JP2011166051A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、異なる半導体装置を積層したPOP(Package on Package)における上下半導体装置間の接続端子狭ピッチ化および上下半導体装置間の組み合わせ自由化に関するものである。 The present invention relates to a narrow connection terminal pitch between upper and lower semiconductor devices in a POP (Package on Package) in which different semiconductor devices are stacked, and freedom of combination between upper and lower semiconductor devices.
携帯電話およびデジタルスチルカメラ等の各種電子機器の小型化および高機能化の要請に伴い、半導体装置の高機能化、処理速度の高速化、低コスト化、開発期間短縮などに対応した高度なパッケージ技術が要求されている。その高度なパッケージ技術の中の一つに半導体パッケージを積層する図37に示すようなPOP(Package on Package)構造の半導体装置がある。ここで、図37において、各部品を簡単に説明する。5030はPOP積層される上側の半導体装置、5001は同じくPOP積層される下側の半導体装置、5025は上側の半導体装置5030と下側の半導体装置5001を接続するための半田ボール、5035は上側の半導体装置5030のモールド封止樹脂、5031は上側の半導体装置5030の樹脂基板、5000は下側の半導体装置5001の樹脂基板、5015は樹脂基板5000の裏面層に配置される半田ボール、5010は下側の半導体装置5001に搭載されている半導体チップ、5011は半導体チップ5010と樹脂基板5000を電気的に接続する金バンプ、5012は樹脂基板5000と半導体チップ5010を固定するアンダーフィルを示している。上側の半導体装置5030と下側の半導体装置5001は個別に独立して組み立てられ、その後、リフロー工程により半田ボール5025を介して電気的に接続される。
In response to demands for miniaturization and higher functionality of various electronic devices such as mobile phones and digital still cameras, advanced packages that support higher functionality of semiconductor devices, faster processing speeds, lower costs, and shorter development periods Technology is required. One of the advanced package technologies is a semiconductor device having a POP (Package on Package) structure as shown in FIG. Here, in FIG. 37, each part is demonstrated easily. 5030 is an upper semiconductor device on which POP is laminated, 5001 is a lower semiconductor device on which POP is laminated, 5025 is a solder ball for connecting the
しかし、従来のPOPの構造では、上下間の半導体パッケージに挟まれる半導体チップの高さ分を確保するために、高さに合わせた大きなサイズのはんだボールが必要であり、上下間の接続端子を狭ピッチ化することができない問題が発生していた。その問題を対策する方法として、特許文献1、特許文献2のようなものがある。
However, in the conventional POP structure, in order to secure the height of the semiconductor chip sandwiched between the upper and lower semiconductor packages, a solder ball having a large size corresponding to the height is required. There was a problem that the pitch could not be narrowed. As methods for solving the problem, there are methods such as
しかしながら、特許文献1の構成は以下の問題があり、採用することが難しい。
(1)中間基板分のコストが加算されるため、組立コスト大きく上がる。
(2)中間基板接続工数が増えるため、組立期間が延びる。
(3)中間基板両側のはんだボールに対する2回のリフロー、及び、上下パッケージの構成差異による反り量の拡大により、接続の信頼性を確保することが困難である。
(4)(3)を受けて、接続信頼性を向上させるために、中間基板を右上図のように本来のパッケージサイズより大きくする必要がある。
(5)下パッケージと上パッケージ間を繋ぐ接続が中間基板を入れた分、1回から2回に増えるため、接続位置精度が悪くなる。
However, the configuration of
(1) Since the cost for the intermediate substrate is added, the assembly cost is greatly increased.
(2) Since the number of steps for connecting the intermediate board increases, the assembly period is extended.
(3) It is difficult to ensure connection reliability due to two reflows for the solder balls on both sides of the intermediate board and an increase in the amount of warping due to the difference in configuration of the upper and lower packages.
(4) In order to improve connection reliability in response to (3), it is necessary to make the intermediate substrate larger than the original package size as shown in the upper right figure.
(5) Since the connection connecting the lower package and the upper package is increased from once to twice as much as the intermediate substrate is inserted, the connection position accuracy is deteriorated.
また、特許文献2の構成においても、金属ポストを作成するために多くの工程が必要であり、コスト的に実現することが難しい。 Also, in the configuration of Patent Document 2, many steps are required to create a metal post, which is difficult to realize in terms of cost.
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、コスト的な観点から工数を減らして、積層する半導体装置上下間の接続端子数増加、狭ピッチ化の問題を解決することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and solves the problem of increasing the number of connection terminals between upper and lower semiconductor devices to be stacked and narrowing the pitch by reducing the number of steps from the viewpoint of cost. With the goal.
上述したような目的を達成するために、本発明の半導体装置は、第一基板と当該第一基板の上に搭載された第一半導体チップとを備える第一半導体デバイスの上に、第二基板と当該第二基板の上面に搭載された第二半導体チップとを備える第二半導体デバイスを載せた半導体装置であって、前記第二基板の、前記第一半導体チップに面する下面には、前記第二半導体チップと電気的に接続している複数の接続端子が設けられており、前記第一半導体デバイスは、前記第一基板の上側に、上に凸の弧を有する複数のボンディングワイヤを備えており、前記ボンディングワイヤは、上に凸の弧の頂点において前記接続端子と電気的に接続しており、前記ボンディングワイヤの少なくとも一つは前記第一半導体チップと直接又は間接に電気的に接続している構成とした。 In order to achieve the above-described object, a semiconductor device of the present invention includes a first substrate and a first semiconductor device including a first semiconductor chip mounted on the first substrate, and a second substrate. And a second semiconductor device comprising a second semiconductor chip mounted on the upper surface of the second substrate, wherein the lower surface of the second substrate facing the first semiconductor chip is A plurality of connection terminals electrically connected to the second semiconductor chip are provided, and the first semiconductor device includes a plurality of bonding wires having a convex arc on the upper side of the first substrate. The bonding wire is electrically connected to the connection terminal at the top of an upwardly convex arc, and at least one of the bonding wires is directly or indirectly electrically connected to the first semiconductor chip. It was Configurations.
前記第一基板と前記第一半導体チップとの間にインタポーザが存しており、前記ボンディングワイヤの少なくとも一端が前記インタポーザ上に存している構成とすることができる。 An interposer may exist between the first substrate and the first semiconductor chip, and at least one end of the bonding wire may be on the interposer.
前記第二基板の前記下面において前記接続端子は長方形であり、前記長方形の長辺は、前記接続端子に接続する前記ボンディングワイヤの両端を結ぶ方向に伸びている構成とすることができる。 The connection terminal is rectangular on the lower surface of the second substrate, and a long side of the rectangle extends in a direction connecting both ends of the bonding wire connected to the connection terminal.
前記第二基板の前記下面において前記接続端子は長方形であり、前記長方形の長辺は、前記接続端子に接続する前記ボンディングワイヤの両端を結ぶ方向に対して傾きを有している構成とすることができる。 The connection terminal is rectangular on the lower surface of the second substrate, and a long side of the rectangle is inclined with respect to a direction connecting both ends of the bonding wire connected to the connection terminal. Can do.
前記第二基板の下面に積層された絶縁体層をさらに備え、 前記絶縁体層には前記接続端子を底とする穴が形成されている構成とすることができる。 The semiconductor device may further include an insulator layer laminated on the lower surface of the second substrate, and the insulator layer may have a hole with the connection terminal as a bottom.
前記第一半導体チップは矩形板状であり、前記ボンディングワイヤの両端を結ぶ方向は、前記第一半導体チップの矩形の辺に対して傾いている構成とすることができる。 The first semiconductor chip may have a rectangular plate shape, and a direction connecting both ends of the bonding wire may be inclined with respect to a rectangular side of the first semiconductor chip.
前記ボンディングワイヤは、前記頂点が研削された研削面を有しており、前記研削面と前記接続端子とが電気的に接続している構成とすることができる。 The bonding wire may have a ground surface with the apex ground, and the ground surface and the connection terminal may be electrically connected.
前記ボンディングワイヤは第1ボンディングワイヤと第2ボンディングワイヤとを備え、前記第1ボンディングワイヤの方が前記第2ボンディングワイヤよりも前記第一基板から前記頂点までの距離が大きい構成とすることができる。 The bonding wire may include a first bonding wire and a second bonding wire, and the first bonding wire may have a greater distance from the first substrate to the apex than the second bonding wire. .
少なくとも一つの前記ボンディングワイヤは、上に凸の弧の前記頂点を2つ以上備えている構成とすることができる。 At least one of the bonding wires may be configured to include two or more apexes of an upwardly convex arc.
前記ボンディングワイヤは、前記第一半導体チップの上面上方を通る第3ボンディングワイヤを有している構成とすることができる。 The bonding wire may include a third bonding wire that passes above the upper surface of the first semiconductor chip.
前記第1半導体デバイスと前記第2半導体デバイスとは、少なくとも2種類の異なる接着部材により接着されている構成とすることができる
本発明の第1の製造方法は、第一基板と当該第一基板の上に搭載された第一半導体チップとを備える第一半導体デバイスの上に、第二基板と当該第二基板の上面に搭載された第二半導体チップとを備える第二半導体デバイスを載せた半導体装置を製造する方法であって、第一基板上に第一半導体チップを搭載する工程Sと、前記第一基板の上側に上に凸の弧を有する複数のボンディングワイヤを設ける工程Aと、前記第二半導体デバイスの前記第二基板の下面を前記第一半導体デバイスの上に搭載する工程Bとを含み、前記第二基板の前記下面には複数の接続端子が設けられており、前記工程Bにおいて前記接続端子と前記ボンディングワイヤの上に凸の弧の頂点とを電気的に接続する構成とした。
The first semiconductor device and the second semiconductor device can be configured to be bonded by at least two different types of adhesive members. The first manufacturing method of the present invention includes a first substrate and the first substrate. A semiconductor on which a second semiconductor device including a second substrate and a second semiconductor chip mounted on an upper surface of the second substrate is mounted on a first semiconductor device including the first semiconductor chip mounted on the semiconductor substrate. A method of manufacturing an apparatus, comprising: a step S for mounting a first semiconductor chip on a first substrate; a step A for providing a plurality of bonding wires having a convex arc on the upper side of the first substrate; Mounting a lower surface of the second substrate of the second semiconductor device on the first semiconductor device, wherein a plurality of connection terminals are provided on the lower surface of the second substrate; smell Thus, the connection terminal and the apex of the convex arc on the bonding wire are electrically connected.
前記工程Aの後であって且つ前記工程Bの前に、前記第一基板上に前記ボンディングワイヤを埋没させる樹脂層を形成する工程Cと、前記樹脂層を研削して前記ボンディングワイヤを露出させる工程Dとをさらに含む構成とすることができる。 After Step A and before Step B, Step C for forming a resin layer for burying the bonding wire on the first substrate, and grinding the resin layer to expose the bonding wire The process D can be further included.
前記工程Cにおいて、前記ボンディングワイヤが存する領域の方がそれ以外の領域よりも前記第一基板上面から前記樹脂層の表面までの距離が大きい構成とすることができる。 In the step C, the region where the bonding wire exists can be configured to have a larger distance from the upper surface of the first substrate to the surface of the resin layer than the other region.
前記工程Aの後であって且つ前記工程Bの前に、前記第一基板上に前記ボンディングワイヤの上に凸の弧の前記頂点を露出させるように樹脂層を形成する工程Eをさらに含む構成とすることができる。 The process further includes a step E of forming a resin layer on the first substrate so as to expose the apex of the convex arc on the bonding wire after the step A and before the step B. It can be.
前記工程Eでは、前記頂点の直下において前記ボンディングワイヤと前記樹脂層との間にすき間が形成されている構成とすることができる。 In the step E, a gap can be formed between the bonding wire and the resin layer immediately below the apex.
前記ボンディングワイヤは第1ボンディングワイヤと第2ボンディングワイヤとを備え、前記第1ボンディングワイヤの方が前記第2ボンディングワイヤよりも前記第一基板から前記頂点までの距離が大きく、前記工程Bでは、前記第二半導体デバイスと前記第2ボンディングワイヤとが電気的に導通するまで前記第一半導体デバイスと前記第二半導体デバイスとを接近させ、その後前記第一半導体デバイスと前記第二半導体デバイスとを固定する構成とすることができる。 The bonding wire includes a first bonding wire and a second bonding wire, and the first bonding wire has a greater distance from the first substrate to the apex than the second bonding wire. The first semiconductor device and the second semiconductor device are brought close to each other until the second semiconductor device and the second bonding wire are electrically connected, and then the first semiconductor device and the second semiconductor device are fixed. It can be set as the structure to do.
前記工程Aでは、前記第二半導体デバイスの種類に応じて前記ボンディングワイヤの両端の少なくとも一方の位置を前記第一半導体デバイス内の3つ以上の端子から選択を行う構成とすることができる。 In the step A, at least one position of both ends of the bonding wire can be selected from three or more terminals in the first semiconductor device according to the type of the second semiconductor device.
前記工程Sでは、複数の前記第一基板が連結した第一基板集合体の上に複数の前記第一半導体チップを搭載し、前記工程Aの後であって且つ前記工程Bの前に、前記第一基板集合体の上の前記第一半導体チップを封止樹脂で封止する工程と、前記封止樹脂を備えた前記第一基板集合体を個別の前記第一基板に切断する工程Tとをさらに含み、前記工程Tでは、少なくとも一部の前記ボンディングワイヤを切断する構成とすることができる。 In the step S, a plurality of the first semiconductor chips are mounted on a first substrate assembly in which a plurality of the first substrates are connected, and after the step A and before the step B, Sealing the first semiconductor chip on the first substrate assembly with a sealing resin, and cutting the first substrate assembly with the sealing resin into individual first substrates, and In the step T, at least a part of the bonding wires can be cut.
本発明の第2の方法は、第一基板と当該第一基板の上に搭載された第一半導体チップとを備える第一半導体デバイスの上に、第二基板と当該第二基板の上面に搭載された第二半導体チップとを備える第二半導体デバイスを載せた半導体装置を製造する方法であって、第一基板上に第一半導体チップを搭載する工程と、前記第一基板の上側に上に凸の弧を有する複数のボンディングワイヤを形成する工程Aと、前記第一基板上に前記ボンディングワイヤが埋没させる樹脂層を形成する工程Cと、前記樹脂層を研削して前記ボンディングワイヤの前記弧の頂点部分を切断して切断面を露出させる工程Xと、前記第二半導体デバイスの前記第二基板の下面を前記第一半導体デバイスの上に搭載する工程Bとを含み、
前記第二基板の前記下面には複数の接続端子が設けられており、前記工程Bにおいて前記接続端子と前記ボンディングワイヤの前記切断面とを電気的に接続する構成とした。
A second method of the present invention includes mounting a second substrate and an upper surface of the second substrate on a first semiconductor device including a first substrate and a first semiconductor chip mounted on the first substrate. A method of manufacturing a semiconductor device having a second semiconductor device provided with a second semiconductor chip, the step of mounting the first semiconductor chip on the first substrate, and above the first substrate Forming a plurality of bonding wires having convex arcs; forming a resin layer in which the bonding wires are embedded on the first substrate; grinding the resin layer to form the arcs of the bonding wires; Cutting the apex portion of the second semiconductor device to expose the cut surface, and mounting the lower surface of the second substrate of the second semiconductor device on the first semiconductor device B,
A plurality of connection terminals are provided on the lower surface of the second substrate, and the connection terminals and the cut surfaces of the bonding wires are electrically connected in the step B.
本発明によれば、2つの半導体デバイスを積層する半導体装置において、上下半導体デバイス間の接続端子ピッチを低コストで狭ピッチ化することが可能であり、且つ、組立工数も少ないため、短TATでの組立が可能となる。 According to the present invention, in a semiconductor device in which two semiconductor devices are stacked, the connection terminal pitch between the upper and lower semiconductor devices can be reduced at a low cost and the number of assembly steps is small, so that the short TAT is achieved. Can be assembled.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、同一要素には同一符号を付しており、説明を省略する場合がある。また、各図面においては、それぞれの厚みおよび長さ等は図面の作成上、実際の形状とは異なる。さらに、半導体チップの接続用電極、基板の接続端子、配線パターンおよびビア等については省略または図示しやすい個数および形状としている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element and description may be abbreviate | omitted. In each drawing, the thickness, length, and the like are different from the actual shape in creating the drawing. Further, the connection electrodes of the semiconductor chip, the connection terminals of the substrate, the wiring patterns, the vias, and the like are omitted or easy to illustrate.
(第1の実施の形態)
第1の実施の形態における半導体装置について図1〜図8を用いて説明する。
(First embodiment)
The semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
図1、図5、図6、図7、図8は本実施の形態にかかる半導体装置の構成を横から見た断面図である。図2は図1の構成を上から見たときの平面図である。図3は図1の半導体装置にメモリとなる半導体装置を積層する状態を示したものである。図4は図3を通して、上下半導体装置が接続された後の完成状態を横から見た断面図である。 1, 5, 6, 7, and 8 are cross-sectional views of the configuration of the semiconductor device according to the present embodiment as viewed from the side. FIG. 2 is a plan view of the configuration of FIG. 1 viewed from above. FIG. 3 shows a state in which a semiconductor device as a memory is stacked on the semiconductor device of FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of the completed state after the upper and lower semiconductor devices are connected as viewed from the side through FIG.
まず、図1〜図8における符号を説明する。 First, reference numerals in FIGS. 1 to 8 will be described.
100はPOP積層される下側の半導体装置(第一半導体デバイス)を構成する中の基板(第一基板)、110は基板100に搭載される矩形板状の半導体チップ(第一半導体チップ)、111は基板100と半導体チップ110を電気的に接続する金バンプ、112は基板100に半導体チップ110を固定するためのアンダーフィル、120は上下半導体装置を電気的に接続するための銅ワイヤ(ボンディングワイヤ)、121は銅ワイヤ120の始点となる基板100の表面上の銅パッド、同じく122は銅ワイヤ120の終点となる基板100の表面上の銅パッドである。
そして、130はPOP積層される上側の半導体装置(第二半導体デバイス)、131は半導体装置130の中の基板(第二基板)、132は基板131の裏面上に有り、銅ワイヤ120の頂点と接続される銅ランド(接続端子)、133は銅ランド132の一部分を開口し、それ以外の基板裏面上の配線を保護するレジスト(絶縁体層)、140はPOP積層される上下半導体装置を仮固定するための接着シート(接着部材)である。
また、141は上下半導体装置を仮固定した後に注入されるアンダーフィル、123は基板100と半導体チップ110を電気的に接続する金ワイヤ、124は半導体チップ110と金ワイヤ123を保護する封止樹脂、150は半導体チップ110と基板100の接続を中継するシリコンインターポーザを示している。
In addition, 141 is an underfill that is injected after the upper and lower semiconductor devices are temporarily fixed, 123 is a gold wire that electrically connects the
銅ワイヤ120と半導体チップ110とは、基板100上及び内部の配線を介して電気的に接続されていたり、さらにインタポーザ150も仲介の一つとしている。
The
なお、本実施の形態および以下の第2から第11の実施の形態では、各部品の材質は特に限定されず、また、上側の半導体装置としては半導体チップがどのように搭載されていても特に問題としない。本実施の形態の図面において、上側の半導体装置は半導体チップを積層した状態でモールド封止樹脂に覆われているパッケージを記載している。 In the present embodiment and the following second to eleventh embodiments, the material of each component is not particularly limited, and as an upper semiconductor device, no matter how a semiconductor chip is mounted, Not a problem. In the drawings of the present embodiment, the upper semiconductor device describes a package covered with a mold sealing resin in a state where semiconductor chips are stacked.
次に、本実施の形態にかかる半導体装置を説明する。 Next, the semiconductor device according to the present embodiment will be described.
まず、本実施の形態にかかる半導体装置の上側の半導体装置と下側の半導体装置は個別に独立して組立、検査を実施し、その後、上下半導体装置を接続して完成形となる。
図1、図2において、下側の半導体装置の100、110、111、112で示される部品、構成は既に製品化されている一般的なフリップチップ方式で実装されたものであり、詳細な説明を省略する。
First, the upper semiconductor device and the lower semiconductor device of the semiconductor device according to the present embodiment are individually assembled and inspected, and then the upper and lower semiconductor devices are connected to form a completed type.
1 and 2, components and configurations indicated by 100, 110, 111, and 112 of the lower semiconductor device are mounted by a general flip-chip method that has already been commercialized, and will be described in detail. Is omitted.
本実施の形態では、従来の半導体装置の構成に追加して、上側の半導体装置と接続するための銅ワイヤ120が張られている。銅ワイヤ120は上に凸の弧を有しており、その弧の頂点は半導体装置の外周側よりに配置され、頂点の高さは、半導体チップ110の裏面より高く設定されている。また、銅ワイヤ120は上側の半導体装置との接続でワイヤ倒れが起こらない強度を必要とするため、80μm径の太い配線を用いている。ただし、材質、ワイヤ径は、コスト面、組立時の条件により、別の選択肢もありえるため、本発明では特に規定しない。(例えば、さらに太い250μm径の配線を使えば、配線径で既に必要な高さを稼ぐことができるため、基板面上に銅ワイヤを這わせるだけで接続が可能となり、高さバラツキを抑えることが容易となる)
また、銅ワイヤ120を受ける始点、終点の銅パッド121、122は、酸化防止のために金メッキが施されており、どちらか一方の銅パッドは、基板配線を通して半導体チップ110と電気的に接続されている。ただし、下側の半導体装置を介して、上側の半導体装置に供給される電源に関しては、半導体チップ110と接続されない場合がある。さらに、銅ワイヤ120を基板配線の1つとして兼用し、基板配線の容易化を実現することが望ましい。
次に下側の半導体装置に上側の半導体装置を搭載したときの状態に関して、図3と図4を用いて説明する。
In this embodiment, in addition to the configuration of the conventional semiconductor device, a
Also, the starting and ending
Next, a state where the upper semiconductor device is mounted on the lower semiconductor device will be described with reference to FIGS.
上側の半導体装置130の基板131の裏面側には、金メッキされた銅ランド132が配置され、銅ランド132の形状は銅ワイヤ120の頂点位置が多少ズレても問題ないように長方形となっていて、頂点の位置ズレを吸収することが可能となっている。この長方形の長辺は銅ワイヤ120の長手方向、即ち銅ワイヤ120の両端を結ぶ方向に延びている。なお、銅ワイヤ120の両端は銅バッド121,122上に載っている。
A gold-plated
さらに、基板131の裏面側を覆う絶縁体のレジスト133も銅ランド132の形状に合わせて長方形に開口されており、銅ランド132はレジスト133の厚さ分だけ凹状になるように囲まれて形成されている。即ちレジスト133には銅ランド132を底とする穴を設けてあるので、ボンディングワイヤ頂点の凸部と組み合わさり、ズレが抑制され、接続精度を向上することが可能となっている。
Further, an insulating resist 133 covering the back side of the
次に、接着シート140と接着する位置まで半導体装置130を徐々に下降させると、銅ワイヤ120の凸の頂点と銅ランド132が底となっている凹部が接触し、銅ランド132の凹部に沿って銅ワイヤ120が変形し、上下半導体装置間の電気的な接続が完了する。その後、アンダーフィル141を上下半導体装置間の隙間に注入し、固定することで、POP積層された半導体装置が完成する。
Next, when the
同様に、図5では、半導体チップ110をフリップチップ方式ではなく、ワイヤボンディング方式で実装されたものを示しており、半導体チップ110、金ワイヤ123を封止樹脂124で保護したあと、銅ワイヤ120を形成している。さらに、封止樹脂124を削除し、接着シート140を銅ワイヤ120の存在しない四隅コーナー部に移動させ、上側の半導体装置130を四隅の接着シート140で仮固定したあと、封止樹脂124の代用としてアンダーフィル141を一括して注入しても問題ない。
Similarly, FIG. 5 shows the
同じく図6では、銅ワイヤ120を半導体チップ110に直接、接続させたものであり、半導体プロセスのデザインルールが緩いものに関して有効となる構成となっている。
Similarly, in FIG. 6, the
同じく図7では、半導体チップ110と基板100の接続を中継するシリコンインターポーザ150を使用した場合の構成であり、シリコンインターポーザ150から基板100に接続する配線を、銅ワイヤ120が兼用した構成となっている。
Similarly, FIG. 7 shows a configuration in which a
さらに図8では、シリコンインターポーザ150内の一配線として銅ワイヤ120を活用し、上側の半導体装置130との接続にも使用している構成となっている。
Further, in FIG. 8, the
この結果、第1の実施の形態では、銅ワイヤ120を用いることにより、半導体チップ110の厚さ分の高さを容易に稼ぐことが可能となり、銅ワイヤ120のワイヤ径に準じた上下半導体装置間の接続端子の狭ピッチ化が、低コスト、短TATで実現できるようになる。また、ボンディングワイヤを基板配線の一部として活用することも可能となり、配線引き回しの容易化を図ることができる。
As a result, in the first embodiment, by using the
(第2の実施の形態)
第2の実施の形態では、上記第1の実施の形態における矩形板状の第一半導体チップにおいて、チップサイズの拡大に対応したものである。図9は本実施の形態にかかる半導体装置の構成を横から見た断面図である。図10は図9の構成を上から見たときの平面図である。図11は図9の半導体装置にメモリとなる半導体装置を積層する状態を示したものである。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, the rectangular plate-shaped first semiconductor chip in the first embodiment corresponds to an increase in chip size. FIG. 9 is a cross-sectional view of the configuration of the semiconductor device according to the present embodiment as seen from the side. FIG. 10 is a plan view of the configuration of FIG. 9 as viewed from above. FIG. 11 shows a state in which a semiconductor device as a memory is stacked on the semiconductor device of FIG.
1020は上下半導体装置を電気的に接続するための銅ワイヤ、1132は基板131の裏面上に有り、銅ワイヤ1020の頂点と接続される銅ランドを示している。
次に、本実施の形態にかかる半導体装置を説明する。 Next, the semiconductor device according to the present embodiment will be described.
図9では第1の実施形態と同じく、従来の半導体装置の構成に追加して、上側の半導体装置と接続するための銅ワイヤ1020が張られている。図10は、第1の実施形態と異なり、銅ワイヤ1020が張られている方向、即ち銅ワイヤ1020の両端を結ぶ方向が第一半導体チップ110の矩形の各辺に対して傾いている。また、図11では銅ランド1132も銅ワイヤ1020の方向に合わせて傾いている状態となっている。
In FIG. 9, as in the first embodiment, in addition to the configuration of the conventional semiconductor device, a
通常、半導体チップ110のサイズが大きくなることに合わせて、銅パッド121を外周側に移動し、銅ワイヤ1020を短ワイヤ化すれば問題ないが、上側の半導体装置との接続において、ワイヤ倒れが起こらない強度を必要とするため、短ワイヤ化することが難しい。第2の実施の形態では、この問題を回避するため、銅パッド121と銅パッド122の距離を縮めずに、半導体チップ110と銅パッド121の距離を開けることができ、さらに、第1の実施形態で使用しにくい四隅の空き空間を有効活用することが可能となる。また、半導体チップとボンディングワイヤの距離が離れ、より大きい半導体チップを搭載することが可能となる。
Normally, there is no problem if the
(第3の実施の形態)
第3の実施の形態では、上記第1の実施の形態における銅ワイヤにおいて、頂点を研削し、平坦化することで、上側に搭載する半導体装置との接続抵抗値を下げたものである。図12は第3の実施の形態となる半導体装置にメモリとなる半導体装置を積層する状態を示したものである。
(Third embodiment)
In the third embodiment, the copper wire in the first embodiment is ground and flattened to reduce the connection resistance value with the semiconductor device mounted on the upper side. FIG. 12 shows a state in which a semiconductor device as a memory is stacked on the semiconductor device according to the third embodiment.
図12の1260は上記第1の実施の形態における銅ワイヤ120の頂点の接続面を表したものであり、1261は第3の実施の形態における銅ワイヤ120aの頂点の接続面(研削面)を表したものである。
1260 in FIG. 12 represents the connection surface at the apex of the
次に、本実施の形態にかかる半導体装置を説明する。 Next, the semiconductor device according to the present embodiment will be described.
第3の実施の形態では、第1の実施の形態における銅ワイヤ120を張ったあとに、銅ワイヤ120の頂点を研削する。このとき、銅ワイヤは横からの力に弱い構造であるため、常に銅パッド122から銅パッド121の方向に向かって研削を実施している。また、研削の工程では銅ワイヤの頂点の高さを一定の位置まで押えた状態で実施するため、高さを一定の位置に合わせる誤差補正の役目も兼用している。この結果、第3の実施の形態では、銅ワイヤ120aの頂点の接続面積は接続面1260から接続面1261まで大きくなり、上側に搭載する半導体装置との接続抵抗を低くすることが可能となる。
In the third embodiment, after the
(第4の実施の形態)
第4の実施の形態では、上記第1の実施の形態における銅ワイヤ120において、一度封止樹脂で覆い、その後、研削して露出させたものである。図13は第4の実施の形態となる半導体装置にメモリとなる半導体装置を積層する状態を示したものである。
(Fourth embodiment)
In the fourth embodiment, the
図13の1334は半導体装置130の銅ランド132に事前にコーティングされたはんだを示しており、1345は銅ワイヤ120bを補強する樹脂層、1361は研削して露出した銅ワイヤ120bの頂点の接続面を表したものである。
In FIG. 13, 1334 represents solder pre-coated on the
次に、本実施の形態にかかる半導体装置を説明する。 Next, the semiconductor device according to the present embodiment will be described.
第4の実施の形態では、銅ワイヤを張ったあとに、銅ワイヤ120bが隠れる高さまで樹脂で封止して樹脂層1345を形成する(銅ワイヤ120bを樹脂で埋没させる)。その後、第3の実施の形態と同じく、徐々に研削し、銅ワイヤ120bを露出させる。ここで、銅ワイヤ120bの接続面(研削面)1361の面積が大きくなるように、露出した時点から、銅ワイヤの半径分を研削する。ただし、頂点の高さバラツキがあるため、ある程度の補正は必要である。このとき、銅ワイヤ120bと樹脂層1345が同じ高さとなっているため、銅ランド132は第1の実施の形態のように凹状では接続を確保できず、追加で凸状になるようにはんだ1334をコーティングしておく必要がある。
In the fourth embodiment, after the copper wire is stretched, the
逆に、銅ワイヤ120bは樹脂層1345で固定されているため、第3の実施の形態と違って、研削する方向の影響を受けにくく、4方向をすべて一括し、一つの方向で研削しても特に問題はない。さらに、上に搭載する半導体装置130との接続時においても、銅ワイヤ120bがズレないため、より細い銅ワイヤを使用することができ、狭ピッチ化を実現することが可能となる。また、上下半導体装置間を接続するときのズレを抑え、精度を向上することが可能となる。
On the contrary, since the
(第5の実施の形態)
第5の実施の形態では、上記第4の実施の形態における銅ワイヤにおいて、銅ワイヤが切断されるまで研削し銅ワイヤの切断面を露出させたものである。図14は第5の実施の形態となる半導体装置にメモリとなる半導体装置を積層する状態を示したものである。
(Fifth embodiment)
In the fifth embodiment, the copper wire in the fourth embodiment is ground until the copper wire is cut to expose the cut surface of the copper wire. FIG. 14 shows a state in which a semiconductor device as a memory is stacked on the semiconductor device according to the fifth embodiment.
図14の1462は研削して露出した銅ワイヤ120cの頂点の接続面(切断面)を表したものである。
次に、本実施の形態にかかる半導体装置を説明する。 Next, the semiconductor device according to the present embodiment will be described.
第5の実施の形態では、第4の実施の形態からさらに研削を行い、完全に銅ワイヤを切断する。切断された銅ワイヤの先端部分は、銅ワイヤを張るためには必要なものであったが、封止樹脂1345で固められた時点で既に不要となる。そのため、オープンスタブによる電気的なノイズ源とならないように切断する方が好ましい。さらに、切断して残す側は、終点となる銅パッド122側より、始点となる銅パッド121側が望ましく、銅ワイヤ120cがより垂直に立っている方が、研削したときのズレ量が少なくなり、銅ワイヤの頂点の高さがばらついた場合でも、研削する量を増やすことで、高さを一定化することが可能となる。
In the fifth embodiment, grinding is further performed from the fourth embodiment to completely cut the copper wire. The tip portion of the cut copper wire is necessary for stretching the copper wire, but is no longer necessary when the copper wire is hardened with the sealing
(第6の実施の形態)
第6の実施の形態では、上記第1の実施の形態における銅ワイヤにおいて、銅ワイヤをすべて覆わない高さまで封止樹脂を追加したものである。図15は銅ワイヤ120頂点付近まで封止樹脂141aを注入した半導体装置を示したものであり、図16は銅ワイヤ120頂点下と封止樹脂の間141aに空間(すき間)を確保できる高さまで封止樹脂を注入した半導体装置を示したものである。
(Sixth embodiment)
In the sixth embodiment, the sealing resin is added to a height that does not cover all of the copper wire in the copper wire in the first embodiment. FIG. 15 shows the semiconductor device in which the sealing
次に、本実施の形態にかかる半導体装置を説明する。 Next, the semiconductor device according to the present embodiment will be described.
第6の実施の形態では、第1の実施の形態に封止樹脂141aを追加で注入したものであるが、銅ワイヤ120頂点付近に制御することが難しいため、流動性の高い液状の封止樹脂を用いている。また、封止樹脂141aは、複数個搭載されたフレームとなる基板全体で一括に成形され、その後、ダイシングにより、個々に切り離される。
In the sixth embodiment, the sealing
図15は、銅ワイヤ120頂点付近まで封止樹脂で固められているため、銅ワイヤ120がズレないようになっており、より細い径の銅ワイヤが使用でき、より狭ピッチ化が少ない研削工数で実現できる。図16は、頂点下に空間を持たせ、さらに銅ワイヤ120を円弧状にしているため、バネのような弾性力による上下の高さ補正が可能となっている。その結果、銅ワイヤの高さバラツキを吸収することができ、上に積層する半導体装置との接続が良好となる。
In FIG. 15, the
(第7の実施の形態)
第7の実施の形態では、上記第1の実施の形態における銅ワイヤにおいて、検査用の銅ワイヤ(第2ボンディングワイヤ)を追加したものである。図17は本実施の形態にかかる半導体装置の構成を横から見た断面図である。図18は図17の構成を上から見たときの平面図である。
(Seventh embodiment)
In the seventh embodiment, a copper wire for inspection (second bonding wire) is added to the copper wire in the first embodiment. FIG. 17 is a cross-sectional view of the configuration of the semiconductor device according to the present embodiment as seen from the side. FIG. 18 is a plan view of the configuration of FIG. 17 as viewed from above.
図17、図18の1720は検査用の銅ワイヤを示している。
次に、本実施の形態にかかる半導体装置を説明する。 Next, the semiconductor device according to the present embodiment will be described.
第7の実施の形態では、検査用の銅ワイヤ(第2ボンディングワイヤ)1720は他の銅ワイヤ(第1ボンディングワイヤ)120よりも頂点の高さが低くなっており、また、検査用の銅ワイヤ1720と接続される上側の半導体装置130の銅ランド132の電位はGNDに設定してある。その結果、検査用の銅ワイヤ1720の電位がGNDに変われば、検査用の銅ワイヤ1720の頂点が上側の半導体装置130の銅ランド132に接続されたこと(両者が導通したこと)が判別でき、それよりも高さの高い銅ワイヤ120も上側の半導体装置130に接続されていると、簡易的ではあるが、判定することができる。このように判定をしたら、下側の第一半導体デバイスと上側の半導体装置130との間にアンダーフィルを入れて両者を固定する。
In the seventh embodiment, the inspection copper wire (second bonding wire) 1720 has a lower apex height than the other copper wires (first bonding wire) 120, and the inspection copper wire The potential of the
また、上下半導体装置の接続に関して、狭ピッチ化を進めると銅ワイヤ120の径を細くする必要があり、細くすることで下がった強度に対応するため、精度の高い高さ調整が必要となってくる。第7の実施の形態では、さらに、組立工程時に、検査用の銅ワイヤ1720を用いることで高さ調整を行うことができ、電位がGNDに変わるまで徐々に上側の半導体装置130を近接させていく手法を用いることで、最適な位置での接合が可能となる。その結果、組立工程で上側の半導体装置130を必要以上に下側の半導体装置に押し付けることがなく、接続不良を抑えることができる。
In addition, regarding the connection of the upper and lower semiconductor devices, if the pitch is reduced, it is necessary to reduce the diameter of the
(第8の実施の形態)
第8の実施の形態では、上記第1の実施の形態における銅ワイヤにおいて、1本の銅ワイヤの上に凸の弧を2つにして頂点を2つ作成し、使用する用途に合わせて、例えば、メモリ容量の異なる半導体装置を選択して搭載するための製造方法に関するものである。図19、図20は本実施の形態にかかる半導体装置を横から見た断面図であり、上側のメモリとなる半導体装置が積層された後の完成状態を示したものある。図21は図19、図20の構成を上から比較したときのイメージ図である。
(Eighth embodiment)
In the eighth embodiment, in the copper wire in the first embodiment, two convex arcs are created on one copper wire to create two vertices, and in accordance with the application to be used, For example, the present invention relates to a manufacturing method for selecting and mounting semiconductor devices having different memory capacities. 19 and 20 are cross-sectional views of the semiconductor device according to the present embodiment as viewed from the side, and show a completed state after the semiconductor devices to be the upper memory are stacked. FIG. 21 is an image diagram when the configurations of FIGS. 19 and 20 are compared from above.
図19の1920は頂点が2箇所ある銅ワイヤ、1930は積層されるメモリAである半導体装置(第二半導体デバイス)、図20の2030は積層されるメモリBである半導体装置(第二半導体デバイス)、2041は積層後に注入されるアンダーフィル、図21の2120はオプション化されている銅ワイヤを示している。メモリAとメモリBとは異なるメモリである。 19 in FIG. 19 is a copper wire having two apexes, 1930 is a semiconductor device (second semiconductor device) that is a memory A to be stacked, and 2030 in FIG. 20 is a semiconductor device (second semiconductor device) that is a memory B to be stacked. , 2041 is an underfill injected after lamination, and 2120 in FIG. 21 is an optional copper wire. Memory A and memory B are different memories.
次に、本実施の形態にかかる半導体装置を説明する。 Next, the semiconductor device according to the present embodiment will be described.
第8の実施の形態では、銅ワイヤ1920には上に凸の頂点が2箇所形成されており、その後、ワイヤ倒れを補強するために、封止樹脂が追加で成形されている。ここで、銅ワイヤ1920で形成されている2箇所の頂点の高さは、同じである必要がなく、また、ワイヤ倒れを補強する封止樹脂も銅ワイヤ1920の径が太い場合は、必ずしも必要ではない。
In the eighth embodiment, the
このあと、仕様用途に合わせてメモリの容量が異なる半導体装置を選択して搭載する工程に移る。図19に示される半導体装置においては、上側に積層する半導体装置1930に合わせた接着シートを取り付け、半導体装置1930を搭載して、上下半導体装置間の隙間にアンダーフィルを注入して、完成形となる。
Thereafter, the process proceeds to a step of selecting and mounting a semiconductor device having a different memory capacity in accordance with the specification application. In the semiconductor device shown in FIG. 19, an adhesive sheet suitable for the
図20に示される半導体装置においても、同じく、半導体装置2030を搭載する場合も、半導体装置2030に合わせた接着シートを取り付け、半導体装置2030を搭載して、上下半導体装置間の隙間にアンダーフィルを注入する。ただし、半導体装置2030はサイズが小さいため、銅ワイヤ1920がむき出しとなるため、アンダーフィル2041は、銅ワイヤ1920が隠れるように制御する必要がある。
In the semiconductor device shown in FIG. 20, similarly, when mounting the
図21は、図19と図20を比較したイメージを示しており、半導体装置1930は、半導体装置2030より端子数が多くなっている。銅ワイヤ2120はその差異を示したものであり、半導体装置1930の時にのみ使用され、半導体装置2030では銅ワイヤ2120に接続される銅ランド132が存在しない。また、銅ワイヤ1920の形成はバラツキが発生しやすいため、上側の半導体装置1930、2030の銅ランド132には、はんだ1334をコーティングし、リフロー工程を追加する方が、接続が良好となる。このように第8の実施の形態では、仕様用途に合わせて、必要最低限のメモリを切り分けて積層することが可能であり、その他、機能に合わせて、違う仕様の半導体装置を積層することも可能となる。
FIG. 21 shows an image in which FIGS. 19 and 20 are compared. The
(第9の実施の形態)
第9の実施の形態では、上記第1の実施の形態における銅ワイヤにおいて、半導体チップ上面を通過し、半導体チップ上面で上側の半導体装置と接続されているものである。図22は本実施の形態にかかる半導体装置を横から見た断面図であり、上側のメモリとなる半導体装置が積層された後の完成状態を示したものある。
(Ninth embodiment)
In the ninth embodiment, the copper wire in the first embodiment passes through the upper surface of the semiconductor chip and is connected to the upper semiconductor device on the upper surface of the semiconductor chip. FIG. 22 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment as viewed from the side, and shows a completed state after the semiconductor device to be the upper memory is stacked.
図22の2220は半導体チップ上面の上方を通過している銅ワイヤ(第3ボンディングワイヤ)を示している。 2220 in FIG. 22 indicates a copper wire (third bonding wire) passing above the upper surface of the semiconductor chip.
次に、本実施の形態にかかる半導体装置を説明する。 Next, the semiconductor device according to the present embodiment will be described.
第9の実施の形態では、銅ワイヤ2220は半導体チップ上面の上方を通過し、半導体チップ上面で上側の半導体装置と接続されている頂点が2箇所形成されており、ワイヤ倒れを補強するために、封止樹脂が追加で成形されている。
In the ninth embodiment, the
上側に搭載される半導体装置(第二半導体デバイス)に供給する電源は、半導体チップに近ければ近いほどインピーダンスが下がり、良好となる。さらに、従来半導体装置の外側から供給していた電源端子を内側に持ってくることにより、移動した電源端子の分、外側の端子に信号の端子を追加させることが可能となる。このように第9の実施の形態では、上側の半導体装置の電源強化と、外側にある電源端子を信号の端子に切り替えることが可能となる。 The closer the power supplied to the semiconductor device (second semiconductor device) mounted on the upper side is to the semiconductor chip, the lower the impedance and the better. Furthermore, by bringing the power supply terminals supplied from the outside of the conventional semiconductor device to the inside, it is possible to add signal terminals to the outside terminals corresponding to the moved power supply terminals. Thus, in the ninth embodiment, it is possible to strengthen the power supply of the upper semiconductor device and switch the power supply terminal on the outside to the signal terminal.
(第10の実施の形態)
第10の実施の形態では、上記第1の実施の形態における接着シートにおいて、上下半導体装置間の反りの差異を吸収し、残留応力低減するために、伸縮性のある弾性接着シートと伸縮のない接着シートを組み合わせて使用したものである。即ち本実施形態では接着部材として、種類の異なる2種類の接着部材を使用している。図23は本実施の形態にかかる半導体装置にメモリとなる半導体装置を積層する状態を示したものである。図24は接着シートが取り付けられた状態を上から見た簡易図である。図25は図23を通して、上下半導体装置が接続された後の完成状態を横から見た断面図である。
(Tenth embodiment)
In the tenth embodiment, in the adhesive sheet in the first embodiment, there is no expansion / contraction with the elastic adhesive sheet having elasticity in order to absorb the difference in warpage between the upper and lower semiconductor devices and reduce the residual stress. A combination of adhesive sheets is used. That is, in this embodiment, two types of adhesive members of different types are used as the adhesive member. FIG. 23 shows a state in which a semiconductor device as a memory is stacked on the semiconductor device according to this embodiment. FIG. 24 is a simplified view of the state where the adhesive sheet is attached as seen from above. FIG. 25 is a sectional view of the completed state after the upper and lower semiconductor devices are connected as viewed from the side through FIG.
図23の2320は一方向から引き回されて張られた銅ワイヤ、2340は伸縮性のある弾性接着シートを示している。
In FIG. 23,
次に、本実施の形態にかかる半導体装置を説明する。 Next, the semiconductor device according to the present embodiment will be described.
第10の実施の形態では、銅ワイヤ2320の頂点が左側に集中して配置されるように張られている。また、上下半導体装置間を接続する部分には伸縮性の低い接着シート140が張られおり、接続がない部分は伸縮性のある弾性接着シート2340が張られている。また図24に示されるように、接着シート140が分割されていても問題はない。その後、図25に示されるように、上下半導体装置間を接続する部分にだけ、アンダーフィル141が注入される形となる。
In the tenth embodiment, the vertices of the
このように第10の実施の形態では、上下半導体装置間の接続を一箇所に固めて、完全に固定し、接続がない部分は伸縮性のある弾性接着シート2340により、動作可能な状態となって、上下半導体装置間の反りの差異を吸収し、残留応力低減することができ、良好な接続を維持することが可能となる。
As described above, in the tenth embodiment, the connection between the upper and lower semiconductor devices is consolidated in one place and completely fixed, and the portion without connection is made operable by the elastic
(第11の実施の形態)
第11の実施の形態では、上記第1の実施の形態における銅ワイヤにおいて、追加で搭載した部品に合わせて銅ワイヤ頂点の高さを変更したものである。図26は本実施の形態にかかる半導体装置を横から見た断面図であり、裏面に部品が追加された半導体装置を積層した後の完成状態を示したものある。図27は同じく、本実施の形態にかかる半導体装置を横から見た断面図であり、放熱板を追加した場合の状態を示したものである。
(Eleventh embodiment)
In the eleventh embodiment, in the copper wire in the first embodiment, the height of the copper wire apex is changed in accordance with the additionally mounted components. FIG. 26 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment as viewed from the side, and shows a completed state after stacking the semiconductor devices with components added on the back surface. Similarly, FIG. 27 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment as seen from the side, and shows a state where a heat sink is added.
図26の2670はバイパスコンデンサー、2671はアナログ回路を搭載した半導体チップ、図27の2780は放熱板を示している。 2670 in FIG. 26 is a bypass capacitor, 2671 is a semiconductor chip on which an analog circuit is mounted, and 2780 in FIG. 27 is a heat sink.
次に、本実施の形態にかかる半導体装置を説明する。 Next, the semiconductor device according to the present embodiment will be described.
第11の実施の形態では、上側に搭載する半導体装置(第二半導体デバイス)の条件に合わせて、銅ワイヤ120dの頂点の高さを自由に変更し、最適化したものであり、図26においては、追加したコンデンサー2670と半導体チップ2671の高さ分、高く設定している。即ち、仕様によって銅ワイヤ120dの高さを予め設定された複数の高さの中から選択するようになっている。また、銅ワイヤが高くなる分、ワイヤが倒れやすくなるため、封止樹脂で固める工程も追加している。また、図27では、使用温度が高い用途に対して半導体装置の放熱性を高めるために放熱板2780を追加したものであり、銅ワイヤ領域だけくり抜かれた放熱板2780を挿入している。このように第11の実施の形態では、銅ワイヤの高さを変えて部品や放熱板を追加することができ、異なる用途に対応した半導体装置を提供することが可能となる。
In the eleventh embodiment, the height of the apex of the
(第12の実施の形態)
第12の実施の形態では、上記第1の実施の形態における銅ワイヤにおいて、上側に積層する半導体装置(第二半導体デバイス)に合わせて、始点となる銅パッド121と終点となる銅パッド122の組み合わせを入れ替えたものである。即ち、第二半導体デバイスの種類に応じて第一半導体デバイスにおける銅ワイヤの両端の位置を、予め設定した複数の位置(銅パッドの位置に相当)から適宜選択するものである。図28は本実施の形態にかかる半導体装置の1パターン目となる銅パッドの始点終点の組み合わせを示したイメージ図である。図29は本実施の形態にかかる半導体装置の2パターン目となる銅パッドの始点終点の組み合わせを示したイメージ図である。
(Twelfth embodiment)
In the twelfth embodiment, in the copper wire in the first embodiment, the
図28の2821は1パターン目の始点となる銅パッド、2822は1パターン目の終点となる銅パッド、2830は1パターン目となる上側の半導体装置、図29の2921は2パターン目の始点となる銅パッド、2922は2パターン目の終点となる銅パッド、2930は2パターン目となる上側の半導体装置を示している。
2821 in FIG. 28 is a copper pad that is the start point of the first pattern, 2822 is a copper pad that is the end point of the first pattern, 2830 is the upper semiconductor device that is the first pattern, and 2921 in FIG. 29 is the start point of the second pattern. A
次に、本実施の形態にかかる半導体装置を説明する。 Next, the semiconductor device according to the present embodiment will be described.
第12の実施の形態では、1パターン目として、銅パッド2821から銅パッド2822に銅ワイヤが張られ、半導体装置2830と接続される。次に2パターン目として銅パッド2921から銅パッド2922に銅ワイヤが張られ、半導体装置2930と接続される。このように、始点となる銅パッドと終点となる銅パッドの組み合わせを入れ替えることで、異なる半導体装置を搭載することができ、使用用途に合わせた選択肢の幅を増やすことが可能となる。
In the twelfth embodiment, as the first pattern, a copper wire is stretched from the
(第13の実施の形態)
第13の実施の形態では、上記第1の実施の形態における銅ワイヤにおいて、終点となる銅パッド122の配置を隣の半導体装置上に設けたものであり、パッケージダイシング工程で切断することで切り離す構成のものである。図30は本実施の形態にかかる半導体装置の基板がフレーム内に複数個搭載されている状態を示した簡易図である。図31は本実施の形態にかかる半導体装置の構成を横から見た断面図である。図32は図31の構成を上から見たときの平面イメージ図である。図33本実施の形態にかかる半導体装置に上側の半導体装置を搭載したときの完成状態を横から見た断面図である。図30の3005は個々の半導体装置がまとまって搭載される基板フレーム(第一基板が連結した第一基板集合体)、3090はフレーム内に半導体装置が形成されたあと、個別に切り離すためのダイシングブレード、3091はダイシングブレード3090で切断するライン、3092は図31、図32で図示される領域、3093はフレームとして一括で封止する封止樹脂を示したものである。
(Thirteenth embodiment)
In the thirteenth embodiment, in the copper wire in the first embodiment, the
次に、本実施の形態にかかる半導体装置を説明する。 Next, the semiconductor device according to the present embodiment will be described.
第13の実施の形態では、半導体装置(第一半導体デバイス)がフレーム構成の基板に複数個まとまって搭載されており、図30で示すように、1つのフレーム内に、左側のブロックとして5×5の25個の半導体装置、右側のブロックとして同じく25個の半導体装置、計50個の半導体装置が搭載されている。形態では、フレーム内の反りを低減するために左側のブロックと右側のブロックとに分割しているが、本発明として、分割されている必要は特にない。また、フレーム内の半導体装置の基板は、すべて良品という訳ではないが、ここでは、100%良品として説明を実施する。 In the thirteenth embodiment, a plurality of semiconductor devices (first semiconductor devices) are mounted together on a frame-structured substrate, and as shown in FIG. 5 of 25 semiconductor devices and 25 semiconductor devices in the same way as the right block, a total of 50 semiconductor devices are mounted. In the embodiment, the left block and the right block are divided in order to reduce the warp in the frame, but it is not particularly necessary for the present invention to be divided. In addition, the substrate of the semiconductor device in the frame is not necessarily a non-defective product.
次にフレーム内の50個の半導体装置の基板に半導体チップを搭載し、そのあと、積層する半導体装置と接続する銅ワイヤ120が張られる。このとき、図31に示されるように、銅ワイヤ120の終点となる銅パッド122は、隣に存在する半導体装置に配置され、銅ワイヤ120は隣に存在する半導体装置に向かって張られることになる。また、隣の半導体装置が存在しない端側の半導体装置は、フレームの外枠となる領域に銅ワイヤ120が張られる。その後、図30で示される封止樹脂3093のように、左側のブロックと右側のブロックで分けて、25個ずつ、一括に封止される。次にダイシングブレード3090により、切断ライン3091にしたがって、個々の半導体装置に切り離される。このときに銅ワイヤ120も切断される。個々に切り離されて半導体装置は、その後、図33に示されるように、はんだ1334、接着シート140、アンダーフィル141により上側の半導体装置(第二半導体デバイス)と接続される。
Next, a semiconductor chip is mounted on the substrate of 50 semiconductor devices in the frame, and then a
この結果、形態では、銅ワイヤの終点となる銅パッド122が隣接する半導体装置に配置されているため、銅パッド122と半導体チップ110の距離を離すことができ、より大きい半導体チップ110を搭載することが可能となる。また、銅パッド122を含む切断先の銅ワイヤが引き起こすオープンスタブノイズを低減することが可能となる。
As a result, in the embodiment, since the
(第14の実施の形態)
第14の実施の形態では、上記第4の実施の形態における封止樹脂において、平坦に研削する封止樹脂領域をあらかじめ減らしたものであり、研削時間と研削によって排出するゴミを削減したものである。即ち、銅ワイヤが存在している領域を封止する封止樹脂の厚み(第一基板上面からの高さ)よりもそれ以外の領域を封止する封止樹脂の厚みを小さくした実施形態である。図34は本実施の形態にかかる半導体装置の構成を横から見た断面図である。
(Fourteenth embodiment)
In the fourteenth embodiment, in the sealing resin in the fourth embodiment, the sealing resin area to be ground flat is reduced in advance, and the grinding time and dust discharged by grinding are reduced. is there. That is, in the embodiment in which the thickness of the sealing resin for sealing the other region is smaller than the thickness of the sealing resin for sealing the region where the copper wire exists (height from the upper surface of the first substrate). is there. FIG. 34 is a cross-sectional view of the configuration of the semiconductor device according to the present embodiment viewed from the side.
図34の3575は封止樹脂を形成するときに使用する凸状の金型を簡易的に表したものである。
次に、本実施の形態にかかる半導体装置を説明する。 Next, the semiconductor device according to the present embodiment will be described.
第14の実施の形態では、半導体チップを搭載後、上側に積層する半導体装置と接続する銅ワイヤを張る。その後、封止樹脂1345を注入するときに、銅ワイヤの張られていない部分(領域)においては、凸状になっている金型3575を使用して、封止樹脂1345が凹状になるように成形する。その後、銅ワイヤが露出するように研削することで、半導体装置が完成する。このとき、銅ワイヤが露出する高さより凹状になった底の高さの方が低い方が望ましいため、半導体チップはフリップチップ搭載が好ましい。この結果、銅ワイヤの存在する領域のみ、研削することになり、研削時間と研削によって排出するゴミを削減することができ作業の効率化ができる。
In the fourteenth embodiment, after mounting a semiconductor chip, a copper wire connected to a semiconductor device stacked on the upper side is stretched. Thereafter, when the sealing
(第15の実施の形態)
第15の実施の形態では、上記第1の実施の形態における銅ワイヤを、上側の半導体装置との接続時に意図的な形状に変形させることで、接続の確認を行うものである。図35は本実施の形態にかかる半導体装置を横から見た断面図であり、積層する状態を示したものである。図36は上側の半導体装置を積層した時の下側の半導体装置を上から見たイメージ図である。
(Fifteenth embodiment)
In the fifteenth embodiment, the copper wire in the first embodiment is deformed into an intentional shape when connected to the upper semiconductor device, thereby confirming the connection. FIG. 35 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment as viewed from the side, and shows a state of stacking. FIG. 36 is an image view of the lower semiconductor device as viewed from above when the upper semiconductor device is stacked.
図35の3632は上側に積層される半導体装置の下面の銅ランド、図35の3720は、上側の半導体装置と正常に接続されているときの銅ワイヤ、3725は上側の半導体装置と正常に接続されていない銅ワイヤを示している。 3532 in FIG. 35 is a copper land on the lower surface of the semiconductor device stacked on the upper side, 3720 in FIG. 35 is a copper wire when normally connected to the upper semiconductor device, and 3725 is normally connected to the upper semiconductor device. The copper wire is not shown.
次に、本実施の形態にかかる半導体装置を説明する。 Next, the semiconductor device according to the present embodiment will be described.
図35では第1の実施形態と同じく、上側の半導体装置と接続するための銅ワイヤ120が張られている。また、銅ランド3632の形状は第1の実施形態と同様に凹状となっており、凹状に合わせて銅ワイヤ120が変形するように設定されている。しかし、実施形態では第1の実施形態と異なり、銅ランド3632の長方形の長辺の延びる方向は銅ワイヤ120の両端を結ぶ方向とは異なる方向に向いており、いわば傾いている状態となっている。この結果、上側の半導体装置と接続した場合、正常に接続されていれば、図36の銅ワイヤ3720に示されるように、意図した形状に変形することになる。図36の銅ワイヤ3725では、他の銅ワイヤと高さが異なるなどの要因により、上側の半導体装置と接続されていない状態となっており、X線を用いた解析により、目視で不良端子が判別できる。
In FIG. 35, as in the first embodiment, a
この結果、テスター等の大掛かりな検査装置を使わなくても、トレーに乗っている複数の不良サンプルをX線解析装置で一気に短時間に解析することができ、不良解析工数を大幅に短縮することが可能となる。 As a result, even without using a large-scale inspection device such as a tester, multiple defective samples on the tray can be analyzed in a short time with the X-ray analyzer, greatly reducing the number of failure analysis steps. Is possible.
以上説明したように、本発明の半導体装置は、積層する上下半導体デバイス間の接続端子の狭ピッチ化を低コストで且つ短TATで実現することができ、半導体装置の低コスト化、短TAT化、用途に合わせた上下半導体装置の組み換えを実現することにより、高コスト、長い開発期間、および多種開発の工数増加といった問題点を抱える携帯電話またはデジタルスチルカメラ等の電子機器分野に有用である。 As described above, the semiconductor device of the present invention can realize a narrow pitch of connection terminals between stacked upper and lower semiconductor devices at a low cost and with a short TAT, thereby reducing the cost of the semiconductor device and shortening the TAT. By realizing recombination of the upper and lower semiconductor devices according to the application, it is useful in the field of electronic equipment such as a mobile phone or a digital still camera having problems such as high cost, a long development period, and an increase in man-hours for various developments.
100 基板(第一基板)
131 基板(第二基板)
110 第一半導体チップ
111 金バンプ
112、141、2041 アンダーフィル
120 銅ワイヤ(第1ボンディングワイヤ)
120a、120b、120c、120d、1020 銅ワイヤ(ボンディングワイヤ)
121、122、2821、2822、2921、2922 銅パッド
123 金ワイヤ
124、1345、3093 封止樹脂
130、1930、2030、2830、2930 半導体装置
132、1132、3632 銅ランド(接続端子)
133 レジスト
140、2340 接着シート(接着部材)
141a 封止樹脂
150 シリコンインターポーザ
1720 銅ワイヤ(第2ボンディングワイヤ)
1920、2120、2320、3720、3725 銅ワイヤ
1260 接続面(頂点)
1261、1361 接続面(研削面)
1462 接続面(切断面)
1334 はんだ
2220 銅ワイヤ(第3ボンディングワイヤ)
2670 バイパスコンデンサー
2780 放熱板
3005 フレーム基板(第一基板集合体)
3090 ダイシングブレード
3091 ダイシングライン
3092 拡大範囲領域
3575 封止金型
100 substrate (first substrate)
131 Substrate (second substrate)
110
120a, 120b, 120c, 120d, 1020 copper wire (bonding wire)
121, 122, 2821, 2822, 2921, 2922
133 Resist 140, 2340 Adhesive sheet (adhesive member)
141a Sealing
1920, 2120, 2320, 3720, 3725
1261, 1361 Connection surface (grinding surface)
1462 Connection surface (cut surface)
1334
2670
3090
Claims (20)
前記第二基板の、前記第一半導体チップに面する下面には、前記第二半導体チップと電気的に接続している複数の接続端子が設けられており、
前記第一半導体デバイスは、前記第一基板の上側に、上に凸の弧を有する複数のボンディングワイヤを備えており、
前記ボンディングワイヤは、上に凸の弧の頂点において前記接続端子と電気的に接続しており、
前記ボンディングワイヤの少なくとも一つは前記第一半導体チップと直接又は間接に電気的に接続していることを特徴とする半導体装置。 On a first semiconductor device comprising a first substrate and a first semiconductor chip mounted on the first substrate, a second substrate and a second semiconductor chip mounted on the upper surface of the second substrate are provided. A semiconductor device having a second semiconductor device mounted thereon,
The lower surface of the second substrate facing the first semiconductor chip is provided with a plurality of connection terminals electrically connected to the second semiconductor chip,
The first semiconductor device includes a plurality of bonding wires having a convex arc on the upper side of the first substrate,
The bonding wire is electrically connected to the connection terminal at the top of an upwardly convex arc;
At least one of the bonding wires is electrically connected directly or indirectly to the first semiconductor chip.
前記第二基板の前記下面において前記接続端子は長方形であり、
前記長方形の長辺は、前記接続端子に接続する前記ボンディングワイヤの両端を結ぶ方向に伸びていることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 or 2,
In the lower surface of the second substrate, the connection terminal is rectangular,
The long side of the rectangle extends in a direction connecting both ends of the bonding wire connected to the connection terminal.
前記第二基板の前記下面において前記接続端子は長方形であり、
前記長方形の長辺は、前記接続端子に接続する前記ボンディングワイヤの両端を結ぶ方向に対して傾きを有していることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 or 2,
In the lower surface of the second substrate, the connection terminal is rectangular,
The long side of the rectangle has an inclination with respect to a direction connecting both ends of the bonding wire connected to the connection terminal.
前記第二基板の下面に積層された絶縁体層をさらに備え、
前記絶縁体層には前記接続端子を底とする穴が形成されていることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 4,
Further comprising an insulator layer laminated on the lower surface of the second substrate;
2. A semiconductor device according to claim 1, wherein a hole having the connection terminal as a bottom is formed in the insulator layer.
前記第一半導体チップは矩形板状であり、
前記ボンディングワイヤの両端を結ぶ方向は、前記第一半導体チップの矩形の辺に対して傾いていることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 5,
The first semiconductor chip has a rectangular plate shape,
The semiconductor device according to claim 1, wherein a direction connecting both ends of the bonding wire is inclined with respect to a rectangular side of the first semiconductor chip.
前記ボンディングワイヤは、前記頂点が研削された研削面を有しており、
前記研削面と前記接続端子とが電気的に接続していることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The bonding wire has a ground surface with the apex ground;
The semiconductor device, wherein the grinding surface and the connection terminal are electrically connected.
前記ボンディングワイヤは第1ボンディングワイヤと第2ボンディングワイヤとを備え、
前記第1ボンディングワイヤの方が前記第2ボンディングワイヤよりも前記第一基板から前記頂点までの距離が大きいことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 7,
The bonding wire includes a first bonding wire and a second bonding wire,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first bonding wire has a greater distance from the first substrate to the apex than the second bonding wire.
少なくとも一つの前記ボンディングワイヤは、上に凸の弧の前記頂点を2つ以上備えていることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
At least one of the bonding wires includes two or more apexes of an upwardly convex arc.
前記ボンディングワイヤは、前記第一半導体チップの上面上方を通る第3ボンディングワイヤを有していることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 9,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the bonding wire includes a third bonding wire that passes above the upper surface of the first semiconductor chip.
前記第1半導体デバイスと前記第2半導体デバイスとは、少なくとも2種類の異なる接着部材により接着されていることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device, wherein the first semiconductor device and the second semiconductor device are bonded by at least two different bonding members.
第一基板上に第一半導体チップを搭載する工程Sと、
前記第一基板の上側に上に凸の弧を有する複数のボンディングワイヤを設ける工程Aと、
前記第二半導体デバイスの前記第二基板の下面を前記第一半導体デバイスの上に搭載する工程Bとを含み、
前記第二基板の前記下面には複数の接続端子が設けられており、
前記工程Bにおいて前記接続端子と前記ボンディングワイヤの上に凸の弧の頂点とを電気的に接続することを特徴とする半導体装置を製造する方法。 On a first semiconductor device comprising a first substrate and a first semiconductor chip mounted on the first substrate, a second substrate and a second semiconductor chip mounted on the upper surface of the second substrate are provided. A method of manufacturing a semiconductor device on which a second semiconductor device is mounted,
A step S of mounting the first semiconductor chip on the first substrate;
Providing a plurality of bonding wires having a convex arc on the upper side of the first substrate; and
Mounting the lower surface of the second substrate of the second semiconductor device on the first semiconductor device; and
A plurality of connection terminals are provided on the lower surface of the second substrate,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein in step B, the connection terminal and the apex of a convex arc on the bonding wire are electrically connected.
前記工程Aの後であって且つ前記工程Bの前に、前記第一基板上に前記ボンディングワイヤを埋没させる樹脂層を形成する工程Cと、前記樹脂層を研削して前記ボンディングワイヤを露出させる工程Dとをさらに含む、半導体装置を製造する方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 12,
After Step A and before Step B, Step C for forming a resin layer for burying the bonding wire on the first substrate, and grinding the resin layer to expose the bonding wire A method for manufacturing a semiconductor device, further comprising a step D.
前記工程Cにおいて、前記ボンディングワイヤが存する領域の方がそれ以外の領域よりも前記第一基板上面から前記樹脂層の表面までの距離が大きい、半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 13,
In the step C, the method of manufacturing a semiconductor device, wherein the region where the bonding wire exists has a greater distance from the upper surface of the first substrate to the surface of the resin layer than the other region.
前記工程Aの後であって且つ前記工程Bの前に、前記第一基板上に前記ボンディングワイヤの上に凸の弧の前記頂点を露出させるように樹脂層を形成する工程Eをさらに含む、半導体装置を製造する方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 12,
After the step A and before the step B, the method further includes a step E of forming a resin layer on the first substrate so as to expose the apex of the convex arc on the bonding wire. A method of manufacturing a semiconductor device.
前記工程Eでは、前記頂点の直下において前記ボンディングワイヤと前記樹脂層との間にすき間が形成されている、半導体装置を製造する方法。 The method for manufacturing the semiconductor device according to claim 15,
In the step E, a method of manufacturing a semiconductor device, wherein a gap is formed between the bonding wire and the resin layer immediately below the apex.
前記ボンディングワイヤは第1ボンディングワイヤと第2ボンディングワイヤとを備え、前記第1ボンディングワイヤの方が前記第2ボンディングワイヤよりも前記第一基板から前記頂点までの距離が大きく、
前記工程Bでは、前記第二半導体デバイスと前記第2ボンディングワイヤとが電気的に導通するまで前記第一半導体デバイスと前記第二半導体デバイスとを接近させ、その後前記第一半導体デバイスと前記第二半導体デバイスとを固定する、半導体装置を製造する方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 12,
The bonding wire includes a first bonding wire and a second bonding wire, and the first bonding wire has a greater distance from the first substrate to the apex than the second bonding wire,
In the step B, the first semiconductor device and the second semiconductor device are brought close to each other until the second semiconductor device and the second bonding wire are electrically connected, and then the first semiconductor device and the second semiconductor device A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a semiconductor device is fixed.
前記工程Aでは、前記第二半導体デバイスの種類に応じて前記ボンディングワイヤの両端の少なくとも一方の位置を前記第一半導体デバイス内の3つ以上の端子から選択を行う、半導体装置を製造する方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 12 to 17,
In the step A, a method of manufacturing a semiconductor device, wherein at least one position of both ends of the bonding wire is selected from three or more terminals in the first semiconductor device according to the type of the second semiconductor device.
前記工程Sでは、複数の前記第一基板が連結した第一基板集合体の上に複数の前記第一半導体チップを搭載し、
前記工程Aの後であって且つ前記工程Bの前に、前記第一基板集合体の上の前記第一半導体チップを封止樹脂で封止する工程と、前記封止樹脂を備えた前記第一基板集合体を個別の前記第一基板に切断する工程Tとをさらに含み、
前記工程Tでは、少なくとも一部の前記ボンディングワイヤを切断する、半導体装置を製造する方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 12,
In the step S, a plurality of the first semiconductor chips are mounted on a first substrate assembly in which a plurality of the first substrates are connected,
After the step A and before the step B, the step of sealing the first semiconductor chip on the first substrate assembly with a sealing resin, and the first step including the sealing resin Cutting one substrate assembly into the individual first substrates, and
In the step T, a semiconductor device is manufactured by cutting at least a part of the bonding wires.
第一基板上に第一半導体チップを搭載する工程と、
前記第一基板の上側に上に凸の弧を有する複数のボンディングワイヤを形成する工程Aと、
前記第一基板上に前記ボンディングワイヤが埋没させる樹脂層を形成する工程Cと、
前記樹脂層を研削して前記ボンディングワイヤの前記弧の頂点部分を切断して切断面を露出させる工程Xと、
前記第二半導体デバイスの前記第二基板の下面を前記第一半導体デバイスの上に搭載する工程Bとを含み、
前記第二基板の前記下面には複数の接続端子が設けられており、
前記工程Bにおいて前記接続端子と前記ボンディングワイヤの前記切断面とを電気的に接続することを特徴とする半導体装置を製造する方法。 On a first semiconductor device comprising a first substrate and a first semiconductor chip mounted on the first substrate, a second substrate and a second semiconductor chip mounted on the upper surface of the second substrate are provided. A method of manufacturing a semiconductor device on which a second semiconductor device is mounted,
Mounting the first semiconductor chip on the first substrate;
Forming a plurality of bonding wires having a convex arc on the upper side of the first substrate;
Forming a resin layer in which the bonding wire is buried on the first substrate; and
Step X of grinding the resin layer to cut the apex portion of the arc of the bonding wire to expose the cut surface;
Mounting the lower surface of the second substrate of the second semiconductor device on the first semiconductor device; and
A plurality of connection terminals are provided on the lower surface of the second substrate,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the connection terminal and the cut surface of the bonding wire are electrically connected in the step B.
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