[发明专利]半导体芯片及半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体芯片及一种半导体装置，特别涉及具有发热的 放大元件等的半导体芯片及使用该半导体芯片的半导体装置。

背景技术

近年来，为了提高生产性或谋求小型化，人们对电子机器采用很多将 各种半导体元件一体化而成的半导体芯片。半导体芯片例如包括半导体基 板和集成电路，该集成电路形成在半导体基板的元件形成面一侧并且具有 多个半导体元件。为了将半导体芯片安装在安装基板上，将安装电极设置 在半导体芯片中的与元件形成面相反一侧的面(背面)上，并使贯通半导 体基板的贯通插塞(plug)等介于安装电极与集成电路之间，来进行电连 接(例如，参照专利文献1)。

因为这种半导体芯片能够在使元件形成面朝上的状态下安装在尺寸与 芯片尺寸大致相同的封装体中。因此，特别是对固态摄像装置等半导体装 置的小型化等很有用。

专利文献1：美国专利申请公开第2005/0056903号说明书。

然而，所述现有半导体芯片具有下述问题。人们在要求半导体装置小 型化的同时，也要求高性能化。因此，人们要求将多个放大元件等大电流 流动的元件形成在半导体芯片中。大电流流动的元件的发热量很大，这种 元件会成为使半导体芯片的温度上升的原因。

当施加反向偏压时产生在半导体基板的pn结部的漏电流量随着温度 的上升增大。在半导体基板的pn结部的耗尽层中热学上被激发而产生的 自由电子和自由空穴产生该漏电流。因此，半导体基板的温度每次升高10 ℃，漏电流量就总会增大到两倍左右。因此，半导体基板温度为125℃时 的漏电流量是半导体基板温度为25℃时的漏电流量的2¹⁰倍。

上述漏电流量的增大会成为半导体装置进行错误工作的原因。因此， 有必要从半导体芯片高效地放热。然而，现有半导体芯片须要通过半导体 基板放热，不能高效地放热，工作可靠性下降。这是一个问题。

发明内容

本发明，正是为解决所述问题而研究开发出来的。其目的在于：实现 从半导体基板的背面一侧高效地放热的半导体芯片。

为了达成所述目的，在本发明中，将半导体芯片设为包括形成在半导 体元件的下侧区域内的放热插塞的结构。

具体而言，本发明所涉及的半导体芯片包括基板、形成在基板的元件 形成面一侧并具有多个半导体元件的集成电路、以及形成在基板中与多个 半导体元件中的规定半导体元件相对应的区域内的放热插塞。半导体芯片 还包括第一绝缘膜，该第一绝缘膜形成在放热插塞中除了放热插塞的上端 部以外的部分与基板之间。放热插塞由填充到在与元件形成面相反一侧的 面上开口的非贯通孔内并且热导率高于基板的热导率的材料形成，该放热 插塞的上端部与基板接触。

本发明的半导体芯片包括放热插塞。因此，能够将半导体元件所发的 热高效地传给基板背面。此外，在放热插塞中的上端部以外的部分与基板 之间形成有具有隔热性的绝缘膜。因此，能够在不阻碍半导体元件所发的 热传给放热插塞的状态下抑制热从放热插塞向基板扩散。通过将放热插塞 连接到安装基板的放热部位上，就能够高效地放热，能够抑制半导体芯片 的温度上升。因此，能够提高半导体芯片的可靠性。此外，因为能够设半 导体元件相互之间的间隔为很小的值，所以也能够设半导体芯片的面积为 很小的值。因为能够使放热插塞成为与集成电路电绝缘的状态，所以放热 插塞不会对集成电路的工作造成负面影响。

本发明的半导体芯片也可以还包括形成在与元件形成面相反一侧的面 上并且与放热插塞连接的金属层、以及形成在和元件形成面相反一侧的面 与金属层之间的第二绝缘膜。

在本发明的半导体芯片中，第一绝缘膜和第二绝缘膜也可以形成为一 体。

本发明的半导体芯片也可以还包括形成在与元件形成面相反一侧的面 上并且通过金属层与放热插塞连接的放热端子。

在本发明的半导体芯片中，也可以设为这样的，即：半导体芯片还包 括形成在放热插塞的周围区域内并且与集成电路电绝缘的辅助放热插塞， 辅助放热插塞的高度比放热插塞的高度低。

在本发明的半导体芯片中，放热插塞和辅助放热插塞也可以通过金属 层连接起来。

在本发明的半导体芯片中，放热插塞也可以是多个导电性膜层叠而成 的叠层膜。

在本发明的半导体芯片中，放热插塞也可以由含有铜的金属材料形成。