JP2003204030A - 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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JP2003204030A JP2002000504A JP2002000504A JP2003204030A JP 2003204030 A JP2003204030 A JP 2003204030A JP 2002000504 A JP2002000504 A JP 2002000504A JP 2002000504 A JP2002000504 A JP 2002000504A JP 2003204030 A JP2003204030 A JP 2003204030A
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chip
external connection
wiring board
wiring
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賢二 西本
Mitsuaki Katagiri
光昭 片桐
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハプロセスで外部接続端子を形成したメ
モリチップを配線基板に実装する際、または実装した後
に、前記メモリチップの機能を変更することができるマ
ルチチップモジュールを提供する。 【解決手段】 電源電圧配線6およびグランド電位配線
6を含む配線6のパターンが異なる2種類のモジュール
基板を用意し、これら2種類のモジュール基板にメモリ
チップ2およびコントロールチップ3を実装することに
より、同一のメモリチップ2を使ってワード構成や動作
モードといった機能の異なる2種類のマルチチップモジ
ュールを実現する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置および
その製造技術に関し、特に、配線基板上にメモリチップ
を含む複数個の半導体チップを実装するマルチチップモ
ジュール(Multi Chip Module)に適用して有効な技術に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】配線基板上にメモリチップや前記メモリ
チップの動作を制御するコントロールチップなどを実装
するマルチチップモジュールの製造工程では、配線基板
上にメモリチップを実装して両者をワイヤで結線する際
に、ワイヤの結線パターンを変更することによって、ワ
ード構成、動作モード、リフレッシュサイクルといった
メモリチップの機能を切り換える、いわゆるボンディン
グオプションが行われている。しかし、このボンディン
グオプション方式は、一旦メモリチップを配線基板に実
装した後には、機能の変更を行うことができない。
【0003】特開平9−293938号公報には、リフ
レッシュサイクル、動作モード、ワード構成といったメ
モリの各種機能を配線基板上で切り換えることのできる
メモリモジュールが記載されている。これら機能の切り
換えは、メモリチップ上に形成された機能切り換え用ボ
ンディングパッドに、電源電圧、グランド電位、ノンコ
ネクト(オープン)のうちのいずれかの信号(機能切り
換え信号)を入力することによって行われる。
【0004】配線基板上には、上記した機能切り換え信
号を任意に切り換える機能切り換え手段が設けられてお
り、この機能切り換え手段を使って機能切り換え信号を
任意に切り換えることにより、配線基板上に実装された
全てのメモリチップの各種機能を一括して切り換えるよ
うになっている。機能切り換え手段は、配線基板上に形
成された複数のランドとこれらのランド上に実装可能な
導通用チップとからなり、所定のランドに導通用チップ
を実装するか、またはしないかによって、機能切り換え
信号が決まるようになっている。
【0005】一方、パッケージングプロセス(後工程)
をウエハプロセス(前工程)と一体化し、ウエハ状態で
パッケージング工程までを完了する、いわゆるウエハプ
ロセスパッケージ(Wafer Process Package;WPP)、
あるいウエハレベル(Wafer Level)CSPなどと呼ばれ
る技術が知られている。この技術は、ウエハプロセスを
応用してパッケージングプロセスを処理するため、ウエ
ハから切断したチップ毎にパッケージングプロセスで処
理する従来方法に比べて工程数を低減したり、パッケー
ジサイズを小型化することができるという利点がある。
このウエハプロセスパッケージについては、例えば株式
会社 技術調査会発行(2000年5月28日発行)の
「エレクトロニクス実装技術:2000臨時増刊号」8
1頁〜113頁などに記載がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前記ウエハプロセスパ
ッケージは、ウエハプロセスで外部接続端子(半田バン
プ)を形成するので、ウエハをチップに分割した後に
は、リフレッシュサイクル、動作モード、ワード構成と
いったメモリの各種機能を変更することができない。そ
のため、機能毎に種類の異なるメモリチップを用意しな
ければならず、ウエハプロセスやチップの在庫管理が煩
雑になるという欠点がある。
【0007】また、マルチチップモジュールは、メモリ
チップを配線基板に実装した後にユーザーがメモリの機
能を変更したい場合が生じるが、メモリチップがウエハ
プロセスパッケージの場合は、メモリチップを配線基板
に実装した後にメモリの機能を変更することができな
い。
【0008】本発明の目的は、ウエハプロセスで外部接
続端子を形成したメモリチップを配線基板に実装する際
に、前記メモリチップの機能を変更することのできるマ
ルチチップモジュールを提供することにある。
【0009】本発明の他の目的は、ウエハプロセスで外
部接続端子を形成したメモリチップを配線基板に実装し
た後に、前記メモリチップの機能を変更することのでき
るマルチチップモジュールを提供することにある。
【0010】本発明の他の目的は、ウエハプロセスで外
部接続端子を形成したメモリチップを配線基板に実装し
たマルチチップモジュールの信頼性を向上させる技術を
提供することにある。
【0011】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0012】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば次の
通りである。
【0013】本発明の半導体装置は、配線基板上にメモ
リチップを含む複数個の半導体チップが実装されたマル
チチップモジュールであって、前記メモリチップは、複
数のメモリ素子を含む集積回路と、前記集積回路に電気
的に接続された複数個の電極と、前記集積回路を覆い、
かつ前記複数個の電極が露出されるように形成された絶
縁層と、前記絶縁層の上部に形成され、前記複数個の電
極のそれぞれに電気的に接続された複数本の配線と、前
記絶縁層の上部に形成され、前記複数本の配線のそれぞ
れに電気的に接続された複数個の外部接続端子とを有
し、前記複数個の外部接続端子は、入力信号の電圧レベ
ルに応じて前記集積回路の所定の機能を切り換える機能
切り換え用外部接続端子を含み、前記配線基板を通じて
前記メモリチップの前記機能切り換え用外部接続端子に
所定の電圧レベルの信号を供給することによって、前記
集積回路の所定の機能を切り換えるようにしたものであ
る。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて詳述する。なお、実施の形態を説明するための
全図において同一機能を有するものは同一の符号を付
し、その繰り返しの説明は省略する。
【0015】(実施の形態1)図1(a)は、本実施形
態の半導体装置の上面側平面図、同図(b)は、同じく
裏面側平面図、図2は、この半導体装置の断面図であ
る。
【0016】図1、図2に示す半導体装置は、モジュー
ル基板(配線基板)1Aの主面上に1個のメモリチップ
2と1個のコントロールチップ3とをフェイスダウン実
装したマルチチップモジュール(MCM1)である。メ
モリチップ2とコントロールチップ3は、モジュール基
板1Aの主面上に並んで配置されており、それぞれの主
面に形成された複数個の半田バンプ(バンプ電極)4を
介してモジュール基板1に電気的に接続されている。ま
た、メモリチップ2およびコントロールチップ3のそれ
ぞれとモジュール基板1Aとの隙間には、アンダーフィ
ル樹脂(封止樹脂)5が充填されている。
【0017】上記メモリチップ2は、例えば64Mビッ
トの記憶容量を有するDRAM(Dynamic Random Access
Memory)が形成されたシリコンチップであり、コントロ
ールチップ3は、高速マイクロプロセッサ(MPU:超
小型演算処理装置)が形成されたシリコンチップであ
る。メモリチップ2およびコントロールチップ3は、後
述するようなウエハプロセスを応用して形成したCSP
(Chip Scale Package)、すなわちウエハ状態でパッケー
ジング工程までを完了した、いわゆるウエハプロセスパ
ッケージと称される構造を有している。
【0018】上記メモリチップ2およびコントロールチ
ップ3が実装されたモジュール基板1Aは、ガラス繊維
を含んだエポキシ樹脂(ガラスエポキシ樹脂)などの汎
用樹脂を主体として構成された多層配線基板であり、そ
の主面(上面)には、図1、図2に示さない配線6が形
成されている。メモリチップ2およびコントロールチッ
プ3のそれぞれの主面に形成された半田バンプ4は、モ
ジュール基板1Aの主面に形成された配線6の一端部
(パッド)に電気的に接続されている。
【0019】モジュール基板1Aの下面には、マルチチ
ップモジュール(MCM1)の外部接続端子を構成する
複数の半田バンプ7がエリアアレイ状に配置されてい
る。マルチチップモジュール(MCM1)は、これらの
半田バンプ7を介して電子機器のマザーボード(実装基
板)などに実装される。
【0020】図3は、上記メモリチップ2のデータ入出
力ピンDQとコントロールチップ3のデータ入出力ピン
DQとを接続するモジュール基板1Aの配線6を概念的
に示した平面図である。図示のように、メモリチップ2
の主面には、64個のデータ入出力ピンDQ0〜DQ6
3が形成されており、これら64個のデータ入出力ピン
DQ0〜DQ63のそれぞれは、モジュール基板1Aの
配線6を介してコントロールチップ3の対応するデータ
入出力ピンDQ0〜DQ63に電気的に接続されてい
る。すなわち、このメモリチップ2のワード構成は、1
M×64ビットである。
【0021】また、上記メモリチップ2の主面には、モ
ジュール基板1Aの電源電圧配線6(Vdd)に電気的に
接続された機能切り換え用のオプションピンOP1が形
成されている。このオプションピンOP1には、電源電
圧配線6(Vdd)を介して回路の電源電圧(Vdd)が入
力される。
【0022】上記オプションピンOP1は、メモリチッ
プ2のワード構成を切り換えるために使用される。すな
わち、メモリチップ2は、1M×64ビットおよび2M
×32ビットのワード構成が選択できるように構成され
ており、モジュール基板1Aの電源電圧配線6(Vdd)
を通じてオプションピンOP1に電源電圧(Vdd)が供
給されたときにはワード構成が×64ビットとなり、グ
ランド電位(Vss)が供給されたときにはワード構成が
×32ビットとなる。前述したように、メモリチップ2
のオプションピンOP1にはモジュール基板1Aの電源
電圧配線6(Vdd)が接続されているので、メモリチッ
プ2のワード構成は、×64ビットとなる。
【0023】図4は、メモリチップ2に形成されたオプ
ション切り換え回路の一例である。この回路は、オプシ
ョンピンOP1に接続されたチップ内のボンディングパ
ッド(電極)BOP1を通じて入力される電圧が電源電
圧(Vdd)かグランド電位(Vss)かによってハイレベ
ルまたはロウレベルの信号を出力するように構成されて
いる。この回路の後段には、ワード構成を1M×64ビ
ットまたは2M×32ビットに切り換える回路(図示せ
ず)が設けられており、オプション切り換え回路から供
給される信号がハイレベルかロウレベルかによってワー
ド構成が選択されるようになっている。
【0024】図5は、上記メモリチップ2の実際のピン
配列の一例を示す平面図である。図示のように、メモリ
チップ2には、前述した64個のデータ入出力ピンDQ
0〜DQ63やオプションピンOP1の他、アドレス入
力ピンA0〜A15、電源電圧ピンVdd、グランド電位
ピンVss、第2のオプションピンOP2など、合計12
6個のピンが設けられている。
【0025】上記第2のオプションピンOP2は、メモ
リチップ2の動作モードを切り換えるために使用され
る。すなわち、メモリチップ2は、DDRモードおよび
SDモードの読み出し方式が選択できるように構成され
ており、例えばオプションピンOP2に電源電圧(Vd
d)が入力されたときにはDDRモードで動作し、グラ
ンド電位(Vss)が入力されたときにはSDモードで動
作する。図示は省略するが、上記マルチチップモジュー
ル(MCM1)は、メモリチップ2のオプションピンO
P2にモジュール基板1Aの電源電圧配線6(Vdd)が
接続され、メモリチップ2がDDRモードで動作するよ
うになっている。
【0026】図6は、上記マルチチップモジュール(M
CM1)のモジュール基板1Aとその主面上に実装され
たメモリチップ2のそれぞれの一部を示す拡大断面図で
ある。この図には、メモリチップ2に設けられたピンの
うち、データ入出力ピンDQ0、DQ32およびオプシ
ョンピンOP1が示してある。
【0027】図示のように、メモリチップ2は、その主
面のバンプランド9Aに接続された半田バンプ4を介し
てモジュール基板1Aの主面の配線6の一端部(パッド
6A)に電気的に接続されている。メモリチップ2は、
126個のピンを備えており、これらのピンに対応する
バンプランド9Aの全てに半田バンプ4が接続されてい
る。すなわち、メモリチップ2の主面に形成された半田
バンプ4の数は126個である。
【0028】上記モジュール基板1Aの内部には、電源
プレーン配線6Dおよびグランドプレーン配線6Sが形
成されている。電源プレーン配線6D、グランドプレー
ン配線6Sおよび前記配線6は、モジュール基板1Aの
上下面を貫通するスルーホール8を介して、モジュール
基板1Aの裏面のパッド6Bに電気的に接続されてい
る。また、パッド6Bには、マルチチップモジュール
(MCM1)の外部接続端子を構成する半田バンプ7が
接続されている。
【0029】モジュール基板1Aの主面とメモリチップ
2との隙間には、両者の接続部を保護するためのアンダ
ーフィル樹脂5が充填されている。また、モジュール基
板1Aの主面には、パッド6Aが形成された領域を除
き、配線6を保護するためのソルダレジスト10がコー
ティングされている。同様に、モジュール基板1Aの裏
面には、パッド6Bが形成された領域を除き、ソルダレ
ジスト10がコーティングされている。図示は省略する
が、コントロールチップ3も、その主面に形成された半
田バンプ4を介してモジュール基板1Aの主面のパッド
6Aに電気的に接続されている。また、モジュール基板
1Aの主面とコントロールチップ3との隙間には、両者
の接続部を保護するためのアンダーフィル樹脂5が充填
されている。
【0030】図7〜図9は、本実施形態の第2のマルチ
チップモジュール(MCM2)を示している。このマル
チチップモジュール(MCM2)は、前記第1のマルチ
チップモジュール(MCM1)のモジュール基板1Aと
は配線6のパターンが異なるモジュール基板1Bの主面
上に1個のメモリチップ2と1個のコントロールチップ
3とをフェイスダウン実装した構成になっている。
【0031】上記モジュール基板1B上に実装されたメ
モリチップ2は、前記第1のマルチチップモジュール
(MCM1)のモジュール基板1A上に実装されたメモ
リチップ2と同一のもの、すなわち64Mビットの記憶
容量を有するDRAMが形成されたシリコンチップであ
る。また、モジュール基板1B上に実装されたコントロ
ールチップ3は、前記モジュール基板1A上に実装され
たコントロールチップ3と同一のもの、すなわち高速マ
イクロプロセッサ(MPU)が形成されたシリコンチッ
プである。
【0032】図10は、上記メモリチップ2のデータ入
出力ピンDQとコントロールチップ3のデータ入出力ピ
ンDQとを接続するモジュール基板1Bの配線6を概念
的に示した平面図である。このマルチチップモジュール
(MCM2)の場合、メモリチップ2のワード構成を選
択するオプションピンOP1は、モジュール基板1Bの
グランド電位配線6(Vss)に接続されているため、オ
プションピンOP1には回路のグランド電位(Vss)が
供給される。また、メモリチップ2に形成された前記6
4個のデータ入出力ピンDQ0〜DQ63のうち、モジ
ュール基板1Bの配線6を介してコントロールチップ3
の対応するデータ入出力ピンDQに接続されているの
は、32個のデータ入出力ピンDQ0〜DQ31のみで
あり、モジュール基板1Bには、残り32個のデータ入
出力ピンDQ32〜DQ63とコントロールチップ3の
対応するデータ入出力ピンDQ32〜DQ63とを接続
する配線6が形成されていない。すなわち、マルチチッ
プモジュール(MCM2)は、メモリチップ2のワード
構成が×32ビットとなるように構成されている。
【0033】図11は、モジュール基板1B上に実装さ
れたメモリチップ2の実際のピン配列の一例を示す平面
図である。ワード構成が×64ビットであるときにはデ
ータ入出力ピンDQ32〜DQ63となる32個のピン
は、‘open’で示してある。なお、図示は省略する
が、モジュール基板1Bは、メモリチップ2のオプショ
ンピンOP2にグランド電位配線6(Vss)が接続され
るようになっている。従って、マルチチップモジュール
(MCM2)は、メモリチップ2がSDモードで動作す
る。
【0034】図12は、上記マルチチップモジュール
(MCM2)のモジュール基板1Bとその主面上に実装
されたメモリチップ2のそれぞれの一部を示す拡大断面
図である。図示のように、メモリチップ2は、その主面
のバンプランド9Aに接続された半田バンプ4を介して
モジュール基板1Bの主面の配線6の一端部(パッド
6)に電気的に接続されている。
【0035】モジュール基板1B上に実装されたメモリ
チップ2は、ワード構成が×32ビットとなるので、ワ
ード構成が×64ビットとなるときにはデータ入出力ピ
ンDQ32〜DQ63を構成するopenピンからデー
タが出力されることはない。従って、これらのopen
ピンに対応するバンプランド9Aには半田バンプ4を接
続しなくとも回路の動作に支障はないが、本実施形態で
は、これら不使用のデータ入出力ピンDQ32〜DQ6
3(openピン)に対応するバンプランド9Aにも半
田バンプ4を接続している。すなわち、メモリチップ2
は、不使用のデータ入出力ピンDQ32〜DQ63(o
penピン)を含む126個のピンの全てが半田バンプ
4を介してモジュール基板1Bのパッド6Aに電気的に
接続されている。ただし、メモリチップ2のデータ入出
力ピンDQ32〜DQ63(openピン)に電気的に
接続されたモジュール基板1Bのパッド6Aには配線6
が接続されていない。すなわち、メモリチップ2のデー
タ入出力ピンDQ32〜DQ63(openピン)に対
応するモジュール基板1Bのパッド6Aは、それぞれが
孤立したパターンで形成されている。
【0036】このように、本実施形態では、電源電圧配
線6(Vdd)およびグランド電位配線6(Vss)を含む
配線6のパターンが異なる2種類のモジュール基板1
A、1Bを用意し、これら2種類のモジュール基板1
A、1Bにメモリチップ2およびコントロールチップ3
を実装することによって、ワード構成や動作モードとい
った機能の異なる2種類のマルチチップモジュール(M
CM1、MCM2)を実現しているので、ウエハプロセ
スにおいてワード構成や読み出し方式の異なる多種類の
メモリチップ2を用意する必要がない。すなわち、本実
施形態によれば、あらかじめ用意した複数種類のモジュ
ール基板1A、1Bのそれぞれに同一のメモリチップ2
を実装することによって、機能の異なる複数種類のマル
チチップモジュール(MCM1、MCM2)を製造する
ことができる。
【0037】次に、上記メモリチップ2の製造方法を説
明する。図13は、完成状態のメモリチップ2の外観を
示す斜視図、図14は、メモリチップ2の再配線パター
ンを示す斜視図、図15は、再配線パターンの一部を拡
大して示す平面図、図16は、図15のA−A線に沿っ
た断面図、図17は、メモリチップ2の製造工程を示す
フロー図である。
【0038】メモリチップ2の主面上には、複数(本実
施形態では126個)の半田バンプ4とこれら複数の半
田バンプ4間を絶縁する最上層保護膜12とが形成され
ている。図示のように、半田バンプ4は、メモリチップ
2の主面上にエリアアレイ状に配置されている。
【0039】メモリチップ2の主面の中央部には、最上
層配線14の一部によって構成された複数のボンディン
グパッドBPが配置されている。最上層配線14の上部
は、ボンディングパッドBPの上部を除き、表面保護
(パッシベーション)膜13で覆われている。また、表
面保護膜13の上部には、感光性ポリイミド樹脂膜15
を介して再配線9が形成されている。さらに、再配線9
の上部は、その一端部であるバンプランド9Aの上部を
除き、最上層保護膜12で覆われている。
【0040】再配線9の他端部は、前記感光性ポリイミ
ド樹脂膜15に形成された開孔16を通じてボンディン
グパッドBPに電気的に接続されている。また、再配線
9の一端部であるバンプランド9Aの上部には、メモリ
チップ2の外部接続端子を構成する半田バンプ4が形成
されている。
【0041】上記のように構成されたメモリチップ2を
製造するには、まず図18〜図20に示すような単結晶
シリコンからなる半導体ウエハ(以下、ウエハという)
11を用意する。ここで図18は、ウエハ11の全体平
面図、図19は、ウエハ11のメモリチップ一個分の領
域(チップ領域11A)を示す平面図、図20は、チッ
プ領域11Aの要部断面図である。
【0042】図18に示すように、ウエハ11の主面
は、複数のチップ領域11Aに区画されており、それぞ
れのチップ領域11Aには、周知のウエハプロセスによ
ってDRAMが形成されている。図19に示すように、
DRAMは、複数のメモリセルアレイ(MARY)とそ
れらの間に配置された周辺回路部(PC)とで構成され
ている。チップ領域11Aの中央部には、複数のボンデ
ィングパッドBPが配置されている。
【0043】図20に示すように、上記チップ領域11
Aの中央部に配置されたボンディングパッドBPは、ウ
エハ11の表面を覆う表面保護(パッシベーション)膜
13をエッチングして開孔し、最上層配線14の一部を
露出させることによって形成されている。表面保護膜1
3は、例えば酸化シリコン膜と窒化シリコン膜とを積層
した絶縁膜で構成されている。また、最上層配線14
(およびボンディングパッドBP)は、例えばAl合金
膜で構成されている。ウエハ11の各チップ領域11A
にボンディングパッドBPを形成するまでの工程は、周
知のウエハプロセスによって行われる。
【0044】次に、ボンディングパッドBPにプローブ
を当てて各チップ領域11Aの良、不良を判別する試験
(ウエハ検査およびプローブ検査)を行った後、ウエハ
11の各チップ領域11Aに再配線9を形成する。再配
線9を形成するには、まず図21および図22に示すよ
うに、ウエハ11の表面を覆っている表面保護膜13の
上部に回転塗布法で感光性ポリイミド樹脂膜15を形成
した後、ボンディングパッドBPの上部の感光性ポリイ
ミド樹脂膜15に開孔16を形成する。感光性ポリイミ
ド樹脂膜15は、その下層の表面保護膜13と共に、最
上層配線14と再配線9とを絶縁する層間絶縁膜として
機能する。
【0045】次に、図23に示すように、開孔16の底
部に露出したボンディングパッドBPの表面を含む感光
性ポリイミド樹脂膜15の上部にメッキシード層17を
形成する。メッキシード層17は、例えばCr(クロ
ム)膜とCu膜からなる。
【0046】次に、図24に示すように、メッキシード
層17の上部に、再配線形成領域を開孔したフォトレジ
スト膜18を形成し、再配線形成領域のメッキシード層
17の表面に電解メッキ法でメタル膜19を形成する。
メタル膜19は、例えばCu膜とNi(ニッケル)膜か
らなる。
【0047】次に、フォトレジスト膜18を除去した
後、その下部のメッキシード層17をウェットエッチン
グで除去することにより、図25および図26に示すよ
うに、メタル膜19によって構成される再配線9を形成
する。
【0048】次に、図27に示すように、再配線9の上
部に感光性ポリイミド樹脂膜からなる最上層保護膜12
を形成し、続いて再配線9の一端(バンプランド9A)
の上部の最上層保護膜12を除去してバンプランド9A
を露出させた後、図28に示すように、バンプランド9
Aの表面に無電解メッキ法を用いてAuメッキ層23を
形成する。
【0049】次に、図29に示すように、バンプランド
9A上に半田バンプ4を接続する。半田バンプ4は、例
えば98.5%のSn(錫)、1%のAg(銀)および
0.5%のCuからなるPb(鉛)フリー半田(溶融温
度=220℃〜230℃)で構成され、その直径は、2
00μm〜450μm程度である。
【0050】バンプランド9A上に半田バンプ4を形成
するには、例えば図30に示すように、バンプランド9
Aの配置に対応する開孔30が形成された半田印刷マス
ク31をウエハ11上に位置合わせして重ね、スキージ
32によってバンプランド9Aの表面に半田ペースト4
Aを印刷する。その後、ウエハ11を240℃程度の温
度で加熱し、半田ペースト4Aをリフローさせることに
より、前記図29に示すような球状の半田バンプ4とな
る。半田バンプ4は、上記した印刷法に代えてメッキ法
で形成することもできる。また、あらかじめ球状に成形
した半田ボールをバンプランド9A上に供給し、その
後、ウエハ11を加熱して半田ボールをリフローさせて
外部接続端子としてもよい。
【0051】その後、ウエハ11をバーンイン検査に付
してチップ領域11Aの良否を判定した後、図31に示
すように、ダイシングブレード40を使ってウエハ11
の各チップ領域11Aを個片のメモリチップ2に切断、
分離する。そして、個々のメモリチップ2を選別試験に
付し、最終的な良否の判定を行う。この選別試験には、
ワード構成を1M×64ビットにした場合でも2M×3
2ビットにした場合でもメモリチップ2が正常に動作す
ることを確認する試験や、読み出し方式をDDRモード
にした場合でもSDモードにした場合でもメモリチップ
2が正常に動作することを確認する試験が含まれる。こ
こまでの工程により、前記図13〜図15に示すメモリ
チップ2が完成する。なお、回路の構成は異なるが、コ
ントロールチップ3も上記の方法に準じた方法で製造す
ることができる。
【0052】上記の方法で製造したメモリチップ2およ
びコントロールチップ3をモジュール基板1A、1Bに
実装するには、モジュール基板1A、1Bのパッド6A
上にフラックスを印刷した後、メモリチップ2およびコ
ントロールチップ3のそれぞれの主面に形成された半田
バンプ4をモジュール基板1A、1Bのパッド6A上に
位置決めし、加熱炉内で半田バンプ4をリフローさせ
る。次に、モジュール基板1A、1Bとメモリチップ2
の隙間およびモジュール基板1A、1Bとコントロール
チップ3の隙間に液状のアンダーフィル樹脂5を注入し
た後、加熱炉内でアンダーフィル樹脂5を硬化させる。
【0053】ここで、ワード構成が2M×32ビットと
なるモジュール基板1B上にメモリチップ2を実装した
後、モジュール基板1Bとメモリチップ2との隙間にア
ンダーフィル樹脂5を注入する際、openピンに対応
するバンプランド9Aに半田バンプ4が接続されていな
い場合は、液状のアンダーフィル樹脂5の濡れ性がop
enピンの近傍で低下し、空隙(ボイド)が生じる虞れ
がある。しかし、本実施形態では、不使用のopenピ
ンに対応するバンプランド9Aにも半田バンプ4を接続
するので、上記のような空隙の発生を防止することがで
きる。
【0054】次に、メモリチップ2およびコントロール
チップ3が実装された上記モジュール基板1A、1Bの
裏面に半田バンプ7を接続した後、選別試験を行ってモ
ジュール基板1A、1Bの良否を判別することにより、
マルチチップモジュール(MCM1、MCM2)が完成
する。
【0055】以上のように、本実施形態によれば、あら
かじめ用意した複数種類のモジュール基板1A、1Bに
同一のメモリチップ2(および同一のコントロールチッ
プ3)を実装することにより、ワード構成や動作モード
などの機能が異なる複数種類のマルチチップモジュール
(MCM1、MCM2)を製造することができるので、
ウエハプロセスで製造するメモリチップ2の種類は1種
類で済む。すなわち、本実施形態によれば、前述したメ
モリチップ2の製造工程において、再配線9のパターン
を機能に応じて変更する必要がない。
【0056】(実施の形態2)図32は、モジュール基
板1Cの主面上に2個のメモリチップ2(2A、2B)
と1個のコントロールチップ3Aとをフェイスダウン実
装した本実施形態の第1のマルチチップモジュール(M
CM3)の概略平面図である。また、同図には、2個の
メモリチップ2(2A、2B)のデータ入出力ピンDQ
とコントロールチップ3Aのデータ入出力ピンDQとを
接続する配線6が概念的に示してある。
【0057】このマルチチップモジュール(MCM3)
のモジュール基板1Cに実装された2個のメモリチップ
2(2A、2B)は、いずれも前記実施の形態1のメモ
リチップ2と同一のもの、すなわち64Mビットの記憶
容量を有するDRAMが形成されたシリコンチップであ
る。これらのメモリチップ2(2A、2B)は、オプシ
ョンピンOP1に供給される電圧が電源電圧(Vdd)か
グランド電位(Vss)かによって、×64ビットまたは
×32ビットのワード構成が選択されるようになってい
る。
【0058】上記マルチチップモジュール(MCM3)
の場合、2個のメモリチップ2(2A、2B)のオプシ
ョンピンOP1は、配線6を介してコントロールチップ
3AのオプションピンOP1に接続され、コントロール
チップ3Aからグランド電位(Vss)が供給されるよう
になっている。すなわち、2個のメモリチップ2(2
A、2B)のワード構成は、それぞれ×32ビットであ
る。
【0059】上記2個のメモリチップ2(2A、2B)
のうち、メモリチップ2Aは、64個のデータ入出力ピ
ンDQ0〜DQ63のうち、32個のデータ入出力ピン
DQ0〜DQ31がモジュール基板1Cの配線6を介し
てコントロールチップ3Aのデータ入出力ピンDQ0〜
DQ31に接続されている。また、残りのデータ入出力
ピンDQ32〜DQ63は、モジュール基板1Cの配線
6を介してコントロールチップ3Aのデータ入出力ピン
DQ32〜DQ63に接続されているが、ワード構成が
×32ビットであるため、データ入出力ピンDQ32〜
DQ63からデータが出力されることはない。
【0060】一方、メモリチップ2Bは、64個のデー
タ入出力ピンDQ0〜DQ63のうち、32個のデータ
入出力ピンDQ0〜DQ31がモジュール基板1Cの配
線6を介してコントロールチップ3Aのデータ入出力ピ
ンDQ32〜DQ63に接続されている。すなわち、メ
モリチップ2Bの場合、出力される32ビットのデータ
(DQ0〜DQ31)は、データ(DQ32〜DQ6
3)としてコントロールチップ3Aに入力される。
【0061】このように、マルチチップモジュール(M
CM3)は、それぞれが×32ビットのワード構成を有
する2個のメモリチップ2(2A、2B)を使って×6
4ビットのワード構成を実現している。
【0062】図33は、モジュール基板1Cの主面上に
1個のメモリチップ2と1個のコントロールチップ3B
とをフェイスダウン実装した本実施形態の第2のマルチ
チップモジュール(MCM4)の概略平面図である。ま
た、同図には、メモリチップ2のデータ入出力ピンDQ
とコントロールチップ3Bのデータ入出力ピンDQとを
接続する配線6が概念的に示してある。
【0063】このマルチチップモジュール(MCM4)
のモジュール基板1Cは、前記第1のマルチチップモジ
ュール(MCM3)のモジュール基板1Cと同一のもの
を使用している。また、モジュール基板1C上に実装さ
れた1個のメモリチップ2は、前記第1のマルチチップ
モジュール(MCM3)のメモリチップ2Aが実装され
た領域に実装されている。このメモリチップ2のオプシ
ョンピンOP1は、配線6を介してコントロールチップ
3BのオプションピンOP1に接続され、コントロール
チップ3Bから電源電圧(Vdd)が供給されるようにな
っている。従って、メモリチップ2のワード構成は、×
64ビットとなり、64個のデータ入出力ピンDQ0〜
DQ63のそれぞれは、モジュール基板1Cの配線6を
介してコントロールチップ3Bの対応するデータ入出力
ピンDQ0〜DQ63に電気的に接続されている。すな
わち、マルチチップモジュール(MCM4)は、×64
ビットのワード構成を有する1個のメモリチップ2を使
って×64ビットのワード構成を実現している。
【0064】マルチチップモジュール(MCM3)は、
それぞれが×32ビットのワード構成を有する2個のメ
モリチップ2(2A、2B)を使って×64ビットのワ
ード構成を実現している。
【0065】本実施形態によれば、上記のような2種の
マルチチップモジュールMCM3、MCM4を製造する
ことにより、×64ビットのワード構成を維持したま
ま、コントロールチップ3A、3Bのそれぞれが必要と
するメモリ容量に合わせたメモリ容量を実現することが
できる。
【0066】このように本実施形態では、オプションピ
ンOP1から出力される電圧レベルが異なる2種類のコ
ントロールチップ3A、3Bのいずれかをモジュール基
板1C上に実装すると共に、モジュール基板1C上1個
または2個のメモリチップ2を実装することによって、
複数種類のマルチチップモジュール(MCM3、MCM
4)を製造するので、メモリチップ2の製造工程におい
て、再配線9のパターンを機能毎に変更する必要がな
い。また、モジュール基板1Cの種類も一種類で済む。
【0067】なお、×32ビットのワード構成を有する
2個のメモリチップ2(2A、2B)をモジュール基板
1Cに実装する場合は、メモリチップ2とモジュール基
板1Cとの隙間に充填するアンダーフィル樹脂5の内部
に空隙(ボイド)が生じるのを防ぐために、不使用のo
penピン(データ入出力ピンDQ32〜DQ63)に
対応するバンプランド(9A)にも半田バンプ4を接続
することが望ましい。
【0068】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実
施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0069】前記実施の形態1では、メモリチップのオ
プションピンに供給する電圧レベルを切り換える方法と
して、オプションピンに接続される配線のパターンを変
えた2種類のモジュール基板を用意したが、例えばモジ
ュール基板を介してオプションピンに接続される配線の
パターンを変えた2種類のマザーボードを用意してもよ
い。この場合は、マルチチップモジュールをマザーボー
ドに実装する工程でマザーボードの種類を選択すればよ
いので、メモリチップをモジュール基板に実装した後に
機能の変更を行うことが可能となる。
【0070】また、前記実施の形態2では、メモリチッ
プのオプションピンに供給する電圧レベルを切り換える
方法として、オプションピンに供給する電圧レベルを変
えた2種類のコントロールチップを用意したが、メモリ
チップのワード構成を×64ビットに設定する回路を内
蔵したコントロールチップと、×32ビットに設定する
回路を内蔵したコントロールチップとを用意してもよ
い。この場合は、機能毎に異なる種類のコントロールチ
ップを用意する必要があるが、モジュール基板は1種類
だけ用意すればよい。
【0071】また、図34に示すように、メモリチップ
2の用途によっては、NC(ノンコネクト)ピンを設け
る場合もある。ウエハプロセスパッケージの場合、NC
ピンには、バンプランド9Aのみが形成され、ボンディ
ングパッドBPとバンプランド9Aとを接続する再配線
9は形成されない。このようなNCピンを有するメモリ
チップ2を使用する場合においても、NCピンを含む全
てのピンのバンプランド9Aに半田バンプ4を接続する
ことにより、メモリチップとモジュール基板との隙間に
充填されるアンダーフィル樹脂5の内部に空隙(ボイ
ド)が生じるのを防ぐことができるので、マルチチップ
モジュールの信頼性が向上する。
【0072】また、前記実施の形態1では、ワード構成
および動作モードの異なるマルチチップモジュールを製
造する場合について説明したが、例えばリフレッシュサ
イクルなど、上記以外の機能が異なる複数種類のマルチ
チップモジュールを製造する場合にも適用することがで
きる。また、メモリチップは、DRAMに限定されるも
のではなく、SRAMや不揮発性メモリなどの各種メモ
リを使用することができる。
【0073】
【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。
【0074】メモリチップの機能切り換え用外部接続端
子に第1の電圧レベルの信号を供給する第1の配線基板
と、前記機能切り換え用外部接続端子に第2の電圧レベ
ルの信号を供給する第2の配線基板とを用意し、これら
2種類の配線基板にメモリチップを実装することによ
り、同一のメモリチップを使って機能の異なる複数種類
のマルチチップモジュールを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)、(b)は、本発明の一実施の形態であ
る第1のマルチチップモジュールを示す平面図である。
【図2】本発明の一実施の形態である第1のマルチチッ
プモジュールを示す断面図である。
【図3】メモリチップのデータ入出力ピンとコントロー
ルチップのデータ入出力ピンとを接続するモジュール基
板の配線を概念的に示した平面図である。
【図4】メモリチップに形成されたオプション切り換え
回路の一例を示す図である。
【図5】メモリチップのピン配列を示す平面図である。
【図6】本発明の一実施の形態である第1のマルチチッ
プモジュールの要部拡大断面図である。
【図7】本発明の一実施の形態である第2のマルチチッ
プモジュールを示す平面図である。
【図8】本発明の一実施の形態である第2のマルチチッ
プモジュールを示す平面図である。
【図9】本発明の一実施の形態である第1のマルチチッ
プモジュールを示す断面図である。
【図10】メモリチップのデータ入出力ピンとコントロ
ールチップのデータ入出力ピンとを接続するモジュール
基板の配線を概念的に示した平面図である。
【図11】メモリチップのピン配列を示す平面図であ
る。
【図12】本発明の一実施の形態である第2のマルチチ
ップモジュールの要部拡大断面図である。
【図13】メモリチップの外観を示す斜視図である。
【図14】メモリチップの再配線パターンを示す斜視図
である。
【図15】図14の要部拡大平面図である。
【図16】図15のA−A線に沿った断面図である。
【図17】メモリチップの製造工程を示すフロー図であ
る。
【図18】メモリチップの製造方法を示す平面図であ
る。
【図19】図18の一部を拡大して示す平面図である。
【図20】メモリチップの製造方法を示す要部断面図で
ある。
【図21】メモリチップの製造方法を示す要部断面図で
ある。
【図22】メモリチップの製造方法を示す要部平面図で
ある。
【図23】メモリチップの製造方法を示す要部断面図で
ある。
【図24】メモリチップの製造方法を示す要部断面図で
ある。
【図25】メモリチップの製造方法を示す要部断面図で
ある。
【図26】メモリチップの製造方法を示す要部平面図で
ある。
【図27】メモリチップの製造方法を示す要部断面図で
ある。
【図28】メモリチップの製造方法を示す要部断面図で
ある。
【図29】メモリチップの製造方法を示す要部断面図で
ある。
【図30】メモリチップの製造方法を示す斜視図であ
る。
【図31】メモリチップの製造方法を示す斜視図であ
る。
【図32】本発明の他の実施の形態である第1のマルチ
チップモジュールを示す平面図である。
【図33】本発明の他の実施の形態である第2のマルチ
チップモジュールを示す平面図である。
【図34】メモリチップのピン配列を示す平面図であ
る。
【符号の説明】
1A、1B、1C モジュール基板 2、2A、2B メモリチップ 3、3A、3B コントロールチップ 4 半田バンプ 4A 半田ペースト 5 アンダーフィル樹脂 6 配線 6A、6B パッド 6Vdd 電源電圧配線 6Vss グランド電位配線 7 半田バンプ 8 スルーホール 9 再配線 9A バンプランド 10 ソルダレジスト 11半導体ウエハ 11A チップ領域 12 最上層保護膜 13 表面保護膜(パッシベーション膜) 14 最上層配線 15 感光性ポリイミド樹脂膜 16 開孔 17 メッキシード層 18 フォトレジスト膜 19 メタル膜 23 Auメッキ層 30 開孔 31 半田印刷マスク 32 スキージ 40 ダイシングブレード BP ボンディングパッド DQ データ入出力ピン MARY メモリセルアレイ MCM1〜MCM4 マルチチップモジュール OP1、OP2 オプションピン PC 周辺回路部
フロントページの続き Fターム(参考) 5M024 AA74 BB30 GG20 LL02 LL11 LL16 LL17 LL19 PP01 PP02 PP04 PP05

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配線基板上にメモリチップを含む複数個
    の半導体チップが実装されたマルチチップモジュール構
    造の半導体装置であって、 前記メモリチップは、複数のメモリ素子を含む集積回路
    と、前記集積回路に電気的に接続された複数個の電極
    と、前記集積回路を覆い、かつ前記複数個の電極が露出
    されるように形成された絶縁層と、前記絶縁層の上部に
    形成され、前記複数個の電極のそれぞれに電気的に接続
    された複数本の配線と、前記絶縁層の上部に形成され、
    前記複数本の配線のそれぞれに電気的に接続された複数
    個の外部接続端子とを有し、 前記複数個の外部接続端子は、入力信号の電圧レベルに
    応じて前記集積回路の所定の機能を切り換える機能切り
    換え用外部接続端子を含み、 前記配線基板を通じて前記メモリチップの前記機能切り
    換え用外部接続端子に所定の電圧レベルの信号を供給す
    ることによって、前記集積回路の所定の機能を切り換え
    るようにしたことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記配線基板は、前記メモリチップの前
    記機能切り換え用外部接続端子に第1の電圧レベルの信
    号を供給する第1の配線基板と、前記メモリチップの前
    記機能切り換え用外部接続端子に第2の電圧レベルの信
    号を供給する第2の配線基板とからなり、前記メモリチ
    ップを前記第1の配線基板または前記第2の配線基板の
    いずれか一方に実装することによって、前記集積回路の
    所定の機能を切り換えるようにしたことを特徴とする請
    求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記第1の配線基板と、前記第2の配線
    基板は、前記メモリチップの前記機能切り換え用外部接
    続端子に接続される配線のパターンが互いに異なってい
    ることを特徴とする請求項2記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記第1の配線基板上には、前記メモリ
    チップの前記機能切り換え用外部接続端子に前記第1の
    電圧レベルの信号を供給する第1の半導体チップが実装
    され、前記第2の配線基板上には、前記メモリチップの
    前記機能切り換え用外部接続端子に前記第2の電圧レベ
    ルの信号を供給する第2の半導体チップが実装されてい
    ることを特徴とする請求項2記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記配線基板が実装される実装基板をさ
    らに含み、前記実装基板は、前記配線基板を介して前記
    メモリチップの前記機能切り換え用外部接続端子に第1
    の電圧レベルの信号を供給する第1の実装基板と、前記
    配線基板を介して前記メモリチップの前記機能切り換え
    用外部接続端子に第2の電圧レベルの信号を供給する第
    2の実装基板とからなり、前記配線基板を前記第1の実
    装基板または前記第2の実装基板のいずれか一方に実装
    することによって、前記集積回路の所定の機能を切り換
    えるようにしたことを特徴とする請求項1記載の半導体
    装置。
  6. 【請求項6】 前記第1の実装基板と、前記第2の実装
    基板は、前記配線基板を介して前記メモリチップの前記
    機能切り換え用外部接続端子に接続される配線のパター
    ンが互いに異なっていることを特徴とする請求項5記載
    の半導体装置。
  7. 【請求項7】 前記メモリチップの前記外部接続端子に
    はバンプ電極が接続され、前記メモリチップと前記配線
    基板との間には封止樹脂が充填されていることを特徴と
    する請求項1記載の半導体装置。
  8. 【請求項8】 前記メモリチップの前記外部接続端子
    は、前記配線基板に信号を出力しないオープン状態の外
    部接続端子を含み、前記オープン状態の外部接続端子に
    は前記バンプ電極が接続されていることを特徴とする請
    求項7記載の半導体装置。
  9. 【請求項9】 前記メモリチップの前記外部接続端子
    は、前記配線に電気的に接続されていないオープン状態
    の外部接続端子をさらに含み、前記オープン状態の外部
    接続端子には前記バンプ電極が接続されていることを特
    徴とする請求項7記載の半導体装置。
  10. 【請求項10】 前記配線は銅を主体とする金属で構成
    され、前記外部接続端子は、前記メモリチップの主面上
    にエリアアレイ状に配置されていることを特徴とする請
    求項1記載の半導体装置。
  11. 【請求項11】 前記集積回路の所定の機能は、ワード
    構成または動作モードを含むことを特徴とする請求項1
    記載の半導体装置。
  12. 【請求項12】 前記メモリチップは、DRAMが形成
    されたシリコンチップからなることを特徴とする請求項
    1記載の半導体装置。
  13. 【請求項13】 以下の工程を有する半導体装置の製造
    方法: (a)複数のメモリ素子を含む集積回路と、前記集積回
    路に電気的に接続された複数個の電極と、前記集積回路
    を覆い、かつ前記複数個の電極が露出されるように形成
    された絶縁層と、前記絶縁層の上部に形成され、前記複
    数個の電極のそれぞれに電気的に接続された複数本の配
    線と、前記絶縁層の上部に形成され、前記複数本の配線
    のそれぞれに電気的に接続されると共に、入力信号の電
    圧レベルに応じて前記集積回路の所定の機能を切り換え
    る機能切り換え用外部接続端子を含む複数個の外部接続
    端子とを有する複数個のメモリチップを用意する工程
    と、(b)前記メモリチップの前記機能切り換え用外部
    接続端子に第1の電圧レベルの信号を供給する第1の配
    線基板と、前記メモリチップの前記機能切り換え用外部
    接続端子に第2の電圧レベルの信号を供給する第2の配
    線基板とを用意する工程と、(c)前記複数個のメモリ
    チップの一部を前記第1の配線基板に実装し、他の一部
    を前記第2の配線基板に実装することによって、前記機
    能の異なる複数種類のマルチチップモジュールを製造す
    る工程。
  14. 【請求項14】 前記第1の配線基板と、前記第2の配
    線基板は、前記メモリチップの前記機能切り換え用外部
    接続端子に接続される配線のパターンが互いに異なって
    いることを特徴とする請求項13記載の半導体装置の製
    造方法。
  15. 【請求項15】 前記第1の配線基板上に、前記メモリ
    チップの前記機能切り換え用外部接続端子に前記第1の
    電圧レベルの信号を供給する第1の半導体チップを実装
    し、前記第2の配線基板上に、前記メモリチップの前記
    機能切り換え用外部接続端子に前記第2の電圧レベルの
    信号を供給する第2の半導体チップを実装する工程をさ
    らに含むことを特徴とする請求項13記載の半導体装置
    の製造方法。
  16. 【請求項16】 前記メモリチップと前記第1の配線基
    板との間、および前記メモリチップと前記第2の配線基
    板との間にそれぞれ封止樹脂を充填する工程をさらに含
    むことを特徴とする請求項13記載の半導体装置の製造
    方法。
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