JP2007165631A - 半導体装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】応力の不均一による半導体チップの変形を防止することができ、かつ、両半導体チップ間に封止のための樹脂をスムーズに注入することができる半導体装置を提供する。
【解決手段】親チップ1の表面3の中央部には、子チップ2が接合されるチップ接合領域が設定され、このチップ接合領域内には、複数のバンプ6が互いに適当な間隔を隔てて配置されている。また、親チップ1の表面3の周縁部には、複数の外部接続用パッド11が互いに間隔を隔てて配置されている。各外部接続用パッド11は、親チップ1のチップ接合領域内に形成された内部回路と電気的に接続されており、各外部接続用パッド11と内部回路との間には、外部接続用パッド11からのサージの入力を阻止するための保護素子14が設けられている。一方、子チップ2の表面には、親チップ1の各バンプ6と対向する位置に複数のバンプ22が配置されている。
【選択図】図1

Description

この発明は、チップ・オン・チップ構造を有する半導体装置に関する。
半導体装置の小型化および高集積化を図るための構造として、半導体チップの表面を他の半導体チップの表面に対向させて接合する、いわゆるチップ・オン・チップ構造が知られている。
このチップ・オン・チップ構造に適用される各半導体チップは、互いに対向する表面に、金(Au)などの金属からなる複数のバンプを有している。また、各半導体チップの表面の中央部には、機能素子を含む内部回路が形成されており、各バンプは、その内部回路と電気的に接続されている。そして、チップ・オン・チップ構造では、一方の半導体チップのバンプと他方の半導体チップのバンプとを接合することにより、それらの半導体チップ間の機械的な接続が達成されるとともに、各半導体チップの内部回路間の電気的な接続が達成される。
各半導体チップにおいて、バンプと内部回路との間には、バンプから入力されるサージによる機能素子の破壊を防止するための保護素子が設けられている。そのため、バンプは、内部回路が形成されている領域の周囲の領域、つまり半導体チップの表面の周縁部に配置されている。
特開2000−223652号公報
ところが、複数のバンプが各半導体チップの表面の周縁部に配置されていると、半導体チップに外部から力が加わったときに、半導体チップの中央部と周縁部とで応力の不均一が生じ、半導体チップの変形(歪み)を生じるおそれがある。また、一方の半導体チップのバンプと他方の半導体チップのバンプとを接合した後に、それらの半導体チップの間に封止のための樹脂(アンダーフィル材)が注入されるが、半導体チップの周縁部にバンプが集中的に配置されていると、半導体チップの表面に沿う方向において、隣り合うバンプ間の間隔が狭いために、バンプの内側の領域に樹脂がスムーズに流れ込まないという問題もある。
そこで、この発明の目的は、応力の不均一による半導体チップの変形を防止することができ、かつ、両半導体チップ間に封止のための樹脂をスムーズに注入することができる半導体装置を提供することである。
前記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、第1の半導体チップと第2の半導体チップとを前記第1の半導体チップの表面に前記第2の半導体チップの表面を対向させた状態で接合した、チップ・オン・チップ構造を有する半導体装置であって、前記第1の半導体チップの表面の周縁部に配置され、前記第1の半導体チップの表面の中央部に形成された内部回路と電気的に接続された外部接続用パッドと、各前記外部接続用パッドと前記内部回路との間に介在された保護素子と、前記内部回路と電気的に接続され、前記第1の半導体チップの表面に分散して配置された複数の第1半導体チップ側バンプと、前記第2の半導体チップの表面の中央部に形成された内部回路と電気的に接続され、前記第2の半導体チップの表面に分散して配置されており、各前記第1半導体チップ側バンプに接続される複数の第2半導体チップ側バンプとを含むことを特徴とする、半導体装置である。
この構成によれば、第1の半導体チップの外部接続用パッドと内部回路との間に保護素子が介在されているので、第1の半導体チップのバンプと内部回路との間に保護素子を設ける必要がない。また、第2の半導体チップの内部回路には、第1の半導体チップのバンプからのみ信号が入力されるので、第1の半導体チップの外部接続用パッドと内部回路との間に保護素子が介在されていれば、第2の半導体チップに外部からのサージの入力を阻止するための保護素子を設ける必要がない。そのため、第1の半導体チップおよび第2の半導体チップにおいて、各表面の周縁部に限らず、各表面の中央部にもバンプを分散して配置することができる。その結果、各半導体チップに外部から力が加わったときに、各半導体チップの中央部と周縁部とで発生する応力をほぼ均一にすることができ、応力の不均一による半導体チップの変形を防止することができる。また、バンプ間の間隔を大きくすることができるので、両半導体チップ間を封止するための樹脂(液状樹脂)をスムーズに注入することができ、その樹脂によって両半導体チップ間を隙間なく封止することができる。
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、この発明の一実施形態に係る半導体装置の構成を示す図解的な断面図である。
この半導体装置は、第1の半導体チップとしての親チップ1と第2の半導体チップとしての子チップ2とを重ね合わせて接合したチップ・オン・チップ構造を有している。
図2は、親チップ1と子チップ2との接合体の子チップ2側から見た平面図である。また、図3は、親チップ1の表面付近の図解的な断面図である。
親チップ1は、平面視略矩形状に形成されており、その表面(機能素子を含む内部回路が形成された活性領域側表面)3を上方に向けたフェイスアップ姿勢で、リードフレーム4のアイランド部5にダイボンディングされている。
親チップ1の表面3には、その中央部に、子チップ2が接合される略矩形状のチップ接合領域が設定されている。そして、チップ接合領域内には、図2に示すように、金(Au)などの金属材料からなる複数の第1半導体チップ側バンプとしてのバンプ6が、互いに間隔を隔てて、整列して配置されている。各バンプ6は、図3に示すように、親チップ1の表面3を覆う表面保護膜7から突出して形成されている。すなわち、表面保護膜7には、親チップ1の表面の中央部に形成された内部回路と電気的に接続されたパッド8を露出させる開口9が形成されており、各バンプ6は、パッド8上に設けられて、開口9から表面保護膜7上に隆起するように形成されている。
また、親チップ1の表面3には、チップ接合領域を取り囲む周縁部に、複数の外部接続用パッド11がチップ接合領域(親チップ1)の周縁に沿って互いに間隔を隔てて配置されている。各外部接続用パッド11は、親チップ1の表面の中央部に形成された内部回路と電気的に接続されている。また、各外部接続用パッド11は、図1に示すように、ボンディングワイヤ12を介して、リードフレーム4のリード部13に電気的に接続(ワイヤボンディング)されている。
さらにまた、各外部接続用パッド11と内部回路との間には、外部接続用パッド11から入力されるサージによる機能素子の破壊を防止するための保護素子14が設けられている。
子チップ2は、図2に示すように、平面視において親チップ1よりも小さな略矩形状に形成されており、その表面(内部回路が形成された活性領域側表面)21を下方に向けたフェイスダウン姿勢で、親チップ1の表面3のチップ接合領域に接合されている。
子チップ2の表面21には、金(Au)などの金属材料からなる複数の第2半導体チップ側バンプとしてのバンプ22が配置されている。各バンプ22は、子チップ2が親チップ1のチップ接合領域に対向配置された状態で親チップ1の各バンプ6と対向する位置に配置されている。この実施形態では、図2に示すように、親チップ1の表面3において、複数のバンプ6が4×5の行列状に配置され、子チップ2の表面21において、複数のバンプ22が各バンプ6と対応する4×5の行列状に配置されている。これにより、複数のバンプ6,22は、それぞれ親チップ1のチップ接合領域および子チップ2の表面21の全域に分散して配置されている。
また、図示しないが、子チップ2の表面21を覆う表面保護膜には、子チップ2に形成された内部回路と電気的に接続されたパッドを露出させる開口が形成されており、各バンプ22は、パッド上に設けられて、その開口から表面保護膜上に隆起するように形成されている。
親チップ1と子チップ2とは、親チップ1の各バンプ6と子チップ2の各バンプ22とが互いに頂面を突き合わせて接合されることにより、所定間隔を保つように機械的に連結され、かつ、互いに電気的に接続されている。そして、親チップ1の表面3と子チップ2の表面21との間には、それらの隙間を封止して、各表面3,21を保護するためのアンダーフィル層23が介在されている。このアンダーフィル層23は、親チップ1と子チップ2との接合後に、それらの間に液状樹脂を注入し、これを硬化させることにより形成される。
また、親チップ1および子チップ2は、リードフレーム4およびボンディングワイヤ12とともに、モールド樹脂24により封止されている。リードフレーム4のリード部13の一部は、モールド樹脂24から露出し、プリント配線基板などとの外部接続部(アウターリード部)として機能する。
以上のように、親チップ1の外部接続用パッド11と内部回路との間に保護素子14が介在されているので、親チップ1のバンプ6と内部回路との間に保護素子を設ける必要がない。また、子チップ2の内部回路には、バンプ22を介して親チップ1のバンプ6からのみ信号が入力されるので、親チップ1の外部接続用パッド11と内部回路との間に保護素子14が介在されていれば、子チップ2に外部からのサージの入力を防止するための保護素子を設ける必要がない。そのため、親チップ1および子チップ2において、各表面の内部回路が形成されている中央部の周囲の周縁部に限らず、各表面の中央部にもバンプ6,22を分散して配置することができる。その結果、この半導体装置に外部から力が加わったときに、親チップ1および子チップ2の中央部と周縁部とで発生する応力をほぼ均一にすることができ、応力の不均一による親チップ1および子チップ2の変形を防止することができる。また、バンプ6間の間隔(バンプ22間の間隔)を大きくすることができるので、親チップ1と子チップ2との間にアンダーフィル層23を形成するための液状樹脂をスムーズに注入することができ、そのアンダーフィル層23によって親チップ1および子チップ2間を隙間なく封止することができる。
以上、この発明の発明の一実施形態を説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、上述の実施形態では、バンプ6,22が4×5の行列状に配置されている構成を取り上げたが、バンプ6,22は、行列状に配置される必要はなく、それぞれ親チップ1の表面3および子チップ2の表面21において、内部回路が形成されている中央部の周囲の周縁部などに集中して配置されず、互いに適当な間隔を隔てて分散して配置されていればよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
この発明の一実施形態に係る半導体装置の構成を示す図解的な断面図である。 図1に示す親チップと子チップとの接合体の子チップ側から見た平面図である。 図1に示す親チップの表面付近の図解的な断面図である。
符号の説明
1 親チップ
2 子チップ
3 表面
6 バンプ
11 外部接続用パッド
14 保護素子
21 表面
22 バンプ

Claims (1)

  1. 第1の半導体チップと第2の半導体チップとを前記第1の半導体チップの表面に前記第2の半導体チップの表面を対向させた状態で接合した、チップ・オン・チップ構造を有する半導体装置であって、
    前記第1の半導体チップの表面の周縁部に配置され、前記第1の半導体チップの表面の中央部に形成された内部回路と電気的に接続された外部接続用パッドと、
    各前記外部接続用パッドと前記内部回路との間に介在された保護素子と、
    前記内部回路と電気的に接続され、前記第1の半導体チップの表面に分散して配置された複数の第1半導体チップ側バンプと、
    前記第2の半導体チップの表面の中央部に形成された内部回路と電気的に接続され、前記第2の半導体チップの表面に分散して配置されており、各前記第1半導体チップ側バンプに接続される複数の第2半導体チップ側バンプとを含むことを特徴とする、半導体装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8981574B2 (en) 2012-12-20 2015-03-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor package

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000223653A (ja) * 1999-02-02 2000-08-11 Rohm Co Ltd チップ・オン・チップ構造の半導体装置およびそれに用いる半導体チップ
JP2000228483A (ja) * 1999-02-04 2000-08-15 Rohm Co Ltd 半導体装置
JP2000232200A (ja) * 1999-02-12 2000-08-22 Rohm Co Ltd 半導体チップおよびチップ・オン・チップ構造の半導体装置
JP2005260053A (ja) * 2004-03-12 2005-09-22 Nec Electronics Corp 半導体装置及び半導体装置の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000223653A (ja) * 1999-02-02 2000-08-11 Rohm Co Ltd チップ・オン・チップ構造の半導体装置およびそれに用いる半導体チップ
JP2000228483A (ja) * 1999-02-04 2000-08-15 Rohm Co Ltd 半導体装置
JP2000232200A (ja) * 1999-02-12 2000-08-22 Rohm Co Ltd 半導体チップおよびチップ・オン・チップ構造の半導体装置
JP2005260053A (ja) * 2004-03-12 2005-09-22 Nec Electronics Corp 半導体装置及び半導体装置の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8981574B2 (en) 2012-12-20 2015-03-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor package
US9633973B2 (en) 2012-12-20 2017-04-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor package

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