CN1162908C - 半导体装置 - Google Patents

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Abstract

一种半导体装置,包括:具有一电路元件形成区域和一连接垫的一半导体基底;通过插入的第一绝缘膜,设置在所述电路元件形成区域上的一阻挡层;通过插入的第二绝缘膜,设置在具有所述阻挡层的所述第一绝缘膜上,并被连接至所述连接垫的重布线;及设置在所述重布线上的一柱状电极。

Description

半导体装置
相关申请
本申请是基于并要求1999年2月15日递交的先前的日本专利申请No11-035759的优先权的利益,该先前的日本申请的全部内容被结合在此作为参考。
技术领域
本申请涉及一种具有在重布线上的柱状电极的半导体装置。
背景技术
现有一种众所周知的称为CSP(芯片大小封装)的半导体装置。当该半导体装置将被安装在一电路板上时,采用称为“倒焊”的安装技术。在该种半导体装置的情况下,在一半导体基底上或经过一中间基底(插入物)设置用于与该电路板等连接的柱状电极。图7A是这种常规的半导体装置的一例子的截面视图,及图7B是在一保护膜5和其上设置的这些电极被去除的情况下的沿图7A中的线7B-7B截取的一截面视图。该半导体装置包括是例如一硅基底的半导体基底1。
如图7B所示,该半导体基底1具有一矩形。由图7B中的点划线确定的一中央区域起到电路元件形成区域2的作用。当该半导体装置是一用于驱动一液晶显示面板的LSI时,一振荡电路,一调节器电路,一LC驱动器电路等(尽管未示出)被设置在该电路元件形成区域2中。在该电路元件形成区域2的外侧上的半导体基底1的上表面上设置多个连接垫3。各连接垫3由从该半导体装置1的电路元件形成区域2延伸出的一布线段3a的一端部分形成。各连接垫3经该布线段3a被连接至该LC驱动器电路等。
除了各连接垫的中央部分外,在半导体基底1的上表面上连续设置由例如半导体氧化物形成的一绝缘膜4和由例如聚酰亚胺形成的保护膜5。这样,各连接垫3的中央部分通过由保护膜5确定的一开口部分6被暴露出。设置一重布线段7以使从连接垫3的暴露的上表面延伸至该电路元件形成区域2的保护膜5的一上表面。重布线段7的远端起到一外部连接垫部分7a的作用。在该外部连接垫部分7a的上表面上设置一柱状电极8。在除了柱状电极8以外的该组件的整个上表面上设置由例如环氧树脂制成的一密封膜9。尽管未示出,在柱状电极8上设置有焊接突缘。而且该半导体装置通过这些焊接突缘被连接至一电路板等。
在上述半导体装置中,如上所述,重布线段7被设置在电路元件形成区域2的保护膜5上。由于重布线段7起到在一边上的外部电路板等与另一边上的电路元件形成区域2内设置的电路之间的互连布线的作用。因此需要防止重布线段7和设置在电路元件形成区域2中的振荡电路等之间的串扰。为此,在现有技术中需要放置重布线段7以使在部署振荡电路等中不发生重叠。因此,这些重布线段7不能被随意地配置,对其设计有许多不同的限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种例如CSP的半导体装置,其具有在一半导体基底的一电路元件形成区域上设置的一重布线,并具有用于与设置在该重布线上的一电路板连接的柱状电极,其中该重布线可被自由地定位而没有限制。
为了实现上述目的,本发明提供了第一半导体装置,包括:具有电路元件形成区域和连接垫的半导体基底;通过插入的第一绝缘膜,设置在所述电路元件形成区域上的阻挡层,其中该阻挡层覆盖所述电路元件形成区域,并形成地电位层、电源电位层和电磁波吸收层中的一个;在具有所述阻挡层的所述第一绝缘膜上,通过插入的第二绝缘膜,设置在所述阻挡层上方,并被电连接至所述连接垫的重布线;电连接至所述重布线的柱状电极;及设置在除所述柱状电极之外的所述半导体基底的整个上表面,使所述柱状电极的上端面暴露于外部的密封膜。由于在该重布线和该电路元件形成区域之间设置该起到用于防止串扰的阻挡层的作用的地电位层,即使该重布线在部署(in plan)中与一振荡电路中发生重叠,它们通过该地电位层被电绝缘而且它们之间不发生串扰。因此,该重布线可被自由地定位而没有限制。
可替换地,为了实现上述目的,本发明提供了第二半导体装置,包括:具有电路元件形成区域和连接垫的半导体基底;通过插入的第一绝缘膜,设置在所述电路元件形成区域上的阻挡层,其中该阻挡层覆盖所述电路元件形成区域,并形成地电位层、电源电位层和电磁波吸收层中的一个;在具有所述阻挡层的所述第一绝缘膜上,通过插入的第二绝缘膜,设置在所述阻挡层上方的薄膜电路元件;电连接至所述连接垫的柱状电极;及设置在除所述柱状电极之外的所述半导体基底的整个上表面,使所述柱状电极的上端面暴露于外部的密封膜。由于在该薄膜电路元件和该电路元件形成区域之间设置该起到用于防止串扰的阻挡层的作用的地电位层,即使该薄膜电路元件在部署中与设置在电路元件形成区域中的一振荡电路等发生重叠,它们通过该地电位层被电绝缘而且它们之间不发生串扰。因此,该薄膜电路元件可被自由地定位而没有限制。
为了实现上述目的,提供了第三半导体装置,包括:具有电路元件形成区域和连接垫的半导体基底;通过插入的第一绝缘膜,设置在所述电路元件形成区域上的第一阻挡层,其中该第一阻挡层覆盖所述电路元件形成区域,并形成地电位层、电源电位层和电磁波吸收层中的一个;在具有所述第一阻挡层的所述第一绝缘膜上,通过插入的第二绝缘膜,设置在所述第一阻挡层上方的薄膜电路元件;通过插入的第三绝缘膜,设置在具有所述薄膜电路元件的所述第二绝缘膜上的第二阻挡层,其中该第二阻挡层覆盖所述薄膜电路元件,并形成地电位层、电源电位层和电磁波吸收层中的一个;在具有所述第二阻挡层的所述第三绝缘膜上,通过插入的第四绝缘膜,设置在所述第二阻挡层的上方,并被连接至所述连接垫的重布线;电连接至所述重布线的柱状电极;及设置在除所述柱状电极之外的所述半导体基底的整个上表面,使所述柱状电极的上端面暴露于外部的密封膜。由于第一地电位层起到防止该薄膜电路元件和该电路元件形成区域上的一振荡电路等之间的串扰的阻挡层的作用,该薄膜电路元件可被自由地定位而没有限制。而且,第二地电位层起到防止该薄膜电路元件和该重布线之间的串扰的阻挡层的作用,该重布线可被自由地定位而没有限制。
本发明的其他目的和优点将在以下的描述中被给出,且部分是显而易见的,或可通过实践本发明而被理解。本发明的这些目的和优点可通过以下具体指出的手段和组合而被实现和获得。
附图说明
结合在此并构成说明书的一部分的附图连同以上给出的概述和以下给出的对优选实施例的详细描述,用于解释本发明的原理,一起说明了本发明的优选实施例。
图1A是概略地说明根据本发明的第一实施例的半导体装置的截面视图;
图1B是沿图1A中的线1B-1B截取的截面视图;
图1C是沿图1A中的线1C-1C截取的截面视图;
图2A是概略地说明根据本发明的第二实施例的半导体装置的截面视图;
图2B是沿图2A中的线2B-2B截取的截面视图,其中一薄膜电感器被用作为该半导体装置中的一薄膜电路元件;
图2C是沿图2A中的线2C-2C截取的截面视图,其中一薄膜SAW(表面声波)滤波器被用作为根据本发明的第三实施例的薄膜电路元件;
图3A是概略地说明根据本发明的第四实施例的半导体装置的截面视图;
图3B是沿图3A中的线3B-3B截取的截面视图;
图4A是概略地说明根据本发明的第五实施例的半导体装置的截面视图;
图4B是沿图4A中的线4B-4B截取的截面视图;
图5是概略地说明根据本发明的第六实施例的半导体装置的截面视图;
图6是概略地说明根据本发明的第七实施例的半导体装置的截面视图;
图7A是概略地说明根据一现有技术的结构的具有重布线的一半导体装置的截面视图;
图7B是沿图7A中的线7B-7B截取的截面视图。
具体实施方式
下面将参照附图,根据实施例对根据本发明的一半导体装置及其制造方法进行详细描述。
图1A是概略地说明根据本发明的第一实施例的半导体装置的截面视图。图1B是在连接垫部分17被去除的状态下,沿图1A中的线1B-1B截取的截面视图。该半导体装置具有一半导体基底11。
该半导体基底11具有一矩形,如图1B所示。由图1B中的点划线确定的一中央区域用作为电路元件形成区域12。当该半导体装置是一用于驱动液晶显示面板的LSI时,一振荡电路、一调节器电路、一LC驱动器电路等(尽管未示出)被设置在电路元件形成区域12内。多个连接垫13被设置在该电路元件形成区域12外侧上的半导体基底11的上表面上。各连接垫13由从半导体装置11的电路元件形成区域12延伸出的一布线段13a的一端部分形成。各连接垫13经该布线段13a被连接至该LC驱动器电路等。
除了各连接垫的一中央部分外,在半导体基底11的上表面和各连接垫13的上表面上设置氧化硅等的第一绝缘膜14。该连接垫13的中央部分经由第一绝缘膜14确定的一开口部分15被暴露出。如图1B所示,有多个这样被暴露出的连接垫13的部分。在电路元件形成区域12中的第一绝缘膜14的上方,设置一导电材料的地电位层16以从被连接至一地电位的连接垫13中的一个的暴露出的上表面延伸出。因此,如图1C所示,电路元件形成区域12被覆盖有地电位层16,图1C是在第二绝缘膜18被去除的状态下,沿图1A中的线1C-1C截取的截面视图。在此情况下,连接至地电位的连接垫13上的层16的部分构成一连接垫部分16a,且在其他的连接垫13上设置连接垫部分17。
在除了其中央部分以外的连接垫部分16a、17上、和在第一绝缘膜14及地电位层16上设置由聚酰亚胺等形成的第二绝缘膜18。连接垫部分16a、17的中央部分经第二绝缘膜18中形成的开口部分被分别暴露出。设置一重布线段20以在电路元件形成区域12中的地电位层16上的第二绝缘膜18的上方,从各连接垫部分16a、17的暴露出的中央上表面延伸出。重布线段20的一远端部分构成一外部连接垫部分20a。在外部连接垫部分20a的上表面上设置一柱状电极21。被连接至与连接垫部分16a连接的重布线段20的柱状电极21中的一个用作为一地电极且被电连接至地电位层16。在除了柱状电极21以外的组件的整个上表面上设置环氧树脂等的一密封膜22。
如上所述,在该半导体装置中,重布线段20被设置在地电位层16的上方,该地电位层16被形成在电路元件形成区域12中的第一绝缘层14上。第二绝缘膜18被定位在地电位层16和重布线段20之间。因此,即使重布线段20与电路元件形成区域12中设置的振荡电路等重叠,它们通过用作为一阻挡层的地电位层16而被电绝缘且在它们之间没有串扰发生。因此,可自由而没有限制地配置重布线段20。
将参照图2A描述根据本发明的第二实施例的半导体装置。在该半导体装置中,带有开口部分19的第二绝缘膜18和其下面的部分具有与图1A中所示的第一实施例相同的结构。这些元件由相同的参考数字表示,因此省略对其的描述。在第二实施例中,如图2B或沿图2A中的线2B-2B截取的截面视图所示,设置由矩形—螺旋弹簧形成的薄膜电感器31以从连接垫部分17中的预定的一个的上表面延伸到电路元件形成区域12中的地电位层16上的第二绝缘膜18上。在此情况下,薄膜电感器31的两端部分构成连接垫部分31a、31b。在另一连接垫部分17上设置连接垫部分32。分别在连接垫部分31a、31b、32的上表面上设置柱状电极21。设置在连接垫部分31a、31b上的两柱状电极21起到薄膜电感器31的端子的作用。在除了柱状电极21以外的组件的整个上表面上设置环氧树脂等的一密封膜22。
如上所述,在该半导体装置中,通过其间的第二绝缘膜18,在地电位层16上设置薄膜电感器31,该第二绝缘膜18被形成在电路元件形成区域12上方,其间插入有第一绝缘层14。因此,即使薄膜电感器31与电路元件形成区域12中设置的振荡电路等重叠,它们通过用作为一阻挡层的地电位层16而被电绝缘且在它们之间没有串扰发生。因此,可自由而没有限制地配置薄膜电感器31。
将参照图2C描述根据本发明的第三实施例的半导体装置。象图2B一样,图2C是图2A中沿线2C-2C截取的截面视图。设置包括一对交错的齿形布线段的一薄膜SAW(表面声波)滤波器41以从连接垫部分17中的预定的两个的上表面延伸到电路元件形成区域12中的地电位层16上的第二绝缘膜18上。在此情况下,象第二实施例,借助于用作为阻挡层的地电位层16,该薄膜SAW滤波器41可以没有限制地被自由地配置。
具体地,在根据第二和第三实施例的半导体装置中,在带有插入的绝缘膜的一电路元件形成区域中设置由单层布线形成的一薄膜电路元件,且在该绝缘层和该电路元件形成区域之间设置用作为用于防止串扰的一地电位层。因此,该薄膜电路元件可被自由地配置。
将参照图3A描述根据本发明的第四实施例的半导体装置。在该半导体装置中,带有开口部分19的第二绝缘膜18和其下面的部分具有与图1A中所示的第一实施例相同的结构。这些元件由相同的参考数字表示,因此省略对其的描述。在第四实施例中,如图3B或沿图3A中的线3B-3B截取的截面视图所示(图中第三绝缘膜53和其上的元件被去除),设置由弯曲布线形成的初级导体层51以从预定的两个连接垫部分的上表面延伸到电路元件形成区域12中的地电位层16上的第二绝缘膜18上。在此情况下,定位在两连接垫部分17上的,初级导体层51的两端部分构成连接垫部分51a、51b。而且,在其他的连接垫部分17上设置连接垫部分52。分别在除了它们的中央部分以外的连接垫部分51a、51b、52的那些部分上、和在第二绝缘膜18及初级导体层51的上表面上设置聚酰亚胺等的第三绝缘膜53。连接垫部分51a、51b、52的中央部分经由第三绝缘膜53中形成的开口部分54被暴露出。设置由弯曲布线形成的次级导体层55以使从预定的两个连接垫部分52的上表面延伸到第三绝缘膜53的上表面上并基本与初级导体层51重叠。导体层51、55和设置在它们之间的第三绝缘膜5构成一薄膜变压器50。在其他的连接垫部分52上设置连接垫56和连接垫部分51a、51b,且柱状电极21被设置在这些连接垫56的上表面上。在此情况下,预定的四个柱状电极21用作为薄膜变压器50的端子。在除了柱状电极21以外的组件的整个上表面上设置环氧树脂等的一密封膜22。
如上所述,在该半导体装置中,由两导体层51、55和居中的第三绝缘膜53构成的薄膜变压器50被设置在地电位层16的上方,该地电位层16被形成在电路元件形成区域12的上方,其间插入有第一绝缘层14,第二绝缘膜18位于地电位层16和薄膜变压器50之间。由于设置用作为阻挡层的地电位层,即使薄膜变压器50与电路元件形成区域12中设置的振荡电路等重叠,它们之间没有串扰发生。因此,可自由而没有限制地配置薄膜变压器50。
将参照图4A描述根据本发明的第五实施例的半导体装置。在该半导体装置中,带有开口部分19的第二绝缘膜18和其下面的部分具有与图1A中所示的第一实施例相同的结构。这些元件由相同的参考数字表示,因此省略对其的描述。在第五实施例中,如图4B或沿图4A中的线4B-4B截取的截面视图所示(图中密封膜22被去除),在第二绝缘膜18上设置相对大的方形下部导体层61以通过膜18基本面对电路元件形成区域12中的地电位层16。导体层16具有延伸到连接垫部分17中的预定的一个的上表面的突出。通过一插入的方形绝缘层62,在下部导体层61上设置一相对小的方形上部导体层63。两导体层61、63和其间的绝缘层62构成一薄膜电容器60。
被电连接至该连接垫17的下部导体层61的该部分被形成为一连接垫部分61a。在其他的连接垫17上设置连接垫部分64。在连接垫部分61a、64和上部导体层63的上表面上设置柱状电极21。在此情况下,设置在连接垫部分61a和上部导体层63上的两柱状电极21构成薄膜电容器60的端子。在除了柱状电极21以外的组件的整个上表面上设置环氧树脂等的一密封膜22。
如上所述,在该半导体装置中,由两导体层61、63和居中的第三绝缘层62构成的薄膜电容器60被设置在地电位层16上,该地电位层16被形成在电路元件形成区域12中,其间插入有第一绝缘层14,第二绝缘膜18位于地电位层16和薄膜电容器60之间。由于设置用作为阻挡层的地电位层16,即使薄膜电容器60与电路元件形成区域12中设置的振荡电路等重叠,它们之间没有串扰发生。因此,可自由而没有限制地配置薄膜电容器60。
特别地,在根据第四和第五实施例的半导体装置中,在电路元件形成区域上设置由多个布线层和多个绝缘层形成的一薄膜电路元件,其间插入有一绝缘膜,并在该绝缘层和该电路元件形成区域之间设置用作为一用于防止串扰的阻挡层的地电位层。因此,可自由配置该薄膜电路元件。
图5是概略地说明根据本发明的第六实施例的半导体装置的截面视图。在该半导体装置中,带有开口部分19的第二绝缘膜18和其下面的部分具有与图1A中所示的第一实施例相同的结构。这些元件由相同的参考数字表示,因此省略对其的描述。在第六实施例中,例如,在第二绝缘膜18上设置图2C中示出的薄膜SAW滤波器41。聚酰亚胺等的一第三绝缘膜71覆盖该薄膜SAW滤波器41。在第三绝缘膜71上设置一第二地电位层72。在第二地电位层72上设置聚酰亚胺等的一第四绝缘膜73以覆盖其。与图1A中所示的相同的重布线段20被设置在第四绝缘膜73上并分别电连接至连接垫13。在重布线段20上设置柱状电极21,且在除了柱状电极21以外的组件的整个上表面上设置环氧树脂等的一密封膜22。
在该结构中,由于设置了用作为第一阻挡层的第一地电位层16,例如薄膜SAW滤波器41的薄膜电路元件与电路元件形成区域12中设置的振荡电路等之间的串扰被防止,且该薄膜电路元件可被定位而无限制。而且,由于设置了用作为第二阻挡层的第二地电位层72,例如薄膜SAW滤波器41的薄膜电路元件与重布线段20之间的串扰被防止,且该重布线段20可被定位而无限制。
图6是概略地说明根据本发明的第七实施例的半导体装置的截面视图。在该半导体装置中,半导体基底上的元件具有与图1A中所示的第一实施例相同的结构。这些元件由相同的参考数字表示,因此省略对其的描述。在半导体基底11的下表面上设置一膜样电容器82,其间带有粘结剂81。该膜样电容器82包括一绝缘膜83和层叠在该绝缘膜83的上及下表面上的导体层84、85。例如膜样电阻器的一平面电路元件可代替膜样电容器82并结合至半导体基底11的下表面。在第七实施例中,设置在半导体基底11上的上部具有与第一实施例相同的结构但无需说,它可被第二至第六实施例中的结构所替代。
在上述实施例中,在半导体基底上设置薄膜电感器、薄膜SAW滤波器、薄膜变压器或薄膜电容器,带有插入的地电位层。然而,例如微带线或MMIC(微波单片集成电路)的薄膜电路元件也可被使用。在上述实施例中,该地电位层被设置作为用于防止串扰的阻挡层。然而,该地电位层可被一电源电位层或一多层薄膜结构的电磁波吸收层所替代。
其他的优点和改型对于本领域的熟练技术人员是显而易见的。因此本发明从其更广范围来讲并不限于以上示出和描述的具体细节和代表性实施例。不脱离由后附权利要求及其等同物限定的本发明的精神或范围,本领域的熟练技术人员可作出各种改型。

Claims (9)

1、一种半导体装置,包括:
具有电路元件形成区域和连接垫的半导体基底;
通过插入的第一绝缘膜,设置在所述电路元件形成区域上的阻挡层,其中该阻挡层覆盖所述电路元件形成区域,并形成地电位层、电源电位层和电磁波吸收层中的一个;
在具有所述阻挡层的所述第一绝缘膜上,通过插入的第二绝缘膜,设置在所述阻挡层上方,并被电连接至所述连接垫的重布线;
电连接至所述重布线的柱状电极;及
设置在除所述柱状电极之外的所述半导体基底的整个上表面,使所述柱状电极的上端面暴露于外部的密封膜。
2、根据权利要求1所述的半导体装置,还包括结合至所述半导体基底的下表面上的平面电路元件,其中该平面电路元件包括膜样电容器和膜样电阻器中的一个。
3、一种半导体装置,包括:
具有电路元件形成区域和连接垫的半导体基底;
通过插入的第一绝缘膜,设置在所述电路元件形成区域上的阻挡层,其中该阻挡层覆盖所述电路元件形成区域,并形成地电位层、电源电位层和电磁波吸收层中的一个;
在具有所述阻挡层的所述第一绝缘膜上,通过插入的第二绝缘膜,设置在所述阻挡层上方的薄膜电路元件;
电连接至所述连接垫的柱状电极;及
设置在除所述柱状电极之外的所述半导体基底的整个上表面,使所述柱状电极的上端面暴露于外部的密封膜。
4、根据权利要求3所述的半导体装置,所述薄膜电路元件具有至少一绝缘膜和设置有插入的所述绝缘膜的至少一导体层。
5、根据权利要求3所述的半导体装置,其中所述薄膜电路元件包括薄膜电感器、薄膜变压器、薄膜电容器、薄膜表面声波滤波器、微带线、和微波单片集成电路中的一个。
6、根据权利要求3所述的半导体装置,还包括结合至所述半导体基底的下表面上的平面电路元件,其中该平面电路元件包括膜样电容器和膜样电阻器中的一个。
7、一种半导体装置,包括:
具有电路元件形成区域和连接垫的半导体基底;
通过插入的第一绝缘膜,设置在所述电路元件形成区域上的第一阻挡层,其中该第一阻挡层覆盖所述电路元件形成区域,并形成地电位层、电源电位层和电磁波吸收层中的一个;
在具有所述第一阻挡层的所述第一绝缘膜上,通过插入的第二绝缘膜,设置在所述第一阻挡层上方的薄膜电路元件;
通过插入的第三绝缘膜,设置在具有所述薄膜电路元件的所述第二绝缘膜上的第二阻挡层,其中该第二阻挡层覆盖所述薄膜电路元件,并形成地电位层、电源电位层和电磁波吸收层中的一个;
在具有所述第二阻挡层的所述第三绝缘膜上,通过插入的第四绝缘膜,设置在所述第二阻挡层的上方,并被连接至所述连接垫的重布线;
电连接至所述重布线的柱状电极;及
设置在除所述柱状电极之外的所述半导体基底的整个上表面,使所述柱状电极的上端面暴露于外部的密封膜。
8、根据权利要求7所述的半导体装置,其中所述薄膜电路元件包括薄膜电感器、薄膜变压器、薄膜电容器、薄膜表面声波滤波器、微带线、和微波单片集成电路中的一个。
9、根据权利要求7所述的半导体装置,还包括结合至所述半导体基底的下表面上的平面电路元件,其中所述平面电路元件包括膜样电容器和膜样电阻器中的一个。
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