JP2004356654A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device.
従来の半導体実装構造としては、文献(日経エレクトロニクス、1994、2.14号p.59〜)に開示されたBGA(Ball Gride Array)型半導体装置がある。 As a conventional semiconductor mounting structure, there is a BGA (Ball Grid Array) type semiconductor device disclosed in a document (Nikkei Electronics, 1994, 2.14, p. 59-).
このBGA型半導体装置は、基板(プリント基板)上に1つの半導体素子を搭載しており、当該半導体素子の上面に設けられた電極部とプリント基板の配線とを金属ワイヤにより電気的に接続している。そして、当該半導体素子を含む基板上には、半導体素子を外部の環境から保護するための封止樹脂が設けられている。 In this BGA type semiconductor device, one semiconductor element is mounted on a substrate (printed substrate), and an electrode portion provided on an upper surface of the semiconductor element is electrically connected to a wiring of the printed substrate by a metal wire. ing. Then, a sealing resin for protecting the semiconductor element from an external environment is provided on the substrate including the semiconductor element.
一方、プリント基板の裏面には、複数の導電性バンプ(金属バンプ)が基板の導電体部分(配線)に接続されている。従って、この金属バンプを介してBGA型半導体装置と他の回路とを接続することが可能となる。 On the other hand, on the back surface of the printed board, a plurality of conductive bumps (metal bumps) are connected to conductor portions (wirings) of the board. Therefore, it is possible to connect the BGA type semiconductor device to another circuit via the metal bump.
従来のBGA型半導体装置では、プリント基板の裏面にギャングボンド接続用の電極バ
ンプを設けたことにより、実装基板の実装面積を半導体素子の面積に近づけることが可能
となる。従って、半導体装置自体をコンパクトにできる。
In the conventional BGA type semiconductor device, the mounting area of the mounting substrate can be made close to the area of the semiconductor element by providing the gang bond connection electrode bumps on the back surface of the printed circuit board. Therefore, the semiconductor device itself can be made compact.
しかしながら、従来のBGA型半導体装置は、仮にプリント基板上に複数の半導体素子を搭載しようとした場合、半導体素子の面積分だけ、実装基板の面積が必要となり、実装基板の面積が大きくなってしまう。従って、従来のBGA型半導体装置では、実装基板の実装面積が、半導体素子の面積により制限されてしまうため、半導体素子を増やすことができなかった。 However, in the conventional BGA type semiconductor device, if a plurality of semiconductor elements are to be mounted on a printed board, the area of the mounting board is required by the area of the semiconductor element, and the area of the mounting board becomes large. . Therefore, in the conventional BGA type semiconductor device, the mounting area of the mounting substrate is limited by the area of the semiconductor element, so that the number of semiconductor elements cannot be increased.
また、半導体素子と基板との接続を金属ワイヤ(ボンディングワイヤ)を用いて接合しているため、接続箇所を個別に接続していた。このため、接続作業に時間がかかり、作業効率が悪いという問題がある。 In addition, since the connection between the semiconductor element and the substrate is joined using a metal wire (bonding wire), the connection locations are individually connected. For this reason, there is a problem that it takes a long time to perform the connection work and the work efficiency is poor.
そのため、実装基板の面積を増加させず、半導体素子を多数搭載可能な半導体実装構造および作業性の良い実装方法の実現が望まれていた。 Therefore, realization of a semiconductor mounting structure capable of mounting a large number of semiconductor elements and a mounting method with good workability without increasing the area of the mounting substrate has been desired.
半導体装置は、第1の面とこの第1の面と対向する第2の面と第1の面から第2の面に貫通しているスルーホールとを備え、第2の面上に、スルーホールとは離間する複数の外部電極が設けられた基板と、複数の第1の電極が形成された第1の主表面を備えた第1の半導体素子と、複数の第2の電極が形成された第2の主表面を備えた第2の半導体素子とを有し、基板の第1の面側には第2の半導体素子が収納される開口部が設けられ、第1の半導体素子は、第1の主表面が基板の第1の面と対向し、かつ開口部を覆うように基板に搭載され、第2の半導体素子は、第2の主表面が第1の半導体素子の第1の主表面と対向するように第1の半導体素子に搭載され、かつ開口部に収納され、基板の第1の面上には、第1の半導体素子の第1の電極と電気的に接続される第1の配線が設けられ、基板の第2の面上には、外部電極と電気的に接続される第2の配線が設けられ、スルーホールには第3の配線が設けられていて、第1の配線と第2の配線とは、第3の配線により電気的に接続されている。 The semiconductor device includes a first surface, a second surface facing the first surface, and a through hole penetrating from the first surface to the second surface. A substrate provided with a plurality of external electrodes separated from the hole, a first semiconductor element having a first main surface on which a plurality of first electrodes are formed, and a plurality of second electrodes formed; A second semiconductor element having a second main surface, and an opening for accommodating the second semiconductor element is provided on the first surface side of the substrate, and the first semiconductor element has: The first main surface is mounted on the substrate such that the first main surface faces the first surface of the substrate and covers the opening, and the second semiconductor element has a second main surface formed of the first semiconductor element of the first semiconductor element. The first semiconductor element is mounted on the first semiconductor element so as to face the main surface and housed in the opening, and the first power of the first semiconductor element is placed on the first surface of the substrate. A first wiring electrically connected to the external electrode; a second wiring electrically connected to the external electrode on the second surface of the substrate; and a third wiring in the through hole. Is provided, and the first wiring and the second wiring are electrically connected by a third wiring.
このように、基板の上面に対して垂直な方向に2つの半導体素子を積み重ねてあるので
、従来に比べ、実装面積の割合(半導体素子の面積÷実装基板の面積)を大きくすること
ができる。従って、実装基板を小型化した状態で、実装基板上に2つの半導体素子を搭載
することが可能となる。
As described above, since the two semiconductor elements are stacked in the direction perpendicular to the upper surface of the substrate, the ratio of the mounting area (the area of the semiconductor element ÷ the area of the mounting substrate) can be increased as compared with the related art. Therefore, it is possible to mount two semiconductor elements on the mounting board while the mounting board is downsized.
また、このような構成にすれば、2つの半導体素子を含む積み重ね体を構成している半
導体素子の一方の素子の一部分を開口部中に収納することができるので、半導体素子の実
装高さを低減することができる。
With such a configuration, a part of one of the semiconductor elements forming the stacked body including the two semiconductor elements can be accommodated in the opening, so that the mounting height of the semiconductor element can be reduced. Can be reduced.
また、この発明の実施に当たり、好ましくは、一方の半導体素子を第2導電性バンプを介して基板に電気的に接続してあるのが良い。 In practicing the present invention, it is preferable that one semiconductor element is electrically connected to the substrate via the second conductive bump.
このように、この発明では、第2導電性バンプにより半導体素子と基板とを電気的に接続してあるので、両者を接続するとき、例えば熱圧着により一回の作業工程で複数の接続箇所を同時に接続することが可能となる。 As described above, in the present invention, since the semiconductor element and the substrate are electrically connected by the second conductive bumps, when connecting the two, a plurality of connection portions are formed in one operation step by, for example, thermocompression bonding. It is possible to connect at the same time.
また、この発明の実施に当たり、好ましくは、積み重ね体を2組具え、これら積み重ね体は、互いに絶縁された状態で積み重ねられかつ堅固に固定されているのが良い。 In practicing the present invention, preferably, two sets of stacks are provided, and these stacks are preferably stacked and firmly fixed while being insulated from each other.
このように、2組の積み重ね体を用いて、それぞれの積み重ね体同士を絶縁性を有する材料、例えば接着剤で固定することにより、半導体素子は、4個積み重ねられるため、実装面積の割合がさらに大きくなる。 As described above, by using two sets of stacked bodies and fixing each of the stacked bodies with an insulating material, for example, an adhesive, four semiconductor elements are stacked, so that the mounting area ratio is further increased. growing.
また、この発明の実施に当たり、好ましくは、積み重ね体のそれぞれの一方の半導体素子を基板の電気的に隔離された箇所に個別的に電気的にそれぞれ接続してあるのが良い。このように、2組の積み重ね体の一方の半導体素子をそれぞれ電気的に隔離された基板の箇所に接続してあるので、個々の積み重ね体を個別に駆動させることが可能となる。 In practicing the present invention, it is preferable that one semiconductor element of each of the stacked bodies is individually and electrically connected to an electrically isolated portion of the substrate. As described above, since one semiconductor element of the two sets of stacks is connected to each of the electrically isolated portions of the substrate, it is possible to individually drive the stacks individually.
この発明の半導体装置によれば、基板の上面側に、この基板上面に対して垂直の方向に2つの半導体素子からなる積み重ね体を積み重ねているので、スタック化が実現出来かつ従来に比べ、実装面積の割合を大きくすることができる。また、実装基板は小型にできるので、装置のコンパクト化が可能となる。 According to the semiconductor device of the present invention, the stacked body composed of the two semiconductor elements is stacked on the upper surface side of the substrate in a direction perpendicular to the upper surface of the substrate, so that stacking can be realized and the mounting can be performed as compared with the conventional case. The ratio of the area can be increased. Also, since the mounting substrate can be made small, the device can be made compact.
また、基板には積み重ね体の一部分を収納するための開口部を設けているので、実装高さを低減することができる。 Further, since the substrate is provided with an opening for accommodating a part of the stacked body, the mounting height can be reduced.
また、積み重ね体の一方の半導体素子と基板の配線部を第2導電性バンプを用いて堅固に結合させてある。このように第2導線性バンプを用いているので、熱圧着により一回の作業で複数の接続箇所を同時に接合させることができる。このため、作業効率が向上する。 Further, one semiconductor element of the stacked body and the wiring portion of the substrate are firmly connected using the second conductive bump. Since the second conductive bump is used as described above, a plurality of connection portions can be simultaneously bonded by one operation by thermocompression bonding. Therefore, work efficiency is improved.
また、2組の積み重ね体を具え、これら積み重ね体を互いに絶縁された状態で積み重ねているので、2つの半導体素子を積み重ねたときに比べ、実装面積の割合をさらに大きくすることが可能となる。 Further, since two sets of stacks are provided and these stacks are stacked while being insulated from each other, it is possible to further increase the ratio of the mounting area as compared with the case where two semiconductor elements are stacked.
また、この発明の半導体装置の製造方法によれば、2つの半導体素子同士を第1導電性
バンプを介して熱圧着により互いに接合させている。このため、一回の工程で、複数箇所
の接合が可能となり、作業効率が向上する。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the two semiconductor elements are joined to each other by thermocompression bonding via the first conductive bumps. For this reason, it is possible to join a plurality of places in one process, and the work efficiency is improved.
積み重ね体の一方の半導体素子と基板とを第2導電性バンプを用いて電気的に接合している。このため、例えば、熱圧着法或いは加熱法により第2導電性バンプを介して両者を接合することができるため、一回の工程で複数箇所の接合が可能となる。 One semiconductor element of the stack and the substrate are electrically connected to each other using the second conductive bump. For this reason, for example, since both can be bonded via the second conductive bumps by a thermocompression bonding method or a heating method, bonding can be performed at a plurality of locations in one process.
以下、図を参照して、この発明の半導体装置及びその製造方法の実施の形態につき説明
する。なお、図は、この発明が理解できる程度に、各構成成分の大きさ、形状および配置
関係を概略的に示してあるにすぎず、従って、この発明は、何ら図示例に限定されるもの
ではない。なお、この実施の形態では、半導体装置としてBGA型半導体装置を例に取っ
て説明する。
Hereinafter, embodiments of a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the drawings merely schematically show the size, shape and arrangement of each component to the extent that the present invention can be understood, and therefore, the present invention is not limited to the illustrated examples. Absent. In this embodiment, a BGA type semiconductor device will be described as an example of a semiconductor device.
[第1の実施の形態のBGA型半導体装置の構造]
図1を参照して、この発明の第1の実施の形態のBGA型半導体装置の主要構造につき説明する。なお、図1は、第1の実施の形態のBGA型半導体装置の構造を説明するための切り口断面を示す図である。
[Structure of BGA type semiconductor device of first embodiment]
With reference to FIG. 1, the main structure of the BGA type semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the structure of the BGA type semiconductor device according to the first embodiment.
第1の実施の形態では、基板10とこの基板10の上面、すなわち、第1の面側に、基
板10の上面に垂直な方向に積み重ねられている2つの半導体素子16および18からな
る積み重ね体100とを具えている。そして、2つの半導体素子16および18は、第1
導電性バンプ20を介して互いに電気的に堅固に結合されている。ここでは、一方の半導
体素子16を第1半導体素子と称し、他方の半導体素子18を第2半導体素子と称する。
In the first embodiment, a stacked body including a
They are electrically firmly connected to each other via the
この第1の実施の形態では、基板10として、プリント配線基板を用いる。この基板1
0は、周知の通り絶縁板12の表面に配線(例えば銅(Cu)配線とする。)14が形成
されており、この配線14の上面配線14a、すなわち第1の配線と下面配線14b、す
なわち第2の配線とは、スルーホール部15の配線14c、すなわち第3の配線により接
続されている。また、この基板10の上面、すなわち第1の面には、積み重ね体100の
一部分を収納するための溝17、すなわち開口部が形成されている。この溝17の深さは
、第2半導体素子18の厚さと第1導電性バンプ20の高さとを加算した値よりもいくら
か深くしておくのが良い。その理由は、あまり溝の深さが浅いと、第1半導体素子16を
基板に接続したとき、第2半導体素子18が溝17の底面にぶつかって両者が接続されず
に、第1半導体素子16が基板10から遊き上がるのを防止するためである。
In the first embodiment, a printed wiring board is used as the
As for 0, wiring (for example, copper (Cu) wiring) 14 is formed on the surface of the
また、基板10の表面、すなわち第1の面および裏面、すなわち第2の面の配線14の
第2金属バンプとの接合部および外部電極との接合部以外の領域をソルダーレジスト24
で覆っている。
Further, the surface of the
It is covered with.
そして、この第1の実施の形態では、この基板10の上面に対して垂直な方向に2つの半導体素子16および18、すなわち第1および第2半導体素子を積み重ねてある。
In the first embodiment, the two
また、第1半導体素子16には、複数の電極30、すなわち第1の電極が設けられてお
り、また、第2半導体素子18にも複数の電極32、すなわち第2の電極が設けられてい
る。そして、第1半導体素子16の電極30と第2半導体素子18の電極32以外の面を
保護膜(パッシベーション(PV)膜)19で覆ってある。
Further, the
また、この第1半導体素子16の電極30と第2半導体素子18の電極32とは、第1導電性バンプ20を介してそれぞれ電気的に堅固に結合されている。ここでは、第1および第2半導体素子の電極30および32と第1導電性バンプ20とを熱圧着により接合してある。
The
第1導電性バンプ20は、第1半導体素子16と第2半導体素子18との間に、複数個、この例では、6個設けられている。この第1導電性バンプ20を例えばはんだ(Sn−Pb)バンプとする。なお、ここでは、第1導電性バンプ20をはんだバンプとしたが、はんだバンプの代わりに、通常良く知られている、金(Au)バンプ、Alバンプ、銅(Cu)バンプ、Ag−Snバンプ或いは異方向性導電体バンプなどを使用しても良い。なお、この実施の形態では、第1導電性バンプ20を第1金属バンプとも称する。
A plurality of, in this example, six, first
また、第1半導体素子16の一方および他方の外周領域の電極34および36には、複数の第2導電性バンプ22が設けてある。ここでは、第2導電性バンプ22を2個接続した例を示す。また、第2導電性バンプ22の材料を上述した第1金属バンプ20と同様な材料(はんだ)とする。なお、ここでは、第2導電性バンプ22を第2金属バンプとも称する。
Further, a plurality of second
この第1の実施の形態では、第2金属バンプ22を基板10の上面配線14aに熱圧着により接合してある。従って、第1半導体素子16と基板10とは、電気的に接続されている。
In the first embodiment, the
また、このBGA型半導体装置では、従来と同様に第1および第2半導体素子16および18を外部の環境から保護するため、封止樹脂26が設けられている。
Further, in this BGA type semiconductor device, a sealing
また、基板10の下面配線14b、すなわち基板10の下面には、外部電極28が設け
られている。ここでは、外部電極28として、金属バンプを用いる。
An
[第1の実施の形態の半導体装置の製造方法]
次に、図2の(A)、(B)および(C)を参照して、第1の実施の形態のBGA型半
導体装置の製造方法につき説明する。なお、図2の(A)、(B)および(C)は、第1
の実施の形態のBGA型半導体装置の製造方法を説明するための切り口断面を示す図であ
る。
[Method of Manufacturing Semiconductor Device of First Embodiment]
Next, a method of manufacturing the BGA type semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 (A), (B) and (C) of FIG.
FIG. 10 is a view showing a cross section for explaining the manufacturing method of the BGA type semiconductor device of the embodiment.
まず、第1半導体素子16上の電極30、34および36に金属バンプ20および22を形成する。その後、第1半導体素子16と第2半導体素子18とを交差させかつ第1半導体素子16の電極30側の金属バンプ20と第2半導体素子18の電極32側とを対向させる(図2の(A))。その後、第1半導体素子16の金属バンプ20と第2半導体素子18の電極32とを熱圧着により、一回の工程で同時に接合する(図2の(B))。
First, metal bumps 20 and 22 are formed on the
このような第1および第2半導体素子16および18同士を熱圧着により接合する方法をここでは、チップ−チップ(Chip−Chip)ボンディングと称する。
Such a method of bonding the first and
この実施の形態では、第1金属バンプ20を6個および第2金属バンプ22を2個それぞれ形成してある。また、第1半導体素子16の電極20側の表面と、第2半導体素子18の電極32側の表面には、保護膜(PV膜)19が形成されている。
In this embodiment, six first metal bumps 20 and two second metal bumps 22 are formed. A protective film (PV film) 19 is formed on the surface of the
次に、第2金属バンプ22と基板10とを、例えば熱圧着法により電気的に接合する(図2の(C))。このような工程をフリップ−チップ(Flip−Chip)ボンディングと称する。
Next, the second metal bumps 22 and the
第1の実施の形態では、例えばミーリングにより基板10の上面の一部に積み重ね体100の一部を挿入するための溝17を形成する。ここでは、この溝17の深さを第2半導体素子18と溝17の底面とが接触しない程度とし、また、溝17の大きさ(溝17の長さおよび幅)を第2半導体素子18が収納できる程度の寸法に形成しておく。
In the first embodiment, a
次に、第2半導体素子18を溝17に収納して第1半導体素子16の第2金属バンプ22を基板10の配線14に搭載する。その後、熱圧着法により第2金属バンプ22と配線14とを電気的に接合する。なお、ここでは、第2金属バンプ22と配線14との接続を熱圧着法を用いて行ったが、スポットレーザ加熱或いはリフロー雰囲気加熱法などを用いて接合しても良い。
Next, the
次に、積み重ね体100を封止樹脂(例えばエポキシ樹脂)を用いて封止する(図示せず)。その後、基板10の裏面の配線14に例えばバンプ搭載リフロー雰囲気加熱法を用いて金属バンプ(図示せず)を接合する。尚、予め、基板10の配線14の金属バンプ取付け部以外にソルダーレジスト24を形成しておく。
Next, the
上述した工程を経て第1の実施の形態のBGA型半導体装置は完成する。 Through the above-described steps, the BGA type semiconductor device of the first embodiment is completed.
第1の実施の形態のBGA型半導体装置構造によれば、第1および第2半導体素子16および18からなる積み重ね体100を基板10の上側に搭載してあるので、スタック化が実現出来かつ従来に比べ、実装面積の割合を大きくすることができる。すなわち、従来は半導体素子が一個であったが、この実施の形態では、2つの半導体素子を重ね合わせているので、実装面積の割合は2倍となる。
According to the BGA type semiconductor device structure of the first embodiment, since the
また、基板10には、溝17を設けて積み重ね体100の一部を収納しているので、実装高さを低減することができる。
Further, since the
また、この装置の製造方法によれば、第1半導体素子16と第2半導体素子18とを第
1金属バンプ20を介して熱圧着により接合している。従って、複数の接続箇所を一回の
作業工程で電気的に接合させることができるため、作業効率が向上する。
Further, according to the method for manufacturing this device, the
[参考例のBGA型半導体装置の構造]
図3を参照して、参考例のBGA型半導体装置につき説明する。なお、図3は、参考例
のBGA型半導体装置の主要構造を説明するための切り口断面を示す図である。
[Structure of BGA type semiconductor device of reference example]
A BGA type semiconductor device according to a reference example will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the main structure of the BGA type semiconductor device of the reference example.
この例では、積み重ね体100を基板10上面に直接搭載してある点、および導電性ワ
イヤ39を用いて、第1半導体素子16の電極34および36と基板10の配線14とを
接続している点が第1の実施の形態と異なっている。
In this example, the
また、この例では、基板10の上面には接続配線部分を除いて、ソルダーレジスト24を形成してある。このソルダーレジスト24上に、上述した積み重ね体100を絶縁層38を介して堅固に結合する。ここでは、絶縁層38として接着剤を用いる。
In this example, the solder resist 24 is formed on the upper surface of the
また、第1半導体素子16の電極34および36と基板10の配線14とを導電性ワイヤ39を用いてそれぞれ接続している。ここでは、導電性ワイヤとして、例えばボンディングワイヤを用いる。その他の構成は、第1の実施の形態の構成と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
Further, the
次に、この例のBGA型半導体装置を実装する場合には、まず、積み重ね体100を接
続させる部分の配線14を除く基板10の上面にソルダーレジスト24を形成する。
Next, when the BGA type semiconductor device of this example is mounted, first, a solder resist 24 is formed on the upper surface of the
次に、ソルダーレジスト24上に接着剤を塗布して、当該ソルダーレジスト24上に、上述した第1の実施の形態と同じ方法で形成した第1および第2半導体素子16および18からなる積み重ね体100を接着させる。このとき、第1半導体素子16を基板10側に、すなわち下側に配設する。
Next, an adhesive is applied onto the solder resist 24, and a stacked body including the first and
第1半導体素子16とソルダーレジスト24とを接着させた後、ボンディングワイヤ39により第1半導体素子16の電極34および36と基板10の配線14とを電気的に接続する。その後の工程は、第1の実施の形態の工程と同様にして行う。
After bonding the
この例では、第1および第2半導体素子16および18からなる積み重ね体100を基
板10の上側に直接接着してあるので、従来に比べ、実装面積の割合が大きくなると共に
、第1の実施の形態のように基板10に溝17を形成する必要がない分、基板10の厚さ
を薄くすることができるという利点がある。
In this example, the
[第2の実施の形態のBGA型半導体装置の構造]
次に、図4および図5を参照して、この発明の第2の実施の形態のBGA型半導体装置
の主要構造につき説明する。なお、図4は、第2の実施の形態のBGA型半導体装置の主
要構造を説明するための斜視図であり、図5は、図4のX−X線に沿って切断した位置で
の切り口断面を示す図である。なお、図4は、図を明瞭にするため装置の内部構成を透過
して示す。
[Structure of BGA type semiconductor device of second embodiment]
Next, a main structure of a BGA type semiconductor device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a perspective view for explaining a main structure of the BGA type semiconductor device according to the second embodiment, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along a line XX in FIG. It is a figure showing a section. FIG. 4 shows the internal configuration of the apparatus transparently for clarity.
この例では、2組の積み重ね体100および200を基板10の上面の垂直方向に重ね
た構造になっている。すなわち、ここでは、上述した積み重ね体100の他に、もう1組
の積み重ね体200を設けてある。この例では、一方の積み重ね体100を第1積み重ね
体と称し、他方の積み重ね体200を第2積み重ね体と称する。
In this example, two
第2積み重ね体200は、第3半導体素子40と第4半導体素子42とを直交させて結合させてある。両者40および42の結合には、第3金属バンプ44を用いている。そして、第1半導体素子16と第3半導体素子40とを互いに絶縁された状態で、ここでは接着剤46を用いて堅固に固定(接合)させてある。
In the second
また、第1半導体素子16と基板10の配線14とは、第1の実施の形態と同様に第2金属バンプ22を介して電気的に接続されている。
Further, the
また、第3半導体素子40の電極48および50と基板10の配線14とは、ボンディングワイヤ39によって接続されている。その他の構成は、第1の実施の形態の構成と同様である。従って、ここでは詳細な説明を省略する。
Further, the
[第2の実施の形態の製造方法]
次に、図6、図7および図8を参照して、この発明の第2の実施の形態のBGA型半導
体装置の製造方法につき説明する。図6の(A)および(B)、図7の(A)および(B
)並びに図8の(A)および(B)は、第2の実施の形態のBGA型半導体装置の製造方
法を説明するための工程図である。
[Manufacturing method according to second embodiment]
Next, a method of manufacturing a BGA type semiconductor device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6A and 6B, and FIGS. 7A and 7B
FIGS. 8A and 8B are process diagrams for describing a method of manufacturing the BGA type semiconductor device according to the second embodiment.
第2の実施の形態では、予め、第1半導体素子16の電極30、34および36以外の
領域には、PV膜19を形成し、第2半導体素子18の電極32以外の領域にはPV膜1
9を形成しておく。また、第1半導体素子16の電極30、34および36上には、第1
金属バンプ20と第2金属バンプ22とを形成しておく。
In the second embodiment, a
9 is formed in advance. In addition, the
A
次に、Chip−Chipボンディング工程により、上述した第1の実施の形態の製造
方法と同様にして、まず第1半導体素子16と第2半導体素子18とを第1金属バンプ2
0を介して、互いに交差して熱圧着により接合する。このようにして、第1半導体素子1
6と第2半導体素子18とからなる第1積み重ね体100が形成される(図6の(A))
。
Next, in a Chip-Chip bonding step, the
0 and cross each other and joined by thermocompression bonding. Thus, the first semiconductor element 1
6 and the
.
次に、Flip−Chipボンディング工程により、第1半導体素子16の電極34お
よび36に設けられた第2金属バンプ22と基板10の配線14とを熱圧着法などにより
接続する(図6の(B))。なお、この例では、基板10に、第1積み重ね体100の一
部分を収納するための溝17を形成してある。ここまでの工程は第1の実施の形態と同様
である。
Next, in a flip-chip bonding step, the second metal bumps 22 provided on the
次に、予め、第3半導体素子40の電極47上に形成された第3金属バンプ44を用いて第3半導体素子40と第4半導体素子42とを熱圧着により接合する。このときも、予め電極43、47、48および50の接合面以外の第3および第4半導体素子40および42の一方の面にはPV膜19を形成しておく。
Next, the
次に、第3半導体素子40と第4半導体素子42とを、互いに交差させて接合する。このようにして、第3半導体素子40と第4半導体素子42とからなる第2積み重ね体200が形成される(図7の(A))。
Next, the
次に、第1半導体素子16の上面に第2積み重ね体200を互いに絶縁された状態で、
積み重ねかつ堅固に結合させる(図7の(B))。なお、この例では、第1半導体素子1
6の上面に接着剤46を塗布し、その後、第2積み重ね体200の第3半導体素子40と
第1半導体素子16とを互いに接合させる。
Next, on the upper surface of the
Stack and firmly bond (FIG. 7B). In this example, the first semiconductor element 1
The adhesive 46 is applied to the upper surface of the sixth stack 6, and thereafter, the
次に、ワイヤーボンディング工程により、ボンディングワイヤ39を用いて第3半導体素子40の電極48および50と基板10の配線14とを電気的に接続する(図8の(A))。なお、ここでは、予め、基板10の配線14の第2金属バンプ22およびボンディングワイヤー39の接続部分以外の領域にソルダーレジスト24を形成しておく。
Next, in a wire bonding step, the
以下の工程は周知の技術で行われる。すなわち、第1および第2積み重ね体100およ
び200を覆って基板10上に封止樹脂26を形成する(図8の(B))。その後、例え
ば熱圧着により基板10の裏面に形成されている配線14に金属バンプ(図5)を接合す
る。上述した一連の工程を経てこの例のBGA型半導体装置が完成する。
The following steps are performed by a known technique. That is, the sealing
この例では、基板10の上側に、第1、第2、第3および第4半導体素子16、18、
40および42を積み重ねているので、第1の実施の形態および上述の第1の参考例に比
べ、実装面積の割合はさらに大きくなる。すなわち、ここでは、半導体素子を4個積み重
ねているので、従来に比べ、実装面積の割合は、約4倍となる。また、基板10には、溝
17を形成してあるので、実装高さが低減する。また、第1半導体素子16と基板10、
および第3半導体素子40と基板10とを電気的に隔離して個別に接続してある。すなわ
ち、個々の積み重ね体は、ソルダーレジスト24を挟んで、スルーホール部15の内側の
基板10上に第1半導体素子16が第2金属バンプ22を介して電気的に接続され、スル
ーホール部15の外側の基板10上に第3半導体素子40がボンディングワイヤ39を介
して電気的に接続されている。このため、第1および第2積み重ね体100および200
を個別に駆動させることができる。
In this example, first, second, third, and
Since 40 and 42 are stacked, the ratio of the mounting area is further increased as compared with the first embodiment and the first reference example. That is, in this case, since four semiconductor elements are stacked, the ratio of the mounting area is about four times as compared with the conventional case. Further, since the
In addition, the
Can be individually driven.
なお、上述した例では、BGA型半導体装置を例にとって説明したが、何らこの半導体
装置に限定されるものではなく、プリント配線基板を用いたCOB(チップオンボード:
Chip on Board)実装とかベアチップの実装などにも適用できる。
In the example described above, a BGA type semiconductor device has been described as an example, but the present invention is not limited to this semiconductor device at all, and a COB (chip-on-board:
It can also be applied to Chip on Board mounting or bare chip mounting.
10:プリント配線基板
12:絶縁板
14:配線
15:スルーホール部
16:第1半導体素子
17:溝
18:第2半導体素子
20:第1金属バンプ
22:第2金属バンプ
24:ソルダーレジスト
26:封止樹脂
28:外部電極
30、32、34、36、43、47、48、50:電極
38:接着剤
39:ボンディングワイヤ
40:第3半導体素子
42:第4半導体素子
44:第3金属バンプ
46:接着剤
100:第1積み重ね体
200:第2積み重ね体
10: Printed wiring board 12: Insulating plate 14: Wiring 15: Through hole 16: First semiconductor element 17: Groove 18: Second semiconductor element 20: First metal bump 22: Second metal bump 24: Solder resist 26: Sealing resin 28:
Claims (12)
複数の第1の電極が形成された第1の主表面を備えた第1の半導体素子と、
複数の第2の電極が形成された第2の主表面を備えた第2の半導体素子とを有し、
前記基板の前記第1の面側には前記第2の半導体素子が収納される開口部が設けられ、
前記第1の半導体素子は、前記第1の主表面が前記基板の前記第1の面と対向し、かつ前記開口部を覆うように前記基板に搭載され、
前記第2の半導体素子は、前記第2の主表面が前記第1の半導体素子の前記第1の主表面と対向するように前記第1の半導体素子に搭載され、かつ前記開口部に収納され、
前記基板の前記第1の面上には、前記第1の半導体素子の前記第1の電極と電気的に接続される第1の配線が設けられ、
前記基板の前記第2の面上には、前記外部電極と電気的に接続される第2の配線が設けられ、
前記スルーホールには第3の配線が設けられていて、
前記第1の配線と前記第2の配線とは、前記第3の配線により電気的に接続されている
ことを特徴とする半導体装置。 A first surface, a second surface facing the first surface, and a through hole penetrating from the first surface to the second surface, wherein the through hole is provided on the second surface. A substrate provided with a plurality of external electrodes separated from the hole,
A first semiconductor element having a first main surface on which a plurality of first electrodes are formed;
A second semiconductor element having a second main surface on which a plurality of second electrodes are formed,
An opening for accommodating the second semiconductor element is provided on the first surface side of the substrate;
The first semiconductor element is mounted on the substrate such that the first main surface faces the first surface of the substrate and covers the opening.
The second semiconductor element is mounted on the first semiconductor element such that the second main surface faces the first main surface of the first semiconductor element, and is housed in the opening. ,
A first wiring that is electrically connected to the first electrode of the first semiconductor element is provided on the first surface of the substrate;
A second wiring electrically connected to the external electrode is provided on the second surface of the substrate,
A third wiring is provided in the through hole,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first wiring and the second wiring are electrically connected by the third wiring.
第2導電性バンプにより、前記第1の配線に接続されて前記基板に搭載されている第1の半導体素子と、
第1導電性バンプにより、前記第1の半導体素子に搭載されていて、かつ前記基板の前記開口部内に配置されている第2の半導体素子と
を具えていることを特徴とする半導体装置。 A first surface, a second surface facing the first surface, an opening provided in the first surface, a through-hole penetrating from the first surface to the second surface. A first wiring provided in a region of the first surface where the opening is not provided, a second wiring provided in the second surface, and provided in the through hole; A third wiring connecting the first and second wirings, and a substrate having an external electrode connected to the second wiring apart from the through hole;
A first semiconductor element connected to the first wiring and mounted on the substrate by a second conductive bump;
A semiconductor device, comprising: a second semiconductor element mounted on the first semiconductor element by a first conductive bump and disposed in the opening of the substrate.
第2導電性バンプにより、前記第1の配線に接続されていて、かつ前記基板の前記開口部を覆って搭載されている第1の半導体素子、第1導電性バンプにより、前記第1の半導体素子に搭載されていて、かつ前記基板の前記開口部内に配置されている第2の半導体素子、を有する第1積み重ね体と、
前記第1の半導体素子に搭載されている第3の半導体素子、第3導電性バンプにより、
前記第3の半導体素子に搭載されている第4の半導体素子を有する第2積み重ね体と、
前記第3導電性バンプが接続されていない前記第3の半導体素子の電極及び前記基板の前記第1の配線を電気的に接続するボンディングワイヤと
を具えていることを特徴とする半導体装置。 A first surface, a second surface facing the first surface, an opening provided in the first surface, a through-hole penetrating from the first surface to the second surface. A first wiring provided in a region of the first surface where the opening is not provided, a second wiring provided in the second surface, and provided in the through hole; A third wiring connecting the first and second wirings, and a substrate having an external electrode connected to the second wiring apart from the through hole;
A first semiconductor element connected to the first wiring by a second conductive bump and mounted over the opening of the substrate, the first semiconductor by a first conductive bump; A first stack having a second semiconductor element mounted on the element and disposed in the opening of the substrate;
A third semiconductor element mounted on the first semiconductor element and a third conductive bump;
A second stack having a fourth semiconductor element mounted on the third semiconductor element;
A semiconductor device comprising: an electrode of the third semiconductor element to which the third conductive bump is not connected; and a bonding wire for electrically connecting the first wiring of the substrate.
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