JP2004031916A - 両面半導体チップのための半導体パッケージ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】両面に集積回路が形成された半導体チップのための半導体パッケージを提供する。
【解決手段】第1面A及び第2面Bにそれぞれ集積回路が形成された半導体チップ100と、半導体チップ100の第1面Aに接着手段により接着されその両面に金属パターンが形成されたLOC型基板110と、半導体チップ100の第1面Aのボンディングパッドと、LOC型基板110の第2面のボンディングフィンガーとを連結する第1ワイヤ130と、半導体チップ100の第2面Bのボンディングパッドと、LOC型基板110の第1面のボンディングフィンガーとを連結する第2ワイヤ132と、半導体チップの第1面Aと、第1ワイヤ130を覆う第1シーリング材140と、LOC型基板110の下部において半導体チップ100と、第2ワイヤ132を覆う第2シーリング材142と、LOC型基板110の第2面114に搭載されたソルダボール150と、を備える。
【選択図】 図2
【解決手段】第1面A及び第2面Bにそれぞれ集積回路が形成された半導体チップ100と、半導体チップ100の第1面Aに接着手段により接着されその両面に金属パターンが形成されたLOC型基板110と、半導体チップ100の第1面Aのボンディングパッドと、LOC型基板110の第2面のボンディングフィンガーとを連結する第1ワイヤ130と、半導体チップ100の第2面Bのボンディングパッドと、LOC型基板110の第1面のボンディングフィンガーとを連結する第2ワイヤ132と、半導体チップの第1面Aと、第1ワイヤ130を覆う第1シーリング材140と、LOC型基板110の下部において半導体チップ100と、第2ワイヤ132を覆う第2シーリング材142と、LOC型基板110の第2面114に搭載されたソルダボール150と、を備える。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子に係り、より詳細には、両面半導体チップのための半導体パッケージ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体パッケージは、電子製品をはじめとしてコンピュータ、移動電話及びネットワーク装備などの情報産業においてもその需要が爆発的に増加している。特に、情報産業においては半導体パッケージの複合化、多機能化、高速化、小型薄膜化が切望されている。
【0003】
これらの条件を満たすために、パッケージング工程中に一つの半導体パッケージに2つ以上の半導体チップを入れて組立てる半導体パッケージが開発された。これをマルチチップパッケージ(MCP:Milti Chip Package)と呼ぶ。
【0004】
前記MCPを製造する方法は、相異なる2つの半導体チップを積層するか、あるいはパッケージング済みの2つの半導体パッケージを積層してなされる。しかし、2つの半導体チップ(または、半導体パッケージ)を積層して製造するMCPは、2つの半導体チップ(または、半導体パッケージ)を物理的に貼り合わせる方法によるため、接着面の剥離やボイドなどの欠陥が生じる可能性がある。さらに、それぞれの中央部にボンディングパッドを有する相異なる2つの半導体チップを貼り合わせる場合、ワイヤボンディングが正常に行われないという構造的な問題点がある。これらの問題はMCPの品質や信頼性を落とす原因となる。なお且つ、前記従来の方式は、半導体パッケージを根本的に縮めるには限界があるのが現状である。
なお、図1に示すように、既存の半導体チップ100は片面にのみ集積回路が形成され、その反対面には集積回路が形成されないのが普通であるが、集積度を高めるために、第1面A及び第2面Bの両方ともに集積回路を形成する技術が開発されている(たとえば、特許文献1参照)。
【0005】
図1は、両面に集積回路が形成された半導体チップを説明するための断面図である。このような両面半導体チップは、第1面A及び第2面Bにそれぞれ素子分離膜102A、102B、ゲート電極104A、104B、メタル層106A、106B及び保護膜108A、108Bが形成されてなる。両面にそれぞれ集積回路を形成する方法は、片面に対するウェーハの製造工程時に反対面にはフォトレジストなどよりなるブロッキング層を形成することにより、工程中に生じる熱、圧力などのストレスにより加工されていない反対面のパターンが損傷されることを防止する。
【0006】
このような方法により既存の256メガの半導体メモリチップ100の両面に集積回路を形成すれば512メガの半導体メモリチップが得られ、その結果、集積度が2倍ほど高まる。また、第1面Aにはメモリのうちダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ(DRAM)の機能を行う集積回路を形成し、反対面である第2面BにはスタティックRAM(SRAM)や不揮発性メモリあるいはASIC素子など他の機能を行う集積回路を形成することにより、一つの半導体チップ100に多機能を持たせる場合もある。
【0007】
また、両面に集積回路が形成された半導体チップ100は、エレクトリック・ダイ・ソート工程中に第1面Aに不良が生じても残りの第2面Bに形成された集積回路の機能を用いてパッケージングできるので、製品の歩留まりという側面で有利である。
【0008】
【特許文献1】
米国特許第6,150,708号公報(AMD(Advanced Micro Devices)社により出願されて登録された米国特許第6,150,708号公報(題目:Advanced CMOS Circuitry that utilizes both side of wafer surface for increased circuit density)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする技術的な課題は、その両面にそれぞれ集積回路が形成された半導体チップを用いて半導体パッケージを製造することから、小型薄膜化に有利であり、しかも多機能化及び高速化を実現する好適な両面半導体チップのための半導体パッケージを提供するところにある。
【0010】
本発明が解決しようとする他の技術的な課題は、前記両面半導体チップのための半導体パッケージの製造方法を提供するところにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前記技術的な課題を達成するために、本発明は、第1及び第2面にそれぞれ集積回路が形成された半導体チップと、前記半導体チップの第1面に接着手段により接着されその両面に金属パターンが形成されたLOC型基板と、前記半導体チップの第1面にあるボンディングパッドと、前記LOC型基板の第2面にあるボンディングフィンガーとを連結する第1ワイヤと、前記半導体チップの第2面にあるボンディングパッドと、前記LOC型基板の第1面にあるボンディングフィンガーとを連結する第2ワイヤと、前記LOC型基板の上部中央において露出された半導体チップの第1面と、第1ワイヤ及びLOC型基板の第2面の一部を覆う第1シーリング材と、前記LOC型基板の下部において前記半導体チップと、前記第2ワイヤ及び前記LOC型基板の第1面を覆う第2シーリング材と、前記LOC型基板の第2面に搭載されたソルダボールと、を備えることを特徴とする両面半導体チップのための半導体パッケージを提供する。
【0012】
本発明の好適な実施形態によれば、前記半導体チップの第1面に形成された集積回路はボンディングパッドが中央に形成されたことが好ましく、第2面に形成された集積回路はボンディングパッドが縁部に形成されたことが好ましい。
【0013】
また、前記半導体チップの第1及び第2面に形成された集積回路は、同じ機能を有する集積回路であっても良く、相異なる機能を有する集積回路であっても良い。
【0014】
好ましくは、前記LOC型基板はポリイミドテープよりなり、前記半導体チップとLOC型基板とを貼り合わせる接着手段は天然ゴムである。
【0015】
さらに、好ましくは、前記第1シーリング材は液状封止剤であり、前記第2シーリング材はEMCである。
【0016】
前記他の技術的な課題を達成するために、本発明は、第1面及び第2面の両面に集積回路が形成された半導体チップを用意する段階と、前記半導体チップの第1面に接着手段によりその両面に金属パターンの形成されたLOC型基板を取り付ける段階と、前記半導体チップの第2面にあるボンディングパッド及び前記LOC型基板の第1面にあるボンディングフィンガーを第2ワイヤにより連結するワイヤボンディングを行う段階と、前記半導体チップと、第2ワイヤ及び前記LOC型基板の第1面を第2シーリング材により覆う第1シーリング工程を行う段階と、前記LOC型基板により露出された半導体チップの第1面にあるボンディングパッド及びLOC型基板の第2面にあるボンディングフィンガーを第1ワイヤにより連結するワイヤボンディングを行う段階と、前記露出された半導体チップの第1面と、第1ワイヤ及びLOC型基板の第2面の一部を第1シーリング材により覆う第2シーリング工程を行う段階と、前記LOC型基板の第2面にソルダボールを搭載する段階と、を含むことを特徴とする両面半導体チップのための半導体パッケージの製造方法を提供する。
【0017】
本発明の好適な実施形態によれば、前記第2シーリング材を用いた第1シーリング工程はモールディング装備により行われることが好ましく、前記第1シーリング材を用いた第2シーリング工程はディスペンサーにより行われることが好ましい。
【0018】
前記ソルダボールの搭載段階後に、前記第2シーリング材の表面にマーキングを行う段階及びストリップ状態のLOC型基板をバラに分離する切断を行う段階をさらに含むことが好ましい。
【0019】
本発明によれば、半導体パッケージの小型薄膜化、多機能化及び高密度化を図ることができると共に、半導体パッケージの品質及び信頼性を高めることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。しかし、後述する実施形態は本発明を限定するものではなく、本発明が属する技術分野における当業者に、本発明の開示が実施可能な形に完全になるように発明の範ちゅうを知らせるために提供される。
【0021】
この明細書における半導体チップは最も広い意味として用いられ、メモリなど、特定の機能のみを行う半導体チップに限定することはない。本発明はその精神及び必須の特徴を離脱しない範囲内において他の方式によっても実施できる。
【0022】
例えば、後述する好適な実施形態においては、半導体チップの第1面及び第2面に形成された半導体集積回路がメモリ機能を有する素子であるが、これに限定されることなく、LOSIC回路としての機能やその他のASIC(Application Specific Integreted Circuit)としての機能を行う素子であっても良い。
【0023】
また、第1ワイヤが金線よりなるが、これに限定されることなく、半田付けバンプなどよりなっても良い。さらに、半導体チップとLOC(リード・オン・チップ)型基板とを貼り合わせる接着手段は天然ゴムであるが、これに限定されることなく、エポキシまたは接着テープなどの他の接着手段も採用可能である。よって、後述する好適な実施形態は単なる例示的なものに過ぎず、限定的な意味として用いられることはない。
【0024】
<両面半導体チップのための半導体パッケージの構造>
図2は、本発明に係る両面半導体チップのための半導体パッケージの断面図である。
【0025】
図2を参照すれば、本発明に係る両面半導体チップのための半導体パッケージの構成は、図1と同様に、第1面A及び第2面Bに集積回路が形成された半導体チップ100、前記半導体チップ100の第1面に取り付けられたLOC型基板110、第1ワイヤ130、第2ワイヤ132、第1シーリング材140及び第2シーリング材142を含んでなる。
【0026】
前記半導体チップ100のボンディングパッド(図示せず)は、第1面Aにおいては中央部に形成され、第2面Bにおいては縁部に沿って形成されている。また、第1面及び第2面に形成された集積回路はメモリ、ASIC、マイクロ・コントローラ・ユニット、LOSIC素子のうち何れか一つであっても良く、これらとは異なる集積回路であっても良い。
【0027】
メモリ素子を半導体チップ100の第1面A及び第2面Bに形成すれば集積度を2倍ほど高めることができ、他の機能の集積回路を形成すれば半導体チップの機能を多様化できるという長所がある。
【0028】
前記LOC型基板110は、中央部がポリイミドよりなるテープ112であり、両面に金属パターン114、116が形成されている。そして、LOC型基板110の中央部は、センターパッド型半導体チップ100のワイヤボンディングのために開放されている。従って、LOC型基板の第1面116は接着手段、例えば天然ゴム118により半導体チップ100と貼り合わせられる。
【0029】
一方、前記LOC型基板の第2面114にある金属パターン、例えばボンディングフィンガーは、半導体チップ100の第1面Aの中央部にあるボンディングパッド(図示せず)と第1ワイヤ130により連結される。そして、露出された半導体チップ100の第1面の一部、第1ワイヤ130及びLOC型基板110の第2面114の一部は第1シーリング材140、例えば液状封止剤により覆われて外部の衝撃から保護される。
【0030】
前記LOC型基板の第1面114にある金属パターン、例えばボンディングフィンガーは、半導体チップ100の第2面Bの縁部にあるボンディングパッドと第2ワイヤ132により連結される。そして、前記半導体チップ100、第2ワイヤ132、LOC型基板の第1面116は第2シーリング材、例えばEMC(エポキシ・モールド・コンパウンド)により覆われて外部の衝撃から保護される。
【0031】
最後に、前記LOC型基板110の両面にある金属パターン114、116は、LOC型基板110の第2面114においてソルダボール150とそれぞれ対応するように連結され、前記ソルダボール150は両面半導体チップを含む半導体パッケージが印刷回路基板などの外部回路と連結される端子となる。
【0032】
従って、本発明のように単一の半導体チップを用いて製造された半導体パッケージは、2つの半導体チップ(または、半導体パッケージ)を積層して貼り合わせた時と同じ機能を実現することができる。これにより、半導体パッケージは一層小型薄膜化する。また、2つの半導体チップ(または、半導体パッケージ)を積層して貼り合わせた時に生じ易い接着面の剥離問題や接着剤におけるボイドなどの工程欠陥を解消する結果、半導体パッケージの信頼性を高めることができる。
【0033】
<両面半導体チップのための半導体パッケージの製造方法>
図3ないし図9は、図2に示された半導体パッケージの製造方法を説明するための断面図である。
【0034】
図3を参照すれば、まず、両面に集積回路が形成された半導体チップ100を製造した後、ソーイング工程を通じてウェーハ状態の半導体チップ100をバラに分離する。その後、前記両面A、Bに集積回路が形成された半導体チップ100の第1面Aに接着手段である天然ゴム118によりLOC型基板110を取り付ける。前記LOC型基板110は、ポリイミドテープ112が中央部にあり、下部及び上部の第1面116及び第2面114にボンディングフィンガーなどの金属パターンがそれぞれ形成されている。
【0035】
図4を参照すれば、前記半導体チップ100及びLOC型基板110の取り付けられた半導体パッケージをひっくり返し、第2ワイヤ132を用いたワイヤボンディングを行う。ワイヤボンディングを行う方法は、半導体チップ100の第2面Bの縁部に形成されたボンディングパッドと、LOC型基板の第1面116にあるボンディングフィンガーとを金線により連結することによる。もし、半導体チップの第2面Bにもその中央部にボンディングパッドがあるならば、これを縁部に移動させるウェーハ製造工程をさらに行って半導体チップ100の設計を変えても良い。
【0036】
図5を参照すれば、前記ワイヤボンディング済みの半導体パッケージをモールディング装備に搭載して第2シーリング材142、例えばEMCにより第1シーリング工程を行う。従って、半導体チップ100、第2ワイヤ132及びLOC型基板の第1面116がEMCにより覆われて外部の衝撃から保護される状態となる。
【0037】
図6を参照すれば、前記第1シーリング工程済みの半導体パッケージをさらにひっくり返してワイヤボンディングをもう一回行う。前記ワイヤボンディング工程は、半導体チップ100の第1面Aの中央にあるボンディングパッドと、LOC型基板110の第2面114にあるボンディングフィンガーとを金線により連結する工程である。
【0038】
図7を参照すれば、前記ワイヤボンディング済みの半導体パッケージに対して第2シーリング工程を行う。前記第2シーリング工程は、第1シーリング材140、例えば液状の封止剤をディスペンサーに入れて滴下した後に硬化させる方式により行う。従って、露出された半導体チップ100の第1面Aの一部、第1ワイヤ130及びLOC型基板の第2面114の一部が第1シーリング材132により覆われて外部の衝撃から保護される。
【0039】
図8を参照すれば、前記第2シーリング工程済みの半導体パッケージにソルダボール150を搭載する。前記ソルダボール150はLOC型基板110の第2面114に搭載されるが、前記ソルダボール150は前記LOC型基板の両面にある金属パターン116、114のボンディングフィンガーとそれぞれ対応する。
【0040】
図9を参照すれば、前記ソルダボール150の搭載済みの半導体パッケージにマーキング工程を行う。製品名及び製造会社などを刻み込むマーキングは第2シーリング材142の下部表面Cにおいて行われる。前記マーキング工程済みの半導体パッケージはストリップ状態で多数の半導体パッケージが束ねられているが、切断工程を行い、束ねられた状態の半導体パッケージをバラに分離する。
【0041】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、下記の如き効果が得られる。
【0042】
まず、半導体チップの両面に集積回路を形成して半導体パッケージを製造することにより、半導体チップの高集積化及び半導体パッケージの小型薄膜化を図ることができる。
【0043】
第二に、半導体チップの両面にそれぞれの面に対して相異なる機能を行う集積回路を形成してパッケージングすることにより、半導体パッケージの機能複合化及び多機能化を図ることができる。
【0044】
第三に、従来のように接着手段により半導体チップや半導体パッケージを積層して貼り合わせることがないので、接着面における剥離問題や接着剤におけるボイドなどの工程不良を減らす結果、半導体パッケージの信頼性を高めることができる。
【0045】
本発明は前記実施形態に限定されず、本発明が属する技術的な思想内であれば、当業者によるさらに多くの変形が可能であるということは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】両面に集積回路が形成された半導体チップを説明するための断面図である。
【図2】本発明に係る両面半導体チップのための半導体パッケージの断面図である。
【図3】図2に示された半導体パッケージの製造方法を説明するための断面図である。
【図4】図3に続く半導体パッケージの製造方法を説明するための断面図である。
【図5】図4に続く半導体パッケージの製造方法を説明するための断面図である。
【図6】図5に続く半導体パッケージの製造方法を説明するための断面図である。
【図7】図6に続く半導体パッケージの製造方法を説明するための断面図である。
【図8】図7に続く半導体パッケージの製造方法を説明するための断面図である。
【図9】図8に続く半導体パッケージの製造方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
100…半導体チップ、
A…半導体チップの第1面、
B…半導体チップの第2面、
102…フィールド酸化膜、
104…ゲート電極、
106…メタル層、
108…保護膜、
110…LOC型基板、
112…ポリイミドテープ、
114…LOC型基板の第2面の金属パターン、
116…LOC型基板の第1面の金属パターン、
118…天然ゴム、
130…第1ワイヤ
132…第2ワイヤ、
140…第1シーリング材、
142…第2シーリング材、
150…ソルダボール、
C…マーキングが行われる面。
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子に係り、より詳細には、両面半導体チップのための半導体パッケージ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体パッケージは、電子製品をはじめとしてコンピュータ、移動電話及びネットワーク装備などの情報産業においてもその需要が爆発的に増加している。特に、情報産業においては半導体パッケージの複合化、多機能化、高速化、小型薄膜化が切望されている。
【0003】
これらの条件を満たすために、パッケージング工程中に一つの半導体パッケージに2つ以上の半導体チップを入れて組立てる半導体パッケージが開発された。これをマルチチップパッケージ(MCP:Milti Chip Package)と呼ぶ。
【0004】
前記MCPを製造する方法は、相異なる2つの半導体チップを積層するか、あるいはパッケージング済みの2つの半導体パッケージを積層してなされる。しかし、2つの半導体チップ(または、半導体パッケージ)を積層して製造するMCPは、2つの半導体チップ(または、半導体パッケージ)を物理的に貼り合わせる方法によるため、接着面の剥離やボイドなどの欠陥が生じる可能性がある。さらに、それぞれの中央部にボンディングパッドを有する相異なる2つの半導体チップを貼り合わせる場合、ワイヤボンディングが正常に行われないという構造的な問題点がある。これらの問題はMCPの品質や信頼性を落とす原因となる。なお且つ、前記従来の方式は、半導体パッケージを根本的に縮めるには限界があるのが現状である。
なお、図1に示すように、既存の半導体チップ100は片面にのみ集積回路が形成され、その反対面には集積回路が形成されないのが普通であるが、集積度を高めるために、第1面A及び第2面Bの両方ともに集積回路を形成する技術が開発されている(たとえば、特許文献1参照)。
【0005】
図1は、両面に集積回路が形成された半導体チップを説明するための断面図である。このような両面半導体チップは、第1面A及び第2面Bにそれぞれ素子分離膜102A、102B、ゲート電極104A、104B、メタル層106A、106B及び保護膜108A、108Bが形成されてなる。両面にそれぞれ集積回路を形成する方法は、片面に対するウェーハの製造工程時に反対面にはフォトレジストなどよりなるブロッキング層を形成することにより、工程中に生じる熱、圧力などのストレスにより加工されていない反対面のパターンが損傷されることを防止する。
【0006】
このような方法により既存の256メガの半導体メモリチップ100の両面に集積回路を形成すれば512メガの半導体メモリチップが得られ、その結果、集積度が2倍ほど高まる。また、第1面Aにはメモリのうちダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ(DRAM)の機能を行う集積回路を形成し、反対面である第2面BにはスタティックRAM(SRAM)や不揮発性メモリあるいはASIC素子など他の機能を行う集積回路を形成することにより、一つの半導体チップ100に多機能を持たせる場合もある。
【0007】
また、両面に集積回路が形成された半導体チップ100は、エレクトリック・ダイ・ソート工程中に第1面Aに不良が生じても残りの第2面Bに形成された集積回路の機能を用いてパッケージングできるので、製品の歩留まりという側面で有利である。
【0008】
【特許文献1】
米国特許第6,150,708号公報(AMD(Advanced Micro Devices)社により出願されて登録された米国特許第6,150,708号公報(題目:Advanced CMOS Circuitry that utilizes both side of wafer surface for increased circuit density)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする技術的な課題は、その両面にそれぞれ集積回路が形成された半導体チップを用いて半導体パッケージを製造することから、小型薄膜化に有利であり、しかも多機能化及び高速化を実現する好適な両面半導体チップのための半導体パッケージを提供するところにある。
【0010】
本発明が解決しようとする他の技術的な課題は、前記両面半導体チップのための半導体パッケージの製造方法を提供するところにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前記技術的な課題を達成するために、本発明は、第1及び第2面にそれぞれ集積回路が形成された半導体チップと、前記半導体チップの第1面に接着手段により接着されその両面に金属パターンが形成されたLOC型基板と、前記半導体チップの第1面にあるボンディングパッドと、前記LOC型基板の第2面にあるボンディングフィンガーとを連結する第1ワイヤと、前記半導体チップの第2面にあるボンディングパッドと、前記LOC型基板の第1面にあるボンディングフィンガーとを連結する第2ワイヤと、前記LOC型基板の上部中央において露出された半導体チップの第1面と、第1ワイヤ及びLOC型基板の第2面の一部を覆う第1シーリング材と、前記LOC型基板の下部において前記半導体チップと、前記第2ワイヤ及び前記LOC型基板の第1面を覆う第2シーリング材と、前記LOC型基板の第2面に搭載されたソルダボールと、を備えることを特徴とする両面半導体チップのための半導体パッケージを提供する。
【0012】
本発明の好適な実施形態によれば、前記半導体チップの第1面に形成された集積回路はボンディングパッドが中央に形成されたことが好ましく、第2面に形成された集積回路はボンディングパッドが縁部に形成されたことが好ましい。
【0013】
また、前記半導体チップの第1及び第2面に形成された集積回路は、同じ機能を有する集積回路であっても良く、相異なる機能を有する集積回路であっても良い。
【0014】
好ましくは、前記LOC型基板はポリイミドテープよりなり、前記半導体チップとLOC型基板とを貼り合わせる接着手段は天然ゴムである。
【0015】
さらに、好ましくは、前記第1シーリング材は液状封止剤であり、前記第2シーリング材はEMCである。
【0016】
前記他の技術的な課題を達成するために、本発明は、第1面及び第2面の両面に集積回路が形成された半導体チップを用意する段階と、前記半導体チップの第1面に接着手段によりその両面に金属パターンの形成されたLOC型基板を取り付ける段階と、前記半導体チップの第2面にあるボンディングパッド及び前記LOC型基板の第1面にあるボンディングフィンガーを第2ワイヤにより連結するワイヤボンディングを行う段階と、前記半導体チップと、第2ワイヤ及び前記LOC型基板の第1面を第2シーリング材により覆う第1シーリング工程を行う段階と、前記LOC型基板により露出された半導体チップの第1面にあるボンディングパッド及びLOC型基板の第2面にあるボンディングフィンガーを第1ワイヤにより連結するワイヤボンディングを行う段階と、前記露出された半導体チップの第1面と、第1ワイヤ及びLOC型基板の第2面の一部を第1シーリング材により覆う第2シーリング工程を行う段階と、前記LOC型基板の第2面にソルダボールを搭載する段階と、を含むことを特徴とする両面半導体チップのための半導体パッケージの製造方法を提供する。
【0017】
本発明の好適な実施形態によれば、前記第2シーリング材を用いた第1シーリング工程はモールディング装備により行われることが好ましく、前記第1シーリング材を用いた第2シーリング工程はディスペンサーにより行われることが好ましい。
【0018】
前記ソルダボールの搭載段階後に、前記第2シーリング材の表面にマーキングを行う段階及びストリップ状態のLOC型基板をバラに分離する切断を行う段階をさらに含むことが好ましい。
【0019】
本発明によれば、半導体パッケージの小型薄膜化、多機能化及び高密度化を図ることができると共に、半導体パッケージの品質及び信頼性を高めることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。しかし、後述する実施形態は本発明を限定するものではなく、本発明が属する技術分野における当業者に、本発明の開示が実施可能な形に完全になるように発明の範ちゅうを知らせるために提供される。
【0021】
この明細書における半導体チップは最も広い意味として用いられ、メモリなど、特定の機能のみを行う半導体チップに限定することはない。本発明はその精神及び必須の特徴を離脱しない範囲内において他の方式によっても実施できる。
【0022】
例えば、後述する好適な実施形態においては、半導体チップの第1面及び第2面に形成された半導体集積回路がメモリ機能を有する素子であるが、これに限定されることなく、LOSIC回路としての機能やその他のASIC(Application Specific Integreted Circuit)としての機能を行う素子であっても良い。
【0023】
また、第1ワイヤが金線よりなるが、これに限定されることなく、半田付けバンプなどよりなっても良い。さらに、半導体チップとLOC(リード・オン・チップ)型基板とを貼り合わせる接着手段は天然ゴムであるが、これに限定されることなく、エポキシまたは接着テープなどの他の接着手段も採用可能である。よって、後述する好適な実施形態は単なる例示的なものに過ぎず、限定的な意味として用いられることはない。
【0024】
<両面半導体チップのための半導体パッケージの構造>
図2は、本発明に係る両面半導体チップのための半導体パッケージの断面図である。
【0025】
図2を参照すれば、本発明に係る両面半導体チップのための半導体パッケージの構成は、図1と同様に、第1面A及び第2面Bに集積回路が形成された半導体チップ100、前記半導体チップ100の第1面に取り付けられたLOC型基板110、第1ワイヤ130、第2ワイヤ132、第1シーリング材140及び第2シーリング材142を含んでなる。
【0026】
前記半導体チップ100のボンディングパッド(図示せず)は、第1面Aにおいては中央部に形成され、第2面Bにおいては縁部に沿って形成されている。また、第1面及び第2面に形成された集積回路はメモリ、ASIC、マイクロ・コントローラ・ユニット、LOSIC素子のうち何れか一つであっても良く、これらとは異なる集積回路であっても良い。
【0027】
メモリ素子を半導体チップ100の第1面A及び第2面Bに形成すれば集積度を2倍ほど高めることができ、他の機能の集積回路を形成すれば半導体チップの機能を多様化できるという長所がある。
【0028】
前記LOC型基板110は、中央部がポリイミドよりなるテープ112であり、両面に金属パターン114、116が形成されている。そして、LOC型基板110の中央部は、センターパッド型半導体チップ100のワイヤボンディングのために開放されている。従って、LOC型基板の第1面116は接着手段、例えば天然ゴム118により半導体チップ100と貼り合わせられる。
【0029】
一方、前記LOC型基板の第2面114にある金属パターン、例えばボンディングフィンガーは、半導体チップ100の第1面Aの中央部にあるボンディングパッド(図示せず)と第1ワイヤ130により連結される。そして、露出された半導体チップ100の第1面の一部、第1ワイヤ130及びLOC型基板110の第2面114の一部は第1シーリング材140、例えば液状封止剤により覆われて外部の衝撃から保護される。
【0030】
前記LOC型基板の第1面114にある金属パターン、例えばボンディングフィンガーは、半導体チップ100の第2面Bの縁部にあるボンディングパッドと第2ワイヤ132により連結される。そして、前記半導体チップ100、第2ワイヤ132、LOC型基板の第1面116は第2シーリング材、例えばEMC(エポキシ・モールド・コンパウンド)により覆われて外部の衝撃から保護される。
【0031】
最後に、前記LOC型基板110の両面にある金属パターン114、116は、LOC型基板110の第2面114においてソルダボール150とそれぞれ対応するように連結され、前記ソルダボール150は両面半導体チップを含む半導体パッケージが印刷回路基板などの外部回路と連結される端子となる。
【0032】
従って、本発明のように単一の半導体チップを用いて製造された半導体パッケージは、2つの半導体チップ(または、半導体パッケージ)を積層して貼り合わせた時と同じ機能を実現することができる。これにより、半導体パッケージは一層小型薄膜化する。また、2つの半導体チップ(または、半導体パッケージ)を積層して貼り合わせた時に生じ易い接着面の剥離問題や接着剤におけるボイドなどの工程欠陥を解消する結果、半導体パッケージの信頼性を高めることができる。
【0033】
<両面半導体チップのための半導体パッケージの製造方法>
図3ないし図9は、図2に示された半導体パッケージの製造方法を説明するための断面図である。
【0034】
図3を参照すれば、まず、両面に集積回路が形成された半導体チップ100を製造した後、ソーイング工程を通じてウェーハ状態の半導体チップ100をバラに分離する。その後、前記両面A、Bに集積回路が形成された半導体チップ100の第1面Aに接着手段である天然ゴム118によりLOC型基板110を取り付ける。前記LOC型基板110は、ポリイミドテープ112が中央部にあり、下部及び上部の第1面116及び第2面114にボンディングフィンガーなどの金属パターンがそれぞれ形成されている。
【0035】
図4を参照すれば、前記半導体チップ100及びLOC型基板110の取り付けられた半導体パッケージをひっくり返し、第2ワイヤ132を用いたワイヤボンディングを行う。ワイヤボンディングを行う方法は、半導体チップ100の第2面Bの縁部に形成されたボンディングパッドと、LOC型基板の第1面116にあるボンディングフィンガーとを金線により連結することによる。もし、半導体チップの第2面Bにもその中央部にボンディングパッドがあるならば、これを縁部に移動させるウェーハ製造工程をさらに行って半導体チップ100の設計を変えても良い。
【0036】
図5を参照すれば、前記ワイヤボンディング済みの半導体パッケージをモールディング装備に搭載して第2シーリング材142、例えばEMCにより第1シーリング工程を行う。従って、半導体チップ100、第2ワイヤ132及びLOC型基板の第1面116がEMCにより覆われて外部の衝撃から保護される状態となる。
【0037】
図6を参照すれば、前記第1シーリング工程済みの半導体パッケージをさらにひっくり返してワイヤボンディングをもう一回行う。前記ワイヤボンディング工程は、半導体チップ100の第1面Aの中央にあるボンディングパッドと、LOC型基板110の第2面114にあるボンディングフィンガーとを金線により連結する工程である。
【0038】
図7を参照すれば、前記ワイヤボンディング済みの半導体パッケージに対して第2シーリング工程を行う。前記第2シーリング工程は、第1シーリング材140、例えば液状の封止剤をディスペンサーに入れて滴下した後に硬化させる方式により行う。従って、露出された半導体チップ100の第1面Aの一部、第1ワイヤ130及びLOC型基板の第2面114の一部が第1シーリング材132により覆われて外部の衝撃から保護される。
【0039】
図8を参照すれば、前記第2シーリング工程済みの半導体パッケージにソルダボール150を搭載する。前記ソルダボール150はLOC型基板110の第2面114に搭載されるが、前記ソルダボール150は前記LOC型基板の両面にある金属パターン116、114のボンディングフィンガーとそれぞれ対応する。
【0040】
図9を参照すれば、前記ソルダボール150の搭載済みの半導体パッケージにマーキング工程を行う。製品名及び製造会社などを刻み込むマーキングは第2シーリング材142の下部表面Cにおいて行われる。前記マーキング工程済みの半導体パッケージはストリップ状態で多数の半導体パッケージが束ねられているが、切断工程を行い、束ねられた状態の半導体パッケージをバラに分離する。
【0041】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、下記の如き効果が得られる。
【0042】
まず、半導体チップの両面に集積回路を形成して半導体パッケージを製造することにより、半導体チップの高集積化及び半導体パッケージの小型薄膜化を図ることができる。
【0043】
第二に、半導体チップの両面にそれぞれの面に対して相異なる機能を行う集積回路を形成してパッケージングすることにより、半導体パッケージの機能複合化及び多機能化を図ることができる。
【0044】
第三に、従来のように接着手段により半導体チップや半導体パッケージを積層して貼り合わせることがないので、接着面における剥離問題や接着剤におけるボイドなどの工程不良を減らす結果、半導体パッケージの信頼性を高めることができる。
【0045】
本発明は前記実施形態に限定されず、本発明が属する技術的な思想内であれば、当業者によるさらに多くの変形が可能であるということは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】両面に集積回路が形成された半導体チップを説明するための断面図である。
【図2】本発明に係る両面半導体チップのための半導体パッケージの断面図である。
【図3】図2に示された半導体パッケージの製造方法を説明するための断面図である。
【図4】図3に続く半導体パッケージの製造方法を説明するための断面図である。
【図5】図4に続く半導体パッケージの製造方法を説明するための断面図である。
【図6】図5に続く半導体パッケージの製造方法を説明するための断面図である。
【図7】図6に続く半導体パッケージの製造方法を説明するための断面図である。
【図8】図7に続く半導体パッケージの製造方法を説明するための断面図である。
【図9】図8に続く半導体パッケージの製造方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
100…半導体チップ、
A…半導体チップの第1面、
B…半導体チップの第2面、
102…フィールド酸化膜、
104…ゲート電極、
106…メタル層、
108…保護膜、
110…LOC型基板、
112…ポリイミドテープ、
114…LOC型基板の第2面の金属パターン、
116…LOC型基板の第1面の金属パターン、
118…天然ゴム、
130…第1ワイヤ
132…第2ワイヤ、
140…第1シーリング材、
142…第2シーリング材、
150…ソルダボール、
C…マーキングが行われる面。
Claims (20)
- 第1及び第2面にそれぞれ集積回路が形成された半導体チップと、
前記半導体チップの第1面に接着手段により接着されその両面に金属パターンが形成されたLOC型基板と、
前記半導体チップの第1面にあるボンディングパッドと、前記LOC型基板の第2面にあるボンディングフィンガーとを連結する第1ワイヤと、
前記半導体チップの第2面にあるボンディングパッドと、前記LOC型基板の第1面にあるボンディングフィンガーとを連結する第2ワイヤと、
前記LOC型基板の上部中央において露出された半導体チップの第1面と、第1ワイヤ及びLOC型基板の第2面の一部を覆う第1シーリング材と、
前記LOC型基板の下部において前記半導体チップと、前記第2ワイヤ及び前記LOC型基板の第1面を覆う第2シーリング材と、
前記LOC型基板の第2面に搭載されたソルダボールと、を備えることを特徴とする両面半導体チップのための半導体パッケージ。 - 前記半導体チップの第1面に形成された集積回路は、ボンディングパッドが中央に形成されたことを特徴とする請求項1に記載の両面半導体チップのための半導体パッケージ。
- 前記半導体チップの第2面に形成された集積回路は、ボンディングパッドが縁部に形成されたことを特徴とする請求項1に記載の両面半導体チップのための半導体パッケージ。
- 前記LOC型基板は、ポリイミドテープよりなることを特徴とする請求項1に記載の両面半導体チップのための半導体パッケージ。
- 前記半導体チップの第1及び第2面に形成された集積回路は、同じ機能を有することを特徴とする請求項1に記載の両面半導体チップのための半導体パッケージ。
- 前記半導体チップの第1及び第2面に形成された集積回路は、相異なる機能を有することを特徴とする請求項1に記載の両面半導体チップのための半導体パッケージ。
- 前記半導体チップとLOC型基板とを貼り合わせる接着手段は、天然ゴムであることを特徴とする請求項1に記載の両面半導体チップのための半導体パッケージ。
- 前記第1シーリング材は、液状封止剤であることを特徴とする請求項1に記載の両面半導体チップのための半導体パッケージ。
- 前記第2シーリング材は、EMCであることを特徴とする請求項1に記載の両面半導体チップのための半導体パッケージ。
- 第1面及び第2面の両面に集積回路が形成された半導体チップを用意する段階と、
前記半導体チップの第1面に接着手段によりその両面に金属パターンの形成されたLOC型基板を取り付ける段階と、
前記半導体チップの第2面にあるボンディングパッド及び前記LOC型基板の第1面にあるボンディングフィンガーを第2ワイヤにより連結するワイヤボンディングを行う段階と、
前記半導体チップと、第2ワイヤ及び前記LOC型基板の第1面を第2シーリング材により覆う第1シーリング工程を行う段階と、
前記LOC型基板により露出された半導体チップの第1面にあるボンディングパッド及びLOC型基板の第2面にあるボンディングフィンガーを第1ワイヤにより連結するワイヤボンディングを行う段階と、
前記露出された半導体チップの第1面と、第1ワイヤ及びLOC型基板の第2面の一部を第1シーリング材により覆う第2シーリング工程を行う段階と、
前記LOC型基板の第2面にソルダボールを搭載する段階と、を含むことを特徴とする両面半導体チップのための半導体パッケージの製造方法。 - 前記半導体チップの両面には、同じ機能を有する集積回路が形成されたことを特徴とする請求項10に記載の両面半導体チップのための半導体パッケージの製造方法。
- 前記半導体チップの両面には、相異なる機能を有する集積回路が形成されたことを特徴とする請求項10に記載の両面半導体チップのための半導体パッケージの製造方法。
- 前記半導体チップの第1面には、ボンディングパッドが中央部に形成されたことを特徴とする請求項10に記載の両面半導体チップのための半導体パッケージの製造方法。
- 前記半導体チップの第2面には、ボンディングパッドが縁部に形成されたことを特徴とする請求項10に記載の両面半導体チップのための半導体パッケージの製造方法。
- 前記半導体チップとLOC型基板とを貼り合わせる接着手段は、天然ゴムであることを特徴とする請求項10に記載の両面半導体チップのための半導体パッケージの製造方法。
- 前記LOC型基板は、ポリイミドテープよりなることを特徴とする請求項10に記載の両面半導体チップのための半導体パッケージの製造方法。
- 前記第2シーリング材を用いた第1シーリング工程は、モールディング装備を用いて行われることを特徴とする請求項10に記載の両面半導体チップのための半導体パッケージの製造方法。
- 前記第1シーリング材を用いた第2シーリング工程は、ディスペンサーを用いて行われることを特徴とする請求項10に記載の両面半導体チップのための半導体パッケージの製造方法。
- 前記ソルダボールの搭載段階後に、前記第2シーリング材の表面にマーキングを行う段階をさらに含むことを特徴とする請求項10に記載の両面半導体チップのための半導体パッケージの製造方法。
- 前記マーキング段階後に、ストリップ状態のLOC型基板をバラに分離する切断を行う段階をさらに含むことを特徴とする請求項19に記載の両面半導体チップのための半導体パッケージの製造方法。
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