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JP2012221990A - Semiconductor device and manufacturing method of the same - Google Patents

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JP2012221990A JP2011082830A JP2011082830A JP2012221990A JP 2012221990 A JP2012221990 A JP 2012221990A JP 2011082830 A JP2011082830 A JP 2011082830A JP 2011082830 A JP2011082830 A JP 2011082830A JP 2012221990 A JP2012221990 A JP 2012221990A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device equipped with a MIM capacitor, in which a via hole is not essential and which can achieve large capacitor capacitance though in a small chip size and has a high degree of freedom in setting potentials of an inner electrode and an outer electrode of the MIM capacitor.SOLUTION: A semiconductor device 2 includes a semiconductor chip 10, an electronic circuit formed on a surface 10T of the semiconductor chip 10, and a MIM capacitor 20 formed on at least one lateral face 10L, 10R of the semiconductor chip 10 and having a laminate structure of an inner electrode 21, an insulation film 22 and an outer electrode 23 from the semiconductor chip 10 side. The semiconductor device 2 includes surface electrodes 30 planarly extending on the MIM capacitor 20 formed from the surface 10T of the semiconductor chip 10 to the lateral faces 10L, 10R to contact the inner electrode 21 of the MIM capacitor 20.

Description

本発明は、MIM(Metal Insulator Metal)キャパシタを備えた半導体装置とその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device having a MIM (Metal Insulator Metal) capacitor and a method for manufacturing the same.

MIMキャパシタは、電極(Metal)/絶縁膜(Insulator)/電極(Metal)の積層構造を有する。
従来のMIMキャパシタを有する半導体装置は、特許文献3の図7に示されるように、半導体基板の一方の面上に内部電極と絶縁膜と外部電極との積層構造を有するMIMキャパシタが形成された構造を有している。
例えば、高周波(RF)デバイスにおいては、高周波短絡回路を形成するために、容量の大きいMIMキャパシタが必要とされている。
しかしながら、上記従来構造では、大容量のMIMキャパシタが基板面積を占有するため、デバイスの縮小化が難しい。デバイスサイズの縮小化を考慮すれば、キャパシタの容量には制限があり、回路構成上どうしても大容量のキャパシタが必要な場合には、集積回路からいったん外部に配線を引き出し、チップコンデンサ等を外付けすることで対応している。
The MIM capacitor has a laminated structure of an electrode (Metal) / an insulating film (Insulator) / an electrode (Metal).
In a conventional semiconductor device having an MIM capacitor, as shown in FIG. 7 of Patent Document 3, an MIM capacitor having a laminated structure of an internal electrode, an insulating film, and an external electrode is formed on one surface of a semiconductor substrate. It has a structure.
For example, in a radio frequency (RF) device, a large-capacity MIM capacitor is required to form a high frequency short circuit.
However, in the conventional structure described above, since the large-capacity MIM capacitor occupies the substrate area, it is difficult to reduce the size of the device. Considering the reduction in device size, the capacity of the capacitor is limited. When a large capacity capacitor is absolutely necessary for the circuit configuration, the wiring is once drawn out from the integrated circuit and a chip capacitor etc. is externally attached. It corresponds by doing.

特許文献1、2では、半導体基板を貫通するバイアホールの内部にMIMキャパシタを設けた半導体装置が提案されている(特許文献1の第1図、特許文献2の図1等)。かかる構成では、MIMキャパシタの基板占有面積を小さくでき、チップを小型化しつつ大きな容量を得ることができる。   Patent Documents 1 and 2 propose a semiconductor device in which a MIM capacitor is provided inside a via hole penetrating a semiconductor substrate (FIG. 1 of Patent Document 1, FIG. 1 of Patent Document 2, and the like). In such a configuration, the area occupied by the substrate of the MIM capacitor can be reduced, and a large capacity can be obtained while miniaturizing the chip.

特許文献3には、半導体チップの少なくとも側面または裏面にMIMキャパシタを設けた半導体装置が提案されている(請求項1、図1、図2)。かかる構成では、MIMキャパシタの基板占有面積を小さくでき、チップを小型化しつつ大きな容量を得ることができる。
特許文献3に記載の半導体装置の製造方法では、半導体基板の主表面上のスクライブラインとなるべき領域を一定の深さでエッチングし凹部を形成する工程と、半導体基板主表面に形成された電子回路の配線の一部を凹部上まで形成する工程と、半導体基板の主表面を保護し半導体基板をスクライブラインに沿ってダイシングし半導体チップに分割する工程と、半導体チップの側面および裏面に内部電極を形成する工程と、内部電極上に絶縁膜を堆積する工程と、絶縁膜上に外部電極を形成する工程と、半導体チップをリードフレーム上にダイスボンドし電気的に外部と接続する工程とを含んでいる(請求項5、図3)。
Patent Document 3 proposes a semiconductor device in which an MIM capacitor is provided on at least a side surface or a back surface of a semiconductor chip (Claim 1, FIG. 1, and FIG. 2). In such a configuration, the area occupied by the substrate of the MIM capacitor can be reduced, and a large capacity can be obtained while miniaturizing the chip.
In the method of manufacturing a semiconductor device described in Patent Document 3, a step of etching a region to be a scribe line on the main surface of the semiconductor substrate with a certain depth to form a recess, and an electron formed on the main surface of the semiconductor substrate Forming a part of the circuit wiring up to the recess, protecting the main surface of the semiconductor substrate, dicing the semiconductor substrate along the scribe line and dividing it into semiconductor chips, and internal electrodes on the side and back surfaces of the semiconductor chip A step of depositing an insulating film on the internal electrode, a step of forming an external electrode on the insulating film, and a step of die-bonding the semiconductor chip on the lead frame and electrically connecting to the outside. (Claim 5 and FIG. 3).

特開平03-99461号公報Japanese Patent Laid-Open No. 03-99461 特開平11-195751号公報JP 11-195751 A 特開平07-106515号公報JP 07-106515 A

特許文献1、2の構成は、バイアホールを持たない半導体チップには適用できない。また、特許文献1、2の構成では、バイアホール内に形成できるMIMキャパシタの最大容量は、バイアホールの内面積によって決まる。そのため、それ以上の容量が必要な場合(例えば平滑コンデンサではできるだけ大きな容量が必要となる)には基板面上にMIMキャパシタを延設する必要があるため、MIMキャパシタの基板占有面積が増大してしまい、チップの小型化が難しい。   The configurations of Patent Documents 1 and 2 cannot be applied to a semiconductor chip having no via hole. In the configurations of Patent Documents 1 and 2, the maximum capacity of the MIM capacitor that can be formed in the via hole is determined by the inner area of the via hole. For this reason, when a larger capacity is required (for example, a smoothing capacitor requires as large a capacity as possible), it is necessary to extend the MIM capacitor on the substrate surface. Therefore, it is difficult to reduce the size of the chip.

特許文献1〜3の半導体装置はいずれも、裏面側が半導体パッケージ等に実装される。これらの半導体装置では、裏面側がグランド電位に固定され、キャパシタへの入力電圧をグランド電位にすることしかできず、デバイスの出力側にしか使用することができない。デバイスの入力側にキャパシタを必要とする場合、チップの巨大化を防ぐためには外付けのチップコンデンサ等が必要となる。   In each of the semiconductor devices of Patent Documents 1 to 3, the back surface side is mounted on a semiconductor package or the like. In these semiconductor devices, the back side is fixed to the ground potential, the input voltage to the capacitor can only be set to the ground potential, and can only be used on the output side of the device. When a capacitor is required on the input side of the device, an external chip capacitor or the like is required to prevent the chip from becoming large.

本発明の半導体装置は、
半導体チップと、
前記半導体チップの表面に形成された電子回路と、
前記半導体チップの少なくとも1つの側面に形成され、前記半導体チップ側から内部電極と絶縁膜と外部電極との積層構造を有するMIM(Metal Insulator Metal)キャパシタとを備え、
前記半導体チップの前記表面上から前記側面に形成された前記MIMキャパシタ上に平面的に延びて、前記MIMキャパシタの前記内部電極に接触した表面電極を備えたものである。
The semiconductor device of the present invention is
A semiconductor chip;
An electronic circuit formed on the surface of the semiconductor chip;
An MIM (Metal Insulator Metal) capacitor formed on at least one side surface of the semiconductor chip and having a laminated structure of an internal electrode, an insulating film, and an external electrode from the semiconductor chip side;
The semiconductor chip includes a surface electrode that extends in a plane from the surface of the semiconductor chip onto the MIM capacitor formed on the side surface and contacts the internal electrode of the MIM capacitor.

本発明の半導体装置においては、半導体チップの少なくとも1つの側面にMIMキャパシタが形成されている。したがって、本発明の半導体装置においては、バイアホールを必須とせず、MIMキャパシタが半導体チップの表面を占有することなく大きなMIMキャパシタ面積が得られ、小さなチップサイズにおいても大きなキャパシタ容量を実現することができる。
さらに、本発明の半導体装置は、半導体チップの表面上から半導体チップの側面に形成されたMIMキャパシタ上に平面的に延びて、MIMキャパシタの内部電極に接触した表面電極を備えている。かかる構成では、MIMキャパシタの表面電極又は外部電極に任意の電位を印加することができるので、MIMキャパシタの内部電極と外部電極の電位の設定自由度が高い。
In the semiconductor device of the present invention, an MIM capacitor is formed on at least one side surface of the semiconductor chip. Therefore, in the semiconductor device of the present invention, a via hole is not essential, a large MIM capacitor area can be obtained without the MIM capacitor occupying the surface of the semiconductor chip, and a large capacitor capacity can be realized even with a small chip size. it can.
Furthermore, the semiconductor device of the present invention includes a surface electrode that extends in a planar manner from the surface of the semiconductor chip onto the MIM capacitor formed on the side surface of the semiconductor chip and contacts the internal electrode of the MIM capacitor. In such a configuration, since an arbitrary potential can be applied to the surface electrode or the external electrode of the MIM capacitor, the degree of freedom in setting the potentials of the internal electrode and the external electrode of the MIM capacitor is high.

本発明によれば、MIMキャパシタを備え、バイアホールを必須とせず、小さなチップサイズにおいても大きなキャパシタ容量を実現することができ、MIMキャパシタの内部電極と外部電極の電位の設定自由度が高い半導体装置を提供することができる。   According to the present invention, a semiconductor having a MIM capacitor, which does not require a via hole, can realize a large capacitor capacity even in a small chip size, and has a high degree of freedom in setting potentials of an internal electrode and an external electrode of the MIM capacitor. An apparatus can be provided.

第1実施形態に係る半導体装置の一態様を示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows the one aspect | mode of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置の他の態様を示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows the other aspect of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment. 図1Bの半導体装置の製造工程図である。FIG. 1B is a manufacturing process diagram of the semiconductor device of FIG. 1B. 図1Bの半導体装置の製造工程図である。FIG. 1B is a manufacturing process diagram of the semiconductor device of FIG. 1B. 図1Bの半導体装置の製造工程図である。FIG. 1B is a manufacturing process diagram of the semiconductor device of FIG. 1B. 図1Bの半導体装置の製造工程図である。FIG. 1B is a manufacturing process diagram of the semiconductor device of FIG. 1B. 図1Bの半導体装置の実装例を示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows the example of mounting of the semiconductor device of FIG. 1B. 図1Bの半導体装置の他の実装例を示す要部断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a principal part showing another example of mounting the semiconductor device of FIG. 1B. 図1Bの半導体装置の他の実装例を示す要部断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a principal part showing another example of mounting the semiconductor device of FIG. 1B. 第2実施形態に係る半導体装置を示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment. 図4の半導体装置の製造工程図である。FIG. 5 is a manufacturing process diagram of the semiconductor device of FIG. 4. 図4の半導体装置の製造工程図である。FIG. 5 is a manufacturing process diagram of the semiconductor device of FIG. 4. 図4の半導体装置の製造工程図である。FIG. 5 is a manufacturing process diagram of the semiconductor device of FIG. 4. 図4の半導体装置の製造工程図である。FIG. 5 is a manufacturing process diagram of the semiconductor device of FIG. 4.

「第1実施形態」
図面を参照して、本発明に係る第1実施形態の半導体装置の構成について説明する。図1A及び図1Bは本実施形態に係る半導体装置の態様を示す要部断面図である。図2A〜図2Dは図1Bの半導体装置の製造工程図である。図面上は視認しやすくするため、各部材の縮尺や位置は適宜実際のものとは異ならせて、簡略化してある。
“First Embodiment”
The configuration of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1A and 1B are main part cross-sectional views showing aspects of the semiconductor device according to the present embodiment. 2A to 2D are manufacturing process diagrams of the semiconductor device of FIG. 1B. In order to facilitate visual recognition on the drawings, the scale and position of each member are appropriately different from the actual ones and simplified.

図1A及び図1Bに示す半導体装置1A、1Bは、半導体チップ10に少なくとも1つのMIM(Metal Insulator Metal)キャパシタ20が形成されたものである。
半導体チップ10は、半導体基板11の表面10T(図示上面)に半導体素子及び配線等が形成されて、電子回路が形成されたものである。
The semiconductor devices 1A and 1B shown in FIGS. 1A and 1B are obtained by forming at least one MIM (Metal Insulator Metal) capacitor 20 on a semiconductor chip 10.
The semiconductor chip 10 is an electronic circuit in which semiconductor elements, wirings, and the like are formed on a surface 10T (upper surface in the drawing) of a semiconductor substrate 11.

図1Aに示す態様では、半導体チップ10の1つの側面10L(図示左側面)に、MIMキャパシタ20が形成されている。
図1Bに示す態様では、半導体チップ10の2つの側面10L(図示左側面)、10R(図示右側面)に、MIMキャパシタ20が形成されている。
いずれの態様において、MIMキャパシタ20は、半導体チップ10側から内部電極21と絶縁膜(容量膜)22と外部電極23との積層構造を有している。
In the embodiment shown in FIG. 1A, the MIM capacitor 20 is formed on one side surface 10 </ b> L (the left side surface in the drawing) of the semiconductor chip 10.
In the embodiment shown in FIG. 1B, MIM capacitors 20 are formed on two side surfaces 10L (the left side surface in the drawing) and 10R (the right side surface in the drawing) of the semiconductor chip 10.
In any embodiment, the MIM capacitor 20 has a laminated structure of an internal electrode 21, an insulating film (capacitance film) 22, and an external electrode 23 from the semiconductor chip 10 side.

半導体装置1A、1Bには、半導体チップ10の表面10T上から側面に形成されたMIMキャパシタ20上に平面的に延びて、MIMキャパシタ20の内部電極21に接触した表面電極30が設けられている。表面電極30の数は、半導体チップ10の側面に形成されたMIMキャパシタ20の数に対応している。   The semiconductor devices 1 </ b> A and 1 </ b> B are provided with a surface electrode 30 that extends in a planar manner from the surface 10 </ b> T of the semiconductor chip 10 onto the MIM capacitor 20 formed on the side surface and contacts the internal electrode 21 of the MIM capacitor 20. . The number of surface electrodes 30 corresponds to the number of MIM capacitors 20 formed on the side surface of the semiconductor chip 10.

図示するように、MIMキャパシタ20の内部電極21は、半導体チップ10の側面10L又は側面10Rと表面電極30の半導体チップ10より張り出した部分の下面に跨って、断面視L字状に屈曲して形成されている。この内部電極21上に、内部電極21の形状に沿って断面視L字状の絶縁膜22が積層され、その上に平坦な外部電極23が積層されている。
内部電極21/絶縁膜22/外部電極23の積層パターンは、内部電極21が表面電極30に接し、外部電極23が表面電極30に接しないものであればよく、適宜設計変更できる。
As shown in the figure, the internal electrode 21 of the MIM capacitor 20 is bent in an L shape in cross section across the side surface 10L or the side surface 10R of the semiconductor chip 10 and the lower surface of the surface electrode 30 protruding from the semiconductor chip 10. Is formed. On the internal electrode 21, an insulating film 22 having an L-shaped cross section is stacked along the shape of the internal electrode 21, and a flat external electrode 23 is stacked thereon.
The laminated pattern of the internal electrode 21 / insulating film 22 / external electrode 23 may be any design as long as the internal electrode 21 is in contact with the surface electrode 30 and the external electrode 23 is not in contact with the surface electrode 30.

半導体基板11としては特に制限なく、GaAs基板等が挙げられる。
内部電極21及び外部電極23の主成分は導電性金属であれば特に制限なく、TiPtAu、TiAu、及びAl等が挙げられる。内部電極21と外部電極23の主成分は同一でも非同一でもよい。内部電極21及び外部電極23の厚さは特に制限なく、500〜10000Å程度が好ましい。
絶縁膜(容量膜)22としては特に制限なく、SiN膜等が挙げられる。絶縁膜の厚さは特に制限なく、750〜5000Å程度の範囲内で、所望の容量密度が得られる厚さとする。例えば、1000Å厚のSiN膜、100μm×100μmの面積サイズの場合、約7pFの容量が得られる。
The semiconductor substrate 11 is not particularly limited and includes a GaAs substrate.
If the main component of the internal electrode 21 and the external electrode 23 is an electroconductive metal, there will be no restriction | limiting in particular, TiPtAu, TiAu, Al, etc. will be mentioned. The main components of the internal electrode 21 and the external electrode 23 may be the same or non-identical. The thicknesses of the internal electrode 21 and the external electrode 23 are not particularly limited, and are preferably about 500 to 10,000 mm.
The insulating film (capacitance film) 22 is not particularly limited, and examples thereof include a SiN film. The thickness of the insulating film is not particularly limited, and is set to a thickness that provides a desired capacity density within a range of about 750 to 5000 mm. For example, in the case of a SiN film having a thickness of 1000 mm and an area size of 100 μm × 100 μm, a capacity of about 7 pF can be obtained.

図2A〜図2Dを参照して、上記の半導体装置1Bの製造方法例について説明する。   With reference to FIGS. 2A to 2D, an example of a method for manufacturing the semiconductor device 1B will be described.

[工程(1)]
はじめに、複数の半導体チップ10を形成可能な半導体基板11を用意する。
上記の半導体基板11の各チップ形成領域の表面10Tに、半導体素子及び配線等を含む電子回路を形成する。その後必要に応じて、半導体基板11の裏面側を部分的に除去して、基板11を薄板化することができる。このとき、半導体基板11の表面10Tを支持基板等に保持させてもよい。
[Step (1)]
First, a semiconductor substrate 11 on which a plurality of semiconductor chips 10 can be formed is prepared.
An electronic circuit including semiconductor elements and wirings is formed on the surface 10T of each chip formation region of the semiconductor substrate 11 described above. Thereafter, if necessary, the back surface side of the semiconductor substrate 11 can be partially removed to make the substrate 11 thinner. At this time, the surface 10T of the semiconductor substrate 11 may be held on a support substrate or the like.

[工程(2)]
次に図2Aに示すように、半導体基板11の表面10Tに、複数の半導体装置1Bの表面電極30を、互いに隣接する半導体チップ10の表面電極30同士が繋がるようにパターン形成する。
[Step (2)]
Next, as shown in FIG. 2A, the surface electrodes 30 of the plurality of semiconductor devices 1B are patterned on the surface 10T of the semiconductor substrate 11 so that the surface electrodes 30 of the adjacent semiconductor chips 10 are connected to each other.

[工程(3)]
次に図2Bに示すように、表面電極30を残したまま半導体基板11を裏面側からエッチングし、半導体基板11を複数の半導体チップ10に分割する(エッチカット)。
[Step (3)]
Next, as shown in FIG. 2B, the semiconductor substrate 11 is etched from the back side while leaving the front electrode 30, and the semiconductor substrate 11 is divided into a plurality of semiconductor chips 10 (etch cut).

[工程(4)〜工程(5)]
次に図2B〜図2Dに示すように、複数の半導体チップ10の側面10L、10RにMIMキャパシタ20を形成し(工程(4))、互いに隣接する半導体チップ10の表面電極30を分離する(工程(5))。
[Step (4) to Step (5)]
Next, as shown in FIGS. 2B to 2D, MIM capacitors 20 are formed on the side surfaces 10L and 10R of the plurality of semiconductor chips 10 (step (4)), and the surface electrodes 30 of the semiconductor chips 10 adjacent to each other are separated (step (4)). Step (5)).

図示する例では、工程(4)〜工程(5)を以下のように実施している。
複数の半導体チップ10に分割した半導体基板11に対して、裏面10B側から内部電極21の材料をスパッタするなどして、各半導体チップ10の裏面10B、各半導体チップ10の側面10L、10R、及び表面電極30の裏面10B側の露出面に内部電極21を成膜し、さらにその上に絶縁膜22を同様のパターンで成膜する。
次に、半導体基板11の裏面10B側に所定パターンのフォトレジスト膜を形成し、これをマスクとして外部電極23の材料をスパッタするなどして、外部電極23をパターン成膜する。このとき、各半導体チップ10の側面10L、10R上にのみ外部電極23をパターン成膜する。
その後、半導体基板11の裏面10B上の内部電極21と絶縁膜22、及び互いに隣接する半導体チップ10間の表面電極30と内部電極21と絶縁膜22の積層部分をエッチング除去する。
工程(4)〜工程(5)における各層の成膜とパターニングは適宜変更可能である。
以上のようにして、半導体装置1Bが製造される。
In the illustrated example, steps (4) to (5) are performed as follows.
By sputtering the material of the internal electrode 21 from the back surface 10B side to the semiconductor substrate 11 divided into a plurality of semiconductor chips 10, the back surface 10B of each semiconductor chip 10, the side surfaces 10L, 10R of each semiconductor chip 10, and The internal electrode 21 is formed on the exposed surface of the front electrode 30 on the back surface 10B side, and the insulating film 22 is further formed in a similar pattern thereon.
Next, a photoresist film having a predetermined pattern is formed on the back surface 10B side of the semiconductor substrate 11, and the external electrode 23 is formed into a pattern by sputtering the material of the external electrode 23 using this as a mask. At this time, the external electrode 23 is pattern-formed only on the side surfaces 10L and 10R of each semiconductor chip 10.
Thereafter, the internal electrode 21 and the insulating film 22 on the back surface 10B of the semiconductor substrate 11 and the laminated portion of the surface electrode 30, the internal electrode 21 and the insulating film 22 between the adjacent semiconductor chips 10 are etched away.
The film formation and patterning of each layer in step (4) to step (5) can be changed as appropriate.
The semiconductor device 1B is manufactured as described above.

上記の半導体装置1Bは、図3A〜図3Cに例を示すように、セラミック製等の半導体パッケージに実装することができる。図3A〜図3Cにおいて、同じ構成要素については同じ参照符号を付してある。   The semiconductor device 1B can be mounted on a ceramic package such as a ceramic as shown in FIGS. 3A to 3C. 3A to 3C, the same components are denoted by the same reference numerals.

図3A〜図3Cに示す例ではいずれも、半導体装置1Bが半導体パッケージ50の内底面に絶縁性半田51を介して実装されている(図3Cでは、絶縁性半田51の図示を省略)。半導体装置1Bの側面10L、10Rに形成された2個のMIMキャパシタ20に対して、それぞれリード線61、62が接続されている。リード線61、62としては、銅線に金メッキを施したものなどが使用できる。
いずれの例においても、リード線61、62は表面電極30又はMIMキャパシタ20の外部電極23に導通されている。
In any of the examples shown in FIGS. 3A to 3C, the semiconductor device 1B is mounted on the inner bottom surface of the semiconductor package 50 via the insulating solder 51 (the insulating solder 51 is not shown in FIG. 3C). Lead wires 61 and 62 are connected to the two MIM capacitors 20 formed on the side surfaces 10L and 10R of the semiconductor device 1B, respectively. As the lead wires 61 and 62, a copper wire plated with gold can be used.
In any example, the lead wires 61 and 62 are electrically connected to the surface electrode 30 or the external electrode 23 of the MIM capacitor 20.

図3Aに示す例では半導体パッケージ50内に図示右側方からリード線61が挿入され、その先端が半導体チップ10の図示右側面10Rに形成されたMIMキャパシタ20の外部電極23に圧着されている。
半導体パッケージ50内に図示左側方からリード線62が挿入され、半導体チップ10の図示左側面10Lに形成されたMIMキャパシタ20の内部電極21に接触する表面電極30とリード線62とがワイヤボンディングにより接続されている。
In the example shown in FIG. 3A, a lead wire 61 is inserted into the semiconductor package 50 from the right side of the figure, and the tip thereof is crimped to the external electrode 23 of the MIM capacitor 20 formed on the right side 10R of the semiconductor chip 10.
A lead wire 62 is inserted into the semiconductor package 50 from the left side in the figure, and the surface electrode 30 and the lead wire 62 that are in contact with the internal electrode 21 of the MIM capacitor 20 formed on the left side 10L in the figure of the semiconductor chip 10 are bonded by wire bonding. It is connected.

図3Bに示す例では、半導体パッケージ50の図示右内壁面に内部電極52が形成されており、半導体パッケージ50に図示右側方から挿入されたリード線61の先端が内部電極52に圧着されている。そして、半導体装置1Bの図示右側面10Rに形成されたMIMキャパシタ20の外部電極23が内部電極52に当接されている。
半導体パッケージ50内に図示左側方からリード線62が挿入され、その先端が半導体チップ10の図示左側面10L(図示左側面)に形成されたMIMキャパシタ20の外部電極23に圧着されている。
In the example shown in FIG. 3B, the internal electrode 52 is formed on the right inner wall surface of the semiconductor package 50 in the drawing, and the leading end of the lead wire 61 inserted into the semiconductor package 50 from the right side of the drawing is crimped to the internal electrode 52. . The external electrode 23 of the MIM capacitor 20 formed on the right side 10 </ b> R of the semiconductor device 1 </ b> B is in contact with the internal electrode 52.
A lead wire 62 is inserted into the semiconductor package 50 from the left side in the figure, and a tip thereof is crimped to the external electrode 23 of the MIM capacitor 20 formed on the left side 10L (left side in the figure) of the semiconductor chip 10.

図3Cに示す例では、半導体パッケージ50内に図示右側方からリード線61が挿入され、その先端が半導体チップ10の図示右側面10Rに形成されたMIMキャパシタ20の外部電極23に圧着されている。
半導体パッケージ50内に図示左側方からリード線62が挿入され、その先端が半導体チップ10の図示左側面10L(図示左側面)に形成されたMIMキャパシタ20の外部電極23に圧着されている。
In the example shown in FIG. 3C, a lead wire 61 is inserted into the semiconductor package 50 from the right side in the figure, and the tip thereof is crimped to the external electrode 23 of the MIM capacitor 20 formed on the right side 10R in the figure of the semiconductor chip 10. .
A lead wire 62 is inserted into the semiconductor package 50 from the left side in the figure, and a tip thereof is crimped to the external electrode 23 of the MIM capacitor 20 formed on the left side 10L (left side in the figure) of the semiconductor chip 10.

リード線61、62と表面電極30又はMIMキャパシタ20の外部電極23との導電接続構造は適宜設計変更可能である。   The conductive connection structure between the lead wires 61 and 62 and the surface electrode 30 or the external electrode 23 of the MIM capacitor 20 can be appropriately changed in design.

本実施形態の半導体装置1A、1Bにおいては、MIMキャパシタ20が半導体チップ10の側面10L、若しくは10L及び10Rに形成されている。
本実施形態では、MIMキャパシタ20が半導体チップ10の1つ又は2つの側面に形成されているが、3つ以上の側面にMIMキャパシタ20を設けてもよい。
本実施形態の半導体装置1A、1Bにおいては、バイアホールを必須とせず、小さなチップサイズにおいても大きなキャパシタ容量を実現することができる。
In the semiconductor devices 1A and 1B of the present embodiment, the MIM capacitor 20 is formed on the side surface 10L of the semiconductor chip 10, or 10L and 10R.
In the present embodiment, the MIM capacitor 20 is formed on one or two side surfaces of the semiconductor chip 10, but the MIM capacitor 20 may be provided on three or more side surfaces.
In the semiconductor devices 1A and 1B of the present embodiment, a via hole is not essential, and a large capacitor capacity can be realized even with a small chip size.

「背景技術の項」で挙げた特許文献1、2のように、バイアホール内にMIMキャパシタを形成する場合、例えば、基板厚さが100μmのとき、半径50μmφのストレートなバイアホールの内面積は15700μmであり、このバイアホールが半導体チップに6個ある場合、105975μmが最大MIMキャパシタ面積となる。
これに対して、半導体チップの側面にMIMキャパシタを形成する場合、例えば、チップサイズが1000μm×1000μm、基板厚さ100μmの条件で、MIMキャパシタの面積を最大400000μmにすることができる。
本実施形態の構成では、このような大きな容量を実現しつつも、MIMキャパシタ20が半導体チップ10の表面を占有することなく、バイアホールを用いた構成よりもMIMキャパシタ20の基板占有面積を低減できる。
本実施形態の半導体装置1A、1Bは、バイアホールのない半導体チップにも適用可能であり、適用範囲が広い。
When the MIM capacitor is formed in the via hole as in Patent Documents 1 and 2 listed in “Background Art”, for example, when the substrate thickness is 100 μm, the inner area of the straight via hole having a radius of 50 μmφ is If it is 15700 μm 2 and there are six via holes in the semiconductor chip, 105975 μm 2 is the maximum MIM capacitor area.
In contrast, when forming a MIM capacitor on the side surface of the semiconductor chip, for example, chip size 1000 .mu.m × 1000 .mu.m, with the conditions of the substrate thickness 100 [mu] m, may be the area of the MIM capacitor to the maximum 400000μm 2.
In the configuration of this embodiment, the MIM capacitor 20 does not occupy the surface of the semiconductor chip 10 while realizing such a large capacitance, and the substrate occupation area of the MIM capacitor 20 is reduced as compared with the configuration using via holes. it can.
The semiconductor devices 1A and 1B of the present embodiment can be applied to a semiconductor chip having no via hole and have a wide application range.

さらに本実施形態の半導体装置1A、1Bは、半導体チップ10の表面10T上から半導体チップ10の側面に形成されたMIMキャパシタ20上に平面的に延びて、MIMキャパシタ20の内部電極21に接触した表面電極30を備えている。かかる構成では、図3A〜図3Cに例示したように、MIMキャパシタ20の内部電極21と導通された表面電極30又は外部電極23にリード線61、62等を介して任意の電位を印加することができるので、MIMキャパシタ20の内部電極21と外部電極23の電位の設定自由度が高い。したがって、本実施形態では、「背景技術の項」で挙げた特許文献1〜3のように裏面側がグランド電位に固定されることなく、デバイスの入力側と出力側のいずれにも使用できる。
本実施形態の半導体装置1A、1Bでは、外付けのチップコンデンサ等が不要であり、デバイスの小型化を図ることができる。
Furthermore, the semiconductor devices 1 </ b> A and 1 </ b> B of the present embodiment extend planarly from the surface 10 </ b> T of the semiconductor chip 10 onto the MIM capacitor 20 formed on the side surface of the semiconductor chip 10, and contact the internal electrode 21 of the MIM capacitor 20. A surface electrode 30 is provided. In this configuration, as illustrated in FIGS. 3A to 3C, an arbitrary potential is applied to the surface electrode 30 or the external electrode 23 that is electrically connected to the internal electrode 21 of the MIM capacitor 20 via the lead wires 61 and 62. Therefore, the degree of freedom in setting the potentials of the internal electrode 21 and the external electrode 23 of the MIM capacitor 20 is high. Therefore, in this embodiment, the back side is not fixed to the ground potential as in Patent Documents 1 to 3 listed in the “Background Art” section, and can be used on either the input side or the output side of the device.
In the semiconductor devices 1A and 1B of the present embodiment, an external chip capacitor or the like is unnecessary, and the device can be reduced in size.

以上のように、本実施形態によれば、MIMキャパシタ20を備え、バイアホールを必須とせず、小さなチップサイズにおいても大きなキャパシタ容量を実現することができ、MIMキャパシタ20の内部電極21と外部電極23の電位の設定自由度が高い半導体装置1A、1Bを提供することができる。   As described above, according to the present embodiment, the MIM capacitor 20 is provided, a via hole is not essential, and a large capacitor capacity can be realized even with a small chip size. The internal electrode 21 and the external electrode of the MIM capacitor 20 can be realized. The semiconductor devices 1A and 1B having a high degree of freedom in setting the potential of 23 can be provided.

「第2実施形態」
図面を参照して、本発明に係る第2実施形態の半導体装置の構成について説明する。図4は本実施形態に係る半導体装置の要部断面図である。図5A〜図5Dは図4の半導体装置の製造工程図である。第1実施形態と同じ構成要素については同じ参照符号を付して、説明を省略する。
“Second Embodiment”
The configuration of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment. 5A to 5D are manufacturing process diagrams of the semiconductor device of FIG. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

第1実施形態では、半導体チップ10の少なくとも1つの側面にMIMキャパシタが形成された態様について説明したが、MIMキャパシタは半導体チップ10の少なくとも1つの側面と裏面に形成されてもよい。   In the first embodiment, the aspect in which the MIM capacitor is formed on at least one side surface of the semiconductor chip 10 has been described. However, the MIM capacitor may be formed on at least one side surface and the back surface of the semiconductor chip 10.

図4に示す半導体装置2では、半導体チップ10の1つの側面10L(図示左側面)から裏面10Bに跨って形成されたMIMキャパシタ20と、半導体チップ10の他方の側面10R(図示右側面)から裏面10Bに跨って形成されたMIMキャパシタ20(計2つのMIMキャパシタ20)が形成されている。2つのMIMキャパシタ20間には、開口部25が形成されている。
MIMキャパシタ20の積層構造は、第1実施形態と同様である。
In the semiconductor device 2 shown in FIG. 4, from the MIM capacitor 20 formed from one side surface 10 </ b> L (left side surface in the drawing) to the back surface 10 </ b> B of the semiconductor chip 10 and from the other side surface 10 </ b> R (right side surface in the drawing) of the semiconductor chip 10. MIM capacitors 20 (two MIM capacitors 20 in total) formed across the back surface 10B are formed. An opening 25 is formed between the two MIM capacitors 20.
The laminated structure of the MIM capacitor 20 is the same as that of the first embodiment.

本実施形態においても、半導体チップ10の表面10T上から側面10L、10Rに形成されたMIMキャパシタ20上に平面的に延びて、MIMキャパシタ20の内部電極21に接触した2つの表面電極30が設けられている。表面電極30の数は、半導体チップ10の側面に形成されたMIMキャパシタ20の数に対応している。
半導体チップ10の側面10L、10Rに形成されたMIMキャパシタ20と表面電極30との接続構造は第1実施形態と同様である。
Also in the present embodiment, two surface electrodes 30 that extend in a planar manner from the surface 10T of the semiconductor chip 10 onto the MIM capacitors 20 formed on the side surfaces 10L and 10R and are in contact with the internal electrodes 21 of the MIM capacitor 20 are provided. It has been. The number of surface electrodes 30 corresponds to the number of MIM capacitors 20 formed on the side surface of the semiconductor chip 10.
The connection structure between the MIM capacitor 20 formed on the side surfaces 10L and 10R of the semiconductor chip 10 and the surface electrode 30 is the same as in the first embodiment.

図5A〜図5Dを参照して、上記の半導体装置2の製造方法例について説明する。   An example of a method for manufacturing the semiconductor device 2 will be described with reference to FIGS. 5A to 5D.

[工程(1)]
はじめに、複数の半導体チップ10を形成可能な半導体基板11を用意する。
上記の半導体基板11の各チップ形成領域の表面10Tに、半導体素子及び配線等を含む電子回路を形成する。その後必要に応じて、半導体基板11の裏面側を部分的に除去して、基板11を薄板化することができる。このとき、半導体基板11の表面を支持基板等に保持させてもよい。
[Step (1)]
First, a semiconductor substrate 11 on which a plurality of semiconductor chips 10 can be formed is prepared.
An electronic circuit including semiconductor elements and wirings is formed on the surface 10T of each chip formation region of the semiconductor substrate 11 described above. Thereafter, if necessary, the back surface side of the semiconductor substrate 11 can be partially removed to make the substrate 11 thinner. At this time, the surface of the semiconductor substrate 11 may be held on a support substrate or the like.

[工程(2)]
次に図5Aに示すように、半導体基板11の表面10Tに、複数の半導体装置2の表面電極30を、互いに隣接する半導体チップ10の表面電極30同士が繋がるように形成する。
[Step (2)]
Next, as shown in FIG. 5A, the surface electrodes 30 of the plurality of semiconductor devices 2 are formed on the surface 10T of the semiconductor substrate 11 so that the surface electrodes 30 of the adjacent semiconductor chips 10 are connected to each other.

[工程(3)]
次に図5Bに示すように、表面電極30を残したまま半導体基板11を裏面側からエッチングし、半導体基板11を複数の半導体チップ10に分割する(エッチカット)。
[Step (3)]
Next, as shown in FIG. 5B, the semiconductor substrate 11 is etched from the back side while leaving the front electrode 30, and the semiconductor substrate 11 is divided into a plurality of semiconductor chips 10 (etch cut).

[工程(4)〜工程(5)]
次に図5B〜図5Dに示すように、複数の半導体チップ10にそれぞれMIMキャパシタ20を形成し(工程(4))、互いに隣接する半導体チップ10の表面電極30を分離する(工程(5))。
[Step (4) to Step (5)]
Next, as shown in FIGS. 5B to 5D, the MIM capacitors 20 are respectively formed on the plurality of semiconductor chips 10 (step (4)), and the surface electrodes 30 of the semiconductor chips 10 adjacent to each other are separated (step (5)). ).

図示する例では、工程(4)〜工程(5)を以下のように実施している。
複数の半導体チップ10に分割した半導体基板11に対して、裏面10B側から内部電極21の材料をスパッタするなどして、各半導体チップ10の裏面10B、各半導体チップ10の側面10L、10R、及び表面電極30の裏面10B側の露出面に内部電極21を成膜し、さらにその上に絶縁膜22を同様のパターンで成膜する。
次に、半導体基板11の裏面10B側に所定パターンのフォトレジスト膜を形成し、これをマスクとして外部電極23の材料をスパッタするなどして、外部電極23をパターン成膜する。このとき、各半導体チップ10の側面10L、10R及び裏面10B上に、開口部25を有する外部電極23をパターン成膜する。
その後、半導体基板11の裏面10B上の開口部25領域の内部電極21と絶縁膜22の積層部分、及び互いに隣接する半導体チップ10間の表面電極30と内部電極21と絶縁膜22の積層部分をエッチング除去する。
工程(4)〜工程(5)における各層の成膜とパターニングは適宜変更可能である。
以上のようにして、半導体装置2が製造される。
In the illustrated example, steps (4) to (5) are performed as follows.
By sputtering the material of the internal electrode 21 from the back surface 10B side to the semiconductor substrate 11 divided into a plurality of semiconductor chips 10, the back surface 10B of each semiconductor chip 10, the side surfaces 10L, 10R of each semiconductor chip 10, and The internal electrode 21 is formed on the exposed surface of the front electrode 30 on the back surface 10B side, and the insulating film 22 is further formed in a similar pattern thereon.
Next, a photoresist film having a predetermined pattern is formed on the back surface 10B side of the semiconductor substrate 11, and the external electrode 23 is formed into a pattern by sputtering the material of the external electrode 23 using this as a mask. At this time, the external electrode 23 having the opening 25 is formed in a pattern on the side surfaces 10L and 10R and the back surface 10B of each semiconductor chip 10.
Thereafter, the laminated portion of the internal electrode 21 and the insulating film 22 in the region of the opening 25 on the back surface 10B of the semiconductor substrate 11 and the laminated portion of the surface electrode 30, the internal electrode 21 and the insulating film 22 between the adjacent semiconductor chips 10 are formed. Etch away.
The film formation and patterning of each layer in step (4) to step (5) can be changed as appropriate.
The semiconductor device 2 is manufactured as described above.

本実施形態の半導体装置2においては、MIMキャパシタ20が半導体チップ10の少なくとも1つの側面と裏面に形成されている。したがって、本実施形態においても、バイアホールを必須とせず、小さなチップサイズにおいても大きなキャパシタ容量を実現することができる。   In the semiconductor device 2 of the present embodiment, the MIM capacitor 20 is formed on at least one side surface and the back surface of the semiconductor chip 10. Therefore, also in this embodiment, a via hole is not essential, and a large capacitor capacity can be realized even with a small chip size.

第1実施形態で説明したように、「背景技術の項」で挙げた特許文献1、2のように、バイアホール内にMIMキャパシタを形成する場合、例えば、基板厚さ100μmのとき、半径50μmφのストレートなバイアホールの内面積は15700μmであり、このバイアホールが半導体チップに6個ある場合、105975μmが最大MIMキャパシタ面積となる。
例えば、チップサイズが1000μm×1000μm、基板厚さ100μmの条件で、半導体チップの側面及び裏面の全体にMIMキャパシタを形成する場合、MIMキャパシタの面積を最大1400000μmにすることができる。この面積はバイアホールを用いた上記従来構成に比して約12倍の面積に相当する。本実施形態の構成では、このような巨大容量を実現しつつも、MIMキャパシタ20が半導体チップ10の表面を占有することなく、バイアホールを用いた構成よりもMIMキャパシタ20の基板占有面積を低減できる。
As described in the first embodiment, when the MIM capacitor is formed in the via hole as in Patent Documents 1 and 2 cited in “Background Art”, for example, when the substrate thickness is 100 μm, the radius is 50 μmφ. The inner area of each straight via hole is 15700 μm 2 , and when there are six via holes in the semiconductor chip, 105975 μm 2 is the maximum MIM capacitor area.
For example, when the MIM capacitor is formed on the entire side surface and back surface of the semiconductor chip under the conditions of a chip size of 1000 μm × 1000 μm and a substrate thickness of 100 μm, the area of the MIM capacitor can be made up to 1400000 μm 2 at maximum. This area corresponds to about 12 times the area of the conventional configuration using via holes. In the configuration of this embodiment, the MIM capacitor 20 does not occupy the surface of the semiconductor chip 10 while realizing such a large capacity, and the area occupied by the substrate of the MIM capacitor 20 is reduced as compared with the configuration using via holes. it can.

本実施形態の半導体装置2においても、半導体チップ10の表面10T上から半導体チップ10の側面10L、10Rに形成されたMIMキャパシタ20上に平面的に延びて、MIMキャパシタ20の内部電極21に接触した表面電極30を備えている。かかる構成では、第1実施形態と同様に、MIMキャパシタ20の内部電極21と接続された表面電極30又は外部電極23にリード線等を介して任意の電位を印加することができるので、MIMキャパシタ20の内部電極21と外部電極23の電位の設定自由度が高い。したがって、本実施形態においても、「背景技術の項」で挙げた特許文献1〜3のように裏面側がグランド電位に固定されることなく、デバイスの入力側と出力側のいずれにも使用できる。
本実施形態の半導体装置2においても、外付けのチップコンデンサ等が不要であり、デバイスの小型化を図ることができる。
Also in the semiconductor device 2 of the present embodiment, the planar extension extends from the surface 10T of the semiconductor chip 10 to the MIM capacitor 20 formed on the side surfaces 10L and 10R of the semiconductor chip 10, and contacts the internal electrode 21 of the MIM capacitor 20. The surface electrode 30 is provided. In this configuration, as in the first embodiment, an arbitrary potential can be applied to the surface electrode 30 or the external electrode 23 connected to the internal electrode 21 of the MIM capacitor 20 via a lead wire or the like. The degree of freedom in setting the potentials of the 20 internal electrodes 21 and the external electrode 23 is high. Therefore, also in this embodiment, the back side can be used for both the input side and the output side of the device without being fixed to the ground potential as in Patent Documents 1 to 3 mentioned in the “Background Art” section.
Also in the semiconductor device 2 of the present embodiment, an external chip capacitor or the like is unnecessary, and the device can be reduced in size.

以上説明したように、本実施形態によっても、MIMキャパシタ20を備え、バイアホールを必須とせず、小さなチップサイズにおいても大きなキャパシタ容量を実現することができ、MIMキャパシタ20の内部電極21と外部電極23の電位の設定自由度が高い半導体装置2を提供することができる。   As described above, according to this embodiment, the MIM capacitor 20 is provided, a via hole is not essential, and a large capacitor capacity can be realized even with a small chip size. The internal electrode 21 and the external electrode of the MIM capacitor 20 can be realized. Thus, the semiconductor device 2 having a high degree of freedom in setting the potential 23 can be provided.

「設計変更」
本発明は上記実施形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において適宜設計変更可能である。
"Design changes"
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be appropriately modified within a range not departing from the gist of the present invention.

1A、1B、2 半導体装置
10 半導体チップ
10T 表面
10B 裏面
10L、10R 側面
11 半導体基板
20 MIMキャパシタ
21 内部電極
22 絶縁膜
23 外部電極
30 表面電極
50 半導体パッケージ
61、62 リード線
1A, 1B, 2 Semiconductor device 10 Semiconductor chip 10T Front surface 10B Back surface 10L, 10R Side surface 11 Semiconductor substrate 20 MIM capacitor 21 Internal electrode 22 Insulating film 23 External electrode 30 Surface electrode 50 Semiconductor packages 61, 62 Lead wire

Claims (5)

半導体チップと、
前記半導体チップの表面に形成された電子回路と、
前記半導体チップの少なくとも1つの側面に形成され、前記半導体チップ側から内部電極と絶縁膜と外部電極との積層構造を有するMIM(Metal Insulator Metal)キャパシタとを備え、
前記半導体チップの前記表面上から前記側面に形成された前記MIMキャパシタ上に平面的に延びて、前記MIMキャパシタの前記内部電極に接触した表面電極を備えた半導体装置。
A semiconductor chip;
An electronic circuit formed on the surface of the semiconductor chip;
An MIM (Metal Insulator Metal) capacitor formed on at least one side surface of the semiconductor chip and having a laminated structure of an internal electrode, an insulating film, and an external electrode from the semiconductor chip side;
A semiconductor device comprising a surface electrode extending planarly from above the surface of the semiconductor chip onto the MIM capacitor formed on the side surface and in contact with the internal electrode of the MIM capacitor.
前記MIMキャパシタは、前記半導体チップの少なくとも1つの前記側面から前記裏面に跨って形成された請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the MIM capacitor is formed across at least one of the side surfaces of the semiconductor chip and the back surface. 前記MIMキャパシタの前記表面電極又は前記外部電極にリード線が導通された請求項1又は2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein a lead wire is electrically connected to the surface electrode or the external electrode of the MIM capacitor. 請求項1〜3のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、
複数の前記半導体チップを形成可能な半導体基板を用意する工程(1)と、
前記半導体基板の前記表面に、前記複数の半導体装置の前記表面電極を、互いに隣接する前記半導体チップの前記表面電極同士が繋がるように形成する工程(2)と、
前記表面電極を残したまま前記半導体基板を裏面側からエッチングし、前記半導体基板を複数の前記半導体チップに分割する工程(3)と、
前記複数の半導体チップに前記MIMキャパシタを形成する工程(4)と、
互いに隣接する前記半導体チップの前記表面電極を分離する工程(5)とを順次有する半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1,
Preparing a semiconductor substrate capable of forming a plurality of the semiconductor chips (1);
Forming the surface electrodes of the plurality of semiconductor devices on the surface of the semiconductor substrate so that the surface electrodes of the semiconductor chips adjacent to each other are connected to each other;
Etching the semiconductor substrate from the back side while leaving the front surface electrode, and dividing the semiconductor substrate into a plurality of the semiconductor chips;
Forming the MIM capacitor on the plurality of semiconductor chips (4);
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising sequentially separating (5) the surface electrodes of the semiconductor chips adjacent to each other.
工程(5)は、
前記半導体基板の裏面側から前記内部電極を成膜する工程と、
前記半導体基板の裏面側から前記絶縁膜を成膜する工程と
前記半導体基板の裏面側から前記外部電極を成膜する工程とを含む請求項4に記載の製造方法。
Step (5)
Forming the internal electrode from the back side of the semiconductor substrate;
The manufacturing method according to claim 4, further comprising: forming the insulating film from the back side of the semiconductor substrate; and forming the external electrode from the back side of the semiconductor substrate.
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