JP2010278334A - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010278334A JP2010278334A JP2009130945A JP2009130945A JP2010278334A JP 2010278334 A JP2010278334 A JP 2010278334A JP 2009130945 A JP2009130945 A JP 2009130945A JP 2009130945 A JP2009130945 A JP 2009130945A JP 2010278334 A JP2010278334 A JP 2010278334A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor
- pad
- interposer substrate
- pads
- semiconductor element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
- H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
- H01L25/065—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
- H01L25/0657—Stacked arrangements of devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16135—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
- H01L2224/16145—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
- H01L2225/04—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
- H01L2225/065—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
- H01L2225/06503—Stacked arrangements of devices
- H01L2225/0651—Wire or wire-like electrical connections from device to substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
- H01L2225/04—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
- H01L2225/065—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
- H01L2225/06503—Stacked arrangements of devices
- H01L2225/06517—Bump or bump-like direct electrical connections from device to substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
- H01L2225/04—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
- H01L2225/065—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
- H01L2225/06503—Stacked arrangements of devices
- H01L2225/06541—Conductive via connections through the device, e.g. vertical interconnects, through silicon via [TSV]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
- H01L2225/04—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
- H01L2225/065—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
- H01L2225/06503—Stacked arrangements of devices
- H01L2225/06555—Geometry of the stack, e.g. form of the devices, geometry to facilitate stacking
- H01L2225/06565—Geometry of the stack, e.g. form of the devices, geometry to facilitate stacking the devices having the same size and there being no auxiliary carrier between the devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/151—Die mounting substrate
- H01L2924/153—Connection portion
- H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
- H01L2924/15311—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/191—Disposition
- H01L2924/19101—Disposition of discrete passive components
- H01L2924/19107—Disposition of discrete passive components off-chip wires
Abstract
Description
本発明は、半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device.
種類の異なる複数の半導体素子を積層して構成したマルチチップパッケージ(MCP)の形態の従来の半導体装置が、特許文献1に開示されている。この半導体装置は、貫通ビア(TSV)を有する複数の半導体基板(メモリコアチップ)が積層された半導体素子と、貫通ビアを有していない単層の半導体基板(インターフェースチップ)からなる半導体素子とが積層された構成である。この2種類の半導体素子は、平面的に見て、それぞれの表面に設けられた接続用のパッドの位置が一致しているため、直接積層して良好な電気接続を実現することができる。なお、本明細書中では、平面的に見たときの位置を「平面位置」という。
A conventional semiconductor device in the form of a multichip package (MCP) configured by stacking a plurality of different types of semiconductor elements is disclosed in
前記したように、特許文献1に記載された構成では、互いに積層される半導体素子のパッドの平面位置が一致しているため、それらの半導体素子を積層してマルチチップパッケージの形態の半導体装置を容易に製造することができる。
As described above, in the configuration described in
しかし、互いに異なる平面位置に配置されたパッドを有する半導体素子同士を積層してマルチチップパッケージの形態の半導体装置を製造することは困難である。 However, it is difficult to manufacture a semiconductor device in the form of a multichip package by stacking semiconductor elements having pads arranged at different planar positions.
このことは、必ずしもパッドの平面位置が一致していない可能性がある、予め作製された複数の半導体素子同士を任意に積層して半導体装置を製造する上での妨げとなる。 This obstructs the manufacture of a semiconductor device by arbitrarily stacking a plurality of semiconductor elements prepared in advance, which may not necessarily match the planar positions of the pads.
実際には、複数の半導体素子を積層してマルチチップパッケージの形態の半導体装置を製造する場合には、一方の半導体素子の表面に形成するパッドを、他方の半導体素子の表面に形成されたパッドと同じ平面位置になるようにその都度設計を行って作製している。 Actually, when a semiconductor device in the form of a multichip package is manufactured by stacking a plurality of semiconductor elements, a pad formed on the surface of one semiconductor element is replaced with a pad formed on the surface of the other semiconductor element. The design is made each time so that it is in the same plane position.
すなわち、いわばオーダーメイド式に半導体素子の作製を行うのが一般的であり、パッドの平面位置が共通化されていない予め作製された複数種類の半導体素子を様々に組み合わせて多様な半導体装置を製造することや、1種類の半導体素子を広く使い回して様々な半導体素子と組み合わせて多様な半導体装置を製造することは、従来ほとんど行われていない。その結果、半導体装置の製造効率が悪く製造コストが高くなっている。 In other words, it is common to produce semiconductor elements in a custom-made manner, and various semiconductor devices are manufactured by combining various types of semiconductor elements that have been prepared in advance, where the planar positions of the pads are not shared. In the past, it has been rarely used to manufacture various semiconductor devices by combining a variety of semiconductor elements by widely using one type of semiconductor element. As a result, the manufacturing efficiency of the semiconductor device is poor and the manufacturing cost is high.
本発明の半導体装置は、複数の半導体素子と、半導体素子の間に介在するインターポーザ基板とを有している。そして、インターポーザ基板の一方の面には、該一方の面上に位置する半導体素子のパッドの平面位置に一致する平面位置に配置されたパッドが形成されており、インターポーザ基板の他方の面には、該他方の面上に位置する半導体素子のパッドの平面位置に一致する平面位置に配置されたパッドが形成されている。一方の面に形成されたパッドと他方の面に形成されたパッドとは、インターポーザ基板の内部で接続されている。 The semiconductor device of the present invention has a plurality of semiconductor elements and an interposer substrate interposed between the semiconductor elements. And on one surface of the interposer substrate, there is formed a pad arranged at a planar position that matches the planar position of the pad of the semiconductor element located on the one surface, and on the other surface of the interposer substrate A pad arranged at a planar position that coincides with the planar position of the pad of the semiconductor element located on the other surface is formed. The pad formed on one surface and the pad formed on the other surface are connected inside the interposer substrate.
この構成によると、インターポーザ基板の両面に形成された、互いに平面位置が異なるパッドが、インターポーザ基板の内部で接続されているため、インターポーザ基板がパッドの平面位置を調整する働きをする。従って、このインターポーザ基板を介在させることにより、互いに異なる平面位置に配置されたパッドを有する半導体基板同士を積層しても両半導体素子の電気接続を確保することができ、両半導体素子からなる半導体装置を良好に機能させることができる。 According to this configuration, since the pads formed on both surfaces of the interposer substrate and having different planar positions are connected inside the interposer substrate, the interposer substrate functions to adjust the planar position of the pads. Therefore, by interposing this interposer substrate, even if semiconductor substrates having pads arranged at different planar positions are stacked, electrical connection between both semiconductor elements can be secured, and a semiconductor device comprising both semiconductor elements Can function well.
本発明によると、パッドの平面位置が異なる半導体素子同士を、インターポーザ基板を介して重ね合わせることにより、容易に半導体装置を製造することができる。従って、予め作製しておいた半導体素子を様々に組み合わせて多様な半導体装置を製造することが容易に可能であり、半導体装置を製造するたびに半導体素子をその都度オーダーメイド式に設計および作製する必要がないため、高効率化および低コスト化に寄与する。 According to the present invention, a semiconductor device can be easily manufactured by superimposing semiconductor elements having different pad planar positions via an interposer substrate. Therefore, it is possible to easily manufacture various semiconductor devices by combining various semiconductor elements prepared in advance. Each time a semiconductor device is manufactured, the semiconductor elements are designed and manufactured in a custom-made manner. This is unnecessary, contributing to higher efficiency and lower costs.
以下、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
図1に示す本発明の半導体装置1は、いわゆるマルチチップパッケージ(MCP)の形態であり、複数の半導体素子2,3が間接的に積層された構造である。
A
半導体素子2は、シリコン基板に半導体が作り込まれた複数の半導体基板4a〜4dが積層された構成である。各半導体基板4a〜4dはそれぞれ一方の面に複数のパッド9a〜9dが設けられており、このパッド9a〜9dを除いて、ポリイミドなどの樹脂層5a〜5dによって覆われて保護されている。そして、パッド9a〜9d上に接続用のバンプ6a〜6dが設けられている。各半導体基板4a〜4dの内部には、板厚方向に貫通するスルーホール内に銅などの金属が埋め込まれた構成の貫通ビア(TSV)7a〜7dが設けられている。各貫通ビア7a〜7dは、各パッド9a〜9dに平面的に重なる位置に配置されて直接接触している。また、各半導体基板4a〜4dの他方の面、すなわちパッド9a〜9dおよび樹脂層5a〜5dが形成されていない面に、各貫通ビア7a〜7dと一体化された、各貫通ビア7a〜7dよりも大面積のパッド8a〜8dが設けられている。各半導体基板4a〜4dの、パッド9a〜9dと、バンプ6a〜6dと、貫通ビア7a〜7dと、パッド8a〜8dの平面位置は全て一致している。この半導体素子2の、各半導体基板4a〜4dの間の隙間やそれらの外側のスペースは、樹脂10aによって埋められている。
The
もう1つの半導体素子3は、シリコン基板に半導体が作り込まれた単一の半導体基板11からなる。半導体基板11は一方の面に複数のパッド12が設けられ、さらにパッド12上に接続用のバンプ13が形成されている。
Another
半導体素子3の半導体基板11の面内のパッド12の平面位置は、半導体素子2の半導体基板4a〜4dのパッド9a〜9d、バンプ6a〜6d、貫通ビア7a〜7d、およびパッド8a〜8dの平面位置と異なっている。特に、本実施形態の場合、半導体素子3の半導体基板11のパッド12のピッチと、半導体素子2の半導体基板4a〜4dのパッド9a〜9dおよびパッド8a〜8dのピッチが異なっている。この半導体素子3は貫通ビア(TSV)を有していない。
The planar positions of the
本実施形態の半導体装置1においては、半導体素子2と半導体素子3の間にインターポーザ基板14が介在している。このインターポーザ基板14の一方の面の、半導体素子2の半導体基板4a〜4dのパッド9a〜9dおよびパッド8a〜8dと対向する平面位置に、パッド15が設けられている。また、インターポーザ基板14の他方の面の、半導体素子3の半導体基板11のパッド12と対向する平面位置に、パッド16が設けられている。そして、図1に示すように、各パッド15と各パッド16はインターポーザ基板14の内部配線24によりそれぞれ接続されている。ただし、パッド15,16が設けられている個数によっては、インターポーザ基板14の内部で接続されていないパッド15および/またはパッド16が存在する場合もある。また、インターポーザ基板14の一方の面上には、半導体素子2に対向する部分の外側に、後述する有機基板18のパッド19に接続されるパッド17が設けられている。そして、インターポーザ基板14と半導体素子2の半導体基板4aとの接合部分は樹脂10bによって封止されており、インターポーザ基板14と半導体素子3の半導体基板11との接合部分は樹脂10cによって封止されている。
In the
半導体装置1は、半導体素子2とインターポーザ基板14と半導体素子3とからなる積層体を支持する有機基板(実装基板、パッケージ基板とも言う)18をさらに有している。この有機基板18の、半導体素子2とインターポーザ基板14と半導体素子3とからなる積層体を支持する面上であって、この積層体に対向する部分の外側に、パッド19が設けられている。そして、インターポーザ基板14のパッド17と、有機基板18のパッド19とが、ボンディングワイヤ20によって接続(ワイヤボンディング)されている。また、有機基板18の、積層体を支持する面と反対側の面に複数のボールパッド21が設けられ、これらのボールパッド21上にそれぞれはんだボール22が固定されている。そして、有機基板18内部には、各パッド19と各ボールパッド21および各はんだボール22とを接続する内部配線23が設けられている。なお、図面中では、切断線との位置関係に基づいて、はんだボール22およびボールパッド21のみが図示されていて、それらに対応する内部配線23およびパッド19と、さらにそれらに接続されるボンディングワイヤ20およびパッド17が図示されていない箇所もある。有機基板18上で支持される半導体素子2とインターポーザ基板14と半導体素子3とからなる積層体の外側は、樹脂10dによって封止されている。
The
半導体装置1は、以上説明した各構成要素からなるものであり、具体的には、有機基板18の、はんだボール22およびボールパッド21が形成されている面と反対側の面上に、半導体素子3、インターポーザ基板14、半導体素子2が順番に積層された構成である。各構成要素間の隙間や各構成要素の外側のスペースが樹脂10a〜10dで封止されることによって、各構成要素は固定されている。なお、樹脂10a〜10dは全て同じ樹脂材料であってよく、その場合、各樹脂10a〜10dは一体化して境界がなくなっている場合もある。ただし、後述する半導体の製造過程において各樹脂10a〜10dが供給されるタイミングがそれぞれ異なるため、本明細書および図面中では各樹脂10a〜10dを区別して表現している。
The
本実施形態では、半導体素子2,3、インターポーザ基板14、および有機基板18のそれぞれのパッドやビアや内部配線等はニッケル/金や銅などからなり、それぞれのバンプははんだからなる。ただし、各部材の材料はこれに限定されるものではない。
In the present embodiment, the pads, vias, internal wirings, etc. of the
次に、この半導体装置1の電気接続について説明する。半導体素子2の内部では、各半導体基板4a〜4d同士が、パッド9a〜9d、バンプ6a〜6d、貫通ビア7a〜7d、およびパッド8a〜8dの直接の接触によって電気的に接続されている。そして、この半導体素子2の、最もインターポーザ基板14に近い面(図1では最も下側の面)のパッド8aが、インターポーザ基板14の一方の面のパッド15と、バンプ6eを介して接続されている。一方、半導体素子3のパッド12が、インターポーザ基板14の他方の面のパッド16と、バンプ13を介して接続されている。そして、インターポーザ基板14の一方の面のパッド15と他方の面のパッド16とは、内部配線24を介して接続されている。
Next, electrical connection of the
インターポーザ基板14の両面のパッド15,16は、内部配線24および図示しない表面の配線を介してパッド17に接続されており、このパッド17は、ボンディングワイヤ20と、有機基板18のパッド19、内部配線23、およびボールパッド21を介して、はんだボール22に接続されている。はんだボール22には、図示しないが様々な電気部品や回路基板等が直接または間接的に接続される。従って、はんだボール22に接続された電気部品や回路基板等は、有機基板18やインターポーザ基板14を介して、半導体素子2および半導体素子3と電気的に接続されている。このような電気接続によって、半導体装置1は所望の機能を発揮することができる。
The
半導体素子2の各半導体基板4a〜4dと、半導体素子3の半導体基板11とは、互いのパッドの平面位置が異なるため、直接積層してパッケージ化することが困難なものであるが、本実施形態では、インターポーザ基板14を介在させることにより、積層して接続することができる。すなわち、本実施形態では、インターポーザ基板14が、半導体素子2,3のそれぞれのパッドの平面位置の違いを調整する働きをすることによって、パッドの平面位置が互いに異なる半導体素子2,3同士を積層したマルチチップパッケージ(MCP)の形態の半導体装置1を容易に製造することができる。
The
次に、本実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the semiconductor device of this embodiment will be described.
まず、図2に示すように、ステージ(図示せず)上に複数の(図示されている例では4つの)半導体基板4a〜4dを互いに重ね合わせて配置する。このとき、各半導体基板のパッド9a〜9cと、それに隣接する半導体基板の、対向するパッド8b〜8dとを、はんだからなるバンプ6a〜6cによって接続する。このようにして全ての半導体基板4a〜4dを互いに接続したら、ステージを除去して、半導体基板4a〜4dからなる積層体を樹脂10aで覆って封止する。ただし、最外側の2つの半導体基板4a,4dのパッド8aおよびバンプ6dは、樹脂10aで覆わずに露出させておく。そして、パッド8a上に、バンプ6eとなるはんだを供給しておく。こうして半導体素子2を完成させる。なお、本実施形態では、バンプ6dは、他部材との電気的な接続には関与しない。
First, as shown in FIG. 2, a plurality of (four in the illustrated example)
次に、図3に示すように、完成した半導体素子2を上下反転させて、インターポーザ基板14の一方の面上に配置する。そして、インターポーザ基板14のパッド15に、半導体素子2の露出しているパッド8aを対向させ、はんだからなるバンプ6eによって接続する。そして、半導体素子2とインターポーザ基板14の接合部分の周囲を樹脂10bによって覆って封止する。ただし、少なくともインターポーザ基板14のパッド16,17は、樹脂10bで覆わずに露出させておく。
Next, as shown in FIG. 3, the completed
このようにして接合されて一体化した半導体素子2およびインターポーザ基板14を上下反転させる。そして、図4に示すように、インターポーザ基板14の他方の面上に、予め作製していた半導体素子3を配置する。そして、インターポーザ基板14の露出しているパッド16に、半導体素子3のパッド12を対向させ、はんだからなるバンプ13によって接続する。
The
以上のようにして作製した、半導体素子2とインターポーザ基板14と半導体素子3の積層体を上下反転させ、図5に示すように、有機基板18上に配置する。このとき、有機基板18の、ボールパッド21が設けられている面と反対側の面上、すなわちパッド19が設けられている面上に、半導体素子3の、パッド12が設けられている面と反対側の面を置く。ただし、積層体がパッド19に重ならないようにする。半導体素子3と有機基板18とを電気的に接続させることはなく、半導体素子3と有機基板18の接合部分の周囲を樹脂10cによって覆って封止する。ただし、少なくとも有機基板18のパッド19は樹脂10cで覆わずに露出させるようにしておく。
The laminated body of the
それから、図1に示すように、有機基板18のパッド19とインターポーザ基板14のパッド17とを、ボンディングワイヤ20によって接続(ワイヤボンディング)する。そして、この積層体および有機基板18を、有機基板18の側面およびボールパッド21が設けられている面を除いて、全体的に樹脂10dで覆って封止する。最後に、上下反転させてから、有機基板18のボールパッド21にはんだボール22を固定する。このようにして、図1に示すマルチチップパッケージの形態の半導体装置1が完成する。
Then, as shown in FIG. 1, the
次に、本発明の半導体装置1の他の実施形態について説明する。ただし、前記した実施形態との相違点のみを以下に記載し、前記した実施形態と同様の内容については説明を省略する。
Next, another embodiment of the
図6に示すこの実施形態の半導体装置1では、有機基板18とインターポーザ基板14との間にスペーサー25が配置されている。この実施形態では、有機基板18とインターポーザ基板14の接合部分を樹脂10cによって封止する代わりに、スペーサー25によって保持し、その後に、積層体の周囲と同時にこの接合部分を樹脂10dによって封止する。この構成によると、インターポーザ基板14と有機基板18との相対位置関係、特に両者の間隔がより精度良く保たれ、機械構造の面でも電気接続の面でも信頼性が高くなる。また、樹脂による封止工程を1工程少なくできるので、製造が簡単になる。
In the
以上説明したように、本発明によると、互いに異なる平面位置にパッドが配置された半導体素子2,3同士を積層して、マルチチップパッケージの形態の半導体装置1を容易に製造できる。これは、両半導体素子2,3の間に介在するインターポーザ基板14が、パッドの平面位置を調整する機能を有しているからである。すなわち、このインターポーザ基板14は、その一方の面と他方の面とにそれぞれ平面位置の異なるパッドを有し、具体的には、一方の面には半導体素子2のパッド8aに対向する(一致する)平面位置にパッド15を有し、他方の面には半導体素子3のパッド12に対向する(一致する)平面位置にパッド16を有しており、一方の面のパッド15と他方の面のパッド16とが、インターポーザ基板14の内部で内部配線24を介して接続されている(ただし、インターポーザ基板14の内部で接続する必要がないパッド15および/またはパッド16が存在する場合には、内部配線24を設けず接続を行わない箇所もある)。そのため、このインターポーザ基板14の各面に半導体素子2,3をそれぞれ配置することにより、パッドの平面位置が異なる半導体素子2,3同士を積層して半導体装置1を容易に製造することが可能になっている。
As described above, according to the present invention, the
言い換えると、インターポーザ基板14の一方の面には、その面のパッド15と同じ平面位置に配置されたパッド8aを有する半導体素子2が配置されてパッド8a,15同士が接続され、他方の面には、その面のパッド16と同じ平面位置に配置されたパッド12を有する他の半導体素子3が配置されてパッド12,16同士が接続されている。
In other words, on one surface of the
なお、図1〜5には、半導体素子2,3のパッドのピッチが互いに異なっているためそれらのパッドの平面位置が互いにずれている例を示している。ただし、このような例に限られず、少なくとも一部のパッドのピッチは一致しているがいずれかのパッドの平面位置が少しでも互いに異なっている半導体素子同士を積層する場合にも、本発明を採用することは極めて効果的である。
1 to 5 show an example in which the pad positions of the
また、前記した2つの実施形態は、貫通ビア(TSV)7a〜7dを有する半導体素子2と、貫通ビアを有していない半導体素子3とを積層して構成された半導体装置1に関するものである。しかし、貫通ビアを有する半導体素子同士を積層する場合や、貫通ビアを有していない半導体素子同士を積層する場合であっても、少なくとも一部のパッドの平面位置が互いに異なっている半導体素子同士を積層する構成であれば、本発明を採用することが効果的である。
The two embodiments described above relate to a
半導体装置1の一例としては、完成状態において有機基板18側(下側)に位置する半導体素子3が、寸法(チップサイズ)が小さい素子、例えば論理回路素子(logic chip)であって、有機基板18から遠い側(上側)に位置する半導体素子2が、寸法(チップサイズ)が大きい素子、例えばDRAMなどのメモリ素子である構成が挙げられる。このように、上側にチップサイズが大きい半導体素子2を、下側にチップサイズが小さい半導体素子3を配置する構成であっても、インターポーザ基板14を介在させることにより、電気接続を確保できるとともに、機械的な安定性も得ることができる。特に、前記した製造方法のように、インターポーザ基板14の一方の面に一方の半導体素子を実装する工程の後に、他方の面に他方の半導体素子を実装する工程を行うようにすると、精度良く安定して半導体装置を製造することができる。
As an example of the
前記した2つの実施形態では、はんだボール22を介して外部に接続される有機基板18側(下側)に、チップサイズが小さく貫通ビアを持たない論理回路素子(logic chip)を配置し、有機基板18から遠い側(上側)に、チップサイズが大きく貫通ビアを有するDRAMなどのメモリ素子を配置している。この構成の場合には、有機基板に近い論理回路素子が、外部への入出力と、メモリ素子との間の入出力とを行う。
In the two embodiments described above, the logic circuit element (logic chip) having a small chip size and no through via is arranged on the
これに対し、仮に、インターポーザ基板14を有しておらず半導体素子同士を直接積層し、有機基板18側(下側)に、チップサイズが大きく貫通ビアを有するDRAMなどのメモリ素子が配置されている構成の場合には、このメモリ素子が、論理回路素子への入出力を含めて半導体装置の全ての入出力を行うことになる。そのため、メモリ素子のパッドの位置を、論理回路素子のパッドの位置を考慮した上で設計しなければならない。このことは、半導体装置を構成する半導体素子の1つであるメモリ素子の汎用化を妨げるものであり、製造効率の低下と高コスト化をもたらすものであった。しかし、前記した2つの実施形態の構成によると、有機基板に近い論理回路素子が、外部への入出力と、メモリ素子との間の入出力とを行うため、メモリ素子の汎用化を可能にし、製造効率の低下および高コスト化を抑えることができる。
On the other hand, if the
なお、以上の説明は全て、1つのインターポーザ基板の両面にそれぞれ1つずつ半導体素子が配置された半導体装置に関するものであるが、複数のインターポーザ基板を用い、各々のインターポーザ基板の両面にそれぞれ半導体素子が配置されるような構成にすることもできる。このようにすることで、互いに異なる平面位置に配置されたパッドを有する3つ以上の半導体素子(一例としては、1つのメモリ素子(例えばDRAM)と2つの論理回路素子)を順次積層して、1つのマルチチップパッケージの形態の半導体装置を容易に製造することができる。 The above description is all related to a semiconductor device in which one semiconductor element is disposed on each side of one interposer substrate. However, a plurality of interposer substrates are used, and the semiconductor elements are disposed on both sides of each interposer substrate. It is also possible to adopt a configuration in which are arranged. By doing so, three or more semiconductor elements (for example, one memory element (for example, DRAM) and two logic circuit elements) having pads arranged at different planar positions are sequentially stacked, A semiconductor device in the form of one multichip package can be easily manufactured.
1 半導体装置
2,3 半導体素子
4a〜4d,11 半導体基板
5a〜5d 樹脂層
6a〜6e,13 バンプ
7a〜7d 貫通ビア
8a〜8d,9a〜9d,12,15〜17,19 パッド
10a〜10d 樹脂
14 インターポーザ基板
18 有機基板(実装基板)
20 ボンディングワイヤ
21 ボールパッド
22 はんだボール
23,24 内部配線
25 スペーサー
DESCRIPTION OF
20
Claims (9)
前記インターポーザ基板の一方の面には、該一方の面上に位置する前記半導体素子のパッドの平面位置に一致する平面位置に配置されたパッドが形成されており、
前記インターポーザ基板の他方の面には、該他方の面上に位置する前記半導体素子のパッドの平面位置に一致する平面位置に配置されたパッドが形成されており、
前記一方の面に形成された前記パッドと前記他方の面に形成された前記パッドとは、前記インターポーザ基板の内部で接続されている、半導体装置。 A plurality of semiconductor elements, and an interposer substrate interposed between the semiconductor elements,
On one surface of the interposer substrate, there is formed a pad arranged at a planar position that matches the planar position of the pad of the semiconductor element located on the one surface,
The other surface of the interposer substrate is formed with a pad disposed at a planar position that matches the planar position of the pad of the semiconductor element located on the other surface,
The semiconductor device, wherein the pad formed on the one surface and the pad formed on the other surface are connected inside the interposer substrate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009130945A JP2010278334A (en) | 2009-05-29 | 2009-05-29 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009130945A JP2010278334A (en) | 2009-05-29 | 2009-05-29 | Semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010278334A true JP2010278334A (en) | 2010-12-09 |
Family
ID=43425006
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009130945A Pending JP2010278334A (en) | 2009-05-29 | 2009-05-29 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010278334A (en) |
Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2551904A1 (en) | 2011-07-28 | 2013-01-30 | J-Devices Corporation | Semiconductor device, semiconductor module structure configured by vertically stacking semiconductor devices, and manufacturing method thereof |
KR20130091624A (en) | 2012-02-08 | 2013-08-19 | 가부시키가이샤 제이디바이스 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
EP2903021A1 (en) | 2014-01-29 | 2015-08-05 | J-Devices Corporation | Semiconductor device, semiconductor stacked module structure, stacked module structure and method of manufacturing same |
US9123830B2 (en) | 2011-11-11 | 2015-09-01 | Sumitomo Bakelite Co., Ltd. | Manufacturing method for semiconductor device |
US9147671B2 (en) | 2014-02-26 | 2015-09-29 | J-Devices Corporation | Semiconductor device, semiconductor stacked module structure, stacked module structure and method of manufacturing same |
US9349714B2 (en) | 2011-08-24 | 2016-05-24 | Sumitomo Bakelite Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device, block stacked body, and sequential stacked body |
KR20160071319A (en) | 2014-12-11 | 2016-06-21 | 가부시키가이샤 제이디바이스 | Semiconductor package and method of manufacturing the same |
KR20160088291A (en) | 2013-11-19 | 2016-07-25 | 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤 | Adhesive film for semiconductor bonding |
KR20160130372A (en) | 2014-03-04 | 2016-11-11 | 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤 | Adhesive for mounting electronic component and adhesive film for mounting flip chip |
US9601438B2 (en) | 2013-03-22 | 2017-03-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
US10096564B2 (en) | 2016-04-28 | 2018-10-09 | J-Devices Corporation | Manufacturing method of semiconductor package |
JP2019033273A (en) * | 2018-10-03 | 2019-02-28 | インテル・コーポレーション | Die package including superposer substrate for passive elements, method for semiconductor packaging, and computing system |
US10224256B2 (en) | 2016-06-17 | 2019-03-05 | J-Devices Corporation | Manufacturing method of semiconductor package |
US10529635B2 (en) | 2016-04-28 | 2020-01-07 | J-Devices Corporation | Manufacturing method of semiconductor package including laser processing |
JP2020013996A (en) * | 2018-07-13 | 2020-01-23 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | Semiconductor package |
US10553456B2 (en) | 2016-04-28 | 2020-02-04 | J-Devices Corporation | Semiconductor package and manufacturing method of semiconductor package |
US10615133B2 (en) | 2013-09-27 | 2020-04-07 | Intel Corporation | Die package with superposer substrate for passive components |
WO2020240850A1 (en) * | 2019-05-31 | 2020-12-03 | ウルトラメモリ株式会社 | Semiconductor module and manufacturing method therefor |
-
2009
- 2009-05-29 JP JP2009130945A patent/JP2010278334A/en active Pending
Cited By (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2551904A1 (en) | 2011-07-28 | 2013-01-30 | J-Devices Corporation | Semiconductor device, semiconductor module structure configured by vertically stacking semiconductor devices, and manufacturing method thereof |
US9349714B2 (en) | 2011-08-24 | 2016-05-24 | Sumitomo Bakelite Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device, block stacked body, and sequential stacked body |
US9123830B2 (en) | 2011-11-11 | 2015-09-01 | Sumitomo Bakelite Co., Ltd. | Manufacturing method for semiconductor device |
KR20130091624A (en) | 2012-02-08 | 2013-08-19 | 가부시키가이샤 제이디바이스 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
EP2634796A2 (en) | 2012-02-08 | 2013-09-04 | J-Devices Corporation | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US8872350B2 (en) | 2012-02-08 | 2014-10-28 | J-Devices Corporation | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US9601438B2 (en) | 2013-03-22 | 2017-03-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
US10615133B2 (en) | 2013-09-27 | 2020-04-07 | Intel Corporation | Die package with superposer substrate for passive components |
KR20160088291A (en) | 2013-11-19 | 2016-07-25 | 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤 | Adhesive film for semiconductor bonding |
EP2903021A1 (en) | 2014-01-29 | 2015-08-05 | J-Devices Corporation | Semiconductor device, semiconductor stacked module structure, stacked module structure and method of manufacturing same |
US9147671B2 (en) | 2014-02-26 | 2015-09-29 | J-Devices Corporation | Semiconductor device, semiconductor stacked module structure, stacked module structure and method of manufacturing same |
US9196507B1 (en) | 2014-02-26 | 2015-11-24 | J-Devices Corporation | Semiconductor device, semiconductor stacked module structure, stacked module structure and method of manufacturing same |
KR20160130372A (en) | 2014-03-04 | 2016-11-11 | 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤 | Adhesive for mounting electronic component and adhesive film for mounting flip chip |
KR20160071319A (en) | 2014-12-11 | 2016-06-21 | 가부시키가이샤 제이디바이스 | Semiconductor package and method of manufacturing the same |
US10090276B2 (en) | 2014-12-11 | 2018-10-02 | J-Devices Corporation | Semiconductor package to reduce warping |
US10096564B2 (en) | 2016-04-28 | 2018-10-09 | J-Devices Corporation | Manufacturing method of semiconductor package |
US10529635B2 (en) | 2016-04-28 | 2020-01-07 | J-Devices Corporation | Manufacturing method of semiconductor package including laser processing |
US10553456B2 (en) | 2016-04-28 | 2020-02-04 | J-Devices Corporation | Semiconductor package and manufacturing method of semiconductor package |
US10224256B2 (en) | 2016-06-17 | 2019-03-05 | J-Devices Corporation | Manufacturing method of semiconductor package |
JP2020013996A (en) * | 2018-07-13 | 2020-01-23 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | Semiconductor package |
JP2019033273A (en) * | 2018-10-03 | 2019-02-28 | インテル・コーポレーション | Die package including superposer substrate for passive elements, method for semiconductor packaging, and computing system |
WO2020240850A1 (en) * | 2019-05-31 | 2020-12-03 | ウルトラメモリ株式会社 | Semiconductor module and manufacturing method therefor |
JPWO2020240850A1 (en) * | 2019-05-31 | 2020-12-03 | ||
JP7222564B2 (en) | 2019-05-31 | 2023-02-15 | ウルトラメモリ株式会社 | Semiconductor module and its manufacturing method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2010278334A (en) | Semiconductor device | |
US9136204B2 (en) | Semiconductor device having penetrating electrodes each penetrating through substrate | |
US7598617B2 (en) | Stack package utilizing through vias and re-distribution lines | |
JP5042591B2 (en) | Semiconductor package and stacked semiconductor package | |
JP4751351B2 (en) | Semiconductor device and semiconductor module using the same | |
JP5639368B2 (en) | System and method for stacked die embedded chip build-up | |
US9252091B2 (en) | Semiconductor device having penetrating electrodes each penetrating through semiconductor chip | |
JP5912616B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP5016811B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2005340389A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP2013138177A (en) | Semiconductor device manufacturing method | |
KR20090027573A (en) | Semiconductor device | |
KR20150011707A (en) | Semiconductor package and method of manufacturing the same | |
JP2009141312A (en) | Stack type chip package structure | |
JP2008258522A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
WO2011086613A1 (en) | Semiconductor device and method for fabricating same | |
WO2015136998A1 (en) | Multi-chip module, on-board computer, sensor interface substrate, and multi-chip module manufacturing method | |
WO2014088071A1 (en) | Semiconductor device | |
JP2006295183A (en) | Multi-package module provided with stacked packages having asymmetrically disposed die and molding | |
JP5973456B2 (en) | Semiconductor device | |
WO2014148485A1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method therefor | |
KR20100088514A (en) | Seiconductor package | |
JP4538830B2 (en) | Semiconductor device | |
KR100791576B1 (en) | Stack package of ball grid array type | |
JP2012138401A (en) | Semiconductor device manufacturing method |