JP2001345351A - 半導体装置組立体 - Google Patents

半導体装置組立体

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JP2001345351A JP2000165623A JP2000165623A JP2001345351A JP 2001345351 A JP2001345351 A JP 2001345351A JP 2000165623 A JP2000165623 A JP 2000165623A JP 2000165623 A JP2000165623 A JP 2000165623A JP 2001345351 A JP2001345351 A JP 2001345351A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 LSIチップは更に高集積化が進んでお
り、それに伴い多端子化の要求も強まる一方である。そ
して、多端子化に応じ、実装基板の配線もますます微細
化、高密度化が求められ、これに対処するLSIチップ
の微細化、多層配線化、実装基板の多層配線化と、これ
らLSIチップと実装基板の高集積実装技術の開発を早
急に行う必要がある。 【解決手段】 本発明では、ペアチップ上に形成され
た多層配線層の配線が、介在する絶縁層と対をなして、
ベアチップの側面部位に階段状に露出している複数のチ
ップパッドと、多層配線基板上に形成された多層配線膜
の配線が、介在する絶縁膜と対をなして多層配線基板の
上面部位に階段上に露出している複数の基板パッドとを
有し、そのチップパッドと基板パッドとが相互に衝合し
て電気的に接合され、その衝合部位が樹脂によって封止
固定されている半導体装置組立体が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はマルチチップモジュ
ール(MCM)におけるベアチップの半導体装置組立体
の構造に関し、特に、多端子LSIチップの実装密度を
従来よりも飛躍的に向上させた組立体に関する。
【0002】
【従来の技術】図8は従来例の説明図であり、マルチチ
ップモジュールにおけるベアチップ1を実装する多層配
線基板7への縦型実装組立体構造の一例である。
【0003】図において、1はベアチップ、7は多層配
線基板、26はワイヤ結線、27ははんだバンプ、28は端子
である。
【0004】マルチチップモジュールは主としてLSI
チップのような半導体素子を多数、一枚の基板に高密度
に実装したものや、或いはこの基板を更にケースに入れ
たり、樹脂外装を被せたりしたものの総称で、システム
全体の高速化並びに高性能化を図るために開発されたも
のである。
【0005】半導体チップの電極パッドと基板の電極パ
ッドとの電気的接続方法としては、ワイヤボンディング
方式、TAB方式、或いはフリップチップ方式等がある
が、高密度化には、ボンディングのための接続スペース
を必要としないフリップチップ方式が採用されている。
【0006】フリップチップ方式は、LSIチップの電
極上にバンプを形成し、そのバンプと基板の電極パッド
とを接続する方式である。
【0007】図8は特開平8−288454号公報に開
示されキャシュメモリチップを半導体基板に縦型に搭載
したMCM構造の一例である。MCM用のベアチップ1
を、図8(b)に示すように単にはんだバンプ27を介し
てベアチップ1の電極を多層配線基板7の電極にベアチ
ップ1を縦型にして載置して、この半導体基板を図8
(a)に示すようにパッケージとなる多層配線基板7に
ワイヤ結線26で接続してから、モールド樹脂で封止する
構造であり、面積に対する端子数の割合に限りがある。
【0008】しかしながら、近年のLSI入出力端子の
増大に伴い、電極がチップの周辺にのみ形成されている
周辺型のフリップチップから、基板面全体に電極が形成
されているエリアアレイ型フリップチップに移行してい
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】LSIチップは更に高
集積化が進んでおり、それに伴い多端子化の要求も強ま
る一方である。そして、多端子化に応じ、実装基板の配
線もますます微細化、高密度化が求められ、いつの日
か、コスト・技術、いずれの要求にも対応できなくなる
恐れがあり、これに対処するLSIチップの微細化、多
層配線化、実装基板の多層配線化と、これらLSIチッ
プと実装基板の高集積実装技術の開発を早急に行う必要
がある。
【0010】
【課題を解決するための手段】図1〜2は本発明による
原理説明図であり、MCMに用いるベアチップの半導体
装置組立体の断面構造図、斜視図、ならびにMCM用実
装基板へのベアチップ実装工程図と完成図を示す。
【0011】図において、1はベアチップ、2は半導体
基板、3は電極、4は多層絶縁層、5は配線、6はチッ
プパッド、7は多層配線基板、8は基板、9は多層絶縁
膜、10は配線、11は基板パッド、12は樹脂である。
【0012】本発明では、上述の課題を解決するため
に、MCM用のベアチップの配線が形成されている面に
多層絶縁層を被覆し、各層の配線から各層の層間絶縁膜
のスルーホールを通して配線を多層絶縁膜上に引き出
し、ベアチップの側面部まで配線を延伸して、多層配線
基板と垂直に接する端面の辺に形成されたチップパッド
と接続する構造とする。そして、LSIチップに要求さ
れる端子数に応じて、多層絶縁膜、信号引出し用の配
線、及び入出力端子となるチップパッドの多層化を増大
し、端子数を増加させて行き、上記構造のベアチップを
入出力端子用のチップパッドが形成されたチップの側面
部にて、多層配線基板上の基板パッドに垂直に衝合し、
電気的に接続した後、エポキシ等の樹脂で封止固定す
る。
【0013】従来より半導体のチップを基板に対して、
チップ面が垂直に接続する方法は、半導体基板に複数の
チップを立設した構造が、特開平8−288454号公
報や特開平10−335374号公報に開示されている
が、いずれも多端子化には対応できないものである。
【0014】以上、述べたように、本発明のMCM用の
ベアチップ上の多層絶縁層の各層から該チップの側面部
に段階的に順次露出した入出力端子用のチップパッド
は、多層配線基板の多層配線膜の各層から段階的に順次
表面に露出した基板パッドに、多層配線基板に対してベ
アチップが垂直になるように、ベアチップと多層配線基
板とを衝合するとともに、ベアチップ上の入出力端子用
のチップパッドと、多層配線基板上の基板パッドをそれ
ぞれ電気的に接合し、衝合部位を樹脂で封止固定するベ
アチップ半導体装置を形成することで、従来のものより
実装密度を飛躍的に向上させるた半導体装置を得ること
が出来る。
【0015】更に、この方法によれば、ベアチップの両
面に回路を形成することもできるため、一層の高集積化
を実現することが出来る。
【0016】
【発明の実施の形態】図3は本発明の第1の実施例のM
CMベアチップ実装のLSIのベアチップ製造の工程順
模式断面図、図4は本発明の第1の実施例の実装基板製
造の工程順模式断面図、図5は本発明の第1の実施例の
MCMベアチップ実装の工程順模式断面図と完成俯瞰
図、図6は本発明の第2の実施例のベアチップの両面実
装の完成俯瞰図、図7は本発明の第3の実施例のベアチ
ップのヒートシンク取り付けの完成俯瞰図である。
【0017】図において、1はベアチップ、7は多層配
線基板、13はSi基板、14はCu電極、15はエポキシ樹
脂膜、16はめっきシード、17はCuチップパッド、18は
ビアホール、19はCu配線、20はセラミック基板、21は
ポリイミド絶縁膜、22はCu配線、23はCu基板パッ
ド、24はエポキシ樹脂封止材、25はヒートシンクであ
る。
【0018】図3〜図5は本発明の第1の実施例の説明
図である。
【0019】先ず、図3のベアチップの製造の工程順模
式断面図に従って、ベアチップの製造方法を説明する。
【0020】図3(a)に示すように、Si基板13の活
性領域形成面上にシリコン酸化膜等の多層絶縁層と多層
配線層が形成されたベアチップ1の表面に、Cu(銅)
電極14を形成する。
【0021】図3(b)に示すように、ベアチップ1の
電極形成面に多層絶縁膜としてエポキシ樹脂膜15をチッ
プサイズにもよるが、5〜20μmの厚さに形成する。
この多層絶縁膜は、感光性、或いは非感光性樹脂を用い
ることが出来るが、後のレーザエッチングが可能であれ
ば、材料は問わない。
【0022】図3(c)に示すように、めっきによる銅
の端子電極形成のためのシードとなるめっきシード16を
銅で1〜5μm程度の厚さにスパッタにより形成する。
めっきシード16の形成方法としてはスパッタの他、蒸
着、無電解めっきで行っても良い。導電性ペーストによ
る場合は、このプロセスは省略出来る。
【0023】図3(d)に示すように、更に、エポキシ
樹脂膜15からなる層間絶縁膜を5〜20μmの厚さに被
覆する。
【0024】図3(e)に示すように、レーザ等でめっ
きシード16上のCuチップパッド17の形成部分の層間絶
縁膜をエッチングし、銅のめっきにより3〜20μmと
所定の厚さのCuチップパッド17を形成する。
【0025】図3(f)に示すように、レーザ等でCu
電極14とCuチップパッド17を接続するために、Cu電
極14上にレーザ等によりビアホール18を開口する。
【0026】図3(g)に示すように、銅のめっきによ
りCu配線19を1〜5μm程度の厚さに形成する。
【0027】上記のプロセスは、多層配線基板7に形成
する多層薄膜配線技術と同じくすることが多いため、現
行のプロセスをそのまま適用可能である。
【0028】図3(h)に示すように、図3(b)から
図3(g)のプロセスを繰り返し、多層配線の各層のす
べてのCu電極14をCuチップパッド17に接続する。
【0029】図3(h)において、各Cuチップパッド
17上のエポキシ樹脂膜15は工程上二層となるが、便宜
上、Cu配線19でCu電極14とCuチップパッド17を結
線した後は、エポキシ樹脂膜15を各々一層で表示する。
【0030】図3(i)に示すように、Cuチップパッ
ド17が多層絶縁膜より全て露出するように、レーザを用
いて階段上にエッチングする。
【0031】次に、本発明の第1の実施例において、多
層配線基板7の製造についてはベアチップ1のCu配線
19からCuチップパッド17の作成と略同じ工程で作成さ
れる。
【0032】図4により説明する。
【0033】図4(a)に示すように、ガラス或いは厚
さ1mm程度のセラミック基板20上にエポキシ樹脂、或
いはポリイミド絶縁膜21を形成する。
【0034】図4(b)に図4(a)の丸印の領域の拡
大図で示すように、ポリイミド絶縁膜21の中には多層の
Cu配線22が形成され、それぞれのCu配線22の端末に
は、Cu基板パッド23を形成する。
【0035】図4(c)に示すように、Cu配線22のC
u基板パッド23上の部分のポリイミド絶縁膜21をレーザ
により階段状にエッチングして、各々のCu配線22のC
u基板パッドを23を順次露出する。
【0036】本発明の第1の実施例の半導体装置組立体
におけるベアチップの実装を図5により説明する。
【0037】先ず、図5(a)に示すように、多層配線
基板7のポリイミド絶縁膜21のビアホールエッチング部
分に、多層配線基板7上に露出したCu基板パッド23の
対応する位置に合わせて、多層配線基板7にそれぞれの
ベアチップ1をほぼ垂直に立て、衝合して挿入し、図5
(b)に示すように、複数のベアチップ1と多層配線基
板7の衝合部位をエポキシ樹脂封止材24でそれぞれ封止
固定する。
【0038】図5(c)に複数のベアチップ1を多層配
線基板7に実装した半導体装置組立体の完成品の俯瞰図
を示す。
【0039】次に、図6は本発明の第2の実施例であ
る。
【0040】図6に完成俯瞰図で示すように、第2の実
施例では、ベアチップ1の一端だけでなく、ベアチップ
1の両端にチップパッドを形成する。
【0041】そして、ベアチップ1の両端に2枚の多層
配線基板7を片方ずつ実装し、つまり、ベアチップ1を
多層配線基板7で挟み込む様にして封止固定し、一枚の
ベアチップ1の信号を振り分けて伝送し、伝送の効率
化、高速化を図る。
【0042】更に、図7は本発明の第3の実施例であ
る。
【0043】図7に完成俯瞰図で示すように、第3の実
施例では、全てのベアチップ1をベアチップ1の裏面が
アルミニウム等のヒートシンク25の冷却部品に接するよ
うにして実装し、一連のベアチップ1からの発熱を効率
良く放散させるように実装する。
【0044】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体装置組立体は多端子多層配線のベアチップを多層
配線基板に差し込む様に衝合して実装出来るので、従来
の単層ベアチップよりも実装密度を飛躍的に向上出来る
上に、ベアチップを衝合により確実に固定出来るため、
信頼性も高くなる。また、この組立体構造によれば、ベ
アチップの両面に回路を形成できるため、一層の高集積
化を図ることも出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の原理説明図(その1:ベアチップの
製造)
【図2】 本発明の原理説明図(その2:ベアチップの
実装基板への実装)
【図3】 本発明の第1の実施例の説明図(その1:ベ
アチップの製造)
【図4】 本発明の第1の実施例の説明図(その2:実
装基板の製造)
【図5】 本発明の第1の実施例の説明図(その3:ベ
アチップの実装)
【図6】 本発明の第2の実施例の説明図(ベアチップ
の両面実装)
【図7】 本発明の第3の実施例の説明図(ベアチップ
のヒートシンク)
【図8】 従来例の説明図
【符号の説明】
図において 1 ベアチップ 2 半導体基板 3 電極 4 多層絶縁層 5 配線 6 チップパッド 7 多層配線基板 8 基板 9 多層絶縁膜 10 配線 11 基板パッド 12 樹脂 13 Si基板 14 Cu電極 15 エポキシ樹脂膜 16 めっきシード 17 Cuチップパッド 18 ビアホール 19 Cu配線 20 セラミック基板 21 ポリイミド絶縁膜 22 Cu配線 23 Cu基板パッド 24 エポキシ樹脂封止材 25 ヒートシンク 26 ワイヤ結線 27 はんだバンプ 28 端子

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ベアチップ上に形成された多層配線層の
    配線が、介在する絶縁層と対をなして該ベアチップの側
    面部位に階段状に露出している複数のチップパッドと、 多層配線基板上に形成された多層配線膜の配線が、介在
    する絶縁膜と対をなして該多層配線基板の上面部位に階
    段上に露出している複数の基板パッドとを有し、 該チップパッドと該基板パッドとが相互に衝合して電気
    的に接合されており、該衝合部位が樹脂によって封止固
    定されていることを特徴とする半導体装置組立体。
  2. 【請求項2】 前記ベアチップが裏面に冷却部品を有す
    ることを特徴とする請求項1記載の半導体装置組立体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004235647A (ja) * 2003-01-30 2004-08-19 Endicott Interconnect Technologies Inc 積層キャリアを有するマルチチップ電子パッケージ及び該パッケージの組立体
JP2005175471A (ja) * 2003-12-05 2005-06-30 Samsung Electronics Co Ltd 内部コネクタコンタクトを備えるウェーハレベル電子モジュール及びこの製造方法

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