JP2001512292A - チップ上の導電性エポキシ・フリップチップ - Google Patents

チップ上の導電性エポキシ・フリップチップ

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JP2001512292A JP2000505650A JP2000505650A JP2001512292A JP 2001512292 A JP2001512292 A JP 2001512292A JP 2000505650 A JP2000505650 A JP 2000505650A JP 2000505650 A JP2000505650 A JP 2000505650A JP 2001512292 A JP2001512292 A JP 2001512292A
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ロビンソン,マーク・イー
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キュービック・メモリー・インコーポレーテッド
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Abstract

(57)【要約】 第1のフリップチップ150と、前記第1のフリップチップの上方に直接接続された第2のフリップチップ152と、前記第2のフリップチップと前記第1のフリップチップとの間に配置されるとともに前記第1のフリップチップと前記第2のフリップチップとの間の電気接続を形成する導電性エポキシ手段160と、を有するチップ組立体のフリップチップ。他の実施の形態において、本発明は、複数のチップが他の上方のチップに垂直方向に相互連結され、電気的に相互連結されたチップの積み重ね体を形成する、複数の半導体チップと、前記チップの積み重ね体の上部のチップ152に直接接続されたフリップチップ150と、前記フリップチップ150と上方のチップ152との間に配置されるとともに前記フリップチップ150と上方チップ152との間に電気接続を形成する導電性エポキシ手段160と、を有するフリップチップ組立体を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メモリモジュール及び他の複数のチップの電子組立体の製造に関し
、さらに詳細には、複数のダイまたはチップを相互に接続するためのフリップチ
ップ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータの用途において、半導体メモリを追加することに関す
る要求がある。1つの例は、システムのメーカーが設置するメモリの量を最小限
にしてパーソナルコンピュータを搬送することである。それらの要求が必要にな
ったとき所有者がさらにメモリを追加する方法を提供している。これは、メーカ
ーが揮発性の半導体メモリの価格が悪い側にふれることを防止し、販売する装置
の価格を引き下げる。
【0003】 この価格は、コンピュータのハードウエアの変更の技術分野において熟練して
いることが必ずしも必要とはされないユーザまたは他の個人によって最初の販売
の後において、設置される低コストの信頼性のあるモジュールについて巨大な市
場をつくる。
【0004】 このマーケットの物理的な要求は、88ピンパーソナルコンピュータメモリカ
ード国際協会(PCMCIA)のようなメモリ・モジュールと、(SIMMとし
て知られている)種々のシングル・インライン型メモリモジュールのようなメモ
リモジュールと合致する。これらの装置は、プリント回路基板(PCB)と、こ
のPCBをコンピュータ・システムに容易に設置することができるように、PC
Bに接続された多数のディスクリート回路メモリチップとを有する。
【0005】 現在の技術に関する1つの問題はコストである。なぜならば、ユーザは、それ
らのメモリの収納ニーズに対する最も低いコストの解決法を探している。通常、
現在の技術は、メモリモジュールの2つの製造方法を提供する。最も一般的な方
法は、第1に個々の半導体チップを個別にプラスチィック製のパッケージに詰め
、各チップを試験し、次に、このパッケージを複数のステップ処理を通じてPC
Bに取り付ける。複数のステップ処理は、チップをリードフレームに取り付ける
ことと、ワイヤをフレームに取り付けることと、フレームを射出成形する工程と
、リードワイヤをすずめっきする工程と、成形成分をデフラッシング(defl
ashing)する工程と、リード線を曲げることと、パッケージを試験するこ
と等を含む。このような複数のステップ処理は、わずらわしくまた高価である。
【0006】 メモリモジュールを製造する他の方法は、通常、「フリップチップ(flip
chip)」技術と称されるものがあり、これは、半田ボールを用いてチップ
面を基板の下面に半田づけするものである。フリップチップは、通常、複数チッ
プメモリ・モジュールをつくるために使用される。従来のフリップチップの1つ
または複数の欠点は、製造過程で用いられる材料の熱膨張/収縮特性が、チップ
の使用中にフリップチプを損傷することを防止するために緊密に合致しなければ
ならない。他の欠点は、フリップチップに関して標準的な目による検査ができな
いことである。なぜならば、フリップチップはチップ面を下面として基板に取り
付けられ、基板との接続部分をカバーするからである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
したがって、本発明の目的は、改良されたフリップチップ装置を提供すること
である。1つの好ましい実施の形態において、本発明は、第1のフリップチップ
と、前記第1のフリップチップの上方に直接接続された第2のフリップチップと
、前記第2のフリップチップと前記第1のフリップチップの上方との間に配置さ
れるとともに前記第1のフリップチップと前記第2のフリップチップとの間に電
気接続部を形成する導電性エポキシ手段と、を有するフリップチップ組立体を提
供する。
【0008】 他の好ましい実施の形態において、本発明は、互いに上に垂直方向に相互連結
され、電気的に相互連結されるチップの積み重ね体を形成する複数の半導体チッ
プと、前記チップの積み重ね体の上のチップに直接接続されたフリップチップと
、前記フリップチップと前記上方のチップとの間に配置されるとともに前記フリ
ップチップと前記上方のチップとの間に電気接続部を形成する導電性エポキシ手
段と、を有するフリップチップ組立体を提供する。
【0009】 さらに他の好ましい実施の形態において、本発明は、上に形成された複数の第
1のフリップチップを供えた半導体ウエハと、各々が前記複数の第1のフリップ
チップの各1つのチップに直接接続された複数の第2のフリップチップと、各第
1のフリップチップと第2のフリップチップ接続部分の間に配置されるとともに
前記各第1フリップチップと第2のフリップチップ接続部分との間に電気接続部
分を形成する伝導体エポキシ手段と、を有するフリップチップ組立体を提供する
【0010】 さらに他の実施の形態において、本発明は、第1のフリップチップと第2のフ
リップチップとを含む複数のチップの組立体を形成する装置を提供する。第1及
び第2のフリップチップの各々は、他のフリップチップの他の領域に連結され、
他のフリップチップとの連結を容易にする内側結合パッドを含む。内側結合パッ
ドは、各チップを第1の絶縁層でカバーし、第1の絶縁層を内側結合パッド上で
開放することによって結合される。内側結合パッドに接触して第1の絶縁層上に
金属層が配置される。金属層上に第2の絶縁層が配置され、第2の絶縁層が開放
し金属層の選択部分を露出し外部接続点を形成する。前記第1及び第2のフリッ
プフロップと第2のフリップフロップの各々の外部接続点の間に配置され、第1
及び第2のフリップチップを電気的に相互連結するフリップチップ組立体を提供
する。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。その例は、添
付図面に示されている。本発明を好ましい実施の形態に関連して説明するが、本
発明をこれらの実施の形態に制限することを意図するものではないことを理解す
べきである。それに対して、本発明は、変形例、改造例及び等価物をカバーする
ことを意図しており、これらは添付した請求の範囲によって定義されるように本
発明の精神及び範囲内に含まれる。
【0012】 クロス基準出願に説明したようにシリコンセグメントの垂直相互連結プロセス
(VIP)の全体的な検証をまず説明する。VIP処理は、シリコンセグメント
を垂直方向に相互に接続する方法及び装置を提供する。各セグメントは、半導体
ウエハ上に隣接する複数のダイを含む。セグメント上の複数のダイは、外部電気
接続点のエッジ結合パッドを提供するためにセグメントの4つの側面全体に延び
ている1つまたは複数の金属相互連結層を用いてセグメントに相互に接続される
。ダイが相互に接続された後、各セグメントは、セグメントの各々の内側に傾斜
した4つの縁部を提供するためにベベルカットを用いてウエハの後ろ側から切断
される。
【0013】 セグメントがウエハから切断された後、セグメントは、個々のチップの積み重
ね体及びウエハ全体の積み重ねの双方から識別されるような、積み重ね体を形成
するために互いの上に配置される。積み重ね体の垂直方向に隣接するセグメント
は、積み重ね体の4つの側面に導電性のエポキシを適用することによって電気的
に相互に接続される。積み重ね体のセグメントの各々の内側に傾斜する縁部の壁
は、一旦セグメントが積み重なると、導電性エポキシがセグメントの各々の縁部
曲げパッド及び側方回路にアクセスすることができる凹所を提供する。電気的に
相互連結されるセグメントの積み重ね体は、電気回路の表面の下に取付けられ、
積み重ね体の上方セグメントの結合パッドと回路基板との間に導電性エポキシの
トレースを適用する。
【0014】 図1を参照すると、垂直方向に相互連結するプロセスがメーカーによって加え
られる標準的なウエハ30に関してさらに詳細に説明する。ウエハ30に関する
矩形は、ウエハ30の個々のダイの場所を示している。ウエハ30は、インクド
ットでマークされている機能しないすなわち、欠陥のあるダイを含んでメーカか
ら到着する。本発明の好ましい実施の形態において、ウエハ30は、シリコンか
らつくられる。しかしながら、ウエハ30は、ガリウム砒素のような他の材料を
用いてつくることもできる。通常、ダイ32は、例えば、メモリチップのような
個々のチップを供給するためにウエハ30から切り取られる。しかしながら、本
発明によれば、ダイ32は、ウエハ30から個々に切り取られるのではない。そ
の代わり、図2に示すように、ウエハ30上の複数の隣接するダイ32がグルー
プ化されてセグメント32と称される部分を形成する。
【0015】 図2は、ウエハ30上の2つのセグメント36A及び36B(以降セグメント
36と称する)の平面図であり、ここで各矩形は1つのダイ32を表す。各セグ
メント36は、垂直方向の境界線38と水平方向の境界線40によって定義され
、各セグメント36は、ウエハ30上の隣接するダイ32の1つのグループを含
み、この結果は、特定の寸法及び形状を有するセグメント36を生じる。好まし
い実施の形態において、図示するように、2つづつ並んだマトリクス状に配置さ
れた4つの隣接するダイ32を含む。このようなセグメント36は、ツーバイツ
ーセグメントと称される。
【0016】 しかしながら、セグメント36は、例えば、ツーバイワンセグメント、ツーバ
イフォアセグメント、またはフォーバイフォーセグメントのダイ32のような隣
接するダイ32のパターンまたは配列を含む。各セグメント36は、セグメント
36の4つの側面に縁部結合パッド42を備えており、これは、外部接続用の電
気接点として使用される。同様に、ダイ32の各々は、ダイ32の内部回路と接
続する内側結合パッド44を含む。個々のセグメント36は、通常ストリートと
称される垂直方向の境界線38と水平方向の境界線40に沿ってウエハ40を切
断することによってウエハ30から分離される。ウエハ30からセグメント36
を切断する方法を以下に説明する。
【0017】 VIP処理において、セグメント36の個々のダイ32は、ダイの相互連結回
路の複数層を用いて相互に接続される。このダイ相互連結回路は、複数の金属ト
レースを有し、このトレースは、セグメント32の表面でx及びy方向の双方を
向いている。金属トレースは、x相互連結部46と、y接続部分48と称され、
セグメント36の縁部結合パッド42からの電力及び信号を個々のダイ32の選
択された内部結合パッド44に送るように機能する。
【0018】 ウエハ相互連結過程によって提供される金属相互連結部46及び48の2つの
層は、各セグメント36にダイ32を相互に接続するためにウエハ30を横切る
経路ラインに可撓性を付加する。ダイ32をセグメント36に相互に接続し、セ
グメント36を積み重ねることは、ウエハ30から個々のチップを切断し、チッ
プを積み重ね、チップを回路基板に相互連結する従来の方法よりコストが低く、
さらに信頼性がある。
【0019】 ウエハ30の相互連結処理を終了した後、ウエハ30上でセグメント処理が実
行される。再び図2を参照すると、セグメント36の間で垂直方向及び水平方向
のストリート28及び40に沿ってウエハ30を切断することによってウエハ3
0を個々のセグメント36に分割する。セグメント36がウエハ30から切断さ
れた後、セグメントは積み重ねられた構造に配置される。その構造の大きさ全体
を低減するために、セグメント36は、セグメントの後ろ側から材料を削り取る
ことによって薄くされる。材料を薄くする際に補助となるように、ウエハ30の
全体は、セグメント36をウエハ30から切断する前に薄くされる。薄い手順は
、25ミルの高さからほぼ8ないし10ミルまでウエハ30とセグメント36の
高さを低減する。
【0020】 従来、ウエハ10は、回路を容易に見ることができ、ソーイング処理中に損傷
を与えないように回路が置かれる前側から切断される。しかしながら、本発明に
おいて、ウエハ30は、ベベルカットを用いてストリート38及び40に沿って
ウエハ30の後ろ側で切断される。図3Aは、ベベルカットを用いてウエハから
切断された後、セグメントの後ろ側100を示す。図示するように、ベベルカッ
トは、セグメント36の4つの側全体に内側に傾斜する縁部壁102を備えたセ
グメント36を提供する。
【0021】 後ろ側100からウエハ30を切断するために、ノコギリを案内するためにウ
エハ30の後ろ側にセグメントの境界を形成するストリート38及び40のパタ
ーンが設けられる。配線装置がウエハ30の後ろ側100に接触している間ウエ
ハ3の前側がカメラに面するように装置内に取り付けられる。ウエハ30の前側
の影像は、モニタに表示され、オペレータは、ウエハ30の後ろ側100にパタ
ーンを描くようにセグメントの境界のパターンに沿って配線装置の下にウエハ3
0を移動させる。
【0022】 その代わりに、また従来のフォトリソグラフィック処理を用いてセグメント境
界のパターンが後ろ側に設けられる。この処理の間、ウエハ30の後ろ側100
は、フォトレジストでコートされ、ウエハ30の前側は、セグメントの境界のパ
ターンがノコギリを案内するためにウエハ30の後ろ側100の表面に整列され
、現像されるように回路がウエハ30の後ろ側100で見えるように赤外線で照
射される。
【0023】 セグメント境界のパターンがウエハ30の後ろ側100に設けられた後、ウエ
ハ30がノコギリを入れられた後、ソーイング中、セグメント36を一緒に保持
するためにテープの層がウエハ30の前に張り付けられる。ウエハ30の前側が
テープを張られた後、ウエハ30の後ろ側100のセグメント境界に沿ってベベ
ルカットが実行される。本発明の好ましい実施の形態において、ベベルカットは
45°の角度を備えたセグメント縁部壁102をつくる。セグメント36を切断
した後、ウエハ30の前側からテープが注意深く取り外され、セグメント36は
、ソーイング処理及びテープから残留物を取り除くためにきれいにされる。
【0024】 図3Bは、セグメントをウエハ30から切断された後、セグメントが積み重ね
体に永久に組み立てられる前に、垂直方向に整列して配置された3つのセグメン
ト36を示す。図示するように、各セグメント36の前側104は、金属の相互
連結部48及び46及び縁部結合パッド42を含む。セグメント36が積み重ね
体に積み重ねられると、セグメント36の縁部結合パッド36は、積み重ね体の
垂直方向に隣接するセグメント36の縁部結合パッド42と電気的に接触する。
傾斜縁部壁102の目的は、1つのセグメント36の縁部結合パッド42と積み
重ね体のすぐ下のセグメント36の縁部結合パッド42との間の垂直方向の電気
接続部分のために適当な空隙を提供することである。
【0025】 クリーニングの後、セグメント36の後ろ側100と傾斜縁部102は、窒化
物でスパッタリング処理によって絶縁される。窒化物によるスパッタリング処理
は、金属フィルムのスパッタリング処理と同様であり、金属の代わりに、窒化シ
リコンがセグメント36の後ろ側100にスパッタリング処理される。セグメン
ト36のダイ32のシリコン基板ベースにノイズ及び干渉信号が吸収されないよ
うに、窒化シリコン絶縁が必要である。
【0026】 セグメント36がウエハ30と絶縁されたとき、セグメント36の回路は、そ
の機能が試験される。ウエハ30のダイ32の一部が機能しないので、欠陥のあ
るダイは、ウエハ30から切られず、従来技術の方法で排出される。欠陥のある
ダイは、機能ダイ32から分離される。欠陥のあるダイは、セグメント36の縁
部結合パッド42と欠陥のあるダイの回路との間で接続される金属相互連結部4
6の上層を蒸発させるためにレーザを用いて分離される。また、欠陥のあるダイ
は、金属相互連結部46の上層をを機械的に切削し、電気的に融合することによ
って分離してもよい。セグメント36の縁部結合パッド42と欠陥のあるダイの
回路との間で金属接続部分46の上層が解放されると、欠陥のあるダイは、もは
やセグメント36に電気的には接続されない。
【0027】 欠陥のあるダイを分離する他に、各セグメント36は、完成した積み重ね体と
干渉するデコード回路が各セグメント36にアクセスするように独特につくられ
る。各セグメント36は、複数のセグメント信号をレーザを用いて各セグメント
上で燃やすレベルプログラムと称される処理の間独特につくられる。
【0028】 セグメント36の各々が互いに独特につくられた後、セグメント36がプログ
ラムされる。この開示の目的のために、プログラミングは、冗長な機能ダイ32
が分離した欠陥のあるダイと置換するように回路を接続する処理を言う。これは
、最初に分離ダイを意図する適当な制御信号を交換ダイ32に提供することによ
って行われる。プログラミングは必要である。なぜならば、セグメント36が積
み重ねられ、作動すると、コンピュータ等は積み重ねられた分離したダイにアク
セスする。したがって、欠陥のあるダイを有するセグメント36は、積み重ねら
れた欠陥のあるダイに接近しようとするとき、代わりに機能ダイ32が接近する
ようにプログラムされる。セグメント36の実際のプログラムは、以下に説明す
るように積み重ね体の製造中に起こる。
【0029】 図4を参照すると、セグメント36が積み重ねられ、エポキシと一緒にされる
積み重ね手順の間に積み重ね体112が組み立てられるセグメント糊付け固定具
110が示される。好ましい実施の形態において、積み重ね手順の間、6つの隣
接したセグメント36を用いて積み重ね体112が組み立てられる。隣接するセ
グメント36の各対の間にエポキシ114のフィルムを提供し、整列固定部材1
16で前方側104を上にしてセグメント36を配置することによって積み重ね
体112が組み立てられる。
【0030】 整列固定部材116は、積み重ね体112を固定部材の固定壁に対して水平面
に積み重ね体112を圧縮し、3つの閉鎖セルのウレタンゴムスタンプ118,
119,120を用いて固定具のベースに対して垂直方向の平面に積み重ね体1
2を圧縮する。積み重ね体112は、積み重ね体112を固化するために固定部
材に残りながら、120°で硬化される。硬化サイクルは、15分の安定化期間
、60分の硬化時間、及び10分の冷却時間を含む。本発明は、個々のダイ32
を積み重ねる前の方法に対して改良を示す。なぜならば、本発明の積み重ね体1
12を有するセグメント36は、厚さを変化させ、いかなる順序でも積み重ねる
ことができる。
【0031】 積み重ね体112が硬化した後、セグメント36の各々の縁部結合パッド42
(図3B参照)は、電気的に機能する積み重ね体112を提供するために積み重
ね体112に垂直方向に電気的に接続される。積み重ね体を垂直方向に接続する
従来の方法は、この部材と金属パッドを接続する工程と、部材に複数のバイアス
をかけ、バイアスに導電材料を挿入し、バイアスに導電性材料で満たし、積み重
ね体の部材の間に電気通路を形成する。
【0032】 図5A及び図5Bを参照すると、本発明によって積み重ね体112のセグメン
ト36の間で垂直方向の電気通路を提供する方法が示される。図5Aは、積み重
ね体が横に配置され、セグメント36の後ろ側100から積み重ね体112を示
す。図5Bは、積み重ね体が垂直方向に配置されるセグメント36の前側から見
た積み重ね体112の図面を示す。積み重ね体112のセグメント36の間に垂
直方向の電気経路を提供するために、銀で充填された導電性エポキシのトレース
130がセグメント36の傾斜縁部壁102に沿って分配機構132によって分
配される。分配機構132は、x方向及びy方向に移動可能であり、セグメント
36の外部結合パッド42と整列するように積み重ね体112をエポキシトレー
スに配置する。
【0033】 エポキシトレース130は、あらかじめプログラムされた場所に積み重ね体11
2の4つの縁部全体に適用され、エポキシトレース130は、結合パッド42の
露出金属を垂直方向に接続するために流れる。セグメント36の傾斜縁部壁10
2は、エポキシトレース130によって外部結合パッド42へのアクセスを容易
にする。本発明の傾斜縁部壁102とエポキシトレース130は、積み重ね体に
垂直方向の電気接続を提供するために金属層を用いる従来技術の方法に対して改
良を行う。
【0034】 図5A及び図5Bに示すように、エポキシトレース130は、あらかじめプロ
グラムすることによって積み重ね体112の異なる層に選択的に分配される。種
々のエポキシトレース130は、特定の分離された欠陥のあるダイの周りでの特
定の装置の回路通路、ルート回路を画定する。セグメント36が積み重ね体11
2を組み立てるために互いに積み重ねられるとき、セグメント36のダイ32の
各場所は、積み重ね体112の垂直方向のコラムを画定する。例えば、もし、積
み重ね体112の各セグメント36が6つのダイ32を含む場合には、スタック
112はダイ32の6つの垂直方向の柱を含む。メモリ回路のような機能回路を
有するように、多数の機能ダイ32が各セグメント36の垂直方向の柱に必要と
される。好ましい実施の形態において、6つのセグメントを含む積み重ね体11
2の回路は、積み重ね体の各コラムに4つの機能ダイ32を提供するためにプロ
グラミング中に経路が形成される。更にVIP処理の詳細は、上述したVIP特
許に説明されており、その詳細は、参照によってここに組み込まれる。
【0035】 DCP処理の検証 「ダイレクト接続プロセス」(DCP)を詳細に説明する「導電性エポキシフ
リップフロップ」と題された特許出願の全体の検証が行われる。 図6A及び図6Bを参照すると、DCP処理の半導体チップ10が示されてい
る。図6Aは、PCB12上に広げられ、PCBに取り付けられる前に、チップ
10を破断した斜視図である。図6Bは、チップ10の断面図であり、この図面
は、導電性エポキシ14を用いてPCB12に表面を下にして取り付けられた図
面である。チップ10は、従来の方法で電力を供給し、データをチップ10にや
りとりする内側結合パッド16を含む。内側結合パッド16は、低コストPCB
技術によって信頼性のある接触が行われるように十分に小さい寸法のチップ10
に配置するので、内側結合パッド16は、外部接続点に接続され、これは適当な
寸法及び空間でチップ10に配置される。内側のボンドパッド16は、金属層2
2を用いてチップ10の他の領域に再び結合され、これは、外部接続点18を形
成する。導電性エポキシ14は、チップ10をPCB12に取付け電気的に接続
するためにチップ10の外部接続点18とPCB12の端子20との間に取り付
けられる。
【0036】 図1を参照すると、本発明の接続点18へ内側パッド16を接続する過程は、
はじめに、メーカによって供給される標準ウエハによって説明される。例えば、
メモリチップ10のような半導体素子は、ウエハ形態においては、「ダイ」と称
されるが、それらが一旦ウエハ30から切り離されるとチップ10と称される。
ウエハ30の正方形は、ウエハ30の個々のダイ32の場所を示すものである。
ウエハ30は、機能しないまたは欠陥のあるダイを含んでメーカから到着し、そ
れらはインクドット34によってマークされる。通常、ウエハ30は、シリコン
でつくられるが、1つの例としてガリウム砒素のような他の材料をも使用できる
【0037】 図6A, 図6Bを参照すると、チップ10の内側結合パッド16は、通常、
アルミニウムでカバーされる。外部接続点18への内側結合パッドを結合する方
法の第1のステップは、この処理において望ましくない金/アルミニウム成分層
の形成を防止するために内側結合パッド16からアルミニウムを除去することで
ある。このアルミニウムは、標準的なリソグラフ技術を用いて内側結合パッド1
6から除去できる。このウエハ30は、フォトレジストは、内側結合パッド16
から離れて形成され、アルミニウムは、従来の半導体処理技術を用いてエッチン
グされる。
【0038】 この処理の次のステップは、材料上で液体スピン・オン材料を有する絶縁層で
ウエハ30の全体をカバーすることである。好ましい実施の形態において、ウエ
ハ30は、ポリイミド層26でカバーされるが、スピン・オンガラスSi O2
,Si3N4, 等のようなたの材料も使用することができる。開口36をつく
るために使用することができる多数の方法があるが、好ましい実施の形態におい
て、開口36は、従来の半導体処理技術を用いてつくられる。
【0039】 次に、金属層22は、ウエハの表面に適用されるが、内側結合パッド16から
外部接点18に信号を戻すことができるようにパターン化される。金属相互連結
層の取付け、及びパターン化に関する多数の公知の方法が存在する。本発明の好
ましい実施の形態において、フォトレジスト(図示せず)がウエハに張り付けら
れ、金属層22の意図した通路を形成する領域でレジストを除去するようにレジ
ストにパターンが形成される。フォトレジストが形成された後、金属層22がチ
ップ10に形成される。好ましい実施の形態において、金属層22は、クロミウ
ムの2000オングストロームの層と、チタン・タングステンの500オングス
トローム層と、1200オングストロームの金の層とを有する。
【0040】 金属層22をチップ10に張り付けると、ウエハ30上に残るフォトレジスト
を溶解することによって金属層22に所望の通路が形成され、これは、望ましく
ない金属化を生じ、溶解されたフォトレジストから浮き上がる。これは「リフト
オフ」処理として知られる。 金属層22がチップ10にパターン化した後、ウエハ30は、絶縁のために第
2のポリイミド層28でカバーされる。第2の組の穴38が第2のポリイミド層
28で開口され、金属層22によって形成された外部接触点18を露出する。
【0041】 図7を参照すると、外部接触点18をチップ10に配置することが、本発明の
第1の好ましい実施の形態によって示される。第1の好ましい実施の形態におい
て、外部接続点18全体は、チップ10の縁部24から内側にチップ10に配置
されている。チップ10に含まれる内側パッド16は、内側結合パッド16は、
次の標準的な信号、アドレス(A0−A9),データ(D1−D4),行アドレ
スストローブ(RAS),列アドレスストローブ(CAS), ライト・イネー
ブルWE,リード・イネーブル(OE),電力(VCC)、接地及び接地(VS
S)用の接続点として作用する。
【0042】 図7に示されるように、金属層22は、チップ10の対応する外部接続点18
に各内側結合パッド16を接続するように作用する。外部接続点18は、信頼性
のある低コストの接点が導電性エポキシ14によって外部接続点18とともにつ
くられるように、適当な寸法及び空間によって配置される(図6A及び図6B)
によって外部接続点によってつくられる。
【0043】 図6A,図6B及び図1を参照すると、第1のポリイミド層26、金属層22
及び第2のポリイミド層26は、ウエハ30に張り付ける。ダイ32は、ウエハ
30から個々に切断される。早期の試験中に欠陥があると識別されたダイ32は
、廃棄される。ダイ32は、従来の半導体ウエハソーイング及びダイピッキング
装置を用いてウエハ30から切り出される。ダイ32が切り出された後、それら
は、メモリモジュールをつくるためにPCB12に取り付けられる。
【0044】 図8は、本発明の第1の好ましい実施の形態によるメモリモジュールをつく
るために使用されるPCB12の側面図である。PCB12は、8つのチップ1
0を受ける位置P1ないしP8を含む(図6A)。各チップ位置P1−P8は、
チップ10の外部接続点18の場所に対応する複数の端子20を有する。チップ
10の外部接続点18をPCB12の端子20に接続するために、制御された量
の導電性エポキシ14が市販されている自動化されたエポキシ分配装置40を用
いて各端子20に配分されている。
【0045】 図6A及び図6Bを参照すると、外部接続点18に信頼性のある接続を行う前
に、外部接続点18は、こわれやすいチップ10の半導体面を損傷しないように
粗くはない。これは、チップ10を研磨材料でカバーし、外部接触点18の領域
で技術者の小さいペイントブラシをチップ10に交互に接触したり接触しないよ
うにしたりすることによって達成される。
【0046】 図6A,図6B及び図8を参照すると、外部接続点18を機械的に研磨した後
、チップ10は、チップ10をPCB12の8つのチップ位置と整列させる固定
具(図示せず)に配置される。チップ10が導電性エポキシ14と接触すること
を保証するようにばね圧が固定具に加えられる。固定した後、組立体全体は、導
電性エポキシ14を硬化するために1時間にわたって120°Cまで加熱される
【0047】 図9を参照すると、PCB12に取り付けたチップ10の断面図が示されてい
る。外部接続点18と端子20との間にある、導電性エポキシ14に公知の寸法
の少数のガラス球42を混合することによってチップ10とPCB12との間に
最小限の結合ラインの厚さが維持される。このガラス球42は、チップ10とP
CB12との間に所定の距離(D)を維持するために必要である。さもなければ
、チップ10は、PCBと接触し、チップ10のシリコンとPCB12の間の異
なる熱膨張率は、使用中にチップ10に損傷を与えるおそれがある。
【0048】 本発明の導電性エポキシの塗布は、チップ10をPCB12に取付け、チップ
10をPCB12に電気的に接続するステップを達成する。他の方法として、導
電性エポキシ14は、接着剤と導電体の双方の機能を果たす。
【0049】 処理中の次のステップは、チップ10が導電性樹脂14によってPCB12に
取り付けられた後、上昇した大気環境で延長された時間にわたって電力及び入力
信号を加えることによってPCB12をバーン・イン(すなわち、試験)するこ
とである。バーン・イン動作に続いて、PCB12は、その機能及びパラメータ
の特性を試験する電気試験を受けることである。1つまたは複数のチップ10が
電気的に欠陥がある場合には、それらは、PCB12から機械的に除去される。
欠陥のあるチップ10の下の端子20は、クリーン・オフされ、新しい導電性エ
ポキシ14が端子20に配置され、新しいチップ10が端子20に配置される。
【0050】 PCB12が試験された後、PCB12のチップ10は、機械的化学的損傷か
らチップ10を保護するコンフォーマル・コーティングでカバーされる。好まし
い実施の形態において、非導電性エポキシ(図示せず)は、シリコンの露出面積
がないように表面全体及び各チップ10の周りに配分される。非導電性エポキシ
は、3時間にわたって60℃で硬化される。最後のステップは、PCB12で小
さい電気試験を行い、PCBを搬送するために詰めることである。
【0051】 図10を参照すると、導電性エポキシ14を用いてチップ10をPCB12に
取り付ける第2の好ましい実施の形態が示されている。チップ10を表面を下に
して配置する代わりに、チップ10は、PCB12に表面を上にして配置する。
第1の実施の形態において説明したように、まず、チップ10は絶縁のためにポ
リイミド層26によってカバーされる。ポリイミド層26は、金属層22を指示
し、この層はチップ10の内側結合パッド16を外側接続パッド18に接続する
。第2のポリイミド層28は、金属層22をカバーし絶縁する。第2の組の開口
38は、外部接続点18上を第2のポリイミド層28でつくられる。導電性エポ
キシ14は、チップ10の傾斜壁44の下で、PCB12の端子20の上の外部
接続点18に配置されており、これらは外部接点18の下に配置されている。
【0052】 PCB12上に表面を上にして配置される他に、第2の好ましい実施の形態の
チップ10は、チップ10の外部接触点18の位置に関して第1の実施の形態の
チップ10とは異なる。
【0053】 図11を参照すると、チップ10上の外部接続点18の配置は、DCP処理に
よって示される。この処理において、外部接続点18は、チップ10の縁部24
に沿って配置される。第1の処理におけるように、金属22の層は、各内側結合
パッド16をチップ10の対応する外部接続点18に接続するように機能する。
チップ10は、図3に示すチップ10と同じ標準の結合パッド16を含む、アド
レス(A0−A9),データ(D1−D4)、行アドレスストローブ(RAS)
、列アドレスストローブ(CAS)、ライトイネーブル(WE)、リードイネー
ブル(OE)、電力(VCC)、接地及び接地(VSS)。
【0054】 外部接続点18が2つのチップ10の縁部に沿って図11に示されているが、
外部接続点18は、チップ10を形成する縁部の数に配置される。外部接続点1
8は、内側結合パッド16によって占められるチップ10の同じ縁部を占める。
これは、内側結合パッド16上に直接外部接続点18に金属層22を形成するこ
とによって達成される。
【0055】 図1ないし図10を参照すると、チップ10の傾斜縁部壁44は、傾斜切断面
を有するのこぎり歯(図示せず)を用いてウエハ30からダイを切り出すことに
よってつくられる。前方からダイを切断する代わりに、ウエハ30は後方から切
られる。この結果は、チップ10の外縁でスタートし、チップ10の4つの縁部
24に沿ってチップ10の中心に向かって後方に傾斜する傾斜縁部壁44である
【0056】 チップ10がウエハ30から切り出された後、傾斜縁部44を含むチップ10
の後ろ側全体をカバーするように窒化シリコンのような絶縁層がチップ10の後
ろ側にスパッタリング処理される。このステップの目的は、チップ10とPCB
12との間に加えられる導電性エポキシ14から半導体チップを電気的に絶縁す
ることである。絶縁層がない場合には、エポキシ層14は、PCB12上の端子
20とチップ10のシリコンの双方に接触し、これはチップ10を短絡する。
【0057】 チップ10の傾斜壁44の1つの目的は、チップ10の側面に沿って窒化シリ
コンのスパッタリングを容易にすることである。また、窒化シリコンは、傾斜縁
部壁44がない場合でもチップ10の側面に適用される。チップ10の後ろ側が
絶縁された後、チップ10はPCB12に取り付けられる。
【0058】 図12は、本発明の第2の好ましい実施の形態によってメモリモジュールをつ
くるために用いられるPCB12の側面図である。PCB12は、8つのチップ
10を受けるP1ないしP8を含む。図示するように、P1ないしP8の端子2
0は、チップ10がPCB12に配置されるとき、チップ10の外部接続点18
の場所に対応して配置される。
【0059】 チップ10をPCB12に取り付けるために、従来の表面量の接着剤46っが
チップ10を取る付けるべき場所の端子20の間に分配される。このチップ10
は、PCB12の位置P1−P8とチップ10を整合する固定具(図示せず)に
配置され、チップ10は、良好な接着結合を保証するために十分な力で接着剤に
配置される。
【0060】 図13を参照すると、PCB12に取り付けられるチップ10の側面図が示さ
れている。PCB処理の1つの側面によれば、チップ10とPCB12との間の
結合ラインの厚さは、適当な直径のガラス球42を表面量接着剤46に加えるこ
とによって制御される。図示するように、ガラス球42は、チップ10とPCB
12との間の距離(D)を維持する。チップ10が表面量の接着剤46に接触し
て配置された後、表面量の接着剤46は、60℃で10分間硬化される。
【0061】 表面量接着剤46が硬化した後、外部接着点18の各々とPCB12の端子2
0との間に導電性エポキシ14が分配される。これは、従来のX/Y液体分配機
構40で達成される。導電性エポキシ14は、60分の間120℃で硬化される
。 まず、DCP処理において、最後のステップは、PCB12のチップ10全体
をコートして、PCB12を試験し、搬送のためにPCB12を詰めることであ
る。この第2のDCP処理は、外部接触点18と目で見ることができる端子20
との間で各接続を可能にする利点を有する。
【0062】 チップの実施の形態のフリップチップ VIP及びDCP処理の全体を検証した。さらに、本発明によるチップ処理の
フリップチップの好ましい実施の形態の詳細な説明が提供される。 好ましい実施の形態において、本発明は、第1のフリップチップと、前記第1
のフリップチップの上方に直接接続された第2のフリップチップと、前記第2の
フリップチップと前記第1のフリップチップの上方との間に配置されるとともに
前記第1のフリップチップと前記第2のフリップチップとの間に電気接続部を形
成する導電性エポキシ手段と、を有するフリップチップ組立体が提供される。
【0063】 他の好ましい実施の形態において、本発明は、互いに上に垂直方向に相互連結
され、電気的に相互連結されるチップの積み重ね体を形成する複数の半導体チッ
プと、前記チップの積み重ね体の上のチップに直接接続されたフリップチップと
、前記フリップチップと前記上方のチップとの間に配置されるとともに前記フリ
ップチップと前記上方のチップとの間に電気接続部を形成する導電性エポキシ手
段と、を有するフリップチップ組立体を提供する。
【0064】 他の好ましい実施の形態において、上に形成された複数の第1のフリップチッ
プを供えた半導体ウエハと、各々が前記複数の第1のフリップチップの各1つの
チップに直接接続された複数の第2のフリップチップと、各第1のフリップチッ
プと第2のフリップチップ接続部分の間に配置されるとともに前記各第1フリッ
プチップと第2のフリップチップ接続部分との間に電気接続部分を形成する伝導
体エポキシ手段と、を有するフリップチップ組立体を提供する。
【0065】 本発明の他の実施の形態において、リードフレームに取り付けられた第1のフ
リップチップであって、前記第1のフリップチップワイヤの上方部分が前記リー
ドフレームに結合される第1のフリップチップと、上方部分が前記第1のフリッ
プチップの上方部分に直接接続された第2のフリップチップと、各第2のフリッ
プチップの上方部分と第1のフリップチップの前記上方部分との間に配置される
とともに前記各第1フリップチップと第2のフリップチップ接続部分との間に電
気接続部を形成する伝導体エポキシ手段と、第2のフリップチップの底部部分の
上方に配置された下方部分を有する第3のチップとを有し、前記第3のチップは
、前記第2のチップと電気的に分離され、前記第3のチップがリードフレームに
ワイや接続されるフリップチップ組立体が提供される。
【0066】 以下にさらに詳細に示すように、本発明は、(1)フリップチップの形態で1
つのダイを他のダイに結合する特徴と、(2)2つのフリップチップダイ構成及
び2組のワイヤボンドと3つのダイの組み合わせのワイヤボンドの上方に第3の
ダイを加える特徴と、(3)複数のダイ(例えば、N個のダイ)を積み重ねるこ
とができるように前述した垂直方向の統合処理(VIP)とフリップチップ処理
(DCP)を組み合わせることによって改良されたフリップ・チップをさらに改
良する特徴と、を含むいくつかの非常に望ましい特徴を提供する。
【0067】 1つの好ましい実施の形態において、8つのダイのVIP積み重ね体があり、
9つの垂直方向の積み重ね体を提供するように本発明のチップ処理上のフリップ
チップによって1つのダイを追加して積み重ねることができる。他の実施の形態
において、8つのVIP積み重ね体をVIP処理を介して相互に連結することが
でき、説明したチップ処理のフリップチップを介してVIPダイに追加のダイを
接続することができる。本発明によるチップ処理のフリップチップは、同じボー
ド面積に大きなダイ密度と、必要ならばワイヤ結合の数の低減を提供し、信頼性
を向上する。
【0068】 図14は、本発明によるチップ処理と組立体のフリップチップの第1の実施の
形態を示す。図14において、本発明は、フリップチップに形態で1つのダイ1
50を他のダイ152に結合する能力を提供する。図14のチップのフリップチ
ップは、ダイ152と電気的に相互結合するためにフリップオーバーしたダイ1
50を含む。図14のダイ152は、ワイヤ結合156を介してリードフレーム
154に電気的に接続されている。ダイ150,152は、ガラス球162の周
りで導電性エポキシ160を介して互いに電気的に接続されている。DCP処理
に関しては、ガラス球162は、ダイ150,152の間に所定の距離またはス
タンドオフを維持する。ダイ150,152の間の所定の距離を維持する他の適
当な手段は、可能である。
【0069】 図15は、チップ上のフリップチップの本発明の他の実施の形態を示す。図1
5において、チップ150は、チップ152に結合され、リードフレーム154
に取り付けられ、導電性エポキシ160を介して電警笛に相互に連結されている
。ダイ150,152は、ガラス球162によって所定の距離によって互いに分
離している。ワイヤ結合部152は、チップ組み合わせ体のフリップチップをリ
ードフレームに電気的に接続している。ダイ150は、ダイ152に上下を逆に
して取付けられ、ワイヤ結合部材156は、リードフレーム154に接続されて
いる。
【0070】 図16A及び図16Bは、図15の各ダイ150,152の元のパッド180
,190を示し、これは、相互連結部182,192を介して新しい場所184
,194に元の場所180,190から配線される。下方ダイ及び上方ダイ15
0のパッドの場所は、各パッドの場所194,184がX、Y方向の寸法に一致
するように整列している。上述したように、ダイの上方部分186は、ダイ15
4の上方部分196に接続され、本発明によるフリップチップ組立体にフリップ
チップを提供する。
【0071】 図15に示す導電性エポキシ160及びガラス球162は、下方ダイ152の
再配置されたパッド194とフリップチップ構成の上方ダイ150の再配置パッ
ド184との間の電気的な相互連結部を提供し、ダイ150,152の間にある
距離を維持する。 図15において、他のダイ170は、チップの「サンドウイッチ」形状でフリ
ップチップの上方、特に、ダイ150の上方に配置されている本発明の他の側面
が示される。ダイ170の下方部分は、ダイ150の下方部分に配置される(ダ
イ150の上方部分は、図16A及び図16Bに示すようにダイ152の上方部
分にひっくり返される)。その代わり、ダイ170は、ワイヤ結合部分172を
介して、リードフレーム154にワイヤ結合され、図15に示すように同じ組立
体で3つのダイの組み合わせを可能にする。
【0072】 図17は、1つのダイ202が他のダイ204に配置されるチップ処理上での
改良されたフリップチップの能力を提供する。このダイ202は、図14,図1
5、図16A及び16Bに示すチップ構成上のフリップチップと同様の方法で導
電性エポキシ206を介してダイ204に電気的に相互連結される。ダイ202
,204の間の距離は、ガラス球208によって維持される。 図17は、DCPまたはフリップチップの方法でダイ204に結合されたダイ
202を示す。本発明の他の側面によれば、ダイ204は、VIP相互連結部2
12を介してダイ210に電気的に相互連結される。VIP相互連結部212は
、上述したVIP処理によって達成される。ダイ204の上面は、導電性エポキ
シ206を介してチップ処理においてフリップチップを介してダイ202に電気
的に相互連結されるように形成され、ダイ202と204との間の距離は、ガラ
ス球208を介して維持される。ダイ204は、上述したVIP処理を介してダ
イ210に電気的に相互連結されるように構成される。
【0073】 同様に、ダイ210は、VIP相互連結部222を介して基板220に電気的
に相互連結される。基板220は、半田ボール226を介してリードフレーム2
24に電気的に相互連結される。ダイ204及び210は、VIP処理によって
傾斜縁部壁228,230を有する。本発明によるチップ処理のフリップチップ
は、図17に示すようにモジュールの積み重ね体用の垂直電気相互連結部を提供
し、DCP処理がVIP処理と組み合わされ、その双方については上述した。
【0074】 本発明はいくつかの望ましい特徴部分を有し、第1にこの特徴部分は、フリッ
プチップ形態において、1つのダイを他のダイに結合する能力と、第2にその上
方で3つのダイと2組のワイヤ結合部の組み合わせと、その上方のダイとワイヤ
ボンドのダイを加える能力と、第3に、N個のダイの積み重ね体を提供するため
に垂直相互連結処理と組み合わせられたチップ組み合わせにフリップチップをと
る能力である。図17は、3つのダイを示すが、ダイの数はN個であってもよい
。例えば、複数のチップ積み重ね体は8つのVIPダイを示すが、9つのダイま
たは積み重ね体を提供するようにフリップチップまたはDCP法により積み重ね
体の上側を下にして積み重ね体の上方に追加のダイまたはチップを追加すること
を含む。
【0075】 本発明は、さらに多くのチップを同じボード領域に積み重ねるように高度な密
度を提供する。また本発明は、ダイが1つのダイから他のダイにフリップチップ
されるとき、必要とされるワイヤ結合の全体数が減少され、したがって信頼性を
向上する。例えば、100個のピンを備えた2つの分離したチップが積み重ねら
れるとすると、1つのチップから100本のワイヤを、他のチップから100本
のワイヤ(全体で200本のワイヤ)が必要となる。1つまたは複数のワイヤが
このような形状において不良の電気連結部分を生じる可能性がある。
【0076】 本発明によれば、1つのダイと他のダイとのフリップチップ組立によって、1
00本のみのワイヤが結合される(200本のワイヤの代わりに)。本発明は、
DCP処理を介して1つのチップと他のチップとの間に直接接続を提供するが、
双方のチップは、一方がチップであり、また他方が基板であるのとは対称的に双
方のチップはシリコンチップである。
【0077】 図17は、本発明によるDCP及びVIP処理の組み合わせを示す。図17に
おいて、積み重ね体の上のDCP処理との組み合わせにおける3つのVIP処理
がある。しかしながら、1つのDCP処理と組み合わせることができるVIP処
理の数に制限がないことを指摘しなければならない。例えば、1つの実施の形態
において、8つのVIPプロセスと組み合わせることができる。
【0078】 本発明の他の実施の形態において、チップの側面のフリップチップは、その上
に形成された複数のダイまたはフリップチップを有する半導体ウエハとともに用
いることができる。さらに詳細には、図1に示すような半導体ウエハ30を本発
明によるチップ処理のフリップチッププロセスでフリップチップとともに使用で
きる。チップ処理のフリップチッププロセスは、図16Bのダイ152とともに
示されたダイ152のようなフリップチップの方法で構成された図1のウエハ3
0のダイ32の各々を有することによって達成することができる。
【0079】 このようなウエハ構成において、図16Aに示すような個々のチップまたはダ
イ150を形成されたウエハ30に形成された対応するフリップチップにフリッ
プチップで形成される。上に形成されたチップ組立体の個々のフリップチップは
、適当なカッティング技術によってウエハ30から切り取られる。このチップ側
面のフリップチップは、図1に示す半導体ウエハとともに使用するとき、チップ
組立体に非常に大きな容積のフリップチップを製造する自動技術を可能にする。
【0080】 図18は、本発明の他の実施の形態を示し、この実施の形態によれば、8つの
ダイのVIP積み重ね体がVIPプロセスを介して相互連結され、他のダイが上
述したチッププロセスでフリップチップを介してVIPダイに接続される。図1
8において、8層のVIP/DCP積み重ね体300がある。8つの層の各層に
おいて、フリプチップ下方ダイ309は、上述したVIPプロセスを介して垂直
相互連結部311を介して相互連結される。代わりにフリップチップ下方ダイ3
09は、上述したチッププロセスでフリップチップを介して各下方ダイ309に
電警笛に接続されているフリップチップ上方ダイ308を有する。図18に示さ
れるVIP/DCP積み重ね体300は、1つの好ましい実施の形態いおいて、
VIP/DCP積み重ね体300に配列された16個のダイを提供する。VIP
/DCP積み重ね体の他の構成も可能である。
【0081】 本発明の特定の実施の形態を図面を参照して説明した。それらは、開示した形
態を制限するものではない。上述した観点に照らして種々の改造または変形をも
可能にするものである。この実施の形態は本発明の原理及びその実際の適用を最
もよく説明し、特定の使用のためにもっとも適するように種々の実施の形態と種
々の変形例を有する本発明を用いるために選択され説明したものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、多数のダイを含む従来のシリコン・ウエハを示す平面図である。
【図2】 各セグメントが2×2の配列を含む図1の2つのセグメントを示す図面である
【図3】 図3Aは、セグメントがウエハから切断された後、4つの傾斜側壁を含むデグ
メントの後方を示す図面である。 図3Bは、ウエハから切断された後、3つのセグメントの前側と傾斜側壁を示
す図面である。
【図4】 セグメントを積み重ね、エポキシ化する、セグメント積み重ね取付手順を示す
図面である。
【図5】 図5A及び図5Bは、積み重ねたセグメントの間に垂直方向の電気通路を提供
する方法を示す図面である。
【図6】 図6Aは半導体チップを示す図面である。図6Bは、導電性エポキシを用いて
PCBの下面に取り付けられた半導体チップの断面図である。
【図7】 外部接続点の位置を示すチップの平面図である。
【図8】 メモリ・モジュールをつくるために使用されるPCBの側面図である。
【図9】 チップとPCBとの間の距離を維持するために導電性エポキシにガラス球42
を含むことを示す断面図である。
【図10】 導電性エポキシを用いてPCBに表面を上にして取り付けられた半導体チップ
を示す図面である。
【図11】 外部接続点の位置を示すチップの平面図である。
【図12】 メモリモジュールをつくるために用いられるPCBの側面図である。
【図13】 チップをPCBに取り付けるために用いられる表面取付接着剤にガラス球42
を含めることを特徴とするを示す図面である。
【図14】 本発明によるフリップチップの第1の実施の形態の図面である。
【図15】 本発明によるフリップチップの第2の実施の形態の図面である。
【図16】 図16A,図16Bは、図14に示す各ダイの再配置パッドの図面を示す。
【図17】 本発明によるフリップチップの第3の実施の形態の図面である。
【図18】 本発明によるフリップチップの第4の実施の形態の図面である。
【符号の説明】
150 第1のフリップチップ 152 第2のフリップチップ 160 導電性エポキシ
【手続補正書】
【提出日】平成12年10月31日(2000.10.31)
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図18
【補正方法】変更
【補正内容】
【図18】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D K,EE,ES,FI,GB,GE,GH,GM,HU ,ID,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR, KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,M D,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL ,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK, SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,UZ,V N,YU,ZW (72)発明者 ロビンソン,マーク・イー アメリカ合衆国カリフォルニア州95120, サン・ホセ,ヴァリー・クウェイル・サー クル 1235 (72)発明者 シャーレンバーグ,ウィリアム・アール アメリカ合衆国カリフォルニア州94024, ロス・アルトス・ヒルズ,ウィントン・ウ ェイ 12195

Claims (32)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1のフリップチップと、 前記第1のフリップチップの上方に直接接続された第2のフリップチップと、 前記第2のフリップチップと前記第1のフリップチップの上方との間に配置さ
    れるとともに前記第1のフリップチップと前記第2のフリップチップとの間に電
    気接続部を形成する導電性エポキシ手段と、 前記第1のフリップチップと前記第2のフリップチップとの間の所定の距離を
    維持する手段と、を有するフリップチップ組立体。
  2. 【請求項2】 互いに上に垂直方向に相互連結され、電気的に相互連結され
    るチップの積み重ね体を形成する複数の半導体チップと、 前記チップの積み重ね体の上のチップに直接接続されたフリップチップと、 前記フリップチップと前記上方のチップとの間に配置されるとともに前記フリ
    ップチップと前記上方のチップとの間に電気接続部を形成する導電性エポキシ手
    段と、 前記フリップチップと前記上方のフリップチップとの間の所定の距離を維持す
    る手段と、を有するフリップチップ組立体。
  3. 【請求項3】 上に形成された複数の第1のフリップチップを供えた半導体
    ウエハと、 各々が前記複数の第1のフリップチップの各1つのチップに直接接続された複
    数の第2のフリップチップと、 各第1のフリップチップと第2のフリップチップ接続部分の間に配置されると
    ともに前記各第1フリップチップと第2のフリップチップ接続部分との間に電気
    接続部分を形成する伝導体エポキシ手段と、 前記第1のフリップチップと前記第2のフリップチップとの間に所定の距離を
    維持する手段と、を有するフリップチップ組立体。
  4. 【請求項4】 リードフレームに取り付けられた第1のフリップチップであ
    って、前記第1のフリップチップワイヤの上方部分が前記リードフレームに結合
    される第1のフリップチップと、 上方部分が前記第1のフリップチップの上方部分に直接接続された第2のフリ
    ップチップと、 各第2のフリップチップの上方部分と第1のフリップチップの前記上方部分と
    の間に配置されるとともに前記各第1フリップチップと第2のフリップチップ接
    続部分との間に電気接続部分を形成する伝導体エポキシ手段と、 前記第1のフリップチップと前記第2のフリップチップとの間に所定の距離を
    維持する手段と、を有するフリップチップ組立体。
  5. 【請求項5】 前記第2のフリップチップの下方部分の上方に配置された下
    方部分を有する第3のチップを有し、前記第3のチップは、前記第2のチップ部
    分から電気的に分離しておりしており、前記第3のチップワイヤは前記リードフ
    レームに接続されている請求項4に記載のフリップチップ組立体。
  6. 【請求項6】 第1のフリップチップ及び第2フリップチップを有し、前記
    第1のフリップチップ及び第2のフリップチップの各々は、 複数の端子と、 複数の内側結合パッドと、 前記フリップチップをカバーする第1の絶縁層と、 前記内側結合パッドを露出する前記第1の絶縁層の複数の穴と、 前記内側結合パッドと接触する前記第1の絶縁層上に配置される少なくとも1
    つの金属層と、 前記金属層上に配置された少なくとも1つの第2の絶縁層と、 前記金属層の選択部分を露出して外部接続点を形成する前記第2の絶縁層の第
    2の複数の穴と、 前記第1のフリップチップと前記第2のフリップチップの前記外部接続点の間
    に配置されるとともに前記第1のフリップチップと前記第2のフリップチップを
    電気的に接続する導電性エポキシ手段と、 前記第1のフリップチップと、前記第2のフリップチップとの間で所定の距離
    を維持する手段と、を有するフリップチップ組立体。
  7. 【請求項7】 前記第2のフリップチップは、前記外部接続点が互いに直接
    上に配置されるようにフリップチップの面を下にして配置される請求項6に記載
    のフリップチップ組立体。
  8. 【請求項8】 第1のフリップチップ及び第2フリップチップを有し、前
    記第1のフリップチップ及び第2のフリップチップの各々は、 複数の端子と、 複数の内側結合パッドと、 前記フリップチップをカバーする第1の絶縁層と、 前記内側結合パッドを露出する前記第1の絶縁層の複数の穴と、 前記内側結合パッドと接触する前記第1の絶縁層上に配置される少なくとも1
    つの金属層と、 前記金属層上に配置された少なくとも1つの第2の絶縁層と、 前記金属層の選択部分を露出して外部接続点を形成する前記第2の絶縁層の第
    2の複数の穴であって、前記外部接続部分は前記フリップチップの内側に配置さ
    れている複数の穴と、 前記外部接続点が前記第1のチップの前記端子上に直接配置されるように第1
    のチップの表面を下にして配置される第2のフリップチップと、 前記第1のフリップチップと前記第2のフリップチップの前記外部接続点の間
    に配置されるとともに前記第1のフリップチップと前記第2のフリップチップを
    電気的に接続する導電性エポキシ手段と、 前記第1のフリップチップと、前記第2のフリップチップとの間で所定の距離
    を維持する手段と、を有するフリップチップ組立体。
  9. 【請求項9】 第1のフリップチップ及び第2フリップチップを有し、前記
    第1のフリップチップ及び第2のフリップチップの各々は、 複数の端子と、 複数の内側結合パッドと、 前記フリップチップをカバーする第1の絶縁層と、 前記内側結合パッドを露出する前記第1の絶縁層の複数の穴と、 前記内側結合パッドと接触する前記第1の絶縁層上に配置される複数の金属層
    と、 前記複数の金属層上の各々に配置された複数の第2の絶縁層と、 前記金属層の選択部分を露出して外部接続点を形成する前記第2の複数の穴と
    、 前記第1のフリップチップと前記第2のフリップチップの前記外部接続点の間
    に配置されるとともに前記第1のフリップチップと前記第2のフリップチップを
    電気的に接続する導電性エポキシ手段と、 前記第1のフリップチップと、前記第2のフリップチップとの間で所定の距離
    を維持する手段と、を有するフリップチップ組立体。
  10. 【請求項10】 第1のフリップチップと、 前記第1のフリップチップの上方に直接接続された第2のフリップチップと、 前記第2のフリップチップと前記第1のフリップチップとの間に配置され、前
    記第1のフリップチップと前記第2のフリップチップとの間に電気接続を形成し
    、前記第1のフリップチップと前記第2のフリップチップとの間に所定の距離を
    維持する導電性エポキシ手段と、を有するフリップチップ組立体。
  11. 【請求項11】 所定の距離を有するガラス球を含む請求項10に記載の組
    立体。
  12. 【請求項12】 複数の半導体チップと、 互いの上に前記複数のチップを垂直方向に相互連結し、電気的に相互連結され
    たチップの積み重ね体を形成する手段と、 前記チップの前記積み重ね体の上方のチップに直接接続されたフリップチップ
    と、 前記フリップチップと前記上方のフリップチップとの間に配置され、前記フリ
    ップチップと前記上方のフリップチップとの間に電気接続を形成し、前記フリッ
    プチップと前記上方のフリップチップとの間に所定の距離を維持する導電性エポ
    キシ手段と、を有するフリップチップ組立体。
  13. 【請求項13】 所定の距離を維持するガラス球を有する請求項12に記載
    の方法。
  14. 【請求項14】 上に形成された複数の第1のフリップチップを備えた半導
    体ウエハと、 複数の第2のフリップチップと、 各々が前記複数の第1のフリップチップの各々に直接接続された複数の第2の
    フリップチップと、 各第1のフリップチップと第2のフリップチップ接続部分との間に配置され、
    前記各第1のフリップチップと前記第2のフリップチップ接続部分の間に電気接
    続を形成し、前記第1のフリップチップと前記第2のフリップチップとの間に所
    定の距離を維持する導電性エポキシ手段と、を有するフリップチップ組立体。
  15. 【請求項15】 前記所定の距離を維持するガラス球を有する請求項14に
    記載の組立体。
  16. 【請求項16】 フリップチップの第1のグループと、 前記第1のグループのフリップチップの各々の上方に直接接続された第2のグ
    ループのフリップチップと、 前記第2のグループのフリップチップと前記第1のグループのフリップチップ
    との間に配置され、電気接続部を形成する導電性エポキシ手段と、 ベースプレートと、 前記第1のグループのフリップチップを前記ベースプレートに垂直方向に相互
    連結し、電気的に相互に連結されたチップの積み重ね体を形成する手段と、を有
    するフリップチップ組立体。
  17. 【請求項17】 第1のフリップチップを準備する工程と、 前記第2のフリップチップを前記第1のフリップチップの上方に直接接続する
    工程と、 前記第2のフリップチップと前記第1のフリップチップの間に導電性エポキシ
    手段を配置して前記第1のフリップチップと前記第2のフリップチップとの間に
    電気接続を形成する工程と、を含む方法。
  18. 【請求項18】 複数の半導体チップを準備する工程と、 互いに上方に複数のチップを垂直方向に相互連結して電気的に相互連結された
    チップの積み重ね体を形成する工程と、 前記チップの積み重ね体の上方のチップにフリップチップを直接接続する工程
    と、 前記フリップチップと前記上方チップの間に導電性エポキシ手段を配置して、
    前記フリップチップと前記上方チップとの間に電気接続を形成する工程と、を含
    む方法。
  19. 【請求項19】 上に配置された複数の第1のフリップチップを備えた半導
    体ウエハを準備する工程と、 複数の第2のフリップチップを準備する工程と、 前記第2のフリップチップの各々を前記複数の第1のフリプチップの各々に接
    続する工程と、 前記各第1のフリップチップと前記第2のフリプチップ接続部との間に導電性
    エポキシ手段を配置して、前記各第1のフリップチップと第2のフリップチップ
    との間に電気接続を形成する工程と、を含む方法。
  20. 【請求項20】 前記第1のフリップチップを前記リードフレームにワイヤ
    接続して第1のフリップチップをリードワイヤに取り付けることと、 第2のフリップチップを準備する工程と、 前記第2のフリップチップを前記第1のフリプチップの上方部分に直接接続す
    る工程と、 前記第2のフリップチップの前記上方部分と前記第1のフリップチップの前記
    上方部分との間に導電性エポキシ手段を配置して前記第1のフリップチップと前
    記第2のフリップチップとの間に電気接続を形成する工程と、を含む方法。
  21. 【請求項21】 前記第2フリップチップの下方部分の上方に下方部分を有
    する第3のチップを配置し、前記第3のチップを電気的に前記第2のチップから
    分離し前記第3のチップを前記リードフレームにワイヤ接続する請求項20に記
    載の方法。
  22. 【請求項22】 各々が複数の端子及び複数の内側結合パッドを有する第1
    のフリップチップと第2のフリップチップを準備する工程と、 前記フリップチップを第1の絶縁層でカバーする工程と、 前記内側結合パッドを露出するように前記第1の絶縁層に第1の複数の穴を露
    出する工程と、 前記内側パッドに接触する前記第1の絶縁層上に少なくとも1つの金属層を配
    置する工程と、 前記金属層上に少なくとも1つの第2の絶縁層を配置する工程と、 前記金属層の選択部分を露出して外部接続点を形成するように前記第2の絶縁
    層に第2の複数の穴を露出する工程と、 前記第1のフリップチップと前記第2のフリップチップの前記外部接続部分の
    間に導電性エポキシ手段を配置して前記第1のフリップチップと前記第2のフリ
    ップチップを電気的に接続する工程と、を含む方法。
  23. 【請求項23】 前記外部接続点を互いに上になるように前記第1のフリッ
    プチップに前記第2のフリップチップの面を下にして配置する工程を含む請求項
    22に記載の方法。
  24. 【請求項24】 各々が複数の端子及び複数の内側結合パッドを含むように
    前記第1のフリップチップ及び前記第2のフリップチップを準備する工程と、 各フリップチップを第1の絶縁層でカバーし、 前記内側結合パッドを露出するように前記第1の絶縁層に第1の複数の穴を露
    出する工程と、 前記内側の結合パッドに接触して前記第1の絶縁層上に金属層を配置する工程
    と、 前記金属層上に第2の絶縁層を配置する工程と、 前記金属層の選択部分を露出して外部接続点を形成するように前記第2の絶縁
    層に第2の複数の穴を露出する工程であって、前記外部接続点は前記フリップチ
    ップの内側に配置される工程と、 前記外部点は前記第1のチップの前記端子上に直接配置するように前記第1の
    チップ面を下にして前記第2のフリップチップ面を配置する工程と、 前記第1のフリップチップと前記第2のフリップチップの外部接続点の間に導
    電性エポキシを配置し、それによって前記第1のフリップチップを前記第2のフ
    リップチップに電気的に配置する工程と、を含む方法。
  25. 【請求項25】 各々が複数の端子及び複数の内側結合パッドを有する第1の
    フリップチップと第2のフリップチップを準備する工程と、 前記フリップチップを第1の絶縁層でカバーする工程と、 前記内側結合パッドを露出するように前記第1の絶縁層に第1の複数の穴を露
    出する工程と、 前記内側パッドに接触する前記第1の絶縁層上に複数の金属層を配置する工程
    と、 前記1つの金属層上に複数の第2の絶縁層を配置する工程と、 前記金属層の選択部分を露出して外部接続点を形成するように前記第2の絶縁
    層に第2の複数の穴を露出する工程と、 前記第1のフリップチップと前記第2のフリップチップの前記外部接続部分の
    間に導電性エポキシ手段を配置して前記第1のフリップチップと前記第2のフリ
    ップチップを電気的に接続する工程と、を含む方法。
  26. 【請求項26】 第1のフリップチップを準備する工程と、 前記第1のフリップチップの上方に第2のフリップチップを直接接続する工程
    と、 前記第2のフリップチップと前記第1のフリップチップの前記上方部分との間
    に導電性エポキシ手段を配置して前記第1のフリップチップと前記第2のフリッ
    プチップとの間に電気接続を形成し、前記第1のフリップチップと前記第2のフ
    リップチップとの間に所定の距離を維持する工程と、を含む方法。
  27. 【請求項27】 前記所定の距離はガラス球を用いることによって維持され
    る請求項26に記載の方法。
  28. 【請求項28】 複数の半導体チップを準備する工程と、 互いに上方に前記複数のチップを垂直方向に相互に連結して電気的に相互に連
    結されたチップの積み重ね体を形成する工程と、 前記フリップチップを前記チップの積み重ね体に直接接続する工程と、 前記フリップチップと前記上方チップの間に導電性エポキシ手段を配置して前
    記フリップチップと上方チップとの間に電気接続を形成し、前記フリップチップ
    と上方フリップチップとの間に所定の距離を維持する工程と、を含む方法。
  29. 【請求項29】 前記所定の距離はガラス球を用いることによって維持される
    請求項28に記載の方法。
  30. 【請求項30】 上に形成された複数の第1の半導体ウエハを準備する工程と
    、 複数の第2のフリップチップを準備する工程と、 複数の第1のフリップチップのうちの1つに前記第2のフリップチップの1つ
    を直接接続する工程と、 前記各第1のフリップチップと第2のフリップチップ接続部の間に導電性エポ
    キシ手段を配置して前記各第1のフリップチップと第2のフリップチップ接続部
    との間に電気接続を形成し、前記第1のフリップチップと前記第2のフリップチ
    ップとの間に所定の距離を維持する工程と、を含む方法。
  31. 【請求項31】 前記所定の距離は、ガラス球を用いることによって維持され
    る請求項30に記載の方法。
  32. 【請求項32】 第1のグループのフリップチップを準備する工程と、 第2のグループのフリップチップの各々を前記第1のグループのフリップチッ
    プの各々の上に直接接続する工程と、 前記各第2のグループのフリップチップと第1のグループのフリップチップ接
    続部の間に導電性エポキシ手段を配置して前記各第2のフリップチップと第1の
    フリップチップ接続部との間に電気接続を形成する工程と 前記第1のグループのフリップチップをベースプレートに垂直相互連結し、チ
    ップの垂直相互連結積み重ね体を形成する工程と、を含む方法。
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