半导体装置的制作方法

本申请享有以日本专利申请2015-180895号(申请日：2015年9月14日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包含基础申请的全部内容。

技术领域

本发明的实施方式涉及一种半导体装置。

背景技术：

目前，多种半导体存储器正在被开发并投入实际使用。半导体存储器之中，像磁阻存储器(Magnetoresistive Random Access Memory：MRAM(磁阻式随机存取存储器))那样利用磁的半导体存储器也被投入实际使用。磁阻存储器因为是利用磁的存储元件，所以有保持在存储元件中的信息因外部磁场的影响而丢失的顾虑。以往的具有磁阻元件的半导体芯片中，为了抑制外部磁场的影响，正在研究应用例如在半导体芯片上配置磁屏蔽板的封装结构。

配置磁屏蔽板的封装结构除了需要在衬底上积层半导体芯片的步骤以外，还需要积层磁屏蔽板的步骤。因此，步骤数增加。而且，在积层多个半导体芯片的情况下，半导体芯片与磁屏蔽板的间隔越宽，对半导体芯片的磁屏蔽效果越差。

技术实现要素：

本发明的实施方式提供一种半导体装置，其既能抑制步骤数的增加，又能获得对半导体芯片的优异的磁屏蔽效果。

实施方式的半导体装置具备：衬底；磁阻存储器芯片，安装在衬底上；以及密封树脂层，将磁阻存储器芯片密封。磁阻存储器芯片具备：磁阻存储器元件层；以及有机树脂层，以覆盖磁阻存储器元件层的至少一部分的方式设置，且含有磁性体粉末。

附图说明

图1是表示半导体装置的结构例的剖视示意图。

图2是表示磁阻存储器芯片的结构例的剖视示意图。

图3是表示芯片积层体的一部分的结构例的剖视示意图。

图4是表示磁阻存储器芯片的另一结构例的剖视示意图。

图5是表示芯片积层体的一部分的结构例的剖视示意图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行说明。此外，附图是示意性的图，存在例如厚度与平面尺寸的关系、各层的厚度的比率等和实物不同的情况。而且，在实施方式中，对于实质上相同的构成要素标注相同符号并省略说明。

图1是表示半导体装置的结构例的剖视示意图。图1所示的半导体装置10具备衬底1、芯片积层体2、接合线3、密封树脂层4及导电体5。

衬底1具有面1a及面1a的相反侧的面1b。图1中，将面1a设为上侧，将面1b设为下侧，而图示出半导体装置10。作为衬底1，举出例如在绝缘树脂板的表面或内部设有配线网的配线板。作为配线板，举出例如使用玻璃-环氧树脂或BT树脂(双马来酰亚胺-三嗪树脂)等的印刷配线板(多层印刷板等)。

芯片积层体2具有搭载在衬底1上的磁阻存储器芯片20。磁阻存储器芯片20例如为具有MRAM的存储器芯片。图1所示的磁阻存储器芯片20为四段结构，磁阻存储器芯片20的数量并无特别限定。

接合线3设置在衬底1，且将露出于面1a的电极11与磁阻存储器芯片20之间电连接。电极11电连接于衬底1的配线网。进而，接合线3将多个磁阻存储器芯片20依次电连接。接合线3包含例如金、银、铜或铝等。

密封树脂层4将磁阻存储器芯片20及接合线3密封。密封树脂层4含有无机填充材(例如SiO₂)。例如使用包含无机填充材与有机树脂等的密封树脂并利用转移模塑法、压缩模塑法、注射模塑法等模塑法，以此来形成密封树脂层4。

导电体5设置在衬底1，且电连接于露出在面1b的连接垫。导电体5具有作为外部连接端子的功能。经由外部连接端子将例如信号及电源电压等供给至磁阻存储器芯片20。导电体5包含例如金、铜或焊料等。作为焊料，举出例如锡-银系、锡-银-铜系的无铅焊料等。导电体5也可具有多种金属材料的积层。图1所示的半导体装置10具备具 有导电性球的导电体5，但也可以具备具有凸块的导电体5。

接下来，参照图2对磁阻存储器芯片20的结构例进行说明。图2是表示磁阻存储器芯片20的结构例的剖视示意图。图2所示的磁阻存储器芯片20具备磁阻存储器元件层21、电极22、绝缘层23、有机树脂层24及有机粘附层25。

磁阻存储器元件层21例如具有：存储器单元，具有磁阻存储器元件；译码器，选择进行数据的写入及读取的磁阻存储器元件；以及周边电路，包含控制译码器的动作的控制电路与对译码器及控制电路供给电力的电源电路。磁阻存储器元件层21的厚度例如为30μm以上80μm以下。

磁阻存储器元件层21例如具有：半导体元件层21a；以及磁阻元件层21b，设置在半导体元件层21a上，且具有MTJ(Magnetic Tunnel Junction：MTJ(磁性隧道结))元件等磁阻元件。半导体元件层21a是通过例如在硅板等半导体板上成膜绝缘层或导电层而形成。

进而，半导体元件层21a例如具备：存储器单元部，包含第1晶体管；以及周边电路部，具有包含第2晶体管的半导体元件。第1晶体管控制对磁阻元件的电荷供给。第2晶体管是构成周边电路的元件之一。磁阻元件例如设置在半导体元件层21a的存储器单元部上，且经由配线等电连接于第1晶体管的输入输出端子。

电极22设置在磁阻元件层21b上。电极22例如电连接于构成半导体元件层21a的周边电路的半导体元件。电极22具有作为电极垫的功能。电极22包含例如铜、银、金或铝等。可通过例如利用溅射法、电解镀敷法或无电解镀敷法等成膜包含所述材料的镀膜，以此来形成电极22。

绝缘层23设置在磁阻存储器元件层21上及电极22的一部分之上。绝缘层23包含例如氧化硅或氮化硅。绝缘层23具有例如作为钝化层的功能。

有机树脂层24是以覆盖磁阻存储器元件层21的至少一部分的方式设置。图2所示的有机树脂层24是以隔着绝缘层23与磁阻元件层21b重叠的方式设置。有机树脂层24具有作为钝化层的功能。有机树脂层24包含例如聚酰亚胺。

进而，有机树脂层24含有磁性体粉末。含有磁性体粉末的有机树脂层24具有作为磁屏蔽层的功能。也可不必设置有机树脂层24。

例如通过利用旋涂法涂布包含磁性粉末的液状有机树脂，以此来形成有机树脂层24。有机树脂层24的厚度例如为2μm以上5μm以下。

绝缘层23及有机树脂层24具有使电极22的至少一部分露出的开口部26。有机树脂层24例如能够使用经曝光显影的光阻剂而选择性地进行蚀刻加工。

有机粘附层25是以覆盖磁阻存储器元件层21的至少一部分的方式设置。图2所示的有机粘附层25是与磁阻存储器元件层21中的磁阻元件层21b的形成面的相反侧的面相接设置。作为有机粘附层25，举出例如模片固定膜(Die Attach Film：DAF)等。作为DAF，举出例如以环氧树脂、聚酰亚胺树脂、丙烯酸系树脂等为主成分的粘合片。

进而，有机粘附层25含有磁性体粉末。含有磁性体粉末的有机粘附层25具有作为磁屏蔽层的功能。只要有机树脂层24及有机粘附层25的至少一个含有磁性体粉末即可。

作为磁性体粉末，使用例如铁(Fe)、镍(Ni)、钴(Co)等软磁性金属、或包含所述软磁性金属的至少一种的软磁性合金等。作为软磁性合金等，举出硅钢(Fe-Si)、碳钢(Fe-C)、坡莫合金(Fe-Ni)、铁硅铝合金(Fe-Si-Al)、波明德合金(Fe-Co)、铁氧体不锈钢等。有机树脂层24及有机粘附层25可含有彼此相同的粉末。有机树脂层24及有机粘附层25也可含有互不相同的粉末。

有机树脂层24或有机粘附层25比密封树脂层4更易含有磁性体粉末。由此，能够使例如相对于有机树脂层24或有机粘附层25的磁性体粉末的每单位体积的含量比密封树脂层4更多。

磁阻存储器芯片20是以使电极22露出的方式多段地积层。经多段地积层的磁阻存储器芯片20经由有机粘附层25依次粘附。多段地积层的磁阻存储器芯片20的电极22经由接合线3依次电连接。而且，最下段的磁阻存储器芯片20的电极22经由接合线3电连接于被设置在衬底1的电极11。

在利用模片固定膜等有机粘附层25将经多段地积层的多个磁阻存储器芯片20粘附的情况下，将多个磁阻存储器芯片20积层之后进行热处理。由此，使有机粘附层25暂时软化而将磁阻存储器芯片20彼此或磁阻存储器芯片20与衬底1粘附。这时，如图3所示，存在有机粘附层25顺着磁阻存储器元件层21的侧面流动的情况。图3是用来说明磁阻存储器芯片的粘附状态的剖视示意图。

图3所示的有机粘附层25覆盖磁阻存储器元件层21的侧面，且与有机树脂层24相接。进而，经多段地积层的磁阻存储器芯片20的有机粘附层25是以覆盖磁阻存储器元件层21的侧面的方式彼此相接。通过以覆盖磁阻存储器元件层21的侧面的方式设置有机粘附层25，有机树脂层24与有机粘附层25的粘附强度提高。而且，在有机树脂层24与有机粘附层25相接的情况下，入射至有机树脂层24的磁力容易向有机粘附层25传递，入射至有机粘附层25的磁力容易向有机树脂层24传递，因此抑制从垂直方向而来的磁场的影响的效果提高。而且，通过使有机粘附层25含有磁性体粉末，能够抑制从水平方向而来的磁场的影响，因此能够进一步提高磁阻存储器芯片20的磁屏蔽效果。

本实施方式的半导体装置具备以覆盖磁阻存储器芯片的至少一部分的方式设置且含有磁性体粉末的有机树脂层及有机粘附层的至少一种层。所述含有磁性体粉末的有机树脂层及有机粘附层的至少一种层是针对每个磁阻存储器芯片而设置。像这样，能够将含有磁性体粉末的有机树脂层及有机粘附层的至少一种层配置在极接近于磁阻存储器芯片的位置，因此能够提高磁屏蔽效果。而且，能够使有机树脂层或有机粘附层含有磁性体粉末而形成磁屏蔽层。由此，与在磁阻存储器芯片上另外积层磁屏蔽板的情况相比较，能够抑制步骤数的增加。

磁阻存储器芯片20的结构并不限定于图2所示的结构。图4是表示磁阻存储器芯片20的另一结构的剖视示意图。与图2所示的磁阻存储器芯片20相比较，图4所示的磁阻存储器芯片20至少在具备设置在磁阻存储器元件层21与有机树脂层24之间的有机保护层27的构成上不同。关于与图2所示的构成要素相同的构成要素，适当引用图2所示的说明。

有机保护层27设置在绝缘层23上。有机树脂层24设置在有机保护层27上。有机保护层27具有保护磁阻存储器元件层21的功能。有机保护层27包含例如聚酰亚胺等。

通过设置有机保护层27，使磁阻存储器元件层21得到保护，因此能够使有机树脂层24的磁性体粉末的含量较多。由此，能够进一步提高磁性屏蔽效果。

图5是表示芯片积层体2的一部分的结构例的剖视示意图。为方便起见，未图示接合线3。与图2所示的磁阻存储器芯片20相比较，图5所示的磁阻存储器芯片20至少在不具备有机树脂层24而具备有机保护层27的构成上不同。也就是说，图5所示的磁阻存储器芯片20具备：磁阻存储器元件层21；电极22，设置在磁阻存储器元件层21上；绝缘层23，设置在磁阻存储器元件层21上及电极22上；有机保护层27，设置在绝缘层23上；以及有机粘附层25，以覆盖具有使电极22的一部分露出的开口部的磁阻存储器元件层21的至少一部分的方式设置，且含有磁性体粉末。

磁阻存储器芯片20是以使电极22露出的方式多段地积层。经多段地积层的磁阻存储器芯片20经由有机粘附层25依次粘附。这时，芯片积层体2也可不在最上层具备有机粘附层25。经多段地积层的磁阻存储器芯片20的电极22依次电连接。而且，最下段的磁阻存储器芯片20的电极22电连接于被设置在衬底1的电极11。

磁阻存储器元件层21具有与有机粘附层25重叠的区域211以及不与有机粘附层25重叠的区域212。不与含有磁性体粉末的有机粘附层25重叠的区域212的磁屏蔽效果与区域211相比降低。因此，通过使和周边电路相比更易受到外部磁场的影响的磁阻存储器元件与区域211重叠而配置，也就是以与区域211重叠的方式设置存储器单元，能够 抑制写入至磁阻存储器元件的数据的消失。

此外，对本发明的若干实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为示例提出的，并未意图限定发明的范围。这些新颖的实施方式能够以其他多种方式实施，且能够在不脱离发明主旨的范围内进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变化包含在发明的范围或主旨中，并且包含在权利要求书中所记载的发明及其均等的范围内。

[符号的说明]

1 衬底

1a 面

1b 面

2 芯片积层体

3 接合线

4 密封树脂层

5 导电体

10 半导体装置

11 电极

20 磁阻存储器芯片

21 磁阻存储器元件层

21a 半导体元件层

21b 磁阻元件层

22 电极

23 绝缘层

24 有机树脂层

25 有机粘附层

26 开口部

27 有机保护层