Esd保護器件的制作方法

Esd保護器件的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及ESD保護器件，其具備：Si基板(10)、形成在Si基板(10)的ESD保護電路(10A)、形成在Si基板(10)的表面并與ESD保護電路(10A)的第1以及第2輸入輸出端導通的焊盤(P1、P2)、形成在Si基板(10)的表面并使焊盤(P1、P2)與金屬電鍍膜(23A、23B)導通的再配線層(20)、以及形成在Si基板(10)的背面的絕緣性樹脂膜(30)。由此，提供一種能夠抑制來自外部的噪聲等的影響的(ESD)保護器件。
【專利說明】ESD保護器件
[0001 ] 本申請是國家申請號為201490000466.5，進入中國國家階段日期為2015年8月28日，發明名稱為“ESD保護器件”的實用新型申請的分案申請。
技術領域
[0002]本實用新型涉及從靜電放電等的浪涌保護電子電路的ESD保護器件。
【背景技術】
[0003]在各種電子設備中具備1C。為了從因ESD(靜電放電)而產生的浪涌保護該1C，在IC的輸入輸出部連接有例如專利文獻I所記載的ESD保護器件。專利文獻I公開了在半導體基板上形成有集成電路的ESD保護器件，實現了 ESD保護器件的小型化。
[0004]專利文獻I:日本特表2008 — 507124號公報
[0005]然而，在如專利文獻I所記載那樣在半導體基板上形成有集成電路的構成的ESD保護器件中，在半導體基板露出的狀態的情況下，有可能產生以下現象:半導體基板與外部的導體接觸，ESD或者噪聲電流經由半導體基流入集成電路，進而流向與ESD保護器件連接的電路(信號線)。
【實用新型內容】
[0006]因此，本實用新型的目的在于提供一種能夠抑制來自外部的噪聲等的影響的ESD保護器件。
[0007]本實用新型的特征在于，具備:半導體基板，其形成有ESD保護電路;第I金屬膜，其形成于上述半導體基板的第I面，并且與上述ESD保護電路的第I輸入輸出端導通;第2金屬膜，其形成于上述半導體基板的第I面，并且與上述ESD保護電路的第2輸入輸出端導通;再配線層，其形成于上述半導體基板的第I面，使上述第I金屬膜與第I外部電極導通，并且使上述第2金屬膜與第2外部電極導通；以及絕緣性樹脂膜，其形成于上述半導體基板的第2面。
[0008]在該構成中，由于利用絕緣性樹脂膜保護半導體基板，所以即使半導體基板與外部導體接觸，噪聲(電流)也不會經由半導體基板流入。
[0009]優選上述絕緣性樹脂膜為熱塑性樹脂的膜。
[0010]在該構成中，例如在通過切割來從晶片分離各個ESD保護器件的情況下，絕緣性樹脂膜因切割時的熱而向半導體基板的側面流出，從而不僅半導體基板的第2面，側面也能夠由絕緣性樹脂膜保護。
[0011]優選上述絕緣性樹脂膜形成有多層，多層中的靠近上述半導體基板的至少一層為熱固化樹脂。
[0012]在該構成中，即使因切割時的熱而絕緣性樹脂膜溶化從而產生膜厚變薄的部位，也能夠利用熱固化樹脂來防止半導體基板的露出。
[0013]優選上述絕緣性樹脂膜與上述再配線層所包含的樹脂層厚度相同。
[0014]在該構成中，能夠抑制半導體基板的熱收縮的影響所引起的彎曲，能夠進行半導體基板的精密的切割。
[0015]根據本實用新型，通過利用絕緣性樹脂膜保護半導體基板，能夠防止半導體基板與外部導體接觸，而導致噪聲(電流)經由半導體基板流入。
【附圖說明】
[0016]圖1是實施方式所涉及的ESD保護器件的主視剖面圖。
[0017]圖2A是表示形成在Si基板的ESD保護電路的平面構成的圖。
[0018]圖2B是ESD保護電路的電路圖。
[0019]圖3A是表示在ESD保護器件中流動的電流路徑的圖。
[0020]圖3B是表示在ESD保護器件中流動的電流路徑的圖。
[0021]圖4是表示在絕緣性樹脂膜為熱塑性的情況下的ESD保護器件的切斷部分的示意圖。
[0022]圖5是形成多層絕緣性樹脂膜的情況下的ESD保護器件的剖面圖。
[0023]圖6是實施方式所涉及的ESD保護器件的其它例子的主視剖面圖。
[0024]圖7A是表示實施方式所涉及的ESD保護器件的連接例的圖。
[0025]圖7B是表示實施方式所涉及的ESD保護器件的連接例的圖。
【具體實施方式】
[0026]圖1是本實施方式所涉及的ESD保護器件的主視剖面圖ASD保護器件I是CSP(ChipSize Package:芯片尺寸封裝)類型的器件，在構成有包括二極管以及齊納二極管的ESD保護電路1A的Si基板10上形成有包括多個樹脂層等的再配線層20 基板10相當于本實用新型所涉及的半導體基板，但本實用新型所涉及的半導體基板并不局限于Si基板，也可以是GaAs基板等。
[0027]圖2A是表示形成在Si基板10的ESD保護電路1A的平面構成的圖，圖2B是ESD保護電路1A的電路圖。Si基板10為P型基板，在其表面形成有P型外延層，在該P外延層內按順序形成有η阱、P阱，由這些阱和P型擴散層或者η型擴散層在Si基板10形成二極管以及齊納二極管。
[0028]在本實施方式中，在Si基板10的表面形成有二極管Dla、Dlb、D3a、D3b。而且，在Si基板10的厚度方向上形成有二極管D2、D4以及齊納二極管Dz。這些各元件形成圖2B所示的電路。此外，在圖2B中，將二極管Dla、Dlb表示為一個二極管D1，將二極管D3a、D3b表示為一個二極管D3。
[0029]所形成的二極管D1、D2以正向一致的方式串聯連接，二極管D3、D4以正向一致的方式串聯連接。另外，串聯連接的二極管D1、D2以及二極管D3、D4分別以正向一致的方式與齊納二極管Dz并聯連接。并且，在二極管Dl、D4的形成位置之間以及二極管D2、D3的形成位置之間夾設齊納二極管Dz。所形成的二極管Dla、Dlb與二極管D2的連接點成為ESD保護電路1A的第I輸入輸出端，并與形成于Si基板10的Al焊盤(以下，稱為焊盤。)P1連接。另外，所形成的二極管D3a、D3b與二極管D4的連接點成為ESD保護電路1A的第2輸入輸出端，并與形成于Si基板10的Al焊盤(以下，稱為焊盤。)P2連接。焊盤P1、P2相當于本實用新型所涉及的第I金屬膜以及第2金屬膜。
[0030]形成在Si基板10的表層的再配線層20包括以覆蓋焊盤P1、P2的一部分而形成于Si基板10的表面的SiN保護膜(未圖示)和覆蓋SiN保護膜的樹脂層21 AiN保護膜通過濺射而形成，樹脂層21通過環氧類(或者聚酰亞胺類)阻焊劑的旋涂而形成。在SiN保護膜以及樹脂層21上形成有使焊盤Pl、P2的一部分露出的開口(接觸孔)。
[0031]在該接觸孔以及該接觸孔周邊區域形成有由Ti以及Cu構成的層，該層構成層間配線21A、21B。在層間配線21A、21B層的表面的一部分形成有由Cu構成的柱狀的層內電極22A、22B。層內電極22A、22B立在由環氧類(或者聚酰亞胺類)樹脂構成的樹脂層23中。
[0032]在層內電極22A、22B的表面形成有Ni/Au或者Ni/Sn等金屬電鍍膜23A、23B。金屬電鍍膜23A、23B與層內電極22A、22B導通。ESD保護器件I被安裝于母板，從而該金屬電鍍膜23A、23B成為向印刷線路板等母板的連接面側。另外，在本實施方式中，金屬電鍍膜23A與母板的信號線用端子電極連接，金屬電鍍膜23B與接地用端子電極連接。
[0033]通過在Si基板10的背面(與形成有再配線層20的面相反側的面)例如涂覆具有IMΩ.cm的電阻率的環氧樹脂等阻焊劑，來形成絕緣性樹脂膜30。通過形成絕緣性樹脂膜30，能夠防止來自外部的電流對ESD保護器件I帶來影響。以下，使用圖2A、圖2B、圖3A以及圖3B，與ESD保護器件I的動作原理一起進行說明。
[0034]圖3A以及圖3B是表示在ESD保護器件I中流動的電流路徑的圖。此外，在圖3A中，再配線層20的圖示省略。
[0035]如上述那樣，與ESD保護電路1A的第I輸入輸出端連接的焊盤Pl與信號線連接，與第2輸入輸出端連接的焊盤P2與接地連接。從信號線向焊盤Pl輸入的浪涌電流，如圖3A以及圖3B的虛線路徑所示那樣，從二極管Dl、齊納二極管Dz通過二極管D4流向焊盤P2。而且，從焊盤P2向與ESD保護器件I連接的母板的接地放電。
[0036]如上述那樣，ESD保護電路1A的各元件形成于P型基板的Si基板10。因此，若假設不形成絕緣性樹脂膜30，且外部導體與ESD保護器件I的Si基板10接觸，則有可能從該外部導體向Si基板10流入電流lout。該情況下，如圖3B所示，有可能電流1ut從二極管D2、D4向焊盤P1、P2流入，再從那兒流入信號線。該情況下，使來自信號線的浪涌電流向接地放電這樣的ESD保護器件I的功能遭到損害。根據本實用新型，通過在Si基板10形成絕緣性樹脂膜30，能夠防止電流1ut流入Si基板10。
[0037]此外，ESD保護器件I為雙向型，例如在從焊盤P2輸入浪涌電流的情況下，通過二極管D3、齊納二極管Dz、二極管D2，并從焊盤Pl向接地放電。
[0038]另外，絕緣性樹脂膜30為與再配線層20幾乎相同的厚度。ESD保護器件I在硅晶片上形成有集成電路的狀態下通過切割機切削而形成(芯片化)。在假設未形成絕緣性樹脂膜30的情況下，在絕緣性樹脂膜30的固化時，硅晶片被向再配線層20側拉動而產生彎曲，從而有可能無法在平面狀態下切割硅晶片。因此，通過在Si基板10的背面形成與再配線層20幾乎相同的厚度且同材料的絕緣性樹脂膜30，能夠抑制硅晶片的彎曲，能夠在平坦的狀態下切割硅晶片。另外，通過絕緣性樹脂膜30，能夠防止Si基板10的碎裂。此外，絕緣性樹脂膜30的厚度并不局限于與再配線層20相同的厚度。
[0039]該絕緣性樹脂膜30可以為熱塑性，該情況下，有時能夠進一步抑制電流1ut的影響。圖4是表示絕緣性樹脂膜30為熱塑性的情況下的ESD保護器件I的切斷部分的示意圖。在硅晶片上形成有集成電路的狀態下通過切割機進行切削來形成(芯片化)ESD保護器件I時，如圖4所示，因切割時的發熱，絕緣性樹脂膜30垂至Si基板10的側面。由此，不僅Si基板10的背面，側面也能夠被絕緣性樹脂膜30絕緣保護。
[0040]另外，也可以在Si基板10的背面形成多層絕緣性樹脂膜。圖5是形成了多層絕緣性樹脂膜的情況下的ESD保護器件的剖面圖。在該例子中，在Si基板10的背面形成有熱固化樹脂31，并且形成有熱塑性樹脂32。該情況下，即使因切割時的熱導致熱塑性樹脂32溶化而產生膜厚變薄的部位，也能夠通過熱固化樹脂31，來防止Si基板10的露出。
[0041]此外，也可以形成三層以上的絕緣性樹脂膜。該情況下，為了防止Si基板10的露出，優選靠近Si基板10的至少一層為熱固化樹脂。
[0042]圖6是本實施方式所涉及的ESD保護器件I的其它例子的主視剖面圖。與圖1同樣地，ESD保護器件IA具有構成有ESD保護電路1A的Si基板10，并且在該Si基板10上形成有再配線層40。
[0043]形成在Si基板10的表層的再配線層40包括以覆蓋焊盤P1、P2的周邊部的一部分而形成在Si基板10的表面的SiN(或者S12)保護膜41和覆蓋SiN保護膜41以及焊盤P1、P2的樹脂層42Α?Ν保護膜41通過濺射而形成，樹脂層42通過環氧類(或者聚酰亞胺類)阻焊劑的旋涂而形成。在樹脂層42形成有使焊盤Ρ1、Ρ2的一部分露出的接觸孔。
[0044]在該接觸孔及其周邊區域形成有Ti/Cu/Ti電極43六、438。11/(:11/1^電極43Α、43Β具有與Si基板10的表面對置的平面部分，并且通過樹脂層42的接觸孔與焊盤Ρ1、Ρ2導通。Ti/Cu/T i電極43A、43B是ESD保護器件IA的浪涌電流(ESD電流)的電流路徑。
[0045]在Ti/Cu/Ti電極43A、43B的平面部分的一部分形成有由Au/Ni構成的外部電極44A、44B。形成外部電極44A、44B的Ti/Cu/Ti電極43A、43B的部分被蝕刻而露出Cu，外部電極44A、44B被選擇性地電鍍到露出的Cu部分。該外部電極44A、44B是ESD保護器件I的輸入輸出端子用的端子電極，例如，相當于圖1所示的金屬電鍍膜23A、23B。
[0046]再配線層40包括進一步形成于樹脂層42的樹脂層46。樹脂層46例如是低介電常數的環氧樹脂(或者，聚酰亞胺樹脂、液晶聚合物等)的層。此外，Ti/Cu/Ti電極43A、43B在表層具有Ti，所以Ti/Cu/Ti電極43A、43B與樹脂層46的接合強度較高。在該樹脂層46形成有使外部電極44A、44B的一部分露出的開口 46A、46B。
[0047]通過在Si基板10的背面例如涂覆具有1ΜΩ.cm的電阻率的環氧樹脂等阻焊劑，來形成絕緣性樹脂膜50。絕緣性樹脂膜50是與再配線層40幾乎相同的厚度。通過形成絕緣性樹脂膜50，能夠防止來自外部的電流對ESD保護器件IA帶來影響。另外，通過形成絕緣性樹脂月旲50，能夠抑制制造時的娃晶片的彎曲。
[0048]圖7A以及圖7B是表示本實施方式所涉及的ESD保護器件I的連接例的圖。ESD保護器件I被搭載于電子設備。作為電子設備的例子，能夠例舉筆記本PC、平板型終端裝置、移動電話、數碼相機、便攜式音樂播放器等。
[0049]在圖7A中，示出在將I/O端口100和應保護的IClOl連接的信號線與GND之間連接了ESD保護器件I的例子。I/O端口 100例如是連接天線的端口。本實施方式所涉及的ESD保護器件I為雙向型，第I輸入輸出端以及第2輸入輸出端的任一個都可以為輸入側。例如在將第I輸入輸出端作為輸入側的情況下，第I輸入輸出端與信號線連接，第2輸入輸出端與G ND連接。
[0050]在圖7B中，示出在將連接器102與IClOl連接的信號線與GND線之間連接了ESD保護器件I的例子。該例子的信號線例如是高速傳輸線路(差動傳輸線路)，在多個信號線的各個與GND線之間連接有ESD保護器件I。
[0051]如以上說明那樣，在本實施方式所涉及的ESD保護器件I中，通過在Si基板10形成絕緣性樹脂膜30，能夠防止Si基板10與外部導體接觸，而導致噪聲(電流)通過Si基板10向信號線流入。
[0052]附圖標記說明:1、1A...ESD保護器件；10...Si基板；10A...ESD保護電路;20…再配線層;21...樹脂層；21Α、21Β."層間配線；22Α、22Β."層內電極;23...樹脂層;23A...金屬電鍍膜(第I外部電極)；23Β...金屬電鍍膜(第2外部電極)；30…絕緣性樹脂膜；31…熱固化樹脂；32...熱塑性樹脂;40...再配線層;4h"SiN保護膜;42...樹脂層;43Α、43Β…Ti/Cu/Ti電極；44Α、44Β."外部電極;46...樹脂層;46A、46B…開口； 50...絕緣性樹脂膜;PL...焊盤(第I金屬膜);P2…焊盤(第2金屬膜);D1?D4…二極管;Dz...齊納二極管。
【主權項】
1.一種ESD保護器件，其中，具備: 半導體基板，其形成有ESD保護電路，所述ESD保護電路包括在面方向形成的多個二極管和在厚度方向形成的多個二極管； 第I金屬膜，其形成于所述半導體基板的第I面側，并且與所述ESD保護電路的第I輸入輸出端導通； 第2金屬膜，其形成于所述半導體基板的所述第I面側，并且與所述ESD保護電路的第2輸入輸出端導通； 再配線層，其形成于所述半導體基板的所述第I面側，使所述第I金屬膜與第I外部電極導通，并且使所述第2金屬膜與第2外部電極導通；以及 絕緣性樹脂膜，其形成于所述半導體基板的第2面側的整個面。2.根據權利要求1所述的ESD保護器件，其中， 在厚度方向形成的多個二極管中的第I 二極管的一端與所述第I輸入輸出端連接，另一端與接地連接，在厚度方向形成的多個二極管中的第2 二極管的一端與所述第2輸入輸出端連接，另一端與接地連接。3.根據權利要求1所述的ESD保護器件，其中， 所述半導體基板是P型硅基板。4.根據權利要求2所述的ESD保護器件，其中， 所述半導體基板是P型硅基板。5.根據權利要求1所述的ESD保護器件，其中， 所述絕緣性樹脂膜為熱塑性樹脂的膜。6.根據權利要求2所述的ESD保護器件，其中， 所述絕緣性樹脂膜為熱塑性樹脂的膜。7.根據權利要求1至6中任意一項所述的ESD保護器件，其中， 所述絕緣性樹脂膜形成有多層，多層中的靠近所述半導體基板的至少一層為熱固化樹脂。8.根據權利要求1至6中任意一項所述的ESD保護器件，其中， 在所述第I金屬膜及所述第2金屬膜與所述第I外部電極及所述第2外部電極之間具有樹脂層。9.根據權利要求8所述的ESD保護器件，其中， 所述絕緣性樹脂膜與所述樹脂層厚度相同。
【文檔編號】H01L29/861GK205452284SQ201620151265
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2014年2月25日
【發明人】加藤登, 中磯俊幸
【申請人】株式會社村田制作所