前記複数の受動チップ部品の少なくとも１つ、および前記第１導電部、と電気的に接続された第１多層配線を含み、前記第１方向と交差する第２面に沿って広がる第２層と、
を備えた半導体装置。
【請求項２】
前記第２部分は、前記第１部分と前記第１端部との間に設けられた請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１端部の少なくとも一部は、前記第２方向において、前記第２層と重ならず、
前記第２端部の少なくとも一部は、前記第２方向において、前記第１層と重ならない請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第２層は第１絶縁層を含み、前記第１絶縁層に含まれる第１絶縁材料の熱膨張率は、前記第１層に含まれる前記樹脂の熱膨張率よりも高い請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第２導電部は、前記第１方向に延びる第２延在部をさらに含み、
前記第２延在部と前記第１層との間に前記第１部分が設けられ、
前記第２端部および前記第２延在部は、第２導電材料を含み、
前記第２端部の前記第２方向の長さは、前記第２延在部の前記第２方向の長さよりも長い請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第２部分は、前記第２延在部と前記第２層との間に設けられた請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１導電材料は、前記第２導電材料と異なる請求項５または６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１導電材料の融点は、前記第２導電材料の融点よりも高い請求項７記載の半導体装置。
【請求項９】
複数の半導体チップを含む第３層であって、前記第１方向と交差する第３面に沿って広がり、前記第１層および前記第２層と前記第１方向において離間した第３層と、
前記第３層の前記複数の半導体チップの少なくとも１つと電気的に接続された第２多層配線を含む第４層であって、前記第１方向と交差する第４面に沿って広がり、前記第１方向において前記第３層と並び、前記第１層および前記第２層と前記第１方向において離間した第４層と、
前記第４層に接し、前記第２導電部に電気的に接続された第３導電部と、
をさらに備えた請求項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４層は第２絶縁層を含み、前記第２絶縁層に含まれる第２絶縁材料の熱膨張率は、前記第１層に含まれる前記樹脂の熱膨張率よりも高い請求項９記載の半導体装置。
【請求項１１】
複数の半導体チップと、複数の受動チップ部品と、樹脂と、を含む第１層であって、前記複数の半導体チップの１つは、前記複数の半導体チップの別の１つとは異なる機能、前記別の１つの形状とは異なる形状および前記別の１つの大きさとは異なる大きさの少なくともいずれかを有し、前記樹脂は、前記複数の半導体チップおよび前記複数の受動チップ部品と接する、第１層と、
前記複数の半導体チップの少なくとも１つおよび前記複数の受動チップ部品の少なくとも１つと電気的に接続された第１多層配線を含み、第１方向において前記第１層と並んだ第２層と、
を含む構造体を前記第１方向に貫通する孔を形成する工程と、
前記孔の内壁に設けられ、前記第１方向に延び、第１導電材料を含む筒状の第１延在部と、
前記第１延在部に接続され、前記第１導電材料を含み、前記孔の前記第１方向の一端を塞ぐ第１端部と、
を形成する工程と、
前記第１延在部に電気的に接続され、前記孔の前記第１方向の他端を塞ぐ第２端部を形成する工程と、
を備えた半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第１延在部と前記第１端部は、前記第１導電材料を用いためっき法により形成される請求項１１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第２端部を形成する工程において、前記第１延在部の前記第１方向の他端上に、前記第１導電材料の融点よりも低い融点を有する第２導電材料を含む導電部材を設け、前記導電部材を加熱して変形させることで前記第２端部を形成する請求項１１または１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記第２端部を形成する工程において、前記導電部材を溶融させ、前記第１延在部に囲まれた空間の少なくとも一部に前記導電部材を流し込むことで、前記第２端部と接続され、前記第１方向に延びる第２延在部を形成する請求項１３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記第２延在部を、大気圧よりも圧力が低い空間において形成する請求項１４記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置及びその製造方法に関する。
【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チップを配置し、半導体装置として再構築を行う、疑似ＳｏＣ（System on Chip）と呼ばれる技術がある。この疑似ＳｏＣを用いた半導体装置及びその製造方法において、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】特開２００６−２８６６６７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、信頼性が向上できる半導体装置及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る半導体装置は、第１導電部と、第２導電部と、第１層と、第２層と、を含む。第１導電部は、第１延在部と、第１端部と、を含む。第１端部は、第１導電材料を含む。第１延在部は、第１端部に接続されている。第１延在部は、第１導電材料を含む。第１延在部は、第１方向に延在する。第１延在部は、筒状である。第１延在部の第１方向と交差する第２方向の長さは、第１端部の少なくとも一部の第２方向の長さよりも短い。第１延在部は、第１部分と、第１方向において第１部分と並ぶ第２部分と、を含む。第２導電部は、第２端部を含む。第２端部は、第１端部と第１方向において離間している。第２端部は、第１延在部と電気的に接続されている。第１延在部は、第１端部と第２端部との間に設けられている。第１層は、第１部分の周りに設けられ、第１方向と交差する第１面に沿って広がっている。第１層は、複数の半導体チップと、複数の受動チップ部品と、樹脂と、を含む。複数の半導体チップの１つは、複数の半導体チップの別の１つとは異なる機能、別の１つの形状とは異なる形状および別の１つの大きさとは異なる大きさの少なくともいずれかを有する。樹脂は、複数の半導体チップおよび複数の受動チップ部品と接している。第２層は、第２部分の周りに設けられている。第２層は、第１多層配線を含む。第２層は、第１方向と交差する第２面に沿って広がっている。第１多層配線は、複数の半導体チップの少なくとも１つおよび複数の受動チップ部品の少なくとも１つと電気的に接続されている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態に係る半導体装置の断面図。
【図２】第１実施形態に係る半導体装置の部分拡大断面図。
【図３】第１実施形態に係る半導体装置の製造工程を表す工程断面図。
【図４】第１実施形態に係る半導体装置の製造工程を表す工程断面図。
【図５】第１実施形態に係る半導体装置の製造工程を表す工程断面図。
【図６】第１実施形態に係る半導体装置の製造工程を表す工程断面図。
【図７】第１実施形態に係る半導体装置の製造工程を表す工程断面図。
【図８】第２実施形態に係る半導体装置の断面図。
【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、第１実施形態に係る半導体装置の断面図である。
図２は、第１実施形態に係る半導体装置の部分拡大断面図である。
図１に表すように、半導体装置１は、半導体モジュール５を含む。この例では、半導体装置１は、さらに、半導体モジュール７及びプリント配線板９を含む。半導体モジュール７及びプリント配線板９については後述する。
半導体モジュール５は、第１導電部１０と、第２導電部２０と、第４導電部４０と、第５導電部５０と、第１層６０と、第２層６５と、を含む。
【０００９】
図２に表すように、第１導電部１０は、第１延在部１０１と、第１端部１０２と、を含む。
第１延在部１０１は、第１方向に延びている。第１延在部１０１の第１方向の一端は、第１端部１０２に接続されている。第１延在部１０１は、第１導電材料を含む。
第１延在部１０１は、筒状である。第１延在部の内側は、空隙であってもよい。第１延在部の内側に、後述する第２導電部２０の一部が設けられていてもよい。
第１方向は、例えば、図１に表すＺ方向である。
【００１０】
第１端部１０２は、第１延在部１０１と同様に、第１導電材料を含む。第１端部１０２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、第２層６５と重なっていない。
実施形態では、第２方向は、第１方向に対して垂直な方向である。第２方向は、例えば、図１に表すＸ方向である。
【００１１】
第１延在部１０１は、第１部分１０１１と、第２部分１０１２と、を含む。
第１部分１０１１は、第１層６０と第２方向において並んでいる。
第２部分１０１２は、第２層６５と第２方向において並んでいる。第２部分１０１２は、第１方向において、第１部分１０１１と並んでいる。第２部分１０１２は、第１部分１０１１と第１端部１０２との間に設けられている。
【００１２】
第１端部１０２の少なくとも一部の第２方向における長さＬｅ１（幅）は、第１延在部１０１の第２方向における長さＬｔ１（幅）よりも長い（広い）。具体的には、第１端部１０２のうち、第２方向において第２層６５と重なっていない部分の第２方向における長さ（長さＬｅ１）が、第１延在部１０１の第２方向における長さＬｔ１よりも長い。すなわち、第１延在部１０１の第２方向における長さＬｔ１は、第１端部１０２の少なくとも一部の第２方向における長さ（長さＬｅ１）よりも短い。
第１端部１０２は、望ましくは、第１延在部１０１と連続的に形成されている。例えば、第１端部１０２は、第１延在部１０１と連続的である。第１端部１０２と第１延在部１０１との間には、境界が存在しないことが望ましい。第１端部１０２と第１延在部１０１とは、例えばシームレスである。
【００１３】
第１導電材料として、例えば、金属が用いられる。第１導電材料の具体的な例については、後述する。
【００１４】
第２導電部２０は、第２延在部２０１と、第２端部２０２と、を含む。
第２延在部２０１は、第１方向に延びている。第２延在部２０１は、第２導電材料を含む。
第２延在部２０１の第１方向の一端は、第２端部２０２に接続されている。
第２延在部２０１の第１方向の他端は、例えば、第１端部１０２に接続されている。第２延在部２０１と第１端部１０２の間に空隙が存在していてもよい。
【００１５】
第２延在部２０１は、筒状の第１延在部１０１の、筒の内側に設けられている。
第１延在部１０１の第１部分１０１１は、第２延在部２０１の一部と、第１層６０と、の間に設けられている。第１延在部１０１の第２部分１０１２は、第２延在部２０１の他の一部と、第２層６５と、の間に設けられている。
第２延在部２０１の一部は、第２層６５に囲まれている。第２層６５は、第２延在部２０１の周りに設けられている。第２延在部２０１の他の一部は、第１層６０に囲まれている。第１層６０は、第２延在部２０１の他の一部の周りに設けられている。
第２延在部２０１は、第２層６５に囲まれた領域に設けられていなくてもよい。
【００１６】
第２端部２０２は、第１方向において、第１端部１０２と離間している。
第１延在部１０１および第２延在部２０１は、第１端部１０２と第２端部２０２との間に設けられている。
第２端部２０２は、第２延在部２０１と同様に、第２導電材料を含む。第２端部２０２は、第２延在部２０１と電気的に接続されている。第２端部２０２は、後述する半導体モジュール７の第３導電部７３と電気的に接続されている。
【００１７】
第２端部２０２の少なくとも一部の第２方向における長さＬｅ２（幅）は、第２延在部２０１の第２方向における長さＬｔ２（幅）よりも長い（広い）。例えば、第２端部２０２は、第２方向において第１層６０と重なっていない部分を有する。その部分の第２方向における長さ（長さＬｅ２）が、第２延在部２０１の第２方向における長さＬｔ２よりも長い。すなわち、第２延在部２０１の第２方向における長さＬｔ２は、第２端部２０２の少なくとも一部の第２方向における長さ（長さＬｅ２）よりも短い。
第１延在部１０１の第２方向における長さＬｔ１は、第２延在部２０１の第２方向における長さＬｔ２よりも長い。
第２端部２０２は、望ましくは、第２延在部２０１と連続的に形成されている。例えば、第２端部２０２は、第２延在部２０１と連続的である。第２端部２０２と第２延在部２０１との間には、境界が存在しないことが望ましい。例えば、第２端部２０２と第２延在部２０１とは、シームレスである。
【００１８】
第２導電材料として、金属が用いられる。第２導電材料の具体的な例については、後述する。
第１導電材料は、例えば、第２導電材料と異なる。第１導電材料は、例えば、第２導電材料の融点よりも高い融点を有する。
【００１９】
第１層６０は、例えば、疑似ＳｏＣ技術を用いて形成された層である。疑似ＳｏＣ技術においては、複数の半導体チップと複数の受動チップ部品とを樹脂で固めることで、１つのチップとして再構築される。
第１層６０は、第１方向と交差する第１面に沿って広がっている。第１層６０は、第１延在部１０１の第１部分１０１１の周りに設けられている。
第１面は、例えば、図１において、Ｘ方向およびＺ方向に対して垂直であるＹ方向と、Ｘ方向と、に平行な面である。
【００２０】
第１層６０は、複数の半導体チップ６０１および６０３を含む。
半導体チップ６０１および６０３は、第１面に沿って、並んでいる。
半導体チップ６０１および６０３には、種々の構成および機能を有する半導体チップ（例えばＬＳＩ（Large Scale Integration）やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）など）が採用される。半導体チップ６０１は、機能、形状、および大きさの少なくともいずれか１つにおいて、半導体チップ６０３と異なる。すなわち、半導体チップ６０１は、半導体チップ６０３の機能とは異なる機能、半導体チップ６０３の形状とは異なる形状、および半導体チップ６０３の大きさとは異なる大きさ、の少なくともいずれか１つを有する。
一例として、半導体チップ６０１は、信号の増幅、信号の演算、信号の発信、信号の受信、または情報の記憶などの機能を有し、半導体チップ６０３は、これらの機能のうち、半導体チップ６０１と異なる機能を有する。
【００２１】
第１層６０は、さらに、複数の受動チップ部品６０５および６０７を含む。
受動チップ部品６０５および６０７は、第１面に沿って、並んでいる。受動チップ部品６０５および６０７の少なくとも一方は、例えば、半導体チップ６０１および６０３の少なくとも一方と電気的に接続されている。
受動チップ部品６０５および６０７は、例えば、抵抗、コンデンサ、またはコイルなどの受動素子としての機能を有する、チップ化された部品である。受動チップ部品６０５の機能は、受動チップ部品６０７の機能と異なっていてもよい。
【００２２】
以降の説明において、半導体チップ６０１および６０３を特に区別しないときは、これらを単に「半導体チップ」と称する。同様に、受動チップ部品６０５および６０７を特に区別しないときは、これらを単に「受動チップ部品」と称する。
図１に表した半導体チップの数と受動チップ部品の数は一例であり、半導体モジュール５は、さらに多くの半導体チップおよび受動チップ部品を含んでいてもよい。
【００２３】
第１層６０は、さらに、樹脂６０９を含む。樹脂６０９は、複数の半導体チップおよび複数の受動チップ部品に接している。樹脂６０９は、第１延在部１０１の第１部分１０１１の周りに設けられている。
【００２４】
樹脂６０９には、例えばエポキシ樹脂などが用いられる。樹脂６０９に用いることができる他の材料の例については、後述する。
【００２５】
樹脂６０９は、例えば、フィラーを含んでも良い。フィラーにより、例えば、絶縁特性が向上する。フィラーにより、例えば、誘電特性が向上する。フィラーとして、例えば、酸化シリコンなどが用いられる。フィラーに用いることができる他の材料の例については、後述する。
【００２６】
第２層６５は、第１方向において、第１層６０と並んでいる。すなわち、第１方向において、第２層６５の少なくとも一部は、第１層６０の少なくとも一部と重なっている。
第２層６５は、第１方向と交差する第２面に沿って広がっている。第２面は、例えば、Ｘ方向およびＹ方向に対して平行な面である。
第２層６５は、第１延在部１０１の第２部分１０１２の周りに設けられている。
【００２７】
第２層６５は、第１配線層６５１と、第２配線層６５３と、第１絶縁層６５５と、第２絶縁層６５７と、第３絶縁層６５９と、を含む。
第２配線層６５３は、第１方向において、第１配線層６５１と離間して設けられている。
第１絶縁層６５５は、樹脂６０９と第１配線層６５１との間に設けられている。
第２絶縁層６５７は、第１配線層６５１と第２配線層６５３との間に設けられている。
第３絶縁層６５９は、第２配線層６５３上に設けられている。第２配線層６５３の一部と、第１導電部１０の一部と、の間には、第３絶縁層６５９の一部が設けられている。
【００２８】
第１配線層６５１に含まれる一部の配線は、半導体チップ６０１および受動チップ部品６０５に接続されている。第１配線層６５１に含まれる他の一部の配線は、半導体チップ６０１および受動チップ部品６０７に接続されている。第１配線層６５１に含まれるさらに他の一部の配線は、半導体チップ６０３および受動チップ部品６０７に接続されている。
第２配線層６５３に含まれる配線の一部は、第１導電部１０に接続されている。
第１配線層６５１は、例えば、ビアを介して第２配線層６５３と接続されている。
【００２９】
すなわち、半導体チップ６０１および６０３の少なくとも１つ、受動チップ部品６０５および６０７の少なくとも１つ、および第１導電部１０は、第１配線層６５１と第２配線層６５３とを含む第１多層配線層に、電気的に接続されている。
【００３０】
第１配線層６５１および第２配線層６５３の材料として、金属または導電性有機材料を用いることができる。金属を用いる場合、例えば、金、白金、銀、タングステン、銅、およびアルミニウムなどの金属を用いることができる。一例として、第１配線層６５１および第２配線層６５３は、チタン層とアルミニウム層とを含む積層構造を有する。
第１絶縁層６５５、第２絶縁層６５７、および第３絶縁層６５９の材料として、例えば、ポリイミド、フェノール系樹脂、およびアクリル系樹脂などの絶縁性の樹脂を用いることができる。一例として、第１絶縁層６５５に含まれる絶縁材料、第２絶縁層６５７に含まれる絶縁材料、および第３絶縁層６５９に含まれる絶縁材料の少なくともいずれかの熱膨張率は、樹脂６０９に含まれる樹脂の熱膨張率よりも、高い。
【００３１】
第４導電部４０は、第４延在部４０１と、第４端部４０２と、を含む。第４延在部４０１と第４端部４０２は、第３導電材料を含む。
第３導電材料として、第１導電材料と同様の材料を用いることが可能である。第３導電材料は、例えば、第１導電材料と同じである。
【００３２】
第４延在部４０１は、第１方向に延びている。第４延在部４０１の第１方向の一端は、第４端部４０２に接続されている。第４端部４０２の少なくとも一部の第２方向における長さＬｅ４は、第４延在部４０１の第２方向における長さＬｔ４よりも長い。
【００３３】
第５導電部５０は、第５延在部５０１と、第５端部５０２と、を含む。第５延在部５０１と第５端部５０２は、第４導電材料を含む。
第４導電材料として、第２導電材料と同様の材料を用いることが可能である。第４導電材料は、例えば、第２導電材料と同じである。
第３導電材料の融点は、例えば、第４導電材料の融点よりも高い。
【００３４】
第５延在部５０１は、第１方向に延びている。第５延在部５０１の第１方向の一端は、第５端部５０２に接続されている。第５延在部５０１の第１方向の他端は、例えば、第４端部４０２に接続されている。第５端部５０２の少なくとも一部の第２方向における長さＬｅ５は、第５延在部５０１の第２方向における長さＬｔ５よりも長い。第４延在部４０１の第２方向における長さＬｔ４は、第５延在部５０１の第２方向における長さＬｔ５よりも長い。
第５延在部５０１と第４端部４０２の間に空隙が存在していてもよい。
【００３５】
第５延在部５０１は、筒状に設けられた第４延在部４０１の内側に設けられている。
換言すると、第４延在部４０１の一部は、第５延在部５０１の一部と、第１層６０と、の間に設けられている。第４延在部４０１の他の一部は、第５延在部５０１の他の一部と、第２層６５と、の間に設けられている。
第５端部５０２は、第１方向において、第４端部４０２と離間している。第４延在部４０１および第５延在部５０１は、第４端部４０２と第５端部５０２との間に設けられている。
【００３６】
上述した実施形態に係る半導体装置によれば、第１導電部１０において断線が発生する可能性を低減することが可能となる。
これは、以下の理由による。
半導体装置１に熱が加えられた場合、第１方向に延びる第１延在部１０１と第２方向に延びる第１端部１０２との接続部分に応力が加わる。この応力が大きいと、第１延在部１０１と第１端部１０２との接続部分に、例えば、亀裂が生じ、第１導電部１０において断線が発生してしまう。
実施形態に係る半導体装置では、第１延在部１０１が第１端部１０２と第２端部２０２との間に設けられ、第１延在部１０１の第２方向の長さＬｔ１が第１端部１０２の少なくとも一部の第２方向の長さＬｅ１よりも短い。これにより、第１延在部１０１と第１端部１０２との接続部分に加わる応力を、第１端部１０２において第２方向に分散させることが可能となる。
さらに、第１延在部１０１および第１端部１０２が、共通の第１導電材料を含むことで、第１延在部１０１と第１端部１０２との密着性を改善することが可能となる。
この結果、第１端部１０２と第１延在部１０１との接続部分において断線が生じる可能性を低減し、半導体装置１の信頼性を向上させることが可能となる。
【００３７】
実施形態に係る半導体装置において、樹脂６０９に含まれる樹脂の熱膨張率と、第２層６５の絶縁層６５５、６５７、および６５９に含まれる絶縁材料の熱膨張率と、が異なる場合、これらの熱膨張率の差によって、第２層６５が反ることがある。第２層６５が反ると、第１端部１０２と第１延在部１０１との接続部分に加わる応力がより大きくなる。
従って、実施形態に係る半導体装置１の構成は、樹脂６０９に含まれる樹脂の熱膨張率と、第２層５の絶縁層６５５、６５７、および６５９に含まれる絶縁材料の熱膨張率と、が異なる場合に、特に有効である。
【００３８】
実施形態に係る半導体装置において、第２導電部２０が第２延在部２０１を含み、第１延在部１０１の第１部分１０１１が第２延在部２０１の少なくとも一部と第１層６０との間に設けられていることが望ましい。
このような構成を採用することで、第１延在部１０１と第１端部１０２との接続部分に加わる応力の一部を、第２延在部２０１にも分散させることが可能となる。
この結果、第１延在部１０１と第１端部１０２との接続部分において断線が生じる可能性をより一層低減することが可能となる。
【００３９】
さらに、実施形態に係る半導体装置において、第１延在部１０１の第２部分１０１２が第２延在部２０１の一部と第２層６５との間に位置するように、第２延在部２０１が設けられていることが、より望ましい。
このような構成を採用することで、第１延在部１０１を、より第１延在部１０１と第１端部１０２との接続部分に近づけることができる。このため、第１端部１０２と第１延在部１０１との接続部分に加わる応力を、第２延在部２０１にも分散させることが可能となる。
この結果、第１延在部１０１と第１端部１０２との接続部分において断線が生じる可能性をより一層低減することが可能となる。
【００４０】
実施形態に係る半導体装置において、第２導電部２０が、第２延在部２０１を含むことで、第１導電部１０と第２導電部２０との接触面積を大きくすることができる。このため、半導体装置１に熱などが加えられた際に、第２導電部２０に生じる応力を低減することができる。
この結果、第１導電部１０と第２導電部２０との接続部分において断線が生じる可能性を低減し、半導体装置１の信頼性を向上させることが可能となる。
【００４１】
実施形態に係る半導体装置において、第２延在部２０１および第２端部２０２が、共通の第２導電材料を含んでいることが望ましい。第２延在部２０１および第２端部２０２が、共通の第２導電材料を含むことで、第２延在部２０１と第２端部２０２との密着性を改善することができるためである。
第２延在部２０１と第２端部２０２との密着性が改善される結果、第２延在部２０１と第２端部２０２との接続部分において断線が生じる可能性を、より一層低減することが可能となる。
【００４２】
実施形態において、長さＬｔ１は、例えば、１マイクロメートル（μｍ）以上１ミリメートル（ｍｍ）以下である。より好ましくは、長さＬｔ１は、１０μｍ以上５００μｍ以下である。長さＬｅ１は、例えば、Ｌｔ１の長さの１．０１倍以上２．００倍以下である。
長さＬｅ２は、例えば、１μｍ以上１０００μｍ以下である。より好ましくは、長さＬｅ２は、１０μｍ以上２００μｍ以下である。
長さＬｔ２は、例えば、１００ナノメートル（ｎｍ）以上１０００μｍ以下である。より好ましくは、長さＬｔ２は、１μｍ以上２００μｍ以下である。
長さＬｅ１−Ｌｔ２は、例えば、１ｎｍ以上５００μｍ以下である。
【００４３】
第１延在部１０１の第１方向（Ｚ方向）に沿う長さＬＬ１は、例えば、１μｍ以上３０ｍｍ以下である。より好ましくは、長さＬＬ１は、１０μｍ以上２ｍｍ以下である。
第２延在部２０１の第１方向（Ｚ方向）に沿う長さＬＬ２は、例えば、長さＬＬ１の１０％以上１００％以下である。より好ましくは、長さＬＬ２は、長さＬＬ１の２０％以上１００％以下である。
【００４４】
第１導電材料として、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｗ及びＭｏの少なくともいずれかの金属が用いられる。第１導電材料として、例えば、導電性有機材料を用いてもよい。この導電性有機材料は、ポリアセチレン、ポリ（p-フェニレン）、ポリ（p-フェニレンビニレン）、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセン及びグラフェンの少なくともいずれかを含む。第１導電材料は、上記の金属の少なくともいずれかと、上記の導電性有機材料の少なくともいずれかと、を含んでもよい。第１導電部１０は、さらに他の金属材料を含んでいてもよい。第１導電部１０は、導電性を有する範囲で樹脂を含んでいてもよい。
第２導電材料として、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｗ及びＭｏの少なくともいずれかの金属が用いられる。第２導電材料として、導電性有機材料を用いても良い。この導電性有機材料は、ポリアセチレン、ポリ（p-フェニレン）、ポリ（p-フェニレンビニレン）、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセン及びグラフェンの少なくともいずれかを含む。第２導電材料は、上記の金属の少なくともいずれかと、上記の導電性有機材料の少なくともいずれかと、を含んでもよい。第２導電部２０は、さらに他の金属材料を含んでいてもよい。第２導電部２０は、導電性を有する範囲で樹脂を含んでいてもよい。
樹脂６０９には、例えば、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、またはフッ素樹脂などが用いられる。樹脂６０９は、これらの樹脂のいずれかと、紙及びガラス繊維の少なくともいずれかと、を含んでもよい。
上述した材料の中で、特に、エポキシ樹脂が好適に用いられる。
【００４５】
樹脂６０９に含まれるフィラーの材料として、例えば、無機酸化物粒子が用いられる。無機酸化物粒子は、例えば、酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、または酸化亜鉛などを含む。
フィラーの材料として、誘電体粒子を用いても良い。誘電体粒子は、例えば、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコン酸ストロンチウム、またはジルコン酸ビスマスなどを含む。
上述した材料の中で、特に、酸化シリコンが好適に用いられる。
【００４６】
以下、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法の例を説明する。
図３（ａ）〜図７（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体装置の製造工程を表す工程断面図である。
【００４７】
複数の半導体チップと複数の受動チップ部品を含む第１層６０ａと、複数の配線層を含む第２層６５ａと、を用意する。
第２層６５ａの最上層に位置する絶縁層の一部をエッチングして、開口ＯＰ１及びＯＰ２を形成する。配線の一部が露出される。
このときの様子を、図３（ａ）に表す。
【００４８】
図３（ｂ）に表すように、第１層６０ａと第２層６５ａとを含む構造体を第１方向に貫通する孔ＨＬ１およびＨＬ２を形成する。この工程により、孔ＨＬ１と孔ＨＬ２とを有する、第１層６０と第２層６５とが作製される。
第１方向から見た場合の、孔ＨＬ１およびＨＬ２の形状は、例えば、円形である。孔ＨＬ１およびＨＬ２の直径は、例えば、１００μｍである。第１方向から見た場合の、孔ＨＬ１およびＨＬ２の形状は、多角形または楕円形でもよい。
孔ＨＬ１およびＨＬ２は、例えば、機械式ドリルまたはレーザードリルを用いて形成される。
【００４９】
図４（ａ）に表すように、第１層６０と第２層６５とを含む構造体の表面に、金属膜ＭＦ１を形成する。金属膜ＭＦ１は、開口ＯＰ１およびＯＰ２の内壁、および、孔ＨＬ１およびＨＬ２の内壁にも形成される。金属膜ＭＦ１は、例えば、Ｃｕを用いた無電解めっき法により形成される。金属膜ＭＦ１の膜厚は、例えば、１μｍ以下である。
金属膜ＭＦ１が開口ＯＰ１およびＯＰ２の内壁に形成されることで、金属膜ＭＦ１は、第２層６５に含まれる配線の一部と電気的に接続される。
この工程により、孔ＨＬ１において、第１方向に延びる筒状の第１延在部１０１ａが形成される。そして、孔ＨＬ２において、第１方向に延びる筒状の第４延在部４０１ａが形成される。
【００５０】
金属膜ＭＦ１上に、フォトレジストを形成する。
このフォトレジストを加工し、図４（ｂ）に表すように、金属膜ＭＦ１の一部のみを覆うレジストマスクＲＭを形成する。レジストマスクＲＭは、開口ＯＰ１、開口ＯＰ２、孔ＨＬ１、および孔ＨＬ２以外の領域の一部に形成される。
【００５１】
図５（ａ）に表すように、金属膜ＭＦ１のうち、レジストマスクＲＭで覆われていない部分の上に、金属膜ＭＦ２を形成する。このとき、孔ＨＬ１およびＨＬ２の内壁にも、金属膜ＭＦ２を形成する。金属膜ＭＦ２の膜厚は、例えば、１０μｍ以上２０μｍ以下である。
この工程により、例えば、開口ＯＰ１およびＯＰ２は、金属膜ＭＦ２で埋め込まれる。
この工程により、孔ＨＬ１において、第１延在部１０１が形成される。この第１延在部１０１の、孔ＨＬ１の内壁に垂直な方向の厚さは、第１延在部１０１ａの、孔ＨＬ１の内壁に垂直な方向の厚さ、よりも厚い。
この工程により、孔ＨＬ２において、第４延在部４０１が形成される。この第４延在部４０１の、孔ＨＬ２の内壁に垂直な方向の厚さは、第４延在部４０１ａの、孔ＨＬ２の内壁に垂直な方向の厚さ、よりも厚い。
【００５２】
金属膜ＭＦ２は、例えば、Ｃｕを用いた電気めっき法により形成される。電気めっき法を用いて金属膜ＭＦ２を形成することで、例えば、レジストマスクＲＭで覆われていない部分に効率的に金属材料を堆積させることができる。
【００５３】
図５（ｂ）に表すように、金属膜ＭＦ２上に、金属材料を堆積させる。これにより、金属膜ＭＦ３が形成される。金属膜ＭＦ３は、金属膜ＭＦ２と、金属膜ＭＦ２上に堆積された金属材料と、を含む。孔ＨＬ１の第１方向の一端および孔ＨＬ２の第１方向の一端は、金属膜ＭＦ３により塞がれる。このとき、第１延在部１０１の内側および第４延在部４０１の内側は、例えば、中空である。
この工程により、孔ＨＬ１の第１方向の一端を塞ぐ第１端部１０２と、孔ＨＬ２の第１方向の一端を塞ぐ第４端部４０２と、が形成される。
【００５４】
金属膜ＭＦ３は、例えば、Ｃｕを用いた電気めっき法により形成される。電気めっき法により金属膜ＭＦ３を形成する場合、第２層６５側に印加される電圧を、第１層６０側に印加される電圧よりも高くすることが望ましい。これにより、例えば、孔ＨＬ１の両端およびＨＬ２の両端が、金属膜ＭＦ３により塞がれることが抑制できる。
【００５５】
金属膜ＭＦ２およびＭＦ３を電気めっき法で形成する場合、例えば、電流密度は、０．１Ａ／ｄｍ２以上１０Ａ／ｄｍ２以下に設定される。
金属膜ＭＦ２およびＭＦ３を電気めっき法により形成する場合、パルス電流を用いて金属膜ＭＦ２およびＭＦ３を形成することで、金属膜ＭＦ２およびＭＦ３の平坦性を向上させることが可能となる。
【００５６】
金属膜ＭＦ２およびＭＦ３を、連続的に形成してもよい。すなわち、電解液中で金属膜ＭＦ１の全面に（例えば一様に電圧を加えて）金属膜ＭＦ２を形成した後に、続けてその電解液の中で金属膜ＭＦ３を形成してもよい。
または、金属膜ＭＦ１を形成した後に、金属膜ＭＦ２の形成を行わずに、電解液中で金属膜ＭＦ１の第２層６５側に金属膜ＭＦ３を、電気めっきにより形成してもよい。この金属膜ＭＦ３の形成における印加電圧は、金属膜ＭＦ１の第１層６０側における印加電圧よりも高い。
【００５７】
図６（ａ）に表すように、レジストマスクＲＭを除去する。レジストマスクＲＭの除去は、例えば、ウェットエッチング法により行われる。ウェットエッチングの薬液として、例えば、ＫＯＨ（水酸化カリウム）を用いることができる。
【００５８】
図６（ｂ）に表すように、金属膜ＭＦ１のうち、金属膜ＭＦ３に覆われていない部分をウェットエッチング法により除去する。このとき、金属膜ＭＦ３の膜厚方向の一部も除去される。金属膜ＭＦ３の膜厚は、金属膜ＭＦ１の膜厚に比べて十分に厚い。このため、金属膜ＭＦ１と金属膜ＭＦ３との両方が薬液に接触したとき、金属膜ＭＦ３は完全には除去されずに残存する。ウェットエッチングの薬液として、例えば、硝酸と硫酸とを含む混酸を用いることができる。
金属膜ＭＦ１が複数に分離されることで、第１導電部１０および第４導電部４０が形成される。
【００５９】
図７（ａ）に表すように、導電部材ＣＭ１および導電部材ＣＭ２を設ける。第１延在部１０１の第１方向の一端は、第１端部１０２に接続されており、導電部材ＣＭ１は、第１延在部１０１の第１方向の他端に設けられる。導電部材ＣＭ１は、例えば、孔ＨＬ１を塞ぐように設けられる。第４延在部４０１の第１方向の一端は、第４端部４０２に接続されており、導電部材ＣＭ２は、第４延在部４０１の第１方向の他端に設けられる。導電部材ＣＭ２は、例えば、孔ＨＬ２を塞ぐように設けられる。
導電部材としては、例えば、ＳｎＡｇＣｕを含むはんだボール、Ａｕスタッドバンプ、または、電気めっきによるＣｕマイクロバンプなどを用いることが可能である。
これらの導電部材は、例えば、印刷装置を用いて第１延在部１０１の一端に設けられる。
【００６０】
導電部材に圧力を加えながら加熱して、導電部材を変形させる。例えば、導電部材は、熱により溶融する。導電部材ＣＭ１の一部は、孔ＨＬ１の内部に埋め込まれる。同様に、導電部材ＣＭ２の一部は、孔ＨＬ２の内部に埋め込まれる。
導電部材の各孔の中への埋め込みは、減圧雰囲気（大気圧よりも圧力が低い空間）内で行われることが望ましい。
この工程により、第２端部２０２と第２延在部２０１とを含む第２導電部２０と、第５端部５０２と第５延在部５０１とを含む第５導電部５０と、が形成される。これにより、半導体モジュール５が作製される。
このときの様子を、図７（ｂ）に表す。
【００６１】
第２端部２０２の少なくとも一部の第２方向の長さＬｅ２は、孔ＨＬ１の直径（第１延在部１０１の第２方向の長さ）よりも長いことが望ましい。これにより、第２導電部２０と、他の半導体モジュールに設けられた導電部と、の間の接続が容易になる。
第５端部５０２の少なくとも一部の第２方向の長さＬｅ５は、孔ＨＬ２の直径（第４延在部４０１の第２方向の長さ）よりも長いことが望ましい。これにより、第５導電部５０と、他の半導体モジュールに設けられた導電部と、の間の接続が容易になる。
【００６２】
第２導電部２０および第５導電部５０を形成した後、これらの導電部が冷却される際に、これらの導電部が収縮する。これにより、第２延在部２０１と第１端部１０２との間、および第５延在部５０１と第４端部４０２との間に、空隙が形成されることもある。
【００６３】
導電部材を設ける工程と、これらの導電部材を加熱して溶融させる工程と、は、連続的に行われてもよい。すなわち、導電部材と、金属膜ＭＦ３の一部と、を、圧力を加えながら接触させ、その状態で加熱することで、これらの導電部材を溶融させてもよい。
【００６４】
実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、多層配線層を含む半導体装置の製造過程において、第１導電部１０で断線が生じる可能性を低減することが可能となる。
これは、以下の理由による。
樹脂を含む層と、多層配線層と、を含む半導体装置を貫通する孔は、単一の配線層を含む層を貫通する孔に比べてアスペクト比が高い。このようなアスペクト比が高い孔の内部に導電材料を充填することは容易ではない。
このため、孔を埋め込まずに、例えば、無電解めっき法などにより孔の内壁を覆う膜を形成して、構造体の上面と下面との間に導電経路を形成する方法が考えられる。
しかし、この場合、半導体装置に熱が加えられた際に、導電膜のうち、孔の内部に設けられた筒状の部分と、構造体の上面または下面に設けられた部分と、の間に発生する応力が大きくなる。この結果、導電膜の一部で亀裂が発生し、断線が生じる可能性がある。
これに対して、実施形態に係る半導体装置の製造方法では、第１方向に延びる筒状の第１延在部１０１と、第１延在部１０１に接続され、第１方向において第１延在部１０１と重なり、孔ＨＬ１の第１方向の一端を塞ぐ第１端部１０２と、を形成することで、第１導電部１０を形成している。
このような製造方法を採用することで、第１延在部１０１と第１端部１０２との接続部分に加わる応力を、第１端部１０２において、第２方向に分散させることが可能となる。
さらに、実施形態に係る半導体装置の製造方法では、第１延在部１０１および第１端部１０２を、第１導電材料を用いて形成している。このため、第１延在部１０１と第１端部１０２の間の密着性を改善することが可能となる。
この結果、半導体装置の製造過程において、第１導電部１０に断線が生じる可能性を低減することが可能となる。
【００６５】
実施形態に係る半導体装置の製造方法において、第１延在部１０１および第１端部１０２を、めっき法により形成することで、第１延在部１０１と第１端部１０２を一体として形成することが可能となる。
第１延在部１０１と第１端部１０２を一体として形成することで、第１延在部１０１と第１端部１０２との間に境界が存在しない第１導電部１０を作製することができる。
この結果、半導体装置の製造過程において、第１導電部１０に断線が生じる可能性をより一層低減することが可能となる。
【００６６】
実施形態に係る半導体装置の製造方法において、第１導電部１０に含まれる第１導電材料の融点よりも低い融点を有する第２導電材料を含む導電部材を用いて第２導電部２０を形成することで、第２導電部２０を形成する際に、第１導電部１０の変形が生じる可能性を低減することが可能となる。
このため、半導体装置の製造過程における歩留まりを改善することが可能となる。
【００６７】
実施形態に係る半導体装置の製造方法において、第２延在部２０１は、一例として、第１延在部１０１の第１方向の端部に導電部材を設け、この導電部材を溶融させ、第１延在部１０１に囲まれた空間の少なくとも一部に導電部材を流し込むことで形成される。
この場合、大気圧よりも減圧された空間において第２延在部２０１を形成することが望ましい。これは、第２延在部２０１を形成する際に、第２延在部２０１を孔ＨＬ１の内部に充填することを容易とするためである。加えて、孔ＨＬ１の内部に残存する空気によって第１端部１０２が破損する可能性を低減することができる。
【００６８】
図１に例示した半導体装置１の例では、半導体モジュール７及びプリント配線板９がさらに設けられている。半導体モジュール７は、第３導電部７３と、第６導電部７６と、第７導電部７７と、第８導電部７８と、を含む。
第３導電部７３は、第２導電部２０の第２端部２０２と接続されている。
第６導電部７６は、第５導電部５０の第５端部５０２と接続されている。
第７導電部７７は、例えば、第１電極７７１と、第１接続部７７２と、を含む。
第８導電部７８は、例えば、第２電極７８１と、第２接続部７８２と、を含む。
【００６９】
第３導電部７３は、不図示の孔を介して、第７導電部７７または第８導電部７８と電気的に接続されていてもよい。第３導電部７３は、第１延在部１０１と同様の構造を有する第３延在部と、第１端部１０２と同様の構造を有する第３端部と、を含んでいてもよい。
第６導電部７６は、不図示の孔を介して、第７導電部７７または第８導電部７８と電気的に接続されていてもよい。第６導電部７６は、第４延在部４０１と同様の構造を有する第６延在部と、第４端部１０２と同様の構造を有する第６端部と、を含んでいてもよい。
【００７０】
プリント配線板９は、第３電極９３と、第４電極９４と、を含む。
第３電極９３は、例えば、第７導電部７７の第１接続部７７２と接続されている。
第４電極９４は、例えば、第８導電部７８の第２接続部７８２と接続されている。
半導体モジュール５は、半導体モジュール７を介して、プリント配線板９上に実装されている。
【００７１】
半導体装置１が、半導体モジュール７及びプリント配線板９を含む場合、上記の半導体モジュール５の作製の後に、この半導体モジュール５を半導体モジュール７と接続する。そして、半導体モジュール５および半導体モジュール７を、プリント配線板９上に実装することで、図１に表す半導体装置１が得られる。
【００７２】
電子機器の小型・軽量化の要求が高まり、半導体素子の小型化や半導体パッケージの高密度実装技術が進展している。
それに伴い、次世代の高密度実装技術としてＳｏＣ（System on Chip）やＳｉＰ（System in Package）が提案されている。ＳｏＣやＳｉＰは、小型化、高集積化、多機能化、低コスト、等の観点から開発競争が活発化している。
ＳｏＣ技術では複数の半導体チップをワンチップ上に高密度集積する。この方式を採用することで、チップ内における微細な配線が可能となる。さらに、多機能性を有するチップを作製可能であり、パッケージコストも低減可能である。これらの観点から期待が集まる一方、ワンチップモジュールとして形成可能なデバイスには技術的な制限が存在する。例えば、抵抗やコンデンサ等の受動部品と、半導体デバイス等の新規開発が進められている部品を高密度に集積することは難しく、開発に時間がかかるという欠点がある。
ＳｉＰ技術は、インターポーザー上に各種デバイスを実装する方式である。ＳｉＰ技術では、比較的多くの種類の部品が実装可能であるが、実装する技術によっては、サイズやコストの増大が問題である。例えばワイヤボンディングを用いた場合、多くのスペースが必要となる。
これらの課題に対して、擬似ＳｏＣ技術という実装方式が提案される。この方式では再構築技術と呼ばれる、機能の異なる複数の半導体チップを樹脂で覆う形でワンパッケージとして構成する。モールド樹脂にはガラス系の微粒子（フィラー）が混入されているため、熱膨張係数や粘度を制御することができる。その結果、従来のＳｏＣ技術では同一基板上に実装困難なデバイスの実装が可能となる。
【００７３】
近年、ＳｉＰ、擬似ＳｏＣにおいて、ワイヤボンディング、貫通電極、はんだボール、基板の接合技術、再配線、といった種々の３次元実装技術を応用した製品が開発されている。３次元実装技術の中には半導体チップを封止した配線基板上に他の配線基板を搭載するＰｏＰ（Package on Package）やＣｏＣ（Chip on Chip）が注目を集めており、その方式の中で貫通電極が広く使われている。
例えばＰｏＰでは、ウェハ再構築の工程により、半導体チップを有機樹脂中に配置する。そして、半導体チップが配置された樹脂基板に、機械式ドリル加工またはレーザードリル加工と呼ばれる工程により、樹脂基板に貫通孔を形成する。その後、めっきやはんだ充填などの工程により、貫通孔内部に金属膜を形成することで、樹脂基板の表面ともう一方の面を電気的に接続することができる配線基板が得られる。前記配線基板は、はんだボールやスタッドバンプなどの突起電極などを用いて積層実装され、Ｉ／Ｏ電極を備えた一つのチップとして使われる。
【００７４】
参考例として、樹脂基板に形成した貫通電極によって一方の面に形成された配線ともう一方の面に形成された配線とを電気的に接続し、この樹脂基板を、突起電極を搭載した別の基板と接続することでひとつのパッケージを形成したものが挙げられる。ここで使われる樹脂基板はフィラーやガラスクロスといったシリカ系材料を混入している。
この参考例に係る構造では、樹脂基板に形成される貫通電極として、電気めっき技術により、Ｃｕ膜が形成されている。貫通電極に接続される突起金属は、ＳｎＡｇＣｕをベースとしたはんだボールが使われている。
この構造では貫通電極と突起電極が異なる材料で形成されているため密着性が弱く、応力が生じやすいこの箇所では導電体の破損が生じ易い。さらに、貫通電極と突起電極は異なる工程により作製されているため、より密着性が弱くなる原因となる。
【００７５】
他の参考例として、樹脂基板内の貫通電極として、電気めっきによりＣｕ膜を形成する形態が挙げられる。本参考例において、このＣｕ膜は、樹脂基板の上面と下面において、配線としての役割も兼ねている。この構造では貫通電極と配線層が同じ工程により作製されているが、貫通電極と配線層との間に加わる圧力は大きいため、クラックが生じやすいという問題がある。
【００７６】
さらに他の参考例として、樹脂基板内の貫通電極を重ね合わせる、スタックビアと呼ばれる構造が挙げられる。この構造では貫通電極の材質が同じであるが、貫通配線同士を接合する工程が貫通配線形成工程と異なるため、有機膜などの残渣や酸化膜の影響から、貫通電極同士、剥がれやすい。
【００７７】
さらに他の参考例として、樹脂基板内の貫通電極と別の樹脂基板を突起電極により接合実装する形態が挙げられる。この構造では、貫通電極として、電気めっきにより形成されたＣｕ膜が用いられる。突起電極として、はんだボールが用いられる。また、貫通電極と突起電極との間にＡｌ等の金属板がそれぞれ配置される。この構造では、貫通電極、突起電極、および金属板がそれぞれ異なる材質で形成され、かつそれぞれ異なる工程で形成されているため、接合実装した後、応力が生じやすい接合箇所では、剥離が生じやすいという問題がある。
【００７８】
さらに他の参考例として、樹脂基板内の貫通電極と別の樹脂基板を突起電極により接合実装する形態が挙げられる。この構造では、貫通電極側面は、電気めっきにより形成されたＣｕ膜で構成される。貫通電極内部は、Ａｕ-スタッドバンプで構成される。接合面は、Ａｌ等の金属板で構成される。この構造では、それぞれ異なる材質でできていることに加えて、それぞれ異なる工程で作製されていることから密着性が弱く、剥離が生じやすいという問題がある。さらに、スタッドバンプのように固い金属を使用しているため、接合部分に隙間が生じやすく、さらに密着強度を弱める原因となる。これはスタッドバンプ以外に金属の針などを用いても同様の課題が生じる。
【００７９】
以上の通り、半導体チップが有機樹脂中に配置された樹脂基板と、多層配線と、貫通電極と、を備える配線基板に、突起電極を備えた他の配線基板を接合実装した構造においては、貫通電極と多層配線の接合部分と、貫通電極と突起電極の接合部分と、に応力が集中しやすい。
また、応力低減のため樹脂基板が厚くする技術が考えられるが、高アスペクト比の貫通電極を金属充填することは容易ではない。
本実施形態は、応力が集中しやすい、貫通電極と、貫通電極および多層配線を接続する配線と、の接合部分（例えば、第１延在部１０１と第１端部１０２の接続部分）において、接続信頼性の高い構造を提案する。
本実施形態はさらに、応力が集中しやすい、貫通電極と突起電極の接合部分（例えば、第２延在部２０１と第２端部２０２の接続部分）において、接続信頼性の高い構造を提案する。
【００８０】
本実施形態の集積型半導体装置は、少なくとも複数個の異なる機能を有する半導体チップと、受動チップ部品と、が有機樹脂中に配置され、前記半導体チップと前記受動チップ部品が、絶縁層を有する多層配線層により相互接続されている集積型半導体装置において、前記集積型半導体装置は、貫通電極（例えば、第１延在部１０１と第２延在部２０１）を含む。
さらに、前記多層配線層の最上層配線（例えば、第１導電部１０の一部）と、多層配線と接する貫通電極表面（例えば、第１端部１０２）と、貫通電極側面（例えば、第１延在部１０１）と、が第一の金属で形成されている構造を有する。
そして、前記貫通電極は、前記多層配線と反対の面に形成された突起電極（例えば、第２端部２０２）と、前記貫通電極の孔内部が第２の金属で形成されている構造を有する。
【００８１】
本実施形態では、応力が集中する貫通電極と多層配線の接続部分において、貫通電極側面と、貫通電極と多層配線の接触部分と、多層配線の配線部分が、局所的に厚い構造を有する。さらに、これらの部分は、同一のプロセスで作製した同一の金属で形成されている。このため、接続信頼性が高い。
加えて、応力が集中する貫通電極と突起電極の接続部分において、貫通電極内部と突起電極の接触面積が大きく、同一のプロセスで作製した同一の金属で形成されているため接続信頼性が高い。
また、貫通電極は、多層配線を有する基板を貫通しており、アスペクト比が高い。このため、応力が局所的に集中することを抑制することが可能である。
また、作製プロセス上、ボイドや隙間の発生を抑制できるため、接続信頼性が高い。
本実施形態では、貫通電極および突起電極の直径は小さいほど、応力を低減する効果が大きい。
【００８２】
次に、図８を用いて第２実施形態に係る半導体装置２について説明する。
図８は、第２実施形態に係る半導体装置２の断面図である。
【００８３】
半導体装置２は、半導体モジュール５と、半導体モジュール７と、プリント配線板９と、を含む。
半導体装置２における半導体モジュール５には、半導体装置１における半導体モジュール５と同様の構成を用いることが可能である。
半導体装置２おいて、半導体モジュール７は、第３層７１と、第４層７２と、第３導電部７３と、第６導電部７６と、第７導電部７７と、第８導電部７８と、を含む。
【００８４】
第３層７１は、例えば、疑似ＳｏＣ技術を用いて形成された半導体モジュールである。
第３層７１は、第１方向と交差する第３面に沿って広がっている。第３層７１は、第１方向において、第１層６０および第２層６５と離間している。
第３層７１は、第１層６０と同様に、複数の半導体チップ７１１および７１３と、複数の受動チップ部品７１５および７１７と、樹脂７１９と、を含む。第３層７１において、複数の半導体チップおよび複数の受動チップ部品は、第３面に沿って広がっている。
第３面は、例えば、図８において、Ｘ方向およびＺ方向に対して垂直であるＹ方向と、Ｘ方向と、に平行な面である。
【００８５】
第４層７２は、第１方向において、第３層７１と並んでいる。第４層７２は、第１方向と交差する第４面に沿って広がっている。すなわち、第１方向において、第４層７２の少なくとも一部は、第３層７１の少なくとも一部と重なっている。第４層７２は、第１方向において、第１層６０および第２層６５と離間している。
第４面は、例えば、図８において、Ｘ方向およびＺ方向に対して垂直であるＹ方向と、Ｘ方向と、に平行な面である。
【００８６】
第４層７２は、第３配線層７２１と、第４配線層７２３と、第４絶縁層７２５と、第５絶縁層７２７と、第６絶縁層７２９と、を含む。
第３層７１に含まれる半導体チップと受動チップ部品は、第４層７２に含まれる配線に接続されている。すなわち、半導体チップ７１１および７１３の少なくとも１つ、および受動チップ部品７１５および７１７の少なくとも１つは、第３配線層７２１と第４配線層７２３とを含む第２多層配線層に、電気的に接続されている。
【００８７】
樹脂７１９の材料として、樹脂６０９と同様の材料を用いることができる。
第３配線層７２１および第４配線層７２３の材料として、第１配線層６５１と同様の材料を用いることができる。
第４絶縁層７２５、第５絶縁層７２７、および第６絶縁層７２９の材料として、第１絶縁層６５５と同様の材料を用いることができる。一例として、第４絶縁層７２５に含まれる絶縁材料、第５絶縁層７２７に含まれる絶縁材料、および第６絶縁層７２９に含まれる絶縁材料の少なくともいずれかの熱膨張率は、樹脂６０９に含まれる樹脂の熱膨張率よりも、高い。
【００８８】
第３導電部７３は、例えば、第４層７２に接して設けられている。第３導電部７３は、第２導電部２０と電気的に接続されている。
第３導電部７３は、第４層７２に含まれる配線と電気的に接続されていてもよい。
【００８９】
第６導電部７６も同様に、例えば、第４層７２に接して設けられている。第６導電部７６は、第５導電部５０と電気的に接続されている。
第６導電部７６は、第４層７２に含まれる配線と電気的に接続されていてもよい。
【００９０】
第７導電部７７は、第３層７１に接して設けられている。第７導電部７７は、不図示の孔を介して、第３導電部７３または第６導電部７６と接続されていてもよい。第７導電部７７は、第２延在部２０１と同様の構造を有する第７延在部と、第２端部２０２と同様の構造を有する第７端部と、を含んでいてもよい。
第８導電部７８は、第３層７１に接して設けられている。第８導電部７８は、不図示の孔を介して、第３導電部７３または第６導電部７６と接続されていてもよい。
【００９１】
プリント配線板９は、第３電極９３と、第４電極９４と、を含む。
第３電極９３は、第７導電部７７に接続され、第４電極９４は、第８導電部７８に接続されている。第３導電部７３は、プリント配線板９に含まれる不図示の他の電極と、電気的に接続されていてもよい。同様に、第６導電部７６は、プリント配線板９に含まれる不図示のさらに他の電極と、電気的に接続されていてもよい。
【００９２】
第３導電部７３および第６導電部７６は、第１導電部１０と同様の製造方法により形成することが可能である。
第７導電部７７および第８導電部７８は、第２導電部２０と同様の製造方法により形成することが可能である。
【００９３】
半導体モジュール７にも、半導体モジュール５と同様の構成を採用することで、半導体モジュール７の、例えば、第３導電部７３において断線が生じる可能性を低減し、半導体装置１の信頼性を向上させることが可能となる。
【００９４】
第４層７２の絶縁層に含まれる絶縁材料の熱膨張率と、第１層６０の樹脂６０９に含まれる樹脂の熱膨張率が異なる場合、半導体装置に熱が加えられた際などに、第３導電部７３と接続されている第２導電部２０に生じる応力が大きくなる。第２導電部２０に生じる応力が大きくなると、第１導電部１０と第２導電部２０との間で断線が生じる可能性が高くなる。
これに対して、実施形態に係る半導体装置によれば、第２導電部２０が第２延在部２０１を含むことで、第２導電部２０と第１導電部１０との接触面積を大きくすることができ、第２導電部２０に生じる応力を低減することができる。
【００９５】
第２層６５の絶縁層に含まれる絶縁材料の熱膨張率が、第１層６０に含まれる樹脂の熱膨張率よりも高く、第４層７２の絶縁層に含まれる絶縁材料の熱膨張率が、第１層６０に含まれる樹脂の熱膨張率よりも高い場合、第１導電部１０および第２導電部２０には、大きな応力が加わる。本実施形態に係る半導体装置２は、このような場合に、特に有効である。
【００９６】
実施形態によれば、信頼性が向上できる半導体装置及びその製造方法が提供できる。
【００９７】
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
【００９８】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、半導体装置に含まれる半導体チップ、受動チップ部品、樹脂、配線層、絶縁層、導電部、およびプリント配線板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。
【００９９】
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。
【０１００】
その他、本発明の実施の形態として上述した半導体装置および半導体装置の製造方法を基にして、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および半導体装置の製造方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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】
【０１０３】
１、２…半導体装置  ５、７…半導体モジュール  ９…プリント配線板  １０…第１導電部  １０１…第１延在部  １０１１…第１部分  １０１２…第２部分  １０２…端部  ２０…第２導電部  ２０１…第２延在部  ２０２…第２端部  ４０…第４導電部  ４０１…第４延在部  ４０２…第４端部  ５０…第５導電部  ５０１…第５延在部  ５０２…第５端部  ６０…第１層  ６０１、６０３…半導体チップ  ６０５、６０７…受動チップ部品  ６０９…樹脂  ６５…第２層  ６５１、６５３…配線層  ６５５、６５７、６５９…絶縁層  ７１…第３層  ７１１、７１３…半導体チップ  ７１５、７１７…受動チップ部品  ７１９…樹脂  ７２…第４層  ７２１、７２３…配線層  ７２５、７２７、７２９…絶縁層  ７３…第３導電部  ７６…第６導電部  ７７…第７導電部  ７７１…第１電極  ７７２…第１接続部  ７８…導電部  ７８１…第２電極  ７８２…第２接続部  ９３…第３電極  ９４…第４電極  ＣＭ１、ＣＭ２…導電部材  ＨＬ１、ＨＬ２…孔  Ｌｅ１、Ｌｅ２、Ｌｅ４、Ｌｅ５、Ｌｔ１、Ｌｔ２、Ｌｔ４、Ｌｔ５、ＬＬ１、ＬＬ２…長さ  ＭＦ１、ＭＦ２、ＭＦ３…金属膜  ＯＰ１、ＯＰ２…開口  ＲＭ…レジストマスク
【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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