JP2016201468A - 半導体パッケージ及びその製造方法 - Google Patents

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俊寛 岩崎
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道昭 玉川
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Abstract

【課題】半導体チップの素子面から半導体パッケージの表面までの熱抵抗を低減する。また、メタルの分割パターンニングを容易に実現し、シリコンとメタルの熱膨張係数差で発生する応力を大幅に低減させ、対環境信頼性を向上させる。また、ＴＩＭ材を用いないで半導体パッケージを製造することによって、低コスト化を実現する。
【解決手段】 電極の配置された素子面と前記素子面に対向する裏面を有し、樹脂に覆われた半導体チップと、前記電極に直接又は前記樹脂に配置された第１開口部を介して接続される第１の配線と、前記樹脂に配置された第２開口部を介し、前記裏面と接続される第２の配線とを有する半導体パッケージを提供する。
【選択図】図１２

Description

本発明は、半導体パッケージに関し、特に熱抵抗を低減し、環境信頼性を向上した半導体パッケージ及びその製造方法における技術に関する。
従来の半導体パッケージの構造においては、半導体チップと半導体チップを搭載するダイパットとの間の、熱的及び機械的な接続に、サーマルインターフェースマテリアル（ＴＩＭ）が使用されるのが一般的である。ＴＩＭには、Ａｇペースト等の熱伝導性の高い物質を樹脂に含浸させたものと、はんだ等の金属溶融接合させるものに大別される。
特開２０１２−９９７７９号公報
樹脂含浸タイプのＴＩＭは、弾性率が低いため応力緩和の点では優れている。しかし、材料強度そのものが低く、温度サイクル試験などの対環境試験で容易に破壊されやすいという課題がある。さらには、熱伝導率も低く、パワーデバイス等で要求される仕様を満足することが困難になるという問題がある。また、金属溶融接合タイプのＴＩＭは、熱伝導率は比較的良好である。しかし、半導体チップとダイパッドの熱膨張係数差による応力が非常に高いので、破断強度は比較的高いものの、熱膨張係数差に伴う応力破壊が発生しやすいという問題がある。
本発明は、半導体チップの電極の配置された素子面に直接メタライズを行うことによって、半導体チップの電極の配置された素子面から半導体パッケージの表面までの熱抵抗を低減することを、課題の一つとする。
また、本発明は、半導体チップの電極が配置されない裏面に直接メタライズを行うことによって、半導体チップの裏面から半導体パッケージの表面までの熱抵抗を低減することを、課題の一つとする。
また、本発明は、製造過程にめっきプロセスを適用することによって、メタルの分割パターンニングを容易に実現し、シリコンとメタルの熱膨張係数差で発生する応力を大幅に低減させ、対環境信頼性を向上させることも課題の一つとする。
また、本発明は、ＴＩＭ材を用いないで半導体パッケージを製造することによって、低コスト化を実現することも課題の一つとする。
本発明の一実施形態に係る半導体パッケージは、電極の配置された素子面と素子面に対向する裏面を有し、樹脂に覆われた半導体チップと、素子面に直接又は樹脂に配置された第１ビアを介して接続される第１の配線と、樹脂に配置された第２開口部を介し、裏面と接続される第２の配線とを有する。
また、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージは、電極の配置された素子面と素子面に対向する裏面を有し、樹脂に覆われた複数の半導体チップと、素子面に直接又は樹脂に配置された第１開口部を介して接続される第１の配線と、樹脂に配置された第２開口部を介し、裏面と接続される第２の配線と、第２の配線が配置された樹脂の層に、樹脂に配置された複数の第３開口部を介して第１の配線と電気的に接続される第３の配線とを有し、第３の配線は、複数の半導体チップのうち互いに異なる半導体チップの電極を電気的に接続することを特徴とする。
第１の配線は、Ａｕ、Ｎｉ及びＣｕが順に積層された構造を有してもよい。
また、第２の配線は、バリアメタルとＣｕが積層された構造を有してもよい。
また、第２開口部を複数配置してもよい。
本発明の一実施形態に係る半導体パッケージの製造方法は、半導体チップを、半導体チップの電極が配置された素子面を上に、素子面に対向する裏面を下にして、固定材の上に載置し、固定材上に半導体チップを埋設するよう第１の樹脂を充填し、第１の樹脂に素子面を露出する第１開口部を形成し、素子面上に第１の配線をめっき法によって形成し、固定材を除去し、支持板上に第１の配線を下にして第１の樹脂に埋設された半導体チップを載置し、裏面及び第１の樹脂上に第２の樹脂を充填し、第２の樹脂に裏面を露出する第２開口部を形成し、第２の樹脂上にめっきレジストを形成し、裏面上に第２の配線をめっき法によって形成する。
また、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージの製造方法は、複数の半導体チップを、複数の半導体チップの電極が配置された素子面を上に、素子面に対向する裏面を下にして、固定材の上に載置し、固定材上に半導体チップを埋設するよう第１の樹脂を充填し、第１の樹脂に素子面を露出する第１開口部を形成し、素子面上に第１の配線をめっき法によって形成し、固定材を除去し、支持板上に第１の配線を下にして第１の樹脂に埋設された半導体チップを載置し、裏面及び第１の樹脂上に、第２の樹脂を充填し、第２の樹脂に、裏面を露出する第２開口部と、第１の配線を露出する第３開口部を形成し、第２の樹脂上にめっきレジストを形成し、第２開口部、第３開口部及び第２の樹脂上にＣｕをめっきすることによって、第２開口部及び第２の樹脂上に第２の配線を形成し、第３開口部及び第２の樹脂上に第３の配線を形成し、第３の配線は、複数の半導体チップのうち互いに異なる半導体チップの電極を電気的に接続する。
また、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージの製造方法は、支持板に感光性レジストを塗布し、感光性レジストの一部を開口し、開口に第１の配線をめっき法によって形成し、電極の配置された素子面と素子面に対向する裏面を有する半導体チップを、第１の配線上に、第１の配線と電極が接続するようフリップチップ接続し、支持板上に、半導体チップ及び第１の配線を埋設するよう樹脂を充填し、樹脂に裏面を露出する第２開口部を形成し、第２の樹脂上にめっきレジストを形成し、裏面上に第２の配線をめっき法によって形成する。
また、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージの製造方法は、支持板に感光性レジストを塗布し、感光性レジストの一部を開口し、開口に第１の配線をめっき法によって形成し、電極の配置された素子面と素子面に対向する裏面を有する複数の半導体チップを、第１の配線上に、第１の配線と電極が接続するようフリップチップ接続し、支持板上に、複数の半導体チップ及び第１の配線を埋設するよう樹脂を充填し、樹脂に、裏面を露出する第２開口部と、第１の配線を露出する第３開口部を形成し、樹脂上にめっきレジストを形成し、第２開口部、第３開口部及び樹脂上にＣｕをめっきすることによって、第２開口部及び樹脂上に第２の配線を形成し、第３開口部及び樹脂上に第３の配線を形成し、第３の配線は、複数の半導体チップのうち互いに異なる半導体チップの電極を電気的に接続する。
第１の配線の形成は、最下層にＡｕめっきを実施し、次にＮｉめっきを実施し、次にＣｕめっきを施してもよい。
また、第２の配線の形成は、バリアメタルをスパッタリングし、次にＣｕめっきを施してもよい。
本発明の一実施形態によれば、半導体チップの電極の配置された素子面から半導体パッケージの表面までの熱抵抗を低減することができる。また、メタルの分割パターンニングを容易に実現し、シリコンとメタルの熱膨張係数差で発生する応力を大幅に低減させ、対環境信頼性を向上させることができる。また、ＴＩＭ材を用いないで半導体パッケージを製造することによって、低コスト化を実現することができる。
本発明の第１実施形態に係る半導体パッケージの概略図である。 本発明の第１実施形態に係る半導体パッケージの製造過程を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る半導体パッケージの製造過程を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る半導体パッケージの製造過程を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る半導体パッケージの製造過程を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る半導体パッケージの製造過程を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る半導体パッケージの製造過程を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る半導体パッケージの製造過程を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る半導体パッケージの製造過程を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る半導体パッケージの製造過程を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る半導体パッケージの製造過程を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る半導体パッケージの断面図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体パッケージの製造過程を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体パッケージの製造過程を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体パッケージの製造過程を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体パッケージの製造過程を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体パッケージの製造過程を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体パッケージの製造過程を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体パッケージの製造過程を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体パッケージの製造過程を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体パッケージの製造過程を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体パッケージの製造過程を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体パッケージの製造過程を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体パッケージの製造過程を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体パッケージの断面図である。 本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係る半導体パッケージの変形例１を示す、垂直及び水平断面図である。 本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係る半導体パッケージの変形例２を示す、垂直及び水平断面図である。 本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係る半導体パッケージの変形例３を示す、垂直及び水平断面図である。 本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係る半導体パッケージの変形例４を示す、垂直及び水平断面図である。 本発明の第３実施形態に係る半導体パッケージの水平断面図である。 本発明の第３実施形態に係る半導体パッケージの垂直断面図である。 本発明の第３実施形態に係る半導体パッケージの垂直断面図である。 本発明の第３実施形態に係る半導体パッケージの垂直断面図である。 本発明の第３実施形態に係る半導体パッケージの変形例を示す、垂直断面図である。 本発明の第３実施形態に係る半導体パッケージの変形例の製造工程を示す、垂直断面図である。 本発明の第３実施形態に係る半導体パッケージの変形例の製造工程を示す、垂直断面図である。 本発明の第３実施形態に係る半導体パッケージの変形例を示す、垂直断面図である。 本発明の第３実施形態に係る半導体パッケージの別の変形例を示す、垂直断面図である。 本発明の第３実施形態に係る半導体パッケージの別の変形例を示す、垂直断面図である。
以下、図面を参照して本発明に係る半導体パッケージについて説明する。ただし、本発明に係る半導体パッケージは多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、本実施形態で参照する図面において、同一部分又は同様の機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
＜第１実施形態＞
図１乃至図１２を用いて、第１実施形態に係る半導体パッケージの構成及びその製造方法について説明する。
［半導体パッケージの全体構成］
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体パッケージ１００の全体構成を示す概略図である。半導体チップ２０は、樹脂４０の中に埋設されている。第２の配線７０は、ビア（図示せず）を介して半導体チップ２０の上面に接続される。また、第１の配線（図示せず）は半導体パッケージ１００の下側に形成され、半導体チップ２０の電極２６（図示せず）に直接接続される。また、第１の配線と配線８０は、ビアを介して電気的に接続される。
［第１実施形態に係る半導体パッケージの製造方法］
図２乃至１２は、本発明の第１実施形態に係る半導体パッケージ１００の製造過程を順に示した図であり、図１のＩ−Ｉ’線における断面図を示したものである。
図２は、支持板１１上に感光性のフォトレジスト１３を形成した状態を示している。支持板１１には、エッチング性に優れた銅（Ｃｕ）等が好適に利用できる。
図３は、図２からフォトリソグラフィ工程を経た後の状態を示している。フォトレジスト１３に所定の配線パターンが露光／現像され、ビア（開口部）が形成される。
なお、図２および図３では、感光性のフォトレジスト１３を適用した形成方法を説明したが、フォトレジスト１３の代わりに非感光性のレジストを適用することも可能である。非感光性のレジストをフォトレジスト１３の代わりに適用した場合には、図２と同様に非感光性レジストを支持板１１に配置した後に、エキシマレーザー、炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレーザー等で開口部を形成する。
図４は、第１の配線６０がめっきによって形成された状態を示している。第１の配線６０には、Ｃｕ等の金属が好適に用いられる。外部端子を保護するために、第１の配線６０は、最下層に金（Ａｕ）めっき、次にＣｕエッチングのバリアメタルとしてニッケル（Ｎｉ）めっきを施してから、Ｃｕめっきを施してもよい。なお、バリアメタルは複数の金属層によって構成されてもよく、例えば、Ｔｉ／Ｃｕ、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｇ等であってもよい。
第１の配線６０を形成した後に、フォトレジスト１３を剥離・除去する（図５）。
次に、半導体チップ２０をフリップチップ工法によって、第１の配線６０上に載置する（図６）。半導体チップ２０は、電極２６が配置された素子面２２と、素子面２２に対向する裏面２４を有する。なお、本明細書における「素子面」とは、電極２６が配置された部分と、電極が配置されていない半導体チップ２０の表面を含む。電極２６が第１の配線６０に接続されるように、半導体チップ２０は素子面２２を下側（第１の配線側）にして実装される。
次に、支持板１１上に形成した第１の配線６０及び半導体チップ２０を封止するように、樹脂４０を真空プレス法などによって充填する（図７）。樹脂４０には、非感光性樹脂、あるいは感光性樹脂等が用いられてもよい。
次に、充填した樹脂４０に開口部４１及び４２を開口する（図８）。開口部４１は半導体チップ２０の裏面２４を露出し、開口部４２は第１の配線６０を露出するように、それぞれ所定の位置に形成される。半導体チップ２０の裏面２４を露出する開口部４１は、半導体チップ２０の形状に沿って、矩形状の比較的大きな口径の開口であってもよい。
樹脂４０に非感光性樹脂を用いた場合には、エキシマレーザー等を適用して、ビアを開口する。樹脂４０に感光性樹脂を用いた場合には、露光・現像法を適用することによって、ビアを開口する。樹脂４０にビアを開口した後に、全面スパッタ法によって、チタン（Ｔｉ）、Ｃｕ等の蒸着膜を形成する。
次に、樹脂４０上の所定の位置に、めっきレジスト１４を形成する（図９）。めっきレジスト１４は、露光・現像法によって形成してもよい。
次に、開口部４１及び４２にシード膜をスパッタ形成した後に、めっき法によりＣｕをフィルドめっきする。さらに、Ｃｕがめっきされた開口部４１及びその周辺の樹脂４０上に、めっき法によりＣｕをフィルドめっきして、第２の配線７０を形成する。同様に、Ｃｕがめっきされた開口部４２及びその周辺の樹脂４０上に、配線８０が形成される（図１０）。めっきレジスト１４は、第２の配線７０と配線８０が接触しないように配置されていることがわかる。
次に、めっきレジスト１４を剥離・除去する（図１１）。また、シード膜をエッチング法によって除去する。
最後に、支持板１１をエッチング法によって除去し、半導体パッケージ１００が完成される（図１２）。
本発明の第１実施形態に係る半導体パッケージ１００は、第２の配線７０が、大口径の開口部４１を介して、半導体チップ２０の裏面２４に直接メタライズすることによって形成される。このような構成を有することによって、半導体チップ２０の裏面２４から、半導体パッケージ１００の表面に形成される第２の配線７０までの熱抵抗を、低減することが可能となる。また、従来技術で用いられていたＴＩＭ材が不要となるので、低コスト化も実現することができる。
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る半導体パッケージの構成及びその製造方法について説明する。なお、半導体パッケージの全体構造は、第１実施形態で説明した図１と同様である。
［第２実施形態に係る半導体パッケージの製造方法］
図１３乃至２５は、本発明の第１実施形態に係る半導体パッケージ１００の製造過程を順に示した図であり、図１のＩ−Ｉ’線における断面図を示したものである。
図１３は、支持板１１上に仮固定材１６を形成した状態を示している。支持板１１には、エッチング特性に優れたＣｕ等が好適に利用できる。また、仮固定材１６は、第２実施形態の製造工程において半導体チップ２０を仮に固定するために形成され、例えば樹脂等が用いられる。
次に、仮固定材１６上に、半導体チップ２０の裏面２４が仮固定材１６に接するように配置する（図１４）。すなわち、半導体チップ２０の電極２６が配置された素子面２２が上になるように、仮固定材１６上に半導体チップ２０が配置される。
次に、半導体チップ２０の素子面２２および側面が封止されるように、仮固定材１６及び半導体チップ２０上に樹脂４０を充填する（図１５）。
次に、樹脂４０に、開口部４３、４４及び４５を形成する（図１６）。ここで、開口部４３及び開口部４４は、半導体チップ２０の電極２６を露出するように形成される。ただし、これらの開口部は、必ずしも電極だけを露出するように形成されるのではなく、半導体チップ２０の電極２６が配置されていない半導体チップ２０の表面を露出するように形成されてもよい。また、開口部４５は、樹脂４０の上側の表面から、半導体チップ２０の電極２６が配置された位置までの範囲の深さに形成され、一部は開口部４４と共通する。すなわち、開口部４５及び開口部４４の製造工程としては、先に開口部４５が形成され、次に、開口部４５の一部で、電極２６を露出する所定の位置に開口部４４を形成してもよい。
次に、開口部４３、４４及び４５に、めっき法によりＣｕをフィルドめっきする。開口部４３にビア６３が、開口部４４にビア６４が、開口部４５に第１の配線６０が、それぞれ形成される（図１７）。
次に、支持板１１及び仮固定材１６を除去する（図１８）。
次に、図１８で示される半導体チップ２０、樹脂４０、第１の配線６０等からなる構造体を、上下反転して、上面に固定材１７が形成された支持板１２上に載置する（図１９）。すなわち、第１の配線６０が形成された面と固定材１７が接し、半導体チップ２０の裏面２４が上側になるように載置される。
次に、半導体チップ２０の裏面２４及び樹脂４０の上側に、さらに樹脂を充填する（図２０）。以下、既に形成されていた樹脂４０と、この工程で充填した樹脂をあわせて、樹脂４０として説明する。
次に、樹脂４０に、開口部４６及び４７を形成する（図２１）。開口部４６は半導体チップ２０の裏面２４を露出し、開口部４７は第１の配線６０を露出するように、それぞれ所定の位置に形成される。半導体チップ２０の裏面２４を露出する開口部４６は、半導体チップ２０の形状に沿って、矩形状の比較的大きな口径の開口であってもよい。
次に、樹脂４０上の所定の位置に、めっきレジスト１５を形成する（図２２）。
次に、開口部４６及び４７に、めっき法によりＣｕをフィルドめっきして、ビア７１及び８１を形成する。さらに、ビア７１及びその周辺の樹脂４１上に、めっき法によりＣｕをフィルドめっきして、第２の配線７０を形成する。同様に、ビア８１及びその周辺の樹脂４１上に、配線８０を形成する（図２３）。めっきレジスト１５は、第２の配線７０と配線８０が接触しないように配置されていることがわかる。
次に、めっきレジスト１５を剥離・除去する（図２４）。また、シード膜をエッチング法によって除去する。
最後に、支持板１２及び固定材１７を除去し、半導体パッケージ１００が完成される（図２５）。
本発明の第２実施形態に係る半導体パッケージ１００も、第２の配線７０が、大口径の開口部４１を介して、半導体チップ２０の裏面２４に直接メタライズすることによって形成される。このような構成を有することによって、半導体チップ２０の裏面２４から、半導体パッケージ１００の表面に形成される第２の配線７０までの熱抵抗を、低減することが可能となる。また、従来技術で用いられていたＴＩＭ材が不要となるので、低コスト化も実現することができる。
本発明の第２実施形態によると、半導体チップ２０の電極２６と配線６０とをビアを介してめっき法で形成していることにより、一般的なはんだ材を接合材料としたフリップチップ接続する場合と比較して、高温環境ではんだと電極またはビアとの間で金属間化合物の成長が発生することがないため、信頼性の高い半導体パッケージが実現できる。更には、半導体チップの電極が配置されていない部分に設けた開口部へめっきを充填することで、半導体パッケージの両面から冷却することが可能となり、低熱抵抗な半導体パッケージが実現可能となる。
［変形例］
第１実施形態及び第２実施形態では、樹脂４６に半導体チップ２０の形状に沿った矩形状の比較的大きな口径の開口部４１又は４６を開口して、めっき法によりビア７１を形成した。ここで、フォトリソグラフィによるパターンニングで、メタルの分割パターニングを容易に実現することができるので、以下に示す分割パターニングを容易に形成することが可能となる。
図２６は、本発明の第１実施形態又は第２実施形態に係る半導体パッケージの、変形例１を示した図である。図２６の（Ｂ）は、半導体パッケージの垂直断面図を示している。また、図２６の（Ａ）は、図２６の（Ｂ）のＩＩ−ＩＩ’線における水平断面図を示している。なお、点線２０’で囲まれた領域は、半導体チップ２０（図示せず）が配置されている場所を示している。
変形例１と、第１実施例及び第２実施例とを比較すると、図９で示した第１実施形態における開口部４１を形成する工程と、図２１で示した第２実施形態における開口部４６を形成する工程が異なる。変形例１では、比較的小さい矩形状の開口部を、平面上で縦横に４×４個形成する。これらの開口部にめっき法によってＣｕを充填してビア７２を形成する。ビア７２を形成した後は、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、ビア７２及びその周辺の樹脂４０上に、第２の配線７０を形成する。
図２７は、本発明の第１実施形態又は第２実施形態に係る半導体パッケージの、変形例２を示した図である。変形例２では、平面上で半導体チップ２０の中心位置から同心円状に広がる円形状のビア７３ａ、輪状のビア７３ｂ、７３ｃ、及び輪の一部の形状を有するビア７３ｄが、それぞれ形成される。ビア７３ａ〜ｄを形成した後の工程は、変形例２と同様である。
図２８は、本発明の第１実施形態又は第２実施形態に係る半導体パッケージの、変形例３を示した図である。変形例３では、第１実施形態及び第２実施形態と同様に半導体チップ２０の形状に倣った矩形状のビア７４が形成されるが、平面上でビア７４の内側に、ビアを形成しないビア非形成部７５ａ、７５ｂ、７５ｃ及び７５ｄを有する。ビア非形成部７５ａ〜ｄはＬ字型を有し、それぞれ９０度回転した向きに形成される。また、ビア非形成部７５ａ〜ｄは、それぞれの角で四角形が示されるように配置される。
変形例１及び変形例２では、フォトリソグラフィによって、半導体チップ２０の裏面２４と第２の配線７０とを接続するビア７２を、平面上で所望の形状に形成することができる。つまり、半導体チップ２０と第２の配線７０との間に、ビア７２だけでなく、所望の位置に樹脂４０を介在させるよう形成することが可能となる。このような構造を有することによって、変形例１及び変形例２は、第１実施形態及び第２実施形態と比較して、半導体チップ２０と第２の配線７０との熱膨張係数差による応力を分散する効果を向上させることができる。
変形例３では、第２の配線７０は、ビア非形成部７５ａ〜ｄ上には形成しない。すなわち、変形例３では、ビア７４を形成した後に、ビア非形成部７５ａ〜ｄ上にめっきレジスト（図示せず）を形成する。そして、第２の配線７０を形成した後に、該めっきレジストを除去する。
変形例４は、変形例３と同様に、ビア非形成部７７ａ、７７ｂ、７７ｃ及び７７ｄが形成される。ビア非形成部７７ａ〜ｄは、円弧状を有する。ビア非形成部７７ａ〜ｄによって一つの円が示されるように、それぞれのビア非形成部７７ａ〜ｄが配置される。
変形例３及び変形例４では、変形例１及び変形例２と異なり、垂直平面上でビア非形成部の上部に配線７０を形成しないことが可能となる。このような構成を有することによって、半導体チップ２０と第２の配線７０との熱膨張係数差による応力を分散する効果を、より向上させることができる。
＜第３実施形態＞
図３０乃至図３３を用いて、第３実施形態に係る半導体パッケージの構成及びその製造方法について説明する。
図３０は、本発明の第３実施形態に係る半導体パッケージ３００の、水平方向の断面図であり、図３１乃至図３３は垂直方向の断面図である。図３０は、図３１及び図３２のＣ−Ｃ’線における水平断面図である。図３１は、図３０のＡ−Ａ’線における垂直断面図である。図３２は、図３０のＢ−Ｂ’線における垂直断面図である。そして、図３３は、図３０のＤ−Ｄ’線における垂直断面図である。
図３０乃至図３２を参照すると、半導体パッケージ３００は、半導体チップ３２０と半導体チップ４２０の、２個の半導体チップが並んで配置されていることがわかる。半導体パッケージ３００の製造方法は、第１実施形態に係る半導体パッケージ１００、又は、第２実施形態に係る半導体チップ２００の製造方法と同様である。ただし、半導体パッケージ３００では、半導体チップが２つ配置されることが、第１実施形態及び第２実施形態と異なる。また、半導体パッケージ３００では、第２の配線と同じ層に、第３の配線３９０が形成される点も異なる。なお、半導体パッケージ３００の各配線は、フォトリソグラフィ技術等を適用することにより、以下に説明する構成となるように形成することができる。
半導体パッケージ３００は、ビア３８１ａ、３８１ｂ、４８１ａ及び４８２ｂを有する。なお、図３０における３８１ａ、３８１ｂ、４８１ａ及び４８２ｂは、それぞれのビアが配置される場所を示している。ビア３８１ｂは、配線３８０と第１の配線３６０ｂとを接続する。第１の配線３６０ｂは、半導体チップ３２０の電極３２６ｂと電気的に接続されている。ビア４８１ｂは、第２の配線３７０と第１の配線４６０ｂとを接続する。第１の配線４６０ｂは、半導体チップ４２０の電極４２６ｂと電気的に接続されている。
ビア３８１ａは、第３の配線３９０と第１の配線３６０ａとを接続する。第１の配線３６０ａは、半導体チップ３２０の電極３２６ａと電気的に接続されている。ビア４８１ａは、第３の配線３９０と第１の配線４６０ａとを接続する。第１の配線４６０ａは、半導体チップ４２０の電極４２６ａと電気的に接続されている。なお、第３の配線３９０は、第２の配線３７０及び配線３８０と、同じ層に形成される。また、図３０及び図３３を参照すると明らかなように、第３の配線３９０は、第２の配線３７０及び配線３８０とは、電気的に接続されていない。
半導体チップ３２０の電極３２６ａは、第１の配線３６０ａ、ビア３８１ａ、第３の配線３９０、ビア４８１ａ、第１の配線４６０ａを介して、半導体チップ４２０の電極４２６ａと電気的に接続される。このように、本発明の第３実施形態に係る半導体パッケージ３００では、片側の面に電極を有する半導体チップ３２０及び４２０を、電極を有する面を同じくして並んで配置させた構成をとりながら、一方の半導体チップの上方に配置した配線を介することによって、双方の電極を電気的に接続させ、両半導体チップによる回路を一つのパッケージ内で構成することができる。したがって、本発明の第３実施形態に係る半導体パッケージ３００では、チップ間を電気的に接続したモジュールを構成することが可能となり、高機能化を実現することができる。
また、第２の配線３７０は、比較的口径の大きいビア３７１によって半導体チップ３２０に接続される。同様に、第２の配線４７０は、比較的口径の大きいビア４７１によって半導体チップ４２０に接続される。第２の配線３７０及び４７０は、第３の配線３９０と同一層に形成することができるので、上述した半導体チップ３２０と半導体チップ４２０の電気回路を構成させるとともに、半導体チップ３２０及び４２０の裏面から半導体パッケージ３００の表面までの熱抵抗を低減させることが可能となる。同様に、半導体チップ３２０及び４２０の電極の配置された素子面から半導体パッケージ３００の表面までの熱抵抗を低減させることが可能となる。
［変形例］
以下に、図３４乃至図３７を用いて、第３実施形態の変形例を説明する。図３４及び図３７は、本発明の第３実施形態の変形例に係る半導体パッケージの垂直断面図である。図３４は、図３０のＢ−Ｂ’線における垂直断面図であり、図３２に対応する。図３５は、図３０のＤ−Ｄ’線における垂直断面図であり、図３３に対応する。また、図３５及び図３６は、第３実施形態の変形例の製造工程を示す図である。第３実施形態を示す図３２から、図３５、図３６及び図３７の順で、第３実施例の変形例が形成される過程を示している。
第３実施形態の変形例の製造方法を説明する。まず、第３実施形態の半導体パッケージ３００の上面に、樹脂４０ａを充填する（図３５）。樹脂４０ａは、樹脂４０と同様に、非感光性樹脂あるいは感光性樹脂等が用いられてもよい。図３５を参照すると、樹脂４０ａは、第２の配線３７０および第３の配線３９０がされるように、それぞれの側面および上面を覆うように充填される。図３５には図示されないが、第２の配線４７０及び配線３８０も、樹脂４０ａによって側面及び上面が覆われる。
次に、樹脂４０ａに開口部を形成し、第２の配線３７０の上面の一部又は全部を露出させる（図３６）。なお、第３の配線３９０の上面には開口部を形成しないので、第３の配線３９０は樹脂４０ａに埋設された状態のままとなっている。
次に、樹脂４０ａに形成した開口部及び樹脂４０ａの上面に、第４の配線３７２を形成する（図３７）。第４の配線３７２は、第１実施例における第２の配線７０の形成方法において説明したのと同様に、めっき法によりＣｕをフィルドめっきして形成する。図３５乃至図３７では図示されないが、第４の配線４７２および３８２ｂも、上述した第４の配線３７２の形成方法と同様の方法によって形成される。
図３４及び図３７で示される変形例は、本発明の第３実施形態に係る半導体パッケージ３００において、第２の配線３７０、第２の配線４７０及び配線３８０の上に、第４の配線３７２、４７２及び３８２ｂが配置されることを特徴の一つとする。本発明の第３実施形態における変形例は、上記構成を有することによって、半導体チップ３２０及び４２０の裏面から、半導体パッケージの上面までの許容電流を、第３実施例よりも増加させることができる。これによって、電流をより多く流すことが可能となり、過電流による溶断を防止することができる。
次に、本発明の第３実施形態に係る半導体パッケージの別の変形例を、図３８及び図３９を用いて説明する。
図３８及び図３９で示される別の変形例は、上述した第３実施形態の変形例から、さらに第１の配線３６０ｂ及び３７０ｂの下側に、第５の配線３６１ｂ及び４６１ｂが形成される。第５の配線３６１ｂ及び４６１ｂ、ならびに樹脂４０ｂの材料及び形成方法は、上述の変形例と同様である。
図３８及び図３９で示される別の変形例は、上記構成を有することによって、半導体チップ３２０及び４２０の電極の配置された素子面３２２及び４２２から、半導体パッケージの下面までの許容電流を、第３実施例よりも増加させることができる。これによって、電流をより多く流すことが可能となり、過電流による溶断を防止することができる。
以上、本発明の実施形態およびその変形例について、図１乃至図３９を用いて説明した。なお、本発明は上記の実施形態等に限られたものではなく、要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
１１、１２：支持板
１３：フォトレジスト
１４、１５：めっきレジスト
１６：仮固定材
１７：固定材
２０、３２０、４２０：半導体チップ
２２、３２２、４２２：素子面
２４：裏面
２６、３２６ａ、３２６ｂ、４２６ａ、４２６ｂ：電極
４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７：開口部
６０、３６０ａ、３６０ｂ、４６０ａ、４６０ｂ：第１の配線
６３、６４、７１、７２、７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄ、７４、８１、３７１、３８１ａ、３８１ｂ、４７１、４８１ａ、４８１ｂ：ビア
７０、３７０、４７０：第２の配線
７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７７ａ、７７ｂ、７７ｃ：ビア非形成部
８０：配線
１００、２００、３００：半導体パッケージ
３６１ｂ：第５の配線
３７２、４７２：第４の配線
３８０：配線
３９０：第３の配線

Claims (11)

  1. 電極の配置された素子面と前記素子面に対向する裏面を有し、樹脂に覆われた半導体チップと、
    前記素子面に直接又は前記樹脂に配置された第１ビアを介して接続される第１の配線と、
    前記樹脂に配置された第２開口部を介し、前記裏面と接続される第２の配線と
    を有する半導体パッケージ。
  2. 電極の配置された素子面と前記素子面に対向する裏面を有し、樹脂に覆われた複数の半導体チップと、
    前記素子面に直接又は前記樹脂に配置された第１開口部を介して接続される第１の配線と、
    前記樹脂に配置された第２開口部を介し、前記裏面と接続される第２の配線と、
    前記第２の配線が配置された前記樹脂の層に、前記樹脂に配置された複数の第３開口部を介して前記第１の配線と電気的に接続される第３の配線とを有し、
    前記第３の配線は、前記複数の半導体チップのうち互いに異なる半導体チップの電極を電気的に接続することを特徴とする、半導体パッケージ。
  3. 前記第１の配線は、Ａｕ、Ｎｉ及びＣｕが順に積層された構造を有する、請求項１又は２に記載の半導体パッケージ。
  4. 前記第２の配線は、バリアメタルとＣｕが積層された構造を有する、請求項１又は２に記載の半導体パッケージ。
  5. 前記第２開口部を複数配置することを特徴とする、請求項１又は２に記載の半導体パッケージ。
  6. 半導体チップを、前記半導体チップの電極が配置された素子面を上に、前記素子面に対向する裏面を下にして、固定材の上に載置し、
    前記固定材上に前記半導体チップを埋設するよう第１の樹脂を充填し、
    前記第１の樹脂に前記素子面を露出する第１開口部を形成し、
    前記素子面上に第１の配線をめっき法によって形成し、
    前記固定材を除去し、
    支持板上に前記第１の配線を下にして前記第１の樹脂に埋設された前記半導体チップを載置し、
    前記裏面及び前記第１の樹脂上に、第２の樹脂を充填し、
    前記第２の樹脂に前記裏面を露出する第２開口部を形成し、
    前記第２の樹脂上にめっきレジストを形成し、
    前記裏面上に第２の配線をめっき法によって形成する
    半導体パッケージの製造方法。
  7. 複数の半導体チップを、前記複数の半導体チップの電極が配置された素子面を上に、前記素子面に対向する裏面を下にして、固定材の上に載置し、
    前記固定材上に前記半導体チップを埋設するよう第１の樹脂を充填し、
    前記第１の樹脂に前記素子面を露出する第１開口部を形成し、
    前記素子面上に第１の配線をめっき法によって形成し、
    前記固定材を除去し、
    支持板上に前記第１の配線を下にして前記第１の樹脂に埋設された前記半導体チップを載置し、
    前記裏面及び前記第１の樹脂上に、第２の樹脂を充填し、
    前記第２の樹脂に、前記裏面を露出する第２開口部と、前記第１の配線を露出する第３開口部を形成し、
    前記第２の樹脂上にめっきレジストを形成し、
    前記第２開口部、前記第３開口部及び前記第２の樹脂上にＣｕをめっきすることによって、前記第２開口部及び前記第２の樹脂上に第２の配線を形成し、前記第３開口部及び前記第２の樹脂上に第３の配線を形成し、
    前記第３の配線は、前記複数の半導体チップのうち互いに異なる半導体チップの電極を電気的に接続することを特徴とする、半導体パッケージの製造方法。
  8. 支持板に感光性レジストを塗布し、
    前記感光性レジストの一部を開口し、
    前記開口に第１の配線をめっき法によって形成し、
    電極の配置された素子面と前記素子面に対向する裏面を有する半導体チップを、前記第１の配線上に、前記第１の配線と前記電極が接続するようフリップチップ接続し、
    前記支持板上に、前記半導体チップ及び前記第１の配線を埋設するよう樹脂を充填し、
    前記樹脂に前記裏面を露出する第２開口部を形成し、
    前記第２の樹脂上にめっきレジストを形成し、
    前記裏面上に第２の配線をめっき法によって形成する、半導体パッケージの製造方法。
  9. 支持板に感光性レジストを塗布し、
    前記感光性レジストの一部を開口し、
    前記開口に第１の配線をめっき法によって形成し、
    電極の配置された素子面と前記素子面に対向する裏面を有する複数の半導体チップを、前記第１の配線上に、前記第１の配線と前記電極が接続するようフリップチップ接続し、
    前記支持板上に、前記複数の半導体チップ及び前記第１の配線を埋設するよう樹脂を充填し、
    前記樹脂に、前記裏面を露出する第２開口部と、前記第１の配線を露出する第３開口部を形成し、
    前記樹脂上にめっきレジストを形成し、
    前記第２開口部、前記第３開口部及び前記樹脂上にＣｕをめっきすることによって、前記第２開口部及び前記樹脂上に第２の配線を形成し、前記第３開口部及び前記樹脂上に第３の配線を形成し、
    前記第３の配線は、前記複数の半導体チップのうち互いに異なる半導体チップの電極を電気的に接続することを特徴とする、半導体パッケージの製造方法。
  10. 前記第１の配線の形成は、最下層にＡｕめっきを実施し、次にＮｉめっきを実施し、次にＣｕめっきを施すことを特徴とする、請求項８又は９に記載の半導体パッケージの製造方法。
  11. 前記第２の配線の形成は、バリアメタルをスパッタリングし、次にＣｕめっきを施すことを特徴とする、請求項６乃至９のうちいずれか一項に記載の半導体パッケージの製造方法。
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