(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面を電気的に接続するために導電性樹脂を充填した貫通孔が設けられた有孔の半導体素子を含み互いに重合配置された複数の半導体素子と、先端部が導電性樹脂に差し込まれて半導体素子の重合方向に沿って電気的に接続するバンプと、を備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記重合方向に沿って前記半導体素子間を電気的に接続する第２のバンプを設け、その第２のバンプは、前記有孔の半導体素子上に設けた配線部に接続された請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記バンプは、その基端部が前記有孔の半導体素子上に設けた配線部に接続された請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
両面を電気的に接続するために導電性樹脂を充填し内縁部に絶縁層を有する貫通孔が設けられた有孔の半導体素子を含み互いに重合配置された複数の半導体素子と、半導体素子の重合方向に沿って電気的に接続するバンプと、を備えた半導体装置を製造する半導体装置の製造方法であって、予め貫通孔が設けられた半導体素子のその貫通孔に絶縁性樹脂を充填して硬化し、貫通孔の貫通方向に沿って硬化後の絶縁性樹脂に第２の貫通孔を形成し、第２の貫通孔に導電性樹脂を充填することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
両面を電気的に接続するために導電性樹脂を充填し内縁部に絶縁層を有する貫通孔が設けられた有孔の半導体素子を含み互いに重合配置された複数の半導体素子と、半導体素子の重合方向に沿って電気的に接続するバンプと、を備えた半導体装置を製造する半導体装置の製造方法であって、予め二酸化珪素層を有した半導体素子のその二酸化珪素層を残してブラインドビアホールを形成し、ブラインドビアホールの内縁部に絶縁層を形成し、半導体素子の一方面側に配線部を形成し、二酸化珪素層上の配線部を除去し、配線部が設けられた部分を残して二酸化珪素層を除去することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数個の半導体素子を実装した半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の半導体装置の第１従来例として図７に示すものが存在する。１０１は基板で、その表面に配線パターン（図示せず）を有し、複数の半導体チップ（半導体素子）１０２が実装されている。この半導体チップ１０２は、基板１０１に設けられた電極１０３との間にワイヤー１０４によるワイヤーボンディングでもって接続されている。
【０００３】
このものは、基板１０１の電極１０３と半導体チップ１０２との間がワイヤーボンディングでもって接続されているから、ワイヤ配線のためのスペースを必要とするため、小型化をするのが困難であった。
【０００４】
そのため、図８に示す第２従来例のように、半導体チップ１０２を基板１０１に直接接続する、いわゆるフリップチップボンディグによる基板１０１への実装が注目されている。このフリップチップボンディングでは、半導体チップ１０２を下向きとするフェースダウンで基板１０１に搭載し、基板１０１に設けられた配線パターン１０５と半導体チップ１０２の半導体回路（図示せず）との電気的接続が、バンプ１０６により行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した第２従来例の半導体装置にあっては、第１従来例の半導体装置とは異なり、ワイヤ配線のためのスペースを必要としないため、小型化が可能となっている。
【０００６】
しかしながら、複数個の半導体チップ１０２を基板１０１に実装する場合には、当然のことながら、基板１０１上には、半導体チップ１０２の数に相当する実装スペースが必要となり、小型化には限界がある。。
【０００７】
本発明は、上記の点に着目してなされたもので、その目的とするところは、基板に実装されたときに小型となる半導体装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、請求項１記載の半導体装置は、両面を電気的に接続するために導電性樹脂を充填した貫通孔が設けられた有孔の半導体素子を含み互いに重合配置された複数の半導体素子と、先端部が導電性樹脂に差し込まれて半導体素子の重合方向に沿って電気的に接続するバンプと、を備えた構成にしている。
【００１０】
請求項２記載の半導体装置は、請求項１記載の半導体装置において、前記重合方向に沿って前記半導体素子間を電気的に接続する第２のバンプを設け、その第２のバンプは、前記有孔の半導体素子上に設けた配線部に接続された構成にしている。
【００１１】
請求項３記載の半導体装置は、請求項１記載の半導体装置において、前記バンプは、その基端部が前記有孔の半導体素子上に設けた配線部に接続された構成にしている。
【００１５】
請求項４記載の半導体装置の製造方法は、両面を電気的に接続するために導電性樹脂を充填し内縁部に絶縁層を有する貫通孔が設けられた有孔の半導体素子を含み互いに重合配置された複数の半導体素子と、半導体素子の重合方向に沿って電気的に接続するバンプと、を備えた半導体装置を製造する半導体装置の製造方法であって、予め貫通孔が設けられた半導体素子のその貫通孔に絶縁性樹脂を充填して硬化し、貫通孔の貫通方向に沿って硬化後の絶縁性樹脂に第２の貫通孔を形成し、第２の貫通孔に導電性樹脂を充填するようにしている。
【００１６】
請求項５記載の半導体装置の製造方法は、両面を電気的に接続するために導電性樹脂を充填し内縁部に絶縁層を有する貫通孔が設けられた有孔の半導体素子を含み互いに重合配置された複数の半導体素子と、半導体素子の重合方向に沿って電気的に接続するバンプと、を備えた半導体装置を製造する半導体装置の製造方法であって、予め二酸化珪素層を有した半導体素子のその二酸化珪素層を残してブラインドビアホールを形成し、ブラインドビアホールの内縁部に絶縁層を形成し、半導体素子の一方面側に配線部を形成し、二酸化珪素層上の配線部を除去し、配線部が設けられた部分を残して二酸化珪素層を除去するようにしている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態の半導体装置を図１及び図２に基づいて以下に説明する。なお、図１では、半導体チップ（半導体素子）１の一方面に設けたアルミ配線部１２及び半導体チップ（半導体素子）５の一方面に設けたアルミ配線部を省略している。
【００１８】
１は有孔の半導体チップ（半導体素子）で、貫通孔１１が設けられており、その貫通孔１１には導電性樹脂２が充填され、この導電性樹脂２により両面が接続される。この有孔の半導体チップ１は、その裏面に設けた金製のバンプ１３を介して、基板３にフリップ実装されている。
【００１９】
このバンプ１３は、半導体チップ１の裏面に設けたアルミ配線部１２及び貫通孔１１の開口部に亙る基端部１３ａを有し、半導体チップ１が基板３に実装される際に先端部１３ｂが圧潰される。このバンプ１３は、半導体チップ１の重合方向に沿って、半導体チップ１と基板３との間を電気的に接続する。
【００２０】
４は封止樹脂で、両半導体チップ１，５及び半導体チップ１と基板３との間に充填された後に硬化され、バンプ１３，５１による実装部分を封止する。
【００２１】
５も半導体チップ（半導体素子）であるが、半導体チップ１とは異なり、貫通孔が設けられていない。この半導体チップ５は、その裏面のアルミ配線部に設けられた金製のバンプ５１を介して、有孔の半導体チップ１に実装される。この金製のバンプ５１は、半導体チップ１の重合方向に沿って、半導体チップ５と半導体チップ１の導電性樹脂２との間を接続する。
【００２２】
次に、この半導体装置の製造方法、詳しくは、貫通孔１１に導電性樹脂２が充填された有孔の半導体チップ１の裏面に設けたアルミ配線部１２及び貫通孔１１の開口部に、バンプ１３の基端部１３ａが亙る状態の形成方法について説明する。
【００２３】
初めに、予め貫通孔１１が設けられるとともに裏面にアルミ配線部１２が設けられた半導体チップ１のその貫通孔１１に導電性樹脂２を充填し、次に、アルミ配線部１２及び貫通孔１１の開口部に亙る基端部１３ａを有したバンプ１３を形成するのである。
【００２４】
かかる半導体装置にあっては、複数の半導体チップ１，５が重合配置されているから、基板３に実装された状態では、複数の半導体チップ１，５が同一平面の基板３に実装される場合に比較して、平面視で実装面積が小さくなり、基板３に実装された状態で小型化することができる。
【００２５】
また、有孔の半導体チップ１の貫通孔１１には、両面を電気的に接続するために導電性樹脂２を充填されており、単に内縁部に導電膜を設けていのではないから、導通を確実にすることができる。
【００２６】
また、半導体チップ１，５の重合方向に沿って電気的に接続するバンプ１３の基端部１３ａが、有孔の半導体チップ１の裏面に設けたアルミ配線部１２及び貫通孔１１の開口部に亙るから、有孔の半導体チップ１の両面を電気的に接続するために貫通孔１１に充填した導電性樹脂２と有孔の半導体チップ１の裏面のアルミ配線部１２とを接続するための別の接続部材を設けなくてもよくなる。
【００２７】
また、予め貫通孔１１が設けられるとともに裏面にアルミ配線部１２が設けられた半導体チップ１のその貫通孔１１に導電性樹脂２を充填し、アルミ配線部１２及び貫通孔１１の開口部に亙る基端部１３ａを有したバンプ１３を形成することにより、貫通孔１１に導電性樹脂２が充填された有孔の半導体チップ１の裏面に設けたアルミ配線部１２及び貫通孔１１の開口部に、バンプ１３の基端部１３ａが亙る状態を容易に形成することができる。
【００２８】
なお、初めに、予め貫通孔１１が設けられるとともに裏面にアルミ配線部１２が設けられた半導体チップ１のその貫通孔１１を覆うよう、アルミ配線部１２に亙る基端部１３ａを有したバンプ１３を形成し、次に、貫通孔１１に導電性樹脂２を充填してもよく、このようにしても、貫通孔１１に導電性樹脂２が充填された有孔の半導体チップ１の裏面に設けたアルミ配線部１２及び貫通孔１１の開口部に、バンプ１３の基端部１３ａが亙る状態を容易に形成することができる。
【００２９】
次に、本発明の第２実施形態の半導体装置について、図３に基づいて説明する。なお、第１実施形態の半導体装置と実質的に同一の部分には同一の符号を付し、第１実施形態と異なるところのみ記す。
【００３０】
半導体チップ５は、その裏面に設けたアルミ配線部５２に、第１のバンプ５１及び第２のバンプ５３が設けられている。
【００３１】
この第１のバンプ５１は、その先端部５１ａが有孔の半導体チップ１の導電性樹脂２に差し込まれて接続されている。第２のバンプ５３の先端部５３ａは、有孔の半導体チップ１の表面に設けられたアルミ配線部１２に接続されている。
【００３２】
かかる半導体装置にあっては、第１実施形態と同様に、基板３に実装された状態で小型化することができ、有孔の半導体チップ１の両面間の導通を確実にすることができ、さらに、半導体チップ１，５の重合方向に沿って電気的に接続する第１のバンプ５１の先端部が、導電性樹脂２に差し込まれているから、導電性樹脂２との接触面積が大きくなり、接続抵抗を小さくすることができる。
【００３３】
また、重合方向に沿って半導体チップ１，５間を電気的に接続する第２のバンプ５３は、有孔の半導体チップ１の貫通孔１１に充填された導電性樹脂２に先端部５１ａが差し込まれた第１のバンプ５１とは異なり、その先端部５３ａの断面積を、貫通孔１１の開口断面積よりも大きくすることもでき、設計の自由度が大きくなる。
【００３４】
次に、本発明の第３実施形態の半導体装置について、図４に基づいて説明する。なお、第２実施形態の半導体装置と実質的に同一の部分には同一の符号を付し、第２実施形態の半導体装置と異なるところのみ記す。第２実施形態では、半導体チップ５の第１のバンプ５１の先端部５１ａが有孔の半導体チップ１の導電性樹脂２に差し込まれて接続されるとともに、第２のバンプ５３が有孔の半導体チップ１のアルミ配線部１２に接続されているのに対し、本実施形態では、半導体チップのバンプ５１の先端部５１ａが有孔の半導体チップ１の導電性樹脂２に差し込まれて接続されるとともに、そのバンプ５１の基端部が有孔の半導体チップ１のアルミ配線部１２に接続される構成となっている。
【００３５】
かかる半導体装置にあっては、第１実施形態と同様に、基板３に実装された状態で小型化することができ、有孔の半導体チップ１の両面間の導通を確実にすることができ、さらに、バンプ５１は、その先端部５１ａが導電性樹脂２に差し込まれて接続されるとともに、基端部５１ｂが対向面のアルミ配線部１２に接続されているから、アルミ配線部１２に接続するための別の接続部材を設けなくてもよくなる。
【００３６】
次に、本発明の第４実施形態の半導体装置について、図５に基づいて説明する。なお、第１実施形態の半導体装置と実質的に同一の部分には同一の符号を付し、第１実施形態の半導体装置と異なるところのみ記す。本実施形態の半導体装置は、基本的には第１実施形態の半導体装置と同様であるが、有孔の半導体チップ１の貫通孔１１の内縁部に絶縁層１４が設けられていることが異なっている。
【００３７】
次に、この半導体装置の製造方法、詳しくは、貫通孔１１の内縁部の絶縁層１４の形成方法について説明する。
【００３８】
初めに、予め貫通孔が設けられた半導体チップ１のその貫通孔１１に絶縁性樹脂１５を充填して硬化し、次に、貫通孔１１の貫通方向に沿って硬化後の絶縁性樹脂１５に第２の貫通孔１６を形成し、最後に、第２の貫通孔１６に導電性樹脂２を充填するのである。
【００３９】
かかる半導体装置にあっては、第１実施形態と同様に、基板３に実装された状態で小型化することができ、有孔の半導体チップ１の両面間の導通を確実にすることができ、さらに、半導体チップ１の貫通孔１１は内縁部に絶縁層１４を有しているから、半導体チップ１への電流のリークを確実に抑えることができる。
【００４０】
また、予め貫通孔１１が設けられた半導体チップ１のその貫通孔１１に絶縁性樹脂１５を充填して硬化し、貫通孔１１の貫通方向に沿って硬化後の絶縁性樹脂１５に第２の貫通孔１６を形成し、第２の貫通孔１６に導電性樹脂２を充填することにより、貫通孔１１の内縁部に容易に絶縁層を設けることができる。
【００４１】
次に、本発明の第５実施形態の半導体装置について、図６に基づいて説明する。なお、第４実施形態の半導体装置と実質的に同一の部分には同一の符号を付し、第４実施形態の半導体装置と異なるところのみ記す。本実施形態の半導体装置は、基本的には第４実施形態の半導体装置と同様であるが、有孔の半導体チップ１は、同図（ａ）に示すように、表層に沿って二酸化珪素層１７ａを有するＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板である。
【００４２】
次に、同図（ａ）乃至（ｄ）に基づいて、この半導体装置の製造方法、詳しくは、貫通孔１１の内縁部の絶縁層１４の形成方法について説明する。
【００４３】
初めに、同図（ａ）に示すＳＯＩ基板からなる半導体チップ１に、同図（ｂ）に示すように、二酸化珪素層１７ａを残して、その二酸化珪素層１７ａのみにより互いに遮蔽されたブラインドビアホール１７ｂを形成する。次に、同図（ｃ）に示すように、ＳＯＩ基板１７の表面に、ブラインドビアホール１７ｂの内縁部を含めて、加熱処理等により、絶縁層１４となる酸化皮膜を形成する。
【００４４】
次に、同図（ｄ）に示すように、ＳＯＩ基板１７の一方面側、すなわちＳＯＩ基板１７の一方面から二酸化珪素層１７ａに亙ってアルミ配線部１２を形成し、次に、同図（ｅ）に示すように、ブラインドビアホール１７ｂ内部の二酸化珪素層１７ａが露出するように、二酸化珪素層１７ａ上のアルミ配線部１２をエッチング等により除去する。
【００４５】
最後に、同図（ｆ）に示すように、ブラインドビアホール１７ｂ内部の二酸化珪素層１７ａを、エッチング等により除去することにより、内縁部に絶縁層１４を有する貫通孔１１を形成する。
【００４６】
かかる半導体装置にあっては、第４実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００４７】
また、予め二酸化珪素層１７ａを有した半導体チップ１であるＳＯＩ基板１７のその二酸化珪素層１７ａを残してブラインドビアホール１７ｂを形成し、ブラインドビアホール１７ｂの内縁部に絶縁層１４を形成し、半導体チップ１の一方面側にアルミ配線部１２を形成し、二酸化珪素層１７ａ上のアルミ配線部１２を除去し、アルミ配線部１２が設けられた部分を残して二酸化珪素層１７ａを除去することにより、貫通孔１１の内縁部に容易に絶縁層１４を設けることができる。
【００４８】
なお、第１実施形態乃至第５実施形態の半導体装置はいずれも、２つの半導体チップ１，５が互いに重合配置されたものであるが、重合配置する半導体チップを２つに限るものではない。
【００４９】
また、第１実施形態乃至第５実施形態の半導体装置はいずれも、有孔の半導体チップ１のバンプは、基板３との間を接続しているが、半導体素子を３つ以上重合配置し、他の有孔の半導体チップとの間を接続するようにしてもよい。
【００５０】
【発明の効果】
請求項１記載の半導体装置は、複数の半導体素子が重合配置されているから、この状態で基板に実装されると、複数の半導体素子が同一平面の基板に実装される場合に比較して、平面視で実装面積が小さくなり、基板に実装されたときに小型化することができる。また、有孔の半導体素子の貫通孔には、両面を電気的に接続するために導電性樹脂を充填されており、単に内縁部に導電膜を設けているのではないから、導通を確実にすることができる。さらに、半導体素子の重合方向に沿って電気的に接続するバンプの先端部が、導電性樹脂に差し込まれているから、導電性樹脂との接触面積が大きくなり、接続抵抗を小さくすることができる。
【００５２】
請求項２記載の半導体装置は、請求項１記載の半導体装置の効果に加えて、重合方向に沿って半導体素子間を電気的に接続する第２のバンプは、有孔の半導体素子の貫通孔に充填された導電性樹脂に先端部が差し込まれたバンプとは異なり、その先端部の断面積を、貫通孔の開口断面積よりも大きくすることもでき、設計の自由度が大きくなる。
【００５３】
請求項３記載の半導体装置は、請求項１記載の半導体装置の効果に加えて、バンプは、その先端部が導電性樹脂に差し込まれて接続されるとともに、基端部が有孔の半導体素子の配線部に接続されているから、配線部に接続するための別の接続部材を設けなくてもよくなる。
【００５７】
請求項４記載の半導体装置の製造方法によれば、予め貫通孔が設けられた半導体素子のその貫通孔に絶縁性樹脂を充填して硬化し、貫通孔の貫通方向に沿って硬化後の絶縁性樹脂に第２の貫通孔を形成し、第２の貫通孔に導電性樹脂を充填することにより、貫通孔の内縁部に容易に絶縁層を設けることができる。
【００５８】
請求項５記載の半導体装置の製造方法によれば、予め二酸化珪素層を有した半導体素子のその二酸化珪素層を残してブラインドビアホールを形成し、ブラインドビアホールの内縁部に絶縁層を形成し、半導体素子の一方面側に配線部を形成し、二酸化珪素層上の配線部を除去し、配線部が設けられた部分を残して二酸化珪素層を除去することにより、貫通孔の内縁部に容易に絶縁層を設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の断面図である。
【図２】同上のものの半導体チップの重合配置される前の状態を示す断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態のものの半導体チップの重合配置される前の状態を示す断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態のものの半導体チップの重合配置される前の状態を示す断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態のものの半導体チップの重合配置される前の状態を示す断面図である。
【図６】本発明の第５実施形態のものの半導体チップの製造方法を示す断面図である。
【図７】第１従来例の断面図である。
【図８】第２従来例の断面図である。
【符号の説明】
１      有孔の半導体チップ（有孔の半導体素子）
１１    貫通孔
１２    アルミ配線部
１３    バンプ
１３ａ  基端部
１４    絶縁層
１５    絶縁性樹脂
１６    第２の貫通孔
１７ａ  二酸化珪素層
１７ｂ  ブラインドビアホール
２      導電性樹脂
５      半導体チップ（半導体素子）
５１    バンプ
５１ａ  先端部
５３    第２のバンプ
【図１】
0004045717.tif 000002
【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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