JP2010258041A5 - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子を相互に電気的に接続するための半導体素子の接続構造を備え、複数の半導体素子を搭載した半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。

本発明に係る半導体装置は、素子搭載面に形成されたパッドを備えた配線基板と、電極端子形成面に形成された電極端子と、前記電極端子よりも外周縁側の前記電極端子形成面に形成され、前記電極端子と電気的に接続されたパッドとを備えた第１および第２半導体素子とを備え、前記第１および第２半導体素子が、前記素子搭載面と前記電極端子形成面とを対向させて前記素子搭載面内に隣接して搭載された半導体装置であって、隣接した前記第１および第２半導体素子の突き合わせられた側面を挟んで対をなすように、前記第１および第２半導体素子のパッドが配置され、対をなす前記第１および第２半導体素子のパッドにまたがって接合されたバンプを介して、前記第１および第２半導体素子が電気的に接続され、前記配線基板のパッドと前記バンプとが接合され、前記配線基板上に前記第１および第２半導体素子が搭載される。

ここで、対をなす前記第１および第２半導体素子のパッドは、ボールボンディング法によって形成される前記バンプによって接合されている。また、対をなす前記第１および第２半導体素子のパッドは、平面形状が半円形状に形成され、半円の直線部分が相互に対向して配置されている。

また、本発明に係る半導体素子とインターポーザを備える半導体装置は、半導体素子とインターポーザとが平面的に配置され、相互に電気的に接続された半導体装置であって、前記半導体素子と前記インターポーザとが、側面を対向させ、相互に突き合わせて配置され、前記対向して配置された側面に沿った、前記半導体素子と前記インターポーザの表面上に、対向する配置にパッドが設けられ、前記対向して配置された双方のパッドに重複する配置にバンプが接合され、該バンプを介して、電気的に接続されている構成を備える。

また、本発明に係る半導体素子とインターポーザとを備える半導体装置は、２以上の半導体素子と、単数または複数のインターポーザとが平面的に配置され、相互に電気的に接続された半導体装置であって、前記半導体素子の少なくとも一組の半導体素子が、側面を対向させ、相互に突き合わせて配置され、前記対向して配置された側面に沿った、各前記半導体素子の電極端子形成面上に、対向する配置にパッドが設けられ、前記対向して配置された双方のパッドに重複する配置にバンプが接合され、該バンプを介して相互に電気的に接続され、前記半導体素子と前記インターポーザとが、側面を対向させ、相互に突き合わせて配置され、前記対向して配置された側面に沿った、前記半導体素子と前記インターポーザの表面上に、対向する配置にパッドが設けられ、前記対向して配置された双方のパッドに重複する配置にバンプが接合され、該バンプを介して電気的に接続されていることを特徴とする。

また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、支持板上に、複数の半導体素子と、単数または複数のインターポーザとを、前記半導体素子同士の側面および前記半導体素子と前記インターポーザとの側面を対向させて、平面的に配置する工程と、前記半導体素子と前記インターポーザの面内に形成されたパッドにバンプを接合する際に、前記半導体素子の対向辺を挟んで配置された双方のパッドに重複する配置にバンプを接合するとともに、前記半導体素子と前記インターポーザの対向辺を挟んで配置された双方のパッドに重複する配置にバンプを接合する工程と、前記半導体素子と前記インターポーザの前記バンプが接合された面に、前記バンプと電気的に接続される配線層を形成する工程と、前記支持板から、前記配線層が被着形成された前記半導体素子と前記インターポーザとを分離する工程とを備える。

また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、支持板上に、複数の半導体素子と、単数または複数のインターポーザとを、前記半導体素子同士の側面および前記半導体素子と前記インターポーザとの側面を対向させて、平面的に配置する工程と、前記支持板の前記半導体素子と前記インターポーザが支持された片面を、前記半導体素子と前記インターポーザの表面及び側面を樹脂によって被覆するように樹脂成形する工程と、前記樹脂の表面に前記半導体素子と前記インターポーザの面内に形成されたパッドを露出させる工程と、前記半導体素子と前記インターポーザに形成されたパッドにバンプを接合する際に、前記半導体素子の対向辺を挟んで配置された双方のパッドに重複する配置にバンプを接合するとともに、前記半導体素子と前記インターポーザの対向辺を挟んで配置された双方のパッドに重複する配置にバンプを接合する工程と、前記支持板から、前記樹脂により成形された半導体素子とインターポーザとを分離する工程とを備える。

図１において、バンプ１６ａは電極端子１４によって囲まれた領域の外側に配置されたバンプである。バンプ１６ｂは、電極端子１４の外側領域に配置されたバンプのうち、とくに隣り合った半導体素子１０、１２の側面間をまたぐようにして、半導体素子１０、１２の双方の電極端子形成面上に、対向する配置に形成されているパッドにともに接合されているバンプである。

使用する金線の太さにもよるが、ボールボンディングによって金バンプを形成する場合に、ボール部分の外径が１００μｍ程度の金バンプを形成することは容易である。ボールボンディングによって金バンプを形成する場合、太さ２５μｍの金線を用いると溶融したボール部分は５０μｍ径程度となり、ボンディング時にキャピラリによってボール部分を押圧することにより、１００μｍ径程度に広がる。半導体素子の電極端子１４からダイシング後の半導体素子の外周縁位置（エッジ部）までの距離は５０〜１００μｍ程度であり、半導体素子の側面を突き合わせて配置した場合の配置間隔を１００μｍ程度以下に設定することは十分に可能である。
金バンプの大きさは使用する金線の太さにもよるから、大きなバンプを形成する必要がある場合には、太い金線を選択して使用すればよい。

図５、図１０、図１２に示した半導体装置は、いずれも２つの半導体素子を備える例である。インターポーザを備える半導体装置としては、３つ以上の半導体素子を備える構造とすることも可能である。３つ以上の半導体素子を備える場合も、隣り合った半導体素子の突き合わせ辺（対向辺）部分にバンプを接合して半導体素子を相互に電気的に接続し、インターポーザと半導体素子についても、半導体素子とインターポーザの対向辺部分で双方のパッドに掛け渡す（重複する）ようにバンプを接合して相互に電気的に接続するようにすればよい。

Claims (10)

1. 素子搭載面に形成されたパッドを備えた配線基板と、
   電極端子形成面に形成された電極端子と、前記電極端子よりも外周縁側の前記電極端子形成面に形成され、前記電極端子と電気的に接続されたパッドとを備えた第１および第２半導体素子と
   を備え、前記第１および第２半導体素子が、前記素子搭載面と前記電極端子形成面とを対向させて前記素子搭載面内に隣接して搭載された半導体装置であって、
   隣接した前記第１および第２半導体素子の突き合わせられた側面を挟んで対をなすように、前記第１および第２半導体素子のパッドが配置され、
   対をなす前記第１および第２半導体素子のパッドにまたがって接合されたバンプを介して、前記第１および第２半導体素子が電気的に接続され、
   前記配線基板のパッドと前記バンプとが接合され、前記配線基板上に前記第１および第２半導体素子が搭載されることを特徴とする半導体装置。
2. 対をなす前記第１および第２半導体素子のパッドは、ボールボンディング法によって形成される前記バンプによって接合されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
3. 対をなす前記第１および第２半導体素子のパッドは、平面形状が半円形状に形成され、半円の直線部分が相互に対向して配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置。
4. 半導体素子とインターポーザとが平面的に配置され、相互に電気的に接続された半導体装置であって、
   前記半導体素子と前記インターポーザとが、
   側面を対向させ、相互に突き合わせて配置され、
   前記対向して配置された側面に沿った、前記半導体素子と前記インターポーザの表面上に、対向する配置にパッドが設けられ、
   前記対向して配置された双方のパッドに重複する配置にバンプが接合され、該バンプを介して、電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
5. ２以上の半導体素子と、単数または複数のインターポーザとが平面的に配置され、相互に電気的に接続された半導体装置であって、
   前記半導体素子の少なくとも一組の半導体素子が、
   側面を対向させ、相互に突き合わせて配置され、
   前記対向して配置された側面に沿った、各前記半導体素子の電極端子形成面上に、対向する配置にパッドが設けられ、
   前記対向して配置された双方のパッドに重複する配置にバンプが接合され、該バンプを介して相互に電気的に接続され、
   前記半導体素子と前記インターポーザとが、
   側面を対向させ、相互に突き合わせて配置され、
   前記対向して配置された側面に沿った、前記半導体素子と前記インターポーザの表面上に、対向する配置にパッドが設けられ、
   前記対向して配置された双方のパッドに重複する配置にバンプが接合され、該バンプを介して電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
6. 前記半導体素子の対向する側面間と、前記半導体素子と前記インターポーザとの対向する側面間に樹脂が充填され、
   前記インターポーザの外周囲が樹脂によって封止されていることを特徴とする請求項５記載の半導体装置。
7. 前記インターポーザに、前記半導体素子を収容する搭載孔が形成され、
   前記半導体素子が、側面を前記搭載孔の内側面に対向して前記搭載孔内に配置され、
   前記半導体素子と前記インターポーザとの対向して配置された側面に沿って設けられた双方のパッドに重複する配置にバンプが接合されていることを特徴とする請求項５または６記載の半導体装置。
8. 前記半導体素子と前記インターポーザの前記バンプが形成された面側に、前記バンプに電気的に接続する配線層が形成され、
   該配線層の前記半導体素子が配置されている平面領域を超えた領域に外部接続端子が設けられていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項記載の半導体装置。
9. 支持板上に、複数の半導体素子と、単数または複数のインターポーザとを、前記半導体素子同士の側面および前記半導体素子と前記インターポーザとの側面を対向させて、平面的に配置する工程と、
   前記半導体素子と前記インターポーザの面内に形成されたパッドにバンプを接合する際に、前記半導体素子の対向辺を挟んで配置された双方のパッドに重複する配置にバンプを接合するとともに、前記半導体素子と前記インターポーザの対向辺を挟んで配置された双方のパッドに重複する配置にバンプを接合する工程と、
   前記半導体素子と前記インターポーザの前記バンプが接合された面に、前記バンプと電気的に接続される配線層を形成する工程と、
   前記支持板から、前記配線層が被着形成された前記半導体素子と前記インターポーザとを分離する工程と
   を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
10. 支持板上に、複数の半導体素子と、単数または複数のインターポーザとを、前記半導体素子同士の側面および前記半導体素子と前記インターポーザとの側面を対向させて、平面的に配置する工程と、
    前記支持板の前記半導体素子と前記インターポーザが支持された片面を、前記半導体素子と前記インターポーザの表面及び側面を樹脂によって被覆するように樹脂成形する工程と、
    前記樹脂の表面に前記半導体素子と前記インターポーザの面内に形成されたパッドを露出させる工程と、
    前記半導体素子と前記インターポーザに形成されたパッドにバンプを接合する際に、前記半導体素子の対向辺を挟んで配置された双方のパッドに重複する配置にバンプを接合するとともに、前記半導体素子と前記インターポーザの対向辺を挟んで配置された双方のパッドに重複する配置にバンプを接合する工程と、
    前記支持板から、前記樹脂により成形された半導体素子とインターポーザとを分離する工程と
    を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。