JP2008103624A - Packaging method of semiconductor chip - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体チップの実装方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor chip mounting method.
近年、電子機器の高性能化、小型化に伴って1つのパッケージ内に複数の半導体チップを配置してマルチチップパッケージ(Multi Chip Package)とすることにより、半導体装置の高機能化と小型化とが図られている。そして、マルチチップパッケージには、複数の半導体チップを平面的に並べたものと、複数の半導体チップを厚み方向に積層したものとがある。半導体チップを平面的に並べたマルチチップパッケージは、広い実装面積を必要とするため、電子機器の小型化への寄与が小さい。このため、半導体チップを積層したスタックドMCPの開発が盛んに行われている。 In recent years, with the increase in performance and miniaturization of electronic devices, a plurality of semiconductor chips are arranged in a single package to form a multi-chip package, thereby increasing the functionality and size of the semiconductor device. Is planned. The multi-chip package includes a plurality of semiconductor chips arranged in a plane and a plurality of semiconductor chips stacked in the thickness direction. A multi-chip package in which semiconductor chips are arranged in a plane requires a large mounting area, and therefore contributes little to downsizing of electronic devices. For this reason, development of stacked MCPs in which semiconductor chips are stacked has been actively conducted.
かかる観点より、特開2001−127241号公報では、半導体チップを複数積層し、これらの積層体に対して一直線上にスルーホールを形成し、このスルーホールに対して導通シャフトを挿入し、チップ電極部との導通を図るようにして構成した半導体チップの実装方法が開示されている。 From this point of view, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-127241, a plurality of semiconductor chips are stacked, a through hole is formed in a straight line with respect to these stacked bodies, a conductive shaft is inserted into the through hole, and a chip electrode is formed. A method of mounting a semiconductor chip configured to be electrically connected to a portion is disclosed.
また、特開2001−135785号公報では、複数の半導体チップを準備し、各半導体チップにスルーホールを形成するとともに、前記スルーホール内に金属ピンを挿入してチップ電極部との導通を図るようにした後、これら半導体チップをアライメント積層して半導体チップを実装する方法が開示されている。 In Japanese Patent Laid-Open No. 2001-135785, a plurality of semiconductor chips are prepared, through holes are formed in each semiconductor chip, and metal pins are inserted into the through holes so as to be electrically connected to the chip electrode portion. After that, a method of aligning and stacking these semiconductor chips and mounting the semiconductor chips is disclosed.
しかしながら、特開2001−127241号公報に記載の方法では、前記半導体チップの前記スルーホールと前記導通シャフトとの絶縁を図るため、前記スルーホール内壁面に酸化シリコン膜を形成している。また、特開2001−135785号公報では、前記半導体チップの前記スルーホールと前記金属ピンとの絶縁を図るため、前記スルーホールと前記金属ピンとの間に絶縁樹脂を介在させている。 However, in the method described in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-127241, a silicon oxide film is formed on the inner wall surface of the through hole in order to insulate the through hole of the semiconductor chip from the conductive shaft. In Japanese Patent Laid-Open No. 2001-135785, an insulating resin is interposed between the through hole and the metal pin in order to insulate the through hole of the semiconductor chip from the metal pin.
したがって、このような従来技術においては、半導体チップと、そのスルーホール内に挿入された導通シャフトや金属ピンなどと、絶縁を図るために別途絶縁部材を形成するための操作が必要になる。また、上述のような酸化シリコン膜や絶縁樹脂を介在させる場合、その介在量に応じて前記スルーホールの開口径をある程度大きく設定しておく必要がある。したがって、半導体チップにおける前記スルーホールの開口の占める割合が増大し、前記半導体チップの小型化の要請にも反することになる。
本発明は、実装面積を狭小化するために、特に半導体チップを積層して実装し、半導体機器の高性能化及び小型化を図ることが可能な、新規な半導体チップの実装方法を提供することを目的とする。 The present invention provides a novel semiconductor chip mounting method capable of reducing the mounting area, in particular by stacking and mounting semiconductor chips, and improving the performance and miniaturization of semiconductor devices. With the goal.
上記目的を達成すべく、本発明の一態様は、
半導体チップに対して少なくとも1つの貫通ホールを形成する工程と、
前記半導体チップの裏面側に接着層を付着させる工程と、
少なくとも1つの金属ピンが立設されたパッケージ用基板を準備する工程と、
前記半導体チップと前記パッケージ用基板とを前記接着層を介して貼り合わせる工程とを備え、
前記半導体チップと前記パッケージ用基板とを前記接着層を介して貼り合わせる工程は、前記金属ピンが前記接着層の一部を前記貫通ホール内に巻き込み、前記接着層の一部が前記金属ピンと前記貫通ホールとの隙間を埋設するようにして挿入されることを特徴とする、半導体チップの実装方法に関する。
In order to achieve the above object, one embodiment of the present invention provides:
Forming at least one through hole in the semiconductor chip;
Attaching an adhesive layer to the back side of the semiconductor chip;
Preparing a package substrate on which at least one metal pin is erected;
Bonding the semiconductor chip and the package substrate through the adhesive layer,
The step of bonding the semiconductor chip and the package substrate through the adhesive layer includes the metal pin winding a part of the adhesive layer into the through hole, and a part of the adhesive layer being the metal pin and the The present invention relates to a semiconductor chip mounting method, wherein the semiconductor chip is inserted so as to bury a gap with a through hole.
以上、本発明の一態様によれば、実装面積を狭小化するために、特に半導体チップを積層して実装し、半導体機器の高性能化及び小型化を図ることが可能な、新規な半導体チップの実装方法を提供することができる。 As described above, according to one embodiment of the present invention, in order to reduce the mounting area, a novel semiconductor chip capable of achieving high performance and miniaturization of a semiconductor device, in particular, by stacking and mounting semiconductor chips. Can be provided.
以下、本発明のその他の特徴及び利点について、発明を実施するための最良の形態に基づいて説明する。 Hereinafter, other features and advantages of the present invention will be described based on the best mode for carrying out the invention.
図1〜5は、本発明の半導体チップの実装方法の一例における工程図であり、図6〜8は、前記実装方法の一工程における状態を拡大して示す説明図である。 FIGS. 1 to 5 are process diagrams in an example of a semiconductor chip mounting method of the present invention, and FIGS. 6 to 8 are explanatory views showing an enlarged state in one process of the mounting method.
最初に、図1に示すように、シリコン(Si)などの半導体ウエハ11を準備し、この主面上にチップ切断のためのスクラブライン12を形成する。次いで、図2に示すように、半導体ウエハ11のスクラブライン12で画定された領域内に複数の貫通ホール13を形成する。貫通ホール13は、例えばウォータレーザカッターなどの手段を用いて形成することができる。
First, as shown in FIG. 1, a
前記ウォータレーザカッターは、水圧の負荷と同時にレーザビームを照射するようにして微細加工を行う技術であり、このような技術を用いることにより、貫通ホール13の開口径は50μm〜100μm程度の大きさの微小なものとすることができる。また、半導体ウエハの厚さが100μm程度まで増大しても、上述した開口径の貫通ホール13を形成することができる。
The water laser cutter is a technique for performing fine processing by irradiating a laser beam simultaneously with a load of water pressure, and by using such a technique, the opening diameter of the
なお、図1及び2においては、半導体ウエハ11の、スクラブライン12で画定された領域内のみを示すようにしているが、実際には図示した領域を大幅に超えて延在している。
In FIGS. 1 and 2, only the region defined by the
また、図1及び2においては、複数の貫通ホール13をライン上に形成しているが、用途に応じて任意の形態で配列するようにして形成することができる。
1 and 2, the plurality of through
次に、図3に示すように、半導体ウエハ11をスクラブライン12に沿って切断し、半導体チップ11とした後、半導体チップ11の裏面に接着層14を形成(付着)する。接着層14としては、エポキシ、ポリイミド、ポリエチレン及びアクリルなどの接着性フィルムを用いることができる。
Next, as shown in FIG. 3, the
なお、図3以降においては、簡略化のため半導体ウエハを指示していた参照数字11を半導体チップと併用するようにする。
In FIG. 3 and subsequent figures, for simplification, the
また、本例においては、特に図示しないが、半導体チップ11の主面に酸化などの操作を施す、あるいはCVDなどの成膜処理を施すことにより、酸化シリコンなどの絶縁層を形成するとともに、前記絶縁層上に以下に示す金属ピンと電気的に接続される金属配線を適宜に形成する。
In this example, although not particularly illustrated, an insulating layer such as silicon oxide is formed by performing an operation such as oxidation on the main surface of the
次いで、図4に示すように、パッケージ用基板21を準備し、その主面上に立設するようにして複数の金属ピン22を形成する。パッケージ用基板21は、例えばガラスエポキシ樹脂などから構成することができ、その上に金属ピン22を半田などを用いて固定し、立設させる。
Next, as shown in FIG. 4, a
なお、金属ピン22は、後に示すように半導体チップ11の貫通ホール13内に挿入するため、その直径は貫通ホール13の開口径より小さくする必要があるとともに、その長さは、貫通ホール13内に完全に挿入された後に、半導体チップ11の主面上に形成された金属配線と電気的に接触できような長さに設定しておく。また、金属ピン22はそれぞれ対応する貫通ホール13内に挿入されるものであるため、貫通ホール13の配列に相応するようにして配列させる必要がある。
Since the
また、金属ピン22は、例えば金、銀、銅、アルミニウムなどの電気的良導性を呈する金属材料から構成する。
Moreover, the
次いで、図4の矢印で示すように、半導体チップ11を下降させて、パッケージ用基板21上に立設された金属ピン22が半導体チップ11の貫通ホール13内に挿入されるようにして、半導体チップ11及びパッケージ用基板21を接着層14を介して貼り合わせる。これによって、図5に示すように、パッケージ用基板21に設けられた金属ピン22が半導体チップ11の貫通ホール13内を貫通し、半導体チップ11の主面上に形成された金属配線と電気的に接触して実装がなされる。
Next, as shown by the arrows in FIG. 4, the
なお、本例では特に示されてしないが、図5のようにして実装された半導体チップは、その保護のために適宜に樹脂封止を行うことができる。 Although not particularly shown in this example, the semiconductor chip mounted as shown in FIG. 5 can be appropriately sealed with resin for protection.
次に、図6〜8において、上記実装工程におけるパッケージ用基板21上に形成された金属ピン22の、半導体チップ11の貫通ホール13内における挿入過程について説明する。
6 to 8, the process of inserting the
最初に、図6に示すように、金属ピン22が半導体チップ11の裏面に形成された接着層14と接触すると、接触箇所が窪むようになり、さらに金属ピン22の挿入が進行すると、図7に示すように、金属ピン22が接着層14を貫通して貫通ホール13内に侵入するようになる。このとき、金属ピン22は接着層14の貫通口近傍の部分を巻き込み、この巻き込み部分14Aを伴って貫通ホール13内に挿入されるようになる。その後、巻き込み部分14Aは金属ピン22の側面に密着し、金属ピン22の貫通ホール13内への挿入に伴って同じく貫通ホール13内へ導入される。
First, as shown in FIG. 6, when the
結果として、金属ピン22の全体が貫通ホール13内に挿入された後は、図8に示すように、貫通ホール13と金属ピン22との隙間には、接着層14の巻き込み部分14Aが存在し、半導体チップ11の、貫通ホール11Aを介した電気的導通を回避することができるようになる。
As a result, after the
なお、本発明においては、パッケージ基板21における金属ピン22の先端部22Aを半田などの低融点の導電性材料から構成することができる。この場合、図5及び8に示すような実装後において加熱操作を施し、図9に示すように、先端部22Aを加熱融解させて平坦化させることにより、金属配線15との電気的接続を確実に行うようにすることができる。
In the present invention, the
なお、金属ピン22の先端部22Aは上述したように半田などの材料から構成することができるが、その材料の融点は270℃程度とし、実装時には溶解しないようなものを適宜選択することが好ましい。
The
図10は、上記具体例の変形例である。図10においては、パッケージ用基板21に対して溝加工を実施し、複数の溝21Aを形成している。これら複数の溝21Aは、半導体チップ11の貫通ホール13の位置に相応するようにして形成する。この場合、溝21Aに対して金属ピン22を半田などによって固定し、立設するようにすれば、半導体チップ11の貫通ホール13へ挿入すべき金属ピン22の固定を容易ならしめることができるとともに、金属ピン22の貫通ホール13に対する位置決めを容易ならしめることができる。
FIG. 10 is a modification of the above specific example. In FIG. 10, groove processing is performed on the
したがって、金属ピン22を貫通ホール13内にほぼ完全に直線的に挿入することができるようになり、接着層14の巻き込む部分14Aが部分的に破れて、半導体チップ11と金属ピン22とが電気的に導通してしまうというような問題を回避することができる。
Accordingly, the
図11及び12は、本発明の半導体チップの実装方法の他の例を示す構成図である。なお、上記具体例に関する図1〜9と同一あるいは類似の構成要素に関しては、同一の参照数字を用いて表している。 11 and 12 are configuration diagrams showing another example of the semiconductor chip mounting method of the present invention. In addition, about the component same as or similar to FIGS. 1-9 regarding the said specific example, it represents using the same reference number.
本例においては、上述した図1〜図9に示す工程を1サイクルとして、このサイクルを最初に1回実施して、図11及び12に示すような半導体チップ要素Aを作製し、次いで、前記サイクルをさらに1回実施して図11及び12に示すような半導体チップ要素Bを作製する。その後、各半導体チップ要素の金属ピン22の上下部分が接触するようにしてアライメントし、接着層14を介して接着固定させる。
In this example, the above-described steps shown in FIGS. 1 to 9 are defined as one cycle, and this cycle is first performed once to produce a semiconductor chip element A as shown in FIGS. 11 and 12. The cycle is performed once more to produce a semiconductor chip element B as shown in FIGS. Thereafter, alignment is performed so that the upper and lower portions of the metal pins 22 of each semiconductor chip element are in contact with each other, and the semiconductor pins are bonded and fixed via the
なお、本例において、半導体チップ要素Aからはパッケージ用基板を除去しているが、パッケージ用基板を残存させ、新たにチップ要素A及びB間に接着層を形成して上述したアライメント及び接着固定を実施することができる。 In this example, the package substrate is removed from the semiconductor chip element A. However, the above-described alignment and adhesion fixing are performed by leaving the package substrate and newly forming an adhesive layer between the chip elements A and B. Can be implemented.
図13〜15は、本発明の半導体チップの実装方法のその他の例を示す構成図である。なお、本例においても、上記具体例に関する図1〜9と同一あるいは類似の構成要素に関しては、同一の参照数字を用いて表している。 13 to 15 are configuration diagrams showing other examples of the semiconductor chip mounting method of the present invention. Also in this example, the same reference numerals are used for the same or similar components as those in FIGS.
本例においては、最初に、図1〜3で示す工程に従って、貫通ホール13が形成された半導体チップ11を、上側の半導体チップの裏面に形成された接着層14を介して互いの貫通ホールが一致するようにしてアライメントし、接着固定する。この結果、図13に示すような半導体チップ積層体Cを作製する。
In this example, first, according to the steps shown in FIGS. 1 to 3, the
次いで、図4に示すようなパッケージ用基板21を準備し、図4に示す半導体チップ11の代わりに図13に示す半導体チップ積層体を下降させ、金属ピン22が半導体チップ積層体Cを構成する上下半導体チップの各貫通ホール内に順次に挿入されるようにする。
Next, a
その結果、図14に示すように、最初は、金属ピン22は、下側の半導体チップ11の接着層14を貫通し、接着層14の一部を巻き込みながら貫通ホール13内に挿入される。その後、上側の半導体チップ11の接着層14に至り、この接着層14を貫通し、一部を巻き込みながら貫通ホール13内に挿入される。最終的には、図15に示すように、半導体チップ積層体Cの、上側半導体チップ及び下側半導体チップにおける貫通ホールは、それぞれの半導体チップとの隙間が接着層14の巻き込み部分14Aで埋設されるようになり、上下半導体チップ11と金属ピン22との電気的絶縁が確保されるようになる。
As a result, as shown in FIG. 14, first, the
なお、本例においても、金属ピン22の先端部22Aは半田などの低融点の導電性材料から構成することができる。この場合、図15に示すように、先端部22Aを加熱溶融させて平坦化し、金属配線15との電気的接触を確実なものとすることができる。
Also in this example, the
以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。 While the present invention has been described in detail based on the above specific examples, the present invention is not limited to the above specific examples, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、上記図11及び12に関する具体例、並びに図13〜15に関する具体例においては、半導体チップを2層に積層しているが、これらの積層数は要求される半導体機器の性能及び小型化の要請などに応じて、3以上の任意の数とすることもできる。 For example, in the specific examples related to FIGS. 11 and 12 and the specific examples related to FIGS. 13 to 15, the semiconductor chips are stacked in two layers. The number of stacked layers is the required performance and miniaturization of semiconductor devices. Depending on the request, the number can be any number of 3 or more.
11 半導体チップ(半導体ウエハ)
12 スクラブライン
13 (半導体チップの)貫通ホール
14 接着層
15 金属配線
21 パッケージ用基板
22 (パッケージ用基板上に立設された)金属ピン
11 Semiconductor chip (semiconductor wafer)
12
Claims (5)
前記半導体チップの裏面側に接着層を付着させる工程と、
少なくとも1つの金属ピンが立設されたパッケージ用基板を準備する工程と、
前記半導体チップと前記パッケージ用基板とを前記接着層を介して貼り合わせる工程とを備え、
前記半導体チップと前記パッケージ用基板とを前記接着層を介して貼り合わせる工程は、前記金属ピンが前記接着層の一部を前記貫通ホール内に巻き込み、前記接着層の一部が前記金属ピンと前記貫通ホールとの隙間を埋設するようにして挿入されることを特徴とする、半導体チップの実装方法。 Forming at least one through hole in the semiconductor chip;
Attaching an adhesive layer to the back side of the semiconductor chip;
Preparing a package substrate on which at least one metal pin is erected;
Bonding the semiconductor chip and the package substrate through the adhesive layer,
The step of bonding the semiconductor chip and the package substrate through the adhesive layer includes the metal pin winding a part of the adhesive layer into the through hole, and a part of the adhesive layer being the metal pin and the A semiconductor chip mounting method, wherein the semiconductor chip is inserted so as to bury a gap with a through hole.
前記パッケージ用基板上に形成された前記溝に前記金属ピンを立設させるようにして形成する工程とを備え、
前記パッケージ基板上の前記金属ピンが、前記半導体チップの前記貫通ホール内に略直線的に挿入するようにしたことを特徴とする、請求項1に記載の半導体チップの実装方法。 Forming a groove by performing groove processing at a position corresponding to a position where the through hole of the semiconductor chip is formed in the package substrate;
Forming the metal pin so as to stand in the groove formed on the package substrate,
2. The semiconductor chip mounting method according to claim 1, wherein the metal pins on the package substrate are inserted substantially linearly into the through holes of the semiconductor chip.
前記パッケージ用基板の前記金属ピンが前記半導体チップの前記貫通ホール内に挿入された後、前記導電性材料を加熱溶解して、前記半導体基板の主面上に形成された配線と前記金属ピンとを電気的に導通させる工程を備えることを特徴とする、請求項1又は2に記載の半導体チップの実装方法。 A conductive material having a low melting point is provided at the tip of the metal pin of the package substrate,
After the metal pin of the package substrate is inserted into the through-hole of the semiconductor chip, the conductive material is heated and melted so that the wiring formed on the main surface of the semiconductor substrate and the metal pin are The method for mounting a semiconductor chip according to claim 1, further comprising a step of electrically conducting the semiconductor chip.
複数の半導体チップを準備する工程と、
各半導体チップに対して少なくとも1つの貫通ホールを形成する工程と、
前記複数の半導体チップを各半導体チップに形成された前記貫通ホールが一致するようにして積層して半導体チップ積層体を形成する工程と、
前記半導体チップ積層体の少なくとも裏面に接着層を付着させる工程と、
少なくとも1つの金属ピンが立設されたパッケージ用基板を準備する工程と、
前記半導体チップ積層体と前記パッケージ用基板とを、各半導体チップの、前記貫通ホール内に前記金属ピンが前記接着層の一部を巻き込むようにして挿入され、前記接着層の一部が前記金属ピンと各半導体チップの前記貫通ホールとの隙間を埋設するようにして、前記接着層を介して貼り合わせる工程と、
を備えることを特徴とする、半導体チップの実装方法。 A semiconductor chip mounting method comprising:
Preparing a plurality of semiconductor chips;
Forming at least one through hole for each semiconductor chip;
Laminating the plurality of semiconductor chips so that the through-holes formed in each semiconductor chip coincide with each other, and forming a semiconductor chip laminate,
Attaching an adhesive layer to at least the back surface of the semiconductor chip laminate;
Preparing a package substrate on which at least one metal pin is erected;
The semiconductor chip laminate and the package substrate are inserted in each through-hole of each semiconductor chip so that the metal pin wraps a part of the adhesive layer, and a part of the adhesive layer is the metal. A step of bonding through the adhesive layer so as to embed a gap between the pin and the through hole of each semiconductor chip;
A method of mounting a semiconductor chip, comprising:
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JP2006286446A JP2008103624A (en) | 2006-10-20 | 2006-10-20 | Packaging method of semiconductor chip |
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