JP2005101312A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、複数の半導体チップを実装基板上に積層した構造を有する半導体装置の製造に適用して有効な技術に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device manufacturing technique, and more particularly to a technique that is effective when applied to the manufacture of a semiconductor device having a structure in which a plurality of semiconductor chips are stacked on a mounting substrate.
半導体装置の多機能化、高集積化および小型化を図ることを目的として、実装基板上に複数の半導体チップを三次元的に実装した積層パッケージが種々提案されている。 A variety of stacked packages in which a plurality of semiconductor chips are three-dimensionally mounted on a mounting substrate have been proposed for the purpose of achieving multi-functionality, high integration, and miniaturization of semiconductor devices.
また、メモリ製品等においては、同一の半導体チップを複数積層し、高集積化を図っているものもある。 Some memory products and the like have a plurality of identical semiconductor chips stacked to achieve high integration.
たとえば、特許文献1や2には、同一サイズの半導体IC素子を積層したチップ積層型パッケージ素子およびその製造方法についての記載がある。
本発明者らは、半導体装置の多機能化、高集積化、薄型化および小型化などを図ることを目的として、実装基板上に複数の半導体チップ(以下、単にチップと記す)を積層し、パッケージングする技術について検討している。その中で、下段のチップと実装基板との接着手段、および上段のチップと下段のチップとの接着手段については、以下の(a)〜(c)のような例を検討した。
(a)下段のチップと実装基板とを熱硬化性樹脂接着材で接着し、上段のチップと下段のチップとを熱可塑性フィルム型接着材で接着する手段。
(b)下段のチップと実装基板とを熱硬化性樹脂接着材で接着し、上段のチップと下段のチップとについても熱硬化性樹脂接着材で接着する手段。
(c)下段のチップと実装基板とを熱可塑性フィルム型接着材で接着し、上段のチップと下段のチップとについても熱可塑性フィルム型接着材で接着する手段。
The present inventors have stacked a plurality of semiconductor chips (hereinafter simply referred to as chips) on a mounting substrate for the purpose of achieving multi-functionality, high integration, thinning, and miniaturization of a semiconductor device, We are studying packaging technology. Among them, the following examples (a) to (c) were examined for the bonding means between the lower chip and the mounting substrate and the bonding means between the upper chip and the lower chip.
(A) Means for bonding the lower chip and the mounting substrate with a thermosetting resin adhesive, and bonding the upper chip and the lower chip with a thermoplastic film type adhesive.
(B) Means in which the lower chip and the mounting substrate are bonded with a thermosetting resin adhesive, and the upper chip and the lower chip are also bonded with the thermosetting resin adhesive.
(C) Means for bonding the lower chip and the mounting substrate with a thermoplastic film adhesive, and bonding the upper chip and the lower chip with the thermoplastic film adhesive.
また、半導体装置の薄型化および小型化を図るために、チップの厚さについては、たとえば150μm〜300μm程度だったものを20〜100μm程度にまで薄くすることが要求され、チップと実装基板との接着および2つのチップ間の接着に用いる接着材についても、チップの厚さより薄い、たとえば10μm〜30μmとすることが求められている。このような薄型化されたチップを上記(a)、(b)または(c)の接着手段を用いて実装基板上に積層する場合には、以下のような課題が存在することを本発明者らは見出した。 Further, in order to reduce the thickness and size of the semiconductor device, it is required to reduce the thickness of the chip from about 150 μm to 300 μm to about 20 to 100 μm. The adhesive used for bonding and bonding between two chips is also required to be thinner than the chip thickness, for example, 10 μm to 30 μm. In the case where such a thinned chip is laminated on a mounting substrate using the bonding means (a), (b) or (c), the present inventors have the following problems. Found.
すなわち、上記(a)または(b)の接着手段を用いた場合には、薄いチップの側面から接着材が這い上がり、その接着材がチップの上面に付着することによってチップの耐湿信頼性が低下してしまう課題が存在する。その這い上がった接着材がチップ上面のボンディングパッドに付着した場合には、ワイヤとそのボンディングパッドとの接合不良が発生してしまう課題が存在する。また、パッケージの小型化に伴って、チップと実装基板上に形成されたボンディングパッドとの距離マージンが確保し難くなっており、接着材が実装基板上に広がり、その実装基板上に形成されたボンディングパッドに付着してしまうことが懸念される。接着材が実装基板上に形成されたボンディングパッドに付着してしまった場合においても、ワイヤの接合不良が発生してしまう課題が存在する。これらの課題は、チップの薄型化およびパッケージの小型化が進むに従って解決し難くなる。 That is, when the adhesive means (a) or (b) is used, the adhesive crawls up from the side surface of the thin chip, and the adhesive adheres to the upper surface of the chip, thereby reducing the moisture resistance reliability of the chip. There is a problem to do. When the scooped adhesive material adheres to the bonding pad on the upper surface of the chip, there is a problem that a bonding failure between the wire and the bonding pad occurs. In addition, with the miniaturization of the package, it has become difficult to secure a distance margin between the chip and the bonding pad formed on the mounting substrate, and the adhesive spreads on the mounting substrate and is formed on the mounting substrate. There is a concern that it may adhere to the bonding pad. Even when the adhesive material adheres to the bonding pad formed on the mounting substrate, there is a problem that a bonding failure of the wire occurs. These problems become difficult to solve as the chip becomes thinner and the package becomes smaller.
また、チップの厚さが薄くなるに従って、チップの主面(素子形成面)に形成された部材とその下部の部材との熱膨張率の差等に起因する応力の差が生じ、チップの反りが大きくなる。この反りは、たとえば7mm〜8mm角のチップで20μm程度になる。このようなチップを熱硬化性樹脂接着材で接着しようとしても、その熱硬化性樹脂接着材が硬化する時にはチップが反ったままの状態となる。チップが反ったままの状態で接着材が硬化してしまうと、チップの接着面の全面で均一な接着材の濡れ性を確保できなくなり、接着不良を引き起こしてしまう課題が存在する。また、チップの接着面の全面で均一な接着材の濡れ性が確保できない場合には、チップの接着面に気泡を含んで接着材が硬化してしまう虞があり、この気泡がリフロー工程時に膨張してチップが割れてしまう課題も存在する。 Further, as the thickness of the chip becomes thinner, a difference in stress caused by a difference in thermal expansion coefficient between a member formed on the main surface (element formation surface) of the chip and a member below the chip occurs, and the warpage of the chip occurs. Becomes larger. For example, this warpage is about 20 μm with a 7 mm to 8 mm square chip. Even if such a chip is to be bonded with a thermosetting resin adhesive, the chip remains warped when the thermosetting resin adhesive is cured. If the adhesive is cured while the chip is warped, there is a problem in that uniform wettability of the adhesive cannot be ensured over the entire bonding surface of the chip, resulting in poor adhesion. In addition, if uniform wettability of the adhesive cannot be ensured over the entire adhesive surface of the chip, there is a risk that the adhesive will harden by including bubbles on the adhesive surface of the chip, and these bubbles expand during the reflow process. There is also a problem that the chip breaks.
一方、上記(c)の接着手段を用いた場合には、実装基板の表面に形成された配線パターンに起因する凹凸(10μm〜30μm程度)を厚さ10μm〜30μm程度の熱可塑性フィルム型接着材では埋め込むことができない。そのため、接着面全面で均一な濡れ性を確保できなくなり、その凹凸部にて接着不良を生じてしまう課題が存在する。このような接着不良は、後のリフロー工程時にチップの割れや剥離を引き起こす原因となる。 On the other hand, when the adhesive means (c) is used, a thermoplastic film type adhesive having unevenness (about 10 μm to 30 μm) due to the wiring pattern formed on the surface of the mounting substrate having a thickness of about 10 μm to 30 μm. Can not be embedded. For this reason, there is a problem that uniform wettability cannot be ensured over the entire bonding surface, and adhesion failure occurs in the uneven portion. Such poor adhesion causes cracking and peeling of the chip during the subsequent reflow process.
本発明の目的は、実装基板上に複数のチップが積層された半導体装置の製造工程において、半導体装置の歩留りを低下させることなくチップを確実に接着できる技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique capable of reliably bonding chips without reducing the yield of the semiconductor device in a manufacturing process of a semiconductor device in which a plurality of chips are stacked on a mounting substrate.
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。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
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、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
すなわち、本発明による半導体装置の製造方法は、
(a)実装基板の主面に選択的に樹脂接着材を塗布する工程と、
(b)前記実装基板に熱処理を施し、前記樹脂接着材を半硬化させる工程と、
(c)前記(b)工程後、前記樹脂接着材を介して第1半導体チップを前記樹脂接着材を塗布した領域に接着する工程とを含む。
That is, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes:
(A) a step of selectively applying a resin adhesive to the main surface of the mounting substrate;
(B) applying heat treatment to the mounting substrate and semi-curing the resin adhesive;
(C) After the step (b), including a step of adhering the first semiconductor chip to the region where the resin adhesive is applied via the resin adhesive.
本願におい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とおりである。
(1)半導体装置の歩留りを低下させることなく、確実にチップを実装基板に接着することができる。
(2)実装基板上に複数のチップが積層された半導体装置の製造工程工程数を低減することができる。
Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
(1) The chip can be securely bonded to the mounting substrate without reducing the yield of the semiconductor device.
(2) The number of manufacturing process steps for a semiconductor device in which a plurality of chips are stacked on a mounting substrate can be reduced.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
(実施の形態1)
本実施の形態1の半導体装置およびその製造工程について、図1〜図11を用いて工程に沿って説明する。
(Embodiment 1)
The semiconductor device according to the first embodiment and the manufacturing process thereof will be described along the process with reference to FIGS.
まず、図1に示すように、チップ搭載用の実装基板1を用意する。この実装基板1は、たとえばエポキシ樹脂(ガラス・エポキシ樹脂)のような汎用樹脂を主体として形成された多層配線基板である。すなわち、表面や裏面に配線を印刷法で形成した、いわゆるプリント基板を複数積層した構造となっており、この複数層のプリント基板の各配線は、各プリント基板に形成されたビアホールを通じて電気的に接続されている。また、実装基板1の主面(チップ搭載面)には、複数のボンディングワイヤ接続用のパッドPD1が形成されている。このパッドPD1は、たとえば実装基板1の外周部に沿って配置される。
First, as shown in FIG. 1, a
続いて、その実装基板1上に、接着材塗布領域に対応した平面形状の開口部2を有するマスク3を、その開口部2の位置を接着材塗布領域に合わせて配置する。この時、パッドPD1は、マスク3によって覆われる。本実施の形態1において、マスク3としては、後の工程で実装基板1上に接着(搭載)するチップの厚さより薄い厚さのものを用いるものであり、厚さ30μm程度以下のシルクスクリーンまたはメタルマスクなどを用いることを例示できる。続いて、常温(室温)で、マスク3が配置された実装基板1上に接着材4を塗布する。この接着材4は、ペースト状であり、たとえば熱可塑性の樹脂接着材、一部が熱可塑性を有し一部が熱硬化性を有する半熱可塑半熱硬化性の樹脂接着材、または熱硬化性の樹脂接着材などを用いることができる。
Subsequently, a
次に、図1および図2に示すように、スキージ5を用いて開口部2内に接着材4を埋め込む。続いて、図3に示すように、実装基板1上からマスク3を取り外す。これにより、実装基板1上においては、接着材塗布領域にのみ厚さ30μm程度以下の接着材4を残すことができる。
Next, as shown in FIGS. 1 and 2, the
次に、図4に示すように、たとえば実装基板1に80℃〜200℃程度の熱処理を施すことによって、接着材4を硬化中間状態である、半硬化状態にする。
Next, as shown in FIG. 4, for example, the
次に、図5に示すように、常温(室温)〜200℃程度の雰囲気中にて、チップ(第1半導体チップ)6を接着材4に圧着する。この時、チップ6に加える圧力は100g〜1kg程度とし、圧着時間は1秒程度とすることを例示できる。本実施の形態1においては、チップ6として、厚さが20μm〜100μm程度のものを例示する。また、チップ6中には複数の半導体素子および配線が形成され、その表面は保護膜で覆われている。また、その保護膜に設けられた複数の開口部からは、それぞれボンディングワイヤ接続用のパッドPD2が露出している。パッドPD2は、チップ6内に形成された最上層配線の一部であり、たとえばチップ6の外周部に沿って配置されている。
Next, as shown in FIG. 5, the chip (first semiconductor chip) 6 is pressure-bonded to the
次に、図6に示すように、チップ6の搭載された実装基板1に80℃〜200℃程度の熱処理を施す。それにより、接着材4を硬化させて、チップ6の実装基板1への接着を強固にすることができる。
Next, as shown in FIG. 6, a heat treatment at about 80 ° C. to 200 ° C. is performed on the mounting
上記の工程でチップ6を実装基板1へ接着する本実施の形態1によれば、チップ6の厚さが20μm〜100μm程度と薄い場合でも、チップ6を実装基板1へ搭載する時には、接着材4は厚さがチップ6より薄く、かつ半硬化した状態となっているので、接着材4がチップ6の側面から這い上がり、チップ6の上面に付着してしまうことを防ぐことができる。それにより、チップ6の耐湿信頼性が低下してしまうことを防ぐことが可能となる。接着材4がチップ6の側面から這い上がり、パッドPD2に付着した場合には、後のワイヤボンディング工程でワイヤとパッドPD2との接合不良が発生してしまうことが懸念されるが、本実施の形態1によればそのような不具合も防ぐことができる。
According to the first embodiment in which the
また、パッケージの小型化に伴って、チップ6と実装基板1上に形成されたパッドPD1との間の距離が小さくなっている場合には、粘性の低いペースト状の接着材を用いてチップ6と実装基板1とを接着すると、接着材が実装基板1上に広がり、パッドPD1に付着してしまう不具合が懸念される。一方、上記の本実施の形態1のように、チップ6の接着時において、接着材4をチップ6より薄くし、かつ印刷による塗布時に比べて粘性の高い半硬化状態としておくことによって、そのような不具合を防ぐことができる。それにより、後のワイヤボンディング工程でワイヤとパッドPD1との接合不良が発生してしまうことを防ぐことが可能になる。
Further, when the distance between the
また、チップ6の厚さが薄くなるに従って、チップ6の主面(素子形成面)に形成された部材とその下部の部材との熱膨張率の差等に起因する応力の差が生じ、チップ6の反りが大きくなる。このように反ってしまったチップ6を、たとえば熱硬化性樹脂接着材で接着しようとすると、チップ6が反ったままの状態で熱硬化性樹脂接着材が硬化してしまい、チップ6の接着面の全面で均一な接着材の濡れ性を確保できなくなり、接着不良を引き起こしてしまう不具合が懸念される。チップ6の接着面の全面で均一な接着材の濡れ性が確保できない場合には、チップ6の接着面に気泡を含んで接着材が硬化してしまう虞があり、この気泡が後のリフロー工程時に膨張してチップ6が割れてしまう不具合も懸念される。一方、上記の本実施の形態1の接着手段では、チップ6が反っている場合でも、熱圧着することによって、接着後においてチップ6を平坦な状態で固定できる。それにより、チップ6の接着面の全面で均一な接着材の濡れ性を確保し、チップ6を平坦な状態で実装基板1に接着することができる。それにより、前述したチップ6の接着不良および割れといった不具合を防ぐことができる。
Further, as the thickness of the
また、本実施の形態1の接着材4のような樹脂接着材の代わりにフィルム状接着材を用いてチップ6を実装基板1に接着する場合には、実装基板1の表面に形成された配線パターンに起因する凹凸をフィルム状接着材では埋め込むことができず、接着面全面で均一な濡れ性を確保できなくなり、その凹凸部にて接着不良を生じてしまうことが懸念される。このような接着不良が生じた場合には、後のリフロー工程時にチップ6の割れや剥離といった不具合の発生が懸念される。一方、上記の本実施の形態1の接着手段では、接着材4として粘性の低いペースト状の接着材を用いるので、実装基板1の表面に形成された配線パターンに起因する凹凸を接着材4で埋め込むことができる。それにより、チップ6の接着面の全面で均一な接着材の濡れ性を確保できるので、前述したチップ6の割れや剥離といった不具合を防ぐことが可能となる。
When the
ところで、図4を用いて説明した熱処理後において、ペースト状の状態に比較して、粘性の高い半硬化状態となった接着材4が、チップ6を接着しかつ搬送時にチップ6が剥離しない程度以上のタック性(接着性)を有している場合には、そのタック性を利用してチップ6を仮接着状態にして、図5を用いて説明した熱圧着工程および図6を用いて説明した熱処理工程を省略してその後の工程を進めてもよい。すなわち、チップ6上にさらに他のチップを積層する際の熱圧着工程および熱処理工程で一括して処理することもできる。
By the way, after the heat treatment described with reference to FIG. 4, the adhesive 4 in a semi-cured state having a higher viscosity than the pasty state adheres the
次に、図7に示すように、裏面にフィルム状の接着材7が貼付されたチップ(第2半導体チップ)8を用意する。チップ8の裏面へ接着材7を貼り付けるには、たとえば半導体ウエハを個々のチップ8へ分割する前に、その半導体ウエハの裏面を研削して所定の厚さにした後、半導体ウエハの裏面全面に熱可塑性のフィルム状の接着材7を貼付し、その後、接着材7ごと半導体ウエハを個々のチップ8へ分割することで実現できる。本実施の形態1においては、チップ8として、厚さが20μm〜100μm程度のものを例示する。また、チップ8中には複数の半導体素子および配線が形成され、その表面は保護膜で覆われている。その保護膜に設けられた複数の開口部からは、それぞれボンディングワイヤ接続用のパッドPD3が露出している。パッドPD3は、チップ8内に形成された最上層配線の一部であり、たとえばチップ8の外周部に沿って配置されている。
Next, as shown in FIG. 7, a chip (second semiconductor chip) 8 having a film-
続いて、チップ6が接着された実装基板1を加熱ステージHS上に配置し、100℃〜200℃程度の温度で加熱する。その状態で、チップ6上に上記接着材7を介してチップ8を熱圧着する。この時、チップ8に加える圧力は100g〜500g程度とし、熱圧着時間は1秒程度とすることを例示できる。チップ8の接着に熱可塑性のフィルム状の接着材7を用いることにより、接着材7がチップ8の側面から這い上がり、チップ8の上面に付着してしまうことを防ぐことができる。それにより、チップ8の耐湿信頼性が低下してしまうことを防ぐことが可能となる。接着材7がチップ8の側面から這い上がり、パッドPD3に付着した場合には、後のワイヤボンディング工程でワイヤとパッドPD3との接合不良が発生してしまうことが懸念されるが、本実施の形態1によればそのような不具合も防ぐことができる。また、パッケージの小型化に伴って、チップ8とチップ6に形成されたパッドPD2との間の距離が小さくなっている場合においても、接着材7がチップ6上に広がってパッドPD2に付着してしまうような不具合を防ぐことができる。それにより、後のワイヤボンディング工程でワイヤとパッドPD2との接合不良が発生してしまうことを防ぐことが可能になる。
Subsequently, the mounting
また、前述したチップ6の場合と同様に、チップ8が接着時に反っている場合でも、チップ6への接着は熱圧着により行われるので、接着後においてチップ8を平坦な状態で固定できる。
Similarly to the case of the
続いて、チップ6、8の搭載された実装基板1に80℃〜200℃程度の熱処理を施す。それにより、接着材7を硬化させて、チップ8のチップ6への接着を強固にすることができる。
Subsequently, a heat treatment at about 80 ° C. to 200 ° C. is performed on the mounting
ところで、図4を用いて説明した熱処理後において、半硬化状態となった接着材4が、チップ6を接着しかつ搬送時にチップ6が剥離しない程度以上のタック性(接着性)を有している場合には、そのタック性を利用してチップ6を仮接着状態にして、図5を用いて説明した熱圧着工程および図6を用いて説明した熱処理工程を省略してもよい旨を前述したが、その熱圧着工程をチップ8のチップ6への熱圧着工程で一括して行い、その熱処理工程をチップ8の搭載後の熱処理工程で一括して行ってもよい。それにより、本実施の形態の半導体装置の製造工程数を低減することができる。
By the way, after the heat treatment described with reference to FIG. 4, the adhesive 4 that has become a semi-cured state has a tack property (adhesiveness) that is higher than the level that the
また、接着材4が、半硬化状態のままでもチップ6を搭載する場合、およびその後の工程において問題を起こす可能性が十分に小さい場合には、チップ6搭載時の加熱、あるいはその後に接着材4に施す熱処理工程が不要になる場合もある。
Further, when the
また、ペースト状の接着材を塗布した工程の後に、熱処理などの工程によって接着材が常温で完全に硬化する状態にしてもよい。また、その場合には、その後のチップを搭載する工程において、接着材の熱可塑性を利用して、接着材を加熱することによって、接着材が適当な粘性を保つ程度に軟化させた状態でチップ6を搭載してもよい。 Further, after the step of applying the paste adhesive, the adhesive may be completely cured at room temperature by a process such as heat treatment. In that case, in the subsequent chip mounting process, the chip is softened to such an extent that the adhesive is kept at an appropriate viscosity by heating the adhesive using the thermoplasticity of the adhesive. 6 may be mounted.
また、ペースト状の接着材を塗布する工程の後に、接着材を半硬化する方法としては、熱を加える方法に限らない。たとえば、接着材が紫外線に反応して硬化する性質を持つ場合には、紫外線を照射することによって半硬化あるいは硬化させてもよい。 Further, the method of semi-curing the adhesive after the step of applying the paste adhesive is not limited to the method of applying heat. For example, when the adhesive has a property of curing in response to ultraviolet rays, it may be semi-cured or cured by irradiating with ultraviolet rays.
次に、図8に示すように、実装基板1を加熱ステージHS上に搭載し、約100℃〜250℃で加熱しながら、実装基板1上のパッドPD1とチップ6のパッドPD2とをワイヤ9で電気的に接続(ワイヤボンディング)し、実装基板1上のパッドPD1とチップ8のパッドPD3とをワイヤ10で電気的に接続する。本実施の形態1において、ワイヤ9、10は、Au(金)などの導電性材料とすることを例示でき、ワイヤボンディング処理は、超音波振動と熱圧着とを併用したワイヤボンダを使用して行うことを例示できる。
Next, as shown in FIG. 8, the mounting
次に、図9に示すように、実装基板1、チップ6、8、およびワイヤ9、10を金型(図示は省略)で挟持し、その金型のキャビティ内に150℃〜200℃程度で溶融したモールド樹脂11を注入し、実装基板1、チップ6、8、およびワイヤ9、10をそのモールド樹脂11によって封止する。金型のキャビティ内へのモールド樹脂11の注入時には、金型もモールド樹脂11と同程度の温度で加熱しておく。また、図6を用いて説明した熱処理工程および図7を用いて説明した熱処理工程における温度条件が、このモールド樹脂11による封止工程時の温度と合致する場合には、前述の熱処理をこの封止工程時の熱を利用して一括して行ってもよい。
Next, as shown in FIG. 9, the mounting
次に、図10に示すように、実装基板1側を上面とし、実装基板1上にバンプ電極12を形成する。このバンプ電極12は、たとえばSn(スズ)−Ag(銀)−Cu(銅)共晶合金から形成されたはんだボールを実装基板1の上面(チップ搭載側の逆側)に供給した後、実装基板1等を240℃〜260℃の雰囲気中に配置し、はんだボールをリフローすることで形成することができる。その後、図11に示すように、バンプ電極12の形成面を下側とし、本実施の形態1の半導体装置が略完成する。
Next, as shown in FIG. 10, the
ところで、上記の本実施の形態1では、チップを2段に積層する例について説明したが、さらに多段に積層してもよい。たとえば、図12に示すように、チップ8をチップ6に積層した手段と同様の手段により、チップ14をチップ8に積層する。すなわち、接着材7と同様の熱可塑性のフィルム状の接着材15を用いてチップ14をチップ8に熱圧着し、ワイヤ9、10と同様のワイヤ16によって、チップ14に形成されたパッドPD4と実装基板1上のパッドPD1とを電気的に接続するものである。
By the way, in the above-described first embodiment, the example in which the chips are stacked in two stages has been described. However, the chips may be stacked in more stages. For example, as shown in FIG. 12, the
(実施の形態2)
本実施の形態2の半導体装置は、たとえば平面で実装基板上に複数のチップが配置されたMCM(Multi Chip Module)である。このような本実施の形態2の半導体装置およびその製造工程について、図13〜図16を用いて工程に沿って説明する。
(Embodiment 2)
The semiconductor device according to the second embodiment is, for example, an MCM (Multi Chip Module) in which a plurality of chips are arranged on a mounting substrate in a plane. Such a semiconductor device according to the second embodiment and a manufacturing process thereof will be described along the process with reference to FIGS.
まず、図13に示すように、前記実施の形態1で用いた実装基板1と同様のチップ搭載用の実装基板1Aを用意する。実装基板1Aの接着材塗布領域には、たとえば2箇所のチップ搭載領域が設けられ、その接着材塗布領域の周りには複数のボンディングワイヤ接続用のパッドPD1A、PD1Bが形成されている。
First, as shown in FIG. 13, a mounting substrate 1A for chip mounting similar to the mounting
続いて、その実装基板1A上に、前記実施の形態1におけるマスク3(図1参照)と同様に、実装基板1A上の接着材塗布領域に対応した平面形状の開口部2A、2Bを有するマスク3Aを、その開口部2A、2Bの位置を接着材塗布領域に合わせて配置する。この時、パッドPD1A、PD1Bは、マスク3Aによって覆われる。次いで、前記実施の形態1にて図1および図2を用いて説明した工程と同様の工程によって、実装基板1A上に接着材4を塗布し、スキージ5を用いて開口部2A、2B内に接着材4を埋め込む(図14参照)。次いで、図15に示すように、実装基板1A上からマスク3Aを取り外す。これにより、実装基板1A上においては、接着材塗布領域にのみ選択的に接着材4を残すことができる。
Subsequently, similarly to the mask 3 (see FIG. 1) in the first embodiment, a mask having
その後、前記実施の形態1において図4〜図12を用いて説明した工程と同様の工程を経ることによって本実施の形態2の半導体装置を製造する。すなわち、実装基板1A上の2箇所の接着材塗布領域のうち、一方の接着材塗布領域に前記実施の形態1で説明したチップ6と同様のチップ6を接着し、他方の接着材塗布領域にチップ(第1半導体チップ)6Aを接着する。次いで、チップ6上にチップ8を接着する。次いで、実装基板1A上のパッドPD1Aとチップ6のパッドPD2とをワイヤ9で電気的に接続し、実装基板1A上のパッドPD1Aとチップ8のパッドPD3とをワイヤ10で電気的に接続し、実装基板1A上のパッドPD1Bとチップ6AのパッドPD2Aとをワイヤ9Aで電気的に接続する。なお、チップ6上へのチップ8の積層は必要に応じて行うものであり、実装基板1A上に搭載されたチップが単層の状態でも、モールド樹脂11によって封止してしまってもよい。
Thereafter, the semiconductor device of the second embodiment is manufactured through the same steps as those described in the first embodiment with reference to FIGS. That is, of the two adhesive material application regions on the mounting substrate 1A, the
上記のような本実施の形態2によっても、前記実施の形態1と同様の効果を得ることができる。 According to the second embodiment as described above, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
(実施の形態3)
図17は、本実施の形態3の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
(Embodiment 3)
FIG. 17 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device of Third Embodiment during the manufacturing process thereof.
本実施の形態3では、平面で接着材4の残された領域がチップ6より大きくなるようにするものである。すなわち、実装基板1上の接着材塗布領域は、多種のチップを搭載できるように設計されているので、その接着材塗布領域に搭載可能なチップのうち最大のチップの大きさに合わせてマスク3(図1参照)の開口部2(図1参照)を形成しておく。このような開口部2を有するマスク3を用いた場合には、チップ6がその接着材塗布領域と同じサイズでないと接着材4が残る範囲Lがチップ6の配置されている範囲Pより大きくなるが、前記実施の形態と同様の工程を経ることによって、接着材4がチップ6の側面から這い上がってチップ6の上面に付着してしまったり、接着材4が実装基板1上に広がってパッドPD1に付着してしまう不具合を防ぐことができる。また、接着材4として、ポリイミド系またはエポキシ系の熱硬化性樹脂接着材を選択することによって、後の工程で実装基板1およびチップ6などを樹脂封止した際に、平面でチップ6からはみ出した接着材4とモールド樹脂11(図11参照)との接着性が低下してしまう不具合を防ぐことができる。
In the third embodiment, the area where the adhesive 4 is left in a plane is made larger than the
また、本実施の形態3のようにマスク3を形成しておくことにより、チップ6の平面サイズに合わせた開口部2を有するマスク3を準備することなく、実装基板1に異なる種類のチップを接着する場合でも同一のマスク3を用いることが可能となる。それにより、実装基板1に接着するチップの種類毎にマスク3を交換する必要がなくなり、接着材4の塗布条件の再設定も不要になるので、本実施の形態3の半導体装置を短いTAT(Turn Around Time)で製造できるようになる。また、実装基板1に異なる種類のチップを接着する場合でも同一のマスク3を用いることができることから、実装基板1に異なる種類のチップを接着する場合でも工程を標準化することが可能となる。また、実装基板1に異なる種類のチップを接着する場合でも同一のマスク3を用いることができることから、複数種類のマスク3を形成する必要がなくなるので、本実施の形態3の半導体装置の製造コストを低減することが可能となる。
Further, by forming the
ところで、前記実施の形態2で説明したようなMCMを製造する場合においても、2つのチップ間において実装基板1Aにパッドが配置されていない場合には、上記のようなマスク3を用いることができる。すなわち、図18に示すように、2つのチップ6、6Aの接着される領域を1箇所の接着材塗布領域と見なし、上記マスク3を用いて接着材4の塗布を行うものである。それにより、MCMを製造する場合でも同一のマスク3を用いることが可能となる。
By the way, also in the case of manufacturing the MCM as described in the second embodiment, the
上記の本実施の形態3によっても、前記実施の形態1、2と同様の効果を得ることができる。 According to the third embodiment, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained.
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。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
たとえば、前記実施の形態においては、Sn−Ag−Cu共晶合金から形成されたはんだボールを用いて実装基板にバンプ電極を形成する場合について説明したが、Sn−Ag−Cu共晶合金の代わりにSn−Pb(鉛)共晶合金から形成されたはんだボールを用いてもよい。 For example, in the above-described embodiment, the case where the bump electrode is formed on the mounting substrate using the solder ball formed from the Sn—Ag—Cu eutectic alloy has been described, but instead of the Sn—Ag—Cu eutectic alloy. Alternatively, a solder ball formed from a Sn—Pb (lead) eutectic alloy may be used.
本発明の半導体装置の製造方法は、実装基板上にチップを積層して形成される半導体装置の製造工程に適用することができる。 The semiconductor device manufacturing method of the present invention can be applied to a manufacturing process of a semiconductor device formed by stacking chips on a mounting substrate.
1、1A 実装基板
2、2A、2B 開口部
3、3A、3B マスク
4 接着材
5 スキージ
6、6A チップ(第1半導体チップ)
7 接着材
8 チップ(第2半導体チップ)
9、9A、10 ワイヤ
11 モールド樹脂
12 バンプ電極
14 チップ
15 接着材
16 ワイヤ
HS 加熱ステージ
PD1、PD1A、PD1B パッド
PD2、PD2A、PD3、PD4 パッド
1,
7
9, 9A, 10
Claims (5)
(b)前記実装基板に熱処理を施し、前記樹脂接着材を半硬化させる工程、
(c)前記(b)工程後、前記樹脂接着材を介して第1半導体チップを前記樹脂接着材を塗布した領域に接着する工程、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 (A) a step of selectively applying a resin adhesive to the main surface of the mounting substrate;
(B) heat-treating the mounting substrate and semi-curing the resin adhesive;
(C) After the step (b), a step of bonding the first semiconductor chip to the region where the resin adhesive is applied via the resin adhesive,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記(a)工程は、
(a1)前記樹脂接着材を塗布した領域に対応する開口部を有するマスクを用意する工程、
(a2)平面における前記開口部と前記樹脂接着材を塗布した領域の位置を合わせて前記マスクを前記実装基板の前記主面上に配置する工程、
(a3)前記(a2)工程後、前記開口部上を含む前記マスク上に前記樹脂接着材を塗布する工程、
(a4)前記(a3)工程後、前記マスクを前記実装基板から取り外し、前記樹脂接着材を塗布した領域に前記樹脂接着材を残す工程、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
The step (a)
(A1) preparing a mask having an opening corresponding to a region where the resin adhesive is applied;
(A2) a step of arranging the mask on the main surface of the mounting substrate by aligning the position of the opening on the plane and the region where the resin adhesive is applied;
(A3) After the step (a2), a step of applying the resin adhesive on the mask including the opening.
(A4) After the step (a3), the step of removing the mask from the mounting substrate and leaving the resin adhesive in a region where the resin adhesive is applied,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
さらに、
(d)前記(c)工程後、前記実装基板および前記第1半導体チップに熱処理を施す工程、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
further,
(D) after the step (c), a step of performing a heat treatment on the mounting substrate and the first semiconductor chip;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
(b)前記実装基板に熱処理を施し、前記樹脂接着材を半硬化させる工程、
(c)前記(b)工程後、前記樹脂接着材を介して第1半導体チップを前記樹脂接着材を塗布した領域に接着する工程、
(d)裏面にフィルム状接着材が貼付された第2半導体チップを用意する工程、
(e)前記(d)工程後、前記フィルム状接着材を介して前記第2半導体チップを前記第1半導体チップ上に加熱圧着する工程、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 (A) a step of selectively applying a resin adhesive to the main surface of the mounting substrate;
(B) heat-treating the mounting substrate and semi-curing the resin adhesive;
(C) After the step (b), a step of bonding the first semiconductor chip to the region where the resin adhesive is applied via the resin adhesive,
(D) preparing a second semiconductor chip having a film-like adhesive attached to the back surface;
(E) After the step (d), a step of thermocompression bonding the second semiconductor chip onto the first semiconductor chip via the film adhesive,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記(d)工程は、
(d1)その裏面全体に、前記フィルム状接着材が貼り付けられた半導体ウエハを準備する工程と、
(d2)前記半導体ウエハを前記フィルム状接着材とともに分割し、前記第2半導体チップを用意する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 4,
The step (d)
(D1) a step of preparing a semiconductor wafer having the film adhesive adhered to the entire back surface;
(D2) dividing the semiconductor wafer together with the film adhesive, and preparing the second semiconductor chip.
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