(57)【要約】【課題】工程数を増加させず、有機誘電体層上に形成された電極端子にワイヤボンディングできる半導体装置を提供する。【解決手段】本発明に係る半導体装置１０は、半導体基板１１と、半導体基板１１の上に形成される有機物で構成される有機誘電体層１４と、有機誘電体層１４の上に形成される電極端子１５と、有機誘電体層１４を貫き、電極端子１５を支える支持体１３とを備える。また、支持体１３は電極端子１５の直下に形成されてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板の上に形成される有機物で構成される誘電体層と、
前記誘電体層の上に形成される電極端子と、
前記誘電体層を貫き、前記電極端子を支える支持体とを備える
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記支持体は前記電極端子の直下に形成される
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体装置は、さらに、
前記半導体基板と、前記誘電体層との間に形成される絶縁層を備え、
前記支持体は、
上部が前記電極端子と接続される柱状の支持体上部と、
前記絶縁層上に形成され、前記支持体上部の下部と接続される支持体底部とを含み、
前記半導体基板の主面と平行な面における前記支持体底部の面積は、当該面における前記支持体上部の断面積よりも大きい、又は同一である
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体装置は、さらに、
前記絶縁層上に形成される第１配線層を備え、
前記支持体底部は、前記第１配線層と同一材料で形成される
ことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体装置は、さらに、
前記誘電体層の上に形成される第２配線層と、
前記第１配線層と、前記第２配線層とを接続するビアポストとを備え、
前記電極端子は、前記第２配線層と同一材料で形成され、
前記支持体上部は、前記ビアポストと同一の材料で形成される
ことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記有機物は、ベンゾシクロブテン、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール又はエポキシ系樹脂である
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記半導体基板の主面と平行な面における前記支持体の断面積の最大値は、当該面における前記電極端子の面積よりも小さい
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記支持体は、前記電極端子のみと電気的に接続される
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記電極端子はボンディング又はバンプ実装により他の部品と接続される
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１０】
半導体基板の上に絶縁層を形成する絶縁層形成ステップと、
前記絶縁層の上に支持体と配線とを同一の工程で形成する支持体形成ステップと、
前記絶縁層の上に、前記支持体が当該誘電体層を貫くように、有機物で構成される誘電体層を形成する誘電体層形成ステップと、
前記誘電体層の上に、前記支持体が当該電極端子を支えるように電極端子を形成する電極端子形成ステップとを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記電極端子形成ステップでは、前記電極端子と、前記配線に含まれる第２配線層とを同一の工程で前記誘電体層の上に形成し、
前記支持体形成ステップは、
前記支持体に含まれる支持体底部と、前記配線に含まれる第１配線層とを同一の工程で前記絶縁層の上に形成する第１支持体形成ステップと、
前記支持体に含まれ、上部が前記電極端子と接続され、下部が前記支持体底部と接続される柱状の支持体上部と、前記第１配線層と前記第２配線層とを接続するビアポストとを同一の工程で形成する第２支持体形成ステップとを含む
ことを特徴とする請求項１０に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】
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に、有機物で構成される誘電体層と、当該誘電体層の上に形成される電極端子を備える半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報通信技術の発展は目覚しく、通信機器が扱う周波数は、日々高い周波数に移行している。例えば、近年の通信機器は、ミリ波帯までの周波数を利用している。最近まで、高周波半導体には、高い電子移動度を持つ化合物半導体が主に用いられていた。しかしながら、近年の微細化技術の進歩によりＳｉ系基板を用いたトランジスタにおいても化合物半導体と遜色のない高周波特性が得られるようになってきた。
【０００３】
しかし、Ｓｉ系基板を用いる半導体装置では基板抵抗が非常に低いので、伝送線路の損失が大きい。そこで基板の影響を受けずに低損失な伝送線路を形成する方法として、チップサイズパッケージ（ＣＳＰ）の技術を応用する技術が知られている。この技術は、半導体基板の上に有機樹脂系の誘電体層を数μｍから数十μｍ堆積させ、この上に伝送線路を形成する。
【０００４】
上記従来の技術を用いた半導体装置をパッケージ又は電子回路基板に接続するためには、有機誘電体層の上に形成された電極端子と導体ワイヤとをボンディングにより接続する必要がある。しかしながら、有機誘電体層が軟らかい性質を持っているため、電極端子に直接ボンディングを行うと、有機誘電体層が超音波のエネルギーを吸収してしまい電極端子と導体ワイヤとを接続することができないという問題がある。
【０００５】
この問題を解決する方法として特許文献１に開示される方法がある。特許文献１記載の方法は、超音波を利用したワイヤボンディングを行う電極端子の下部の有機誘電体層を液化窒素又はエタノールを含む揮発性の冷媒で一時的に冷却し、有機誘電体層を硬化した状態でボンディングを行う。このように、特許文献１記載の方法は、有機誘電体層が冷却されて硬化した状態で超音波を利用したワイヤボンディングを行うので、有機誘電体層により超音波のエネルギーが吸収されることは無い。よって、特許文献１記載の方法は、電極端子と導体ワイヤとを接続できる。
【特許文献１】特開２００１−１５６０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、ボンディングを行う際に液化窒素又はエタノールのような冷媒を滴下する必要があり、工程数が増加するという課題がある。
【０００７】
また、特許文献１記載の方法では、冷却することで有機誘電体層を構成する有機樹脂が伸縮し、これにより電極端子に剥がれが生じたり亀裂が入ったりする電極端子の破損が懸念される。
【０００８】
そこで本発明は、工程数を増加させず、かつ電極端子の破損が生じず、かつ有機誘電体層上に形成された電極端子にワイヤボンディングできる半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板の上に形成される有機物で構成される誘電体層と、前記誘電体層の上に形成される電極端子と、前記誘電体層を貫き、前記電極端子を支える支持体とを備える。
【００１０】
この構成によれば、本発明に係る半導体装置において、電極端子の下の支持体が支柱として機能するので、軟らかい誘電体層上に形成された電極端子にワイヤボンディングできる。さらに、本発明に係る半導体装置は、ワイヤボンディングを行う際に冷媒を滴下する工程を必要としないので、工程数を増加させる必要がなく、かつ電極端子に破損が生じる恐れがない。
【００１１】
また、前記支持体は前記電極端子の直下に形成されてもよい。
【００１２】
この構成によれば、支持体は、最短距離で電極端子に接続される。これにより、本発明に係る半導体装置は、支持体と電極端子との間に発生する寄生成分の影響を最小限に抑えられる。
【００１３】
また、前記半導体装置は、さらに、前記半導体基板と、前記誘電体層との間に形成される絶縁層を備え、前記支持体は、上部が前記電極端子と接続される柱状の支持体上部と、前記絶縁層上に形成され、前記支持体上部の下部と接続される支持体底部とを含み、前記半導体基板の主面と平行な面における前記支持体底部の面積は、当該面における前記支持体上部の断面積よりも大きい、又は同一であってもよい。
【００１４】
また、前記半導体装置は、さらに、前記絶縁層上に形成される第１配線層を備え、前記支持体底部は、前記第１配線層と同一材料で形成されてもよい。
【００１５】
この構成によれば、支持体底部と第１配線層とを同じプロセス工程で形成できる。よって、本発明に係る半導体装置は、工程数を増加させることなく支持体を形成できる。
【００１６】
また、前記半導体装置は、さらに、前記誘電体層の上に形成される第２配線層と、前記第１配線層と、前記第２配線層とを接続するビアポストとを備え、前記電極端子は、前記第２配線層と同一材料で形成され、前記支持体上部は、前記ビアポストと同一の材料で形成されてもよい。
【００１７】
この構成によれば、支持体上部とビアポストとを同じプロセス工程で形成できる。よって、本発明に係る半導体装置は、工程数を増加させることなく支持体を形成できる。
【００１８】
また、前記有機物は、ベンゾシクロブテン、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール又はエポキシ系樹脂であってもよい。
【００１９】
また、前記半導体基板の主面と平行な面における前記支持体の断面積の最大値は、当該面における前記電極端子の面積よりも小さくてもよい。
【００２０】
この構成によれば、電極端子に対する寄生容量を最小限に抑えられるので、電極端子の高周波帯における特性の低下を抑制できる。
【００２１】
また、前記支持体は、前記電極端子のみと電気的に接続されてもよい。
【００２２】
また、前記電極端子はボンディング又はバンプ実装により他の部品と接続されてもよい。
【００２３】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板の上に絶縁層を形成する絶縁層形成ステップと、前記絶縁層の上に支持体と配線とを同一の工程で形成する支持体形成ステップと、前記絶縁層の上に、前記支持体が当該誘電体層を貫くように、有機物で構成される誘電体層を形成する誘電体層形成ステップと、前記誘電体層の上に、前記支持体が当該電極端子を支えるように電極端子を形成する電極端子形成ステップとを含む。
【００２４】
これによれば、支持体は配線層と同じプロセス工程で形成される。よって、本発明に係る半導体装置の製造方法は、工程数を増加させることなく、電極端子にワイヤボンディングできる。
【００２５】
また、前記電極端子形成ステップでは、前記電極端子と、前記配線に含まれる第２配線層とを同一の工程で前記誘電体層の上に形成し、前記支持体形成ステップは、前記支持体に含まれる支持体底部と、前記配線に含まれる第１配線層とを同一の工程で前記絶縁層の上に形成する第１支持体形成ステップと、前記支持体に含まれ、上部が前記電極端子と接続され、下部が前記支持体底部と接続される柱状の支持体上部と、前記第１配線層と前記第２配線層とを接続するビアポストとを同一の工程で形成する第２支持体形成ステップとを含んでもよい。
【００２６】
これによれば、支持体底部と第１配線層とを同じプロセス工程で形成できる。また、支持体上部とビアポストとを同じプロセス工程で形成できる。よって、本発明に係る半導体装置の製造方法は、工程数を増加させることなく、電極端子にワイヤボンディングできる。
【発明の効果】
【００２７】
以上より、本発明は、工程数を増加させず、かつ電極端子の破損が生じず、かつ有機誘電体層上に形成された電極端子にワイヤボンディングできる半導体装置及びその製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明に係る半導体装置の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２９】
本発明の実施の形態に係る半導体装置は、電極端子を支える支持体を備える。これにより、軟らかい誘電体層上に形成された電極端子にワイヤボンディングできる。また、本発明の実施の形態に係る半導体装置は、ワイヤボンディングを行う際に冷媒を滴下する工程を必要としないので、工程数を増加させる必要がなく、かつ電極端子に破損が生じる恐れがない。
【００３０】
まず、本発明の実施の形態に係る半導体装置の構成を説明する。
【００３１】
図１は実施の形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。図１に示す半導体装置１０は、半導体基板１１と、無機絶縁層１２と、支持体１３と、有機誘電体層１４と、電極端子１５と、金属配線層１７及び２１と、ビアポスト２２とを備える。
【００３２】
なお、図１において、半導体装置１０は、１つの電極端子１５と、当該電極端子１５に対応する支持体１３等の構成のみを示しているが、半導体装置１０は、複数の電極端子１５を備えてもよい。
【００３３】
半導体基板１１は、例えばＳｉ基板であり、主面にトランジスタ等の能動素子（図示せず）が形成される。
【００３４】
無機絶縁層１２は、半導体基板１１と有機誘電体層１４との間に形成される絶縁膜である。無機絶縁層１２は、半導体基板１１上に、半導体基板１１の主面に形成された能動デバイスを覆うように形成される。無機絶縁層１２は、例えばＳｉＯ2で構成され、膜厚は５μｍ程度である。
【００３５】
金属配線層１７は、無機絶縁層１２上に形成され、半導体プロセスにおける一般的な配線層として用いられる。金属配線層１７は、例えばＡｌで構成され、膜厚は１μｍ程度である。
【００３６】
また、無機絶縁層１２と金属配線層１７を交互に積層することにより、多層配線構造が形成される。なお、図１には、多層配線構造の最上層の金属配線層１７のみを示している。
【００３７】
有機誘電体層１４は、無機絶縁層１２及び最上層の金属配線層１７の上に形成される。有機誘電体層１４は、例えば、ポリイミド又はＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等の有機樹脂で構成される。
【００３８】
金属再配線層２１は、有機誘電体層１４の上に形成される再配線層と呼ばれる金属層である。金属再配線層２１は、例えばＣｕで構成され、膜厚５μｍ程度である。再配線層は、配線層として用いられ、前述した無機絶縁層１２と金属配線層１７と同様に、有機誘電体層１４と金属再配線層２１とを積層した多層再配線構造である。なお、図１には、多層再配線構造の最上層の金属再配線層２１のみを示している。
【００３９】
ビアポスト２２は、有機誘電体層１４を貫き、金属配線層１７と金属再配線層２１とを接続するビアポストである。ビアポスト２２は、例えばＣｕで構成され、厚さ（図１の縦方向）１０μｍ程度である。なお、図１に示すビアポスト２２は、金属配線層１７と金属再配線層２１とを直線的に接続する構造を示しているが、ビアポスト２２は、多層再配線構造に含まれる複数の再配線層と、複数の配線層間をそれぞれ接続する複数のビアポストとを含む。
【００４０】
支持体１３は、有機誘電体層１４を貫き、電極端子１５を支える。支持体１３は、電極端子１５の直下に形成される。支持体１３は支持体上部１３Ａと支持体底部１３Ｂとを含む。
【００４１】
支持体上部１３Ａは、有機誘電体層１４を貫き、電極端子１５の下、かつ支持体底部１３Ｂの上に形成される。支持体上部１３Ａの形状は、柱状であり、上部が電極端子１５と接続され、下部が支持体底部１３Ｂと接続される。また、支持体上部１３Ａは、金属配線層１７と金属再配線層２１とを接続するビアポスト２２と同一の工程で形成される。よって、支持体上部１３Ａは、ビアポスト２２と同一の材料で形成される。支持体上部１３Ａは、例えばＣｕで構成され、厚さ（図１の縦方向）１０μｍ程度である。
【００４２】
支持体底部１３Ｂは、多層配線構造の最上の金属配線層１７の一部を用いて形成される。つまり、支持体底部１３Ｂは、多層配線構造の最上の金属配線層１７と同一工程で形成される。よって、支持体底部１３Ｂは、多層配線構造の最上の金属配線層１７と同一の材料で形成され、かつ金属配線層１７の膜厚と略等しい膜厚を有する。支持体底部１３Ｂは、例えば、Ａｌで構成され、膜厚は１μｍ程度である。
【００４３】
また、支持体底部１３Ｂの半導体基板１１の主面と平行な面における面積（以下、単に「支持体底部１３Ｂの面積」と記す。）は、支持体上部１３Ａの半導体基板１１の主面と平行な面における断面積（以下、単に「支持体上部１３Ａ（又は支持体１３）の面積と記す。）よりも大きい、又は同程度である。また、支持体底部１３Ｂの面積は、電極端子１５の半導体基板１１の主面と平行な面における面積（以下、単に「電極端子１５の面積」と記す。）に比較して十分に小さい。言い換えると、支持体１３の断面積の最大値は、電極端子１５の面積に比較して十分に小さい。
【００４４】
電極端子１５は、有機誘電体層１４の上に形成される電極パッドである。電極端子１５は、多層再配線構造の最上層の金属再配線層２１の一部を用いて形成される。つまり、電極端子１５は、多層再配線構造の最上の金属再配線層２１と同一工程で形成される。よって、電極端子１５は、多層再配線構造の最上の金属再配線層２１と同一の材料で形成され、かつ金属再配線層２１の膜厚と略等しい膜厚を有する。電極端子１５は、例えば、Ｃｕで構成され、膜厚５μｍ程度である。電極端子１５は、支持体上部１３Ａの上に形成され、支持体上部１３Ａと電気的に接続される。
【００４５】
また、電極端子１５は、ボンディングにより導体ワイヤ等の他の部品と接続される。
【００４６】
ここで支持体１３は、電極端子１５とのみ電気的に接続されており、他の素子とは絶縁されている。つまり、支持体１３と他の素子とは電極端子１５を介さずには電気的に接続できない。電極端子１５は同じ最上層の再配線層に形成された金属再配線層２１により引き出され、ビアポスト２２を通して金属配線層１７へ接続され、各能動素子及び受動素子に電気的に接続される。
【００４７】
また、支持体１３は電極端子１５の直下に形成され、屈曲していない構造が望ましい。これにより、支持体１３と電極端子１５とが重なる部分を小さくできるので、支持体１３と電極端子１５との間に生じる寄生成分を最小限に抑えられる。
【００４８】
以上のように、本発明の実施の形態に係る半導体装置１０において、電極端子１５は、金属という堅い材料で構成されている支持体１３で支えられている。これにより、半導体装置１０は、ワイヤボンディング及びバンプ実装時に利用される超音波エネルギーが有機誘電体層１４に吸収されることを防止できる。これにより、本発明の実施の形態に係る半導体装置１０は、軟らかい有機誘電体層１４上に形成された電極端子１５にワイヤボンディングできる。
【００４９】
また、ワイヤボンディングがなされたときにかかる超音波エネルギーが中央部に集中することにより、有機誘電体層１４の剥がれ、又は破壊が起こる。半導体装置１０では、支持体１３を、電極端子１５の中央に配置することにより、有機誘電体層１４の剥がれ、又は破壊を効率的に防止できる。
【００５０】
次に、本発明の実施の形態に係る半導体装置１０の変形例の構成を説明する。
【００５１】
図２は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の変形例の構成を示す断面図である。なお、図１と同様の要素には同一の符号を付しており説明は省略する。また、図２において、金属配線層１７、金属再配線層２１及びビアポスト２２は省略している。
【００５２】
図２に示す半導体装置１０Ａは、図１に示す半導体装置１０の構成に加え、シールド層１９を備える。
【００５３】
シールド層１９は、多層配線構造に含まれる配線層を使用して形成される。なお、支持体１３とシールド層１９とが電気的に接続されないように、シールド層１９は最上層の金属配線層１７以外の配線層で形成されることが望ましい。ただし、電極端子１５とシールド層１９とを意図的に接続する場合はこの限りではない。
【００５４】
また支持体１３の下方に少なくとも電極端子１５の面積と同等以上のシールド層１９が形成されることが望ましい。半導体基板１１として、例えば導電性を有するＳｉ基板を用いた場合、信号の電界が半導体基板１１へ漏洩することにより、損失となることが知られている。シールド層１９を挿入することにより半導体基板１１の影響を低減する効果が得られるので、特に高周波領域における特性の劣化を防ぐことができる。
【００５５】
さらに、シールド層１９は複数の配線層により構成されていてもよい。
【００５６】
図３は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の変形例の構成を示す断面図である。図３に示す半導体装置１０Ｂは、支持体１３の下方に配置されたシールド層１９と、多層配線構造の最上層の金属配線層１７で形成したシールド層１８と、シールド層１９とシールド層１８とを接続するビアポスト２０とを備える。
【００５７】
このように、半導体装置１０Ｂは、互いに電気的に接続された同電位となる複数の配線層を使用したシールド層を備える。複数の配線層を使用することにより、半導体基板１１の主面上に形成する能動素子に接続される配線の自由度を向上できる。
【００５８】
なお、シールド層１９、シールド層１８及びビアポスト２０はすべて同じ材料、例えばＡｌであってもよいし、すべて違う材料、例えばシールド層１９がＣｕ、シールド層１８がＡｌ、ビアポスト２０がＡｕであってもよいし、３つのうち２つが同じ材料であってもよい。
【００５９】
次に、１つの電極端子１５に対する支持体１３の数及び配置について説明する。
【００６０】
１つの電極端子１５に対する支持体１３の数はボンディングに必要な硬度を得ることができれば、任意の数でよい。支持体１３の数を増加させることにより電極端子１５をより強固に固定できるため、ワイヤボンディング時の超音波エネルギーの損失は小さくなる。一方、支持体１３の数を増加させることにより導体ワイヤと電極端子１５との接続が強固になるが、支持体１３の面積が増加することにより、電極端子１５及び支持体１３に対する寄生容量が増加する。使用する周波数が低周波では寄生容量の影響はほとんど無視できるがミリ波帯という高周波領域を扱う際には、この寄生容量を無視できない。
【００６１】
図４Ａ〜図４Ｄは、支持体１３の配置例を模式的に示す図である。
【００６２】
図４Ａは電極端子１５の中央に２つの支持体１３を配置した場合の半導体装置１０Ａの断面構造及び平面構造を模式的に示す図である。例えば、電極端子１５は，８０μｍ×８０μｍの正方形の形状である。なお、電極端子１５の形状及び面積はこれに限定されない。例えば、電極端子１５の形状は円形、又はその他の多角形であってもよい。また、電極端子１５の面積は、例えば１００μｍ2〜６５０００μｍ2であってもよい。
【００６３】
また、支持体１３は、例えば、１０μｍ×１０μｍの正方形の形状である。なお、支持体１３の形状及び面積はこれに限定されず、電極端子１５に比べ十分に小さい面積であればよい。例えば、１以上の支持体１３の総面積は１μｍ2〜５００００μｍ2であってもよい。なお、支持体１３の面積とは、支持体１３の面積の最大値、すなわち、支持体底部１３Ｂの面積である。
【００６４】
図４Ｂは電極端子１５の周辺に沿って２０個の支持体１３を配置した場合の半導体装置の断面構造及び平面構造を模式的に示す図である。図４Ｃは電極端子１５の中央に４つの支持体１３を配置した場合の半導体装置の断面構造及び平面構造を模式的に示す図である。図４Ｄは電極端子１５の４つの角部にそれぞれ支持体１３を配置した場合の半導体装置の断面構造及び平面構造を模式的に示す図である。
【００６５】
本発明の実施の形態に係る半導体装置１０において、図４Ａ〜図４Ｄに示すように、支持体１３は電極端子１５の中心線に対して線対称、かつ電極端子１５の中心点に対して点対称に配置される。これにより、ワイヤボンディング及びバンプ実装における超音波エネルギー及び機械的圧力を均等に分配することができるので、電極端子１５の破損を効率的に防げる。なお、支持体１３の配置及び数は、図４Ａ〜図４Ｄに示す配置以外でもよい。
【００６６】
図５は、支持体１３の電極端子１５に対する面積率と、寄生容量との関係を示すグラフである。また、図５に示すグラフは、電極端子１５の下方にシールド層１９を設けた場合の３次元の電磁界解析を行った結果である。図５の横軸は、支持体１３の電極端子１５に対する面積率であり、縦軸は、電極端子１５に対する寄生容量である。また、図５に示す点Ａ〜Ｄは、それぞれ図４Ａ〜図４Ｄに示す構造に対応する。
【００６７】
図５に示すように、支持体１３の面積が増加に比例して、寄生容量が増加する。例えば、電極端子１５の強度を向上させるために電極端子１５の面積に対して５０％の面積の支持体１３を配置すると、寄生容量が支持体１３を挿入しない場合の６倍程度になってしまう。この場合の電極端子１５とシールド層１９との間のインピーダンスは、Ｚ=１/ｊωＣを用いて計算すると、２０ＧＨｚで６０Ωとなる。
【００６８】
高周波帯においての損失を抑えるためには少なくとも１００Ω以上のインピーダンスがあることが望ましい。この値を実現するためには支持体１３の電極端子１５に対する面積は、３０％以下にする必要がある。つまり図５に示すように、図４Ａの構造を用いる必要がある。なお、他の構造であっても１００Ω以上のインピーダンスが得られればよい。
【００６９】
また、使用周波数が増加するにしたがって、電極端子１５のインピーダンスは減少するため、望ましくはさらに支持体１３の面積を減らし、電極端子１５が高いインピーダンスになるように構成したほうがよい。つまり、ボンディングを行う強度を得ることができれば、図４Ａの構造よりも、さらに支持体１３の面積が小さいほうが望ましい。
【００７０】
また、図５に示すように、図４Ｃと図４Ｄの構造における寄生容量の比較により、支持体１３の電極端子１５内の配置場所による寄生容量の変化は非常に少ない。つまり、支持体１３と支持体１３との間の結合による影響は無視でき、寄生容量は支持体１３の面積のみに依存していることが確認できている。
【００７１】
また、支持体１３の断面形状は、例えば円形、三角形、又はその他多角形等の任意の形状であってよい。また、支持体底部１３Ｂの形状が四角であり、支持体上部１３Ａの形状が円形であるように半導体基板１１の主面と平行な面において支持体上部１３Ａと支持体底部１３Ｂの形状が異なっていてもよい。
【００７２】
また、支持体１３が複数配置されている場合、それぞれの支持体１３の面積が等しい必要はなく、それぞれの大きさが違ってもよい。また、例えば四角形と円形というようにそれぞれの支持体の断面形状が異なってもよい。
【００７３】
以下、本発明の実施の形態に係る半導体装置１０の製造方法を説明する。
【００７４】
図６Ａ〜図６Ｄは、半導体装置１０の製造過程における断面構造を示す図である。
【００７５】
また、上述したように、金属再配線層２１は多層再配線構造を有するが、ここでは単層構造の場合を例に説明する。
【００７６】
まず、図６Ａに示すように半導体基板１１の上に、無機絶縁層１２を形成する。次に、無機絶縁層１２の上に、多層配線構造の金属配線層１７を形成する。また、多層配線構造の最上層の金属配線層１７と、支持体底部１３Ｂとは、同一のプロセス工程で同時に形成する。
【００７７】
次に、図６Ｂに示すように、支持体底部１３Ｂの上に、支持体上部１３Ａを例えばメッキ又はスパッタ等を用いて形成する。また、支持体上部１３Ａと、金属配線層１７と金属再配線層２１とを接続するビアポストとは、同一のプロセス工程で同時に形成される。
【００７８】
次に、図６Ｃに示すよう、図６Ｂに示す構造の上から、有機樹脂を堆積することで、有機誘電体層１４形成する。次に、支持体上部１３Ａの上部を露光等により窓明け（開口）する。
【００７９】
次に、図６Ｄに示すように、多層再配線構造の最上層の金属再配線層２１と、電極端子１５とを、同一のプロセス工程で同時に形成する。
【００８０】
以上の工程により、本発明に係る半導体装置１０が形成される。
【００８１】
このように、本発明に係る半導体装置１０の製造方法では、半導体装置を作製するための必須のプロセスである配線層を形成する工程を用いて、支持体１３を形成する。これにより、本発明に係る半導体装置１０の製造方法は、従来技術のようにワイヤボンディングのために冷媒を滴下する等の工程を必要としない。よって本発明に係る半導体装置１０の製造方法は、従来技術よりも工程数を削減でき、かつ、冷却による電極端子１５の破損が生じない。
【００８２】
また、ここに示した製造方法は一例であり、配線層を形成する工程を用いて支持体１３を形成することができれば、他の方法であってもかまわない。
【００８３】
次に、本発明の実施の形態に係る半導体装置１０をパッケージ実装した構成を説明する。
【００８４】
図７は、本発明の実施の形態に係る半導体装置１０をパッケージ実装した構成例を示す図である。図７に示すように、半導体装置１０の電極端子１５は、導電ワイヤ１０２を経由して、パッケージ１０１が備える電極パッド１００に接続される。
【００８５】
半導体装置１０は外界の影響から遮断し半導体装置１０を保護することを目的とし、パッケージ１０１に実装されることが多い。本発明の実施の形態に係る半導体装置１０は、冷却等の工程を行わずに、ワイヤボンディングできるので、容易にパッケージ１０１に実装できる。
【００８６】
なお、半導体装置１０を、バンプ実装により実装してもよい。また、ここでは、半導体装置１０をパッケージ１０１に実装する例を示したが、プリント基板上に実装してもよい。
【００８７】
以上、本発明の実施の形態に係る半導体装置１０、１０Ａ及び１０Ｂと、その製造方法について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。
【００８８】
例えば、上記説明において、半導体基板１１はシリコン基板等の導電性の基板としたが、ガリウムヒ素等の絶縁性の基板でもよい。
【００８９】
また、有機誘電体層１４を構成する有機物は、ベンゾシクロブテンの他に、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール又はエポキシ系樹脂であってもよい。
【００９０】
また、支持体１３は金属でなく、例えばセラミック等の材料で構成されてもよい。つまり、支持体１３は、ボンディング時の超音波エネルギーを有機誘電体層１４に吸収されることを防ぐだけの硬度を持っていればよい。この場合は既存の配線工程の他に工程の増加する必要があるが、シールド層１９を用いた場合においても、支持体１３とシールド層１９との間の寄生容量を低減できるので、高周波特性を更に改善できる。
【００９１】
また、上記説明で示した各層の膜厚等は、一例であり、本発明は、上述した膜厚のみに限定されるものではない。
【００９２】
また、上記説明では、支持体底部１３Ｂ（金属配線層１７）はＡｌで構成され、支持体上部１３Ａ（ビアポスト２２）及び電極端子１５（金属再配線層２１）はＣｕで構成されるとしたが、支持体底部１３Ｂ、支持体上部１３Ａ及び電極端子１５は、全て同一の金属で構成されてもよし、それぞれ異なる金属で構成されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、半導体装置及びその製造方法に適用でき、特に、高周波で動作する半導体装置、例えば、ミリ波帯を用いたレーダシステム又は無線通信システムに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体装置の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る半導体装置の変形例の構造を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る半導体装置の変形例の構造を示す断面図である。
【図４Ａ】本発明の実施の形態に係る半導体装置の支持体の配置例を模式的に示す平面図及び側面図である。
【図４Ｂ】本発明の実施の形態に係る半導体装置の支持体の配置例を模式的に示す平面図及び側面図である。
【図４Ｃ】本発明の実施の形態に係る半導体装置の支持体の配置例を模式的に示す平面図及び側面図である。
【図４Ｄ】本発明の実施の形態に係る半導体装置の支持体の配置例を模式的に示す平面図及び側面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る支持体の数が寄生容量に及ぼす影響を示すグラフである。
【図６Ａ】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造過程における構造を示す断面図である。
【図６Ｂ】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造過程における構造を示す断面図である。
【図６Ｃ】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造過程における構造を示す断面図である。
【図６Ｄ】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造過程における構造を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る半導体装置のパッケージ実装時の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９５】
１０、１０Ａ、１０Ｂ  半導体装置
１１  半導体基板
１２  無機絶縁層
１３  支持体
１３Ａ  支持体上部
１３Ｂ  支持体底部
１４  有機誘電体層
１５  電極端子
１７  金属配線層
１８、１９  シールド層
２０、２２  ビアポスト  
２１  金属再配線層
１００  電極パッド
１０１  パッケージ
１０２  導電ワイヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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