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JP2002246535A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JP2002246535A
JP2002246535A JP2001040302A JP2001040302A JP2002246535A JP 2002246535 A JP2002246535 A JP 2002246535A JP 2001040302 A JP2001040302 A JP 2001040302A JP 2001040302 A JP2001040302 A JP 2001040302A JP 2002246535 A JP2002246535 A JP 2002246535A
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JP
Japan
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integrated circuit
semiconductor integrated
connection
semiconductor chip
wiring
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Hiroyuki Nakanishi
宏之 中西
Toshiya Ishio
俊也 石尾
Katsunobu Mori
勝信 森
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Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体チップ上にディスクリート電子部品を
複数個搭載して、プリント配線板上の部品点数を削減す
る。 【解決手段】 複数の接続電極が設けられた半導体チッ
プの表面を、接続電極が露出されるように下部絶縁膜で
被覆し、下部絶縁膜上に一端が接続電極に接続されると
ともに他端に部品用接続部が設けられた複数の配線パタ
ーンを形成し、部品用接続部が露出されるように配線パ
ターンを上部絶縁膜で被覆し、異なる部品用接続部間に
ディスクリート電子部品を接続した構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路に
関し、さらに詳しくは、電子機器に搭載、内蔵される半
導体集積回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、携帯電話のような小型電子機器の
分野では、内部に搭載される電子部品の小型化、高機能
化、高密度化、高密度実装化が図られている。また、機
器の小型化を図るため、できるだけ少ない電子部品で機
器を構成することも研究されており、これに応じて、従
来では別々のパッケージに収納していた複数の半導体集
積回路（以下「ＩＣ」ともいう）を、一個のパッケージ
に収納することも行われている。
【０００３】この一例として、特開平５−２１６９８号
公報に記載のような構造の半導体装置が知られている。
この半導体装置では、半導体チップに並設した導電板上
にディスクリート電子部品を接着固定することで、半導
体チップとディスクリート電子部品とを一個のパッケー
ジに収納した構造となっている。この構造を図９（ａ）
および図９（ｂ）に示す。図９（ｂ）は図９（ａ）のＤ
−Ｄ断面を示している。
【０００４】この半導体装置は、半導体チップ８１上に
絶縁層８２を設け、その上に２枚の導電板８３，８４を
並設し、この上に導電性接着剤８６によりディスクリー
ト電子部品８５を接着固定している。そして、各部の電
極等をリード端子８７に電気的に接続し、その周囲を樹
脂封止部８８で覆うことで、基板への実装密着の優れた
半導体パッケージを形成した構造となっている。
【０００５】また、小型半導体装置の代表例として、図
１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すような、パッケー
ジのサイズが半導体チップと同じサイズとなっているＣ
ＳＰ（Chip Size Package ：チップ・サイズ・パッケー
ジ）の一種の半導体装置が知られている。図１０（ｂ）
は図１０（ａ）のＥ−Ｅ断面である。
【０００６】この半導体装置９１は、複数の電極パッド
９３が設けられた半導体チップ９２の表面を、電極パッ
ド９３が露出されるように第１絶縁層９４で被覆し、第
１絶縁層９４上に、一端が電極パッド９３に接続される
とともに他端に外部端子用電極パッド９７が設けられた
複数の配線パターン９５を形成し、配線パターン９５
を、外部端子用電極パッド９７が露出されるように第２
絶縁層９６で被覆し、外部端子用電極パッド９７上にハ
ンダバンプからなる外部接続用端子９９を形成した構造
となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図９
（ａ）および図９（ｂ）で示した半導体装置では、導電
板８３，８４を半導体チップ８１に取り付けるために、
接着剤としてのポリイミド等からなる絶縁性シート８２
を半導体チップ８１に貼り付け、それにＣｕからなる導
電板８３，８４を貼り付ける工程が必要であり、この作
業が難しいという問題がある。すなわち、機械的動作
で、接着剤を介して０．５ｍｍ角以下の板状の物体を貼
り付ける作業は難しく、特に複数枚の導電板を密な状態
で貼り付けるのは極めて困難である。
【０００８】小型電子機器に使用されている０．５×
０．８ｍｍサイズのディスクリート電子部品を実装する
には、理論的には、０．７×１．０ｍｍの領域に実装用
導電部が２箇所あれば十分である。しかし、図９では、
２枚の導電板８３，８４が半導体チップ８１の７〜８割
を占めている。これは、導電板８３，８４の取り扱いを
容易にし、接地電極または電源電極に接続する際のワイ
ヤーを短くするために、導電板８３，８４を大きくして
いるものと思われる。
【０００９】本発明は、このような事情を考慮してなさ
れたもので、半導体チップ上にディスクリート電子部品
を複数個搭載して、プリント配線板上の部品点数を削減
するようにした半導体集積回路を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数の接続電
極が表面に設けられた半導体チップと、接続電極が露出
されるように半導体チップの表面を被覆する下部絶縁層
と、下部絶縁層上に形成され一端が接続電極に接続され
るとともに他端に部品用接続部が設けられた複数の配線
部と、部品用接続部が露出されるように配線部を被覆す
る上部絶縁層と、異なる部品用接続部間に接続された電
子部品とを備えてなる半導体集積回路である。
【００１１】本発明によれば、半導体チップの表面に、
部品用接続部を設けた配線部を形成し、異なる部品用接
続部間に電子部品を接続した構成としたので、半導体チ
ップの表面に電子部品を搭載したものを一つの半導体集
積回路としてパッケージ化することができる。
【００１２】本発明において、半導体チップは、複数の
接続電極が表面に設けられたものであればよい。接続電
極とは、ワイヤーでリード端子とボンディグ接合され
る、通常電極パッドと呼ばれる部分を意味する。半導体
チップは、どのような半導体チップであってもよく、例
えば、Ｓｉ等の１４族（旧ＩＶ族・日本式）半導体ある
いは化合物半導体などの各種の半導体基板（ウェーハ）
に集積回路を形成してダイシングした、一般に半導体チ
ップと呼ばれるものであればよい。
【００１３】下部絶縁層および上部絶縁層は、形成作業
の容易性、およびコストの点から、有機系のポリマーを
用いて形成することが望ましい。このポリマーとして
は、例えばポリイミドなどが挙げられる。接続電極が露
出されるようにするためには、パターニングが必要であ
るが、そのためには感光性のポリマーを用いてもよい。
また非感光性のポリマーを形成し、それを感光性のレジ
ストでパターニングしてもよい。
【００１４】配線部は、一般に配線パターンと呼ばれる
ものであり、各種のエッチングや電解メッキで形成した
各種の配線パターンを含むものである。
【００１５】電子部品は、一般にディスクリート電子部
品と呼ばれるものであり、異なる部品用接続部間に接続
される。部品用接続部は、通常表面に金メッキが施され
ていることが多く、ディスクリート電子部品を異なる部
品用接続部間に接続するには、部品用接続部にハンダペ
ーストを載せてその上にディスクリート電子部品を置
き、リフロー炉などを通してリフローすることにより接
続することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図８に基づき説明する。なお、これによって本発明が
限定されるものではない。
【００１７】実施形態１ 図１（ａ）および図１（ｂ）は本発明の半導体集積回路
の実施形態１を示す説明図である。図１（ｂ）は図１
（ａ）のＡ−Ａ断面を示している。半導体集積回路１
は、電極パッド（第１の接続部）３が設けられた半導体
チップ（「ＩＣチップ」ともいう）２、下部絶縁膜（下
部絶縁層）４、配線（配線部）５、上部絶縁膜（上部絶
縁層）６、部品接続端子（第２の接続部）７、ディスク
リート電子部品８から構成されている。
【００１８】半導体チップ２の表面の端部には、複数の
電極パッド３が設けられている。半導体チップ２の表面
は、電極パッド３の部分を除いて、下部絶縁膜４により
被覆されている。下部絶縁膜４の上には複数の配線５が
形成されている。配線５の一端は電極パッド３に接続さ
れ、他端には接続用パッドが設けられ、接続用パッドの
上にハンダからなる部品接続端子７が形成されている。
【００１９】配線５は、部品接続端子７の形成された接
続用パッドの部分を除いて、上部絶縁膜６により被覆さ
れている。ディスクリート電子部品８は、異なる配線５
の部品接続端子７間に接続されている。
【００２０】図２（ａ）〜図２（ｅ）は本実施形態の半
導体集積回路の製造プロセスを示す説明図である。これ
らの図に基づいて製造プロセスを説明する。半導体チッ
プ２は、シリコン（Ｓｉ）をベースとし、内部に集積回
路が形成されたものである。この半導体チップ２には、
金属でできたワイヤーがボンディング接合される電極パ
ッド３が設けられている。
【００２１】まず、半導体チップ２の表面を、電極パッ
ド３の部分を除いて、厚さ５μｍのポリイミドの下部絶
縁膜４で覆う（図２（ａ）参照）。下部絶縁膜４の下に
は、図示していないが、ＳｉＯ2 やＳｉＮ等の絶縁膜が
存在する。
【００２２】次に、下部絶縁膜４の上に、配線５をメッ
キで形成する。この配線５は、電極パッド３からディス
クリート電子部品８が搭載される部分にかけて、電気的
に導通のとれるパターンを形成している（図２（ｂ）参
照）。
【００２３】この配線５の具体的形成方法を説明する。
まず、電極パッド３と下部絶縁膜４の上、つまり半導体
チップ２の全面に、チタンタングステン（ＴｉＷ）と銅
（Ｃｕ）を順に、各々約０．１μｍの厚みになるようス
パッター処理にて形成する。次に、銅の上に感光性レジ
ストを１０μｍの厚さで塗布し、マスクを介して露光
し、現像を行うことにより、配線５を形成する部分の溝
を形成する（図示せず）。その溝に電解メッキにより、
厚さ５μｍの銅を析出させ、先の感光性レジストを化学
的に剥離し、表面に露出した銅とチタンタングステンの
スパッター膜を除去することで、独立した銅の配線５を
形成する。
【００２４】次に、配線５と下部絶縁膜４の上、つまり
半導体チップ２の全面に、感光性ポリマーを１０μｍの
厚さで塗布し、ディスクリート電子部品８が搭載される
部分、つまり接続用パッドの部分が露出されるように、
マスクを介して露光し、現像を行うことで、上部絶縁膜
６を形成する（図２（ｃ）参照）。
【００２５】なお、感光性ポリマーを使用せず、非感光
性のポリマーと感光性レジストを使用してもよい。すな
わち、非感光性のポリマーを塗布し、その上に感光性レ
ジストを塗布し、マスクを介して露光し、現像を行うこ
とで、感光性レジストと非感光性ポリマーに対して同時
に、ディスクリート電子部品接続用の開口（接続用パッ
ド）を形成してもよい。この方法でも同一の構造が得ら
れる。
【００２６】次に、ディスクリート電子部品８が搭載で
きるように露出させた銅の配線５の部分、つまり接続用
パッドの部分に、無電解メッキによりニッケル（Ｎｉ）
を３μｍ、その上に金（Ａｕ）を０．１μｍ形成する
（図示していない）。
【００２７】次に、その金の上にハンダペーストを印刷
することで部品接続端子７を形成し（図２（ｄ）参
照）、その部品接続端子７の上にディスクリート電子部
品８を載せ、リフロー処理によりディスクリート電子部
品８を固定する（図２（ｅ）参照）。
【００２８】工程の最後に、タイシング位置９にて個片
化（ダイシング）を行い、半導体集積回路１が完成す
る。このように、ウェーハ状態で半導体チップ２の組み
立てを行った後、ディスクリート電子部品８を搭載し、
その後ダイシングを行う。
【００２９】図３（ａ）および図３（ｂ）は上述した製
造プロセスにより完成した半導体集積回路１をパッケー
ジ化した状態を示す説明図である。図３（ａ）はＴＳＯ
Ｐ（Thin Small Outline Package：シン・スモール・ア
ウトライン・パッケージ）とよばれる半導体パッケージ
の内部構造を示し、図３（ｂ）はＣＳＰとよばれる半導
体パッケージの内部構造を示している。
【００３０】上述した製造プロセスにより完成した半導
体集積回路１を樹脂モールドすることにより、従来のパ
ッケージと全く同じ外観の、例えば半導体パッケージ７
０や半導体パッケージ７１を製造する。
【００３１】図３（ａ）に示す半導体パッケージ７０で
は、ディスクリート電子部品８が搭載された半導体チッ
プ２を、ダイパッド１４とよばれる領域に、銀ペースト
等のダイアタッチ材１１で固定し、全体をエポキシ系樹
脂１６で封止し、電極パッドとリード端子１７をワイヤ
ー１２で電気的に接続した構造となっている。
【００３２】図３（ｂ）に示す半導体パッケージ７１
は、半導体チップのサイズに極めて近いパッケージであ
る。この半導体パッケージ７１では、絶縁部１５ａと導
電部１５ｂを有するプリント回路基板１５の上に、ディ
スクリート電子部品８が搭載された半導体チップ２を、
ポリイミド系の絶縁シート等のダイアタッチ材１１で固
定し、全体をエポキシ系樹脂１６で封止し、電極パッド
と導電部１５ｂをワイヤー１２で電気的に接続し、プリ
ント回路基板１５の半導体チップ２を搭載していない面
に、外部接続端子１９を設けた構造となっている。
【００３３】実施形態２ 図４（ａ）および図４（ｂ）は本発明の半導体集積回路
の実施形態２を示す説明図である。図４（ｂ）は図４
（ａ）のＢ−Ｂ断面を示している。本実施形態の半導体
集積回路は、実施形態１で示した半導体集積回路を発展
させた構造となっている。
【００３４】本半導体集積回路７２では、半導体チップ
２２の電極パッド２３形成面を下向きにし、この下向き
面に、下部絶縁膜２４、配線２５、上部絶縁膜２６、部
品接続端子２７、外部接続端子２９を形成した構造とな
っている。すなわち、配線２５上に、接続用パッドと外
部接続端子用パッドを形成している。そして、接続用パ
ッドの上に部品接続端子２７を形成し、部品接続端子２
７にディスクリート電子部品２８を搭載している。ま
た、外部接続端子用パッドの上にハンダバンプからなる
外部接続端子２９を形成している。
【００３５】ディスクリート電子部品２８は、電極パッ
ド２３から外部接続端子２９まで配置した配線２５の途
中または分岐した部分に設けてもよいし、外部接続端子
２９から延長した配線２５の部分に設けてもよい。
【００３６】部品接続端子２７と外部接続端子２９以外
の領域は、厚さ１０μｍの感光性ポリマーからなる上部
絶縁膜２６で覆われている。
【００３７】図５（ａ）〜図５（ｅ）は本実施形態の半
導体集積回路の製造プロセスを示す説明図である。これ
らの図に基づいて製造プロセスを説明する。半導体チッ
プ２２は実施形態１のものと同じであり、まず、実施形
態１と同様に、半導体チップ２の表面を下部絶縁膜４で
覆う（図５（ａ）参照）。
【００３８】次に、下部絶縁膜４の上に配線５を形成し
（図５（ｂ）参照）、次に、接続用パッドと外部接続端
子用パッドの部分を除く半導体チップ２の全面に、上部
絶縁膜６を形成する（図５（ｃ）参照）。
【００３９】次に、接続用パッドの部分と外部接続端子
用パッドの部分に、ハンダペーストを印刷することで、
ディスクリート電子部品８搭載用の部品接続端子２７と
外部接続端子形成用の接続部２７ａを形成する（図５
（ｄ）参照）。
【００４０】次に、部品接続端子７の上にディスクリー
ト電子部品８を載せるとともに、接続部２７ａの上にハ
ンダーボールを載せ、リフロー処理を行うことにより、
部品接続端子７にディスクリート電子部品８を固定する
とともに、接続部２７ａの上にハンダバンプからなる外
部接続端子２９を形成する（図５（ｅ）参照）。このよ
うに、外部接続端子２９の取り付けは、ディスクリート
電子部品８の取り付けと同時に行う。そして、最後にダ
イシングを行う。
【００４１】本製造プロセスが図２の製造プロセスと異
なる点は、ワイヤー１２が接続される電極パッド２３上
の配線２５が上部絶縁膜２６で覆われていることと、外
部接続端子２９を取り付けていることである。
【００４２】実施形態３ 図６（ａ）および図６（ｂ）は本発明の半導体集積回路
の実施形態３を示す説明図である。図６（ｂ）は図６
（ａ）のＣ−Ｃ断面を示している。本実施形態の半導体
集積回路も、実施形態１で示した半導体集積回路を発展
させた構造となっている。
【００４３】本半導体集積回路４１は、電極パッド４３
形成面を上に向けた半導体チップ４２と電極パッド５３
形成面を下に向けた半導体チップ５２とをフリップチッ
プで接続した構造となっている。
【００４４】上向きの半導体チップ４２の電極パッド４
３形成面には、下部絶縁膜４４、配線４５、上部絶縁膜
４６が順次形成されている。配線４５は、一端が電極パ
ッド４３に接続され、他端にはディスクリート電子部品
４８が搭載される部品接続端子４７と、ハンダバンプか
らなる接続部５９に接続するための円形パッドが形成さ
れている。この円形パッドは、配線４５の端または途中
に形成されている。上向きの半導体チップ４２の上面
は、それらの円形パッドの一部が露出するように、厚さ
１０μｍの感光性ポリマーからなる上部絶縁膜４６で覆
われている。
【００４５】下向きの半導体チップ５２の電極パッド５
３形成面には、下部絶縁膜５４、配線５５、上部絶縁膜
５６が順次形成されている。配線５５は、一端が電極パ
ッド５３に接続され、他端には接続部５９に接続するた
めの円形パッドが形成されている。下向きの半導体チッ
プ５２の下面は、それらの円形パッドの一部が露出する
ように、厚さ１０μｍの感光性ポリマーからなる上部絶
縁膜５６で覆われている。
【００４６】そして、上向きの半導体チップ４２の円形
パッドと下向きの半導体チップ５２の円形パッドが接続
部５９を介して接合されている。
【００４７】図６（ａ）および図６（ｂ）で示した半導
体集積回路４１では、配線４５、配線５５、接続部５９
を介して、半導体チップ４２、半導体チップ５２、ディ
スクリート電子部品４８が必要な箇所に応じて相互に電
気的接続がなされていることになる。
【００４８】図６（ａ）および図６（ｂ）では、半導体
チップ５２の電極パッド５３は全て半導体チップ４２の
電極パッド４３と電気的に接続しているが、半導体チッ
プ５２専用の接続パッドを半導体チップ４２上に配線４
５の一部として設けるようにしてもよい。
【００４９】図７は上述した半導体集積回路４１をパッ
ケージ化した状態を示す説明図であり、上述した半導体
集積回路４１は、この図に示すようなパッケージ７３に
組み立てられる。
【００５０】図８（ａ）および図８（ｂ）はウェーハ状
態の半導体集積回路を示す説明図であり、この図に示す
ように、上述した半導体集積回路は、ウェーハ１００の
状態で終始一貫して組み立て、最後にダイシングを行う
ことで個片化する。
【００５１】このようにして、複数の電極パッドが設け
られた半導体チップの表面を、電極パッドが露出される
ように下部絶縁膜で被覆し、その上に複数の配線を形成
して、配線の一端を電極パッド接続するとともに、配線
の他端に部品接続端子を設け、部品接続端子が露出され
るように配線部を上部絶縁膜で被覆し、異なる配線の部
品接続端子間にディスクリート電子部品を接続すること
により、半導体チップ上に、小さなディスクリート電子
部品を複数個搭載することができ、これによりプリント
配線板上の部品点数を削減することができる。
【００５２】
【発明の効果】本発明によれば、小さなディスクリート
電子部品を半導体チップ上に複数個搭載することができ
るので、プリント配線板上の部品点数削減に寄与でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体集積回路の実施形態１を示す説
明図である。
【図２】実施形態１の半導体集積回路の製造プロセスを
示す説明図である。
【図３】実施形態１の製造プロセスにより完成した半導
体集積回路をパッケージ化した状態を示す説明図であ
る。
【図４】本発明の半導体集積回路の実施形態２を示す説
明図である。
【図５】実施形態２の半導体集積回路の製造プロセスを
示す説明図である。
【図６】本発明の半導体集積回路の実施形態３を示す説
明図である。
【図７】実施形態３の半導体集積回路をパッケージ化し
た状態を示す説明図である。
【図８】ウェーハ状態の半導体集積回路を示す説明図で
ある。
【図９】従来の半導体チップとディスクリート電子部品
とを一個のパッケージに収納した構造を示す説明図であ
る。
【図１０】従来のチップサイズパッケージと呼ばれる半
導体装置を示す説明図である。
【符号の説明】
１，４１，７２ 半導体集積回路 ２，２２，４２，５２ 半導体チップ ３，２３，４３，５３ 電極パッド ４，２４，４４，５４ 下部絶縁膜 ５，２５，４５，５５ 配線 ６，２６，４６，５６ 上部絶縁膜 ７，２７，４７ 部品接続端子 ８，２８，４８ ディスクリート電子部品 ９ タイシング位置 １１ ダイアタッチ材 １２ ワイヤー １４ ダイパッド １５ プリント回路基板 １５ａ 絶縁部 １５ｂ 導電部 １６ エポキシ系樹脂 １７ リード端子 １９，２９ 外部接続端子 ２７ａ 外部接続端子形成用の接続部 ５９ 接続部 ７０，７１，７３ 半導体パッケージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 勝信 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 5F033 HH07 HH11 HH23 MM05 PP15 PP27 PP33 RR04 RR06 RR22 RR27 SS21 TT04 VV07 XX00

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の接続電極が表面に設けられた半導
    体チップと、 接続電極が露出されるように半導体チップの表面を被覆
    する下部絶縁層と、 下部絶縁層上に形成され一端が接続電極に接続されると
    ともに他端に部品用接続部が設けられた複数の配線部
    と、 部品用接続部が露出されるように配線部を被覆する上部
    絶縁層と、 異なる部品用接続部間に接続された電子部品を備えてな
    る半導体集積回路。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体集積回路に、他の
    半導体集積回路をフリップチップ接続してなる半導体集
    積回路。
  3. 【請求項３】 配線部に形成された外部端子用接続部
    と、外部端子用接続部に形成された外部接続用端子をさ
    らに備えてなる請求項１記載の半導体集積回路。
  4. 【請求項４】 請求項３記載の半導体集積回路の外部接
    続用端子に、他の半導体集積回路をフリップチップ接続
    してなる半導体集積回路。
  5. 【請求項５】 請求項１または２記載の半導体集積回路
    をダイパットに搭載し、接続電極とリード端子とをワイ
    ヤーで接続し、半導体集積回路、ダイパットおよびワイ
    ヤーを樹脂により封止し、リード端子の一部を露出させ
    てなる半導体集積回路装置。
  6. 【請求項６】 請求項１または２記載の半導体集積回路
    を、絶縁基板と導電部からなるプリント回路基板の一方
    面に搭載し、接続電極とプリント回路基板の導電部とを
    ワイヤーで接続し、半導体集積回路およびワイヤーを樹
    脂により封止し、プリント回路基板の他方面に導電部と
    電気的に接続された外部接続用端子を形成してなる半導
    体集積回路装置。
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