JP2002299548A - 積層型半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

積層型半導体装置およびその製造方法

Info

Publication number
JP2002299548A
JP2002299548A JP2001095761A JP2001095761A JP2002299548A JP 2002299548 A JP2002299548 A JP 2002299548A JP 2001095761 A JP2001095761 A JP 2001095761A JP 2001095761 A JP2001095761 A JP 2001095761A JP 2002299548 A JP2002299548 A JP 2002299548A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor element
wiring board
thickness
wiring
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001095761A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroaki Fujimoto
博昭 藤本
Toru Nomura
徹 野村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2001095761A priority Critical patent/JP2002299548A/ja
Publication of JP2002299548A publication Critical patent/JP2002299548A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means 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
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means 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
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32135Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/32145Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means 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
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means 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
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means 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
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/45099Material
    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45117Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/45124Aluminium (Al) as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means 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
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/45099Material
    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144Gold (Au) as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means 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
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/45099Material
    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45147Copper (Cu) as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means 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
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means 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
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73201Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/8319Arrangement of the layer connectors prior to mounting
    • H01L2224/83192Arrangement of the layer connectors prior to mounting wherein the layer connectors are disposed only on another item or body to be connected to the semiconductor or solid-state body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01079Gold [Au]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181Encapsulation

Landscapes

  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 2つ以上の半導体素子を配線基板上に搭載し
た場合、熱膨張による配線基板の反りなどで接続部分へ
のダメージが懸念されていた。 【解決手段】 配線基板10上に搭載された第1の半導
体素子12の厚みは配線基板10の厚みよりも薄く、第
2の半導体素子14の厚みはその下方の第1の半導体素
子12の厚みよりも薄く構成し、配線基板10の上面を
封止樹脂16で封止した際、上面の熱膨張による応力の
増大を防止し、反りや接続の信頼性低下を防止すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は複数の機能の半導体
素子を三次元方向に積層搭載した積層型半導体装置およ
びその製造方法に関するものであり、特に複数の半導体
素子が1パッケージ内に収納された際の信頼性向上を実
現できる積層型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】近年、回路構成された1つの配線基板
(キャリア基板)上に複数の機能の半導体素子を積層搭
載し、1パッケージを構成する積層型半導体装置が開発
されている。
【0003】以下、開発されている従来の積層型半導体
装置について、その代表構造として2つの半導体素子が
基板上に積層搭載されたタイプの積層型半導体装置につ
いて説明する。
【0004】図5は従来の積層型半導体装置の構成を示
す断面図である。
【0005】図5に示すように、従来の積層型半導体装
置は、配線電極1a,1bおよび底面に端子電極2を有
した配線基板3と、配線基板3上に樹脂4を介してその
表面側が配線基板3と対向してフリップチップ接続され
た第1の半導体素子5と、第1の半導体素子5の裏面上
に接着剤6を介してその表面側を上にして搭載された第
2の半導体素子7を有し、第1の半導体素子5はその表
面の電極パッド5aに設けた突起電極5bが配線基板3
の配線電極1aと接続し、第2の半導体素子7はその表
面の電極パッド7aが配線基板3の配線電極1bと金属
細線8で接続され、配線基板3の上面領域が絶縁性の封
止樹脂9で封止された構造である。
【0006】また配線基板3上に搭載された半導体素子
は、メモリー素子、ロジック素子などの複数の種類の半
導体素子であり、1パッケージで多機能素子による高機
能型の半導体装置である。
【0007】次に従来の積層型半導体装置の製造方法に
ついて図面を参照しながら説明する。図6,図7は従来
の積層型半導体装置の製造方法を示す工程ごとの主要な
断面図である。
【0008】まず図6(a)に示すように、第1の半導
体素子5の表面の複数の電極パッド5a上に突起電極
(バンプ)5bを各々形成する。この突起電極の形成は
メッキバンプ、ワイヤーボンド法によるスタッドバンプ
などの工法で形成される。また、ここで用意する第1の
半導体素子5の厚みは、250[μm]のものである。
【0009】次に図6(b)に示すように、配線基板3
の上面に対してシート状の異方性導電性(ACF)の樹
脂4を供給するとともに、第1の半導体素子5をその突
起電極5bの面を配線基板3の上面に対向させる。ここ
で配線基板3への樹脂4の供給は配線基板3の配線電極
1aを覆うように供給するものであり、シート状以外に
液状の樹脂をポッティングにより供給してもよい。また
配線基板3の厚みは300[μm]である。
【0010】次に図6(c)に示すように、第1の半導
体素子5を配線基板3の上面に加圧して、第1の半導体
素子5の突起電極5bと配線基板3の配線電極1aとを
接続する。
【0011】次に図6(d)に示すように、第2の半導
体素子7を配線基板3に搭載した第1の半導体素子5の
裏面(背面側)に対して接着剤6により、その裏面で接
着固定する。また、ここで用意する第2の半導体素子7
の厚みは、250[μm]のものである。
【0012】次に図7(a)に示すように、搭載した第
2の半導体素子7の電極パッド7aと配線基板3の上面
の配線電極1bとを金属細線8により電気的に接続す
る。
【0013】そして図7(b)に示すように、配線基板
3の上面領域を絶縁性の封止樹脂9で封止することによ
り積層型半導体装置を形成するものである。
【0014】以上のような各工程により、従来は配線基
板上に2つの半導体素子を搭載した1パッケージタイプ
の積層型半導体装置を実現していた。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
の積層型半導体装置では、2つの半導体素子を1枚の配
線基板上に搭載する構造であるため、配線基板の上面領
域へ付加される構成部材が多く、熱膨張によって配線基
板の反り、または熱膨張、反りによる半導体素子と配線
基板の配線電極との接続部分へのダメージが懸念されて
いた。
【0016】すなわち熱膨張によって、積層型半導体装
置を構成する配線基板、半導体素子、突起電極などの各
構成部材の熱膨張係数の差から、半導体素子が膨張した
場合、パッケージ内部で微動することにより、半導体素
子と配線基板の配線電極との接続部分が破断する恐れが
あった。特に従来は配線基板上に積層搭載する半導体素
子の厚みはほぼ同一厚の半導体素子どうしを積層してい
たため、配線基板の上面の熱膨張度合いが増大し、配線
基板の反りを誘発していた。
【0017】また配線基板上に複数の半導体素子が積層
搭載されるため、基板上面領域の厚みが厚くなり、薄厚
の半導体装置の実現には種々の課題があった。
【0018】本発明は前記した従来の課題を解決するも
のであり、2つ以上の半導体素子を配線基板上に3次元
で搭載して1パッケージを構成した積層型半導体装置に
おいて、各半導体素子と配線基板との厚み関係に着目
し、パッケージとして反り、接続劣化などを防止し、信
頼性を高めた積層型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。
【0019】
【課題を解決するための手段】前記従来の課題を解決す
るために本発明の積層型半導体装置は、配線基板上に少
なくとも2つの半導体素子が積層された構造の積層型半
導体装置であって、第1の半導体素子の厚みは前記配線
基板の厚みよりも薄く、第2の半導体素子の厚みは前記
第1の半導体素子の厚みよりも薄い積層型半導体装置で
ある。
【0020】また本発明の積層型半導体装置は、配線電
極を有した配線基板と、前記配線基板上にその表面側が
前記配線基板と対向し、配線基板と配線電極とフリップ
チップ接続された第1の半導体素子と、前記第1の半導
体素子の裏面上に接着剤を介してその表面側を上にして
搭載され、前記配線基板の配線電極と金属細線で接続さ
れた第2の半導体素子との少なくとも2つの半導体素子
を有した積層型半導体装置であって、前記第1の半導体
素子の厚みは前記配線基板の厚みよりも薄く、前記第2
の半導体素子の厚みは前記第1の半導体素子の厚みより
も薄い積層型半導体装置である。
【0021】そして具体的には、配線基板の厚みは30
0〜400[μm]であり、第1の半導体素子の厚みは
200〜300[μm]であり、第2の半導体素子の厚
みは100〜200[μm]である積層型半導体装置で
ある。
【0022】また、配線基板は、上面に配線電極と、下
面に前記上面の配線電極と基板内部で接続した端子電極
とを有した配線基板である積層型半導体装置である。
【0023】また、第1の半導体素子または第2の半導
体素子の面積と配線基板の面積とは、前記配線基板の面
積が大きい条件で略同等の大きさで構成されてチップサ
イズパッケージを構成している積層型半導体装置であ
る。
【0024】本発明の積層型半導体装置の製造方法は、
上面に配線電極と、下面に前記上面の配線電極と接続し
た端子電極とを有した配線基板に対して、樹脂を介して
その表面の電極パッドに突起電極が形成され、前記配線
基板よりも薄い厚みの第1の半導体素子をフリップチッ
プ接続し、前記突起電極と前記配線基板の配線電極とを
接続する第1の工程と、前記第1の半導体素子の裏面に
対して、接着剤を介してその表面側を上にして前記第1
の半導体素子よりも薄い厚みの第2の半導体素子を搭載
する第2の工程と、前記第2の半導体素子と前記配線基
板の配線電極とを金属細線で接続する第3の工程と、前
記配線基板の上面領域を封止樹脂で封止する第4の工程
とよりなる積層型半導体装置の製造方法である。
【0025】そして具体的には、配線基板としてその厚
みが300〜400[μm]の配線基板を用い、第1の
半導体素子としてその厚みが200〜300[μm]の
半導体素子を用い、第2の半導体素子としてその厚みが
100〜200[μm]の半導体素子を用いる積層型半
導体装置の製造方法である。
【0026】また、第1の工程の後に、第1の半導体素
子の裏面を研削して薄厚にする工程を有する積層型半導
体装置の製造方法である。
【0027】前記構成の通り、第1の半導体素子の厚み
はそれを搭載している配線基板の厚みよりも薄く、また
第2の半導体素子の厚みはその下方の第1の半導体素子
の厚みよりも薄いように構成しているので、配線基板の
上面を樹脂封止した際、上面の熱膨張による応力の増大
を防止し、基板や半導体装置自体の反り、装置内の接続
の信頼性低下を防止することができる。
【0028】
【発明の実施の形態】以下、本発明の積層型半導体装置
およびその製造方法の一実施形態について説明する。
【0029】まず本実施形態の積層型半導体装置につい
て図面を参照しながら説明する。図1は本実施形態の積
層型半導体装置を示す主要な断面図である。
【0030】本実施形態の積層型半導体装置は、配線基
板上に少なくとも2つの半導体素子が積層された構造の
積層型半導体装置であって、第1の半導体素子の厚みは
配線基板の厚みよりも薄く、第2の半導体素子の厚みは
その下方の第1の半導体素子の厚みよりも薄い積層型半
導体装置である。
【0031】具体的には図1に示すように、本実施形態
の積層型半導体装置は、上面(表面)に配線電極10
a,10bを有し、下面(裏面)に各配線電極10a,
10bと基板内部で電気的に接続した端子電極10cを
有した配線基板10と、配線基板10上に異方性導電性
(ACF)の樹脂11を介してその表面側が配線基板1
0と対向してフリップチップ接続され、配線基板10の
厚みよりも薄い厚みの第1の半導体素子12と、第1の
半導体素子12の裏面上に接着剤13を介してその表面
側を上にして搭載された第1の半導体素子12よりも薄
厚の第2の半導体素子14との少なくとも2つの半導体
素子を有した積層型半導体装置であって、第1の半導体
素子12はその表面の電極パッド12a上に設けた突起
電極12bが配線基板10の配線電極10aと接続し、
第2の半導体素子14はその表面の電極パッド14aが
金属細線15により配線基板10の配線電極10bと接
続した構造である。そして第1の半導体素子12、第2
の半導体素子14の外囲を含む配線基板10の上面領域
は封止樹脂16で封止されているものである。
【0032】そして本実施形態の積層型半導体装置にお
いて、配線基板10の厚みは300〜400[μm]の
うち350[μm]であり、第1の半導体素子の厚みは
200〜300[μm]のうち250[μm]であり、
第2の半導体素子の厚みは100〜200[μm]のう
ち150[μm]としている。もちろん前述の厚みに限
るものではなく、上方に積層するにしたがい順次薄くす
るように構成する。
【0033】なお本実施形態において、第1の半導体素
子12は例えばマイコン素子であり、第2の半導体素子
14は例えばメモリー素子である。
【0034】また本実施形態の積層型半導体装置は、第
1の半導体素子12または第2の半導体素子14の面積
と配線基板10の面積とは、配線基板10の面積が大き
い条件で略同等の大きさで構成されてCSP(チップサ
イズパッケージ)を構成しているものである。
【0035】以上、本実施形態の積層型半導体装置は、
少なくとも2つ以上の半導体素子を配線基板上に搭載し
て1パッケージCSPを構成したものであり、第1の半
導体素子12の厚みはそれを搭載している配線基板10
の厚みよりも薄く、また第2の半導体素子14の厚みは
その下方の第1の半導体素子12の厚みよりも薄いよう
に構成しているので、配線基板10の上面を封止樹脂1
6で樹脂封止した際、上面の熱膨張による応力の増大を
防止し、反りや接続の信頼性低下を防止することができ
る。
【0036】次に本実施形態の積層型半導体装置の製造
方法について図面を参照しながら説明する。図2,図3
は本実施形態の積層型半導体装置の製造方法を示す工程
ごとの主要な断面図である。
【0037】まず図2(a)に示すように、第1の半導
体素子12の表面の複数の電極パッド12a上に突起電
極(バンプ)12bを各々形成する。この突起電極の形
成はメッキバンプ、ワイヤーボンド法によるスタッドバ
ンプなどの工法で形成される。また第1の半導体素子1
2としては、後工程で用いる配線基板の厚みよりも薄い
厚みの半導体素子を用い、例えば厚みは200〜300
[μm]の半導体素子を用いる。
【0038】次に図2(b)に示すように、その厚みが
300〜400[μm]の配線基板10の上面に対して
シート状の異方性導電性(ACF)の樹脂11を供給す
るとともに、マイコン(ロジック)素子などの第1の半
導体素子12をその突起電極12bの面を配線基板10
の上面に対向させる。ここで配線基板10への樹脂11
の供給は配線基板10の配線電極10aを覆うように供
給するものであり、シート状以外に液状の樹脂をポッテ
ィングにより供給してもよい。またこの樹脂11の配線
基板10と第1の半導体素子12との間隙への充填は、
前述のようにシート状の樹脂11を予め配線基板10上
に供給する以外、第1の半導体素子12と配線基板10
の配線電極10aとを接続した後、注入によって充填形
成してもよい。この後注入による充填では、絶縁性の樹
脂でよい。
【0039】次に図2(c)に示すように、第1の半導
体素子12を配線基板10の上面に加圧して、第1の半
導体素子12の突起電極12bと配線基板10の配線電
極10aとを接続する。なお、素子接続、固定後におい
て、第1の半導体素子12の厚みが配線基板10の厚み
と差が少ない場合や、さらに薄くする場合には、第1の
半導体素子12の厚みを配線基板10のそれよりも薄厚
にするため、グラインダーによる研削、さらにポリッシ
ングを行い、素子厚を薄くする工程を付加してもよい。
【0040】次に図2(d)に示すように、第1の半導
体素子12の裏面に接着剤13を供給する。供給する接
着剤13としては、シート状の接着剤でもよいし、また
は液状の接着剤でもよいが均一厚に供給する。本実施形
態では5[μm]程度の厚みで接着剤13を形成する。
【0041】次に図3(a)に示すように、接着剤13
を介して第1の半導体素子12の裏面に第2の半導体素
子14を搭載する。ここでは第2の半導体素子14の電
極パッド14aが形成された主面(表面)側を上にして
搭載している。また第2の半導体素子14の厚みとして
は、第1の半導体素子12の厚みよりも薄い厚みの10
0〜200[μm]厚である。
【0042】次に図3(b)に示すように、第2の半導
体素子14の電極パッド14aと配線基板10の配線電
極10bとを金線、アルミニウム線、銅線などの金属細
線15により電気的に接続する。
【0043】そして図3(c)に示すように、配線基板
10の上面領域を絶縁性のエポキシ樹脂などの封止樹脂
16で封止する。この樹脂封止においては、金型を用い
たトランスファーモールド法やポッティング工法により
封止できるものである。
【0044】以上、本実施形態の積層型半導体装置の製
造方法では、配線基板上に順次、厚みが薄く構成された
半導体素子を搭載するので、配線基板の上面を封止樹脂
16で樹脂封止した際、上面の熱膨張による応力の増大
を防止し、反りや接続の信頼性低下を防止することがで
きる。また必要に応じて、配線基板に対して第1の半導
体素子をフリップチップ接続した後にその第1の半導体
素子の裏面を研削することも可能であり、配線基板より
も薄厚の第1の半導体素子を基板上に搭載することがで
きる。具体的には、本実施形態の積層型半導体装置の製
造方法では、配線基板10としてその厚みが300〜4
00[μm]の配線基板10を用い、第1の半導体素子
12としてその厚みが200〜300[μm]の半導体
素子を用い、第2の半導体素子14としてその厚みが1
00〜200[μm]の半導体素子を用いるものであ
る。すなわち30[%]以上の厚み差を有して配線基板
10上に各半導体素子を積層搭載するものである。
【0045】なお、第2の半導体素子上に第3の半導体
素子などの3つ目、さらに4つ目の半導体素子を積層搭
載する際には、順次、その厚みを上方に積層するにした
がって下方よりも薄くして搭載することにより、配線基
板の上面を樹脂封止した際、上面の熱膨張による応力の
増大を防止し、基板や半導体装置自体の反り、装置内の
接続の信頼性低下を防止することができる。
【0046】次に図4の断面図には、別の実施形態の積
層型半導体装置を示し、第1の半導体素子、第2の半導
体素子の両方が金属細線で配線基板の電極と接続された
形態を示す。
【0047】図4に示すように、配線基板10上に接着
剤13を介して搭載された第1の半導体素子12と、そ
の上に接着剤13を介して積層搭載された第2の半導体
素子14を有するものであり、両半導体素子が配線基板
の配線電極10a,10bと金属細線15で電気的に接
続されている構造である。そして第1の半導体素子12
の厚みはそれを搭載している配線基板10の厚みよりも
薄く、また第2の半導体素子14の厚みはその下方の第
1の半導体素子12の厚みよりも薄いように構成してい
るので、配線基板10の上面を封止樹脂16で樹脂封止
した際、上面の熱膨張による応力の増大を防止し、反り
や接続の信頼性低下を防止することができる。
【0048】以上、本実施形態では、配線基板上に搭載
する複数の半導体素子の厚みを上方に配置するにしたが
って順次薄く構成しているので、配線基板の上面の熱膨
張による応力の増大を防止し、反りや接続の信頼性低下
を防止することができる。
【0049】
【発明の効果】本発明の積層型半導体装置は、2つ以上
の半導体素子を配線基板上に3次元で搭載して1パッケ
ージを構成した積層型半導体装置において、各半導体素
子と配線基板との厚み関係に着目し、第1の半導体素子
の厚みはそれを搭載している配線基板の厚みよりも薄
く、また第2の半導体素子の厚みはその下方の第1の半
導体素子の厚みよりも薄いように構成しているので、配
線基板の上面を樹脂封止した際、上面の熱膨張による応
力の増大を防止し、反りや接続の信頼性低下を防止する
ことができる。
【0050】また本発明の積層型半導体装置の製造方法
は、配線基板上に順次、厚みが薄く構成された半導体素
子を搭載するので、配線基板の上面を封止樹脂で樹脂封
止した際、上面の熱膨張による応力の増大を防止し、反
りや接続の信頼性低下を防止することができる。また必
要に応じて、配線基板に対して第1の半導体素子をフリ
ップチップ接続した後にその第1の半導体素子の裏面を
研削することも可能であり、配線基板よりも薄厚の第1
の半導体素子を基板上に搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の積層型半導体装置を示す
断面図
【図2】本発明の一実施形態の積層型半導体装置の製造
方法を示す断面図
【図3】本発明の一実施形態の積層型半導体装置の製造
方法を示す断面図
【図4】本発明の一実施形態の積層型半導体装置を示す
断面図
【図5】従来の積層型半導体装置を示す断面図
【図6】従来の積層型半導体装置の製造方法を示す断面
【図7】従来の積層型半導体装置の製造方法を示す断面
【符号の説明】
1a,1b 配線電極 2 端子電極 3 配線基板 4 樹脂 5 第1の半導体素子 5a 電極パッド 5b 突起電極 6 接着剤 7 第2の半導体素子 7a 電極パッド 8 金属細線 9 封止樹脂 10 配線基板 10a,10b 配線電極 10c 端子電極 11 樹脂 12 第1の半導体素子 13 接着剤 14 第2の半導体素子 15 金属細線 16 封止樹脂

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配線基板上に少なくとも2つの半導体素
    子が積層された構造の積層型半導体装置であって、 第1の半導体素子の厚みは前記配線基板の厚みよりも薄
    く、第2の半導体素子の厚みは前記第1の半導体素子の
    厚みよりも薄いことを特徴とする積層型半導体装置。
  2. 【請求項2】 配線電極を有した配線基板と、 前記配線基板上にその表面側が前記配線基板と対向し、
    配線基板と配線電極とフリップチップ接続された第1の
    半導体素子と、 前記第1の半導体素子の裏面上に接着剤を介してその表
    面側を上にして搭載され、前記配線基板の配線電極と金
    属細線で接続された第2の半導体素子との少なくとも2
    つの半導体素子を有した積層型半導体装置であって、 前記第1の半導体素子の厚みは前記配線基板の厚みより
    も薄く、 前記第2の半導体素子の厚みは前記第1の半導体素子の
    厚みよりも薄いことを特徴とする積層型半導体装置。
  3. 【請求項3】 配線基板の厚みは300〜400[μ
    m]であり、第1の半導体素子の厚みは200〜300
    [μm]であり、第2の半導体素子の厚みは100〜2
    00[μm]であることを特徴とする請求項1または請
    求項2に記載の積層型半導体装置。
  4. 【請求項4】 配線基板は、上面に配線電極と、下面に
    前記上面の配線電極と基板内部で接続した端子電極とを
    有した配線基板であることを特徴とする請求項1または
    請求項2に記載の積層型半導体装置。
  5. 【請求項5】 第1の半導体素子または第2の半導体素
    子の面積と配線基板の面積とは、前記配線基板の面積が
    大きい条件で略同等の大きさで構成されてチップサイズ
    パッケージを構成していることを特徴とする請求項1ま
    たは請求項2に記載の積層型半導体装置。
  6. 【請求項6】 上面に配線電極と、下面に前記上面の配
    線電極と接続した端子電極とを有した配線基板に対し
    て、樹脂を介してその表面の電極パッドに突起電極が形
    成され、前記配線基板よりも薄い厚みの第1の半導体素
    子をフリップチップ接続し、前記突起電極と前記配線基
    板の配線電極とを接続する第1の工程と、 前記第1の半導体素子の裏面に対して、接着剤を介して
    その表面側を上にして前記第1の半導体素子よりも薄い
    厚みの第2の半導体素子を搭載する第2の工程と、 前記第2の半導体素子と前記配線基板の配線電極とを金
    属細線で接続する第3の工程と、 前記配線基板の上面領域を封止樹脂で封止する第4の工
    程とよりなることを特徴とする積層型半導体装置の製造
    方法。
  7. 【請求項7】 配線基板としてその厚みが300〜40
    0[μm]の配線基板を用い、第1の半導体素子として
    その厚みが200〜300[μm]の半導体素子を用
    い、第2の半導体素子としてその厚みが100〜200
    [μm]の半導体素子を用いることを特徴とする請求項
    6に記載の積層型半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 第1の工程の後に、第1の半導体素子の
    裏面を研削して薄厚にする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。
JP2001095761A 2001-03-29 2001-03-29 積層型半導体装置およびその製造方法 Pending JP2002299548A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001095761A JP2002299548A (ja) 2001-03-29 2001-03-29 積層型半導体装置およびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001095761A JP2002299548A (ja) 2001-03-29 2001-03-29 積層型半導体装置およびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002299548A true JP2002299548A (ja) 2002-10-11

Family

ID=18949772

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001095761A Pending JP2002299548A (ja) 2001-03-29 2001-03-29 積層型半導体装置およびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002299548A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100353512C (zh) * 2004-07-07 2007-12-05 日月光半导体制造股份有限公司 防止翘曲的封装结构及其制造方法
KR101781799B1 (ko) 2016-08-08 2017-09-26 주식회사 바른전자 칩 휘어짐을 방지하기 위한 칩 적층 방법 및 이를 이용한 반도체 패키지

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100353512C (zh) * 2004-07-07 2007-12-05 日月光半导体制造股份有限公司 防止翘曲的封装结构及其制造方法
KR101781799B1 (ko) 2016-08-08 2017-09-26 주식회사 바른전자 칩 휘어짐을 방지하기 위한 칩 적층 방법 및 이를 이용한 반도체 패키지

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7485490B2 (en) Method of forming a stacked semiconductor package
US6555917B1 (en) Semiconductor package having stacked semiconductor chips and method of making the same
JP4998268B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2002289769A (ja) 積層型半導体装置およびその製造方法
JP2002222914A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2001223326A (ja) 半導体装置
JPH11260851A (ja) 半導体装置及び該半導体装置の製造方法
JP2002270717A (ja) 半導体装置
JP4175138B2 (ja) 半導体装置
US8872318B2 (en) Through interposer wire bond using low CTE interposer with coarse slot apertures
KR100533847B1 (ko) 캐리어 테이프를 이용한 적층형 플립 칩 패키지
EP1627430B1 (en) An integrated circuit package employing a flexible substrate
JP2002184936A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2000349228A (ja) 積層型半導体パッケージ
JPH08153747A (ja) 半導体チップおよびそれを用いた半導体装置
JP2002299548A (ja) 積層型半導体装置およびその製造方法
JP2002299549A (ja) 積層型半導体装置およびその製造方法
JP2002261192A (ja) ウエハレベルcsp
JP2002289766A (ja) 積層型半導体装置およびその製造方法
JP2001127245A (ja) 半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器
JP2002299547A (ja) 積層型半導体装置およびその製造方法
JP4452767B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2001291818A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JPH11135669A (ja) Csp型半導体装置
JP2005150441A (ja) チップ積層型半導体装置およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040514

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040914

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20050201