JP2014007228A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体チップのチップ強度及び信頼性を向上させる。
【解決手段】半導体装置の製造方法は、マトリックス状に配置された複数の半導体チップ10bを含む半導体ウエハ40であって、半導体ウエハ40の第1の面に形成された第1のバンプ電極17bを有する半導体ウエハ40を準備するステップと、半導体ウエハ40の第1の面に、各々の半導体チップ10bに区画する凹部42を形成するステップと、半導体ウエハ40の第1の面を支持テープ102に貼り付けるステップと、凹部42の幅よりも細い幅を有するダイシングブレード108を用いて、半導体ウエハ40の第1の面とは反対側の第2の面から半導体ウエハ40を凹部42に沿ってカットすることによって、半導体ウエハ40を複数の半導体チップ10bに分割するステップと、を含む。
【選択図】図3
【解決手段】半導体装置の製造方法は、マトリックス状に配置された複数の半導体チップ10bを含む半導体ウエハ40であって、半導体ウエハ40の第1の面に形成された第1のバンプ電極17bを有する半導体ウエハ40を準備するステップと、半導体ウエハ40の第1の面に、各々の半導体チップ10bに区画する凹部42を形成するステップと、半導体ウエハ40の第1の面を支持テープ102に貼り付けるステップと、凹部42の幅よりも細い幅を有するダイシングブレード108を用いて、半導体ウエハ40の第1の面とは反対側の第2の面から半導体ウエハ40を凹部42に沿ってカットすることによって、半導体ウエハ40を複数の半導体チップ10bに分割するステップと、を含む。
【選択図】図3
Description
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関する。
近年、電子機器の小型化や高機能化に伴って、複数の半導体チップが互いに積層されて成るチップオンチップ(CoC)型の半導体装置が開発されている。特許文献1は、CoC型の半導体装置の製造方法を開示している。この製造方法は、複数の半導体チップを互いに積層するステップと、互いに隣接する半導体チップ間の隙間にアンダーフィルを充填することによりチップ積層体を形成するステップと、チップ積層体を配線基板に搭載するステップと、を含む。半導体チップは、回路等が形成された半導体ウエハを各々のチップ領域に分割することにより形成される。
特許文献2は、複数の半導体装置のパターンが繰り返し形成された半導体基板と絶縁体基板とが接合されて成る接合体を、切断領域に沿って切断することによって、当該接合体を各々の半導体装置に分離することを含む、半導体装置の製造方法を開示している。この製造方法では、半導体基板と絶縁体基板との接合前に、絶縁体基板の切断領域に対応した領域に第1の切り込み(ハーフカット)を形成する。そして、半導体基板と絶縁体基板との接合後に、第2の切り込み(フルカット)によって、接合体を各々の半導体装置に分離する。
特許文献3は、半導体チップの単体が封止された樹脂封止体を製造する方法を開示している。この方法では、まず、複数の半導体チップを格子状に間隔を置いて配置し、複数の半導体チップを樹脂封止することにより、複数の半導体チップを封止する樹脂封止体を形成する。半導体チップが個別に区分されるように縦方向及び横方向のハーフカットを樹脂封止体の一面に形成する。その後、ハーフカットの溝状のラインに沿って、外部電極が設けられている面(裏面)から、樹脂封止体をダイシングブレードによりフルカットする。これにより、半導体チップの単体が封止された樹脂封止体を個別に分割する。
特許文献1に記載のCoC型の半導体装置では、チップ積層体を構成する半導体チップは、他の半導体チップ及び/又は配線基板との接続のため、両面にバンプ電極を有している。この半導体チップは、複数の半導体チップを含む半導体ウエハを各々のチップ領域に切断分離することで製造される。半導体ウエハを切断する際、通常、半導体ウエハの一面はダイシングテープに接着保持される。
両面にバンプ電極を有する半導体チップを複数含む半導体ウエハは、バンプ電極がダイシングテープの接着材層に埋め込まれるように、ダイシングテープに貼り付けられる必要がある。そのため、ダイシングテープの接着材層を比較的厚くする必要がある。
しかしながら、ダイシングテープの接着層の厚みが大きくなると、高速回転するダイシングブレードで半導体ウエハを切断する際に、半導体ウエハ(半導体チップ)の裏面にチッピング(欠け)が生じ易くなる。これは、高速回転中のダイシングブレードの側面が、切断された半導体チップの裏面(ダイシングテープが貼り付けられた面)の角と接触するからである。半導体チップの角が欠けると、半導体チップの強度や信頼性が低下する虞がある。また。半導体チップの周辺近傍の位置にバンプ電極が配置されている場合には、チッピングによってバンプ電極が損傷することもある。
特許文献2及び特許文献3では、ダイシングテープの接着層がバンプ電極を埋めるために厚くなるということに起因し、ダイシング時の半導体チップの裏面とダイシングブレードとの干渉によって生じるチッピングの問題は一切記載されていない。
一実施形態における半導体装置の製造方法は、マトリックス状に配置された複数の半導体チップを含む半導体ウエハであって、半導体ウエハの第1の面に形成された第1のバンプ電極を有する半導体ウエハを準備するステップと、半導体ウエハの第1の面に、半導体ウエハを各々の半導体チップに区画する凹部を形成するステップと、半導体ウエハの第1の面を支持テープに貼り付けるステップと、凹部の幅よりも細い幅を有するダイシングブレードを用いて、半導体ウエハの第1の面とは反対側の第2の面から半導体ウエハを凹部に沿ってカットすることによって、半導体ウエハを複数の半導体チップに分割するステップと、を含む。
一実施形態における半導体装置は、バンプ電極が形成された第1の半導体チップと、第1の半導体チップと対向して配置された第2の半導体チップと、封止体とを有する。第2の半導体チップは、第1の半導体チップとは反対側の第2の面に形成された第1のバンプ電極と、第1の半導体チップに面する第1の面に形成され、第1の半導体チップのバンプ電極と電気的に接続された第2のバンプ電極と、第2の面の少なくとも一辺に沿って形成された凹部と、を有する。封止体は、第1の半導体チップと第2の半導体チップとの間の隙間から凹部の少なくとも一部までにわたって形成されている。
上記の構成では、予めウエハに形成されている凹部に向けて半導体ウエハをフルカットするので、フルカット時にダイシングブレードが半導体チップの一面(支持テープに貼り付けられた方の面)の角に接触しない。したがって、半導体チップのチッピングの発生を低減できる。その結果、半導体チップのチップ強度及び信頼性を向上することができる。
半導体チップのチップ強度及び信頼性を向上することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の第1の実施例におけるCoC型の半導体装置の概略断面図である。半導体装置1aは、複数の半導体チップ10a,10bが互いに積層されて成るチップ積層体と、配線基板20と、を有する。図2は、半導体装置1aに設けられたチップ積層体30aを示している。また、図3は、チップ積層体30aと第1の封止体(封止樹脂)32とから成る複合チップ積層体31aを示している。なお、図2及び図3に示すチップ積層体30a及び複合チップ積層体31aは、図1に示す状態と上下反転して描かれている。
本明細書では、第1の封止体32が形成されたチップ積層体を「複合チップ積層体」と称し、「複合チップ積層体」と「チップ積層体」とを区別することがある。しかしながら、この区別は便宜上のものであり、「複合チップ積層体」も「チップ積層体」の一種であることに留意されたい。
配線基板20は、例えば0.14mmの厚みを有するガラスエポキシ配線基板であって良い。ガラスエポキシ配線基板は、ガラスエポキシ基材21と、ガラスエポキシ基材21の両面に形成された所定の配線パターン22,23と、部分的に配線パターン24,25を覆う絶縁膜22,23、例えばソルダーレジストと、を有する。配線基板20の一面の絶縁膜22の中央領域には開口部が形成されている。配線パターン24の一部は、絶縁膜22の開口部から露出しており、複数の接続パッド26を形成している。また、配線基板20の他面の絶縁膜23から配線パターン25の一部が露出している。絶縁膜23から露出した配線パターン25の一部は、複数のランド27を形成している。接続パッド26とこれに対応するランド27とは、配線パターン24,25によりそれぞれ電気的に接続されている。ランド27には、外部端子となる金属ボール35、例えば半田ボールが設けられている。
チップ積層体30aまたは複合チップ積層体31aは配線基板20に搭載されている。本例では、チップ積層体30aは、図2に示すように、互いに積層された4つの半導体チップ10a,10bを含む。各々の半導体チップ10a,10bは例えばメモリチップであって良い。本実施例では、4つの半導体チップのうちの1つを第1の半導体チップ10aと称し、4つの半導体チップのうちの3つを第2の半導体チップ10bと称する。しかしながら、第1の半導体チップ10a及び第2の半導体チップ10bの名称の区別は、便宜上のものに過ぎない。
第1の半導体チップ10aは、例えばシリコンから成る半導体基板13aと、半導体基板13aの一面に形成された所定の回路14a、例えばメモリ回路と、を有する。半導体基板13aには、回路14aに電気的に接続された複数の電極パッド(不図示)が形成されており、当該電極パッドを除く半導体基板13aの一面には例えばポリイミドからなる保護膜(不図示)が形成されていて良い。複数の電極パッド上には、それぞれバンプ電極17aが形成されている。なお、第1の半導体チップ10aは、貫通電極を有していないため、第2の半導体チップ10bよりも厚くて良い。例えば、第1の半導体チップ10aの厚みは100μm程度であって良い。
第2の半導体チップ10bは、例えばシリコンから成る半導体基板13bと、半導体基板13bの一面に形成された所定の回路14b、例えばメモリ回路と、を有する。第2の半導体チップ10bに形成されている回路14bは、第1の半導体チップ10aに形成されている回路14aと同じものであって良い。
半導体基板13bには、回路14bに接続された複数の電極パッド15bが形成されている(図4(c)も参照)。電極パッド15bを除く半導体基板13bの一面には、例えばポリイミドからなる絶縁性の保護膜16bが形成されている。各々の電極パッド15b上に第1のバンプ電極17bが形成されている。
第2の半導体チップ10bは、第1のバンプ電極17bが形成された一面とは反対側の一面に形成された複数の第2のバンプ電極18bを有する。第2のバンプ電極18bは、半導体基板13bを貫通する貫通配線19bによって、対応する第1のバンプ電極17bと電気的に接続されている。
第2の半導体チップ10bは、図1及び図2に示すように、第1のバンプ電極17bが形成された一面の端辺に凹部(段差部)42が形成されている。凹部42は、例えば20μmの幅及び20μmの深さを有していて良い。凹部42は、好ましくは第2の半導体チップ10bの一面の少なくとも一辺に形成されており、より好ましくは第2の半導体チップ10bの一面の外周全体に沿って形成されている。3つの第2の半導体チップ10bは、同じ構成を有していて良い。
なお、本実施例では、第1の半導体チップ10aに凹部42は形成されていない。しかしながら、第1の半導体チップ10aに、第2の半導体チップ10bに形成されている凹部42と同様の凹部が形成されていても良い。
1つの第2の半導体チップ10bの第2のバンプ電極18bは、第1の半導体チップ10aの第1のバンプ電極17aと電気的に接続されている。別の2つの第2の半導体チップ10bの第2のバンプ電極18bは、他の第2の半導体チップ10bの第1のバンプ電極17bと電気的に接続されている。貫通配線19bの製造上の理由により、第2の半導体チップ10bは、第1の半導体チップ10aよりも薄いことが好ましい。例えば、第2の半導体チップ10bは、50μmの厚みを有していて良い。
第1の半導体チップ10aと第2の半導体チップ10bとの間の隙間と、互いに隣接する第2の半導体チップ10b間の隙間には、第1の封止体32、例えばアンダーフィル材が充填されている。第2の半導体チップ10bに凹部(段差部)42が形成されていることで、第2の半導体チップ10bと第1の封止体32との密着性が向上するという利点がある。
配線基板20と複合チップ積層体31aとの間には、非導電性ペースト(NCP)37が設けられていて良い。チップ積層体31aの最上段の第2の半導体チップ10bの凹部42により、NCP37と最上段の第2の半導体チップ10bとの密着性を向上することができる。
第1の封止体32としてのアンダーフィル材の供給時に、最上段の第2の半導体チップ10bに形成された凹部42の上に、アンダーフィル材32の一部33が乗り上げることがある。この場合、凹部42によって、アンダーフィル材32の頂部33の広がりは抑制される。したがって、アンダーフィル材32が第2の半導体チップ10bの上に乗り上げた場合でも、アンダーフィル材32が第2の半導体チップ10bの一面に形成された第1のバンプ電極17bを覆うことを防止できる。
また、アンダーフィル材32の頂部33は第2の半導体チップ10bの凹部42に配置されているので、アンダーフィル材32の頂部33の、第2の半導体チップ10bの表面11から突出する部分の高さを低くすることができる。その結果、複合チップ積層体31aの高さを低く抑えることができる。
チップ積層体30aの最上段の第2の半導体チップ10bの一面に形成された第1のバンプ電極17bは、配線基板20の一面に形成された対応する接続パッド26と電気的に接続されている。最上段の第2の半導体チップ10bの第1のバンプ電極17bは、Au等からなるワイヤバンプ(スタッドバンプ)36を介して接続パッド26と電気的に接続されていて良い。
上記のように、チップ積層体30aの最上段の第2の半導体チップ10bの端辺に形成された凹部42上に第1の封止体32の頂部33が配置されるため、チップ積層体30aから突出する頂部33の高さが抑制される。これにより、第1の封止体32の頂部33と配線基板20の絶縁膜22との干渉を防止することができ、その結果、複合チップ積層体31aを配線基板20上に良好に搭載することができる。
ワイヤバンプ36は、チップ積層体30a側に向かうにつれて先細りした凸形状であることが好ましい。これにより、チップ積層体30aの最上段の第2の半導体チップ10bの第1のバンプ電極17bや貫通配線19bの幅(径)は小さくても良い。第1のバンプ電極17bや貫通配線19bの径が小さい場合、第2の半導体チップ10bの半導体基板13bに貫通配線19bを形成するためのスルーホールの径を小さくすることができる。その結果、バンプ電極17bの狭ピッチ化及び/又は貫通電極19bを基点とする半導体チップ10bのクラックの防止を実現することできる。
上述したように、第1の半導体チップ10aの厚みは第2の半導体チップ10bの厚みよりも大きいことが好ましい。配線基板20から最も遠い位置に厚いチップ10aを配置することにより、製造プロセスにおいて温度変化に伴う貫通電極19bの膨張や収縮等により生じる応力を、第1の半導体チップ10aで受けることができ、その結果、半導体チップ10bのチップクラックを抑制できる。
次に、チップ積層体30aを構成する第2の半導体チップ10bを製造する方法について説明する。図3(a)〜図3(f)は、第2の半導体チップ10bの形成方法の各ステップを示している。
まず、図3(a)に示すように、マトリックス状に配置された複数のチップ領域(半導体チップ)10bを含む半導体ウエハ40を準備する。半導体ウエハ40は、例えばシリコンからなる半導体基板13bを有している。半導体ウエハ40は、ダイシング領域44で区画された複数のチップ領域(半導体チップ)10bに区画される。半導体ウエハ40の、それぞれの半導体チップ10bの一面には所定の回路14b、例えばメモリ回路及び電極パッド15bが形成されている(図4(a)も参照)。半導体チップ10bの一面には保護膜(パッシベーション膜)16b、例えばポリイミド膜が形成されている。パッシベーション膜16bには開口部が形成されており、この開口部から電極パッド15bが露出している。開口部から露出した電極パッド15b上に、第1のバンプ電極17aが形成されている。第1のバンプ電極17aは、例えばCuからなるポスト部と、ポスト部の表面に形成されたNiメッキ層と、酸化防止のためのAuメッキ層と、から構成されていて良い。Niメッキ層は、ポスト部を構成するCu原子の拡散を防止するために設けられている。
次に、半導体ウエハ40の、第1のバンプ電極17aが形成されている一面を、ダイシング装置のダイシングブレード100によってハーフカットし、半導体ウエハ40のダイシング領域44に凹部42を形成する(図3(b)及び図4(a)参照)。ダイシングブレード100は、例えばブレード幅35μmであって良い。凹部42の深さは、20μm程度であって良い。半導体ウエハ40の一面上の全てのダイシング領域44に沿って凹部42が形成される。
図4(b)に示すように、半導体ウエハ40に形成された凹部42の底に、給電用配線層46と、給電用配線層46を被う絶縁膜47と、を必要に応じて形成する。給電用配線層46は、貫通配線19b及び第2のバンプ電極18bを形成する際に用いられる。
次に半導体ウエハ40の、第1のバンプ電極17bが形成されている一面に、支持テープ102、例えばバックグラインド(BG)テープを貼り付ける(図3(c)参照)。支持テープ102の接着層は、第1のバンプ電極17bを埋めることができる厚みを有することが好ましい。そして、ウエハBG装置により、半導体ウエハ40の裏面、支持テープ102に貼り付けられていない方の面を研削することで、半導体ウエハ40を所定の厚さ、例えば50μm程度まで薄厚化する。
次に、支持テープ102を半導体ウエハ40貼り付けた状態で、半導体ウエハ40をウエハサポート基板104に搭載する(図3(d)参照)。なお、半導体ウエハ40に支持テープ102を貼り付けたままにしておくことで、ウエハサポート基板104に半導体ウエハ40を搭載するときに、凹部42に接着層106が入り込まないようにすることができる。
次に、薄型化された半導体ウエハ40に、貫通配線19b及び第2のバンプ電極18bを形成する。貫通配線19b及び第2のバンプ電極18bは、第1のバンプ電極17bに対応する位置に形成される。まず、半導体基板13bの、第1のバンプ電極17bが形成されていない方の面から貫通孔を形成する。貫通穴はエッチングにより形成することができる。この貫通穴内に給電用配線を用いて電気メッキすることで、貫通孔内に貫通電極19bが充填されると共に、第2のバンプ電極18bが形成される(図3(e)及び図4(c)参照)。第2のバンプ電極18bは、例えばCuからなるポスト部と、当該ポスト部の表面上に形成されたバンプ接合のためのはんだ層、例えばSnAgメッキ層と、から構成されていて良い。
次に、ダイシングブレード108によって、ダイシングライン44に沿って、第2のバンプ電極18bが形成されている方の一面から半導体ウエハ40をフルカットする。このダイシングブレード108は、ハーフカットをするダイシングブレード100の幅よりも狭い幅を有している。このダイシングブレード108は、例えばブレード幅15〜20μmであって良い。ダイシングブレード108によるフルカットによって、半導体ウエハ40が半導体チップ10bごとに分割される。その後、支持テープ102から半導体チップ10bをピックアップすることで、一面の4辺に凹部(段差部)42が形成された第2の半導体チップ10bが得られる。
予め形成されている凹部42に向けて半導体ウエハ40をフルカットするので、ダイシングブレード108が第2の半導体チップ10bの一面(第1のバンプ電極17bが形成されている方の面)の角に接触しない。したがって、半導体チップ10bのチッピングの発生を低減できる。その結果、半導体チップ10bのチップ強度及び信頼性を向上することができる。
なお、図3(a)〜図3(f)及び図4(a)〜(c)では、貫通配線19bを有する半導体チップ10bの製造方法について説明した。しかしながら、半導体ウエハ40をカットして半導体チップごとに分割する上記の方法は、貫通電極19bを有しない半導体チップの製造にも適用できる。この場合、貫通配線19b等を製造する工程は不要となる。
図5(a)〜図5(e)は、半導体チップ10a,10bが互いに積層されて成るチップ積層体30aを製造する方法と、チップ積層体30aと第1の封止体32とを備えた複合チップ積層体31aを製造する方法と、を示している。
チップ積層体30aを製造する場合、まず、複数の半導体チップを準備する。本実施例では、第1の半導体チップ10aと第2の半導体チップ10bを準備する。半導体チップ10a,10bは、略四角形のシリコン等からなる板状の半導体基板13a,13bと、半導体基板13a,13bの一方の面に形成された所定の回路半導体基板14a,14bと、を有する。
第1の半導体チップ10aは、所定の回路14aが形成された一面を上方に向けて、ボンディングステージ114上に置かれる。ボンディングステージ114は、吸引穴116によって第1の半導体チップ10aを吸引保持する。
次に、第1の半導体チップ10aの上に第2の半導体チップ10bを搭載し、第1の半導体チップ10aの一方の面のバンプ電極17aと、第2の半導体チップ10bの第2のバンプ電極18bとを接合する。これにより、第2の半導体チップ10bを第1の半導体チップ10a上に接続固定する。
バンプ電極17a,18bどうしの接合は、高温に設定したボンディングツール110により半導体チップ10a,10bに所定の荷重を加える熱圧着法を用いることができる。ボンディングツール110は、半導体チップ10bを吸引保持する吸引穴112を備えている。なお、半導体チップ10どうしの接合は、熱圧着法だけでなく、超音波を印加しつつ圧着する超音波圧着法、あるいは熱圧着と超音波圧着を併用する超音波熱圧着法を用いることもできる。
第2の半導体チップ(2段目の半導体チップ)10b上に、上記と同様の方法で、3段目の半導体チップ10bを接続固定する。3段目の半導体チップ10b上に、上記と同様の方法で、4段目の半導体チップ10bを接続固定する(図5(b)参照)。これにより、図5(c)に示すようなチップ積層体30aが得られる。
チップ積層体30aは、例えばステージ120に貼付された塗布用シート121上に載置される。塗布用シート121は、フッ素系シートやシリコーン系接着材が塗布されたシート等のように、第1の封止体(アンダーフィル材)32に対する濡れ性が悪い材料であることが好ましい。なお、塗布用シート121は、ステージ120上に直接貼る必要はなく、平坦な面上であればどこでもよい。塗布用シート121は、例えばステージ120上に載置した所定の治具等に貼ってもよい。
次に、塗布用シート121上に載置されたチップ積層体30aの一端部近傍からディスペンサ130により第1の封止体(アンダーフィル材)32を供給する(図5(d)参照)。ディスペンサ130から供給された第1の封止体32は、流動性を有している。第1の封止体32は、チップ積層体30aの周囲にフィレットを形成し、半導体チップ10a,10bどうしの隙間へ毛細管現象によって進入し、半導体チップ10a,10b間の隙間を埋める。
また、第1の封止体32の供給時に、最上段の第2の半導体チップ10bに形成された凹部42の上に、第1の封止体32の一部33が乗り上げることがある。この場合、凹部42によって、第1の封止体32の頂部33の広がりが抑制されるという利点がある。さらに、第1の封止体32の頂部33は第2の半導体チップ10bの凹部42に配置されているので、第1の封止体32の頂部33の、第2の半導体チップ10bの表面から突出する部分の高さを低くすることができる。
塗布用シート121が第1の封止体32に対する濡れ性が悪い材料から成る場合、第1の封止体32の広がりが抑制されてフィレット幅が抑えられるという利点がある。なお、チップ積層体30aに第1の封止体32を供給する際、チップ積層体30aの位置ずれを抑制するために、樹脂接着材を用いてチップ積層体30aを塗布用シート121に仮固着してもよい。
第1の封止体32の供給後、塗布用シート121上に半導体チップ10を載置した状態で、所定の温度、例えば150℃程度でキュア(熱処理)する。これにより、第1の封止体32を熱硬化させる。その結果、チップ積層体30aの周囲を覆い、半導体チップ10a,10b間の隙間を埋める第1の封止体32が形成される。このようにして、図5(e)に示す複合チップ積層体31aが得られる。
第1の封止体32の熱硬化後、複合チップ積層体31bは、塗布用シート121からピックアップされる。塗布用シート121が第1の封止体32に対する濡れ性が悪い材料から成る場合、複合チップ積層体31bを塗布用シート121から容易にピックアップできる。
次に、複合チップ積層体31aを配線基板20に搭載する方法の一例について説明する。まず、マトリックス状に配置された複数の製品形成部29を備えた配線基板20を準備する(図6(a)参照)。製品形成部29は、各々が半導体装置(図1参照)の配線基板20となる部位である。各製品形成部29に、所定の配線パターン24,25が形成されている。配線パターン24,25の一部は、接続パッド26又はランド27を構成している。配線パターン24,25は、接続パッド26及びランド27の部分を除いてソルダーレジスト膜等の絶縁膜22,23によって覆われている。各々の製品形成部29は、配線基板20を個々に切り離すダイシングライン28によって区画されている。
配線基板20の一方の面には、複合チップ積層体31aと電気的に接続される複数の接続パッド26が形成されている。配線基板20の他方の面には外部端子となる金属ボール35を接続するための複数のランド27が形成されている。接続パッド26は、対応するランド27と配線パターン24,25によって電気的に接続されている(図1も参照)。接続パッド26にはワイヤバンプ36が形成されている。
次に、配線基板20の各製品形成部29上に、絶縁性の接着部材37、例えばNCPを塗布する。それから、複合チップ積層体31aを、配線基板20の製品形成部29上に搭載する(図6(b)参照)。このとき、チップ積層体31aの最上段の第2の半導体チップ10bの第1のバンプ電極17bと、配線基板20の接続パッド26上の各ワイヤバンプ36とを、例えば熱圧着法を用いて接合する。このとき、配線基板20上に塗布していた接着部材37が複合チップ積層体31aと配線基板20との間に充填され、配線基板20と複合チップ積層体31aとが接着固定される。
第1の封止体32の頂部33は第2の半導体チップ10bの端辺に形成された凹部42上に配置されているため、複合チップ積層体31aを配線基板20に搭載するときに、第1の封止体32の頂部33と配線基板20の絶縁膜22との干渉を防止することができる。
複合チップ積層体31aが搭載された配線基板20は、不図示のトランスファモールド装置の成型金型にセットされ、モールド工程に移行する。成型金型には、複合チップ積層体31aを一括して覆う不図示のキャビティが形成されており、該キャビティ内に配線基板20上に搭載された複合チップ積層体31aが収容される。
次に、成型金型のキャビティ内に加熱溶融させた封止樹脂(第2の封止体)34を注入し、複合チップ積層体31a全体を覆うようにキャビティ内に第2の封止体34を充填する。第2の封止体34としては、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる(図6(c)参照)。
続いて、キャビティ内を第2の封止体34で充填した状態で、所定の温度、例えば180℃程度でキュアすることで第2の封止体34を熱硬化させる。さらに、所定の温度でベークすることで、第2の封止体34を完全に硬化させる。
本実施例では、半導体チップ間を第1の封止体32で封止した後に、複合チップ積層体31a全体を覆う第2の封止体34を形成するため、半導体チップどうしの隙間でボイドが発生するのを抑制できる。
次に、ボールマウント工程に移行し、配線基板20に形成されたランド27に、半導体装置の外部端子となる導電性の金属ボール35、例えば半田ボールを接続する(図6(d)参照)。ボールマウント工程では、配線基板20の各ランド27と位置が一致する複数の吸着孔を備えたマウントツールを用いて複数の金属ボール35を吸着保持し、各金属ボール35にフラックスを転写した後、保持した各金属ボール35を配線基板20のランド27上に一括して搭載する。全ての製品形成部29に対する金属ボール35の搭載が完了した後、配線基板20をリフローすることで各金属ボール35と各ランド27とを接続する。
次に、基板ダイシング工程に移行し、所定のダイシングライン28で個々の製品形成部29を切断分離する(図6(e)参照)。これにより複数の半導体装置1aを形成することができる。
基板ダイシング工程において、第2の封止体34にダイシングテープを貼着し、ダイシングテープで製品形成部29を支持して良い。そして、不図示のダイシングブレードにより所定のダイシングライン28に沿って配線基板20及び第2の封止体34を切断する。切断後、ダイシングテープから各々の半導体装置1aをピックアップする。
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
図1及び図2に示す実施例では、複合チップ積層体31aの最下段の第1の半導体チップ10aは、貫通電極及び第2のバンプ電極を有しない肉厚のチップである。しかしながら、図7に示す第2の実施例の半導体装置1bでは、第1の半導体チップ10aの代わりに第2の半導体チップ10bが用いられている。すなわち、複合チップ積層体31bを構成する全ての半導体チップが第2の半導体チップ10bである。これらの第2の半導体チップ10bの表面の少なくとも1つの端辺、好ましくは全ての端辺に、凹部(段差部)42が形成されている。
なお、半導体装置1bの他の構成は図1に示す半導体装置1aと同様であり、図1に示す半導体装置1aと同じ構成には同一の符号が付されている。
図1及び図2に示す実施例では、複合チップ積層体31aは配線基板20上に搭載されている。しかしながら、図8に示す第3の実施例の半導体装置1cでは、複合チップ積層体31aは、他の第3の半導体チップ10c、例えばロジックチップ上に搭載されている。これにより、複合チップ積層体31aを有する半導体装置1cを高機能化することができる。
第3の実施例では、第3の半導体チップ10cは、導電性のワイヤ140によって配線基板の20の接続パッドと電気的に接続されている。
なお、半導体装置1cの他の構成は図1に示す半導体装置1aと同様であり、図1に示す半導体装置1aと同じ構成には同一の符号が付されている。
図1及び図2に示す実施例では、複合チップ積層体31aは、1つの第1の半導体チップ10aと3つの第2の半導体チップ10bを含んでいる。しかしながら、図9に示す第4の実施例の半導体装置1dでは、複合チップ積層体31dは、5つの半導体チップ10a,10b,10dを含んでいる。第1の半導体チップ10a及び第2の半導体チップ10bは、第1の実施例と同様に、メモリチップであって良い。この場合、第3の半導体チップ10cはメモリチップを制御するインターフェースチップであって良い。
なお、半導体装置1dの他の構成は図1に示す半導体装置1aと同様であり、図1に示す半導体装置1aと同じ構成には同一の符号が付されている。
上記のように、複合チップ積層体を構成する半導体チップの数や種類は、用途や機能等に応じて適宜選択すればよい。つまり、各半導体チップに形成されている回路は、それぞれ異なっていて良い。また、複数の半導体チップのサイズも互いに異なっていて良い。
1a,1b,1c,1d 半導体装置
10a 第1の半導体チップ
10b 第2の半導体チップ
13a,13b 半導体基板
14a,14b 回路
17a バンプ電極
17b 第1のバンプ電極
18b 第2のバンプ電極
19b 貫通配線
20 配線基板
26 接続パッド
27 ランド
28 ダイシングライン
30a チップ積層体
31a 複合チップ積層体
32 第1の封止体
33 第1の封止体の頂部
34 第2の封止体
40 半導体ウエハ
42 凹部
44 ダイシング領域
10a 第1の半導体チップ
10b 第2の半導体チップ
13a,13b 半導体基板
14a,14b 回路
17a バンプ電極
17b 第1のバンプ電極
18b 第2のバンプ電極
19b 貫通配線
20 配線基板
26 接続パッド
27 ランド
28 ダイシングライン
30a チップ積層体
31a 複合チップ積層体
32 第1の封止体
33 第1の封止体の頂部
34 第2の封止体
40 半導体ウエハ
42 凹部
44 ダイシング領域
Claims (9)
- マトリックス状に配置された複数の半導体チップを含む半導体ウエハであって、前記半導体ウエハの第1の面に形成された第1のバンプ電極を有する半導体ウエハを準備するステップと、
前記半導体ウエハの前記第1の面に、各々の前記半導体チップに区画する凹部を形成するステップと、
前記半導体ウエハの前記第1の面を支持テープに貼り付けるステップと、
前記凹部の幅よりも細い幅を有するダイシングブレードを用いて、前記半導体ウエハの前記第1の面とは反対側の第2の面から前記半導体ウエハを前記凹部に沿ってカットすることによって、前記半導体ウエハを前記複数の半導体チップに分割するステップと、を含む半導体装置の製造方法。 - 前記半導体ウエハの前記第1の面を支持テープに貼り付けた後に、前記半導体ウエハを貫通し、前記第1のバンプ電極と電気的に接続された貫通配線と、前記貫通配線と電気的に接続され、前記半導体ウエハの前記第2の面から突出する第2のバンプ電極と、を形成するステップをさらに含む、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 一面にバンプ電極を有する第1の半導体チップと、分割された前記複数の半導体チップのうちの少なくとも1つの第2の半導体チップと、を準備するステップと、
前記第2の半導体チップの前記第2のバンプ電極と、前記第1の半導体チップの前記バンプ電極とを接合するステップと、
前記第1の半導体チップと前記第2の半導体チップとの間の隙間から前記第2の半導体チップの前記凹部の少なくとも一部までにわたる封止体を形成するステップと、を含む、請求項2に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記凹部に給電用配線を形成することをさらに含み、
前記貫通配線及び前記第2のバンプ電極は、前記給電用配線を用いて電気メッキ法により形成される、請求項2または3に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第1の半導体チップの厚みは前記第2の半導体チップの厚みよりも厚い、請求項3に記載の半導体装置の製造方法。
- バンプ電極が形成された第1の半導体チップと、
前記第1の半導体チップと対向して配置された第2の半導体チップであって、前記第1の半導体チップとは反対側の第2の面に形成された第1のバンプ電極と、前記第1の半導体チップに面する第1の面に形成され、前記第1の半導体チップの前記バンプ電極と電気的に接続された第2のバンプ電極と、前記第2の面の少なくとも一辺に沿って形成された凹部と、を有する第2の半導体チップと、
前記第1の半導体チップと前記第2の半導体チップとの間の隙間から前記凹部の少なくとも一部までにわたって形成された封止体と、を備えている、半導体装置。 - 前記第2の半導体チップは、前記第1のバンプ電極と前記第2のバンプ電極とを電気的に接続する貫通配線を有する、請求項6に記載の半導体装置。
- 前記第1の半導体チップの厚みは前記第2の半導体チップの厚みよりも厚い、請求項6または7に記載の半導体装置。
- 前記凹部は、前記第2の半導体チップの全端辺に沿って形成されている、請求項6から8のいずれか1項に記載の半導体装置。
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