JP2002151644A - 積層型半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
積層型半導体装置及びその製造方法Info
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- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
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- H01L2924/191—Disposition
- H01L2924/19101—Disposition of discrete passive components
- H01L2924/19107—Disposition of discrete passive components off-chip wires
Abstract
を積層状態で一つのパッケージに収容することのできる
積層型半導体装置及びその製造方法を提供することを課
題とする。 【解決手段】 外部接続用端子が設けられたフレキシブ
ルプリント基板26に第1の半導体素子22を搭載す
る。第1の半導体素子22上にプリント配線基板32を
設け第1の半導体素子22をフリップチップ実装する。
プリント配線基板32上に第2の半導体素子24を固定
する。第2の半導体素子24をフレキシブルプリント基
板26にワイヤボンディングし、第1の半導体素子22
をプリント回路基板32を介してフレキシブルプリント
基板26にワイヤボンディングする。
Description
製造方法に係わり、特に複数の半導体素子を積層して一
つのパッケージとした積層型半導体装置及びその製造方
法に関する。
器や、ICメモリカードのような不揮発性記憶媒体等は
より小型化されており、これらの機器や媒体の部品点数
の削減及び部品の小型化が要求されている。したがっ
て、これらの機器を構成する部品のうちの主要部品であ
る半導体素子を効率的にパッケージする技術の開発が望
まれている。そのような要求を満たすパッケージとし
て、半導体素子と同程度の大きさのパッケージであるチ
ップスケールパッケージ(CSP)や複数の半導体素子
を1つのパッケージ内に収容したマルチチップパッケー
ジ(MCP)などがある。
して、スタックド・マルチチップパッケージ(S−MC
P)に代表されるような複数の半導体素子を積層して1
つのパッケージとする技術が開発されている。
た従来のS−MCPの構成を示す図である。図1に示す
ように、従来のS−MCPでは、半導体素子2を基板4
に搭載し、半導体素子2より小さいサイズの半導体素子
6を半導体素子2の上に積層して搭載している。半導体
素子2及び6の電極はボンディングワイヤ8により基板
4のパッドに接続され、基板4のパッドは外部接続端子
10に電気的に接続されている。そして、半導体素子2
及び6及びボンディングワイヤ8は封止樹脂12により
封止されパッケージされている。
ッケージとしてスタックドCSPがあるが、その積層構
造はS−MCPと同様である。
Pでは、上側の半導体素子6は下側の半導体素子2より
小さいサイズなければならない。すなわち、上側の半導
体素子6は、下側の半導体素子2の電極を覆ってしまわ
ないようなサイズとする必要がある。また、上側の半導
体素子6が下側の半導体素子2に比較して小さすぎる
と、上側の半導体素子6の電極と基板4のパッドとの距
離が大きくなってしまい、ワイヤボンディングに支障を
きたすおそれがある。
子の配置関係を示す図である。
体素子の配置関係を示している。すなわち、上側の半導
体素子6は下側の半導体素子2の電極を覆わない適度に
小さいサイズであり、上側の半導体素子6の電極及び下
側の半導体素子2の電極は両方とも基板4のパッド8に
対してワイヤボンディング可能である。
半導体素子を示す。すなわち、図2(b)に示す上側の
半導体素子6は下側の半導体素子2とほぼ同じサイズで
あり、これらを積層すると上側の半導体素子6が下側の
半導体素子2の電極を覆ってしまう。このため、下側の
半導体素子2の電極をワイヤボンディングすることがで
きない。
ンディングに支障をきたす例である。すなわち、図2
(c)に示す上側の半導体素子6は、下側の半導体素子
2に比較してかなり小さいため、上側の半導体素子6の
電極から基板4のパッドまでの距離が大きくなってしま
う。したがって、ボンディングワイヤ8を張るための距
離が大きすぎて、ボンディングできないという場合があ
る。また、ボンディングできたとしても、ボンディング
ワイヤ8が長すぎて変形した際に周囲の部品に接触して
しまうという不具合が生じるおそれがある。
ッケージサイズが大きくなってしまう例である。すなわ
ち、図2(d)に示す上側の半導体素子6は下側の半導
体素子2の電極を覆うことなく積層できるが、幅が大き
すぎるため、下側の半導体素子2から大きくはみ出して
しまう。このような構成では、パッケージ全体としての
サイズを効率的に縮小することはできない。また、上側
の半導体素子6のはみ出した部分は下から支持されてい
ないため、ワイヤボンダのキャピラリが半導体素子6の
電極に押し付けられた際にその押圧力により、上側の半
導体素子6が破損するおそれもある。
は、同一サイズの(すなわち同じ種類の)半導体素子を
積層することはできなかった。また、積層可能な半導体
素子のサイズが限られてしまい、S−MCPに適用でき
る半導体素子が限られてしまっていた。
て、電極配列が対称となるように形勢されたリバース半
導体素子を背中合わせに貼り合わせて積層する方法があ
る。しかし、リバース半導体素子を作成するには、製造
工程において2種類のマスクを準備する必要があり、半
導体素子の製造コストが増大してしまう。
類の半導体素子を互いに90度回転して十字型に配列し
て積層することができるが、上述の図2(d)に関連し
て説明したような問題があり、実用的ではない。
あり、任意のサイズの複数の半導体素子を積層状態で一
つのパッケージに収容することのできる積層型半導体装
置及びその製造方法を提供することを目的とする。
めに本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴
とするものである。
設けられた第1の基板と、該第1の基板の該外部接続用
端子が設けられた面の反対側の面に設けられた第1の端
子と、該第1の基板上に搭載された少なくとも一つの第
1の半導体素子と、該第1の半導体素子上に設けられた
第2の基板と、該第2の基板上に搭載された少なくとも
一つの第2の半導体素子とがパッケージされた積層型半
導体装置であって、前記第1の半導体素子及び前記第2
の半導体素子の少なくとも一方は、前記第2の基板の第
2の端子に電気的に接続され、且つ前記第2の端子は前
記第1の端子にワイヤボンディングされたことを特徴と
するものである。
2の半導体素子のうちの一方を、外部接続用電極が設け
られた第1の基板に対して直接電気的に接続し、他方を
第2の基板を介して第1の基板に電気的に接続すること
ができる。したがって、第1の半導体素子と第2の半導
体素子とが同じサイズであっても、一方を直接第1の基
板の第1の端子にワイヤボンディングし、他方を第2の
基板の第2の端子を介してワイヤボンディングにより第
1の基板に電気的に接続することができる。また、第2
の半導体素子が第1の半導体素子よりかなり小さい場合
でも、第1の半導体素子を直接第1の基板の第1の2端
子ワイヤボンディングし、第2の半導体素子を第2の基
板の第2の端子を介して第1の基板の第1の端子にワイ
ヤボンディングにより電気的に接続することができる。
したがって、第2の基板を第1の半導体素子と第2の半
導体素子との間に設けることにより、任意のサイズの複
数の半導体素子を積層状態で一つのパッケージに収容す
ることができる。
層型半導体装置であって、前記第2の半導体素子は前記
第1の基板の第1の端子にワイヤボンディングされ、前
記第1の半導体素子は前記第2の基板にフリップチップ
実装され、前記第2の基板の第2の端子は前記第1の基
板の第1の端子にワイヤボンディングされたことを特徴
とするものである。
体素子を第2の基板にフリップチップ実装することによ
り、第1の半導体素子の電極を第2の基板の反対側に形
成されたボンディングパッドに電気的に接続することが
できる。このボンディングパッドを第1の基板の第1の
端子にワイヤボンディングすることにより、第1の半導
体素子を第1の基板に電気的に接続することができる。
また、第2の半導体素子を第2の基板上に電極を上に向
けて固定することにより、第2の半導体素子は第1の基
板の第1の端子に直接ワイヤボンディングすることがで
きる。
層型半導体装置であって、前記第2の基板は前記第2の
半導体素子の外形を超えて延出した延在部を有してお
り、前記第2の基板の第2の端子は該延在部に形成され
たボンディングパッドであって、前記第2の端子は前記
第1の端子にワイヤボンディングされたことを特徴とす
るものである。
の延在部にボンディングパッドを設けることにより、第
1の基板へのワイヤボンディングの距離が小さくなり、
確実なワイヤボンディングを行うことができる。
層型半導体装置であって、前記第2の基板の前記延在部
に切り欠きが設けられ、前記第2の半導体素子と前記第
1の基板の第1の端子とを接続するボンディングワイヤ
は前記切り欠き内を通って延在することを特徴とするも
のである。
グワイヤが切り欠き部を通過するように構成することに
より、ボンディングワイヤの長さを短くすることがで
き、ボンディングワイヤが周囲の部品又は隣接するボン
ディングワイヤに接触することを防止することができ
る。
層型半導体装置であって、前記第1の半導体素子は前記
第1の基板の前記第1の端子にワイヤボンディングさ
れ、前記第2の半導体素子は前記第2の基板の前記第2
の端子にワイヤボンディングされ前記第2の基板の前記
第2の端子は前記第1の基板の前記第1の端子にワイヤ
ボンディングされたことを特徴とするものである。
体素子が第2の基板の第2の端子にワイヤボンディング
され、第2の半導体素子が第1の基板の第1の端子にワ
イヤボンディングされる。このため、第2の半導体素子
が第1の半導体素子よりかなり小さいサイズであって
も、ワイヤボンディングの距離を長くすることなく、第
2の半導体素子を第1の基板に電気的に接続することが
できる。
層型半導体装置であって、前記第2の基板は前記第2の
半導体素子の外形を超えて延出した延在部を有してお
り、前記第2の基板の前記第2の端子は該延在部に形成
された第1のボンディングパッドを介して前記第1の基
板の前記第1の端子にワイヤボンディングされたことを
特徴とするものである。
の延在部にボンディングパッドを設けることにより、第
1の基板へのワイヤボンディングの距離が小さくなり、
確実なワイヤボンディングを行うことができる。
層型半導体装置であって、前記第2の半導体素子は前記
第2の基板に形成された第2のボンディングパッドにワ
イヤボンディングされ、該第2のボンディングパッドは
前記第2の基板上に形成されたパターン配線を介して前
記第1のボンディングパッドに接続されたことを特徴と
するものである。
に形成されたパターン配線を介して、第2の半導体素子
の電極を第2の基板の任意の位置に引き回すことができ
る。したがって、ワイヤボンディングの位置を任意の位
置に変更することができ、自由度の高いワイヤボンディ
ングを実現することができる。
層型半導体装置であって、前記第2の基板は周囲に向か
って延出した延出部を有し、該延出部はパッケージされ
た半導体装置の側面に露出した端面を有することを特徴
とするものである。
の延出部は半導体装置の内部から延在して側面に露出す
る。半導体装置の内部に存在する水分は、延出部と封止
樹脂との界面に沿って移動し、側面に露出した部分から
半導体装置の外部に放出される。したがって、ハンダリ
フローの際に半導体装置内部に閉じ込められた水分が急
激に蒸発することに起因したボイドの発生などを防止す
ることができ、半導体装置の信頼性を向上することがで
きる。
層型半導体装置であって、前記延出部の端面は前記積層
型半導体装置を個片化する際の切断により形成された切
断面であることを特徴とするものである。
の基板同士を繋ぐ部分を延出部として形成し、半導体装
置を個片化する際に延出部を切断することで、半導体装
置の側面に露出した延出部の端面を容易に形成すること
ができる。
積層型半導体装置であって、前記第2の基板の前記第2
の端子が設けられた面とは反対側の面に実質的に全面に
渡って伝熱層が設けられたことを特徴とするものであ
る。
板の伝熱層は半導体装置内の熱を拡散して温度分布を均
一化するよう作用し、半導体装置の温度を実質的に下げ
ることができる。伝熱層は金属層であることが好まし
い。
置であって、外部接続用端子が設けられた第1の基板
と、該第1の基板上に積層状態で搭載された複数の半導
体素子と、該複数の半導体素子の間に設けられた第2の
基板とを有し、前記第1の基板上に前記半導体素子と前
記第2の基板とがパッケージされた積層型半導体装置で
あって、前記第2の基板は、直上の半導体素子の外周よ
り延出した延在部を有しており、前記半導体素子のうち
直上又及び直下の半導体素子の少なくとも一方に電気的
に接続されたボンディングパッドが前記延在部に設けら
れ、該ボンディングパッドはワイヤボンディングにより
前記第1の基板に電気的に接続されたことを特徴とする
ものである。
の同種類の半導体装置を積層状態で第1の基板上に配置
してパッケージすることができる。上述の発明におい
て、例えば、前記半導体素子は同種類の半導体素子であ
り、第1の基板に対して同じ位置の垂直方向に積層され
ることとしてもよい。また、第2の基板の延在部の延在
長さは、第1の基板に近づくほど大きくなり、最上段に
位置する第2の基板から順に直下の第2の基板にワイヤ
ボンディングされ、最下段に位置する第2の基板は第1
の基板にワイヤボンディングされることとしてもよい。
さらに、第2の基板の延在部は実質的に等しい延在長さ
を有しており、第2の基板の各々は第1の基板に直接ワ
イヤボンディングされることとしてもよい。
が設けられた第1の基板と、該第1の基板の該外部接続
用端子が設けられた面の反対側の面に設けられた第1の
端子と、該第1の基板上に搭載された少なくとも一つの
第1の半導体素子と、該第1の半導体素子上に設けられ
た再配線層と、該再配線層上に搭載された少なくとも一
つの第2の半導体素子と、該再配線層上に搭載された試
験用半導体素子とがパッケージされた積層型半導体装置
であって、前記第1の半導体素子及び前記第2の半導体
素子の少なくとも一方は、前記再配線層を介して前記第
1の基板に電気的に接続され、且つ前記試験用半導体素
子は前記再配線層に電気的に接続されたことを特徴とす
るものである。
導体装置上に再配線層を介して第2の半導体素子と試験
用半導体素子とが搭載される。第1の半導体素子及び第
2の半導体素子の試験を行うための試験回路を試験用半
導体素子に形成することにより、半導体装置内部に試験
回路を容易に組み込むことができる。また、第1及び第
2の半導体素子の全ての電極を半導体装置の外部に引き
出す必要はなく、試験用回路に接続する入力及び出力端
子を半導体装置に設けるだけでよい。これにより、半導
体装置の寸法を増大することなく試験回路を組み込むこ
とができる。
置の製造方法であって、第1の半導体素子に突起電極を
形成し、前記第1の半導体素子を第2の基板にフリップ
チップ実装し、該第2の基板の前記第1の半導体素子の
反対側に、前記第2の基板より小さい寸法を有する第2
の半導体素子を固定すると共に前記第1の半導体素子を
第1の基板の表面に固定し、前記第1及び第2の半導体
素子の各々を前記第1の基板にワイヤボンディングし、
前記第1の基板上において、前記第1及び第2の半導体
素子及び前記第2の基板を一体的に封止し、前記第1の
基板の裏面に外部接続用電極を形成する各工程を有する
ことを特徴とするものである。
導体素子を第2の基板にフリップチップ実装することに
より、第1の半導体素子の電極を第2の基板の反対側に
形成されたボンディングパッドに電気的に接続すること
ができる。このボンディングパッドを第1の基板にワイ
ヤボンディングすることにより、第1の半導体素子を第
1の基板に電気的に接続することができる。また、第2
の半導体素子を第2の基板上に電極を上に向けて固定す
ることにより、第2の半導体素子は第1の基板に直接ワ
イヤボンディングすることができる。
置の製造方法であって、第1の基板の表面に第1の半導
体素子を固定すると共に、該第1の半導体素子の上に第
2の基板を固定し、且つ該第2の基板より小さい寸法を
有する第2の半導体素子を前記第2の基板の上に固定
し、前記第2の半導体素子を前記第2の基板にワイヤボ
ンディングすると共に、前記第2の基板及び前記第1の
半導体素子の各々を前記第1の基板にワイヤボンディン
グし、前記第1の基板上において、前記第1及び第2の
半導体素子及び前記第2の基板を一体的に封止し、前記
第1の基板の裏面に外部接続用電極を形成する各工程を
有することを特徴とするものである。
導体素子が第2の基板にワイヤボンディングされ、第2
の半導体素子が第1の基板にワイヤボンディングされ
る。このため、第2の半導体素子が第1の半導体素子よ
りかなり小さいサイズであっても、ワイヤボンディング
の距離を長くすることなく、第2の半導体素子を第1の
基板に電気的に接続することができる。
て図3及び図4を参照しながら説明する。図3は本発明
の第1の実施の形態による積層型半導体装置の一部の断
面図である。図4は本発明の第1の実施の形態による積
層型半導体装置の製造工程を説明するための図である。
形態による半導体装置20は、2つの同種類の半導体素
子22及び24を積層してパッケージしたものである。
下側の半導体素子22は電極が形成された面を上に向け
た状態で、第1の基板であるフレキシブルプリント基板
26に搭載されている。すなわち、半導体素子22の背
面は接着剤28によりフレキシブルプリント基板26に
接着されている。
れた半導体素子22より大きいサイズであり、半導体素
子22を搭載する表面26aにボンディングパッド26
cを有している。ボンディングパッド26cは、フレキ
シブルプリント基板26の裏面26bに設けられた外部
接続用突起電極としてのハンダボール30に電気的に接
続されている。
プリント回路基板32が配置され、半導体素子22はプ
リント回路基板32に対してフリップチップ実装されて
いる。すなわち、半導体素子22の電極22aには突起
電極(バンプ)34が形成され、突起電極34とプリン
ト回路基板32の裏面32aに形成された電極パッド3
2bとがフリップチップ接合されている。また、プリン
ト回路基板32の表面32cにはボンディングパッド3
2dが形成されており、ボンディングパッド32dは電
極パッド32bに電気的に接続されている。したがっ
て、半導体素子22の電極22aは、突起電極34及び
電極パッド32bを介してボンディングパッド32dに
電気的に接続されている。
成された面を上に向けた状態で、プリント回路基板32
の表面32cに接着剤36により固定されている。そし
て、半導体素子24の電極24aは、ボンディングワイ
ヤ38aによりフレキシブルプリント基板26のボンデ
ィングパッド26cに電気的に接続されている。また、
プリント回路基板32のボンディングパッド32dは、
ボンディングワイヤ38bによりフレキシブルプリント
基板26のボンディングパッド26cに電気的に接続さ
れている。
び24は、ボンディングワイヤ38a及び38bと共に
封止樹脂40により封止されており、パッケージされた
半導体装置20を構成している。
aは、突起電極34及び電極パッド32bを介してボン
ディングパッド32dに電気的に接続されているため、
半導体素子22の電極22及び半導体素子24の電極2
4aの両方ともフレキシブルプリント基板26のボンデ
ィングパッド26cに電気的に接続されている。したが
って、半導体素子22の電極22a及び半導体素子24
の電極24aの両方ともボンディングパッド26cを介
してハンダボール30に電気的に接続されている。
導体素子22及び24の間に配置されたプリント回路基
板32は、ボンディングパッド32dが上側の半導体素
子24により覆われてしまわないように、上側の半導体
素子24より大きいサイズとされており、上側の半導体
素子24からはみでた部分にボンディングパッド32d
が設けられている。すなわち、第2の基板としてのプリ
ント回路基板32は、上側の半導体素子24の外周より
延出した延在部33を有しており、この延在部33にボ
ンディングパッド32dが設けられている。
4は同種類のものであるため、サイズは等しい。したが
って、半導体素子22と24とがプリント回路基板32
の表面32c及び裏面32aの同じ位置に配置されるよ
うに構成することにより、プリント回路基板32の中央
部分が半導体素子22及び24に挟まれた状態で、外周
部のみが半導体素子22及び24の外周から延出した状
態となる。このプリント基板の延出した部分に、半導体
素子22の電極22aを接続するためのボンディングパ
ッド32dが配置されている。
ングパッド32dにボンディングワイヤ38aを接続す
る際に、ワイヤボンダのキャピラリがボンディングパッ
ド32dの真上に配置されなければならない。したがっ
て、プリント回路基板32の延出部の延出長さは、キャ
ピラリがボンディングパッド32dの真上に配置できる
ような長さでなければならない。
ィングワイヤ38aを接続する際は、キャピラリから延
出したボンディングワイヤの端部がボンディングパッド
32dに押圧される。プリント回路基板32の延出部は
下側から支持されていないため、このボンディングワイ
ヤによる押圧力により変形又は破損しないように、延出
長さはなるべく短いほうが好ましい。
体素子22及び24からの延出長さは、キャピラリが配
置可能であって、且つワイヤボンディング時の押圧力で
プリント回路基板の延出部が破損しないような長さに設
定される。また、プリント回路基板32の材質はある程
度押圧力に耐えられるように剛性を有することが好まし
い。
ボンディングワイヤ38a及び38bが接続されるボン
ディングパッド26cが設けられる。ボンディングパッ
ド26cが設けられる位置はプリント回路基板30より
外側でなければならないので、フレキシブルプリント基
板26は、プリント回路基板32より大きいサイズとす
る必要がある。
の実施の形態による積層型半導体装置20の製造工程に
ついて説明する。
ず、図4(a)に示すように下側の半導体素子22の電
極22aにバンプ34を形成する。次に、図4(b)に
示すように、半導体素子22をフリップチップボンディ
ングによりプリント回路基板32に実装する。
半導体素子22の背面をフレキシブルプリント基板26
の表面26aに接着剤28により接着すると同時に、上
側の半導体素子24を下側の半導体素子22の位置に合
わせて接着剤36によりプリント回路基板32の表面3
2cに接着する。
子22の電極22aとボンディングパッド26cとをボ
ンディングワイヤ38bにより接続し、且つ半導体素子
24の電極24aとボンディングパッド26cとをボン
ディングワイヤ38aにより接続する。この際、後述す
るように、半導体素子22と24は同種類の半導体素子
であり、半導体素子22と24の電極で共通に使用でき
る電極は同じボンディングパッド26cに接続される。
22及び24をボンディングワイヤ38a及び38bと
共に封止樹脂40により封止する。そして、図4(f)
に示すように、フレキシブルプリント基板26の裏面2
6bに外部接続用突起電極としてのハンダボール30を
形成して、積層型半導体装置20が完成する。
0では、下側の半導体素子22と上側の半導体素子24
とが同種類の半導体素子であって、そのサイズが同じで
あるが、それらの間に第2の基板としてのプリント回路
基板32を設けているため、下側の半導体素子22の電
極22aをプリント回路基板32を介して第1の基板と
してのフレキシブルプリント基板26のボンディングパ
ッド26cに接続することができる。すなわち、プリン
ト回路基板32を設けるだけの簡単な構成で、同種類の
半導体素子を積層状態でパッケージして一つの半導体装
置とすることができる。
22及び24を同種類のメモリチップ(I/O構成:8
ビット×2=16ビット)とした場合の配線例を示す図
である。図5に示すような配線構成とすることにより、
I/O構成を変更せずにメモリ容量を2倍にすることが
できる。なお、図5において、メモリ1は下側の半導体
素子22に相当するメモリチップを表し、メモリ2は上
側の半導体素子24に相当するメモリチップを表す。実
際は、メモリ2はメモリ1の上に積層されているが、図
5では便宜上並べて示してある。
itI/O端子、上位8bitI/O端子、/BYTE
端子、Address,その他端子を有している。さら
に、メモリ1は/CE#1端子(チップイネーブル端
子)及びVCC#1端子を有しており、メモリ2は/C
E#2端子(チップイネーブル端子)及びVCC#2端
子を有している。これらの端子のうち、下位8bitI
/O端子、上位8bitI/O端子、/BYTE端子及
びAddress,その他端子については、メモリ1と
メモリ2に共通の信号を入力することができるので、半
導体装置20の同じ外部接続端子(ハンダボール)30
へと接続される。すなわち、メモリ1とメモリ2にでそ
れぞれ対応する端子は、ボンディングワイヤ38a及び
38bによりフレキシブルプリント基板26の同じボン
ディングパッド26cに接続される。
CE#1端子(チップイネーブル端子)及びVCC#1
端子と、メモリ2の/CE#2端子(チップイネーブル
端子)及びVCC#2端子とは、メモリ1及びメモリ2
を単独に制御できるように、別々に外部接続端子に接続
される。すなわち、メモリ1及びメモリ2のチップイネ
ーブル端子には別々に信号を供給できるようにするため
に共通化できないため、各々別の外部接続用端子に接続
される。したがって、メモリ1の/CE#1端子は半導
体装置20としての/CE#1端子に接続され、メモリ
2の/CE#1端子は半導体装置20としての/CE#
2端子に接続されており、各々別個に信号を供給するこ
とができる。なお、メモリ1のVCC#1端子とメモリ
2のVCC#2端子は共通化することもできるが、本実
施の形態では別々の外部接続用端子に接続されている。
に設けられるボンディングワイヤの一部を示す簡略図で
ある。図6において、上側のメモリ1の下位8bitI
/O端子(電極22aに相当)のうち、DQ0,DQ
8,DQ1,DQ9端子が示されている。また、第2の
基板としてのプリント回路基板32には、下側のメモリ
2のDQ0,DQ8,DQ1,DQ9端子に接続された
ボンディングパッドが示されている。
DQ1,DQ9端子には、共通の信号を入力することが
できるため、これらの端子は第1の基板としてのフレキ
シブルプリント基板26の同一の端子に接続される。例
えば、上側のメモリ1のDQ0端子と、下側のメモリ2
のDQ0端子に接続されたボンディングパッドとは、基
板26の同じボンディングパッド26cに接続される。
ンディングパッド26cとを結ぶボンディングワイヤ2
8aと、下側のメモリ2のDQ0端子に接続されたボン
ディングパッド32dとボンディングパッド26cとを
結ぶボンディングパッド28bとは、図3に示すように
高さ方向にずらして互いに接触しないように構成されて
いる。図6に示す例では、プリント回路基板32の配線
により、ボンディングパッド32dの位置をボンディン
グワイヤが延在する方向に対して横方向にもずらすこと
により、ボンディングワイヤ28aと28bとがより一
層接触しにくいように構成している。
配線を変えて、I/O構成を2倍にした例である。すな
わち、図7に示す配線例では、下位8bitI/O端子
と上位8bitI/O端子とは共通に接続せず、各々別
々に半導体装置20の外部接続用端子(バンダボール)
に接続される。したがって、これらの端子は、ボンディ
ングワイヤ38a及び38bによりフレキシブルプリン
ト基板26の別々のボンディングパッド26cに接続さ
れる。
ブル端子)及びVCC#1端子と、メモリ2の/CE#
2端子(チップイネーブル端子)及びVCC#2端子と
は、いずれか一方のメモリのみを使用する場合を考慮し
て、別々に外部接続端子に接続される。また、/BYT
E端子はパッケージ内部で接続されてDWARD端子と
して一つの端子に接続される。DAORD端子は、I/
O構成を16ビットと32ビットとに切り替える機能を
果たす。その他の端子はすべて共通化可能である。
に設けられるボンディングワイヤの一部を示す簡略図で
ある。図8において、上側のメモリ1の下位8bitI
/O端子(電極22aに相当)のうち、DQ0,DQ
8,DQ1,DQ9端子が示されている。また、第2の
基板としてのプリント回路基板32には、下側のメモリ
2のDQ0,DQ8,DQ1,DQ9端子に接続された
ボンディングパッド32dが示されている。
DQ1,DQ9端子には、各々別個に信号を入力するた
め、これらの端子は第1の基板としてのフレキシブルプ
リント基板26の別個の端子に接続される。例えば、上
側のメモリ1のDQ0端子はDQ端子として基板26の
ボンディングパッド26cに接続され、下側のメモリ2
のDQ0端子に接続されたボンディングパッドはDQ8
端子として別のボンディングパッド26cに接続され
る。
Q0端子に相当するボンディングパッド26cとを結ぶ
ボンディングワイヤ28aと、下側のメモリ2のDQ0
端子に接続されたボンディングパッド32dとDQ8端
子に相当するボンディングパッド26cとを結ぶボンデ
ィングパッド28bとは、互いに平行となるように、ボ
ンディングパッド32dの位置をボンディングワイヤが
延在する方向に対して横方向にずらすことにより、ボン
ディングワイヤ28aと28bとが接触しにくいように
構成している。
フレキシブルプリント基板26のボンディングパッド2
6cとを結ぶボンディングワイヤ28aは、プリント回
路基板32に接触しないように設けられなければならな
い。図8に示す例では、プリント回路基板32に切り欠
き32eを設けて、ボンディングワイヤ28aを切り欠
き32eを延在するように構成している。これにより、
ボンディングワイヤ28aの長さを短くして、近傍の部
品への接触を防止することができる。また、ワイヤボン
ディング装置のキャピラリがプリント回路基板32と接
触することを防止することができる。
体素子を複数個積層した例を示す。具体的には、図9
(a)及び(b)に示す例はいずれも同種類の半導体素
子4個をそれらの間に第2の基板を設けて積層した例で
ある。積層が終了した時点では、最上段の半導体素子の
み電極が露出しており、最上段の半導体素子以外の半導
体素子は第2の基板(プリント回路基板32)にフリッ
プチップ実装されている。
類の半導体素子52−1〜52−4を4個積層した後に
一括してワイヤボンディングを行う構成である。ワイヤ
ボンディングは、まず最上段の半導体素子52−4と最
上段の第2の基板32−3との間で行われ、次に最上段
の第2の基板32−3とすぐ下の第2の基板32−2と
の間で行われる。このように順次ワイヤボンディングし
て最後に最下段の第2の基板32−1と第1の基板(フ
レキシブルプリント基板26)との間でワイヤボンディ
ングを行う。このようにワイヤボンディングを一括して
行うには、下段の第2の基板のボンディングパッドが上
段の第2の基板により覆われてしまわないように、下に
いくほど第2の基板のサイズを大きくする必要がある。
類の半導体素子62−1〜62−4を一つずつ積層しな
がら、その都度ワイヤボンディングを行う構成である。
すなわち、第1の基板(フレキシブルプリント基板2
6)上に最下段の半導体素子62−1を搭載し、その上
に最下段の第2の基板32−1を搭載してフリップチッ
プ実装した時点で、第2の基板32−1と第1の基板2
6との間でワイヤボンディングを行う。次に、最下段の
第2の基板32−1の上に下から2番目の半導体素子6
2−2を固定してその上に下から2番目の第2の基板3
2−2を搭載してフリップチップ実装する。その後、下
から2番目の第2の基板32−2と第1の基板26との
間でワイヤボンディングを行う。このように、一つの半
導体素子と第2の基板とを積層する毎にワイヤボンディ
ングを行っていく。そして、最上段の半導体素子62−
4を積層し、この最上段の半導体素子62−4と最上段
の第2の基板32−3との間でワイヤボンディングする
ことにより、ワイヤボンディングが完了する。このよう
な構成によれば、第2の1基板は全て同一のサイズとす
ることができる。
グされる電極が、半導体素子の対向する2辺に沿って配
列された例に関して説明したが、電極が半導体素子の4
辺に沿って配列されている場合にも適用できる。また、
第2の基板(プリント回路基板32)は剛性を有する材
料で作られることが好ましいが、基板の強度を十分確保
することができるのであれば、パッケージを薄型化する
ためにフレキシブルプリント基板を使用してもよい。
層型半導体装置について説明する。
積層型半導体装置の一部の断面図である。図11は本発
明の第2の実施の形態による積層型半導体装置の積層構
造を示す斜視図である。図12は本発明の第2の実施の
形態による積層型半導体装置の製造工程を説明するため
の図である。なお、図10乃至12において、図3に示
す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明
は省略する。
の形態による半導体装置70は、2つの異なるサイズの
半導体素子72及び74を積層してパッケージしたもの
である。下側の半導体素子72は電極が形成された面を
上に向けた状態で、第1の基板であるフレキシブルプリ
ント基板26に搭載されている。すなわち、半導体素子
72の背面は接着剤28によりフレキシブルプリント基
板26に接着されている。
れた半導体素子72より大きいサイズであり、半導体素
子72を搭載する表面26aにボンディングパッド26
cを有している。ボンディングパッド26cは、フレキ
シブルプリント基板26の裏面26bに設けられた外部
接続用突起電極としてのハンダボール30に電気的に接
続されている。
フレキシブルプリント基板76が配置され、接着剤78
により固定されている。フレキシブルプリント基板76
の表面76cにはボンディングパッド76d及び76b
が形成されている。ボンディングパッド76dは、フレ
キシブルプリント基板76の周囲部分に形成されてお
り、ボンディングパッド76bはフレキシブルプリント
基板76の内側部分で半導体素子74が配置される部位
の周辺に配置されている。ボンディングパッド76d
は、パターン配線76eにより対応する電極パッド76
bに電気的に接続されている。また、半導体素子74
は、電極74aが形成された面を上に向けた状態で、フ
レキシブルプリント基板76の表面76cに接着剤80
により固定されている。
導体素子74の電極74aはフレキシブルプリント基板
76のボンディングパッド76bにボンディングワイヤ
82により電気的に接続されている。また、ボンディン
グパッド76dは、ボンディングワイヤ84によりフレ
キシブルプリント基板26のボンディングパッド26c
に接続されている。
はフレキシブルプリント基板76上のパターン配線76
eによりボンディングパッド76dに電気的に接続され
ているので、半導体素子74の電極74aは、ボンディ
ングワイヤ82、ボンディングパッド76b、配線パタ
ーン76e、ボンディングパッド76d及びボンディン
グワイヤ84を介してフレキシブルプリント基板26の
ボンディングパッド26cに電気的に接続されている。
は、ボンディングワイヤ86により、フレキシブルプリ
ント基板26のボンディングパッド26cに電気的に接
続されている。
び74は、ボンディングワイヤ82,84,86と共に
封止樹脂40により封止されており、パッケージされた
半導体装置70を構成している。
a及び半導体素子74の電極74aは両方ともフレキシ
ブルプリント基板26のボンディングパッド26cに電
気的に接続されており、したがって、半導体素子72の
電極72a及び半導体素子74の電極74aの両方とも
ボンディングパッド26cを介して外部接続用端子であ
るハンダボール30に電気的に接続されている。
子72の上に設けられる第2の基板としてのフレキシブ
ルプリント基板76は、下側の半導体素子72の電極7
2aが配置された部位より内側となるような大きさであ
る。より詳細には、フレキシブルプリント基板76の端
部が、電極72aにワイヤボンディングを施す際にワイ
ヤボンディング装置のキャピラリがフレキシブルプリン
ト基板76の端部に接触しないような大きさとされる。
ンディングパッド76bは、積層される半導体素子74
の大きさに対応した位置に設けられる。すなわち、ボン
ディングパッド76bは、半導体素子74の電極74a
との間でワイヤボンディングを容易に行うことができる
ような位置に設けられる。すなわち、ボンディングパッ
ド76bは、上側の半導体素子74の外周から延出した
延在部77に設けられるため、ボンディングパッド76
dから第1の基板であるフレキシブルプリント基板26
へのワヤボンディングを容易に行うことができる。
板は、フレキシブルプリント基板76であり、上述の第
1の実施の形態に使用されるプリント回路基板32のよ
うに剛性を有していなくてもよい。すなわち、本実施の
形態では、第2の基板の全体が下側の半導体素子72の
上に搭載されて支持されるので、柔軟性を有していても
問題はない。
ける上側の半導体素子74は下側の半導体素子72に比
較して非常に小さいサイズであるが、第2の基板である
フレキシブルプリント基板76を設けることにより、上
側の半導体素子74の電極74aを第1の基板であるフ
レキシブルプリント基板26のボンディングパッド26
cまで効率的に接続することができる。
配線76eは、比較的自由に配置することができる。例
えば、半導体素子76の一辺側に設けられた電極に対応
するボンディングパッドを反対側まで引き回すことも可
能である。
半導体装置70の製造工程について説明する。
ような構成のフレキシブルプリント基板26及び76
と、半導体素子72及び74とを準備する。次に、図1
2(b)に示すように、フレキシブルプリント基板26
及び76と、半導体素子72及び74とを積層して各々
を接着剤28,78,80により固定する。
半導体素子74の電極74aとフレキシブルプリント基
板76のボンディングパッド76bとをボンディングワ
イヤ82により電気的に接続する。また、下側の半導体
素子72の電極72aとフレキシブルプリント基板26
のボンディングパッド26cとをボンディングワイヤ8
4により電気的に接続する。更に、フレキシブルプリン
ト基板76のボンディングパッド76dとフレキシブル
プリント基板26の7ボンディングパッド26cとをボ
ンディングワイヤ86により電気的に接続する。
12(d)に示すように、半導体素子72及び74をボ
ンディングワイヤ82,84,86と共に封止樹脂40
により封止する。そして、図12(e)に示すように、
フレキシブルプリント基板26の裏面26bに外部接続
用突起電極としてのハンダボール30を形成して、積層
型半導体装置70が完成する。
下側の半導体素子の上にフレキシブルプリント基板を介
して一つの半導体素子を積層しているが、上側の半導体
素子が下側の半導体素子に比較してかなり小さい場合
は、図13に示すようにフレキシブルプリント基板を介
して複数個の半導体素子を下側の半導体素子に積層する
こともできる。
半導体素子72に対してフレキシブルプリント基板76
を介して2つの半導体素子74−1及び74−2を積層
している。半導体装置90の各部の構成及び製造方法
は、図10に示す半導体装置70とほぼ同様であり、そ
の説明は省略する。
半導体層装置70及び90では、下側の半導体素子72
と上側の半導体素子74又は74−1及び74−2とは
サイズが大きく異なっているが、それらの間に第2の基
板としてのフレキシブルプリント基板76を設けている
ため、下側の半導体素子72の電極72aをフレキシブ
ルプリント基板76を介して第1の基板としてのフレキ
シブルプリント基板26のボンディングパッド26cに
接続することができる。すなわち、フレキシブルプリン
ト基板76を設けるだけの簡単な構成で、サイズが大き
く異なる複数種類の半導体素子を積層状態でパッケージ
して一つの半導体装置とすることができる。
グされる電極が、半導体素子の対向する2辺に沿って配
列された例に関して説明したが、電極が半導体素子の4
辺に沿って配列されている場合にも適用できる。
ディングによりフレキシブルプリント基板26に接続さ
れているが、上述の第1の実施の形態のように、下側の
半導体素子72に突起電極を設けてフレキシブルプリン
ト基板76にフリップチップ実装することとしてもよ
い。この場合、下側の半導体素子72も、フレキシブル
プリント基板76を介してフレキシブルプリント基板2
6に電気的に接続されることとなる。
化可能なフレキシブルプリント基板76を使用している
が、剛性を有する材料で作られたプリント回路基板を用
いることとしてもよい。
上側の半導体素子を2つ(複数個)としているが、下側
の半導体素子も複数個とすることもできることは、上述
の説明から容易に理解できるであろう。
形態による半導体装置70の様々な変形例について図1
4乃至図17を参照しながら説明する。図14は半導体
装置90の第1の変形例を示す図であり、(a)は内部
を示す平面図(4分の1)であり、(b)は(a)にお
けるXIV−XIV線に沿った断面図である。同様に、
図15は半導体装置90の第2の変形例を示す図であ
り、(a)は内部を示す平面図(4分の1)であり、
(b)は(a)におけるXV−XV線に沿った断面図で
ある。また、図16は半導体装置90の第3の変形例を
示す図であり、(a)は内部を示す平面図(4分の1)
であり、(b)は(a)におけるXVI−XVI線に沿
った断面図である。また、図17は半導体装置90の第
4の変形例を示す図であり、(a)は内部を示す平面図
(4分の1)であり、(b)は(a)におけるXVII
−XVII線に沿った断面図である。
す半導体装置70と基本的に同じ構成であるが、フレキ
シブルプリント基板76のボンディングパッド76dと
下側の半導体素子72の電極72aとを接続するボンデ
ィングワイヤ84Aが追加されている点が異なる。すな
わち、図14に示す第1の変形例では、下側の半導体素
子72はフェイスアップでフレキシブルプリント基板2
6に搭載されてワイヤボンディンブされ、上側の半導体
素子74はフレキシブル基板を介してフェイスアップで
搭載されてワイヤボンディングされている。ボンディン
グワイヤ84Aは、上側の半導体素子74と下側の半導
素子72とを電気的に接続するものである。これによ
り、上側の半導体素子74と下側の半導体素子との間で
の信号の伝達経路が短縮され、高速な信号の伝達が可能
となる。
す半導体装置70と基本的に同じ構成であるが、下側の
半導体素子72をフェイスダウンでフレキシブルプリン
ト基板26に搭載した点が異なる。すなわち、下側の半
導体素子72はフレキシブルプリント基板26に対して
フリップチップボンディングされており、上側の半導体
素子74はフレキシブルプリント基板76を介してフェ
イスアップで搭載されワイヤボンディングされている。
す半導体装置70と基本的に同じ構成であるが、上側の
半導体素子74をフェイスダウンでフレキシブルプリン
ト基板76に搭載した点が異なる。すなわち、上側の半
導体素子74はフレキシブルプリント基板76に対して
フリップチップボンディングされており、下側の半導体
素子72はフレキシブルプリント基板26に搭載されワ
イヤボンディングされている。
の変形例と第3の変形例をと組み合わせたもので、上側
の半導体素子74及び下側の半導体素子72の両方とも
フェイスダンで搭載されている。すなわち、上側の半導
体素子74はフレキシブルプリント基板76に対してフ
リップチップボンディングされており、下側の半導体素
子72もフレキシブルプリント基板26に対してフリッ
プチップボンディングされている。
びその変形例による半導体装置において、フレキシブル
プリント基板76(第2の基板)を図18に示すように
構成することにより、ハンダリフロー時半導体装置内部
からの水分排出効果を得ることができる。図18は下側
の半導体装置72の上にフレキシブルプリント基板76
を積層した状態を示す平面図である。
半導体素子72は複数個つながった状態でその上にフレ
キシブルプリント基板76及び上側の半導体素子74を
積層し、樹脂封止した後にダイシング等により分離して
個々の半導体装置を形成することとしてもよい。この場
合、第2の基板としてのフレキシブルプリント基板76
は複数個つながった状態で一枚のシートとして供給され
る。
ブルプリント基板76を、図18に示すようにその四隅
で繋げることとする。この場合、各フレキシブルプリン
ト基板76を繋げる延出部76Aは、半導体装置を個片
化する際の切断ライン(ダイシングライン)において切
断される。したがって、図19に示すように、切断され
た第2の基板の延出部76Aの端面(切断面)は分離さ
れた半導体装置の側面に露出した状態となる。
ルプリント基板76の延出部76Aが半導体装置の封止
樹脂40から露出した構成とすると、半導体装置の内部
に存在する水分はハンダリフローの際に延出部76Aと
封止樹脂40との界面に沿って移動し排出される。これ
により、ハンダリフローの際に水分の蒸発により半導体
装置の内部に発生するボイドを防止することができ、半
導体装置の信頼性を高めることができる。
シブルプリント基板76の四隅に限ることなく、任意の
位置とすることもできる。図19において3つの延出部
76Aの切断面が示されているが、中央に位置する切断
面は4隅に設けられた場合の切断面を示しており、左右
の切断面は延出部76Aがフレキシブルプリント基板7
6の四隅の間の各辺の任意の位置に設けられた場合の切
断面を示している。
リント基板76に、図20に示すように金属層76Bの
ような熱伝導性の良好な材料の層を実質的に全面にわた
って設けることにより、半導体素子72及び74の熱を
拡散し放出することができる。これにより、部分的に大
きな発熱があっても半導体装置内部の温度を平均化する
ことができ、部分的な高温部分を防止することができ
る。また、上述の延出部76Aにより熱を外部に放出す
る効果を一層高めることができる。
層型半導体装置について説明する。本発明の第3の実施
の形態におる積層型半導体装置は、半導体装置内に試験
専用チップが設けられたものである。
で積層される半導体素子はパッケージ内で互いに接続さ
れる場合がある。例えば、図13に示す上側の半導体素
子74−1,74−2は、フレキシブルプリント基板7
6を介して下側の半導体素子72に接続されているだけ
の場合もあり得る。一般的に、積層型半導体装置では、
内部の半導体素子が半導体装置の内部だけで機能し、外
部との接続を必要としない場合がある。
ッケージした後は、各半導体素子の機能を確認するため
に試験を行う必要があり、そのためには、半導体装置の
外部に設けられた試験回路を各半導体素子に接続する必
要がある。上述のように、半導体装置内だけで機能する
半導体素子は外部に接続する端子を必要としないため、
試験のためだけに外部接続端子を設けることとなる。す
なわち、半導体装置に試験用端子を追加することとな
り、結果として半導体装置の寸法が増大してしまう。
装置の寸法の増大を示す図である。図21(a)は試験
用端子が無い場合の半導体装置の断面図であり、図21
(b)は試験用端子を追加した場合の半導体装置の断面
図である。図21(a)に示す半導体装置及び図21
(b)に示す半導体装置共に同じザイズの下側の半導体
素子102及び上側の半導体素子104を有している
が、通常の端子106に加えて試験用端子106Aを基
板108に形成することにより、半導体装置自体の寸法
が増大している。
成しておき、自己機能診断を行うことのできる半導体素
子が提案されている。自己機能診断技術は、一般にBI
ST(Built in Self Test)と称され、半導体装置の試
験の容易化を目的とするものである。BIST技術によ
る半導体素子を用いることにより、試験用端子を設ける
必要はなくなり、端子数の増加による半導体装置の寸法
の増大を阻止することはできる。しかし、BIST技術
を用いるには、半導体素子の開発段階から試験回路を内
臓するか否かを検討しなければならない。特に、複数の
半導体素子を積層する場合は、半導体素子の組み合わせ
も開発段階から考慮しなければならない。このため、B
IST技術を用いた場合、半導体素子の設計段階から積
層することを考慮して組み込むべき試験回路を検討しな
くてはならず、設計に多大な労力と時間を必要とすると
いう問題がある。また、BIST技術を既存の半導体素
子の組み合わせ構造に用いることが難しいといった問題
がある。
子数が減っても、半導体素子に試験回路を設けるために
半導体素子自体の寸法が増大する。例えば、図22に示
すように、積層する半導体素子の下側の半導体素子10
2に試験回路を組み込んだ場合、半導体素子102の寸
法の増大に伴って基板108の寸法も増大し、結果とし
て半導体装置の寸法も増大してしまう。また、図23に
示すように、上側の半導体素子104に試験回路を組み
込んだ場合、試験回路が組み込まれていない場合の半導
体装置104は積層可能であっても、試験回路を組み込
んだ半導体装置104は積層できなくなるといった問題
が生じることもある。
試験回路専用の半導体素子を別個に作成し、積層する半
導体素子の一つとして加えている。
積層型半導体装置110の断面図である。積層型半導体
装置110において、下側の半導体装置102は接着剤
112を介してフェイスアップで基板108に搭載され
ている。半導体装置102の回路形成面には再配線層1
14が形成され、最配線層114に設けられた電極と基
板108に設けられた電極108aとはボンディングワ
イヤ116により接続されている。上側の半導体素子1
04は、再配線層114の上に接着剤118を介して固
定されている。半導体素子104の電極はボンディング
ワイヤ120により再配線層114に接続されている。
が形成された半導体素子122が、再配線層114の空
きスペースに搭載され、接着材124により固定されて
いる。半導体素子122の電極はボンディングワイヤ1
26により再配線層に接続されている。すなわち、試験
用の半導体素子122は、下側の半導体素子102が上
側の半導体素子104に比較して十分大きく、再配線層
114に開きスペースがあることが望ましい。
導体素子104及び試験用半導体素子122及びボンデ
ィングワイヤ116,120,126は、基板108上
で封止樹脂130により封止されている。
122は再配線層114を介して半導体素子102及び
104に接続されており、半導体素子102及び104
の試験を行うための回路を提供している。したがって、
試験用の半導体素子122に外部からテストデータを入
力するための端子とテスト結果を出力するための端子と
を基板108に設けるだけで、半導体素子102及び1
04の試験を行うことができる。すなわち、半導体素子
102及び104の電極全てに外部から接続できるよう
に基板108に端子106を設ける必要はなく、半導体
素子112に必要な端子を追加するだけで試験を行うこ
とができる。
半導体素子102及び104とが決定されてから設計し
てもよく、また、ある程度標準化した試験回路として予
め準備しておくこともできる。半導体素子122は試験
専用の回路のみを有しており、効率よく迅速に試験を行
うことができる。また試験の容易化及び試験時間の短縮
が達成できる。
0では、下側の半導体素子102の上に再配線層114
を設けて上側の半導体素子104及び試験用の半導体素
子122を搭載しているが、再配線層114を図10に
示すようなフレキシブルプリント基板76により形成し
てもよい。フレキシブルプリント基板76は、例えばポ
リイミドテープに銅箔のような導電性材料を貼り付けて
パターン化することにより形成したものとすることがで
きる。フレキシブル基板76を用いた場合、図13に示
す半導体装置90における半導体素子74−1及び74
−2のうちいずか一方を試験用半導体素子に置き換えた
構成となる。
導体装置110の変形例を示す。
を示す断面図である。図25に示す第1の変形例は、図
24に示す半導体装置110と基本的に同じ構成である
が、試験用の半導体素子122をフェイスダウンで再配
線層114に搭載した点が異なる。すなわち、試験用の
半導体素子122は再配線層114に対してフリップチ
ップボンディングされており、上側の半導体素子104
はフェイスアップで再配線層114に搭載され、ワイヤ
ボンディングされている。
を示す断面図である。図26に示す第2の変形例は、図
26に示す半導体装置110と基本的に同じ構成である
が、半導体素子104をフェイスダウンで再配線層11
4に搭載した点が異なる。すなわち、上側の半導体素子
104は再配線層114に対してフリップチップボンデ
ィングされており、試験用の半導体素子122はフェイ
スアップで再配線層114に搭載され、ワイヤボンディ
ングされている。
を示す断面図である。図27に示す第3の変形例は、図
24に示す半導体装置110と基本的に同じ構成である
が、試験用の半導体素子122をフェイスダウンで再配
線層114に搭載し且つ半導体素子104もフェイスダ
ウンで再配線層114に搭載した点が異なる。すなわ
ち、試験用の半導体素子122は再配線層114に対し
てフリップチップボンディングされており、上側の半導
体素子104も再配線層114に対してフリップチップ
ボンディングされている。
含むものである。
1の基板と、該第1の基板の該外部接続用端子が設けら
れた面の反対側の面に設けられた第1の端子と、該第1
の基板上に搭載された少なくとも一つの第1の半導体素
子と、該第1の半導体素子上に設けられた第2の基板
と、該第2の基板上に搭載された少なくとも一つの第2
の半導体素子とがパッケージされた積層型半導体装置で
あって、前記第1の半導体素子及び前記第2の半導体素
子の少なくとも一方は、前記第2の基板の第2の端子に
電気的に接続され、且つ前記第2の端子は前記第1の端
子にワイヤボンディングされたことを特徴とする積層型
半導体装置。 (付記2)付記1記載の積層型半導体装置であって、前
記第2の半導体素子は前記第1の基板の第1の端子にワ
イヤボンディングされ、前記第1の半導体素子は前記第
2の基板にフリップチップ実装され、前記第2の基板の
第2の端子は前記第1の基板の第1の端子にワイヤボン
ディングされたことを特徴とする積層型半導体装置。 (付記3)付記2記載の積層型半導体装置であって、前
記第2の基板は前記第2の半導体素子の外形を超えて延
出した延在部を有しており、前記第2の基板の第2の端
子は該延在部に形成されたボンディングパッドであっ
て、前記第2の端子は前記第1の端子にワイヤボンディ
ングされたことを特徴とする積層型半導体装置。 (付記4)付記3記載の積層型半導体装置であって、前
記第2の基板の前記延在部に切り欠きが設けられ、前記
第2の半導体素子と前記第1の基板の第1の端子とを接
続するボンディングワイヤは前記切り欠き内を通って延
在することを特徴とする積層型半導体装置。 (付記5)付記1記載の積層型半導体装置であって、前
記第1の半導体素子は前記第1の基板の前記第1の端子
にワイヤボンディングされ、前記第2の半導体素子は前
記第2の基板の前記第2の端子にワイヤボンディングさ
れ前記第2の基板の前記第2の端子は前記第1の基板の
前記第1の端子にワイヤボンディングされたことを特徴
とする積層型半導体装置。 (付記6)付記5記載の積層型半導体装置であって、前
記第2の基板は前記第2の半導体素子の外形を超えて延
出した延在部を有しており、前記第2の基板の前記第2
の端子は該延在部に形成された第1のボンディングパッ
ドを介して前記第1の基板の前記第1の端子にワイヤボ
ンディングされたことを特徴とする積層型半導体装置。 (付記7)付記6記載の積層型半導体装置であって、前
記第2の半導体素子は前記第2の基板に形成された第2
のボンディングパッドにワイヤボンディングされ、該第
2のボンディングパッドは前記第2の基板上に形成され
たパターン配線を介して前記第1のボンディングパッド
に接続されたことを特徴とする積層型半導体装置。 (付記8)付記1記載の積層型半導体装置であって、前
記第2の基板は周囲に向かって延出した延出部を有し、
該延出部はパッケージされた半導体装置の側面に露出し
た端面を有することを特徴とする積層型半導体装置。 (付記9)付記8記載の積層型半導体装置であって、前
記延出部の端面は前記積層型半導体装置を個片化する際
の切断により形成された切断面であることを特徴とする
積層型半導体装置。 (付記10)付記1記載の積層型半導体装置であって、
前記第2の基板の前記第2の端子が設けられた面とは反
対側の面に実質的に全面に渡って導電層が設けられたこ
とを特徴とする積層型半導体装置。 (付記11)外部接続用端子が設けられた第1の基板
と、該第1の基板上に積層状態で搭載された複数の半導
体素子と、該複数の半導体素子の間に設けられた第2の
基板とを有し、前記第1の基板上に前記半導体素子と前
記第2の基板とがパッケージされた積層型半導体装置で
あって、前記第2の基板は、直上の半導体素子の外周よ
り延出した延在部を有しており、前記半導体素子のうち
直上又及び直下の半導体素子の少なくとも一方に電気的
に接続されたボンディングパッドが前記延在部に設けら
れ、該ボンディングパッドはワイヤボンディングにより
前記第1の基板に電気的に接続されたことを特徴とする
積層型半導体装置。 (付記12)付記11記載の積層型半導体装置であっ
て、前記半導体素子は同種類の半導体素子であり、前記
第1の基板に対して同じ位置の垂直方向に積層されたこ
とを特徴とする積層型半導体装置。
型半導体装置であって、前記第2の基板の延在部の延在
長さは、前記第1の基板に近づくほど大きくなり、最上
段に位置する第2の基板から順に直下の第2の基板にワ
イヤボンディングされ、最下段に位置する第2の基板は
第1の基板にワイヤボンディングされたことを特徴とす
る積層型半導体装置。
型半導体装置であって、前記第2の基板の延在部は実質
的に等しい延在長さを有しており、前記第2の基板の各
々は前記第1の基板に直接ワイヤボンディングされたこ
とを特徴とする積層型半導体装置。
第1の基板と、該第1の基板の該外部接続用端子が設け
られた面の反対側の面に設けられた第1の端子と、該第
1の基板上に搭載された少なくとも一つの第1の半導体
素子と、該第1の半導体素子上に設けられた再配線層
と、該再配線層上に搭載された少なくとも一つの第2の
半導体素子と、該再配線層上に搭載された試験用半導体
素子とがパッケージされた積層型半導体装置であって、
前記第1の半導体素子及び前記第2の半導体素子の少な
くとも一方は、前記再配線層を介して前記第1の基板に
電気的に接続され、且つ前記試験用半導体素子は前記再
配線層に電気的に接続されたことを特徴とする積層型半
導体装置。(12) (付記16)付記15記載の積層型半導体装置であっ
て、前記再配線層は銅板又は銅箔をパターン化すること
により形成したことを特徴とする積層型半導体装置。
装置であって、前記再配線層はフレキシブルプリント基
板よりなることを特徴とする積層型半導体装置。
装置であって、前記フレキシブルプリント基板は、導電
パターンが形成されたポリイミドテープよりなることを
特徴とする積層型半導体装置。
であって、第1の半導体素子に突起電極を形成し、前記
第1の半導体素子を第2の基板にフリップチップ実装
し、該第2の基板の前記第1の半導体素子の反対側に、
前記第2の基板より小さい寸法を有する第2の半導体素
子を固定すると共に前記第1の半導体素子を第1の基板
の表面に固定し、前記第1及び第2の半導体素子の各々
を前記第1の基板にワイヤボンディングし、前記第1の
基板上において、前記第1及び第2の半導体素子及び前
記第2の基板を一体的に封止し、前記第1の基板の裏面
に外部接続用電極を形成する各工程を有することを特徴
とする積層型半導体装置の製造方法。(13) (付記20)積層型半導体装置の製造方法であって、第
1の基板の表面に第1の半導体素子を固定すると共に、
該第1の半導体素子の上に第2の基板を固定し、且つ該
第2の基板より小さい寸法を有する第2の半導体素子を
前記第2の基板の上に固定し、前記第2の半導体素子を
前記第2の基板にワイヤボンディングすると共に、前記
第2の基板及び前記第1の半導体素子の各々を前記第1
の基板にワイヤボンディングし、前記第1の基板上にお
いて、前記第1及び第2の半導体素子及び前記第2の基
板を一体的に封止し、前記第1の基板の裏面に外部接続
用電極を形成する各工程を有することを特徴とする積層
型半導体装置の製造方法。(14)
種々の効果を実現することができる。
2の半導体素子のうちの一方を、外部接続用電極が設け
られた第1の基板に対して直接電気的に接続し、他方を
第2の基板を介して第1の基板に電気的に接続すること
ができる。したがって、第1の半導体素子と第2の半導
体素子とが同じサイズであっても、一方を直接第1の基
板の第1の端子にワイヤボンディングし、他方を第2の
基板の第2の端子を介してワイヤボンディングにより第
1の基板に電気的に接続することができる。また、第2
の半導体素子が第1の半導体素子よりかなり小さい場合
でも、第1の半導体素子を直接第1の基板の第1の2端
子ワイヤボンディングし、第2の半導体素子を第2の基
板の第2の端子を介して第1の基板の第1の端子にワイ
ヤボンディングにより電気的に接続することができる。
したがって、第2の基板を第1の半導体素子と第2の半
導体素子との間に設けることにより、任意のサイズの複
数の半導体素子を積層状態で一つのパッケージに収容す
ることができる。
体素子を第2の基板にフリップチップ実装することによ
り、第1の半導体素子の電極を第2の基板の反対側に形
成されたボンディングパッドに電気的に接続することが
できる。このボンディングパッドを第1の基板の第1の
端子にワイヤボンディングすることにより、第1の半導
体素子を第1の基板に電気的に接続することができる。
また、第2の半導体素子を第2の基板上に電極を上に向
けて固定することにより、第2の半導体素子は第1の基
板の第1の端子に直接ワイヤボンディングすることがで
きる。
の延在部にボンディングパッドを設けることにより、第
1の基板へのワイヤボンディングの距離が小さくなり、
確実なワイヤボンディングを行うことができる。
グワイヤが切り欠き部を通過するように構成することに
より、ボンディングワイヤの長さを短くすることがで
き、ボンディングワイヤが周囲の部品又は隣接するボン
ディングワイヤに接触することを防止することができ
る。
体素子が第2の基板の第2の端子にワイヤボンディング
され、第2の半導体素子が第1の基板の第1の端子にワ
イヤボンディングされる。このため、第2の半導体素子
が第1の半導体素子よりかなり小さいサイズであって
も、ワイヤボンディングの距離を長くすることなく、第
2の半導体素子を第1の基板に電気的に接続することが
できる。
の延在部にボンディングパッドを設けることにより、第
1の基板へのワイヤボンディングの距離が小さくなり、
確実なワイヤボンディングを行うことができる。
に形成されたパターン配線を介して、第2の半導体素子
の電極を第2の基板の任意の位置に引き回すことができ
る。したがって、ワイヤボンディングの位置を任意の位
置に変更することができ、自由度の高いワイヤボンディ
ングを実現することができる。
の延出部は半導体装置の内部から延在して側面に露出す
る。半導体装置の内部に存在する水分は、延出部と封止
樹脂との界面に沿って移動し、側面に露出した部分から
半導体装置の外部に放出される。したがって、ハンダリ
フローの際に半導体装置内部に閉じ込められた水分が急
激に蒸発することに起因したボイドの発生などを防止す
ることができ、半導体装置の信頼性を向上することがで
きる。
の基板同士を繋ぐ部分を延出部として形成し、半導体装
置を個片化する際に延出部を切断することで、半導体装
置の側面に露出した延出部の端面を容易に形成すること
ができる。
板の伝熱層は半導体装置内の熱を拡散して温度分布を均
一化するよう作用し、半導体装置の温度を実質的に下げ
ることができる。伝熱層は金属層であることが好まし
い。
の同種類の半導体装置を積層状態で第1の基板上に配置
してパッケージすることができる。上述の発明におい
て、例えば、前記半導体素子は同種類の半導体素子であ
り、第1の基板に対して同じ位置の垂直方向に積層され
ることとしてもよい。また、第2の基板の延在部の延在
長さは、第1の基板に近づくほど大きくなり、最上段に
位置する第2の基板から順に直下の第2の基板にワイヤ
ボンディングされ、最下段に位置する第2の基板は第1
の基板にワイヤボンディングされることとしてもよい。
さらに、第2の基板の延在部は実質的に等しい延在長さ
を有しており、第2の基板の各々は第1の基板に直接ワ
イヤボンディングされることとしてもよい。
導体素子上に再配線層を介して第2の半導体素子と試験
用半導体素子とが搭載される。第1の半導体素子及び第
2の半導体素子の試験を行うための試験回路を試験用半
導体素子に形成することにより、半導体装置内部に試験
回路を容易に組み込むことができる。また、第1及び第
2の半導体素子の全ての電極を半導体装置の外部に引き
出す必要はなく、試験用回路に接続する入力及び出力端
子を半導体装置に設けるだけでよい。これにより、半導
体装置の寸法を増大することなく試験回路を組み込むこ
とができる。
導体素子を第2の基板にフリップチップ実装することに
より、第1の半導体素子の電極を第2の基板の反対側に
形成されたボンディングパッドに電気的に接続すること
ができる。このボンディングパッドを第1の基板にワイ
ヤボンディングすることにより、第1の半導体素子を第
1の基板に電気的に接続することができる。また、第2
の半導体素子を第2の基板上に電極を上に向けて固定す
ることにより、第2の半導体素子は第1の基板に直接ワ
イヤボンディングすることができる。
導体素子が第2の基板にワイヤボンディングされ、第2
の半導体素子が第1の基板にワイヤボンディングされ
る。このため、第2の半導体素子が第1の半導体素子よ
りかなり小さいサイズであっても、ワイヤボンディング
の距離を長くすることなく、第2の半導体素子を第1の
基板に電気的に接続することができる。
−MCPの構成を示す図である。
係を示す図である。
装置の一部の断面図である。
装置の製造工程を説明するための図である。
子を同種類のメモリチップとした場合の配線例を示す図
である。
ボンディングワイヤの一部を示す簡略図である。
した場合の配線例を示す図である。
ボンディングワイヤの一部を示す簡略図である。
子を複数個積層した半導体装置の断面図である。
体装置の一部の断面図である。
体装置の積層構造を示す斜視図である。
体装置の製造工程を説明するための図である。
の断面図である。
の第1の変形例を示す図であり、(a)は内部を透視し
た平面図、(b)は(a)のXIV−XIV線に沿った
断面図である。る。
の第2の変形例を示す図であり、(a)は内部を透視し
た平面図、(b)は(a)のXV−XV線に沿った断面
図である。
の第3の変形例を示す図であり、(a)は内部を透視し
た平面図、(b)は(a)のXVI−XVI線に沿った
断面図である。
の第4の変形例を示す図であり、(a)は内部を透視し
た平面図、(b)は(a)のXVII−XVII線に沿
った断面図である。
において、下側の半導体装置の上にフレキシブルプリン
ト基板を積層した状態を示す平面図である。
ある。
図である。
増大を示す図であり、(a)は試験用端子が無い場合の
半導体装置の断面図であり、図21(b)は試験用端子
を追加した場合の半導体装置の断面図である。
合の半導体装置の寸法の増大を示す図であり、(a)は
試験回路を組み込まない半導体素子を用いた場合の半導
体装置の断面図であり、図21(b)は試験回路を組み
込んだ半導体素子を用いた場合の半導体装置の断面図で
ある。
合の問題を示す図であり、(a)は試験回路を組み込ま
ない半導体素子を用いた場合の半導体装置の断面図であ
り、図21(b)は試験回路を組み込んだ半導体素子を
用いた場合の半導体装置の断面図である。
体装置の断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
導体体素子 22a,24a,72a,74a 電極 26, フレキシブルプリント基板 26a,32d,76b,76d ボンディングパッド 30 ハンダボール 32 プリント回路基板 38a,38b,82,84,86,116,120,
126 ボンディングワイヤ 40 封止樹脂 106 端子 108 基板 114 再配線層 130 封止樹脂
Claims (14)
- 【請求項1】 外部接続用端子が設けられた第1の基板
と、該第1の基板の該外部接続用端子が設けられた面の
反対側の面に設けられた第1の端子と、該第1の基板上
に搭載された少なくとも一つの第1の半導体素子と、該
第1の半導体素子上に設けられた第2の基板と、該第2
の基板上に搭載された少なくとも一つの第2の半導体素
子とがパッケージされた積層型半導体装置であって、 前記第1の半導体素子及び前記第2の半導体素子の少な
くとも一方は、前記第2の基板の第2の端子に電気的に
接続され、且つ前記第2の端子は前記第1の端子にワイ
ヤボンディングされたことを特徴とする積層型半導体装
置。 - 【請求項2】 請求項1記載の積層型半導体装置であっ
て、 前記第2の半導体素子は前記第1の基板の第1の端子に
ワイヤボンディングされ、 前記第1の半導体素子は前記第2の基板にフリップチッ
プ実装され、 前記第2の基板の第2の端子は前記第1の基板の第1の
端子にワイヤボンディングされたことを特徴とする積層
型半導体装置。 - 【請求項3】 請求項2記載の積層型半導体装置であっ
て、 前記第2の基板は前記第2の半導体素子の外形を超えて
延出した延在部を有しており、前記第2の基板の第2の
端子は該延在部に形成されたボンディングパッドであっ
て、前記第2の端子は前記第1の端子にワイヤボンディ
ングされたことを特徴とする積層型半導体装置。 - 【請求項4】 請求項3記載の積層型半導体装置であっ
て、 前記第2の基板の前記延在部に切り欠きが設けられ、前
記第2の半導体素子と前記第1の基板の第1の端子とを
接続するボンディングワイヤは前記切り欠き内を通って
延在することを特徴とする積層型半導体装置。 - 【請求項5】 請求項1記載の積層型半導体装置であっ
て、 前記第1の半導体素子は前記第1の基板の前記第1の端
子にワイヤボンディングされ、 前記第2の半導体素子は前記第2の基板の前記第2の端
子にワイヤボンディングされ前記第2の基板の前記第2
の端子は前記第1の基板の前記第1の端子にワイヤボン
ディングされたことを特徴とする積層型半導体装置。 - 【請求項6】 請求項5記載の積層型半導体装置であっ
て、 前記第2の基板は前記第2の半導体素子の外形を超えて
延出した延在部を有しており、前記第2の基板の前記第
2の端子は該延在部に形成された第1のボンディングパ
ッドを介して前記第1の基板の前記第1の端子にワイヤ
ボンディングされたことを特徴とする積層型半導体装
置。 - 【請求項7】 請求項6記載の積層型半導体装置であっ
て、前記第2の半導体素子は前記第2の基板に形成され
た第2のボンディングパッドにワイヤボンディングさ
れ、該第2のボンディングパッドは前記第2の基板上に
形成されたパターン配線を介して前記第1のボンディン
グパッドに接続されたことを特徴とする積層型半導体装
置。 - 【請求項8】 請求項1記載の積層型半導体装置であっ
て、 前記第2の基板は周囲に向かって延出した延出部を有
し、該延出部はパッケージされた半導体装置の側面に露
出した端面を有することを特徴とする積層型半導体装
置。 - 【請求項9】 請求項8記載の積層型半導体装置であっ
て、 前記延出部の端面は前記積層型半導体装置を個片化する
際の切断により形成された切断面であることを特徴とす
る積層型半導体装置。 - 【請求項10】 請求項1記載の積層型半導体装置であ
って、 前記第2の基板の前記第2の端子が設けられた面とは反
対側の面に実質的に全面に渡って伝熱層が設けられたこ
とを特徴とする積層型半導体装置。 - 【請求項11】 外部接続用端子が設けられた第1の基
板と、 該第1の基板上に積層状態で搭載された複数の半導体素
子と、 該複数の半導体素子の間に設けられた第2の基板とを有
し、 前記第1の基板上に前記半導体素子と前記第2の基板と
がパッケージされた積層型半導体装置であって、 前記第2の基板は、直上の半導体素子の外周より延出し
た延在部を有しており、前記半導体素子のうち直上又及
び直下の半導体素子の少なくとも一方に電気的に接続さ
れたボンディングパッドが前記延在部に設けられ、該ボ
ンディングパッドはワイヤボンディングにより前記第1
の基板に電気的に接続されたことを特徴とする積層型半
導体装置。 - 【請求項12】 外部接続用端子が設けられた第1の基
板と、該第1の基板の該外部接続用端子が設けられた面
の反対側の面に設けられた第1の端子と、該第1の基板
上に搭載された少なくとも一つの第1の半導体素子と、
該第1の半導体素子上に設けられた再配線層と、該再配
線層上に搭載された少なくとも一つの第2の半導体素子
と、該再配線層上に搭載された試験用半導体素子とがパ
ッケージされた積層型半導体装置であって、 前記第1の半導体素子及び前記第2の半導体素子の少な
くとも一方は、前記再配線層を介して前記第1の基板に
電気的に接続され、且つ前記試験用半導体素子は前記再
配線層に電気的に接続されたことを特徴とする積層型半
導体装置。 - 【請求項13】 積層型半導体装置の製造方法であっ
て、 第1の半導体素子に突起電極を形成し、 前記第1の半導体素子を第2の基板にフリップチップ実
装し、 該第2の基板の前記第1の半導体素子の反対側に、前記
第2の基板より小さい寸法を有する第2の半導体素子を
固定すると共に前記第1の半導体素子を第1の基板の表
面に固定し、 前記第1及び第2の半導体素子の各々を前記第1の基板
に設けられた端子にワイヤボンディングし、 前記第1の基板上において、前記第1及び第2の半導体
素子及び前記第2の基板を一体的に封止し、 前記第1の基板の裏面に外部接続用電極を形成する各工
程を有することを特徴とする積層型半導体装置の製造方
法。 - 【請求項14】 積層型半導体装置の製造方法であっ
て、 第1の基板の表面に第1の半導体素子を固定すると共
に、該第1の半導体素子の上に第2の基板を固定し、且
つ該第2の基板より小さい寸法を有する第2の半導体素
子を前記第2の基板の上に固定し、 前記第2の半導体素子を前記第2の基板に設けられた第
2の端子にワイヤボンディングすると共に、前記第2の
基板及び前記第1の半導体素子の各々を前記第1の基板
に設けられた第1の端子にワイヤボンディングし、 前記第1の基板上において、前記第1及び第2の半導体
素子及び前記第2の基板を一体的に封止し、 前記第1の基板の裏面に外部接続用電極を形成する各工
程を有することを特徴とする積層型半導体装置の製造方
法。
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