JP2004047938A - Method for manufacturing semiconductor device and semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ICチップ等の半導体素子を積層してパッケージにする半導体装置の製造方法及び半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、ICチップ等の半導体素子を積層する場合、たとえば図7に示す方法が知られている。すなわち、図7(a)に示すAlパッド2を有するICチップ1に対し、図7(b)に示すように、Dicing Before Griding の技術を使用してたとえば50μm厚に薄型化する。次いで、図7(c)に示すように、Alパッド2の導電化処理により導電膜3を形成する。導電化処理に際しては、無電解Ni/Auメッキによる処理が行われる。
【0003】
導電化処理が行われた後、図7(d)に示すように、レーザ加工により、ICチップ1の裏面からAlパッド2に到達するまで貫通させたスルーホール4を形成する。スルーホール4が形成されると、図7(e)に示すように、ICチップ1の裏面及びスルーホール4に絶縁膜5を形成する。絶縁膜5が形成されると、図7(f)に示すように、ICチップ1の裏面からAlパッド2に到達するまで貫通させた貫通孔6を形成した後、図7(g)に示すように、貫通孔6に導電樹脂7を充填する。
【0004】
このようにして形成されたICチップ1は、図7(h)に示すように、下方のICチップ1のAlパッド2上の導電膜3及び上方のICチップ1の導電樹脂7間を、半田材又は導電接着剤による導電材8を介して導通をとることで、積層される。このようなICチップ1の積層が行われると、最後に図7(i)に示すように、たとえば最下方のICチップ1の導電樹脂7の部分に半田ボール9を付けた後、パッケージングされる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した半導体装置の積層方法では、たとえば50μm厚に薄型化された個々のICチップ1にスルーホール4を形成し、そのスルーホール4に絶縁膜5を形成し、さらに貫通孔6を形成してその貫通孔6に導電樹脂7を充填した後、導電材8を介してICチップ1を積層するようにしている。つまり、積層される前に個々のICチップ1にスルーホール化に伴う処理を行うようにしているため、薄型化されたICチップ1の強度等の点から、その処理が困難となるものと考えられる。
【0006】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、スルーホール化に伴う処理を容易かつ確実に行うことができる半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供することができるようにするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置の製造方法は、ベース部材の電極に半導体素子の表面側のバンプをフリップチップ実装する工程と、半導体素子の裏面側からバンプに到達するまでスルーホールを形成する工程と、スルーホールに導電ビアを形成する工程とを有し、導電ビアに次の半導体素子のバンプをフリップチップ実装するとともに、スルーホールの形成と導電ビアの形成とを行って順次、次の半導体素子を積層することを特徴とする。
【0008】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、スルーホールに絶縁材を充填させる工程と、半導体素子の裏面側からバンプに到達するまで充填させた絶縁材に孔を形成する工程とを有するようにすることができる。
【0009】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体素子のフリップチップ実装後、半導体素子の裏面側を研削し、半導体素子の厚みを薄くする工程を有するようにすることができる。
【0010】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体素子のフリップチップ実装時、比熱の高い材料、融点の高い材料、透過率の低い材料の少なくとも一つの材料を介して接続する工程を有するようにすることができる。
【0011】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体素子のフリップチップ実装時、ベース部材との間及び半導体素子との間に接着剤を充填させる工程を有するようにすることができる。
【0012】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、最上方の半導体素子の裏面側に導電ビアに導通する導電膜を形成する工程と、導電膜に異種の半導体素子のバンプを接続する工程とを有するようにすることができる。
【0013】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、ベース部材に、ワイヤーボンディングされた半導体素子を実装する工程を有するようにすることができる。
【0014】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、ベース部材は、基板又は半導体素子であるようにすることができる。
【0015】
本発明の半導体装置は、ベース部材と、ベース部材の電極に導電ビアに導通するバンプがフリップチップ実装された半導体素子と、導電ビア及びこの導電ビアに導通するバンプを有する他の複数の半導体素子とを備え、他の半導体素子が導電ビアに対するバンプの導通がとられるように順次フリップチップ実装されてなることを特徴とする。
【0016】
また、本発明の半導体装置は、半導体素子のフリップチップ実装後、半導体素子の裏面側が研削され、半導体素子の厚みが薄くされているようにすることができる。
【0017】
また、本発明の半導体装置は、半導体素子は、比熱の高い材料、融点の高い材料、透過率の低い材料の少なくとも一つの材料を介してフリップチップ実装されているようにすることができる。
【0018】
また、本発明の半導体装置は、ベース部材との間及び半導体素子との間に接着剤が充填されているようにすることができる。
【0019】
また、本発明の半導体装置は、最上方の半導体素子の裏面側に導電ビアに導通する導電膜が形成され、導電膜に異種の半導体素子のバンプが接続されているようにすることができる。
【0020】
また、本発明の半導体装置は、ベース部材に、ワイヤーボンディングされた半導体素子が実装されているようにすることができる。
【0021】
また、本発明の半導体装置は、ベース部材は、基板又は半導体素子であるようにすることができる。
【0022】
本発明の半導体装置の製造方法及び半導体装置は、ベース部材の電極に半導体素子の表面側のバンプをフリップチップ実装し、半導体素子の裏面側からバンプに到達するまでスルーホールを形成し、スルーホールに導電ビアを形成するとともに、導電ビアに次の半導体素子のバンプをフリップチップ実装し、スルーホールの形成と導電ビアの形成とを行って順次、次の半導体素子を積層するようにする。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【0024】
図1は、本発明の半導体装置の製造方法の一実施の形態を示す図、図2〜図6は、他の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【0025】
まず、図1(a)に示すように、たとえばベース基板10のパッド11に、半導体素子としてのICチップ20の表面側のバンプ21をたとえば半田12を介してフリップチップ実装する。ここで、半田12は、後述のレーザ加工等による耐熱性のよいものが好ましく、比熱の高い材料、融点が高い材料、透過率の低い材料を用いることができ、例えば鉛フリー半田等がある。また、ベース基板10とICチップ20との間に接着剤13を充填することで、ベース基板10とICチップ20との熱膨張率差に起因する応力による影響が避けられる。
【0026】
なお、ベース基板10の代りにICチップを用いるようにしてもよい。また、ベース基板10にICチップ20をフリップチップ実装した後、ICチップ20の裏面側を研削し、ICチップ20の厚みを薄くすることもできる。このように、ICチップ20の厚みを薄くすることで、後述のスルーホール22の形成を容易に行うことができる。また、半導体素子としては、ウェハとしてもよい。
【0027】
次いで、図1(b)に示すように、ICチップ20の裏面側からバンプ21に到達するまでレーザ加工等によってスルーホール22を形成した後、図1(c)に示すように、ICチップ20の裏面及びスルーホール22に絶縁樹脂23を塗布及び充填させる。
【0028】
次いで、図1(d)に示すように、ICチップ20の裏面側からバンプ21に到達するまでレーザ加工等によって孔24を形成した後、図1(e)に示すように、その孔24に導電ビア25を形成する。導電ビア25の形成に際しては、Au粒子等をインクジェット吐出技術を用いてもよい。
【0029】
次いで、図1(f)に示すように、次のICチップ20のバンプ21を先のICチップ20の導電ビア25に接続することで、先のICチップ20上に次のICチップ20を積層する。その後、図1(b)〜図1(e)に示した手順で次のICチップ20に導電ビア25を形成し、同様に次のICチップ20にさらに次のICチップ20を積層する。
【0030】
以上のような手順により、たとえば図1(g)に示すように、ベース基板10上にたとえば4個のICチップ20を積層することができる。
【0031】
このように本実施の形態では、ベース基板10のパッド11にICチップ20の表面側のバンプ21をフリップチップ実装し、ICチップ20の裏面側からバンプ21に到達するまでスルーホール22を形成し、スルーホール22に導電ビア25を形成するとともに、導電ビア25に次のICチップ20のバンプ21をフリップチップ実装し、スルーホール22の形成と導電ビア25の形成とを行って順次、次のICチップ20を積層するようにした。つまり、従来とは異なり、積層された後にICチップ20にスルーホール化に伴う処理を行うようにしているため、薄型化されたICチップ20の強度等を確保することができることから、スルーホール化に伴う処理を容易かつ確実に行うことができる。
【0032】
なお、本実施の形態では、ベース基板10上に4個のICチップ20を積層した場合について説明したが、この例に限らず、3個以下、5個以上であってもよい。
【0033】
また、本実施の形態では、ベース基板10上に同種のICチップ20を積層する場合について説明したが、この例に限らず、たとえば図2に示すように、ICチップ20上に異種のICチップ30を積層することも可能である。この場合、ICチップ20の導電ビア25に導通する導電膜26を形成し、その導電膜26に異種のICチップ30のバンプ31を接続するようにする。また、ICチップ20とICチップ30との間に接着剤27を充填することでICチップ20とICチップ30との熱膨張率差に起因する応力による影響が避けられる。
【0034】
また、図3に示すように、積層したICチップ20のうち、最下方のICチップ20の導電ビア25に導電膜27aを形成し、その導電膜27aに半田ボール28を付けることで、WCSP(Wafer level Chip Size Package) に積層することも可能である。
【0035】
また、図4に示すように、ベース基板10上にたとえば4個のICチップ20を積層するとともに、ベース基板10に導電膜27a,29を形成し、その導電膜27aに半田ボール28を付けることで、インターポーザに積層化することも可能である。
【0036】
また、図5に示すように、ベース基板10にICチップ40をワイヤー41により接続して実装させる実装工程を混在させることもできる。この場合、ICチップ40のバンプ42と導電膜27cとをワイヤー41により接続する。また、導電膜27cは、導電膜27a,27bを介して半田ボール28と導通がとられるようにする。
【0037】
また、図6に示すように、ベース基板10上のICチップ40のバンプ43と最上方のICチップ20の導電ビア25とをワイヤー44により接続させる実装工程を混在させることもできる。
【0038】
【発明の効果】
以上の如く本発明に係る半導体装置の製造方法及び半導体装置によれば、ベース部材の電極に半導体素子の表面側のバンプをフリップチップ実装し、半導体素子の裏面側からバンプに到達するまでスルーホールを形成し、スルーホールに導電ビアを形成するとともに、導電ビアに次の半導体素子のバンプをフリップチップ実装し、スルーホールの形成と導電ビアの形成とを行って順次、次の半導体素子を積層するようにしたので、スルーホール化に伴う処理を容易かつ確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の製造方法の一実施の形態を示す図である。
【図2】他の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図3】他の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図4】他の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図5】他の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図6】他の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図7】従来の半導体装置の製造方法の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
10 ベース基板
11 パッド
12 半田
13,27 接着剤
20,30,40 ICチップ
21,31,42,43 バンプ
22 スルーホール
23 絶縁樹脂
25 導電ビア
26,27a,27b,29 導電膜
28 半田ボール
41,44 ワイヤー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device in which a semiconductor element such as an IC chip is stacked and packaged.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when semiconductor elements such as IC chips are stacked, for example, a method shown in FIG. 7 is known. That is, as shown in FIG. 7B, the thickness of the
[0003]
After the conducting process is performed, as shown in FIG. 7D, through
[0004]
As shown in FIG. 7 (h), the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-described lamination method of a semiconductor device, a
[0006]
The present invention has been made in view of such a situation, and provides a method of manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device capable of easily and reliably performing a process associated with forming a through hole. It is.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of flip-chip mounting a bump on a front surface side of a semiconductor element on an electrode of a base member, a step of forming a through hole from the back side of the semiconductor element to reach the bump, Forming a conductive via in the hole, flip-chip mounting a bump of the next semiconductor element in the conductive via, forming a through hole and forming a conductive via, and sequentially stacking the next semiconductor element It is characterized by doing.
[0008]
Further, the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a step of filling the through hole with an insulating material and a step of forming a hole in the filled insulating material until reaching the bump from the back surface side of the semiconductor element. can do.
[0009]
Further, the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention may include a step of grinding the back surface side of the semiconductor element after flip-chip mounting the semiconductor element to reduce the thickness of the semiconductor element.
[0010]
Further, the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a step of connecting via at least one of a material having a high specific heat, a material having a high melting point, and a material having a low transmittance when flip-chip mounting a semiconductor element. can do.
[0011]
In addition, the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention may include a step of filling an adhesive between the semiconductor element and the base member and between the semiconductor element and the semiconductor element when flip-chip mounting the semiconductor element.
[0012]
Further, the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a conductive film that is conductive to a conductive via on the back surface side of the uppermost semiconductor element, and a step of connecting a bump of a different kind of semiconductor element to the conductive film. You can do so.
[0013]
In addition, the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention may include a step of mounting a wire-bonded semiconductor element on a base member.
[0014]
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the base member may be a substrate or a semiconductor element.
[0015]
The semiconductor device of the present invention includes a base member, a semiconductor element in which a bump conducting to a conductive via is connected to an electrode of the base member by flip-chip mounting, and a plurality of other semiconductor elements having a conductive via and a bump conducting to the conductive via. And the other semiconductor elements are sequentially flip-chip mounted so that the bumps are electrically connected to the conductive vias.
[0016]
Further, in the semiconductor device of the present invention, after the semiconductor element is flip-chip mounted, the back surface side of the semiconductor element can be ground to reduce the thickness of the semiconductor element.
[0017]
Further, in the semiconductor device of the present invention, the semiconductor element can be flip-chip mounted via at least one of a material having a high specific heat, a material having a high melting point, and a material having a low transmittance.
[0018]
In the semiconductor device of the present invention, an adhesive may be filled between the base member and the semiconductor element.
[0019]
Further, in the semiconductor device of the present invention, a conductive film that is connected to the conductive via may be formed on the back surface side of the uppermost semiconductor element, and bumps of different kinds of semiconductor elements may be connected to the conductive film.
[0020]
Further, in the semiconductor device of the present invention, a wire-bonded semiconductor element can be mounted on the base member.
[0021]
Further, in the semiconductor device of the present invention, the base member can be a substrate or a semiconductor element.
[0022]
The method for manufacturing a semiconductor device and the semiconductor device according to the present invention include flip-chip mounting a bump on a front surface of a semiconductor element on an electrode of a base member, forming a through hole from the back side of the semiconductor element to the bump, A conductive via is formed on the conductive via, a bump of the next semiconductor element is flip-chip mounted on the conductive via, a through hole is formed and a conductive via is formed, and the next semiconductor element is sequentially stacked.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[0024]
FIG. 1 is a view showing one embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, and FIGS. 2 to 6 are views for explaining a method of manufacturing another semiconductor device.
[0025]
First, as shown in FIG. 1A, bumps 21 on the front side of an
[0026]
Note that an IC chip may be used instead of the
[0027]
Next, as shown in FIG. 1B, a through
[0028]
Next, as shown in FIG. 1D, a
[0029]
Next, as shown in FIG. 1F, the
[0030]
By the above-described procedure, for example, as shown in FIG. 1G, for example, four
[0031]
As described above, in the present embodiment, the
[0032]
In the present embodiment, the case where four
[0033]
In this embodiment, the case where the same type of
[0034]
As shown in FIG. 3, a
[0035]
Further, as shown in FIG. 4, for example, four
[0036]
Further, as shown in FIG. 5, a mounting step of connecting and mounting the
[0037]
Further, as shown in FIG. 6, a mounting process of connecting the
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for manufacturing a semiconductor device and the semiconductor device according to the present invention, the bumps on the front side of the semiconductor element are flip-chip mounted on the electrodes of the base member, and the through holes are formed from the back side of the semiconductor element to the bumps. Then, a conductive via is formed in the through hole, and a bump of the next semiconductor element is flip-chip mounted on the conductive via, a through hole is formed, and a conductive via is formed. Therefore, it is possible to easily and reliably perform the processing associated with the formation of the through hole.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
FIG. 2 is a drawing for explaining another method of manufacturing a semiconductor device.
FIG. 3 is a diagram for explaining a method for manufacturing another semiconductor device.
FIG. 4 is a diagram for explaining another method of manufacturing a semiconductor device.
FIG. 5 is a diagram for explaining another method of manufacturing a semiconductor device.
FIG. 6 is a view illustrating a method for manufacturing another semiconductor device.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記半導体素子の裏面側から前記バンプに到達するまでスルーホールを形成する工程と、
前記スルーホールに導電ビアを形成する工程と
を有し、
前記導電ビアに次の半導体素子のバンプをフリップチップ実装するとともに、前記スルーホールの形成と前記導電ビアの形成とを行って順次、次の半導体素子を積層することを特徴とする半導体装置の製造方法。A step of flip-chip mounting a bump on the front side of the semiconductor element on the electrode of the base member,
Forming a through hole from the back side of the semiconductor element to reach the bump;
Forming a conductive via in the through hole,
Manufacturing the semiconductor device, flip-chip mounting a bump of the next semiconductor element on the conductive via, forming the through hole and forming the conductive via, and sequentially stacking the next semiconductor element. Method.
前記半導体素子の裏面側から前記バンプに到達するまで前記充填させた絶縁材に孔を形成する工程とを有する
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。A step of filling the through hole with an insulating material,
Forming a hole in the filled insulating material from the back side of the semiconductor element to reach the bump.
前記導電膜に異種の半導体素子のバンプを接続する工程とを有する
ことを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の半導体装置の製造方法。Forming a conductive film conducting to the conductive via on the back surface side of the uppermost semiconductor element;
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising: connecting a bump of a different kind of semiconductor element to the conductive film.
前記ベース部材の電極に導電ビアに導通するバンプがフリップチップ実装された半導体素子と、
導電ビア及びこの導電ビアに導通するバンプを有する他の複数の半導体素子とを備え、
前記他の半導体素子が前記導電ビアに対する前記バンプの導通がとられるように順次フリップチップ実装されてなることを特徴とする半導体装置。A base member,
A semiconductor element in which a bump conducting to a conductive via is flip-chip mounted on an electrode of the base member,
Comprising a plurality of semiconductor elements having conductive vias and bumps that are conductive to the conductive vias,
A semiconductor device, wherein the other semiconductor elements are sequentially flip-chip mounted so that the bumps are electrically connected to the conductive vias.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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