JP2002184936A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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chip
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Yasuyuki Sakashita
靖之 阪下
Shinya Matsumura
信弥 松村
Yoshiaki Takeoka
嘉昭 竹岡
Kazuhiro Ishikawa
和弘 石川
Yasushi Takemura
康司 竹村
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のLSIチップを積層して、1パッケー
ジ内に収容する半導体装置の場合、2段目のLSIチッ
プ以降は順次、外形サイズを小さくしていく必要があ
り、LSIチップに外形寸法の大小で制約があった。 【解決手段】 回路基板3上に第1のLSIチップ4
と、その上に大きい第2のLSIチップ6が積層搭載さ
れた半導体装置であって、第1のLSIチップ4と回路
基板3との間隙を充填したアンダーフィル材10の一部
は第1のLSIチップ4の外周部にはみ出た形で、第1
のLSIチップ4の上平面と同一面に設けられているも
のである。これにより、大きい第2のLSIチップ6の
底面を受ける台座を構成し、安定に積層搭載できるもの
であり、チップ外形制約を緩和するとともに、安定的な
生産性と高い信頼性を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はLSIチップを複数
個積層して1パッケージに収容したタイプの半導体装置
およびその製造方法に関するものであり、特に1段目の
LSIチップをフェイスダウン状態で搭載し、2段目以
降のチップはフェイスアップ状態で搭載するタイプの半
導体装置およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のLSIチップを複数個積層して1
パッケージに収容したタイプの半導体装置について図面
を参照しながら説明する。
【0003】まず図5は2チップ積層タイプの半導体装
置を示す断面図であり、1段目のLSIチップ、その1
段目のLSIチップよりも小さいサイズの2段目のLS
Iチップともフェイスアップ状態で実装し、回路基板へ
の接続は金属細線を用いたワイヤーボンディング法を用
いた半導体装置である。
【0004】図5に示すように、従来の半導体装置は、
絶縁性樹脂よりなり、上面に回路配線1と、下面にその
回路配線1と基板内でビア1aにより接続した外部端子
2とを有した回路基板3と、その回路基板3の上面にフ
ェイスアップ(主面を上側)で搭載された第1のLSI
チップ4と、第1のLSIチップ4上に接着ペースト5
を介してフェイスアップで搭載された第2のLSIチッ
プ6と、回路基板3の回路配線1の電極パッドと第1の
LSIチップ4、第2のLSIチップ6とをそれぞれ電
気的に接続した金属細線7と、回路基板3の上面側の第
1のLSIチップ4、第2のLSIチップ6、および金
属細線の領域を封止した絶縁性の封止樹脂8とよりなる
ものである。なお第1のLSIチップと回路基板3との
接着もまた接着ペーストで行っている。
【0005】図5に示した半導体装置の製造方法として
は、まず上面に回路配線と、下面にその回路配線と基板
内で接続した外部端子とを有した回路基板を用意し、そ
の回路基板の上に対して、接着ペーストを用いて第1の
LSIチップをフェイスアップで接着して搭載し、次い
で、第1のLSIチップの上面に対して接着ペーストを
用いて第2のLSIチップをフェイスアップで接着して
積層搭載する。そして第1のLSIチップ、第2のLS
Iチップと回路基板の回路配線の電極パッドを金属細線
によりそれぞれ電気的に接続する。最後に回路基板上の
第1,第2のLSIチップが搭載された面側を封止樹脂
で封止して2チップ積層タイプの半導体装置を得るもの
である。
【0006】次に図6に示すタイプの従来の半導体装置
は、絶縁性樹脂よりなり、上面に回路配線1と、下面に
その回路配線と基板内でビア1aにより接続した外部端
子2とを有した回路基板3と、その回路基板3の上面に
対してバンプ電極9を介してフェイスダウン(主面を下
側)で回路基板3と接続して搭載された第1のLSIチ
ップ4と、第1のLSIチップ4と回路基板3との間隙
を充填したアンダーフィル材10と、第1のLSIチッ
プ4上に接着ペースト5を介してフェイスアップで搭載
された第2のLSIチップ6と、回路基板3の回路配線
1の電極パッドと第2のLSIチップ6とを電気的に接
続した金属細線7と、回路基板3の上面側の第1のLS
Iチップ4、第2のLSIチップ6、および金属細線7
の領域を封止した絶縁性の封止樹脂8とよりなるもので
ある。
【0007】そして図6に示した半導体装置の製造方法
としては、まず上面に回路配線と、下面にその回路配線
と基板内で接続した外部端子とを有した回路基板を用意
し、その回路基板の上面に対して、主面の電極パッド上
にバンプ電極を形成した第1のLSIチップをアンダー
フィル材を介してフェイスダウン状態で接着して搭載す
る。この時、第1のLSIチップと回路基板の電極パッ
ドとは電気的に接続させるものである。次いで、第1の
LSIチップの背面に対して接着ペーストを用いて第2
のLSIチップをフェイスアップ状態で接着して積層搭
載する。そして第2のLSIチップと回路基板の回路配
線の電極パッドを金属細線により電気的に接続する。最
後に回路基板上の第1,第2のLSIチップが搭載され
た面側を封止樹脂で封止して2チップ積層タイプの半導
体装置を得るものである。
【0008】図5,図6に示した半導体装置において、
いずれの場合も、2段目のLSIチップ(第2のLSI
チップ6)の外形寸法は1段目のLSIチップ(第1の
LSIチップ4)より小さく、したがって、2段目チッ
プの下には1段目チップの支えがあり、2段目チップの
金属細線7によるワイヤーボンディング時にボンディン
グの衝撃で生ずるチップに割れ、欠けのダメージを抑制
している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来のように、複数の
LSIチップを積層して、1パッケージ内に収容する半
導体装置の場合、積層するLSIチップの外形寸法は、
1段目のLSIチップを最も大きく、2段目のLSIチ
ップ以降は順次、外形サイズを小さくしていく必要があ
った。
【0010】しかしながら、積層するLSIチップに外
形寸法の大小で制約を設けることは、半導体装置を設計
する上で著しく応用範囲を狭めることとなる。
【0011】ところが積層するLSIチップの外形寸法
の制約をはずし、1段目のLSIチップより2段目のL
SIチップの外形が少なくとも長方形の1辺以上で大き
い場合、以下の点が課題となる。
【0012】まず第1に、半導体装置は一層の小型、軽
量化の要望からLSIチップの厚さも従来よりさらに薄
肉化が要求されている。このため、LSIチップはます
ますダメージに対する耐性が弱くなる。一方、1段目の
LSIチップより外形寸法の大きな2段目のLSIチッ
プを1段目のLSIチップ上にフェイスアップ状態で積
置すれば、必然的に、2段目のLSIチップのワイヤー
ボンディングパッドは、1段目のLSIチップの外側、
2段目のLSIチップのはみ出し部(延伸部)に位置す
ることになる。この状態で2段目のLSIチップにワイ
ヤーボンディングすると、ボンディング時の衝撃力で2
段目のLSIチップが破壊することがある。
【0013】第2に、2段目のLSIチップのはみ出し
部(延伸部)と回路基板の上面との間は、1段目のLS
Iチップの厚さ程度の間隙が形成されている。そのた
め、回路基板上のLSIチップの外囲を樹脂封止する
際、この間隙部に未充填部やボイドを生ずることがあ
る。
【0014】以上のような第1,第2の課題を回避する
ためには、2段目のLSIチップの延伸部と回路基板上
面との間の間隙を埋める部材を供給してやればよい。し
かしこのために新たな材料や工程の追加が必要となり、
コストアップにつながることになる。
【0015】本発明は、新規な材料や工程の追加なく、
2段目のLSIチップの延伸部と回路基板上面との間の
間隙を埋める手段を提供し、前記した第1,第2の課題
を回避することで、積層するLSIチップの外形寸法の
制約をなくし、1段目のLSIチップより大きな2段目
のLSIチップの積層を可能とした半導体装置およびそ
の製造方法を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】前記従来の課題を解決す
るために本発明の半導体装置およびその製造方法は以下
のような構成を有している。
【0017】すなわち、本発明の半導体装置は、上面に
配線と、下面に前記配線と接続した外部端子とを有した
回路基板と、前記回路基板の上面に対して突起電極を介
してフェイスダウンで前記回路基板と接続して搭載され
た第1のLSIチップと、前記第1のLSIチップと前
記回路基板との間隙を充填したアンダーフィル材と、第
1のLSIチップ上にフェイスアップで積層搭載された
第2のLSIチップと、前記回路基板の上面配線と前記
第2のLSIチップのボンディング電極とを接続した金
属細線と、前記回路基板の上面側の第1のLSIチッ
プ、第2のLSIチップ、および金属細線の領域を封止
した絶縁性の封止樹脂とよりなる半導体装置であって、
前記アンダーフィル材の一部は前記第1のLSIチップ
の外周部にはみ出た形で、前記第1のLSIチップの平
面と同一面に設けられている半導体装置である。
【0018】また、第2のLSIチップのボンディング
電極はその外周部に位置し、第1のLSIチップの少な
くとも1辺から前記第2のLSIチップの前記外周部が
はみ出して積層されている半導体装置である。
【0019】また、第1のLSIチップの外形サイズよ
りも第2のLSIチップの外形サイズが大きく、前記第
1のLSIチップの少なくとも1辺から前記第2のLS
Iチップの一部が延伸部としてはみ出して積層されてお
り、前記第2のLSIチップの延伸部と回路基板の上面
との間隙にはアンダーフィル材が設けられている半導体
装置である。
【0020】前記構成の通り、本発明の半導体装置は、
下側のLSIチップよりもサイズ的に小さいLSIチッ
プをその上に積層搭載させた構造において、第1のLS
Iチップと回路基板との間隙を充填しているアンダーフ
ィル材が第1のLSIチップの上面まではみ出して形成
されており、それによって第2のLSIチップの底面を
受ける台座を構成しているので、第1のLSIチップの
少なくとも1辺から第2のLSIチップの外周部がはみ
出して積層されても、アンダーフィル材で構成された台
座により、はみ出した第2のLSIチップの底面が支持
され、安定に積層搭載されるものである。
【0021】また本発明の半導体装置の製造方法は、上
面に配線と下面に前記配線と接続した外部端子とを有し
た回路基板の上面に対してアンダーフィル材を付設する
工程と、前記アンダーフィル材が付設された回路基板に
対して、予め電極パッド上に突起電極を形成した第1の
LSIチップをフェイスダウン状態で前記突起電極と前
記回路基板上の配線とを位置合わせし、前記第1のLS
Iチップを前記アンダーフィル材を挟み込むように前記
回路基板に載置する工程と、前記第1のLSIチップの
背面からツールにより加圧、加熱して、前記第1のLS
Iチップの突起電極と前記回路基板の配線とを接続する
とともに、前記アンダーフィル材を軟化させ、前記アン
ダーフィル材の一部を前記第1のLSIチップの外周か
らはみ出させる工程と、前記第1のLSIチップの外周
からはみ出した前記アンダーフィル材の一部を前記ツー
ルにより前記第1のLSIチップの平面と同一面に成形
して硬化させる工程と、前記回路基板上の第1のLSI
チップの背面上に第2のLSIチップを接着して積層搭
載する工程と、前記第2のLSIチップの電極パッドと
前記回路基板の配線とを金属細線で接続する工程と、前
記回路基板上の第1のLSIチップ、第2のLSIチッ
プおよび金属細線の領域を封止樹脂で封止する工程とよ
りなる半導体装置の製造方法である。
【0022】また、回路基板上の第1のLSIチップの
背面上に第2のLSIチップを接着して積層搭載する工
程は、前記第1のLSIチップの背面に第2のLSIチ
ップの底面を接着するとともに、前記第1のLSIチッ
プの平面と同一面に形成されたアンダーフィル材上に前
記第2のLSIチップの一部を接着して積層する工程で
ある半導体装置の製造方法である。
【0023】また、上面に配線と下面に配線と接続した
外部端子とを有した回路基板の上面に対してアンダーフ
ィル材を付設する工程は、アンダーフィル材として熱硬
化型絶縁性の樹脂フィルムを貼付する工程である半導体
装置の製造方法である。
【0024】また、回路基板上の第1のLSIチップの
背面上に第2のLSIチップを接着して積層搭載する工
程は、前記第1のLSIチップの外形サイズよりも大き
い外形サイズの第2のLSIチップを積層搭載し、前記
第1のLSIチップの少なくとも1辺から前記第2のL
SIチップの一部が延伸部としてはみ出して積層する工
程である半導体装置の製造方法である。
【0025】前記構成の通り、本発明の半導体装置の製
造方法は、第1のLSIチップと回路基板との間隙を充
填しているアンダーフィル材を第1のLSIチップの上
面まではみ出して形成するものであり、それによって第
2のLSIチップの底面を受ける台座を構成しているの
で、第1のLSIチップから第2のLSIチップの外周
部がはみ出して積層されても、アンダーフィル材で構成
された台座により、はみ出した第2のLSIチップの底
面が支持され、安定に積層搭載できるものである。
【0026】また、アンダーフィル材で構成された台座
により、はみ出した第2のLSIチップの底面が支持さ
れているため、金属細線によるワイヤーボンディング時
のダメージをなくして安定に接続できるものである。
【0027】したがって、工程や材料を新たに追加する
ことなく、第2のLSIチップである2段目チップのワ
イヤーボンディングをダメージなく行うことができ、か
つその後の樹脂封止においてもチップと基板との間に空
隙がないので、封止樹脂の未充填を防止してボイドのな
い樹脂封止ができるものである。
【0028】
【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体装置および
その製造方法の一実施形態について、図面を参照しなが
ら説明する。
【0029】まず本実施形態の半導体装置について説明
する。
【0030】図1は本実施形態の半導体装置を示す断面
図であり、2つのLSIチップを1パッケージ内に積層
搭載したタイプの半導体装置である。また下側(1段
目)の第1のLSIチップよりも上側(2段目)の第2
のLSIチップがサイズ的に大きいものであり、少なく
とも第2のLSIチップの一部分が第1のLSIチップ
の1辺から延伸部としてはみ出しているものである。
【0031】図1に示すように、上面に回路配線1と、
下面に回路配線1とビア1aにより接続された外部端子
2とを有した絶縁性の回路基板3と、その回路基板3の
上面に対して金バンプ電極などの突起電極9を介して、
その突起電極面を下にしたフェイスダウンで回路基板3
の回路配線1と接続して搭載された第1のLSIチップ
4と、第1のLSIチップ4と回路基板3との間隙を充
填した絶縁性樹脂よりなるアンダーフィル材10と、第
1のLSIチップ4上に接着ペースト5を介してその主
面を上にしたフェイスアップで積層搭載された第2のL
SIチップ6と、回路基板3の上面の回路配線1と第2
のLSIチップ6のボンディング電極(図示せず)とを
電気的に接続した金属細線7と、回路基板3の上面側の
第1のLSIチップ4、第2のLSIチップ6、および
金属細線7の領域を封止した絶縁性のエポキシ樹脂など
の封止樹脂8とよりなる半導体装置であって、間隙を充
填したアンダーフィル材10の一部は第1のLSIチッ
プ4の外周部にはみ出た形で、第1のLSIチップ4の
上平面と同一面に設けられているものである。すなわ
ち、本実施形態の半導体装置では、第1のLSIチップ
4と回路基板3との間隙を充填しているアンダーフィル
材10が第1のLSIチップ4の上面まではみ出して形
成されており、それによって第2のLSIチップ6の底
面を受ける台座を構成しているものである。
【0032】また本実施形態の半導体装置は、第1のL
SIチップ4の外形サイズよりも、その上に積層搭載さ
れた第2のLSIチップ6の外形サイズが大きく、第1
のLSIチップ4の少なくとも1辺から第2のLSIチ
ップ6の一部が延伸部6aとしてはみ出して積層されて
おり、第2のLSIチップ6の延伸部6aと回路基板3
の上面との間隙にはアンダーフィル材10が充填されて
いるものである。
【0033】また、第2のLSIチップ6の主面上のボ
ンディング電極はチップ外周部に位置し、その下側に搭
載された第1のLSIチップ4の少なくとも1辺から第
2のLSIチップ6の外周部がはみ出して積層されてい
るものであるが、アンダーフィル材10で構成された台
座により、はみ出した第2のLSIチップ6の底面が支
持されているものであり、安定に積層搭載されているも
のである。
【0034】以上、本実施形態の半導体装置は、下側の
LSIチップよりもサイズ的に大きいLSIチップをそ
の上に積層搭載させる場合、第1のLSIチップ4と回
路基板3との間隙を充填しているアンダーフィル材10
が第1のLSIチップ4の上面まではみ出して形成され
ており、それによって第2のLSIチップ6の底面を受
ける台座を構成しているので、第1のLSIチップ4の
少なくとも1辺から第2のLSIチップ6の外周部がは
み出して積層されても、アンダーフィル材10で構成さ
れた台座により、はみ出した第2のLSIチップ6の底
面が支持され、安定に積層搭載されるものである。
【0035】次に本実施形態の半導体装置の製造方法に
ついて説明する。
【0036】図2,図3および図4は本実施形態の半導
体装置の製造方法を示す工程ごとの断面図である。
【0037】まず図2(a)に示すように、上面に回路
配線1と下面に回路配線1と基板内部のビア1aで接続
した外部端子2とを有した回路基板3の上面に対して熱
硬化性絶縁性樹脂よりなるフィルム状のアンダーフィル
材10を貼付する。そしてアンダーフィル材10が貼付
された回路基板3に対して、予めその主面の電極パッド
上に金バンプなどの突起電極9を形成した第1のLSI
チップ4を主面側を下にしたフェイスダウン状態で突起
電極9と回路基板3上の回路配線とを位置合わせする。
また貼付するフィルム状のアンダーフィル材10の厚み
としては、搭載する第1のLSIチップの厚みが250
[μm]の場合で50[μm]厚としている。なお、こ
の工程では、熱硬化型の絶縁性樹脂フィルムを後工程で
搭載する第1のLSIチップの外形と同じか、わずかに
大きめに貼り付けておく。また回路基板3の底面の外部
電極2はボール電極を付しているが、後で形成してもよ
く、この段階ではボール電極は必ずしも必要ではない。
【0038】そして図2(b)に示すように、第1のL
SIチップ4をアンダーフィル材10を挟み込むように
回路基板3の上面に載置する。そして、第1のLSIチ
ップ4の背面からツール11により加圧、加熱して、第
1のLSIチップ4の突起電極9と回路基板3の回路配
線1とを接続するとともに、アンダーフィル材10を軟
化させ、アンダーフィル材10の一部を第1のLSIチ
ップ4の外周からはみ出させる。さらに、第1のLSI
チップ4の外周からはみ出したアンダーフィル材10の
一部をツール11により第1のLSIチップ4の上平面
と同一面に成形して、アンダーフィル材10による台座
を形成し、アンダーフィル材を熱硬化させる。ここで基
板に貼付したフィルム状のアンダーフィル材10の厚み
は、搭載する第1のLSIチップの厚みが250[μ
m]の場合で50[μm]厚としているので、加圧によ
って第1のLSIチップ4の外周からはみ出したアンダ
ーフィル材10で第1のLSIチップ4の上面と同一面
の台座を形成できるものである。またこの段階で第1の
LSIチップ4と回路基板3の回路配線とはアンダーフ
ィル材10の硬化収縮力により、接続が得られるもので
ある。
【0039】次に図2(c)に示すように、回路基板3
上に搭載した第1のLSIチップ4の露出している背面
上に第2のLSIチップ6を接着ペースト5により接着
して積層搭載する。この場合、第1のLSIチップ4と
回路基板3との間隙を充填しているアンダーフィル材1
0が第1のLSIチップ4の上面まではみ出して形成さ
れており、それによって第2のLSIチップ6の底面を
受ける台座を構成しているので、第1のLSIチップ4
から第2のLSIチップ6の外周部がはみ出して積層さ
れても、アンダーフィル材10で構成された台座によ
り、はみ出した第2のLSIチップ6の底面が支持さ
れ、安定に積層搭載されるものである。またここでは、
第1のLSIチップ4の外形サイズよりも大きい外形サ
イズの第2のLSIチップ6を積層搭載し、第1のLS
Iチップ4の少なくとも1辺から第2のLSIチップ6
の一部が延伸部6aとしてはみ出して積層するものであ
る。
【0040】次に図3(a)に示すように、第2のLS
Iチップ6の外周部に設けられた電極パッドと回路基板
3の回路配線とを金属細線7で電気的に接続する。この
場合、第2のLSIチップ6の主面上のボンディング電
極はチップ外周部に位置し、その下側に搭載された第1
のLSIチップ4から第2のLSIチップ6の外周部が
延伸部6aとしてはみ出して積層されているが、アンダ
ーフィル材10で構成された台座により、はみ出した第
2のLSIチップ6の底面が支持されているため、金属
細線7によるワイヤーボンディング時のダメージをなく
して安定に接続できるものである。
【0041】そして図3(b)に示すように、回路基板
3の上面に搭載された第1のLSIチップ4、第2のL
SIチップ6および金属細線7の領域を絶縁性のエポキ
シ系の封止樹脂8で封止することにより、図1に示した
ような2つのLSIチップを1パッケージ内に積層搭載
したタイプの半導体装置であって、下側(1段目)の第
1のLSIチップ4よりも上側(2段目)の第2のLS
Iチップ6がサイズ的に大きいものであり、少なくとも
第2のLSIチップ6の一部分が第1のLSIチップ4
の一辺から延伸部6aとしてはみ出している積層型の半
導体装置を得るものである。
【0042】次に図4を参照して、本実施形態の半導体
装置の製造方法において、第2のLSIチップのはみ出
した底面を支持するためのアンダーフィル材による台座
の形成について説明する。
【0043】まず図4(a)に示すように、第1のLS
Iチップ4をアンダーフィル材10を挟み込むように回
路基板3の上面に載置するとともに、第1のLSIチッ
プ4の背面からツール11により加圧、加熱して、第1
のLSIチップ4の突起電極9と回路基板3の回路配線
とを接続するとともに、アンダーフィル材10を軟化さ
せ、アンダーフィル材10の一部を第1のLSIチップ
4の外周からはみ出させる。この加圧により、溶融した
アンダーフィル材10の一部は第1のLSIチップ4の
外側に流れ出す。図4(a)中の矢印は溶融したアンダ
ーフィル材10の流動によるはみ出しを示している。
【0044】そして図4(b)に示すように、第1のL
SIチップ4の外周よりはみ出したアンダーフィル材1
0は高さ方向には加熱、加圧のためのツール11のチッ
プ押しあて面11aに制限され、第1のLSIチップ4
の高さと同一高さに制御された後、硬化するものであ
る。図4(b)中の矢印は溶融したアンダーフィル材1
0の流動と、ツール11のチップ押しあて面11aでア
ンダーフィル材10の流動が制限された状態を示してい
る。
【0045】なお、本実施形態において、回路基板3の
上面に対するアンダーフィル材10の付設は、熱硬化性
絶縁性樹脂よりなるフィルムまたはシート状のアンダー
フィル材を貼付しているが、液状の同種の樹脂を塗布、
または注入により付設し、第1のLSIチップ4の接着
により樹脂をはみ出させ、成形して台座を構成してもよ
い。
【0046】以上、本実施形態の半導体装置の製造方法
は、第1のLSIチップの外形サイズよりも大きい外形
サイズの第2のLSIチップを積層搭載し、第1のLS
Iチップの少なくとも1辺から第2のLSIチップの一
部が延伸部としてはみ出して積層搭載する半導体装置の
製造方法であって、第1のLSIチップと回路基板との
間隙を充填しているアンダーフィル材を第1のLSIチ
ップの上面まではみ出して形成するものであり、それに
よって第2のLSIチップの底面を受ける台座を構成し
ているので、第1のLSIチップから第2のLSIチッ
プの外周部がはみ出して積層されても、アンダーフィル
材で構成された台座により、はみ出した第2のLSIチ
ップの底面が支持され、安定に積層搭載できるものであ
る。
【0047】また、アンダーフィル材で構成された台座
により、はみ出した第2のLSIチップの底面が支持さ
れているため、金属細線によるワイヤーボンディング時
のダメージをなくして安定に接続できるものである。
【0048】したがって、工程や材料を新たに追加する
ことなく、第2のLSIチップである2段目チップのワ
イヤーボンディングをダメージなく行うことができ、か
つその後の樹脂封止においてもチップと基板との間に空
隙がないので、封止樹脂の未充填を防止してボイドのな
い樹脂封止ができるものである。
【0049】
【発明の効果】以上のように本発明の半導体装置は、下
側のLSIチップよりもサイズ的に小さいLSIチップ
をその上に積層搭載させた構造において、第1のLSI
チップと回路基板との間隙を充填しているアンダーフィ
ル材が第1のLSIチップの上面まではみ出して形成さ
れており、それによって第2のLSIチップの底面を受
ける台座を構成しているので、第1のLSIチップの少
なくとも1辺から第2のLSIチップの外周部がはみ出
して積層されても、アンダーフィル材で構成された台座
により、はみ出した第2のLSIチップの底面が支持さ
れ、安定に積層搭載されるものである。またはみ出した
アンダーフィル材の存在により未充填ボイドのない半導
体装置を得ることができる。
【0050】また本発明の半導体装置の製造方法によ
り、第1のLSIチップと回路基板との間隙を充填して
いるアンダーフィル材を第1のLSIチップの上面まで
はみ出して形成するものであり、それによって第2のL
SIチップの底面を受ける台座を構成しているので、第
1のLSIチップから第2のLSIチップの外周部がは
み出して積層されても、アンダーフィル材で構成された
台座により、はみ出した第2のLSIチップの底面が支
持され、安定に積層搭載できるものである。また、アン
ダーフィル材で構成された台座により、はみ出した第2
のLSIチップの底面が支持されているため、金属細線
によるワイヤーボンディング時のダメージをなくして安
定に接続できるものである。したがってLSIチップを
積層する半導体装置のチップ外形制約を緩和するととも
に、安定的な生産性と高い信頼性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の半導体装置を示す断面図
【図2】本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法を
示す断面図
【図3】本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法を
示す断面図
【図4】本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法を
示す断面図
【図5】従来の半導体装置を示す断面図
【図6】従来の半導体装置を示す断面図
【符号の説明】
1 回路配線 1a ビア 2 外部端子 3 回路基板 4 第1のLSIチップ 5 接着ペースト 6 第2のLSIチップ 6a 延伸部 7 金属細線 8 封止樹脂 9 バンプ電極 10 アンダーフィル材 11 ツール 11a チップ押しあて面
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 23/31 (72)発明者 竹岡 嘉昭 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 石川 和弘 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 竹村 康司 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 Fターム(参考) 4M109 AA02 BA03 CA22 DB15 EA11 5F061 AA02 BA03 CA22

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上面に配線と、下面に前記配線と接続し
    た外部端子とを有した回路基板と、 前記回路基板の上面に対して突起電極を介してフェイス
    ダウンで前記回路基板と接続して搭載された第1のLS
    Iチップと、 前記第1のLSIチップと前記回路基板との間隙を充填
    したアンダーフィル材と、 第1のLSIチップ上にフェイスアップで積層搭載され
    た第2のLSIチップと、 前記回路基板の上面配線と前記第2のLSIチップのボ
    ンディング電極とを接続した金属細線と、 前記回路基板の上面側の第1のLSIチップ、第2のL
    SIチップ、および金属細線の領域を封止した絶縁性の
    封止樹脂とよりなる半導体装置であって、 前記アンダーフィル材の一部は前記第1のLSIチップ
    の外周部にはみ出た形で、前記第1のLSIチップの平
    面と同一面に設けられていることを特徴とする半導体装
    置。
  2. 【請求項2】 第2のLSIチップのボンディング電極
    はその外周部に位置し、第1のLSIチップの少なくと
    も1辺から前記第2のLSIチップの前記外周部がはみ
    出して積層されていることを特徴とする請求項1に記載
    の半導体装置。
  3. 【請求項3】 第1のLSIチップの外形サイズよりも
    第2のLSIチップの外形サイズが大きく、前記第1の
    LSIチップの少なくとも1辺から前記第2のLSIチ
    ップの一部が延伸部としてはみ出して積層されており、
    前記第2のLSIチップの延伸部と回路基板の上面との
    間隙にはアンダーフィル材が設けられていることを特徴
    とする請求項1に記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 上面に配線と下面に前記配線と接続した
    外部端子とを有した回路基板の上面に対してアンダーフ
    ィル材を付設する工程と、 前記アンダーフィル材が付設された回路基板に対して、
    予め電極パッド上に突起電極を形成した第1のLSIチ
    ップをフェイスダウン状態で前記突起電極と前記回路基
    板上の配線とを位置合わせし、前記第1のLSIチップ
    を前記アンダーフィル材を挟み込むように前記回路基板
    に載置する工程と、 前記第1のLSIチップの背面からツールにより加圧、
    加熱して、前記第1のLSIチップの突起電極と前記回
    路基板の配線とを接続するとともに、前記アンダーフィ
    ル材を軟化させ、前記アンダーフィル材の一部を前記第
    1のLSIチップの外周からはみ出させる工程と、 前記第1のLSIチップの外周からはみ出した前記アン
    ダーフィル材の一部を前記ツールにより前記第1のLS
    Iチップの平面と同一面に成形して硬化させる工程と、 前記回路基板上の第1のLSIチップの背面上に第2の
    LSIチップを接着して積層搭載する工程と、 前記第2のLSIチップの電極パッドと前記回路基板の
    配線とを金属細線で接続する工程と、 前記回路基板上の第1のLSIチップ、第2のLSIチ
    ップおよび金属細線の領域を封止樹脂で封止する工程と
    よりなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 回路基板上の第1のLSIチップの背面
    上に第2のLSIチップを接着して積層搭載する工程
    は、前記第1のLSIチップの背面に第2のLSIチッ
    プの底面を接着するとともに、前記第1のLSIチップ
    の平面と同一面に形成されたアンダーフィル材上に前記
    第2のLSIチップの一部を接着して積層する工程であ
    ることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造
    方法。
  6. 【請求項6】 上面に配線と下面に配線と接続した外部
    端子とを有した回路基板の上面に対してアンダーフィル
    材を付設する工程は、アンダーフィル材として熱硬化型
    絶縁性の樹脂フィルムを貼付する工程であることを特徴
    とする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 回路基板上の第1のLSIチップの背面
    上に第2のLSIチップを接着して積層搭載する工程
    は、前記第1のLSIチップの外形サイズよりも大きい
    外形サイズの第2のLSIチップを積層搭載し、前記第
    1のLSIチップの少なくとも1辺から前記第2のLS
    Iチップの一部が延伸部としてはみ出して積層する工程
    であることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の
    製造方法。
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