专利名称：半导体装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具备多个半导体芯片的多芯片组件(multi-chip module)。
背景技术：
近年来，对半导体装置越来越要求高密度化以及小型化。作为用于满足这种要求的半导体装置，具有多芯片组件(MCM。参照下述专利文献1)、覆晶芯片微型封装(chip scale package)(CSP。参照下述专利文献2)。
图8是表示具有多芯片组件结构的现有的半导体装置的结构的图解剖面图。
该半导体装置81，具备布线基板82、在其上层叠的半导体芯片83以及在半导体芯片83之上层叠的半导体芯片84。在半导体芯片83、84的各一方表面上，分别形成功能元件83a、84a。半导体芯片83，在功能元件83a所形成的面朝向与布线基板82相反的侧，即所谓面朝上的状态下，接合在布线基板82之上。半导体芯片84以将功能元件84a朝向与半导体芯片83相反侧的面朝上姿势接合在该半导体芯片83之上。半导体芯片83、84之间，介装有层间密封件86。
从与功能元件83a、84a所形成的面垂直的方向来看，半导体芯片83比半导体芯片84大，在半导体芯片84的与半导体芯片83接合的面的周边部，存在与半导体芯片84不相对的区域。在该区域上，形成了连接功能元件83a的电极焊盘(pad)83b。在半导体芯片84的功能元件84a所形成的面的周边部，形成连接功能元件84a的电极焊盘84b。
从与布线基板82垂直的方向来看，布线基板82比半导体芯片83大，在布线基板82的与半导体芯片83接合的面的周边部，存在与半导体芯片83不相对的区域。在该区域上，设置有未图示的电极焊盘，该电极焊盘与电极焊盘83b、84b，分别介由接合线(bonding wire)87、88连接。
半导体芯片83、84以及接合线87、88用铸型树脂89密封。
在布线基板82的与半导体芯片83接合的面相反侧的面，设置有作为外部连接部件的金属球85。布线基板82的未图示的电极焊盘在布线基板82的表面或内部被重新布线，与金属球85连接。
该半导体装置81，能够介由金属球85，与其他布线基板接合。
图9是表示具有覆晶芯片微型封装结构的现有的半导体装置的结构的图解剖面图。
该半导体装置91，具备半导体芯片92。在半导体芯片92的一方表面上形成有功能元件92a，形成绝缘膜93以覆盖功能元件92a。在绝缘膜93的规定部分上形成开口。
在绝缘膜93之上，形成规定的图案的重新布线层94。重新布线层94，介由绝缘膜93的开口与功能元件92a连接。柱状的外部连接端子95从再布线层94的规定的部分开始被竖直设置，在外部连接端子95的前端部与作为外部连接部件的金属球96接合。
在半导体芯片92的功能元件92a侧的面上，设置有保护树脂97以覆盖绝缘膜93或重新布线层94。外部连接端子95贯通保护树脂97。使半导体芯片92的侧面与保护树脂97的侧面形成在同一个面上，半导体装置91的外形，通过保护树脂97而成为外大致长方体形状。从而，从与半导体芯片92垂直的方向来看，半导体装置91的大小与半导体芯片92的大小大致一致。
该半导体装置91，能够介由金属球96，与布线基板接合。
然而，在上述图8的半导体装置81中，为了确保接合线87、88的连接区域，需要比半导体芯片83大的布线基板82。因此，半导体装置81(封装)的尺寸、尤其与布线基板82平行的方向的尺寸，相对半导体芯片83、84变大。因此，对该半导体装置81的其他的布线基板的安装面积变大。
在采用引线框(lead frame)来代替布线基板82的情况下(例如参照下述专利文献3)也会产生同样的问题。
此外，虽然上述图9的半导体装置91没有布线基板，但这种结构，不能实现内置有多个芯片(半导体芯片92)的半导体装置。因此，若要将多个半导体芯片92安装在布线基板上，则必须将多个半导体装置91沿横向并列安装在布线基板上，结果需要大的安装面积。由此，各个半导体芯片92之间的连接不得不介由布线基板实现，因此布线长度变长，系统整体的信号处理的高速化变得困难。
专利文献1特开2000-270721号公报；专利文献2特开2002-118224号公报；专利文献3特开2002-9223号公报。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种具有芯片尺寸的大小，且作为多芯片组件的半导体装置。
本发明的另一目的在于，提供一种能够缩短布线长度，且作为多芯片组件的半导体装置。
有关本发明的第1方面的半导体装置，包括第1半导体芯片，其具有形成第1功能元件的第1功能面、以及作为与该第1功能面相反侧的面的第1背面；第2半导体芯片，其具有第2功能面，该第2功能面形成第2功能元件，并具有相对区域以及非相对区域，该相对区域与上述第1半导体芯片的第1功能面相对，该非相对区域为上述相对区域以外的区域；连接构件，其在上述第1功能面与上述第2功能面的相对部分中，将上述第1功能元件和上述第2功能元件电连接；绝缘膜，按照覆盖上述第2半导体芯片的非相对区域以及上述第1半导体芯片的第1背面的方式连续地形成；重新布线层，其形成在该绝缘膜的表面，与上述第2功能元件电连接；保护树脂，其覆盖上述重新布线层；和外部连接端子，由上述重新布线层贯通上述保护树脂而被竖立设置。
本发明的半导体装置，为具备第1以及第2半导体芯片的多芯片组件。根据本发明，在第1功能面与第2功能面相对的状态下，第1半导体芯片的第1功能元件和第2半导体芯片的第2功能元件电连接。因此，与在多个布线基板上安装具有单一的半导体芯片的半导体装置的情况相比，能够大幅度地缩短各个半导体芯片间的布线长度，能够使半导体装置的动作高速化。
将第1半导体芯片的第1功能元件和第2半导体芯片的第2功能元件电连接的连接构件，例如也可接合分别形成在第1以及第2功能面上的凸块(突起电极)。此外，连接构件，也可将只形成在第1以及第2功能面的一方的凸块与另一方的功能面接合。通过这种连接构件，也能够达到第1半导体芯片与第2半导体芯片之间的机械的接合。
该半导体装置，也可包括多个上述第1半导体芯片，此时各个第1半导体芯片也可作为将其第1功能面与第2功能面对置而与第2半导体芯片电连接的部件。此时，各个第1半导体芯片的第1功能元件与第2半导体芯片的第2功能元件之间的布线长度、介由第2半导体芯片的第1半导体芯片的第1功能元件相互间的布线长度，与第2半导体芯片内部的多个第2功能元件之间的布线长度相同，因此能够使半导体装置的动作高速化。
该半导体装置，能够介由外部连接端子，安装在布线基板上。在外部连接端子的前端，也可接合金属球等的外部连接部件。此时，该半导体装置，能够介由外部连接部件，安装在布线基板上。
第1半导体的大小以及配置，从与第2功能面垂直的方向来看，优选第1半导体芯片几乎完全地包含在第2半导体芯片的区域内。此时，该半导体装置的相对布线基板的安装面积，与从垂直于第2功能面的方向来看的第2半导体芯片的面积几乎相等。即能够实现该半导体装置相对安装面积的半导体芯片的高密度化。
绝缘膜，从第2半导体芯片的非相对区域横跨第1半导体芯片的第1背面连续地形成，重新布线层能够在绝缘膜表面上的任意位置上，用任意的布线图案形成。因此，只要不使外部连接端子10的大小或相邻的外部连接端子的间隙减小减小到对安装精度带来的坏影响的程度，便能增加在重新布线层上形成的外部连接端子的数目。
绝缘膜，也可形成在半导体芯片的侧面。
上述绝缘膜的形成上述重新布线层的表面，也可包括从上述非相对区域横跨上述第1半导体芯片的大致平坦的表面。
根据该构成，各个外部连接端子，从形成在平坦的绝缘膜表面上的重新布线层开始被竖立设置。另一方面，该半导体装置，介由外部连接端子的前端安装在布线基板上，因此各个外部连接端子的前端处于几乎同一平面上。从而，本发明的半导体装置，能够使形成在非相对区域上的外部连接端子与形成在第1半导体芯片上的外部连接端子具有几乎相同的长度并缩短。
外部连接端子，能够例如预先形成在相当于外部连接端子的部分具有开口的保护树脂，通过电镀将金属材料供给到该开口而形成。几乎具有相同长度且被设计成短的外部连接端子，能够在短时间形成。即本发明的半导体装置，容易形成外部连接端子。
上述重新布线层的至少一部分，也可与上述第1半导体芯片的第1背面电连接。
根据该构成，介由与第1半导体芯片的第1背面电连接的重新布线层，使第1半导体芯片的第1背面处于规定的电位，能够使第1半导体芯片的第1背面的电位稳定。由此，能够使第1半导体芯片的特性稳定。
与第1半导体芯片的第1背面点连接的重新布线层也可接地。
本发明的半导体装置还包括放热端子，其从上述第1半导体芯片的第1背面贯通上述保护树脂而被竖立设置。
根据该结构，由第1半导体芯片产生的热量，介由放热端以短距离而放散到半导体装置的外部。由于提高了放热性，因此优选形成多个放热端子。
放热端子，例如能够为与外部连接端子相同的材料构成的端子，此时，例如通过电解电镀能够一并地形成外部连接端子和放热端子。
也可在第1半导体芯片的第1背面和放热端子之间形成导电膜，此时导电膜与重新布线层也可为相同的材料构成。此时，能够一并形成重新布线层和导电膜。
本发明的半导体装置，还包括导电性材料的扩散防止膜，其形成在上述第1半导体芯片的第1背面和上述绝缘膜以及上述放热端子之间。
根据该结构，扩散防止膜形成在第1半导体芯片的第1背面和绝缘膜之间，即绝缘膜之下。从而，在该半导体装置的制造工序中，在第1半导体芯片的第1背面上形成扩散防止膜之后，在该扩散防止膜之上，形成在规定位置上具有开口的绝缘膜，介由该开口，能够形成与第1半导体芯片的第1背面连接的放热端子。
在第1半导体芯片的第1背面上，预先不形成扩散防止膜而形成绝缘膜，之后在露出于绝缘膜的开口内的第1半导体芯片的第1背面上形成扩散防止膜时，有不能够按照完全覆盖第1半导体芯片的第1背面的露出部的方式形成扩散防止膜的情况。此时，例如在绝缘膜的开口的内壁面的附近等，在扩散防止膜上能够形成孔，在扩散防止膜之上形成由金属构成的防热端子时，这样，构成放热端子的金属原子介由扩散防止膜的孔，扩散到第1半导体芯片上。此时，第1半导体芯片的特性变动。
另一方面，本发明的半导体装置，在该制造工序中，在形成绝缘膜前，能够在第1半导体芯片的第1背面(优选第1背面整个区域)形成扩散防止膜，因此能够形成没有孔的扩散防止膜，由扩散防止膜能够完全覆盖第1半导体芯片的第1背面。从而，能够抑制构成放热端子的金属原子扩散到第1半导体芯片而使第1半导体芯片的特性变动的现象。
扩散防止膜，例如能够由与公知的UBM(Under Bump Metal)相同的材料构成。
在形成于第1半导体芯片的第1背面上的扩散防止膜与放热端子之间，也可形成与重新布线层相同材料的导电膜。此时，通过扩散防止膜，能够抑制(防止)构成导电膜的原子(金属原子)扩散到第1半导体芯片。
本发明的半导体装置，还包括导电性材料的扩散防止膜，其形成在上述第1半导体芯片的第1背面和上述绝缘膜以及上述重新布线层之间。
根据该结构，扩散防止膜形成在第1半导体芯片的第1背面和绝缘膜之间，即绝缘膜之下。从而，在该半导体装置的制造工序中，在第1半导体芯片的第1背面上形成扩散防止膜之后，在该扩散防止膜之上，形成在规定位置上具有开口的绝缘膜，介由该开口，能够形成与第1半导体芯片的第1背面连接的重新布线层。
通过在形成绝缘膜前形成扩散防止膜，能够形成没有孔的扩散防止膜，由扩散防止膜能够完全覆盖第1半导体芯片的第1背面。从而，能够抑制构成重新布线层的原子(金属原子)扩散到第1半导体芯片而使第1半导体芯片的特性变动的现象。
扩散防止膜，例如能够由与公知的UBM相同的材料构成。
本发明的半导体装置，在上述第2半导体芯片中，还包括在作为与上述第2功能面相反侧的面的第2背面上形成的背面保护膜。
根据该结构，通过背面保护膜，能够在机械方面以及电气方面保护第2半导体芯片的第2背面。
在没有形成背面保护膜的情况下，通过在第2半导体芯片的一方表面(功能面)侧形成绝缘膜或保护树脂等，不能保持与第2半导体芯片的厚度方向相关的应力平衡，在第2半导体芯片中产生翘曲。本发明的半导体装置，通过在第2半导体芯片的另一方表面侧(背面侧)形成背面保护膜，能够保持与第2半导体芯片的厚度方向相关的应力平衡，能够减小(防止)在第2半导体芯片上产生翘曲。
背面保护膜例如能够由树脂构成。
本发明的半导体装置，还包括贯通导体，其从上述第2半导体芯片的非相对区域，贯通上述绝缘膜而竖立设置，并电连接上述第2功能元件和上述重新布线层。
在制造该结构的半导体装置时，在绝缘膜形成之前，能够按照从第2半导体芯片的非相对区域突出的方式形成贯通导体。之后，按照使贯通导体贯通的方式形成绝缘膜，能够按照与该贯通导体电连接的方式形成重新布线层。
在没有形成这种贯通导体的情况下，在形成绝缘膜后，必须形成用于将重新布线层等配设在该绝缘膜上的开口，但根据本发明，能够省略形成这种开口的工序。
有关本发明的第2方式的半导体装置，包括半导体芯片，其在一方表面上形成功能元件；绝缘膜，其覆盖背面，该背面为与形成该半导体芯片的上述功能元件的面相反侧的面；导电部件，其介由形成在该绝缘膜上的开口，与上述半导体芯片的背面电连接；和扩散防止膜，其形成在上述半导体芯片的背面和上述绝缘膜以及上述导电部件之间。
根据本发明，介由导电部件，能够使半导体芯片的背面处于规定的电位。由此，能够使半导体芯片的背面的电位稳定，能够使半导体芯片的特性稳定。导电部件例如也可接地。
扩散防止膜形成在半导体芯片的背面和绝缘膜之间，即绝缘膜之下。从而，在该半导体装置的制造工序中，能够在形成于半导体芯片的背面上的扩散防止膜之上，形成在规定位置上具有开口的绝缘膜之后，介由该开口，能够形成与半导体芯片的背面电连接的导电部件。
通过在形成绝缘膜前形成扩散防止膜，能够形成完全覆盖半导体芯片的背面的扩散防止膜，因此通过该扩散防止膜，能够抑制构成扩散部件的原子(金属原子)扩散到半导体芯片中而使半导体芯片的特性变动的现象。
该半导体装置，能够通过半导体装置的制造方法制造，该制造方法包括在背面(优选背面整个区域)上形成导电性材料的扩散防止膜的工序，，其中该背面为与在一方表面上形成有功能元件的半导体芯片的形成上述功能元件的面相反侧的面；在该扩散防止膜上形成具有使上述扩散防止膜露出的开口的绝缘膜的工序；介由该绝缘膜的开口，形成与上述半导体芯片的背面电连接的导电部件的工序。
本发明的上述的或者其他的目的、特征以及效果，参照附图，由如下所述的实施方式的说明而被明确。
图1是表示有关本发明的第1实施方式的半导体装置的结构的图解剖面图。
图2是表示有关本发明的第2实施方式的半导体装置的结构的图解剖面图。
图3是表示有关本发明的第3实施方式的半导体装置的结构的图解剖面图。
图4是表示有关本发明的第4实施方式的半导体装置的结构的图解剖面图。
图5是放大表示图4中所示的半导体装置中的第1半导体芯片的背面与放热端子之间的接合部的图解剖面图。
图6是表示有关本发明的第5实施方式的半导体装置的结构的图解剖面图。
图7是表示有关本发明的第6实施方式的半导体装置的结构的图解剖面图。
图8是表示具有多芯片组件结构的现有的半导体装置的结构的图解剖面图。
图9是表示具有覆晶芯片微型封装结构的现有的半导体装置的结构的图解剖面图。
具体实施例方式
图1是表示有关本发明的第1实施方式的半导体装置的结构的图解剖面图。
该半导体装置1，为所谓的覆晶芯片微型封装(CSP)，同时也为具备半导体芯片2、3的多芯片组件。
第1半导体芯片3，具有形成了第1功能元件3a的第1功能面3F以及作为与第1功能面3F相反侧的面的背面3R。此外，第2半导体芯片2，具有形成了第2功能元件2a的第2功能面2F。第1功能元件3a和第2功能元件2a，例如也可以是晶体管。第1半导体芯片3和第2半导体芯片2，留出较小的间隙而几乎平行地配置，以使第1功能面3F和第2功能面2F相对。
第1功能元件3a和第2功能元件2a，介由配置在第1半导体芯片3(第1功能面3F)和第2半导体芯片2(第2功能面2F)的相对部分的连接构件4，被电连接。连接构件4，例如也可将在第1功能面3F的规定位置形成的凸块(突起电极)与在第2功能面2F的规定位置形成的凸块接合。此外，连接构件4，也可将只在第1以及第2功能面3F、2F的一方形成的凸块与另一方的功能面2F、3F接合。通过这种连接构件4，也可实现第1半导体芯片3与第2半导体芯片2之间的机械的接合。
在第1半导体芯片3与第2半导体芯片2之间的间隙上，填充有层间密封剂(垫料)5。
从与第2功能面2F垂直的方向来看，第1半导体芯片3，比第2半导体芯片2小，且完全包括在第2半导体芯片2的区域内。第1半导体芯片3，配置在第2半导体芯片2的第2功能面2F的大致中央部分。因此，第2功能面2F的周边部分，存在与第1半导体芯片3不相对的区域(以下，称作“非相对区域”)7。
第2功能元件2a，从第1半导体芯片3所相对的区域，横跨非相对区域7而形成。
连续地形成绝缘膜8，以覆盖非相对区域7中的第2功能元件2a的形成区域、层间密封剂5的端面以及第1半导体芯片3的侧面以及背面3R。绝缘膜8，例如由聚酰亚胺、聚苯并恶唑(polybenzoxazole)、环氧、氧化硅、氮化硅构成。绝缘膜8具有大致一定的厚度。
在绝缘膜8上，形成具有规定的图案的重新布线层9。重新布线层9，形成在非相对区域7上的绝缘膜8以及第1半导体芯片3上的绝缘膜8上。
在非相对区域7上的绝缘膜8上，形成开口8a，该开口8a内显露出在第2功能元件2a的规定区域上设置的未图示的电极焊盘。重新布线层9，介由绝缘膜8的开口8a，与第2功能元件2a上的电极焊盘电连接。
第2功能元件2a上的电极焊盘与重新布线层9，也可由不同的材料构成，例如可以是电极焊盘由铝(Al)构成，重新布线层9由铜(Cu)构成。此时，在第2功能元件2a上的电极焊盘与重新布线层9之间，优选介装有UMB(Under Bump Metal)层(未图示)。此外，第2功能元件2a上的电极焊盘与重新布线层9，也可由同种材料构成。
在第2半导体芯片2的第2功能面2F侧设置保护树脂12，以覆盖绝缘膜8以及重新布线层9。第2半导体芯片2的侧面与保护树脂12的侧面，变为几乎是一个面，半导体装置1的外形，通过保护树脂12几乎变为长方体形状。
在重新布线层9，从在非相对区域7上形成的部分以及在第1半导体芯片3上形成的部分的规定位置，贯通保护树脂12，竖直设立有分别由金属构成的多个外部连接端子10。外部连接端子10由金属(例如铜、镍(Ni)、金(Au)、钨(W))构成，具有柱状的外形(例如圆柱状、四角柱状)。
各个外部连接端子10的前端，处于几乎同一平面上。外部连接端子10与金属球11之间的接合界面，与保护树脂12的表面处于几乎同一平面上。即从处于重新布线层9的非相对区域7上的部分开始竖直设置的外部连接端子10，比从位于重新布线层9的第1半导体芯片3上的部分开始竖直设置的外部连接端子10长。
在各个外部连接端子10的前端，接合有作为外部连接部件的金属球11。该半导体装置1，介由金属球11可安装在布线基板上。
如上所述，该半导体芯片1，从与第2功能面2F垂直的方向来看，具有与作为最大的芯片的第2半导体芯片2几乎相同的尺寸，在布线基板上的安装面积小。即该半导体装置1，可实现对于安装面积的第1以及第2半导体芯片3、2的高密度化。
第1以及第2功能面3F、2F被对置，且通过将第1功能元件3a和第2功能元件2a面对面连接，该半导体装置1，与将多个现有的半导体装置91(参照图9)安装在布线基板上的情况下、或现有的半导体装置81(参照图8)相比，各个芯片(第1以及第2半导体芯片3、2)的第1功能元件3a和第2功能元件2a之间的布线长度短。因此，能够使半导体装置1的动作高速化。
此外，重新布线层9能够在绝缘膜8的表面上任意的位置通过任意的布线图案而形成。因此，只要不将外部连接端子10的大小或相邻的外部连接端子10的间隙减小到对安装精度带来的坏影响的程度，便能够增加形成在重新布线层9上的外部连接端子10的个数，。
该半导体装置1，例如能够由半导体片进行制造，并可以通过下述来制造，即，在将与第2半导体芯片2相当的区域密集地形成多个的大的基板(例如半导体片)上，顺次进行将第一半导体芯片3向基板的接合、向基板和第一半导体芯片3之间的间隙的层间密封剂5的填充、绝缘膜8的形成、绝缘膜9的形成、保护树脂12的形成、外部连接端子10的形成、以及金属球11向外部连接端子10的接合，对与各第二半导体芯片2相当的区域一并实施所述处理后，将该基板与保护树脂12一起切成一片片的第二半导体芯片2来进行制造。
例如将第1半导体芯片3与基板接合，填充层间密封剂5之后，通过旋涂而将低黏度的树脂涂布在基板(第2半导体芯片2)的非相对区域7以及第1半导体芯片3的侧面以及背面3R上，通过使该树脂硬化而形成绝缘膜8。绝缘膜8，能够采用感光性树脂而形成。此时，通过将液状的感光性树脂涂布在与第1半导体芯片3接合并填充层间密封剂5的基板的整个面上之后，进行曝光以及显影，能形成具有开口8a的规定图案的绝缘膜8。
外部连接端子10，能够通过下述工序形成例如在形成绝缘膜8的基板的绝缘膜8侧的整个面上形成保护树脂12，除去与外部连接端子10对应的部分的保护树脂12而形成开口，还有在基板的形成保护树脂12的整个面上(包括开口内)形成种层(seed layer)之后，由经过该种层的电解电镀，通过供给金属材料以填埋该开口内。
图2是表示有关本发明的第2实施方式的半导体装置的结构的图解剖面图。在图2中，图1中所示的各部分所对应的部分，赋予与图1相同的参照符号，省略说明。
该半导体装置21，具备绝缘膜22来代替图1的绝缘膜8。绝缘膜22，从非相对区域7上横跨第1半导体芯片3上而形成，与第1半导体芯片3上的部分相比，非相对区域7上的部分形成为较厚。由此，绝缘膜22的形成重新布线层9的表面，具有从非相对区域7上横跨第1半导体芯片3上的几乎平坦的表面。因此，多个外部连接端子10的长度几乎相同。
重新布线层9，介由形成在绝缘膜22上的开口22a，与第2功能元件2a上的电极焊盘连接。在开口22a内，重新布线层9沿开口22a的内壁面形成，开口22a的内方的区域，由保护树脂12填满。
在形成短的外部连接端子10的情况下，与外部连接端子10对应的保护树脂12的开口变浅，因此能够以短时间用金属材料填埋该开口并形成外部连接端子10。
此外，所形成的各个外部连接端子10的长度几乎相同，因此例如上述那样通过电镀所供给的金属材料，几乎同时完成填埋在保护树脂12上形成的各个开口。因此，能够在金属材料几乎不从开口漏出的状态下，结束电镀。即，能够省略或者短时间完成除去从保护树脂12的开口漏出的金属材料的工序。从而，该半导体装置21的外部连接端子10能够容易地形成。
图3是表示有关本发明的第3实施方式的半导体装置的结构的图解剖面图。在图3中，与图1以及图2中所示的各部分对应的部分，赋予与图1以及图2相同的符号并省略说明。
该半导体装置31，包括重新布线层32A和重新布线层32B来代替重新布线层9，所述重新布线层32A介由绝缘膜22的开口22a与第2功能元件2a连接，所述重新布线层32B介由绝缘膜22的开口22a与第2功能元件2a连接，且与第1半导体芯片3的背面3R连接。
第1半导体芯片3背面3R的中央部，不用绝缘膜8覆盖，该领域用重新布线层32B覆盖。
金属球11的一部分，介由图3的剖面外的外部连接端子10与重新布线层32A或重新布线层32B连接。
根据如上那样的结构，一部分的外部连接端子10，介由重新布线层32B，与第1半导体芯片3的背面3R电连接。介由该外部连接端子10，能够使第1半导体芯片3的背面3R处于规定的电位，能够固定第1半导体芯片3的背面3R的电位。由此，第1半导体芯片3的动作特性稳定。
介由重新布线层32B，与第1半导体芯片3的背面电连接的外部连接端子10，也可为接地(地)用的端子。此时，能够将第1半导体芯片3的背面3R接地，并固定其电位。
图4是表示有关本发明的第4实施方式的半导体装置的结构的图解剖面图。在图4中，在与图1至图3中所示的各个部分对应的部分中，赋予与图1至图3相同的符号，并省略说明。
该半导体装置41中，第1半导体芯片3的背面3R的大部分用绝缘膜22覆盖。在该绝缘膜22的覆盖第1半导体芯片3的部分上，通过外部连接端子10形成具有非常小的宽度的开口。介由该开口，放热用以及第1半导体芯片3背面3R的电位固定用的外部连接端子(以下称作“放热端子”。)42与第1半导体芯片3的背面3R连接。放热端子42，具有与外部连接端子10同样的尺寸以及形状。放热端子42，由与外部连接端子10相同的材料(金属)构成。在放热端子42的前端，接合金属球11。
在第1半导体芯片3的背面3R和放热端子42之间，介装有导电膜44，该导电膜由与重新布线层32A相同的材料构成，具有与重新布线层32A几乎相同的厚度。
放热端子42，例如可为接地(地)用的端子。通过介由放热端子42将第1半导体芯片3的背面3R接地，从而第1半导体芯片3的背面3R的电位被固定，第1半导体芯片3的动作特性稳定。
有关第3实施方式的半导体装置31(参照图3)中，将与第1半导体芯片3的背面3R连接的重新布线层32B延设在非相对区域7上，外部连接端子10与重新布线层32B的该延设部分接合。对此，有关第4实施方式的半导体装置41中，在第1半导体芯片3的背面3R上，夹着导电膜44靠近接合放热端子42。对此，半导体装置41，能够介由放热端子42以短距离高效地使由第1半导体芯片3产生的热放散到半导体装置41的外部。
在第1半导体芯片3的背面3R，也可连接一个放热端子42以及金属球11，即使在这种情况下，也能够对由第1半导体芯片3的背面3R的电位固定(接地)以及将第1半导体芯片3产生的热进行放散。但是，如图4所示，若在第1半导体芯片3的背面3R上接合多个放热端子42以及金属球11，则能够更高效地对来自第1半导体芯片3的热量进行放散。
图5是放大表示第1半导体芯片3的背面3R与放热端子42之间的接合部的图解剖面图。
横跨第1半导体芯片3的背面3R整个面，形成导电性材料的扩散防止膜45。扩散防止膜45形成在第1半导体芯片3的背面3R、和绝缘膜22以及放热端子42(导电膜44)之间。扩散防止膜45，也可形成在第1半导体芯片3的侧面。
扩散防止膜45，由能够防止(抑制)构成放热端子42或导电膜44的金属原子在第1半导体芯片3中扩散的材料、例如公知的UBM(UnderBump Metal)相同的材料(例如钛(Ti)、钛钨(TiW)、镍、氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)构成。
为了制造半导体装置41，例如首先与第1实施方式的半导体装置1的制造方法同样地实施在密集地形成有与多个第2半导体芯片2对应的区域的基板上接合第1半导体芯片3的工序。接下来，在接合了该基板的第1半导体芯片3一侧的面的整个面上形成扩散防止膜45，还有在扩散防止膜45，除去第1半导体芯片3的背面3R(以及侧面)上以外的部分。
之后，形成具有规定的开口22b(参照图5)的绝缘膜22，通过在包括露出于该开口22b内的第1半导体芯片3的背面3R(扩散防止膜45)的规定图案的区域上形成导电膜44，而能够制造具有图4以及图5中所示的结构的半导体装置41。
如果不是在形成绝缘膜22前，而是在形成绝缘膜22后形成扩散防止膜45，则在开口22b内，绝缘膜22的内壁面附近，扩散防止膜不能完全覆盖(进行覆盖)第1半导体芯片3的背面3R，有在扩散防止膜上形成孔的情况。
另一方面，由于在形成绝缘膜22之前的第1半导体芯片3的背面3R较平坦，因此在该背面3R上，能够形成没有孔且完全覆盖背面3R的扩散防止膜45。通过这种扩散防止膜45，能够防止(抑制)构成放热端子42或导电膜44的金属原子向第1半导体芯片3扩散。
图6是表示有关本发明的第5实施方式的半导体装置的结构的图解剖面图。在图6中，在与图1至图4中所示的各个部分对应的部分中，赋予与图1至图4相同的参照符号并省略说明。
在该半导体装置61中，在第2半导体芯片2，背面保护膜62形成在作为与第2功能面2F相反侧的面的背面2R上。通过背面保护膜62，能够机械方面以及电气方面保护第2半导体芯片2的背面2R。
如第2实施方式的半导体装置21(参照图2)那样，在不形成背面保护膜62的情况下，通过在第2半导体芯片2的一方表面(第2功能面2F)侧形成绝缘膜22或保护树脂12等，不能保持与第2半导体芯片2的厚度方向相关的应力平衡，会在第2半导体芯片2上产生翘曲。在该半导体装置61中，通过将背面保护膜62形成在第2半导体芯片2的另一方表面(背面2R)上，能够保持与第2半导体芯片2的厚度方向相关的应力平衡，能够减轻(防止)第2半导体芯片2的翘曲。
背面保护膜62，例如也可由树脂(例如聚酰亚胺、聚酰胺、环氧)构成。
图7是表示有关本发明的第6实施方式的半导体装置的结构的图解剖面图。在图7中，与图1至图4中所示的各部分对应的部分中，赋予与图1至图4相同的参照符号，并省略说明。
形成在该半导体装置71的绝缘膜22上的开口22a内，用贯通导体(via-conductor)72填满。第2半导体芯片2的第2功能元件2a与重新布线层9，介由贯通导体72电连接。
在制造该半导体装置71时，在形成绝缘膜22之前，能够按照从第2半导体芯片2的第2功能面2F突出的方式预先形成贯通导体72。之后，按照使贯通导通72贯通的方式形成绝缘膜22，能够形成与该贯通导体72电连接的重新布线层9。
在制造不具有这种贯通导体72的半导体装置，例如第2实施方式的半导体装置21(参照图2)的情况下，形成绝缘膜22之后，必须形成(patterning、图案形成)用于将重新布线层9配设在该绝缘膜22上的开口，但是在半导体装置71的制造工序中，能够省略形成这种开口的工序。
此外，能够分别选择构成贯通导体72的材料和构成重新布线层9的材料。
本发明的实施方式如上所述，但本发明也可实施其他的方式。例如，本发明的半导体装置，也可具备多个第1半导体芯片3。此时，各个第1半导体芯片3，能够作为将其第1功能面3F与第2半导体芯片2的第2功能面2F对置而与第2半导体芯片2电连接的部件。此时，各个第1半导体芯片3的第1功能元件3a和第2半导体芯片2的第2功能元件2a之间的布线长度和各第1半导体芯片3的第1功能元件3a相互之间的布线长度，与第2半导体芯片2内部的多个第2功能元件2a间的布线长度相等，因此能够使该半导体装置的动作高速化。
在第3实施方式的半导体装置31(参照图3)中，在第1半导体芯片3的背面3R与绝缘膜22以及重新布线层32B之间，也可形成与第4实施方式的半导体装置41的扩散防止膜45(参照图5)相同的扩散防止膜。此时，通过该扩散防止膜，能够防止(抑制)构成重新布线层32B的金属原子向第1半导体芯片3扩散。
在第1实施方式的半导体装置1中，在开口8a内形成重新布线层9，但开口8a内也可用比贯通导体72(参照图7)短的(与非相对区域7中的绝缘膜8的厚度相同程度的高度的)贯通导体填满。此时，该贯通导体，也可与连接构件4或用于形成连接构件4的凸块同时形成。
虽然对本发明的实施方式进行料详细地说明，但这些内容只不过是为了明了本发明的技术的内容而采用的具体例子，本发明并不限定于这些具体例子，本发明的精神以及范围只通过添加的技术方案的范围限定。
本申请，与2004年6月16日在日本专利厅提出的特愿2004-178756对应，本申请的所有公示通过在此引用而组入。
权利要求
1.一种半导体装置，包括第1半导体芯片，其具有形成第1功能元件的第1功能面、以及作为与该第1功能面相反侧的面的第1背面；第2半导体芯片，其具有第2功能面，该第2功能面形成第2功能元件，并具有相对区域以及非相对区域，该相对区域与所述第1半导体芯片的第1功能面相对，该非相对区域为所述相对区域以外的区域；连接构件，其在所述第1功能面与所述第2功能面的相对部分中，将所述第1功能元件和所述第2功能元件电连接；绝缘膜，按照覆盖所述第2半导体芯片的非相对区域以及所述第1半导体芯片的第1背面的方式连续地形成；重新布线层，其形成在该绝缘膜的表面，与所述第2功能元件电连接；保护树脂，其覆盖所述重新布线层；和外部连接端子，由所述重新布线层贯通所述保护树脂而被竖立设置。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，形成所述绝缘膜的所述重新布线层的表面，包括从所述非相对区域横跨所述第1半导体芯片上的大致平坦的表面。
3.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述重新布线层的至少一部分，与所述第1半导体芯片的第1背面电连接。
4.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，还包括放热端子，其从所述第1半导体芯片的第1背面贯通所述保护树脂而被竖立设置。
5.根据权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，还包括导电性材料的扩散防止膜，其形成在所述第1半导体芯片的第1背面和所述绝缘膜以及所述放热端子之间。
6.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，还包括导电性材料的扩散防止膜，其形成在所述第1半导体芯片的第1背面和所述绝缘膜以及所述重新布线层之间。
7.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，在所述第2半导体芯片中，还包括在作为与所述第2功能面相反侧的面的第2背面上形成的背面保护膜。
8.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，还包括贯通导体，其从所述第2半导体芯片的非相对区域，贯通所述绝缘膜而竖立设置，并电连接所述第2功能元件和所述重新布线层。
9.一种半导体装置，包括半导体芯片，其在一方表面上形成功能元件；绝缘膜，其覆盖背面，该背面为与形成该半导体芯片的所述功能元件的面相反侧的面；导电部件，其介由形成在该绝缘膜上的开口，与所述半导体芯片的背面电连接；和扩散防止膜，其形成在所述半导体芯片的背面和所述绝缘膜以及所述导电部件之间。
全文摘要
一种半导体装置，包括第1半导体芯片，其具有形成有第1功能元件的第1功能面及与该第1功能面相反侧的面即第1背面；第2半导体芯片，其具有第2功能面，该第2功能面形成第2功能元件，并具有与所述第1半导体芯片的第1功能面相对的相对区域和该相对区域以外的区域即非相对区域；连接构件，其在所述第1功能面与所述第2功能面的相对部分，将所述第1功能元件和所述第2功能元件电连接；绝缘膜，其按照覆盖所述第2半导体芯片的非相对区域以及所述第1半导体芯片的第1背面的方式连续形成；重新布线层，其形成在该绝缘膜的表面，与所述第2功能元件电连接；覆盖所述重新布线层的保护树脂；和由所述重新布线层贯通所述保护树脂而被竖立设置的外部连接端子。
文档编号H01L25/07GK1906757SQ20058000155
公开日2007年1月31日 申请日期2005年6月9日 优先权日2004年6月16日
发明者谷田一真, 森藤忠洋, 宫田修 申请人:罗姆股份有限公司