JP2001094033A - 半導体チップモジュール及びその製造方法 - Google Patents

半導体チップモジュール及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 MCMと呼ばれる半導体チップモジュールに
おいて、平面サイズを小さくする。 【解決手段】 シリコン基板11の上面の中央部には複
数の半導体チップ(ベアチップ)31が搭載されてい
る。シリコン基板11の上面の外周部に設けられた外部
接続端子13上には柱状電極25が設けられている。し
たがって、シリコン基板の外側に外部接続用のリードを
突出させる場合と比較して、平面サイズを小さくするこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は半導体チップモジ
ュール及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えばMCM(multi chip module)と呼
ばれる半導体チップモジュールには、図17に示すよう
なものがある。この半導体チップモジュールはシリコン
基板1を備えている。シリコン基板1の上面の中央部に
は複数組の接続パッド2が設けられ、同上面の外周部に
は複数の外部接続端子3が設けられている。シリコン基
板1上には複数の半導体チップ(ベアチップ)4がその
下面に設けられた半田からなるバンプ電極5を接続パッ
ド2に接合されて搭載されている。外部接続端子3には
リード6の一端部が接合されている。半導体チップ4、
外部接続端子3及びリード6の一端部を含むシリコン基
板1の上面全体にはエポキシ樹脂からなる封止膜7が設
けられている。そして、図示していないが、この半導体
チップモジュールは、リード6の他端部を回路基板上の
接続端子に接合されることにより、回路基板上に実装さ
れる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
このような半導体チップモジュールでは、シリコン基板
1の外側にリード6が突出することになるので、平面サ
イズが大きくなり、ひいては実装面積が大きくなるとい
う問題があった。この発明の課題は、半導体チップモジ
ュールの平面サイズを小さくすることである。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明に係
る半導体チップモジュールは、基板上に複数の接続パッ
ド及び該接続パッドのいずれかに接続された複数の外部
接続端子を設け、前記基板上に半導体チップを前記接続
パッドに接合させて搭載し、前記外部接続端子上に前記
半導体チップの高さと同じかそれ以上の高さの柱状電極
を設け、前記基板上の前記半導体チップ及び前記柱状電
極の周囲に封止膜を形成したものである。請求項7記載
の発明に係る半導体チップモジュールの製造方法は、基
板上に複数の接続パッド及び該接続パッドのいずれかに
接続された複数の外部接続端子を形成し、前記外部接続
端子上に半導体チップの高さと同じかそれ以上の高さの
柱状電極を形成し、前記基板上に前記半導体チップを前
記接続パッドに接合させて搭載し、前記基板上の前記半
導体チップ及び前記柱状電極の周囲に封止膜を形成する
ようにしたものである。この発明によれば、基板上に設
けられた外部接続端子上に柱状電極を設けているので、
基板の外側に外部接続用のリードを突出させる場合と比
較して、平面サイズを小さくすることができる。
【0005】
【発明の実施の形態】(第1実施形態)図1〜図8はそ
れぞれこの発明の第1実施形態における半導体チップモ
ジュールの各製造工程を示したものである。そこで、こ
れらの図を順に参照して、この実施形態における半導体
チップモジュールの構造についてその製造方法と併せ説
明する。まず、図1に示すように、ウエハ状態のシリコ
ン基板11の各半導体チップモジュール形成領域の上面
の中央部にアルミニウムからなる複数組の接続パッド1
2が形成されていると共に、同上面の外周部に同じくア
ルミニウムからなる複数の外部接続端子13が形成さ
れ、その上面において接続パッド12及び外部接続端子
13の各中央部を除く部分に絶縁膜14が形成され、接
続パッド12及び外部接続端子13の各中央部が絶縁膜
14に形成された開口部15、16を介して露出された
ものを用意する。この場合、接続パッド12及び外部接
続端子13は、シリコン基板11の上面に形成されたア
ルミニウムからなる引き回し線(図示せず)を介して適
宜に接続されている。
【0006】次に、図2に示すように、上面全体にスパ
ッタ法によりチタンからなる第1金属層21及び銅から
なる第2金属層22を形成する。次に、第2金属層22
の上面にメッキレジスト層23を形成する。この場合、
メッキレジスト層23の外部接続端子13に対応する部
分には開口部24が形成されている。次に、図3に示す
ように、第1及び第2金属層21、22をメッキ電流路
として銅の電解メッキを行うことにより、メッキレジス
ト層23の開口部24内の第2金属層22の上面に柱状
電極25を形成する。次に、メッキレジスト層23を剥
離する。次に、柱状電極25をマスクとして第2及び第
1金属層22、21の不要な部分をエッチングして除去
すると、図4に示すように、柱状電極25下にのみ第2
及び第1金属層22、21が残存される。したがって、
この状態では、外部接続端子13上に第1及び第2金属
層21、22を介して柱状電極25が形成されている。
【0007】次に、図5に示すように、複数の半導体チ
ップ(ベアチップ)31を、その下面に設けられた半田
からなるバンプ電極32を接続パッド12にリフローに
より接合することにより、シリコン基板11上に搭載す
る。ここで、柱状電極25の高さは、シリコン基板11
上に搭載された半導体チップ31の上面よりも高くなる
ように形成する。次に、図6に示すように、柱状電極2
5及び半導体チップ31を含むシリコン基板11の上面
全体にエポキシ樹脂からなる封止膜33をスクリーン印
刷法、ディスペンサ法、トランスファモールド法等によ
り厚さが柱状電極25の高さよりもやや厚くなるように
形成する。したがって、この状態では、柱状電極25の
上面は封止膜33によって覆われている。次に、封止膜
33の上面側を適宜に研磨することにより、図7に示す
ように、柱状電極25の上面を露出させる。次に、ダイ
シング工程を経ると、図8に示すように、個々の半導体
チップモジュールが得られる。
【0008】このようにして得られた半導体チップモジ
ュールでは、シリコン基板11上に設けられた外部接続
端子13上に柱状電極25を設けているので、シリコン
基板の外側に外部接続用のリードを突出させる場合と比
較して、平面サイズを小さくすることができ、ひいては
実装面積を小さくすることができる。この場合、図示し
ていないが、柱状電極25の露出面を回路基板上の接続
端子に該接続端子上に予め設けられた半田(ペースト)
を介して接合するようにしてもよく、また柱状電極25
の露出面を回路基板上の接続端子に異方性導電接着剤を
介して接合するようにしてもよい。
【0009】(第2実施形態)図9〜図14はそれぞれ
この発明の第2実施形態における半導体チップモジュー
ルの各製造工程を示したものである。そこで、これらの
図を順に参照して、この実施形態における半導体チップ
モジュールの構造についてその製造方法と併せ説明す
る。まず、図9に示すように、ウエハ状態のシリコン基
板41の各半導体チップモジュール形成領域の上面の外
周部に複数の接続パッド42が形成され、その上面にお
いて接続パッド42の中央部を除く部分に絶縁膜43が
形成され、接続パッド42の中央部が絶縁膜43に形成
された開口部44を介して露出されたものを用意する。
この場合、シリコン基板41の上面には、各接続パッド
42、42間の領域に、集積回路が形成されており、そ
の入出力端子が各接続パッド42に接続されている。
【0010】次に、図10に示すように、上面全体に配
線形成用層45を形成する。この配線形成用層45は、
例えば、スパッタ法により形成した銅層上に電解メッキ
により銅層を厚付けしたものからなっている。次に、配
線形成用層45の上面に配線形成用のレジストパターン
46を形成する。この場合、レジストパターン46は、
例えば、外部接続端子42上から半導体チップ接合用接
続パッド形成領域及び外部接続端子形成領域にかけて適
宜に形成されている。次に、レジストパターン46をマ
スクとして配線形成用層45の不要な部分をエッチング
して除去すると、図11に示すように、シリコン基板4
1の各半導体チップモジュール形成領域における絶縁膜
43の上面の中央部に複数組の接続パッド47が形成さ
れると共に、同上面の外周部に、各接続パッド42に接
続された引き回し線49及び該引き回し線49に一体に
形成された外部接続端子48が形成される。また、この
場合、、各接続パッド47は、図示しないが、引き回し
線49のような引き回し線に接続されており、該引き回
し線を介してそれぞれ対応する接続パッド42に接続さ
れている。次に、レジストパターン46を剥離する。
【0011】次に、図12に示すように、上面全体にス
パッタ法により銅からなる金属層51を形成する。次
に、金属層51の上面にメッキレジスト層52を形成す
る。この場合、メッキレジスト層52の外部接続端子4
8に対応する部分には開口部53が形成されている。次
に、図13に示すように、金属層51をメッキ電流路と
して銅の電解メッキを行うことにより、メッキレジスト
層52の開口部53内の金属層51の上面に柱状電極5
4を形成する。次に、メッキレジスト層52を剥離す
る。次に、柱状電極54をマスクとして金属層51の不
要な部分をエッチングして除去すると、図14に示すよ
うに、柱状電極54下にのみ金属層51が残存される。
したがって、この状態では、外部接続端子48上に金属
層51を介して柱状電極54が形成されている。また、
接続パッド47が露出される。以下の工程は、図5〜図
8に示す場合と同じであるので、省略する。
【0012】なお、例えば、図15に示すこの発明の第
3実施形態のように、柱状電極25の上面を露出させる
ための研磨工程において、柱状電極25の上面を露出さ
せると共に、半導体チップ31のチップ本体の上面を露
出させるようにしてもよい。このようにした場合には、
モジュール厚さを薄くすることができ、また半導体チッ
プ31のチップ本体の上面からの放熱性を良くすること
ができる。また、例えば、図7に示す工程後に、図16
に示すこの発明の第4実施形態のように、柱状電極25
の上面に半田ボール61を形成するようにしてもよい。
また、図2に示すメッキレジスト層23としてポジ型フ
ォトレジストを用い、開口部24に対応する位置を露光
して開口部24を形成し、該開口部24内に柱状電極2
5を形成した後、図3の状態で、ポジ型フォトレジスト
の各接続パッド12に対応する箇所を除く部分を露光
し、露光した分を除去することにより各接続パッド12
に対応する部分のフォトレジストのみを残存し、この残
存したフォトレジストをマスクにして、各接続パッド1
2上にも第1及び第2金属層21、22を形成するよう
にしてもよい。さらに、半導体チップ31としては、ベ
アチップに限らず、CSP(Chip Size Package)と呼ば
れる半導体パッケージ等であってもよい。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、基板上に設けられた外部接続端子上に柱状電極を設
けているので、基板の外側にリードを突出させる場合と
比較して、平面サイズを小さくすることができ、ひいて
は実装面積を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施形態における半導体装置の
製造に際し、当初用意したものの断面図。
【図2】図1に続く製造工程の断面図。
【図3】図2に続く製造工程の断面図。
【図4】図3に続く製造工程の断面図。
【図5】図4に続く製造工程の断面図。
【図6】図5に続く製造工程の断面図。
【図7】図6に続く製造工程の断面図。
【図8】図7に続く製造工程の断面図。
【図9】この発明の第2実施形態における半導体装置の
製造に際し、当初用意したものの断面図。
【図10】図9に続く製造工程の断面図。
【図11】図10に続く製造工程の断面図。
【図12】図11に続く製造工程の断面図。
【図13】図12に続く製造工程の断面図。
【図14】図13に続く製造工程の断面図。
【図15】この発明の第3実施形態を説明するために示
す断面図。
【図16】この発明の第4実施形態を説明するために示
す断面図。
【図17】従来の半導体装置の一例の断面図。
【符号の説明】
11 シリコン基板 12 接続パッド 13 外部接続端子 25 柱状電極 31 半導体チップ 33 封止膜

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に複数の接続パッド及び該接続パ
    ッドのいずれかに接続された複数の外部接続端子が設け
    られ、前記基板上に半導体チップが前記接続パッドに接
    合されて搭載され、前記外部接続端子上に前記半導体チ
    ップの高さと同じかそれ以上の高さの柱状電極が設けら
    れ、前記基板上の前記半導体チップ及び前記柱状電極の
    周囲に封止膜が形成されていることを特徴とする半導体
    チップモジュール。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の発明において、前記接続
    パッド及び前記外部接続端子は、前記基板上の周囲に設
    けられた複数の接続パッドに引き回し線を介して接続さ
    れていることを特徴とする半導体チップモジュール。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の発明において、
    前記柱状電極の上面が前記封止膜の上面と面一となって
    いることを特徴とする半導体チップモジュール。
  4. 【請求項4】 請求項1または2記載の発明において、
    前記柱状電極の上面及び前記半導体チップの上面が前記
    封止膜の上面と面一となっていることを特徴とする半導
    体チップモジュール。
  5. 【請求項5】 請求項3または4記載の発明において、
    前記柱状電極の上面に半田ボールが設けられていること
    を特徴とする半導体チップモジュール。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5のいずれかに記載の発明に
    おいて、前記基板はシリコン基板であることを特徴とす
    る半導体チップモジュール。
  7. 【請求項7】 基板上に複数の接続パッド及び該接続パ
    ッドのいずれかに接続された複数の外部接続端子を形成
    し、前記外部接続端子上に半導体チップの高さと同じか
    それ以上の高さの柱状電極を形成し、前記基板上に前記
    半導体チップを前記接続パッドに接合させて搭載し、前
    記基板上の前記半導体チップ及び前記柱状電極の周囲に
    封止膜を形成することを特徴とする半導体チップモジュ
    ールの製造方法。
  8. 【請求項8】 請求項7記載の発明において、前記接続
    パッド及び前記外部接続端子は、前記基板上の周囲に設
    けられた複数の接続パッドに引き回し線を介して接続さ
    せて形成することを特徴とする半導体チップモジュール
    の製造方法。
  9. 【請求項9】 請求項7または8記載の発明において、
    前記封止膜の上面側を研磨することにより、前記柱状電
    極の上面を露出させることを特徴とする半導体チップモ
    ジュールの製造方法。
  10. 【請求項10】 請求項7または8記載の発明におい
    て、前記封止膜の上面側を研磨することにより、前記柱
    状電極の上面及び前記半導体チップの上面を露出させる
    ことを特徴とする半導体チップモジュールの製造方法。
  11. 【請求項11】 請求項9または10記載の発明におい
    て、前記柱状電極の上面に半田ボールを形成することを
    特徴とする半導体チップモジュールの製造方法。
  12. 【請求項12】 請求項7〜11のいずれかに記載の発
    明において、前記基板はシリコン基板であることを特徴
    とする半導体チップモジュールの製造方法。
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