JP2008117937A - Multi-chip module and interposer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マルチチップモジュールおよびこれに用いられるインターポーザに関する。より詳細には、高機能、高性能、高メモリ容量と薄型とを両立した半導体モジュールのパッケージ構造であって、複数の半導体チップが一つのパッケージに収容されたマルチチップモジュールの構造およびこれに用いられるインターポーザに関する。 The present invention relates to a multichip module and an interposer used therefor. More specifically, it is a package structure of a semiconductor module that achieves both high performance, high performance, high memory capacity and thinness, and a structure of a multichip module in which a plurality of semiconductor chips are accommodated in one package, and the use thereof Related interposers.
基板上に基板とほぼ同一サイズのチップを配置した所謂CSP(Chip
Scale Package)の半導体モジュールが開発されている。このCSPにおいて、例えばSRAM、フラッシュEEPROM、FeRAM、DRAM、CPU等の半導体チップを配線基板等と接続する手段として、TAB(Tape Automated Bonding)テープを用いた方法、フリップチップ接合等が知られている。
A so-called CSP (Chip) in which chips of almost the same size as the substrate are arranged on the substrate.
(Scale Package) semiconductor modules have been developed. In this CSP, a method using a TAB (Tape Automated Bonding) tape, a flip chip bonding, etc. are known as means for connecting a semiconductor chip such as SRAM, flash EEPROM, FeRAM, DRAM, and CPU to a wiring board or the like. .
複数の半導体チップを一つのパッケージに収容するところのマルチチップモジュール(Multi Chip Module)技術においては、いわゆるベアチップと称されるような著しく小型の形態にされた複数の半導体チップを一つのパッケージの形態での半導体装置とする。このため、各チップ間の配線距離を短くすることができ、半導体装置の特性を向上させることができる。また、複数のチップを一つのパッケージとすることによって、半導体装置を小型化でき、かつその実装面積を減少させて半導体装置を小型化できる。 In the multi-chip module technology in which a plurality of semiconductor chips are accommodated in one package, a plurality of semiconductor chips that are remarkably miniaturized as so-called bare chips are formed in one package. The semiconductor device in FIG. Therefore, the wiring distance between the chips can be shortened, and the characteristics of the semiconductor device can be improved. Further, by making a plurality of chips into one package, the semiconductor device can be reduced in size, and the semiconductor device can be reduced in size by reducing its mounting area.
マルチチップモジュールとして構成するための半導体チップとしては、例えば、マイコン用チップと、かかるマイコン用チップに結合されるDRAMあるいはフラッシュメモリ用チップのように、互いに密接に関連したものが選ばれることが望ましい。このような互いに密接に関連する複数の半導体チップの組み合わせを選択するときにはマルチチップモジュールの特徴を充分に生かすことができるようになる。このようなマルチチップモジュールの例は特開2005−150478に開示されている。 As a semiconductor chip to be configured as a multichip module, it is desirable to select closely related ones such as a microcomputer chip and a DRAM or flash memory chip coupled to the microcomputer chip. . When selecting such a combination of a plurality of semiconductor chips closely related to each other, the characteristics of the multichip module can be fully utilized. An example of such a multichip module is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-150478.
図5は、このような従来のマルチチップモジュールの断面図である。同図によれば、従来のマルチチップモジュールは、絶縁層および配線層から構成されるインターポーザ1と、この上に接着剤4等で搭載された半導体チップ2と、インターポーザ1の裏面に形成された半田ボール5と、半導体チップ2をインターポーザ1表面で封止するモールド樹脂6とから構成される。半導体チップ2上には、ターミナルチップ9が搭載されている。半導体チップ2、ターミナルチップ9は、ボンディングワイヤ7で、インターポーザ1の配線層と電気的に接続される。
しかしながら、これまではこのようなマルチチップモジュールの特徴である全体としての機能の向上や、更なる小型化に関しては、十分な配慮がなされておらず、専ら個々のチップをスタック構造とするだけで止まるものであった。 However, until now, sufficient attention has not been given to the improvement of the overall functions and further miniaturization, which are the characteristics of such a multichip module, and only the individual chips have a stack structure. It stopped.
たとえば、前掲特許文献1の図9においては、比較的サイズの小さいCPU用半導体チップは更なるチップスタック構造を構築する上では大きさが不十分であるため該CPU用半導体チップの脇にスペーサ用のチップを必要としている。また、CPU用半導体チップが小さいためにボンディングワイヤでの接続が困難であれば、図5に示したように、CPU用半導体チップの脇にターミナル用チップを置いている。
For example, in FIG. 9 of
そこで、本発明の目的は、複数の半導体チップを効率よく実装でき、高性能および小型化を実現したマルチチップモジュールを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a multi-chip module that can efficiently mount a plurality of semiconductor chips and realizes high performance and miniaturization.
より詳細には、比較的サイズの小さい半導体チップを、効率よく実装できるマルチチップモジュールを提供することにある。 More specifically, an object of the present invention is to provide a multichip module capable of efficiently mounting a semiconductor chip having a relatively small size.
本発明の請求項1に係る発明は、第1の面と、この第1の面の反対側に所定の深さの窪みを有する第2の面とを有するインターポーザと、インターポーザの第1の面に搭載された第1の半導体チップと、インターポーザの第2の面の窪み中に搭載され、所定の深さよりも薄い第2の半導体チップと、第1の半導体チップを第1の面上で封止する第1の樹脂部材と、第2の半導体チップを第2の面の窪み中に封止する第2の樹脂部材と、第2の面の窪み以外の面上に配置され、第1の半導体チップ又は第2の半導体チップと電気的に接続された複数の半田ボールとを具備することを特徴としたものである。
The invention according to
本発明の請求項2に係る発明は、インターポーザを、絶縁層と導電体からなる配線層とを積層させて構成し、この配線層は、複数の半田ボールと第1の半導体チップ又は第2の半導体チップとを電気的に接続することを特徴としている。
In the invention according to
本発明の請求項3に係る発明は、さらに第1の半導体チップ上に搭載された第3の半導体チップを有し、第1の樹脂部材は、第1の半導体チップ及び第3の半導体チップを第1の面上において封止することを特徴としたものである。
The invention according to
本発明の請求項4に係る発明は、さらに、前記第1の半導体チップと前記配線層とを接続する複数の第1のボンディングワイヤを具備することを特徴としたものである。
The invention according to
本発明の請求項5に係る発明は、さらに、第2の半導体チップと配線層とを接続する複数の第2のボンディングワイヤを具備することを特徴としたものである。
The invention according to
本発明の請求項6に係る発明は、第2の半導体チップと配線層とは、フリップチップボンディングされていることを特徴としたものである。
The invention according to
本発明の請求項7に係る発明は、第1の半導体チップ搭載領域を有する第1の面と、この第1の面の反対側に所定の深さの窪みを有し,その窪み内に第2の半導体チップ搭載領域を有する第2の面とを有するインターポーザであることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a first surface having a first semiconductor chip mounting region, and a recess having a predetermined depth on the opposite side of the first surface, and the first surface in the recess. And an interposer having a second surface having two semiconductor chip mounting regions.
本発明によれば、複数の半導体チップを効率よく実装でき、高性能および小型化を実現したマルチチップモジュールを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a multichip module that can efficiently mount a plurality of semiconductor chips and achieve high performance and downsizing.
より詳細には、本発明によれば、比較的サイズの小さい半導体チップを、効率よく実装できるマルチチップモジュールを提供することができる。 More specifically, according to the present invention, it is possible to provide a multichip module capable of efficiently mounting a semiconductor chip having a relatively small size.
さらに、本発明によれば、ターミナルチップをなくすことができ、各半導体チップ間の配線長を短くすることができ、高速化に有利である。 Furthermore, according to the present invention, the terminal chip can be eliminated, the wiring length between the semiconductor chips can be shortened, and this is advantageous for speeding up.
以下、本発明の実施例を図面を参酌して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施例にかかるマルチチップモジュールの断面図、図2はこの平面図である。 FIG. 1 is a sectional view of a multichip module according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view thereof.
第1の実施例にかかるマルチチップモジュールは、表面(第1の面)と、所定の深さの窪みを有する裏面(第2の面)とを有するインターポーザ1と、インターポーザ1の表面に搭載された半導体チップ2と、インターポーザ1の裏面の窪み中に搭載され、窪みの深さよりも薄い半導体チップ3と、半導体チップ2を表面上で封止するモールド樹脂6aと、半導体チップ3を裏面の窪み中に封止するモールド樹脂6bと、裏面の窪み以外の面上に配置され、半導体チップ2および半導体チップ3と電気的に接続された複数の半田ボール5とから構成される。
The multichip module according to the first embodiment is mounted on the surface of the
半導体チップ2は、インターポーザ1の表面に、接着剤4を介して搭載される。
The
インターポーザ1は、ガラスエポキシ樹脂、ポリイミド、ビルドアップ樹脂などを絶縁層とする配線板によって構成される。インターポーザ1には、導体層が少なくとも1層形成されている(図示せず)。
The
この導体層の終端電極は半導体チップ2上に形成された電極(ボンディングパッド)にボンディングワイヤ7を介して接続される。後述するように、インターポーザ1の表面上に半導体チップさらに複数積み上げても良く、それによって本発明の効果が損なわれるものではない。
The terminal electrode of this conductor layer is connected to an electrode (bonding pad) formed on the
インターポーザ1の裏面の中央部分には半導体チップ3の厚さよりも深い窪みが形成されている。この半導体チップ3は、このくぼみに配置され、くぼみの底には半導体チップ3の電極と相対する位置にインターポーザ1の導体層の終端電極が露出しており、半田バンプ等の接合材を介して半導体チップ3の電極と接続される。半導体チップ3の接続に供する接合材としては、金、はんだなどが一般的で、導電粒子を含む異方導電フィルムあるいは導電ペーストを使用してもよい。あるいは、後述するように、半導体チップ2の接続と同じようにボンディングワイヤを介して接続することも可能である。いずれの方法においても本発明の効果が損なわれるものではない。
A recess deeper than the thickness of the
両面に半導体チップ2、3が搭載されたインターポーザ1は、半導体チップ2、3の保護のために必要は領域をモールド樹脂6a、6bにより封止される。封止に供されるモールド樹脂の高さは、裏面の周囲に配置されるはんだボール5により印刷回路基板(図示せず)に実装される際に妨げにならない高さに抑える必要がある。
In the
このような形態をとることにより、従来のマルチチップモジュールより薄型化とメモリの大容量化が可能となる。また各半導体チップ間の配線長を短くでき、動作を高速化できる。 By adopting such a configuration, it is possible to reduce the thickness and increase the capacity of the memory compared to the conventional multichip module. Further, the wiring length between the semiconductor chips can be shortened, and the operation can be speeded up.
特に、半導体チップ3の接続に、フリップチップボンディングを用いているため、窪みを深くする必要がなくなる。
In particular, since flip chip bonding is used to connect the
図3は、本発明の第2の実施例にかかるマルチチップモジュールの断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view of a multichip module according to a second embodiment of the present invention.
第2の実施例にかかるマルチチップモジュールは、表面(第1の面)と、所定の深さの窪みを有する裏面(第2の面)とを有するインターポーザ1と、インターポーザ1の表面に搭載された半導体チップ2aと、この半導体チップ2a上に搭載された半導体チップ2bと、インターポーザ1の裏面の窪み中に搭載され、窪みの深さよりも薄い半導体チップ3と、半導体チップ2aおよび半導体チップ2bを表面上で封止するモールド樹脂6aと、半導体チップ3を裏面の窪み中に封止するモールド樹脂6bと、裏面の窪み以外の面上に配置され、半導体チップ2a,半導体チップ2bおよび半導体チップ3と電気的に接続された複数の半田ボール5とから構成される。
The multichip module according to the second embodiment is mounted on the surface of the
半導体チップ2a、2bとインターポーザ1の配線層との電気的接続は、ボンディングワイヤ7にて行う。
Electrical connection between the
このように構成することにより、複数の半導体チップを効率よく実装でき、高性能および小型化を実現したマルチチップモジュールを提供することができる。 With this configuration, it is possible to provide a multi-chip module that can efficiently mount a plurality of semiconductor chips and achieve high performance and downsizing.
図4は、本発明の第3の実施例にかかるマルチチップモジュールの断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view of a multichip module according to a third embodiment of the present invention.
第3の実施例にかかるマルチチップモジュールは、表面(第1の面)と、所定の深さの窪みを有する裏面(第2の面)とを有するインターポーザ1と、インターポーザ1の表面に搭載された半導体チップ2aと、この半導体チップ2a上に搭載された半導体チップ2bと、インターポーザ1の裏面の窪み中に搭載され、窪みの深さよりも薄い半導体チップ3と、半導体チップ2aおよび半導体チップ2bを表面上で封止するモールド樹脂6aと、半導体チップ3を裏面の窪み中に封止するモールド樹脂6bと、裏面の窪み以外の面上に配置され、半導体チップ2a,半導体チップ2bおよび半導体チップ3と電気的に接続された複数の半田ボール5とから構成される。
The multichip module according to the third embodiment is mounted on the surface of the
半導体チップ2a、2bとインターポーザ1の配線層との電気的接続は、ボンディングワイヤ7aにて行う。
Electrical connection between the
さらに、半導体チップ3とインターポーザ1の配線層との電気的接触も、ボンディングワイヤ7bにて行う。
Furthermore, electrical contact between the
このように構成することにより、低コストで複数の半導体チップを効率よく実装でき、高性能および小型化を実現したマルチチップモジュールを提供することが可能となる。 With this configuration, it is possible to efficiently mount a plurality of semiconductor chips at low cost, and to provide a multichip module that realizes high performance and downsizing.
本発明は、半導体装置のアセンブリに用いることができる。 The present invention can be used for an assembly of a semiconductor device.
1 インターポーザ
2 半導体チップ
3 半導体チップ
4 接着剤
5 半田ボール
6a、6b モールド樹脂
7 ボンディングワイヤ
DESCRIPTION OF
7 Bonding wire
Claims (7)
前記インターポーザの前記第1の面に搭載された第1の半導体チップと、
前記インターポーザの前記第2の面の前記窪み中に搭載され、前記所定の深さよりも薄い第2の半導体チップと、
前記第1の半導体チップを前記第1の面上で封止する第1の樹脂部材と、
前記第2の半導体チップを前記第2の面の前記窪み中に封止する第2の樹脂部材と、
前記第2の面の前記窪み以外の面上に配置され、前記第1の半導体チップ又は前記第2の半導体チップと電気的に接続された複数の半田ボールと
を具備することを特徴とするマルチチップモジュール。 An interposer having a first surface and a second surface having a recess with a predetermined depth on the opposite side of the first surface;
A first semiconductor chip mounted on the first surface of the interposer;
A second semiconductor chip mounted in the recess of the second surface of the interposer and thinner than the predetermined depth;
A first resin member for sealing the first semiconductor chip on the first surface;
A second resin member for sealing the second semiconductor chip in the recess of the second surface;
And a plurality of solder balls disposed on a surface of the second surface other than the recess and electrically connected to the first semiconductor chip or the second semiconductor chip. Chip module.
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Citations (2)
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---|---|---|---|---|
JPH1093013A (en) * | 1996-09-17 | 1998-04-10 | Seiko Epson Corp | Semiconductor device |
JP2006294983A (en) * | 2005-04-13 | 2006-10-26 | Ricoh Co Ltd | Three-dimensional compact circuit component and its manufacturing method |
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2006
- 2006-11-03 JP JP2006299718A patent/JP2008117937A/en active Pending
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