JP2015216219A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device.
半導体装置の高密度化および高機能化を図るために、複数のパッケージを積み重ねて搭載したPoP(Package on Package)タイプの積層型半導体装置がある。例えば、特許文献1(特開2013-125765号公報)には、配線基板上にロジックチップをフリップチップ実装した下段パッケージ上に、配線基板上に2つのメモリチップを積層搭載した上段パッケージを積層したPoPタイプの積層型半導体装置が開示されている。 In order to increase the density and functionality of semiconductor devices, there is a PoP (Package on Package) type stacked semiconductor device in which a plurality of packages are stacked and mounted. For example, in Patent Document 1 (JP 2013-125765 A), an upper package in which two memory chips are stacked and mounted on a wiring board is stacked on a lower package in which a logic chip is flip-chip mounted on a wiring board. A PoP type stacked semiconductor device is disclosed.
特許文献1のように、上段パッケージの配線基板とメモリチップをワイヤにて接続する場合、上段パッケージのメモリチップの電気特性面が厳しくなり、高速化の要求を満足できないことから、上段パッケージは配線基板の両面にメモリチップをフリップチップ実装する構造が検討されている。例えば、特許文献2(特開2006-210566号公報)には、配線基板の両面に半導体チップをフリップチップ実装する構成が開示されている。
When the wiring board of the upper package and the memory chip are connected by wire as in
特許文献3(特開2006-19433号公報)には、導体ポストの形成された配線体に半導体素子をフリップチップ実装し、半導体素子と導体ポストを覆うように配線体上を絶縁樹脂で覆い、絶縁性樹脂を研削することで、半導体チップの裏面と導体ポストを絶縁樹脂から露出させ、露出した導体ポストにはんだバンプを形成する開示がある。 In Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-19433), a semiconductor element is flip-chip mounted on a wiring body on which a conductor post is formed, and the wiring body is covered with an insulating resin so as to cover the semiconductor element and the conductor post. There is a disclosure in which an insulating resin is ground to expose a back surface of a semiconductor chip and a conductor post from the insulating resin, and a solder bump is formed on the exposed conductor post.
特許文献4(特開2010-103348号)には、導体層の形成された配線基板を導体層が露出するよう封止樹脂で覆い、露出した導体層上にはんだボールを搭載する開示や、配線基板上にはんだボールを搭載することで導体層を形成し、導体層(はんだボール)を覆うように配線基板上に封止樹脂を形成し、封止樹脂を研削することで導体層を露出させ、露出した導体層上にはんだボールを搭載する開示がある。 Patent Document 4 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-103348) discloses that a wiring board on which a conductor layer is formed is covered with a sealing resin so that the conductor layer is exposed, and solder balls are mounted on the exposed conductor layer. A conductor layer is formed by mounting a solder ball on the substrate, a sealing resin is formed on the wiring substrate so as to cover the conductor layer (solder ball), and the conductor layer is exposed by grinding the sealing resin. There is a disclosure of mounting a solder ball on an exposed conductor layer.
以下の分析は、本願発明者により与えられる。 The following analysis is given by the inventor.
しかしながら、上段パッケージを特許文献2のように構成した場合、配線基板の裏面側にも半導体チップが搭載されるため、スタンドオフが十分に確保できないという問題がある。上段パッケージのスタンドオフが確保できないと、上段パッケージと下段パッケージを電気的に接続することが困難となる。
However, when the upper package is configured as in
換言すると、特許文献2の半導体装置においては、基板に表面実装された上段の半導体チップの搭載面と、その周りに配置される複数のはんだボールの搭載面が同一であるため、上段の半導体チップ表面と複数のはんだボールの頂点との間の高低差が小さくなっている。このため、複数のはんだボールに接続される下段の基板と、上段の半導体チップとの間のスペースが狭くなる。したがって、下段の基板上に搭載された下段の半導体チップを、上段の半導体チップと対向して配置することが困難である。
In other words, in the semiconductor device of
特許文献3および4の半導体装置の製造方法によれば、基板上に予め導体部を形成する工程と、基板上の導体部をアンダーフィル樹脂で覆う工程と、封止層(アンダーフィル樹脂層)内に埋没した導体部を露出させるために封止層を研削する工程と、が必要である。このような方法は、導体部を露出させる手間がかかる。
According to the method for manufacturing a semiconductor device of
かくして、製造にかかる手間を削減でき又集積度を高めることができる半導体装置およびその製造方法が求められている。 Thus, there is a need for a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device that can reduce the labor required for manufacturing and increase the degree of integration.
第1の視点において、半導体装置の製造方法は、第1の基板の一側に、第1の絶縁層を形成する工程と、前記第1の絶縁層に、少なくとも一つの第1の開口部と、複数の第2の開口部と、を形成する工程と、前記第1の基板の一面上、前記第1の開口部内に、第1の半導体チップを搭載する工程と、前記複数の第2の開口部内に、複数の第1のはんだボールを供給する工程と、前記複数の第1のはんだボールを溶融させて、前記複数の第2の開口部内に複数の第1の導体部を形成する工程と、前記第1の絶縁層上に、前記複数の第1の導体部と接続する複数の第2のはんだボールを搭載して、複数の第1の外部電極を形成する工程と、を含んでいる。 In a first aspect, a method for manufacturing a semiconductor device includes a step of forming a first insulating layer on one side of a first substrate, and at least one first opening in the first insulating layer. A plurality of second openings, a step of mounting a first semiconductor chip on one surface of the first substrate in the first opening, and the plurality of second openings. Supplying a plurality of first solder balls in the openings, and melting the plurality of first solder balls to form a plurality of first conductor parts in the plurality of second openings. And mounting a plurality of second solder balls connected to the plurality of first conductor portions on the first insulating layer to form a plurality of first external electrodes. Yes.
第2の視点において、半導体装置の製造方法は、基板の一側に、絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層に、複数の開口部を形成する工程と、前記複数の開口部内に、複数の第1のはんだボールを供給する工程と、前記複数のはんだボールを溶融させて、前記複数の開口部内に前記導体部を形成する工程と、前記絶縁層上に、前記複数の導体部と接続する複数の第2のはんだボールを搭載する工程と、を含んでいる。 In a second aspect, a method for manufacturing a semiconductor device includes a step of forming an insulating layer on one side of a substrate, a step of forming a plurality of openings in the insulating layer, and a plurality of openings in the plurality of openings. Supplying the first solder balls, melting the plurality of solder balls to form the conductor portions in the plurality of openings, and connecting the plurality of conductor portions on the insulating layer Mounting a plurality of second solder balls.
第3の視点において、半導体装置は、第1の基板と、第1の基板の一側に設けられ、ソルダーレジストから形成される第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層に設けられる、少なくとも一つの第1の開口部と、前記第1の絶縁層に設けられる、複数の第2の開口部と、
前記第1の開口部内に搭載される、第1の半導体チップと、前記複数の第2の開口部内に設けられる複数の第1の導体部と、前記第1の絶縁層上に設けられ、前記複数の第1の導体部と接続する複数の外部電極と、を備えている。
In a third aspect, the semiconductor device is provided on a first substrate, a first insulating layer formed on one side of the first substrate, formed of a solder resist, and the first insulating layer. At least one first opening, and a plurality of second openings provided in the first insulating layer;
A first semiconductor chip mounted in the first opening, a plurality of first conductors provided in the plurality of second openings, and provided on the first insulating layer; And a plurality of external electrodes connected to the plurality of first conductor portions.
本開示によれば、製造にかかる手間を削減でき又集積度を高めることができる半導体装置およびその製造方法が提供される。 According to the present disclosure, it is possible to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device that can reduce manufacturing labor and increase the degree of integration.
以下、図面を参照しながら実施形態等を説明する。なお、本開示において図面参照符号を付している場合は、それらは、専ら理解を助けるためのものであり、図示の態様に限定することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments and the like will be described with reference to the drawings. Note that, in the present disclosure, where reference numerals are attached to the drawings, these are only for the purpose of assisting understanding, and are not intended to be limited to the illustrated embodiments.
[実施形態1]
実施形態1の半導体装置は、半導体チップが両面実装された基板を含む上段パッケージである。この上段パッケージに下段パッケージを積層することができる。半導体チップとしては、目的に応じて、メモリチップ、ロジックチップ等の各種チップを適宜採用することができる。
[Embodiment 1]
The semiconductor device according to the first embodiment is an upper package including a substrate on which both sides of a semiconductor chip are mounted. A lower package can be stacked on the upper package. As the semiconductor chip, various chips such as a memory chip and a logic chip can be appropriately employed depending on the purpose.
図1〜図3を参照して、実施形態1の半導体装置1(上段パッケージ1a)が備える第1の基板11の一側(図1中裏側、図2中表側、図3中下側)には、下記の要素が設けられている:
第1の基板11;
第1の基板11の一側に設けられ、ソルダーレジストから形成される第1の絶縁層21;
第1の絶縁層21に設けられる、少なくとも一つの第1の開口部41;
第1の絶縁層21に設けられる、複数の第2の開口部42;
第1の開口部41内に搭載され、特に、第1の基板11の一面上、第1の開口部41内に搭載される第1の半導体チップ31;
複数の第2の開口部42内に設けられる複数の第1の導体部61;
第1の絶縁層21上に設けられ、複数の第1の導体部61と接続する複数の第2のはんだボール52から形成される複数の第1の外部電極52。
1 to 3, on one side of the
A first
At least one
A plurality of
A
A plurality of
A plurality of first
特に、図7(A)〜(D)を参照すると、好ましくは、複数の第1の導体部61は、複数の第2の開口部42内に投入されて溶融される、複数の第1のはんだボール51から形成される。
In particular, referring to FIGS. 7A to 7D, preferably, the plurality of
第1の基板11の他側(図1中表側、図2中裏側、図3中上側)には、下記の要素が設けられている:
第1の基板11の他側に設けられる第2の絶縁層(絶縁薄膜)22;
第2の絶縁層22に設けられる第3の開口部43;
第1の基板11の他側に搭載され、特に、第1の基板11の他面上、第3の開口部43内に搭載される第2の半導体チップ32;
第1の基板11の他側に設けられる第2の絶縁層(絶縁薄膜)22。
On the other side of the first substrate 11 (the front side in FIG. 1, the back side in FIG. 2, the upper side in FIG. 3), the following elements are provided:
A second insulating layer (insulating thin film) 22 provided on the other side of the
A
A
A second insulating layer (insulating thin film) 22 provided on the other side of the
図1〜図3を参照しながら、半導体装置1の構成要素について詳細に説明する。
The components of the
第1の基板11は、ガラスエポキシ基板等の絶縁基材の両面に所定の配線パターンが形成された配線基板である。第1の基板11は、略矩形状である。
The
第1の基板11の両面にはそれぞれ、第1および第2の絶縁層21,22が形成されている。第1の絶縁層21と同様に、第2の絶縁層22もソルダーレジストから形成することができる。第1の絶縁層21は、第2の絶縁層22よりも厚い。例えば、第1の絶縁層21は80μm厚、第2の絶縁層22は20μm厚に形成される。
First and second insulating
図3中、第1の基板11の下側を参照すると、第1の絶縁層21は、第1の絶縁層21の略中央領域に配置される第1の開口部41と、第1の絶縁層21の周辺領域に配置される複数の第2の開口部42と、を有している。複数の第2の開口部42は、第1の絶縁層21の一面上の四辺に沿って、二列で配列されている。
Referring to the lower side of the
第1の半導体チップ31は、第1の開口部41内に収容され、フリップチップ実装により第1の基板11の一面に搭載されている。第1の半導体チップ31は、例えば、略長方形の板状のシリコン基板から形成することができる。第1の半導体チップ31が、例えば、メモリチップである場合、後述する複数の第1の電極パッド31aに、メモリ回路が内部接続される。
The
第1の半導体チップ31は、例えば、60μmのチップ厚を有し、20μm厚の複数の第1のバンプ電極31bを有している。第1の半導体チップ31の裏面(回路面、主面)は、第1の開口部41の底面上にフリップチップ実装されているから、第1の半導体チップ31の表面は、第1の絶縁層21の表面とほぼ同じ高さにある。
The
第1の半導体チップ31の搭載前、第1の開口部41を通じて、複数の第1の接続パッド11aが露出している。第1の導体部61の形成前、複数の第2の開口部42を通じて、複数のランド11cが露出している。複数の第1の接続パッド11a等は、第1の基板11の一面上で配線パターンを形成している。複数の第1の接続パッド11aの一側は、複数のランド11cを介して、対応する複数の第1の導体部61に電気的に接続され、さらに、複数の第2のはんだボール(複数の第1の外部電極)52に電気的に接続されている。
Before mounting the
複数の第1の電極パッド31aは、第1の半導体チップ31の一面上、対向する二つの短辺に沿って配置されている。複数の第1の電極パッド31a上には、複数の第1のバンプ電極31bが、第1の半導体チップ31の一面から突出するよう形成されている。複数の第1のバンプ電極31bは、例えば、Cu製のピラー部と、ピラー部の表面に形成されるはんだ層31cと、から構成することができる。
The plurality of
第1の半導体チップ31が有する複数の第1のバンプ電極31bは、第1の基板11上に配置された対応する複数の第1の接続パッド11aの他側に電気的に接続されている。
The plurality of
第1の半導体チップ31と第1の基板11との間の隙間には、樹脂製の充填材71、例えば、UF(アンダーフィル)、或いはNCF(Non-conductive Film)、NCP(Non-conductive Paste)が充填され、充填層71が形成されている。
A gap between the
第1の基板11の他側において、第3の開口部43内に配置される第2の半導体チップ32も、第1の半導体チップと同様の構成を有し、基本的に同様の接続構成を有している。したがって、第2の半導体チップ32については、第1の半導体チップ31との相違点について説明し、共通点については第1の半導体チップ31に関する上記記載を適宜参照するものとする。
On the other side of the
第2の絶縁層22は、第2の絶縁層22の略中央領域に配置された第3の開口部43を有している。第1の基板11の他面上、第3の開口部43内に、第2の半導体チップ32が搭載されている。
The second insulating
第2の半導体チップ32の搭載前、第3の開口部43を通じて、複数の第2の接続パッド11bが露出している。複数の第2の接続パッド11bの一側は、対応する複数の第2の電極パッド32aに複数の第2のバンプ電極32bを介して電気的に接続され、同他側は、対応する複数のランド11cに第1の基板11内の複数の導体部を介して電気的に接続されている。
Before mounting the
第2の半導体チップ32と第1の基板11の他面との間の隙間には、樹脂製の充填材71、例えば、UF、或いはNCF、NCPが充填され、充填層71が形成されている。
A gap between the
第1の基板11の他面上には、例えば、硬化性のエポキシ樹脂等を主成分とする樹脂製の封止層72が形成されている。第2の半導体チップ32は、封止層72によって覆われている。
On the other surface of the
第1および第2の半導体チップ31,32は、長方形状である。第1および第2の半導体チップ31,32の一面上、二つの短辺部に、複数の第1および第2の電極パッド31a,31bが配置されている。第1および第2の半導体チップ31,32は、互いにクロスするよう(交差状態で)、第1の基板11の両面にフリップチップ実装されている。換言すると、平面視ないし第1の基板11の厚み方向から視て、第1の半導体チップ31の二つの短辺は、第2の半導体チップ32の二つの長辺から突出している。同様に、第2の半導体チップ32の二つの短辺は、第1の半導体チップ31の二つの長辺から突出している。これによって、第1の半導体チップ31が有する複数の第1の電極パッド31aと、第2の半導体チップ32が有する複数の第2の電極パッド32aとは、平面視でないし第1の基板11の厚み方向からみて重なっていない。
The first and
以上説明した実施形態1の半導体装置1(上段パッケージ1a)は、下記の構成を有している:
(1)第1の基板11上のソルダーレジスト製である第1の絶縁層21に、第1の開口部と41と複数の第2の開口部42が設けられる;
(2)第1の開口部41内に、第1の半導体チップ31がフリップチップ実装される;
(3)複数の第2の開口部42内に、複数の第1の導体部61が設けられる。好ましくは、第1の導体部61が第1のはんだボール51を用いて形成される;
(4)複数の第1の導体部61上に、複数の第2のはんだボール52が搭載され、複数の第1の外部電極52が形成される。
(5)複数の第2のはんだボール52の搭載面となる第1の絶縁層21の表面は、第1の半導体チップ31の表面と同じ高さ又はそれよりも高く形成することができる。
(6)複数の第2のはんだボール52ないし複数の第1の外部電極52上に接続される第2の基板(図4の基板12参照)と、第1の基板11(特に、第1の半導体チップ31)との間に、複数の第2のはんだボール52の径ないし複数の第1の外部電極52の厚みに対応する高さを有する十分なスペースを形成することができる。
(7)かくして、第1の基板11の第1の半導体チップ31搭載面上に、特に、第1の半導体チップ31直上に、十分なスタンドオフSO(図4参照)を確保することができる。
The semiconductor device 1 (
(1) A
(2) The
(3) A plurality of
(4) A plurality of
(5) The surface of the first insulating
(6) A second substrate (see the
(7) Thus, a sufficient stand-off SO (see FIG. 4) can be secured on the
実施形態1の半導体装置1のさらなる効果を説明する。
Further effects of the
複数の第2のはんだボール52ないし複数の第1の外部電極52の搭載面が、第1の絶縁層21の厚み分、嵩上げされていることによって、複数の第2のはんだボール52ないし複数の第1の外部電極52を小さく形成することができる。これによって、狭ピッチ化および高集積度化を図ることができる。
The mounting surfaces of the plurality of
第1の基板11の両面に、第1および第2の半導体チップ31,32をフリップチップ実装で搭載したことによって、ワイヤボンディング実装の場合と比較して、配線長を短くでき、半導体チップ、例えば、DRAM等のメモリチップの電気特性を向上し、半導体装置1を高速化できる。
By mounting the first and
第1の基板11の両面に、第1および第2の半導体チップ31,32をフリップチップ実装で搭載したことによって、半導体装置1の薄型化を図ることができる。
By mounting the first and
第1および第2の半導体チップ31,32は、第1の基板11の上下面に、互いに90度回転された状態でフリップチップ実装されている。これによって、第1の半導体チップ31の対向する二つの短辺に配置された複数の第1の電極パッド31a(バンプ電極31b)と、第2の半導体チップ32の対向する二つの短辺に配置された複数の第2の電極パッド32a(バンプ電極32b)とは、第1の基板11の厚み方向に重ならない位置に配置される。このため、第1の基板11上、四辺のうちの二辺に対して、第1の半導体チップ31用の複数のランド11cを配置し、残りの二辺に対して第2の半導体チップ32用の複数のランド11cを、分散して配置することができる。この結果、配線集中が回避され、第1および第2の半導体チップ31,32を等長配線化できる。さらに第1の基板11において、配線の密集が回避されることによって、基板の製造歩留りを向上でき、半導体装置1の製造コストを低減できる。
The first and
次に、図3に示した半導体装置1(上段パッケージ1a)に、図4に示す下段パッケージ1bを積層して、図4に示す積層型の半導体装置1を構成する例を説明する。
Next, an example in which the stacked
図4を参照すると、下段パッケージ1bは、第2の基板12を有している。第2の基板12は、第1の基板11と同様に絶縁基材を用いて形成することができる。第2の基板12の両面には、所定の配線パターンが形成されている。第2の基板12の第1の基板11側の面には、第3の絶縁層23が形成され、同反対側の面には、第4の絶縁層24が形成されている。第3および第4の絶縁層23,24は、ソルダーレジストから形成することができる。第3および第4の絶縁層23,24は、例えば、20μm厚を有する。
Referring to FIG. 4, the
第3の絶縁層23は、略中央領域に配置された第4の開口部44と、周辺領域に配置された複数の第5の開口部45と、を有している。第4の開口部44を通じて、複数の第3の接続パッド12aが露出でき、複数の第5の開口部45を通じて、複数のランド12cが露出できる。
The third insulating
第4の絶縁層24は、複数の第6の開口部46を有している。複数の第6の開口部46から配線パターンの複数のランド12cが露出できる。複数のランド12c上には複数の第3のはんだボール53が搭載されている。複数の第3のはんだボール53を介して、下段パッケージ1bに、さらに別のパッケージを接続することができる。
The fourth insulating
第2の基板12の第1の基板11側の面上、第4の開口部44内に、第3の半導体チップ33がフリップチップ実装されている。第3の半導体チップ33として、例えば、ロジックチップを用いることができる。第3の半導体チップ33の一面上に配置された複数の第3の電極パッド33aは、複数の第3のバンプ電極33bを介して、第2の基板12上の複数の第3の接続パッド12aに電気的に接続される。第3の半導体チップ33と第2の基板12との間の隙間には、樹脂製の充填材71、例えば、UF、或いはNCF、NCPが充填されている。
A
上段パッケージ1aの複数の第2のはんだボール(外部電極)52は、下段パッケージ1bが有する第3の半導体チップ33と干渉しないよう、第1の絶縁層21上の周辺領域に配置され、第2の基板12上の複数のランド12cに接合されている。
The plurality of second solder balls (external electrodes) 52 of the
上段パッケージ1aにおいて、第1の絶縁層21は、第1の絶縁層21の表面が、第1の半導体チップ31の一面と同じ高さになるよう、厚く形成されている。これによって、第1の半導体チップ31と第2の基板12との間に、複数の第2のはんだボール52の径ないし複数の外部電極52の厚みに対応する大きなスペース、すなわち、十分なスタンドオフSOが形成されている。このスペースに、第3の半導体チップ33が配置されるよう、第2の基板12は、複数の第2のはんだボール52ないし外部電極52を介して、第1の基板31に接続されている。
In the
このように十分なスタンドオフSOが確保されることによって、上段パッケージ1aの第1の半導体チップ31と、下段パッケージ1bの第3の半導体チップ33との干渉を防止しながら、コンパクトに第1および第2の基板11,12を積層し、複数の半導体チップ31,32,33の集積度を高めることができる。また、第1の絶縁層21によって、複数の第2のはんだボール(外部電極)52の搭載面が嵩上げされているため、比較的小径な複数の第2のはんだボール52を用いても、十分なスタンドオフSOを確保することができる。これによって、上下段パッケージ1a,1bを面方向にもコンパクトに構成することができ、上下段パッケージ1a,1b間の機械的および電気的接続の信頼性が向上する。
By securing a sufficient standoff SO in this way, the first and the compact can be made compact while preventing interference between the
次に、図5(A)〜(D)並びに図6(E)および(F)を順番に参照しながら、図4に示した半導体装置1の製造方法の一例を説明する。なお、場合によっては、各工程は、順番を入れ替えて実行したり、同時に実行したりすることができる。
Next, an example of a method for manufacturing the
図5(A)に示すように、第1の基板11を準備する。第1の基板11には、複数の製品領域PAが配置されている。複数の製品領域PAは、ダイシングラインDLによって区画されている。複数の製品領域PAは、ダイシングラインDLに沿った切断後、複数の上段パッケージ1a(図4参照)の複数の配線基板となる。
As shown in FIG. 5A, a
第1の基板11の一面にソルダーレジストを供給して第1の絶縁層21を形成し、同他面にソルダーレジストを供給して第2の絶縁層22を形成する。第1の絶縁層21は、第2の絶縁層22よりも厚く形成する。
A solder resist is supplied to one surface of the
第1および第2の絶縁層21,22に、例えば、フォトリソグラフィ法等を用いて、所定のパターンを形成する。これによって、第1の絶縁層21には、第1の開口部41と複数の第2の開口部42とを形成し、第2の絶縁層22には、第3の開口部43を形成する。場合によっては、第1および第2の絶縁層21,22の形成と同時に、パターン形成を行ってもよい。なお、上記パターン形成は、第1の導体部61を第1の絶縁層21から削り出すことなく、第1の導体部61等を露出した状態で形成できる方法を用いることが好ましい。
A predetermined pattern is formed on the first and second insulating
図5(B)を参照すると、ダイボンディング工程では、第1の基板11をダイボンディング装置DTのステージにセットする。ダイボンディング装置DTは、第2の半導体チップ(例えば、メモリチップ)32の裏面を吸着保持する。第2の半導体チップ32が有する複数の第2の電極パッド32a上には、複数の第2のバンプ電極32bが配置されている。複数の第2のバンプ電極32bを覆うように、第2の半導体チップ32の一面にNCFからなる充填材71を供給する。
Referring to FIG. 5B, in the die bonding process, the
なお、本実施形態では、充填材としてNCFを用いた場合について説明するが、フリップチップ実装後、UFを充填する方式、或いは第1の基板11側にNCPを供給した後、フリップチップ実装し、NCPを充填する方式を用いてもよい。
In this embodiment, the case where NCF is used as a filler will be described. However, after flip chip mounting, a method of filling UF, or after supplying NCP to the
ダイボンディング装置DTを用いて、第2の半導体チップ32を、第1の基板11の他面上、第3の開口部43内に、フリップチップ実装ないし搭載する。この工程は、複数の製品領域PAに対して同様に実行される。
The
熱圧着又は超音波熱圧着により、第2の半導体チップ32上の複数の第2の電極パッド32aを、複数の第2のバンプ電極32bを介して、第1の基板11の他面上の第2の接続パッド11bに接合する。
The plurality of
ボンディング時の加熱により充填材71は溶融され、第1の基板11の他面と第2の半導体チップ32の主面間の隙間に充填される。所定の温度で充填材71をキュアして、充填材71を硬化させて、充填層71を形成する。
The
図5(C)を参照すると、モールド工程では、不図示のトランスファーモールド装置の成形金型を用いて、第1の基板11を上下から型締めする。成形金型の上型にはキャビティが形成されている。この上型が、複数の製品領域PAを一括して覆うよう、第1の基板11がセットされる。上型にはゲート部が形成されている。このゲート部からキャビティ内に、加熱溶融された封止材72を注入する。封止材72には、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が用いられる。封止材72の充填後、封止材を所定の温度でキュアして、封止層72を形成する。封止層72は、第1の基板11の他面上、複数の製品領域PAを一括して覆っている。封止層72は、複数の製品領域PA上に搭載された複数の第2の半導体チップ32を、覆っている。
Referring to FIG. 5C, in the molding process, the
図5(D)を参照して、第1の基板11の一面上、第1の開口部41内に第1の半導体チップ31をフリップチップ実装する。第1および第2の半導体チップ31,32は、上述したように、交差状態で配置することが好ましい。第1の半導体チップ31のダイボンディング工程については、上述した第2の半導体チップ32のダイボンディング工程と同様であるから、上述の記載を参照するとものとする。
Referring to FIG. 5D, the
但し、第1の絶縁層21は第2の絶縁層22よりも厚く形成され、第1の開口部41は第3の開口部43よりも深く形成されている。よって、第2の半導体チップ32は、第3の開口部43から突出しているのに対して、第1の半導体チップ31は、第2の開口部42内に収容されている。すなわち、第1の絶縁層21を厚く形成したことにより、第1の絶縁層21の表面は、第1の半導体チップ31の裏面とほぼ同じ高さに位置する。
However, the first insulating
図6(E)を参照すると、層内導体部形成工程では、第1の絶縁層21が有する第2の開口部42内に、第1の導体部61を形成する。第1の導体部61等の好ましい形成方法については、図7(A)〜(D)を参照して後述する。
Referring to FIG. 6E, in the in-layer conductor portion forming step, the
引き続き図6(E)を参照すると、第1の絶縁層21の一面において、内部に複数の第1の導体部61が形成された複数の第2の開口部42上に、フラックスを介して、複数の第2のはんだボール52を搭載する。複数の第2のはんだボール52は、電気的導体製のボールであって、例えば、金属製のボールである。第1の基板11をリフローして、複数の第2のはんだボール52を溶融させ、複数の第2の開口部42内の複数の第1の導体部61と接続する、複数の第1の外部電極52を形成する。
Still referring to FIG. 6E, on one surface of the first insulating
図6(F)を参照すると、基板ダイシング工程では、封止層72上にダイシングテープDTaを接着し、ダイシングテープDTaによって第1の基板11等を支持する。ダイシングブレードDBにより、ダイシングラインDLに沿って、第1の基板11等を縦横に切断して、製品領域PA毎に切断分離する。次に、ダイシングテープDTaからのピックアップにより、図3に示したような上段パッケージ1aが得られる。そして、上段パッケージ1aが有する複数の第2のはんだボール(外部電極)52上に、下段パッケージ1bを接続することによって、図4に示したような積層型の半導体装置1が得られる。
Referring to FIG. 6F, in the substrate dicing step, the dicing tape DTa is bonded onto the
次に、複数の第1の導体部61および複数の第1の外部電極52の好ましい形成方法について詳細に説明する。
Next, a preferable method for forming the plurality of
図7(A)を参照すると、層内導体部形成工程では、第1および第2の半導体チップ31,32が両面実装された第1の基板11を、ボールマウント装置BTのステージにセットし、吸着保持する。
Referring to FIG. 7A, in the in-layer conductor portion forming step, the
ボールマウント装置BTが有する複数の吸着孔に吸着保持した複数の第1のはんだボール(小ボール)51を、フラックスを介して、複数の第2の開口部42に供給し、複数のランド11c上に複数個の第1のはんだボール51を搭載する。一つの第2の開口部42への第1のはんだボール51の供給個数は、第2の絶縁層22の厚さ(第2の開口部42の深さ)によって設定される。例えば、それぞれの第2の開口部42に、二個の第1のはんだボール51を供給して、ランド11c上に二個の第1のはんだボール51を積層する。複数の第1のはんだボール51は、電気的導体製のボールであって、例えば、金属製のボールである。
The plurality of first solder balls (small balls) 51 sucked and held in the plurality of suction holes of the ball mount device BT are supplied to the plurality of
図7(B)を参照すると、複数の第1のはんだボール51を搭載した第1の基板11を所定の温度でリフローする。
Referring to FIG. 7B, the
図7(C)を参照すると、上記リフローによって、複数の第1のはんだボール51は溶融して、複数の第2の開口部42内に複数の第1の導体部61が形成される。
Referring to FIG. 7C, the plurality of
図7(D)を参照すると、第1の導体部61の形成後、外部電極形成工程(第2のはんだボール52のマウント工程)では、ボールマウント装置BTが有する複数の吸着孔に複数の第2のはんだボール(大ボール)52を吸着保持させる。複数の第2のはんだボール52は、複数の第1のはんだボール51および複数の第2の開口部42よりも大径であることが好ましい。複数の吸着孔を通じて、複数の第2のはんだボール52を、第1の絶縁層21の一面において複数の第2の開口部42上に、フラックスを介して搭載する。リフローによって複数の第1の導体部61を形成する場合、複数の第1の導体部61の表面は凹面となる傾向がある。これによって、複数の第2のはんだボール52の一部は、複数の第2の開口部42内に嵌入する。複数の第2のはんだボール52を搭載した第1の基板11をリフローすることによって、複数の第1の導体部61上に複数の第1の外部電極52が形成される。
Referring to FIG. 7D, after the formation of the
次に、上述したようなダイシングを行い、複数の半導体装置1、特に、複数個の上段パッケージ1aを得ることができる。そして、複数の第2のはんだボール(外部電極)52上に下段パッケージ1bを接続することによって、図4に示したような積層型の半導体装置1が得られる。
Next, dicing as described above can be performed to obtain a plurality of
以上説明した実施形態1の製造方法は、下記の工程を含んでいる:
第1の開口部41と複数の第2の開口部42を有する第1の絶縁層21を備えた第1の基板11を準備する工程;
第1の基板11上、第1の開口部41内に第1の半導体チップ31を搭載する工程;
第2の開口部42内に、複数の第1のはんだボール51を供給する工程、
第1の基板11を加熱して、複数の第1のはんだボール51を溶融させて、複数の第2の開口部42内に複数の第1の導体部61を形成する工程、
複数の第1のはんだボール51よりも大径な複数の第2のはんだボール52を、第1の基板の一面において複数の第2の開口部42上ないし複数の第1の導体部61上に搭載する工程。
The manufacturing method of
Preparing a
Mounting the
Supplying a plurality of
Heating the
A plurality of
実施形態1の製造方法によれば、スタンドオフが十分に確保され、集積度の高い積層型の半導体装置1を簡単に提供することができる。実施形態1の製造方法のさらなる効果を下記に例示する。
According to the manufacturing method of the first embodiment, it is possible to easily provide a
(1)複数の第1の導体部61を露出状態で形成することができるため、第1の絶縁層21を削る手間が省ける。
(2)第1の絶縁層21をソルダーレジストから形成することができるため、第1および第2の開口部41,42を含むパターン形成を、フォトリソグラフィ法などの種々の方法を用いて、容易に形成することができる。
(1) Since the plurality of
(2) Since the first insulating
[実施形態2]
実施形態2では、主として、実施形態1との相違点について説明し、共通点については、実施形態1の記載を適宜参照するものとする。
[Embodiment 2]
In the second embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described, and the description of the first embodiment will be referred to as appropriate for common points.
図8は、図9に示す積層型の半導体装置2が有する第1の上段パッケージ2aの構成を模式的に示している。
FIG. 8 schematically shows the configuration of the first
図9を参照すると、実施形態2に係る積層型の半導体装置2は、第1の上段パッケージ2aの下側に下段パッケージ2bを接続し、第1の上段パッケージ2aの上側にさらに第2の上段パッケージ2cを積層した構造を有している。第1および第2の上段パッケージ2a,2cは同様の構造を有している。したがって、以下は、第1および第2の上段パッケージ2a,2cの一方について、主として説明する。
Referring to FIG. 9, in the stacked
実施形態2の第1および第2の上段パッケージ2a,2cは、実施形態1の上段パッケージ1a(図3参照)と、封止層72に形成された複数の第7の開口部47および複数の第7の開口部47内に形成された第2の導体部62とを有する点で主として相違している。
The first and second
図8および図9を参照すると、実施形態2の上段パッケージ2aにおいて、第1の基板11の他面上の封止層72に、複数の第7の開口部47が形成されている。複数の第7の開口部47内には、複数の第2の導体部62が形成されている。第1の基板11の表面(他面)および裏面(一面)上の周辺領域には、複数のランド11cがそれぞれ形成されている。複数の第2の導体部62の一部は、第2の接続パッド11bに電気的に接続され、複数の第2の導体部62の他部は、第1の基板11の表面上の複数のランド11cおよびビアを介して、第1の基板11の裏面上の複数のランド11cに電気的に接続されている。
With reference to FIGS. 8 and 9, in the
第3の基板13を有する第2の上段パッケージ2cも、上述した第1の上段パッケージ2aと同様の構成を有している。
The second
実施形態2の半導体装置2も下記の構成を含んでいる:
第1の絶縁層21に、第1の開口部41と複数の第2の開口部42が設けられる;
第1の開口部41内に、第1の半導体チップ31がフリップチップ実装される;
複数の第2の開口部42内に、複数の第1の導体部61を設けられる(好ましくは、複数の第1のはんだボール51を用いる);
複数の第1の導体部61上に、複数の第2のはんだボール52が搭載される。
The
A
The
A plurality of
A plurality of
したがって、実施形態2の半導体装置2も、実施形態1と同様の効果が得られる。さらに、実施形態2によれば、封止層72に複数の第7の開口部47を形成し、複数の第7の開口部47内に複数の第2の導体部62を形成している。これによって、図9に示したように、基本となる第1の上段パッケージ2aに、さらに第2の上段パッケージ2cを積層することができ、積層型の半導体装置2の大容量化或いは高機能化を図ることができる。
Therefore, the
図10(A)〜(D)並びに図11(E)〜(G)を参照しながら、実施形態2の半導体装置2の製造方法を説明する。実施形態2の製造方法と、実施形態1の製造方法の共通点については、実施形態1の記載を適宜参照するものとし、以下、主として、両者の相違点について説明する。
With reference to FIGS. 10A to 10D and FIGS. 11E to 11G, a method for manufacturing the
実施形態2の製造方法では、まず図5(A)〜図5(C)に示した実施形態1の工程を実行し、図5(C)に示した封止工程に引き続き、図10(A)以降に示す工程を実行する。 In the manufacturing method of the second embodiment, first, the steps of the first embodiment shown in FIGS. 5A to 5C are executed, and the sealing step shown in FIG. ) The following steps are executed.
図10(A)を参照すると、封止材72が供給された第1の基板11を、レーザ穿孔工程に移行する。第1の基板11の他面上、周辺領域には、複数のランド11cが配置されている。封止材72上において複数のランド11cに対応する位置に、レーザ発振器LOを用いて、レーザ光を照射し、封止材72を部分的に除去する。これにより、封止材72に第7の開口部47が形成され、第7の開口部47を通じて、複数のランド11cが露出される。
Referring to FIG. 10A, the
図10(B)を参照すると、複数の吸着孔を有するボールマウント装置BTを用いて、第1のはんだボール51を吸着保持する。ここで使用するはんだボールは、第1の導体部61形成用のものと同等のものでよい。第1のはんだボール51は、第7の開口部47の径よりも小径のものを用いる方が好ましい。吸着保持された第1のはんだボール51を、フラックスを介して、複数の第7の開口部47内(底)の複数のランド11cに一括して搭載する。一つの第7の開口部47への第1のはんだボール51の供給個数は、封止材72の厚さ(第7の開口部47の深さ)によって設定される。例えば、それぞれの第7の開口部47に、二個の第1のはんだボール51を供給して、一つのランド11c上に二個の第1のはんだボール51を積層する。複数の第1のはんだボール51は、電気的導体製のボールであって、例えば、金属製のボールである。
Referring to FIG. 10B, the
図10(C)を参照すると、複数の第1のはんだボール51が供給された第1の基板11を、所定の温度でリフローする。図10(D)を参照すると、上記リフローによって、複数の第7の開口部47内に供給された複数の第1のはんだボール51は溶融して、封止層72内に複数の第2の導体部62が形成される。
Referring to FIG. 10C, the
図11(E)に示す第1の半導体チップ31の搭載工程、図11(F)に示す複数の第1の導体部61および複数の外部電極52の形成工程、図11(G)に示すダイシング工程は、実施形態1において、図5(D)、図6(E)又は図7(A)〜(D)および図6(F)を参照しながら説明した工程と同様に実行される。
The mounting process of the
実施形態2の製造方法によれば、実施形態1の製造方法と同様の効果を奏し、さらに積層型の半導体装置2の大容量化或いは高機能化を図ることができる。
According to the manufacturing method of the second embodiment, the same effects as those of the manufacturing method of the first embodiment can be obtained, and the capacity or function of the stacked
[実施形態3]
実施形態3では、主として、実施形態1との相違点について説明し、共通点については、実施形態1の記載を適宜参照するものとする。
[Embodiment 3]
In the third embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described, and the description of the first embodiment will be referred to as appropriate for common points.
図12を参照して、実施形態3に係る積層型の半導体装置3は、上段パッケージ3aに下段パッケージ3bを接続した積層構造を有している。実施形態3の上段パッケージ3aは、実施形態1の上段パッケージ1a(図3参照)と同様の構造を有している。実施形態3の下段パッケージ3bは、実施形態1の下段パッケージ1bと(図4参照)と下記の点で構成が相違している:
Referring to FIG. 12, the
第5の絶縁層25が、図9に示した第3の絶縁層23よりも厚く形成されている点;
第5の絶縁層25に、導体部形成用の複数の第8の開口部48が形成されている点;
複数の第8の開口部48内に複数の第3の導体部63が形成されている点;
上段パッケージ3aの複数の第1の外部電極(複数の第2のはんだボール)52が、複数の第8の開口部48内の複数の第3の導体部63に接続されている点(実施形態1では図4を参照すると複数のランド12cに接続されている)。
The fifth insulating
The fifth insulating
A plurality of
A plurality of first external electrodes (a plurality of second solder balls) 52 of the
実施形態3においても、実施形態1と同様な効果が得られる。さらに、複数の第2のはんだボール52が両側とも、開口部42,48内の導体部61,63に接続されている。このような接続方式によれば、実施形態1の片側ランド接続方式の場合と比べて、小さな複数の第2のはんだボール52を用いることができる。この結果、上段パッケージ3aが有する複数の第1の外部電極52を小さく形成することが可能となり、外部電極の狭ピッチ化を図ることができる。
In the third embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Further, the plurality of
[実施形態4]
実施形態4では、主として、実施形態1との相違点について説明し、共通点については、実施形態1の記載を適宜参照するものとする。
[Embodiment 4]
In the fourth embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described, and the description of the first embodiment will be appropriately referred to for common points.
図14(A)と図7(A)〜(C)を対比すると、実施形態4は、実施形態1と、第1の基板11の一面上に形成された第1の絶縁層21内における第1の導体部61の形成方法が相違している。第1の導体部61以外については、実施形態4の半導体装置4(図13に示す上段パッケージ4a)と、実施形態1の半導体装置1(図3に示した上段パッケージ1a)と、同様の構造を有している。よって、以下、実施形態4における第1の導体部61形成工程が、図7(A)〜(C)に示した第1の導体部61の形成工程と相違する点について説明し、さらに、図14(B)と図7(D)を対比しながら、上記形成工程の相違に起因する効果の相違点について説明する。
Comparing FIG. 14A and FIGS. 7A to 7C, the fourth embodiment is the same as that of the first embodiment and the first insulating
図7(A)〜(C)を参照すると、実施形態1では、複数の第1のはんだボール51を用いて、複数の第2の開口部42内に、複数の第1の導体部61を形成している。このため、複数の第1の導体部61の表面(界面)は、複数の第2の開口部42の開口面(第1の絶縁層21の表面)よりも下にある。
With reference to FIGS. 7A to 7C, in the first embodiment, a plurality of
図14(A)を参照すると、実施形態4では、Cu等のメッキにより、複数の第2の開口部42内に、複数の第1の導体部61を形成する。このため、複数の第1の導体部61の表面(界面)は、複数の第2の開口部42の開口面(第1の絶縁層21の表面)と実質的に同一面にある。
Referring to FIG. 14A, in the fourth embodiment, the plurality of
図14(B)を参照すると、複数の第1の導体部61の表面は、複数の第2のはんだボール52の搭載面である。複数の第1の導体部61の表面が高い位置にあるから、複数の第2のはんだボール52の搭載面も高い位置となり、図7(D)に示した場合よりも大きなスタンドオフ(SO)が確保される。なお、実施形態4は、実施形態1の効果も同様に奏することができる。
Referring to FIG. 14B, the surfaces of the plurality of
実施形態4では、第1の半導体チップ31の搭載後に、メッキにより複数の第1の導体部61を形成する方法を説明したが、第1の半導体チップ31の搭載前に、複数の第1の導体部61を形成してもよい。
In the fourth embodiment, the method of forming the plurality of
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態等に基づき説明したが、本発明は上記実施形態等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。例えば、基板として、ガラスエポキシ基板等のリジットな配線基板、ポリイミド基板等を用いたフレキシブルな配線基板、両者の中間的性質を有する配線基板などを適宜選択して用いることができる。半導体チップとしては、メモリチップ、ロジックチップ、およびその他のチップを適宜選択して採用することができる。基板の両面に搭載する複数の半導体チップは、構成が同じものでもよく、異なるものでもよい。例えば、基板の一面にDRAMを搭載し、他面にFlashメモリチップ等を搭載することができる。実施形態等では、基板の両面に搭載される二つの半導体チップは、交差するよう配置する例について説明したが、場合によっては、同じ向きに配置してもよい。 As mentioned above, although the invention made | formed by this inventor was demonstrated based on embodiment etc., it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the said embodiment etc., and can be variously changed in the range which does not deviate from the summary. . For example, a rigid wiring board such as a glass epoxy board, a flexible wiring board using a polyimide board or the like, or a wiring board having an intermediate property between the two can be appropriately selected and used as the board. As the semiconductor chip, a memory chip, a logic chip, and other chips can be appropriately selected and employed. The plurality of semiconductor chips mounted on both sides of the substrate may have the same configuration or different configurations. For example, a DRAM can be mounted on one surface of the substrate and a Flash memory chip or the like can be mounted on the other surface. In the embodiments and the like, the example in which the two semiconductor chips mounted on both surfaces of the substrate are arranged so as to intersect with each other has been described.
(付記)
[付記1、第4の視点、実施形態4参照]
第1の基板の一側に、第1の絶縁層を形成する工程と、
前記第1の絶縁層に、少なくとも一つの第1の開口部と、複数の第2の開口部と、を形成する工程と、
前記第1の基板の一面上、前記第1の開口部内に、第1の半導体チップを搭載する工程と、
前記複数の第2の開口部内に、めっきによって、複数の第1の導体部を形成する工程と、
前記第1の絶縁層上に、前記複数の第1の導体部と接続する外部電極形成用のはんだボールを搭載して、複数の第1の外部電極を形成する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
(Appendix)
[
Forming a first insulating layer on one side of the first substrate;
Forming at least one first opening and a plurality of second openings in the first insulating layer;
Mounting a first semiconductor chip on one surface of the first substrate and in the first opening;
Forming a plurality of first conductor portions by plating in the plurality of second openings;
Mounting a solder ball for forming an external electrode connected to the plurality of first conductor portions on the first insulating layer to form a plurality of first external electrodes;
A method of manufacturing a semiconductor device including:
[付記2、第5の視点、実施形態4参照]
第1の基板と、
第1の基板の一側に設けられる第1の絶縁層と、
前記第1の絶縁層に設けられる、少なくとも一つの第1の開口部と、
前記第1の絶縁層に設けられる、複数の第2の開口部と、
前記第1の開口部内に搭載される、第1の半導体チップと、
前記複数の第2の開口部内に設けられ、めっきによって形成された複数の第1の導体部と、
前記第1の絶縁層上に設けられ、前記複数の第1の導体部と接続する複数の外部電極と、
を備える、半導体装置。
[
A first substrate;
A first insulating layer provided on one side of the first substrate;
At least one first opening provided in the first insulating layer;
A plurality of second openings provided in the first insulating layer;
A first semiconductor chip mounted in the first opening;
A plurality of first conductor portions provided in the plurality of second openings and formed by plating;
A plurality of external electrodes provided on the first insulating layer and connected to the plurality of first conductor portions;
A semiconductor device comprising:
第1〜第5の各視点において好ましい構成を以下に例示する。 Preferred configurations from the first to fifth viewpoints are exemplified below.
[付記3、削り出し省力化]
前記複数の第1の導体部はその一面が、露出状態で形成され、露出状態の前記一面上に、前記複数の外部電極形成用(第2のはんだボール)が搭載される。これによって、複数の第1の導体部を削り出すことなく、複数の外部電極を接続することができる。
[
One surface of each of the plurality of first conductor portions is formed in an exposed state, and the plurality of external electrode forming (second solder balls) are mounted on the one surface in the exposed state. Thereby, a plurality of external electrodes can be connected without cutting out the plurality of first conductor portions.
[付記4、削り出し省力化]
前記複数の第1の導体部は、接続対象である複数のランド又は複数の接続パッド上に、前記複数のランド又は前記複数のパッドが前記複数の第2の開口部を通じて露出している状態で形成される、
[Appendix 4, saving and labor saving]
The plurality of first conductor portions are in a state where the plurality of lands or the plurality of pads are exposed through the plurality of second openings on a plurality of lands or connection pads to be connected. It is formed,
[付記5、パターン形成容易化]
前記第1の絶縁層は、ソルダーレジストから形成され、前記第1の絶縁層および前記複数の第2の開口部を形成した後、前記複数の第1の導体部が形成される。
[Appendix 5, Ease of pattern formation]
The first insulating layer is formed of a solder resist, and after forming the first insulating layer and the plurality of second openings, the plurality of first conductor portions are formed.
[付記6、スタンドオフ確保]
前記複数の外部電極形成用(第2のはんだボール)の搭載面となる前記第1の絶縁層の表面は、前記第1の半導体チップの表面と同じ高さ又はそれよりも高く形成される。
[Appendix 6, securing standoffs]
The surface of the first insulating layer to be a mounting surface for forming the plurality of external electrodes (second solder balls) is formed at the same height as or higher than the surface of the first semiconductor chip.
[付記7、両面実装基板]
前記第1の基板の他側に、第1の絶縁層よりも薄い第2の絶縁層を形成し、前記第2の絶縁層に第3の開口部を形成し、前記第3の開口部内に第2の半導体チップを搭載する工程を含む。
[Appendix 7, Double-sided mounting board]
A second insulating layer that is thinner than the first insulating layer is formed on the other side of the first substrate, a third opening is formed in the second insulating layer, and the third opening is formed in the third opening. Including a step of mounting a second semiconductor chip.
[付記8、スタンドオフ確保、下段パッケージの接続]
前記複数の外部電極形成用(第2のはんだボール)ないし前記複数の第1の外部電極上に第3の半導体チップを搭載する第2の基板を接続する工程を含み、前記接続によって、前記第1の半導体チップと前記第2の基板との間に、前記複数の外部電極形成用(第2の)はんだボールの径ないし前記複数の第1の外部電極の厚みに対応する高さを有するスペースが形成され、前記第1の半導体チップ上の前記スペースに、前記第3の半導体チップを配置する。
[Appendix 8, securing standoff, connecting lower package]
A step of connecting a second substrate on which a third semiconductor chip is mounted on the plurality of external electrode forming (second solder balls) or the plurality of first external electrodes; A space between one semiconductor chip and the second substrate having a height corresponding to the diameter of the plurality of external electrode forming (second) solder balls or the thickness of the plurality of first external electrodes. And the third semiconductor chip is disposed in the space on the first semiconductor chip.
[付記9、スタンドオフ確保、下段パッケージの接続]
前記第2の基板上の一面上に、少なくとも一つの第4の開口部と、複数の第5の開口部を有する第3の絶縁層を形成する工程と、前記第2の基板上の他面上に、複数の第6の開口部を有する第4の絶縁層を形成する工程と、前記第4の開口部内に前記第3の半導体チップを搭載する工程と、前記第2の基板の前記一面上で前記複数の第5の開口部を通じて露出状態である、複数のランド上に、前記複数の外部電極形成用(第2の)はんだボールないし前記複数の第1の外部電極を接続する工程と、前記第2の基板の前記他面上で、前記複数の第6の開口部を通じて露出状態である、複数のランド上に、複数の第3のはんだボールを接続して複数の第2の外部電極を形成する工程と、を含む。
[Appendix 9, securing standoff, connecting lower package]
Forming a third insulating layer having at least one fourth opening and a plurality of fifth openings on one surface of the second substrate; and another surface on the second substrate. A step of forming a fourth insulating layer having a plurality of sixth openings, a step of mounting the third semiconductor chip in the fourth openings, and the one surface of the second substrate. Connecting the plurality of external electrode forming (second) solder balls or the plurality of first external electrodes onto the plurality of lands exposed through the plurality of fifth openings. A plurality of second solder balls connected to a plurality of lands on the other surface of the second substrate and exposed through the plurality of sixth openings. Forming an electrode.
[付記10、封止材中の第7の開口部]
前記第1の基板の他側に、前記第2の半導体チップを覆う封止材を供給する工程と、前記封止材ないし該封止材によって形成された封止層中に、複数の第7の開口部を形成する工程と、前記複数の第7の開口部内に、前記第2の半導体チップ又は前記第1の導体部と電気的に接続される複数の第2の導体部を形成する工程と、を含む。
[Supplementary Note 10, Seventh Opening in Sealant]
A step of supplying a sealing material covering the second semiconductor chip to the other side of the first substrate; and a plurality of seventh layers in the sealing material or a sealing layer formed by the sealing material. And forming a plurality of second conductor portions electrically connected to the second semiconductor chip or the first conductor portion in the plurality of seventh openings. And including.
[付記11、上段パッケージ追加]
前記複数の第2の導体部上に、複数の半導体チップが両面実装された第3の基板を接続する工程を含む。
[
The method includes a step of connecting a third substrate having a plurality of semiconductor chips mounted on both sides on the plurality of second conductor portions.
[付記12、はんだボール両側が開口部内の導体部と接続]
前記第2の基板の一側に、第5の絶縁層を形成する工程と、前記第5の絶縁層に、複数の第8の開口部を形成する工程と、前記複数の第8の開口部内に、複数の第3の導体部を形成する工程と、前記複数の第3の導体部と、前記複数の外部電極形成用(第2の)はんだボールないし前記複数の第1の外部電極を接続する工程と、を含む。
[
Forming a fifth insulating layer on one side of the second substrate; forming a plurality of eighth openings in the fifth insulating layer; and within the plurality of eighth openings. A plurality of third conductor portions, a plurality of third conductor portions, and a plurality of (second) solder balls for forming external electrodes or a plurality of first external electrodes. And a step of performing.
[付記13、チップ交差配置]
前記第1の基板の一側に搭載される前記第1の半導体チップと、前記第1の基板の他側に搭載される前記第2の半導体チップとは、前記第1の半導体チップが有する複数の第1の電極パッドと、前記第2の半導体チップが有する複数の第2の電極パッドとが、平面視でないし前記第1の基板の厚み方向からみて重ならないよう、交差状態で配置される。
[
The first semiconductor chip mounted on one side of the first substrate and the second semiconductor chip mounted on the other side of the first substrate include a plurality of the first semiconductor chip. The first electrode pads and the plurality of second electrode pads of the second semiconductor chip are arranged in an intersecting state so as not to be seen in a plan view and do not overlap in the thickness direction of the first substrate. .
[付記14]
付記14の半導体装置は、付記1および3〜13のいずれか一の製造方法において形成される構造を有する。
[Appendix 14]
The semiconductor device of appendix 14 has a structure formed by the manufacturing method of any one of
なお、本発明の全開示(請求の範囲及び図面を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素(各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む)の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲及び図面を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。また、本願に記載の数値及び数値範囲については、明記がなくともその任意の中間値、下位数値、及び、小範囲が記載されているものとみなされる。 It should be noted that the embodiments and examples may be changed and adjusted within the scope of the entire disclosure (including claims and drawings) of the present invention and based on the basic technical concept. Various combinations or selections of various disclosed elements (including each element of each claim, each element of each embodiment or example, each element of each drawing, etc.) are included within the scope of the claims of the present invention. Is possible. That is, the present invention naturally includes various variations and modifications that could be made by those skilled in the art according to the entire disclosure including the claims and the drawings, and the technical idea. Further, regarding numerical values and numerical ranges described in the present application, it is considered that any intermediate value, lower numerical value, and small range are described even if not specified.
1,2,3,4 半導体装置、積層型半導体装置
1a 上段パッケージ、第1の上段パッケージ
1b 下段パッケージ
2a 第1の上段パッケージ
2b 下段パッケージ
2c 第2の上段パッケージ
3a 上段パッケージ
3b 下段パッケージ
4a 上段パッケージ
11 第1の基板(配線基板、両面実装基板)
11a 第1の接続パッド
11b 第2の接続パッド
11c ランド
12 第2の基板(図4、下段パッケージ1bの基板)
12a 第3の接続パッド
12c ランド
13 第3の基板(実施形態2、図9、第2の上段パッケージ2cの基板)
13c ランド(実施形態2、図9)
21 第1の絶縁層(第1の基板11の一面上)
22 第2の絶縁層(第1の基板11の他面上)
23 第3の絶縁層(第2の基板12の一面上)
24 第4の絶縁層(第2の基板12の他面上)
25 第5の絶縁層(第2の基板12の一面上)
26 第6の絶縁層(第2の基板12の他面上)
31 第1の半導体チップ(図3中下側)
31a 第1の電極パッド
31b 第1のバンプ電極
31c はんだ層
32 第2の半導体チップ(図3中上側)
32a 第2の電極パッド
32b 第2のバンプ電極
32c はんだ層
33 第3の半導体チップ(実施形態2、図9)
33a 第3の電極パッド
33b 第3のバンプ電極
41 第1の開口部(実施形態1、図4、第1の基板11の一面上の第1の絶縁層21内、第1の半導体チップ31収容)
42 第2の開口部(実施形態1、図4、第1の基板11の一面上の第1の絶縁層21内、第1の導体部61形成用)
43 第3の開口部(実施形態1、図4、第1の基板11の他面上の第2の絶縁層22内、第2の半導体チップ32収容)
44 第4の開口部(実施形態1、図4、第2の基板12の一面上の第3の絶縁層23内、第3の半導体チップ33収容)
45 第5の開口部(実施形態1、図4、第2の基板12の一面上の第3の絶縁層23内)
46 第6の開口部(実施形態1、図4、第2の基板12の他面上の第4の絶縁層24内)
47 第7の開口部(実施形態2、図8、封止層72内、第2の導体部62形成用)
48 第8の開口部(実施形態3、図12、第5の絶縁層25内、第3の導体部63形成用)
51 第1のはんだボール(小ボール、第1の導体部61形成用)
52 第2のはんだボール,第1の外部電極(実施形態1および3、図4および図9、下段接続用)
53 第3のはんだボール,第2の外部電極(実施形態1、図4、さらに下段接続用)
61 第1の導体部(実施形態1、図3)
62 第2の導体部(実施形態2、図8、封止層72の第7の開口部47内)
63 第3の導体部(実施形態3、図12、第2の基板12上の第5の絶縁層25内の第8の開口部48内)
71 充填材(樹脂充填材)、充填層
72 封止材(封止樹脂)、封止層
BT ボールマウント装置
DT ダイボンディング装置
DB ダイシングブレード
DTa ダイシングテープ
DL ダイシングライン
LO レーザ発振器
PA 製品領域
SO スタンドオフ
1, 2, 3, 4 Semiconductor device, stacked
11a
12a
13c land (
21 1st insulating layer (on one surface of the 1st board | substrate 11)
22 2nd insulating layer (on the other surface of the 1st board | substrate 11)
23 Third insulating layer (on one surface of the second substrate 12)
24 Fourth insulating layer (on the other surface of the second substrate 12)
25 Fifth insulating layer (on one surface of the second substrate 12)
26 Sixth insulating layer (on the other surface of the second substrate 12)
31 First semiconductor chip (lower side in FIG. 3)
31a
32a
33a
42 Second opening (
43 3rd opening (
44 Fourth opening (
45 Fifth opening (
46 Sixth opening (
47 7th opening (
48 Eighth opening (
51 First solder ball (small ball, for forming the first conductor 61)
52 Second solder ball, first external electrode (Embodiments 1 and 3, FIGS. 4 and 9, for lower connection)
53 Third solder ball, second external electrode (
61 1st conductor part (
62 2nd conductor part (
63 3rd conductor part (
71 Filler (Resin Filler),
Claims (20)
前記第1の絶縁層に、少なくとも一つの第1の開口部と、複数の第2の開口部と、を形成する工程と、
前記第1の基板の一面上、前記第1の開口部内に、第1の半導体チップを搭載する工程と、
前記複数の第2の開口部内に、複数の第1のはんだボールを供給する工程と、
前記複数の第1のはんだボールを溶融させて、前記複数の第2の開口部内に複数の第1の導体部を形成する工程と、
前記第1の絶縁層上に、前記複数の第1の導体部と接続する複数の第2のはんだボールを搭載して、複数の第1の外部電極を形成する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。 Forming a first insulating layer on one side of the first substrate;
Forming at least one first opening and a plurality of second openings in the first insulating layer;
Mounting a first semiconductor chip on one surface of the first substrate and in the first opening;
Supplying a plurality of first solder balls into the plurality of second openings;
Melting the plurality of first solder balls to form a plurality of first conductor portions in the plurality of second openings;
Mounting a plurality of second solder balls connected to the plurality of first conductor portions on the first insulating layer to form a plurality of first external electrodes;
A method of manufacturing a semiconductor device including:
露出状態の前記一面上に、前記複数の第2のはんだボールが搭載される、
請求項1記載の半導体装置の製造方法。 One surface of the plurality of first conductor portions is formed in an exposed state,
The plurality of second solder balls are mounted on the exposed surface.
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
請求項1又は2記載の半導体装置の製造方法。 The plurality of first conductor portions are in a state where the plurality of lands or the plurality of pads are exposed through the plurality of second openings on a plurality of lands or connection pads to be connected. It is formed,
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
前記第1の絶縁層および前記複数の第2の開口部を形成した後、前記複数の第1の導体部が形成される、
請求項1〜3のいずれか一記載の半導体装置の製造方法。 The first insulating layer is formed of a solder resist,
After forming the first insulating layer and the plurality of second openings, the plurality of first conductor portions are formed.
The manufacturing method of the semiconductor device as described in any one of Claims 1-3.
前記接続によって、前記第1の半導体チップと前記第2の基板との間に、前記複数の第2のはんだボールの径ないし前記複数の第1の外部電極の厚みに対応する高さを有するスペースが形成され、
前記第1の半導体チップ上の前記スペースに、前記第3の半導体チップを配置する、請求項1〜6のいずれか一記載の半導体装置の製造方法。 Connecting a second substrate on which a third semiconductor chip is mounted on the plurality of second solder balls or the plurality of first external electrodes,
A space having a height corresponding to a diameter of the plurality of second solder balls or a thickness of the plurality of first external electrodes between the first semiconductor chip and the second substrate by the connection. Formed,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the third semiconductor chip is disposed in the space on the first semiconductor chip.
前記第2の基板上の他面上に、複数の第6の開口部を有する第4の絶縁層を形成する工程と、
前記第4の開口部内に前記第3の半導体チップを搭載する工程と、
前記第2の基板の前記一面上で前記複数の第5の開口部を通じて露出状態である、複数のランド上に、前記複数の第2のはんだボールないし前記複数の第1の外部電極を接続する工程と、
前記第2の基板の前記他面上で、前記複数の第6の開口部を通じて露出状態である、複数のランド上に、複数の第3のはんだボールを接続して複数の第2の外部電極を形成する工程と、
を含む請求項7記載の半導体装置の製造方法。 Forming a third insulating layer having at least one fourth opening and a plurality of fifth openings on one surface of the second substrate;
Forming a fourth insulating layer having a plurality of sixth openings on the other surface of the second substrate;
Mounting the third semiconductor chip in the fourth opening;
The plurality of second solder balls or the plurality of first external electrodes are connected to the plurality of lands exposed through the plurality of fifth openings on the one surface of the second substrate. Process,
A plurality of second external electrodes are formed by connecting a plurality of third solder balls on the plurality of lands that are exposed through the plurality of sixth openings on the other surface of the second substrate. Forming a step;
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7.
前記封止材ないし該封止材によって形成された封止層中に、複数の第7の開口部を形成する工程と、
前記複数の第7の開口部内に、前記第2の半導体チップ又は前記第1の導体部と電気的に接続される複数の第2の導体部を形成する工程と、
を含む請求項1〜8のいずれか一記載の半導体装置の製造方法。 Supplying a sealing material covering the second semiconductor chip to the other side of the first substrate;
Forming a plurality of seventh openings in the sealing material or the sealing layer formed by the sealing material;
Forming a plurality of second conductor portions electrically connected to the second semiconductor chip or the first conductor portion in the plurality of seventh openings;
The manufacturing method of the semiconductor device as described in any one of Claims 1-8 containing these.
前記第5の絶縁層に、複数の第8の開口部を形成する工程と、
前記複数の第8の開口部内に、複数の第3の導体部を形成する工程と、
前記複数の第3の導体部と、前記複数の第2のはんだボールないし前記複数の第1の外部電極を接続する工程と、
を含む請求項7、9および10のいずれか一記載の半導体装置の製造方法。 Forming a fifth insulating layer on one side of the second substrate;
Forming a plurality of eighth openings in the fifth insulating layer;
Forming a plurality of third conductor portions in the plurality of eighth openings;
Connecting the plurality of third conductor portions and the plurality of second solder balls or the plurality of first external electrodes;
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, comprising:
前記絶縁層に、複数の開口部を形成する工程と、
前記複数の開口部内に、複数の第1のはんだボールを供給する工程と、
前記複数のはんだボールを溶融させて、前記複数の開口部内に前記導体部を形成する工程と、
前記絶縁層上に、前記複数の導体部と接続する複数の第2のはんだボールを搭載する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。 Forming an insulating layer on one side of the substrate;
Forming a plurality of openings in the insulating layer;
Supplying a plurality of first solder balls into the plurality of openings;
Melting the plurality of solder balls to form the conductor portion in the plurality of openings; and
Mounting a plurality of second solder balls connected to the plurality of conductor portions on the insulating layer;
A method of manufacturing a semiconductor device including:
第1の基板の一側に設けられ、ソルダーレジストから形成される第1の絶縁層と、
前記第1の絶縁層に設けられる、少なくとも一つの第1の開口部と、
前記第1の絶縁層に設けられる、複数の第2の開口部と、
前記第1の開口部内に搭載される、第1の半導体チップと、
前記複数の第2の開口部内に設けられる複数の第1の導体部と、
前記第1の絶縁層上に設けられ、前記複数の第1の導体部と接続する複数の外部電極と、
を備える、半導体装置。 A first substrate;
A first insulating layer provided on one side of the first substrate and formed from a solder resist;
At least one first opening provided in the first insulating layer;
A plurality of second openings provided in the first insulating layer;
A first semiconductor chip mounted in the first opening;
A plurality of first conductor portions provided in the plurality of second openings;
A plurality of external electrodes provided on the first insulating layer and connected to the plurality of first conductor portions;
A semiconductor device comprising:
前記第2の絶縁層に設けられる第3の開口部と、
前記第1の基板の他面上、前記第3の開口部内に搭載される第2の半導体チップと、
を備える請求項15又は16記載の半導体装置。 A second insulating layer provided on the other side of the first substrate and thinner than the first insulating layer;
A third opening provided in the second insulating layer;
A second semiconductor chip mounted in the third opening on the other surface of the first substrate;
A semiconductor device according to claim 15 or 16.
前記封止層に設けられる、複数の第7の開口部と、
前記複数の第7の開口部内に設けられ、前記第2の半導体チップ又は前記第1の導体層と電気的に接続される複数の第2の導体部と、
前記封止材ないし封止層上に、前記複数の第2の導体部と電気的に接続するよう設けられる、複数の第2の外部電極と、
を備える請求項17記載の半導体装置。 A sealing layer provided on the other side of the first substrate and covering the second semiconductor chip; and a plurality of seventh openings provided in the sealing layer;
A plurality of second conductor portions provided in the plurality of seventh openings and electrically connected to the second semiconductor chip or the first conductor layer;
A plurality of second external electrodes provided on the sealing material or the sealing layer so as to be electrically connected to the plurality of second conductor portions;
A semiconductor device according to claim 17.
前記第1の半導体チップと前記第2の基板との間に形成され、前記複数の第1の外部電極の厚みに対応する高さを有するスペースと、
前記第2の基板に搭載され、前記第1の半導体チップ上の前記スペースに配置される、第3の半導体チップと、
を備える、請求項15〜18のいずれか一記載の半導体装置。 A second substrate connected on the plurality of first external electrodes;
A space formed between the first semiconductor chip and the second substrate and having a height corresponding to the thickness of the plurality of first external electrodes;
A third semiconductor chip mounted on the second substrate and disposed in the space on the first semiconductor chip;
The semiconductor device as described in any one of Claims 15-18 provided with these.
前記第5の絶縁層に設けられる、複数の第8の開口部と、
前記複数の第8の開口部内に設けられ、前記複数の第1の外部電極と接続する複数の第3の導体部と、
を備える請求項19記載の半導体装置。 A fifth insulating layer provided on one side of the second substrate;
A plurality of eighth openings provided in the fifth insulating layer;
A plurality of third conductor portions provided in the plurality of eighth openings and connected to the plurality of first external electrodes;
The semiconductor device according to claim 19.
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