JP2018163961A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

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康▲隆▼ 中柴
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Shinya Koike
信也 小池
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Abstract

【課題】信頼性を向上させる半導体装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】半導体チップCP1およびCP2は、半導体基板と、その半導体基板上に形成された配線構造と、コイルCLと、その配線構造上に形成された絶縁膜と、その絶縁膜上に形成された絶縁膜ER1またはER2と、を有している。絶縁膜ER1は、半導体チップCP1の最上層を構成し、絶縁膜ER2は、半導体チップCP2の最上層を構成しており、絶縁膜ER1、ER2のそれぞれは、接着性を有する感光性樹脂膜からなる。半導体チップCP1と半導体チップCP2とは、各々のコイルが重なるように位置合わせし、半導体チップCP1の絶縁膜ER1と半導体チップCP2の絶縁膜ER2とが互いに接するように、重ねられている。
【選択図】図10

Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、例えば、それぞれにインダクタが形成された2つの半導体チップを対向して配置した半導体装置およびその製造方法に好適に利用できるものである。
入力される電気信号の電位が互いに異なる2つの回路の間で電気信号を伝達する技術として、フォトカプラを用いた技術がある。フォトカプラは、発光ダイオードなどの発光素子とフォトトランジスタなどの受光素子を有しており、入力された電気信号を発光素子で光に変換し、この光を受光素子で電気信号に戻すことにより、電気信号を伝達している。
これに対し、2つのインダクタを磁気結合(誘導結合)させることにより、電気信号を伝達する技術が開発されている。
特開2011−54800号公報(特許文献1)には、第1半導体チップと第2半導体チップにそれぞれインダクタを形成し、互いのチップ間の信号伝達をインダクタの誘導結合を用いて行う半導体装置に関する技術が開示されている。
特開2011−248188号公報(特許文献2)および特開2002−162738号公報(特許文献3)には、永久レジストに関する技術が開示されている。
特開2011−54800号公報 特開2011−248188号公報 特開2002−162738号公報
2つの半導体チップを対向して配置した半導体装置において、信頼性を向上させることが望まれる。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
一実施の形態によれば、半導体装置は、接着性を有する第1感光性樹脂膜を最上層に備える第1半導体チップと、接着性を有する第2感光性樹脂膜を最上層に備える第2半導体チップと、を具備している。そして、前記第1半導体チップと前記第2半導体チップとは、前記第1半導体チップの前記第1感光性樹脂膜と前記第2半導体チップの前記第2感光性樹脂膜とが互いに接するように、重ねられている。
一実施の形態によれば、半導体装置の製造方法は、接着性を有する第1感光性樹脂膜を最上層に備える第1半導体チップを準備する工程と、接着性を有する第2感光性樹脂膜を最上層に備える第2半導体チップを準備する工程と、を有している。半導体装置の製造方法は、更に、前記第1半導体チップの接着性を有する前記第1感光性樹脂膜と前記第2半導体チップの接着性を有する前記第2感光性樹脂膜とが互いに接するように、前記第1半導体チップと前記第2半導体チップとを重ねる工程を有している。
一実施の形態によれば、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
一実施の形態の半導体装置を用いた電子装置の一例を示す回路図である。 信号の伝送例を示す説明図である。 一実施の形態の半導体パッケージの上面図である。 図3の半導体パッケージの平面透視図である。 図3の半導体パッケージの平面透視図である。 図3の半導体パッケージの平面透視図である。 図3の半導体パッケージの平面透視図である。 図3の半導体パッケージの断面図である。 図3の半導体パッケージの断面図である。 図8の半導体パッケージの一部を拡大して示した部分拡大断面図である。 図3〜図10の半導体パッケージの製造工程中の断面図である。 図11に続く半導体パッケージの製造工程中の断面図である。 図12に続く半導体パッケージの製造工程中の断面図である。 図13の工程を説明する断面図である。 図13の工程を説明する断面図である。 図13に続く半導体パッケージの製造工程中の断面図である。 図16に続く半導体パッケージの製造工程中の断面図である。 図17に続く半導体パッケージの製造工程中の断面図である。 一実施の形態の半導体装置を用いた電子システムの一例を示す説明図である。 一実施の形態の半導体チップの断面図である。 コイル配線を示す平面図である。 一実施の形態の半導体チップの製造工程中の断面図である。 図22に続く半導体チップの製造工程中の断面図である。 図23に続く半導体チップの製造工程中の断面図である。 図24に続く半導体チップの製造工程中の断面図である。 図25に続く半導体チップの製造工程中の断面図である。 図26に続く半導体チップの製造工程中の断面図である。 図27に続く半導体チップの製造工程中の断面図である。 図28に続く半導体チップの製造工程中の断面図である。 図29に続く半導体チップの製造工程中の断面図である。 図30に続く半導体チップの製造工程中の断面図である。 図31に続く半導体チップの製造工程中の断面図である。 図31に続く半導体チップの製造工程中の断面図である。 図33に続く半導体チップの製造工程中の断面図である。 図32または図34に続く半導体チップの製造工程中の断面図である。 図35に続く半導体チップの製造工程中の断面図である。 図36に続く半導体チップの製造工程中の断面図である。 図37に続く半導体チップの製造工程中の断面図である。 検討例の半導体パッケージの断面図である。 図39の検討例の半導体パッケージの一部を拡大して示した部分拡大断面図である。 他の実施の形態の半導体パッケージの一部を拡大して示した部分拡大断面図である。 図41の半導体パッケージの製造工程を説明する断面図である。 図41の半導体パッケージの製造工程を説明する断面図である。 図41の半導体パッケージに用いられる半導体チップを示す平面図である。 図41の半導体パッケージに用いられる半導体チップの製造工程中の断面図である。 図45に続く半導体チップの製造工程中の断面図である。 図46に続く半導体チップの製造工程中の断面図である。 図47に続く半導体チップの製造工程中の断面図である。 図48に続く半導体チップの製造工程中の断面図である。 他の実施の形態の半導体チップの製造工程中の断面図である。 図50に続く半導体チップの製造工程中の断面図である。 図51に続く半導体チップの製造工程中の断面図である。 図52に続く半導体チップの製造工程中の断面図である。 他の実施の形態の半導体チップの製造工程中の断面図である。 図54に続く半導体チップの製造工程中の断面図である。 図55に続く半導体チップの製造工程中の断面図である。 他の実施の形態の半導体チップの製造工程中の断面図である。 図57に続く半導体チップの製造工程中の断面図である。 図58に続く半導体チップの製造工程中の断面図である。 図59に続く半導体チップの製造工程中の断面図である。 図60に続く半導体チップの製造工程中の断面図である。
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。
(実施の形態1)
<回路構成について>
図1は、一実施の形態の半導体装置を用いた電子装置(半導体装置)の一例を示す回路図である。なお、図1において、点線で囲まれた部分が、半導体チップCP1内に形成され、一点鎖線で囲まれた部分が半導体チップCP2内に形成され、二点鎖線で囲まれた部分が半導体パッケージPKG内に形成されている。
図1に示される電子装置は、半導体チップ(半導体装置)CP1,CP2を内蔵する半導体パッケージ(半導体装置)PKGを備えている。半導体チップCP1内には、送信回路TX1および受信回路RX2が形成され、半導体チップCP2内には、受信回路RX1および送信回路TX2と駆動回路DRとが形成されている。また、図1に示される電子装置は、制御回路CCも有しており、この制御回路CCは、半導体パッケージPKGの外部に設けられた別の半導体チップ内に形成されている。
送信回路TX1および受信回路RX1は、制御回路CCからの制御信号を駆動回路DRに伝達するための回路である。また、送信回路TX2および受信回路RX2は、駆動回路DRからの信号を制御回路CCに伝達するための回路である。制御回路CCは、駆動回路DRを制御し、駆動回路DRは、負荷LODを駆動する。負荷LODは、半導体パッケージPKGの外部に設けられている。
送信回路TX1と受信回路RX2とを含む半導体チップCP1内の回路には、電源電圧VCC1が供給され、接地電圧GND1により接地される。また、送信回路TX2と受信回路RX1とを含む半導体チップCP2内の回路には、電源電圧VCC2が供給され、接地電圧GND2により接地される。電源電圧VCC1と電源電圧VCC2は互いに同一の電圧でもよく、また異なる電圧であってもよい。接地電圧GND1と接地電圧GND2も同様に、互いに同一の電圧でもよく、また異なる電圧であってもよい。
送信回路TX1と受信回路RX1との間には、磁気結合(誘導結合)したコイル(インダクタ)CL1a,CL1bからなるトランス(変換器)TR1が介在しており、送信回路TX1から受信回路RX1へ、このトランスTR1を介して信号を伝達することができる。これにより、制御回路CCは、送信回路TX1、トランスTR1および受信回路RX1を介して、駆動回路DRに信号を伝達することができる。
また、送信回路TX2と受信回路RX2との間には、磁気結合(誘導結合)したコイル(インダクタ)CL2b,CL2aからなるトランスTR2が介在しており、送信回路TX2から受信回路RX2へ、このトランスTR2を介して信号を伝達することができる。これにより、駆動回路DRは、送信回路TX2、トランスTR2および受信回路RX2を介して、制御回路CCに信号を伝達することができる。コイルCL1a、コイルCL1b、コイルCL2bおよびコイルCL2aは、それぞれインダクタとみなすこともでき、また、トランスTR1およびトランスTR2は、それぞれ磁気結合素子とみなすこともできる。
トランスTR1は、半導体チップCP1内に形成されたコイルCL1aと、半導体チップCP2内に形成されたコイルCL1bとにより形成されており、コイルCL1aとコイルCL1bとは、導体によっては繋がっておらず、磁気的に結合している。このため、半導体チップCP1内のコイルCL1aに電流が流れると、その電流の変化に応じて半導体チップCP2内のコイルCL1bに誘導起電力が発生して誘導電流が流れる。コイルCL1aが一次コイルで、コイルCL1bが二次コイルである。これを利用して、送信回路TX1からトランスTR1のコイルCL1a(一次コイル)に信号を送って電流を流し、それに応じてトランスTR1のコイルCL1b(二次コイル)に生じた誘導電流(または誘導起電力)を受信回路RX1で検知(受信)することで、送信回路TX1が送った信号に応じた信号を、受信回路RX1で受け取ることができる。
また、トランスTR2は、半導体チップCP2内に形成されたコイルCL2bと、半導体チップCP1内に形成されたコイルCL2aとにより形成されており、コイルCL2bとコイルCL2aとは、導体によっては繋がっておらず、磁気的に結合している。このため、半導体チップCP2内のコイルCL2bに電流が流れると、その電流の変化に応じて半導体チップCP1内のコイルCL2aに誘導起電力が発生して誘導電流が流れる。コイルCL2bが一次コイルで、コイルCL2aが二次コイルである。これを利用して、送信回路TX2からトランスTR2のコイルCL2b(一次コイル)に信号を送って電流を流し、それに応じてトランスTR2のコイルCL2a(二次コイル)に生じた誘導電流(または誘導起電力)を受信回路RX2で検知(受信)することで、送信回路TX2が送った信号に応じた信号を、受信回路RX2で受け取ることができる。
送信回路TX1からトランスTR1を経由して受信回路RX1に至る経路と、送信回路TX2からトランスTR2を経由して受信回路RX2に至る経路とにより、半導体チップCP1と半導体チップCP2との間で信号の送受信を行う。駆動回路DRは、半導体チップCP1の送信回路TX1からトランスTR1を介して半導体チップCP2の受信回路RX1に送信された信号に応じて、負荷LODを駆動させることができる。負荷LODとしては、用途に応じて様々な負荷があるが、例えば、モータあるいはモータ駆動用のインバータなどを例示できる。
半導体チップCP1と半導体チップCP2とは、電圧レベル(基準電位)が異なっている。例えば、半導体チップCP1は、低電圧(例えば数V〜数十V)で動作または駆動される回路(例えば制御回路CC)を有する低電圧領域に、後述のワイヤBWおよびリードLDなどを介して接続される。また、半導体チップCP2は、前記低電圧よりも高電圧(例えば100V以上)で動作または駆動される回路(例えば負荷LOD)を有する高電圧領域に、後述のワイヤBWおよびリードLDなどを介して接続される。しかしながら、半導体チップCP1,CP2間での信号の伝達はトランスTR1,TR2を介在しているため、異電圧回路間での信号の伝達が可能である。
なお、図1では、制御回路CCを半導体チップCP1,CP2以外の半導体チップに内蔵させる場合について示しているが、他の形態として、制御回路CCを半導体チップCP1内に内蔵させることもできる。また、図1では、駆動回路DRを半導体チップCP2内に内蔵させる場合について示しているが、他の形態として、駆動回路DRを、半導体チップCP1,CP2以外の半導体チップに内蔵させることもできる。
<信号の伝送例について>
図2は、信号の伝送例を示す説明図である。
送信回路TX1は、送信回路TX1に入力された方形波の信号SG1のエッジ部分を取り出して一定パルス幅の信号SG2を生成し、トランスTR1のコイルCL1a(一次コイル)に送る。この信号SG2による電流がトランスTR1のコイルCL1a(一次コイル)に流れると、それに応じた信号SG3が誘導起電力によりトランスTR1のコイルCL1b(二次コイル)に流れる。この信号SG3を受信回路RX1で増幅し、更に方形波に変調することで、方形波の信号SG4が受信回路RX1から出力される。これにより、送信回路TX1に入力された信号SG1に応じた信号SG4を、受信回路RX1から出力することができる。このようにして、送信回路TX1から、受信回路RX1に信号が伝達される。送信回路TX2から受信回路RX2への信号の伝達も、同様に行うことができる。
また、図2では、送信回路から受信回路への信号の伝達の一例を挙げたが、これに限定されず、種々変更可能であり、磁気結合されたコイル(一次コイルおよび二次コイル)を介して信号を伝達する手法であればよい。
<半導体パッケージの構成例について>
次に、本実施の形態の半導体パッケージの構成例について説明する。なお、半導体パッケージは半導体装置とみなすこともできる。
図3〜図7は、本実施の形態の半導体パッケージ(半導体装置)PKGを示す平面図であり、図8および図9は、本実施の形態の半導体パッケージPKGを示す断面図である。なお、図3〜図7のうち、図3は、半導体パッケージPKGの上面図(上面側の平面図)であり、図4〜図6は、半導体パッケージPKGを上面側から透視して見たときの平面透視図であり、図7は、半導体パッケージPKGを下面側から透視して見たときの平面透視図である。図4では、封止樹脂部MRは透視しており、封止樹脂部MRの外形(外周)を二点鎖線で示してある。図5は、図4から半導体チップCP2およびワイヤBWを取り除いた平面透視図に対応し、図6は、図5から更に半導体チップCP1を取り除いた平面透視図に対応している。また、図7では、図4と同様に、封止樹脂部MRを透視しており、封止樹脂部MRの外形(外周)を二点鎖線で示してあるが、図7と図4とでは、半導体パッケージPKGを見る方向が逆である。また、図3および図4のA1−A1線の断面図が、図8にほぼ対応し、図3および図4のA2−A2線の断面図が、図9にほぼ対応している。図10は、図9の半導体パッケージPKGの一部を拡大して示した部分拡大断面図である。なお、図10では、図面を見やすくするために、封止樹脂部MR、ダイパッドDPおよびリードLDについては、図示を省略している。また、図10は、断面図であるが、図面を見やすくするために、半導体チップCP1,CP2における絶縁膜ER(ER1,ER2)とコイル配線CWにハッチングを付し、それ以外については、ハッチングを省略してある。
図3〜図10に示される半導体パッケージPKGは、半導体チップCP1,CP2を含む半導体パッケージである。以下、半導体パッケージPKGの構成について、具体的に説明する。
図3〜図10に示される半導体パッケージPKGは、半導体チップCP1,CP2と、半導体チップCP1を搭載するダイパッドDPと、複数のリードLDと、半導体チップCP1とリードLDとの間や半導体チップCP2とリードLDとの間を接続する複数のワイヤBWと、これらを封止する封止樹脂部MRと、を有している。
封止部としての封止樹脂部(封止部、封止樹脂、封止体)MRは、例えば熱硬化性樹脂材料などの樹脂材料などからなり、フィラーなどを含むこともできる。封止樹脂部MRにより、半導体チップCP1,CP2、ダイパッドDP、複数のリードLDおよび複数のワイヤBWが封止され、電気的および機械的に保護される。封止樹脂部MRは、その厚さと交差する平面形状(外形形状)は例えば矩形状とすることができる。
半導体チップCP1の素子形成側の主面である半導体チップCP1の表面には、複数のパッド(パッド電極、ボンディングパッド)PD1が形成されている。それら複数のパッドPD1は、半導体チップCP1の外部接続端子である。半導体チップCP1の各パッドPD1は、半導体チップCP1の内部に形成された半導体集積回路(例えば上記送信回路TX1または上記受信回路RX2など)に電気的に接続されている。
半導体チップCP2の素子形成側の主面である半導体チップCP2の表面には、複数のパッドPD2が形成されている。それら複数のパッドPD2は、半導体チップCP2の外部接続端子である。半導体チップCP2の各パッドPD2は、半導体チップCP2の内部に形成された半導体集積回路(例えば上記送信回路TX2、上記受信回路RX1または上記駆動回路DRなど)に電気的に接続されている。
なお、半導体チップCP1において、パッドPD1が形成された側の主面を半導体チップCP1の表面と呼び、それとは反対側の主面を、半導体チップCP1の裏面と呼ぶものとする。また、半導体チップCP2において、パッドPD2が形成された側の主面を半導体チップCP2の表面と呼び、それとは反対側の主面を、半導体チップCP2の裏面と呼ぶものとする。半導体チップCP1,CP2のそれぞれの表面は、主として絶縁膜ERの上面により形成されている。
ここで、半導体チップCP1の表面を構成する半導体チップCP1の絶縁膜ERを、符号ER1を付して絶縁膜ER1と称し、半導体チップCP2の表面を構成する半導体チップCP2の絶縁膜ERを、符号ER2を付して絶縁膜ER2と称することとする。
半導体チップCP1は、半導体チップCP1の表面が上方を向き、半導体チップCP1の裏面がダイパッドDPの上面と対向するように、チップ搭載部であるダイパッドDPの上面上に搭載(配置)され、半導体チップCP1の裏面がダイパッドDPの上面にダイボンド材(接着材)DBを介して接着されて固定されている。
半導体チップCP2は、半導体チップCP2の表面が半導体チップCP1の表面と対向するように、半導体チップCP1の表面上に搭載(配置)されて固定されている。すなわち、半導体チップCP2は、半導体チップCP2の表面が半導体チップCP1の表面側を向き、半導体チップCP2の裏面が上方を向くように、半導体チップCP1の表面上に搭載(配置)されている。半導体チップCP1の表面と半導体チップCP2の表面とが対向しているため、半導体チップCP1の絶縁膜ER1の上面と半導体チップCP2の絶縁膜ER2の上面とが、対向して接触している。
半導体チップCP1の絶縁膜ER1と半導体チップCP2の絶縁膜ER2とは、詳細は後述するが、いずれも接着性を有する樹脂膜(感光性樹脂膜)からなる。このため、半導体チップCP1の絶縁膜ER1と半導体チップCP2の絶縁膜ER2とが互いに対向して接するように、半導体チップCP1上に半導体チップCP2を配置したことで、半導体チップCP2の絶縁膜ER2が、半導体チップCP1の絶縁膜ER1に、接着されて固定され、それによって、半導体チップCP2が半導体チップCP1に接着されて固定される。このため、半導体チップCP1の絶縁膜ER1と半導体チップCP2の絶縁膜ER2とは、半導体チップCP1と半導体チップCP2とを接着または固定する機能も有している。
平面視において、半導体チップCP1と半導体チップCP2とは、部分的に重なっている。すなわち、平面視において、半導体チップCP1の表面全体が半導体チップCP2と重なっているわけではなく、また、半導体チップCP2の表面全体が半導体チップCP1と重なっているわけではない。半導体チップCP1は、平面視で半導体チップCP2に重なる領域と重ならない領域とを有し、また、半導体チップCP2は、平面視で半導体チップCP1に重なる領域と重ならない領域とを有している。なお、平面視とは、半導体チップCP1の主面または半導体チップCP2の主面あるいはその両方と略平行な平面で見た場合に対応している。
なお、半導体チップCP1において、平面視で半導体チップCP2に重なる領域は、半導体チップCP2に対向する領域とみなすこともでき、また、半導体チップCP1において、平面視で半導体チップCP2に重ならない領域は、半導体チップCP2に対向しない領域とみなすこともできる。また、半導体チップCP2において、平面視で半導体チップCP1に重なる領域は、半導体チップCP1に対向する領域とみなすこともでき、また、半導体チップCP2において、平面視で半導体チップCP1に重ならない領域は、半導体チップCP1に対向しない領域とみなすこともできる。
半導体チップCP1は、複数のパッドPD1を有しているが、それら複数のパッドPD1は、半導体チップCP1の表面のうち、平面視で半導体チップCP2に重ならない領域に配置されている。このため、半導体チップCP1に設けられた複数のパッドPD1は、半導体チップCP2で覆われてはいない。また、半導体チップCP2は、複数のパッドPD2を有しているが、それら複数のパッドPD2は、半導体チップCP2の表面のうち、平面視で半導体チップCP1に重ならない領域に配置されている。このため、半導体チップCP2に設けられた複数のパッドPD2は、半導体チップCP1で覆われてはいない。
半導体チップCP1が有する複数のパッドPD1は、半導体チップCP2と重なっていないため、パッドPD1へのワイヤBWの接続が可能になる。また、半導体チップCP2が有する複数のパッドPD2は、半導体チップCP1と重なっていないため、パッドPD2へのワイヤBWの接続が可能になる。
リードLDは、導電体で形成されており、好ましくは銅(Cu)または銅合金などの金属材料からなる。各リードLDは、リードLDのうちの封止樹脂部MR内に位置する部分であるインナリード部と、リードLDのうちの封止樹脂部MR外に位置する部分であるアウタリード部とからなり、リードLDのアウタリード部は、封止樹脂部MRの側面から封止樹脂部MR外に突出している。隣り合うリードLDのインナリード部間は、封止樹脂部MRを構成する材料により満たされている。各リードLDのアウタリード部は、半導体パッケージPKGの外部接続用端子部(外部端子)として機能することができる。各リードLDのアウタリード部は、アウタリード部の端部近傍の下面が封止樹脂部MRの下面よりも若干下に位置するように折り曲げ加工されている。
他の形態として、各リードLDのアウタリード部を折り曲げないことも可能である。その場合、封止樹脂部MRの側面から各リードLDのアウタリード部を突出させ、封止樹脂部MRの下面または上面に平行な方向に延在させることができる。
半導体チップCP1の表面の各パッドPD1と半導体チップCP2の表面の各パッドPD2とは、各リードLDのインナリード部に、導電性接続部材であるワイヤBWを介してそれぞれ電気的に接続されている。
ここで、半導体パッケージPKGが有する複数のリードLDのうち、ワイヤBWを介して半導体チップCP1のパッドPD1に電気的に接続されたリードLDを、符号LD1を付してリードLD1と称することとする。また、半導体パッケージPKGが有する複数のリードLDのうち、ワイヤBWを介して半導体チップCP2のパッドPD2に電気的に接続されたリードLDを、符号LD2を付してリードLD2と称することとする。
すなわち、半導体チップCP1の表面の各パッドPD1は、各リードLD1のインナリード部にワイヤBWを介してそれぞれ電気的に接続され、半導体チップCP2の表面の各パッドPD2は、各リードLD2のインナリード部にワイヤBWを介してそれぞれ電気的に接続されている。つまり、半導体チップCP1の表面の各パッドPD1に一端が接続されたワイヤBWの他端は、各リードLD1のインナリード部の上面に接続されている。また、半導体チップCP2の表面の各パッドPD2に一端が接続されたワイヤBWの他端は、各リードLD2のインナリード部の下面に接続されている。
なお、半導体チップCP1のパッドPD1がワイヤBWを介して接続されるリードLD1と、半導体チップCP2のパッドPD2がワイヤBWを介して接続されるリードLD2とは、互いに相違するリードLDである。また、半導体チップCP1のパッドPD1と半導体チップCP2のパッドPD2とは、ワイヤBWを介して接続されてはいない。このため、半導体チップCP1のパッドPD1と、半導体チップCP2のパッドPD2とは、導体を介しては接続されていない。
封止樹脂部MRの平面形状を構成する矩形(四角形)において、複数のリードLD1と複数のリードLD2とは、互いに反対側の辺(側面)に配置されている。
ワイヤ(ボンディングワイヤ)BWは、導電性の接続部材(接続用部材)であるが、より特定的には導電性のワイヤであり、例えば金(Au)線または銅(Cu)線などの金属線(金属細線)からなる。ワイヤBWは、封止樹脂部MR内に封止されており、封止樹脂部MRから露出されない。
上述したように、半導体チップCP1と半導体チップCP2とは、半導体チップCP1の絶縁膜ER1と半導体チップCP2の絶縁膜ER2とが対向して互いに接するように、重ねられている。そして、半導体チップCP1内には、上述したコイルCL1a,CL2aが形成され、半導体チップCP2内には、上述したコイルCL1b,CL2bが形成されている。半導体チップCP1内に形成されているコイルCL1aと半導体チップCP2内に形成されているコイルCL1bとは、平面視で重なっており、半導体チップCP1内に形成されているコイルCL2aと半導体チップCP2内に形成されているコイルCL2bとは、平面視で重なっている。すなわち、半導体チップCP1内に形成されているコイルCL1aと半導体チップCP2内に形成されているコイルCL1bとが互いに対向し、かつ、半導体チップCP1内に形成されているコイルCL2aと半導体チップCP2内に形成されているコイルCL2bとが互いに対向するように、半導体チップCP1と半導体チップCP2とが重ねられている。
半導体チップCP1内に形成されているコイルCL1aと半導体チップCP2内に形成されているコイルCL1bとは、磁気結合(誘導結合)して、上記トランスTR1を構成し、半導体チップCP1内に形成されているコイルCL2aと半導体チップCP2内に形成されているコイルCL2bとは、磁気結合(誘導結合)して、上記トランスTR2を構成している。半導体チップCP1内のコイルCL1aと半導体チップCP2内のコイルCL1bとの間には、半導体チップCP1が有する複数の絶縁膜(絶縁膜ER1を含む)と、半導体チップCP2が有する複数の絶縁膜(絶縁膜ER2を含む)と、が介在している。同様に、半導体チップCP1内のコイルCL2aと半導体チップCP2内のコイルCL2bとの間には、半導体チップCP1が有する複数の絶縁膜(絶縁膜ER1,PAを含む)と、半導体チップCP2が有する複数の絶縁膜(絶縁膜ER2,PAを含む)と、が介在している。このため、半導体チップCP1内のコイルCL1aと半導体チップCP2内のコイルCL1bとは、導体を介しては繋がっておらず、また、半導体チップCP1内のコイルCL2aと半導体チップCP2内のコイルCL2bとは、導体を介しては繋がっていない。
半導体チップCP1と半導体チップCP2との間での電気信号の伝送は、トランスTR1,TR2を介してのみ行われる。すなわち、半導体チップCP1内に形成された回路から、半導体チップCP1内のコイルCL1aおよび半導体チップCP2内のコイルCL1bを介して電磁誘導で伝達された信号だけが、半導体チップCP2に伝送される。また、半導体チップCP2内に形成された回路から、半導体チップCP2内のコイルCL2bおよび半導体チップCP1内のコイルCL2aを介して電磁誘導で伝達された信号だけが、半導体チップCP1に伝送される。
<半導体パッケージの製造工程について>
次に、半導体パッケージPKGの製造工程の一例について、図11〜図18を参照しながら説明する。図11〜図13および図16〜図18は、半導体パッケージPKGの製造工程中の断面図であり、上記図8に相当する断面が示されている。図14および図15は、図13の工程(半導体チップCP1と半導体チップCP2とを重ねる工程)を説明する断面図であり、上記図10に相当する断面が示されている。
半導体パッケージPKGは、例えば次のようにして製造することができる。
すなわち、まず、図11に示されるように、ダイパッドDPと複数のリードLDとがフレーム枠に連結されたリードフレームを準備(用意)する。また、半導体チップCP1と半導体チップCP2とを準備(用意)する。半導体チップCP1,CP2の製造工程(準備工程)については、後でより詳細に説明する。
次に、図12に示されるように、ダイボンディング工程を行って、リードフレームのダイパッドDP上にダイボンド材(接着材)DBを介して半導体チップCP1を搭載して接合する。この際、半導体チップCP1の裏面がダイパッドDPの上面に対向するように、半導体チップCP1の裏面をダイパッドDPの上面にダイボンド材DBで接合する。これにより、チップ搭載部であるダイパッドDP上に半導体チップCP1が搭載されて固定された状態になる。
次に、図13に示されるように、半導体チップCP2の表面が半導体チップCP1の表面に対向するように、すなわち、半導体チップCP2の絶縁膜ER2が半導体チップCP1の絶縁膜ER1に対向するように、半導体チップCP1の表面上に半導体チップCP2を搭載して固定する。これにより、半導体チップCP1と半導体チップCP2とが重ねられた状態になり、半導体チップCP1内のコイル(CL1a,CL2a)と半導体チップCP2内のコイル(CL1b,CL2b)とが磁気的に結合される。
詳細は後述するが、半導体チップCP1の絶縁膜ER1と半導体チップCP2の絶縁膜ER2とは、接着性を有している。このため、図13の工程においては、図14および図15に示されるように、半導体チップCP2の絶縁膜ER2(の上面)と半導体チップCP1の絶縁膜ER1(の上面)とが対向して接するように、半導体チップCP1上に半導体チップCP2を配置(搭載)することで、半導体チップCP2の絶縁膜ER2が半導体チップCP1の絶縁膜ER1に接着されて固定される。これにより、半導体チップCP2を半導体チップCP1に接着して固定することができる。このため、半導体チップCP1の絶縁膜ER1と半導体チップCP2の絶縁膜ER2とは、半導体チップCP1と半導体チップCP2とを接着または固定する機能も有している。すなわち、半導体チップCP1の絶縁膜ER1と半導体チップCP2の絶縁膜ER2とが接着性を有することで、半導体チップCP1の絶縁膜ER1と半導体チップCP2の絶縁膜ER2とが対向する向きで、半導体チップCP1と半導体チップCP2とを貼り合わせることができる。
なお、ここでは、リードフレームのダイパッドDP上にダイボンド材DBを介して半導体チップCP1を搭載してから、ダイパッドDP上に搭載された半導体チップCP1上に半導体チップCP2を搭載する場合について説明した。つまり、半導体チップCP1と半導体チップCP2とを重ねる工程の前に、半導体チップCP1をダイパッドDP上に搭載する場合について説明した。他の形態として、半導体チップCP1と半導体チップCP2とを重ねる工程の後に、半導体チップCP1をダイパッドDP上に搭載する場合もあり得る。この場合は、半導体チップCP1の絶縁膜ER1と半導体チップCP2の絶縁膜ER2とが対向する向きで、半導体チップCP1と半導体チップCP2とを貼り合わせてから、貼り合わされた半導体チップCP1,CP2における半導体チップCP1をリードフレームのダイパッドDP上にダイボンド材DBを介して搭載する。貼り合わされた半導体チップCP1,CP2における半導体チップCP1の裏面を、リードフレームのダイパッドDPにダイボンド材DBを介して接合することができる。
図13の工程は、半導体チップCP1と半導体チップCP2とを重ねる工程とみなすことができる。この図13の工程では、半導体チップCP1の絶縁膜ER1と半導体チップCP2の絶縁膜ER2とが互いに接するように、半導体チップCP1と半導体チップCP2とが重ねられる。この際、半導体チップCP1内のコイル(CL1a,CL2a)と半導体チップCP2内のコイル(CL1b,CL2b)とが磁気的に結合するように、半導体チップCP1と半導体チップCP2とが重ねられる。半導体チップCP1,CP2の絶縁膜ER1,ER2の接着性は、図13の工程を行う際に必要な特性であるため、図13の工程を行うまで、半導体チップCP1,CP2の絶縁膜ER1,ER2は接着性を有している。
次に、図16に示されるように、ワイヤボンディング工程を行って、半導体チップCP1の複数のパッドPD1および半導体チップCP2の複数のパッドPD2と、複数のリードLDとを、複数のワイヤ(導電性接続部材)BWでそれぞれ接続する。この際、例えば、半導体チップCP1の表面の複数のパッドPD1と複数のリードLD1とを複数のワイヤBWを介してそれぞれ接続してから、リードフレームを反転させ、半導体チップCP2の表面の複数のパッドPD2と複数のリードLD2とを複数のワイヤBWを介してそれぞれ接続すればよい。あるいは、半導体チップCP1と半導体チップCP2に対するワイヤボンディングの順番を逆にし、先に半導体チップCP2の表面の複数のパッドPD2と複数のリードLD2とを複数のワイヤBWを介してそれぞれ接続してから、リードフレームを反転させ、半導体チップCP1の表面の複数のパッドPD1と複数のリードLD1とを複数のワイヤBWを介してそれぞれ接続することもできる。ワイヤボンディング工程を行うことにより、半導体チップCP1の複数のパッドPD1が、複数のリードLD1と複数のワイヤBWを介して電気的に接続され、半導体チップCP2の複数のパッドPD2が、複数のリードLD2と他の複数のワイヤBWを介して電気的に接続される。ワイヤボンディング工程においても、半導体チップCP2の絶縁膜ER2が半導体チップCP1の絶縁膜ER1に接着されて固定された状態は、維持されている。
次に、図17に示されるように、樹脂封止工程を行って、半導体チップCP1,CP2、ダイパッドDP、複数のリードLDおよび複数のワイヤBWを封止する封止樹脂部MRを形成する。
封止樹脂部MRを形成するまでは、半導体チップCP1,CP2の絶縁膜ER1,ER2の接着性により、半導体チップCP2が半導体チップCP1に固定されているが、封止樹脂部MRを形成すると、その封止樹脂部MRによって、半導体チップCP1,CP2を固定することができる。
次に、それぞれのインナリード部が封止樹脂部MRに封止されている複数のリードLDをリードフレームのフレーム枠から切断して分離する。それから、図18に示されるように、複数のリードLDのアウタリード部を折り曲げ加工する。このようにして、半導体パッケージPKGを製造することができる。また、リードLDの折り曲げ加工を行わない場合もあり得る。各リードLDは、少なく一部が封止樹脂部MRから露出しており、半導体パッケージPKGの外部端子として機能する。
なお、ここでは、半導体パッケージPKGにおいて、ダイパッドDP上に半導体チップCP1が搭載される場合について説明したが、他の形態として、半導体パッケージPKGにおいて、半導体チップCP1と半導体チップCP2とを入れ換えることもでき、その場合、ダイパッドDP上には半導体チップCP2が搭載されることになる。
また、ここでは、半導体パッケージPKGのパッケージ形態として、SOP(Small Outline Package)の場合を例に挙げて説明したが、SOP以外にも適用可能である。
いずれにしても、半導体パッケージの製造工程は、半導体チップCP1を準備する工程と、半導体チップCP2を準備する工程と、半導体チップCP1と半導体チップCP2とを重ねる工程とを有する。
<半導体装置を用いた電子システムについて>
半導体パッケージPKGが搭載される製品用途例としては、例えば、自動車、洗濯機などの家電機器のモータ制御部、スイッチング電源、照明コントローラ、太陽光発電コントローラ、携帯電話器、あるいはモバイル通信機器などがある。
ここでは、本実施の形態の半導体パッケージPKGを用いた電子システム(電子装置)の一例として、電気自動車システムについて説明する。図19は、本実施の形態の半導体パッケージPKGを用いた電子システム(電子装置)の一例、ここでは電気自動車システム、を示す説明図(回路ブロック図)である。
図19に示される電子システム(ここでは電気自動車システム)は、モータMOTなどの負荷と、インバータ(インバータ回路)INVと、電源BATと、制御部(制御回路、コントローラ)CTCとを有している。モータMOTとしては、例えば3相モータなどを用いることができる。上記半導体パッケージPKGは、制御部CTCとインバータINVとの間に接続されている。
図19の電子システムにおいては、電源BATが、リレーRYおよびコンバータCNVを介して、インバータINVに接続され、電源BATの電圧(電力)がインバータINVに供給されるようになっている。電源BATとインバータINVとの間にコンバータCNVを介在させているため、電源BATの電圧(直流電圧)は、コンバータCNVでモータ駆動に適した電圧に変換(昇圧)されてから、インバータINVに供給される。リレーRYは、電源BATとコンバータCNVとの間に介在し、電源BATとコンバータCNVとの間が接続状態となるか切断状態となるかを切り替えることができる。
インバータINVには、半導体パッケージPKGを介して制御部CTCが接続されており、この制御部CTCによってインバータINVが制御されるようになっている。また、インバータINVにはモータMOTが接続されている。電源BATからコンバータCNVを介してインバータINVに供給された直流電圧(直流電力)は、制御部CTCにより制御されたインバータINVによって交流電圧(交流電力)に変換されて、モータMOTに供給され、モータMOTを駆動することができる。モータMOTは、自動車のタイヤなどを回転させることができる。
例えば、ハイブリッド車の場合は、モータMOTの出力軸とエンジンENGの出力軸とが、動力分配機構BKで合成され、そのトルクは車軸SJへ伝達される。車軸SJはディファレンシャルDFを介して駆動輪DTRと連動する。大きな駆動力が必要とされる場合には、エンジンENGとともにモータMOTを駆動し、それらの出力トルクは、動力分配機構BKで合成され、車軸SJを介して駆動輪DTRに伝達されて、駆動輪DTRを駆動する。それほど大きな駆動力が必要とされない場合(例えば一定速度で走行する場合)には、エンジンENGを停止し、モータMOTのみで駆動輪DTRを駆動することができる。また、ハイブリッド車の場合は、モータMOTに加えてエンジンENGも必要であるが、エンジンを有さない電気自動車の場合は、エンジンENGは省略することができる。
制御部CTCは、例えばECU(Electronic Control Unit)により構成されており、MCU(Micro Controller Unit)のような制御用の半導体チップを内蔵している。リレーRYとコンバータCNVも、制御部CTCによって制御することができる。
但し、制御部CTCとインバータINVとは、直接的に信号の伝達を行っているのではなく、制御部CTCとインバータINVとの間には、上記半導体パッケージPKGが介在している。すなわち、制御部CTCとインバータINVとの間の信号の伝達には、半導体パッケージPKGが介在している。図19の電子システムにおいては、上記図1の上記制御回路CCは図19の制御部CTCに対応し、上記図1の上記負荷LODは図19のインバータINVに対応している。半導体パッケージPKGの上記リードLD1が制御部CTCに接続され、半導体パッケージPKGの上記リードLD2がインバータINVに接続される。また、上記図1の上記駆動回路DRを半導体パッケージPKGの外部の半導体チップに内蔵させた場合は、その半導体チップ(駆動回路DRを内蔵する半導体チップ)が図19における半導体パッケージPKGとインバータINVとの間に介在することになる。制御部CTCから上記送信回路TX1、上記トランスTR1および上記受信回路RX1を経由して駆動回路DRに伝達された信号(制御信号)に応じて、駆動回路DRがインバータINVを制御または駆動するための信号を出力し、その信号がインバータINVに入力される。制御部CTCは、半導体パッケージPKGを介してインバータINVを制御することができる。
インバータINVは、パワー半導体素子(パワートランジスタ)を有しており、パワー半導体素子としては、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などを例示できる。例えば、モータMOTが3相モータの場合は、インバータINVは3相に対応して6つのIGBTを有している。インバータINVが有するパワー半導体素子に、駆動回路DRからの信号が入力される。パワー半導体素子がIGBTの場合は、そのIGBTのゲート電極に駆動回路DRからの信号が入力される。制御部CTCは、半導体パッケージPKGを介してインバータINVのパワー半導体素子のオン/オフを制御し、それによってインバータINVを制御して、モータMOTを駆動することができる。
上述のように、半導体パッケージPKGは、上記半導体チップCP1,CP2を内蔵しているが、半導体チップCP1と半導体チップCP2とは、電圧レベル(基準電位)が異なっている。例えば、駆動回路DRは、インバータINVを駆動または制御するため、インバータINVに接続されており、半導体チップCP2の基準電位(電圧レベル)は、駆動対象のインバータINVの電源電圧VCCにほぼ一致する電圧に上昇する場合がある。この電源電圧VCCは、かなりの高電圧(例えば数百V〜数千V程度)である。このことは、駆動回路DRを半導体チップCP2とは別の半導体チップに内蔵させた場合も同様である。このため、半導体チップCP1と半導体チップCP2とで、電圧レベル(基準電位)に大きな差が生じてしまう。つまり、半導体チップCP2には、半導体チップCP1に供給されている電源電圧(例えば数V〜数十V程度)よりも高い電圧(例えば数百V〜数千V程度)がインバータINVから供給される場合がある。
しかしながら、上述のように、半導体チップCP1と半導体チップCP2との間で電気的に伝わるのは、半導体チップCP1内の一次コイル(CL1a)から半導体チップCP2内の二次コイル(CL1b)へ電磁誘導で伝達された信号か、あるいは、半導体チップCP2内の一次コイル(CL2b)から半導体チップCP1内の二次コイル(CL2a)へ電磁誘導で伝達された信号だけである。このため、半導体チップCP1の電圧レベル(基準電位)と半導体チップCP2の電圧レベル(基準電位)が相違していても、半導体チップCP2の電圧レベル(基準電位)が半導体チップCP1に入力されたり、あるいは、半導体チップCP1の電圧レベル(基準電位)が半導体チップCP2に入力されることを、的確に防止することができる。すなわち、半導体チップCP2の基準電位(電圧レベル)が駆動対象のインバータINVの電源電圧VCC(例えば数百V〜数千V程度)にほぼ一致する電圧にまで上昇したとしても、この半導体チップCP2の基準電位が半導体チップCP1に入力されることを的確に防止することができる。このため、電圧レベル(基準電位)が異なる半導体チップCP1,CP2間で電気信号の伝達を的確に行うことができる。
<半導体チップの構造について>
図20は、本実施の形態の半導体チップ(半導体装置)CPの断面構造を模式的に示す断面図である。図21は、半導体チップCP内に形成されたコイルCLを構成するコイル配線CWを示す平面図である。
図20に示される半導体チップCPは、上記半導体チップCP1または上記半導体チップCP2に対応する半導体チップである。すなわち、上記半導体チップCP1および上記半導体チップCP2は、いずれも、図20に示される半導体チップCPの構成を適用することができる。
本実施の形態の半導体チップCPは、単結晶シリコンなどからなる半導体基板SBを利用して形成された半導体チップである。
図20に示されるように、本実施の形態の半導体チップ(半導体装置)CPを構成する単結晶シリコンなどからなる半導体基板SBに、MISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)などの半導体素子が形成されている。
例えば、半導体基板SBにp型ウエルPWおよびn型ウエルNWが形成され、p型ウエルPW上にゲート絶縁膜GFを介してnチャネル型MISFET用のゲート電極G1が形成され、n型ウエルNW上にゲート絶縁膜GFを介してpチャネル型MISFET用のゲート電極G2が形成されている。
半導体基板SBのp型ウエルPW内には、nチャネル型MISFETのソース・ドレイン用のn型半導体領域NSが形成され、半導体基板SBのn型ウエルNW内には、pチャネル型MISFETのソース・ドレイン用のp型半導体領域PSが形成されている。ゲート電極G1と、そのゲート電極G1の下のゲート絶縁膜GFと、ゲート電極G1の両側のn型半導体領域NS(ソース・ドレイン領域)とにより、nチャネル型MISFETQnが形成される。また、ゲート電極G2と、そのゲート電極G2の下のゲート絶縁膜GFと、ゲート電極G2の両側のp型半導体領域PS(ソース・ドレイン領域)とにより、pチャネル型MISFETQpが形成される。
なお、ここでは、半導体基板SBに形成する半導体素子として、MISFETを例に挙げて説明しているが、この他、容量素子、抵抗素子、メモリ素子、または他の構成のトランジスタなどを形成してもよい。半導体チップCPが上記半導体チップCP1の場合は、半導体基板SBに形成された半導体素子により、上記送信回路TX1および受信回路RX2が形成され、半導体チップCPが上記半導体チップCP2の場合は、半導体基板SBに形成された半導体素子により、上記送信回路TX2、受信回路RX1および上記駆動回路DRが形成される。また、ここでは、半導体基板SBとして単結晶シリコン基板を例に挙げて説明しているが、他の形態として、半導体基板SBとして、SOI(Silicon On Insulator)基板などを用いることもできる。
半導体基板SB上には、一層以上の配線層を含む配線構造が形成されており、好ましくは、複数の層間絶縁膜と複数の配線層とにより多層配線構造が形成されている。
すなわち、半導体基板SB上に、複数の層間絶縁膜IL1,IL2,IL3が形成され、この複数の層間絶縁膜IL1,IL2,IL3に、プラグV1、ビア部V2,V3および配線M1,M2,M3が形成されている。
具体的には、半導体基板SB上に、上記MISFETを覆うように、絶縁膜として層間絶縁膜IL1が形成されており、この層間絶縁膜IL1上に、配線M1が形成されている。配線M1は、第1配線層(最下層の配線層)の配線である。層間絶縁膜IL1上には、配線M1を覆うように、絶縁膜として層間絶縁膜IL2が形成されており、この層間絶縁膜IL2上に、配線M2が形成されている。配線M2は、第1配線層よりも1つ上層の配線層である第2配線層の配線である。層間絶縁膜IL2上には、配線M2を覆うように、絶縁膜として層間絶縁膜IL3が形成されており、この層間絶縁膜IL3上に、配線M3が形成されている。配線M3は、第2配線層よりも1つ上層の配線層である第3配線層の配線である。第3配線層は、最上層の配線層である。
プラグV1は、導電体からなり、配線M1の下層に形成され、すなわち層間絶縁膜IL1中に層間絶縁膜IL1を貫通するように形成され、プラグV1の上面が配線M1の下面に接することで、配線M1に電気的に接続されている。また、プラグV1の底部は、半導体基板SBに形成された種々の半導体領域(例えばn型半導体領域NSまたはp型半導体領域PSなど)や、ゲート電極G1,G2などに接続されている。これにより、配線M1は、プラグV1を介して、半導体基板SBに形成された種々の半導体領域やゲート電極G1,G2などに電気的に接続される。
ビア部V2は、導電体からなり、配線M2と配線M1との間に形成されて、すなわち層間絶縁膜IL2中に形成されて、配線M2と配線M1とを接続している。ビア部V2は、配線M2と一体的に形成することもできる。また、ビア部V3は、導電体からなり、配線M3と配線M2との間に形成されて、すなわち層間絶縁膜IL3中に形成されて、配線M3と配線M2とを接続している。ビア部V3は、配線M3と一体的に形成することもできる。
図20に示される半導体チップCPにおいては、第3配線層が最上層の配線層であり、配線M3が、最上層配線である。第1配線層(配線M1)、第2配線層(配線M2)および第3配線層(配線M3)により、半導体基板SBに形成された半導体素子(例えば上記MISFET)の所望の結線がなされており、所望の動作をなし得る。
最上層配線である第3配線層によってパッド(パッド電極、ボンディングパッド)PDが形成されている。すなわち、配線M3と同層にパッドPDが形成されている。つまり、配線M3とパッドPDとは、同層の導電層により同工程で形成されている。このため、配線M3と同様に、パッドPDも、層間絶縁膜IL3上に形成されている。
パッドPDは、半導体チップCPの内部配線と電気的に接続されている。例えば、パッドPDと一体的に形成された配線M3を設けておき、このパッドPDと一体的に形成された配線M3が、その配線M3の直下に設けられたビア部V3を介して配線M2と接続されることで、パッドPDを配線M2に電気的に接続することができる。また、パッドPDの直下にビア部V3を設け、そのビア部V3を介してパッドPDを配線M2に電気的に接続することもできる。なお、半導体チップCPの内部配線は、半導体基板SB上の多層配線構造に形成されている配線のことであり、ここでは、配線M1,M2,M3からなる。
また、最上層の配線層(ここでは第3配線層)よりも1つ下層の配線層(ここでは第2配線層)によって、コイルCLが形成されている。すなわち、配線M2と同層にコイルCL(コイル配線CW)が形成されている。つまり、配線M2とコイルCL(コイル配線CW)とは、同層の導電層により同工程で形成されている。このため、配線M2と同様に、コイルCL(コイル配線CW)も、層間絶縁膜IL2上に形成されている。
他の形態として、コイルCLが形成されている配線層を変更することもでき、例えば、最上層の配線層(ここでは第3配線層)にコイルCLを形成することもでき、あるいは、最上層の配線層(ここでは第3配線層)よりも2つ下層の配線層(ここでは第1配線層)にコイルCLを形成することもできる。
このように、本実施の形態の半導体チップCPでは、半導体基板SB上に一層以上の配線層(好ましくは複数の配線層)を含む配線構造が形成され、その配線構造が有する配線層のうちの最上層の配線層(ここでは第3配線層)に、パッドPDが形成され、また、その配線構造が有する配線層のうちのいずれかの配線層(ここでは第2配線層)に、コイルCL(コイル配線CW)が形成されている。
半導体チップCPが上記半導体チップCP1の場合は、コイルCLは上記コイルCL1aまたは上記コイルCL2aに対応し、パッドPDは、上記パッドPD1に対応する。このため、半導体チップCPが上記半導体チップCP1の場合は、上記コイルCL1aとなるコイルCLと、上記コイルCL2aとなるコイルCLとが、それぞれ層間絶縁膜IL2上に形成されている。また、半導体チップCPが上記半導体チップCP2の場合は、コイルCLは上記コイルCL1bまたは上記コイルCL2bに対応し、パッドPDは、上記パッドPD2に対応する。このため、半導体チップCPが上記半導体チップCP2の場合は、上記コイルCL1bとなるコイルCLと、上記コイルCL2bとなるコイルCLとが、それぞれ層間絶縁膜IL2上に形成されている。
コイルCLは、層間絶縁膜IL2上において平面視で渦巻き状(コイル状、ループ状)に周回するコイル配線(コイル状の配線)CWにより形成されている(図21参照)。コイル配線CWは、コイル用配線とみなすことができる。このため、半導体チップCPが上記半導体チップCP1の場合は、上記コイルCL1aは、コイルCL1a用のコイル配線CWによって形成され、上記コイルCL2aは、コイルCL2a用のコイル配線CWによって形成されており、コイルCL1a用のコイル配線CWとコイルCL2a用のコイル配線CWとは、繋がっておらず、互いに離間されている。また、半導体チップCPが上記半導体チップCP2の場合は、上記コイルCL1bは、コイルCL1b用のコイル配線CWによって形成され、上記コイルCL2bは、コイルCL2b用のコイル配線CWによって形成されており、コイルCL1b用のコイル配線CWとコイルCL2b用のコイル配線CWとは、繋がっておらず、互いに離間されている。
コイルCLは、半導体チップCPの内部配線と電気的に接続されており、半導体チップCPの内部配線を介して、半導体チップCP内に形成された回路(送信回路または受信回路)に接続されている。例えば、コイルCLの一方の端部の直下にビア部V2を設け、そのビア部V2を介してコイルCLの一方の端部を配線M1に電気的に接続することができ、また、コイルCLの他方の端部の直下に他のビア部V2を設け、そのビア部V2を介してコイルCLの他方の端部を他の配線M1に電気的に接続することができる。
また、図20では、半導体基板SB上に形成される配線層の数が3層の場合(配線M1,M2,M3の計3層の場合)を示しているが、配線層の数は3層に限定されず、種々変更可能であるが、2層以上が好ましい。
本実施の形態の半導体チップCPでは、半導体基板SB上に一層以上の配線層(好ましくは複数の配線層)を含む配線構造が形成され、その配線構造上に絶縁膜PAが形成され、その絶縁膜PA上に絶縁膜ER(感光性樹脂膜)が形成されている。
すなわち、層間絶縁膜IL3上には、配線M3を覆うように、絶縁膜PAが形成されており、この絶縁膜PA上には、絶縁膜ERが形成されている。つまり、層間絶縁膜IL3上には、配線M3を覆うように、絶縁膜PAと絶縁膜PA上の絶縁膜ERとの積層膜LFが形成されている。ここで、絶縁膜PAと絶縁膜PA上の絶縁膜ERとの積層膜を、符号LFを付して、積層膜LFと称することとする。
絶縁膜PAは、パッシベーション膜として機能する絶縁膜であり、無機絶縁膜であることが好ましい。絶縁膜PAとしては、窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜を好適に用いることができるが、窒化シリコン膜が特に好適である。窒化シリコン膜は、吸湿性が低い絶縁膜であるため、配線M3やパッドPDを覆う絶縁膜PAとして窒化シリコン膜を用いることにより、半導体チップCPの耐湿性向上を図ることができる。
絶縁膜ERは、半導体チップCPの最上層の膜(絶縁膜)である。すなわち、絶縁膜ERは、半導体チップCPの最上層を構成しており、半導体チップCPにおいて、最も表面側に存在する膜が、絶縁膜ERである。主として絶縁膜ERの上面が、半導体チップCPの上面(表面)を構成している。半導体チップCPが上記半導体チップCP1の場合は、絶縁膜ERは上記絶縁膜ER1に対応し、半導体チップCPが上記半導体チップCP2の場合は、絶縁膜ERは上記絶縁膜ER2に対応する。
絶縁膜ERは、感光性樹脂膜からなり、接着性を有している。絶縁膜ERが接着性を有したことで、上記半導体パッケージPKGを製造する際に、半導体チップCP2の絶縁膜ER2(ER)と半導体チップCP1の絶縁膜ER1(ER)とが互いに接触するように、半導体チップCP2と半導体チップCP1とを重ねて固定することができる。
積層膜LFは、パッドPDの少なくとも一部を露出する開口部OPを有しているが、積層膜LFは、絶縁膜PAと絶縁膜ERとの積層膜であるため、積層膜LFの開口部OPは、絶縁膜PAの開口部OP1と、絶縁膜ERの開口部OP2とにより形成される。
パッドPDは、積層膜LFの開口部OPから露出されている。すなわち、パッドPD上に開口部OPが設けられることで、パッドPDが積層膜LFの開口部OPから露出されている。このため、積層膜LFの開口部OPから露出するパッドPDに、上記ワイヤBWなどの導電性の接続部材を接続することができる。
また、図20に示されるように、半導体チップCPの外周部には、シールリング(ガードリング)SRが形成されている。シールリングSRは、平面視において、半導体チップCPの外周部に、半導体チップCPの外周に沿って周回するように、形成されている。半導体チップCPにおいて、平面視で、シールリングSRで囲まれた領域内に、種々の回路や半導体素子が形成されている。このため、上述したnチャネル型MISFETQn、pチャネル型MISFETQp、配線M1,M2,M3、パッドPD、およびコイルCL(コイル配線CW)は、半導体チップCPにおいて、平面視で、シールリングSRで囲まれた領域内に形成(配置)されている。
シールリングSRは、シールリング用の配線(金属パターン)M1a,M2a,M3aと、シールリング用のビア部(金属パターン)V1a,V2a,V3aとにより形成されている。シールリングSRは、これらシールリング用の配線M1a,M2a,M3aおよびシールリング用のビア部V1a,V2a,V3aが上下方向に並ぶことにより、金属の壁状に形成されている。シールリング用の配線M1a,M2a,M3aおよびビア部V1a,V2a,V3aは、素子または回路の間を結線するために形成したものではなく、シールリングSRを形成するために形成したものである。
<半導体チップの製造工程について>
次に、本実施の形態の半導体チップ(半導体装置)CPの製造工程について説明する。以下の製造工程により、上記図20の半導体チップCPを製造することができる。
図22〜図38は、本実施の形態の半導体チップ(半導体装置)CPの製造工程中の要部断面図である。図22〜図38には、上記図20に相当する断面図が示されているが、図22〜図37には、ダイシング工程で切断される予定の領域であるスクライブ領域(ダイシング領域、切断領域)SCも示されている。
まず、図22に示されるように、例えば1〜10Ωcm程度の比抵抗を有するp型の単結晶シリコンなどからなる半導体基板(半導体ウエハ)SBを準備(用意)する。この段階では、半導体基板SBは、半導体ウエハの状態である。
次に、半導体基板SBの主面に、例えばSTI(Shallow Trench Isolation)法などにより、素子分離領域STを形成する。
次に、図23に示されるように、半導体基板SB(の活性領域)に、MISFETなどの半導体素子を形成する。
すなわち、イオン注入法を用いてp型ウエルPWおよびn型ウエルNWを形成し、p型ウエルPWおよびn型ウエルNW上にゲート絶縁膜GFを介してゲート電極G1,G2を形成し、イオン注入法を用いてn型半導体領域NSおよびp型半導体領域PSを形成する。これにより、半導体基板SBにnチャネル型MISFETQnとpチャネル型MISFETQpとが形成される。
次に、図24に示されるように、半導体基板SBの主面(主面全面)上に、MISFETQn,Qpを覆うように、層間絶縁膜IL1を形成する。層間絶縁膜IL1は、例えば、酸化シリコン膜の単体膜や、あるいは、窒化シリコン膜と該窒化シリコン膜よりも厚い酸化シリコン膜との積層膜などからなる。層間絶縁膜IL1の成膜後、必要に応じて、層間絶縁膜IL1の上面をCMP(Chemical Mechanical Polishing:化学的機械的研磨)法により研磨するなどして、層間絶縁膜IL1の上面を平坦化することもできる。
次に、層間絶縁膜IL1上にフォトリソグラフィ技術を用いて形成したフォトレジスト層(図示せず)をエッチングマスクとして用いて、層間絶縁膜IL1をドライエッチングすることにより、層間絶縁膜IL1にコンタクトホール(貫通孔)を形成する。それから、このコンタクトホール内に導電膜を埋め込むことにより、導電性のプラグ(接続用導体部)V1を形成する。この際、シールリング用のビア部V1aも形成される。
プラグV1を形成するには、例えば、コンタクトホールの底部および側壁上を含む層間絶縁膜IL1上にバリア導体膜(例えばチタン膜、窒化チタン膜、あるいはそれらの積層膜)を形成してから、タングステン膜などからなる主導体膜を、バリア導体膜上にコンタクトホールを埋めるように形成する。その後、コンタクトホールの外部の不要な主導体膜およびバリア導体膜をCMP法またはエッチバック法などによって除去する。これにより、層間絶縁膜IL1の上面が露出し、層間絶縁膜IL1のコンタクトホール内に埋め込まれて残存するバリア導体膜および主導体膜により、プラグV1が形成される。
次に、図25に示されるように、プラグV1が埋め込まれた層間絶縁膜IL1上に、最下層の配線層である第1配線層の配線M1を形成する。配線M1を形成するには、まず、プラグV1が埋め込まれた層間絶縁膜IL1上に、第1配線層用の導電膜を形成する。この第1配線層用の導電膜は、例えば、下から順に、バリア導体膜(例えばチタン膜、窒化チタン膜、あるいはそれらの積層膜)とアルミニウム膜とバリア導体膜(例えばチタン膜、窒化チタン膜、あるいはそれらの積層膜)との積層膜からなり、スパッタリング法などを用いて形成することができる。それから、この第1配線層用の導電膜をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてパターニングすることにより、配線M1とシールリング用の配線M1aとを形成することができる。プラグV1は、その上面が配線M1に接することで、配線M1と電気的に接続される。
また、ここでは配線M1を、導電膜をパターニングする手法で形成する場合について説明した。他の形態として、配線M1を、ダマシン法により形成することもできる。この場合、プラグV1が埋め込まれた層間絶縁膜IL1上に絶縁膜を形成してから、その絶縁膜に配線溝を形成し、その配線溝に導電膜を埋め込むことで、埋込配線(例えば埋込銅配線)としての配線M1を形成することができる。このことは、後で形成する配線M2についても同様である。
次に、図26に示されるように、半導体基板SBの主面(主面全面)上に、すなわち層間絶縁膜IL1上に、配線M1およびシールリング用の配線M1aを覆うように、層間絶縁膜IL2を形成する。層間絶縁膜IL2は、酸化シリコン膜などからなり、CVD法などを用いて形成することができる。層間絶縁膜IL2の成膜後、層間絶縁膜IL2の上面をCMP法により研磨するなどして、層間絶縁膜IL2の上面の平坦性を高めることもできる。
次に、層間絶縁膜IL2上にフォトリソグラフィ技術を用いて形成したフォトレジスト層(図示せず)をエッチングマスクとして用いて、層間絶縁膜IL2をドライエッチングすることにより、層間絶縁膜IL2にスルーホール(貫通孔)を形成する。それから、このスルーホール内に導電膜を埋め込むことにより、導電性のビア部(接続用導体部)V2を形成する。この際、シールリング用のビア部V2aも形成される。ビア部V2は、導電性のプラグとみなすこともできる。ビア部V2は、プラグV1と同様の手法により形成することができるが、ビア部V2は、プラグV1と、導電膜の材料を異ならせることもできる。例えば、プラグV1は、タングステン膜を主体とし、ビア部V2は、アルミニウム膜を主体とすることもできる。
次に、図27に示されるように、ビア部V2が埋め込まれた層間絶縁膜IL2上に、第2配線層の配線M2およびコイル配線CWを形成する。配線M2およびコイル配線CWを形成するには、まず、ビア部V2が埋め込まれた層間絶縁膜IL2上に、第2配線層用の導電膜を形成する。この第2配線層用の導電膜は、上記第1配線層用の導電膜と同様の材料を用いることができる。この第2配線層用の導電膜は、配線M2形成用の導電膜とコイル配線CW形成用の導電膜とシールリング用の配線M2a形成用の導電膜とを兼ねている。それから、この第2配線層用の導電膜をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてパターニングすることにより、配線M2とコイル配線CWとシールリング用の配線M2aとを形成することができる。ビア部V2は、その下面が配線M1に接することで配線M1と電気的に接続され、その上面が配線M2またはコイル配線CWに接することで配線M2またはコイル配線CWと電気的に接続される。すなわち、ビア部V2は、配線M1と配線M2とを電気的に接続するか、あるいは、配線M1とコイル配線CWとを電気的に接続している。
次に、図28に示されるように、半導体基板SBの主面(主面全面)上に、すなわち層間絶縁膜IL2上に、配線M2とコイル配線CWとシールリング用の配線M2aとを覆うように、層間絶縁膜IL3を形成する。層間絶縁膜IL3は、酸化シリコン膜などからなり、CVD法などを用いて形成することができる。層間絶縁膜IL3の成膜後、層間絶縁膜IL3の上面をCMP法により研磨するなどして、層間絶縁膜IL3の上面の平坦性を高めることもできる。
次に、層間絶縁膜IL3上にフォトリソグラフィ技術を用いて形成したフォトレジスト層(図示せず)をエッチングマスクとして用いて、層間絶縁膜IL3をドライエッチングすることにより、層間絶縁膜IL3にスルーホールを形成する。それから、このスルーホール内に導電膜を埋め込むことにより、導電性のビア部(接続用導体部)V3を形成する。この際、シールリング用のビア部V3aも形成される。ビア部V3は、導電性のプラグとみなすこともできる。ビア部V3は、ビア部V2と同様の導電材料により同様の手法で形成することができる。
次に、図29に示されるように、ビア部V3が埋め込まれた層間絶縁膜IL3上に、第3配線層の配線M3およびパッドPDを形成する。配線M3およびパッドPDを形成するには、まず、ビア部V3が埋め込まれた層間絶縁膜IL3上に、第3配線層用の導電膜を形成する。この第3配線層用の導電膜は、例えば、下から順に、バリア導体膜(例えばチタン膜、窒化チタン膜、あるいはそれらの積層膜)とアルミニウム膜とバリア導体膜(例えばチタン膜、窒化チタン膜、あるいはそれらの積層膜)との積層膜からなり、スパッタリング法などを用いて形成することができる。この第3配線層用の導電膜は、配線M3形成用の導電膜とパッドPD形成用の導電膜とシールリング用の配線M3a形成用の導電膜とを兼ねている。それから、この第3配線層用の導電膜をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてパターニングすることにより、配線M3とパッドPDとシールリング用の配線M3aとを形成することができる。
ビア部V3は、その下面が配線M2に接することで配線M2と電気的に接続され、その上面が配線M3またはパッドPDに接することで、配線M3またはパッドPDと電気的に接続される。すなわち、ビア部V3は、配線M2と配線M3とを電気的に接続するか、あるいは配線M2とパッドPDとを電気的に接続している。
また、ここでは、ビア部V3と配線M3とを別工程で形成する場合について説明した。他の形態として、ビア部V3を、配線M3およびパッドPDと同工程で形成することもでき、この場合、ビア部V3は、配線M3またはパッドPDと一体的に形成される。この場合、層間絶縁膜IL3にビア部V3用のスルーホールを形成した後、このスルーホールを埋めるように層間絶縁膜IL3上に第3配線層用の導電膜を形成してから、この第3配線層用の導電膜をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてパターニングすることにより、配線M3とパッドPDとシールリング用の配線M3aとを形成すればよい。また、上記ビア部V2と上記配線M2とを同工程で形成することもでき、その場合は、上記ビア部V2は上記配線M2と一体的に形成される。
パッドPDの平面形状は、例えば、配線M3の配線幅よりも大きな辺を有する略矩形状の平面形状とすることができる。パッドPDは、好ましくは、アルミニウムを主体とするアルミニウムパッドであり、配線M3は、好ましくは、アルミニウムを主体とするアルミニウム配線である。
次に、図30に示されるように、半導体基板SBの主面(主面全面)上に、すなわち層間絶縁膜IL3上に、配線M3とパッドPDとシールリング用の配線M3aとを覆うように、絶縁膜PAを形成する。絶縁膜PAは、無機絶縁材料からなる無機絶縁膜であるが、好ましくは窒化シリコンまたは酸窒化シリコンからなり、より好ましくは窒化シリコンからなる。絶縁膜PAは、CVD法などを用いて形成することができる。絶縁膜PAを構成する窒化シリコン膜の成膜法として、HDP(High Density Plasma:高密度プラズマ)−CVD法は、特に好適である。絶縁膜PAの厚み(形成膜厚)は、例えば0.1〜0.5μm程度とすることができる。
絶縁膜PAを成膜する前の段階では、配線M3、パッドPD、およびシールリング用の配線M3aは露出されていたが、絶縁膜PAを成膜すると、配線M3、パッドPD、およびシールリング用の配線M3aは、絶縁膜PAで覆われるため、露出していない状態になる。
次に、絶縁膜PA上にフォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジストパターン(図示せず)を形成してから、そのフォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて、絶縁膜PAをエッチング(ドライエッチング)することにより、図31に示されるように、絶縁膜PAに開口部OP1を形成する。開口部OP1は、平面視において、パッドPDに内包される。このため、絶縁膜PAに開口部OP1を形成すると、絶縁膜PAの開口部OP1から、パッドPDの一部が露出される。すなわち、パッドPDは、外周部は絶縁膜PAで覆われるが、パッドPDの中央部は、絶縁膜PAの開口部OP1から露出される。絶縁膜PAに開口部OP1を形成しても、配線M3およびシールリング用の配線M3aは、絶縁膜PAで覆われた状態が維持される。その後、フォトレジストパターンは除去し、図31には、この段階が示されている。
次に、図32に示されるように、半導体基板SBの主面(主面全面)上に、すなわち絶縁膜PA上に、絶縁膜ERを形成する。絶縁膜ERは、感光性樹脂膜からなり、好ましくは、永久レジスト(永久レジスト層)からなる。
感光性樹脂シート(永久レジストシート)を半導体基板SBの主面(主面全面)上に、すなわち絶縁膜PA上に貼り付けることにより、絶縁膜ERを形成することもできるが、塗布法(スピンコート法)により絶縁膜ERを形成することが、より好ましい。塗布法(スピンコート法)により絶縁膜ERを形成することで、絶縁膜ERと下地の膜(ここでは絶縁膜PA)との密着性を高めることができるとともに、絶縁膜ERの上面の平坦性も高めることができる。絶縁膜ERの厚み(形成膜厚)は、絶縁膜PAの厚み(形成膜厚)よりも厚いことが好ましく、例えば1〜5μm程度とすることができる。
スピンコート法とは、薄膜形成材料(ここでは絶縁膜ER形成材料)である薬液を、回転する半導体ウエハ(ここでは半導体基板SB)上に滴下して塗布する手法である。スピンコート法により薬液を半導体ウエハ上に塗布した後、ベーク処理(熱処理)を行うことが好ましい。
絶縁膜PAと絶縁膜ERとを形成したことにより、層間絶縁膜IL3上に、配線M3、パッドPD、およびシールリング用の配線M3aを覆うように、絶縁膜PAと絶縁膜PA上の絶縁膜ERとの積層膜LFが形成された状態になる。絶縁膜ERは、製造された半導体チップCPにおいて、最上層の膜となる。また、絶縁膜PAの開口部OP1から露出される部分のパッドPD上にも絶縁膜ERが形成される。このため、絶縁膜ERを形成すると、絶縁膜PAの開口部OP1から露出される部分のパッドPDは、絶縁膜ERで覆われた状態になる。このため、絶縁膜ERを形成すると、配線M3およびシールリング用の配線M3aだけでなく、パッドPDも露出しなくなる。
また、塗布法(スピンコート法)で絶縁膜ERを形成する場合、塗布法(スピンコート法)による膜形成と、形成された膜のベーク処理(熱処理)とを、それぞれ1回ずつ行うことで、絶縁膜ERを形成することもできるが、塗布法(スピンコート法)による膜形成と、形成された膜のベーク処理(熱処理)と、を複数サイクル行うことで、絶縁膜ERを形成することもできる。その場合、複数サイクルにおいて、形成する膜の材料は同じであるため、絶縁膜ERは、同じ材料からなる複数の感光性樹脂膜の積層膜により形成されることになる。
例えば、絶縁膜PAに開口部OP1を形成して上記図31の構造を得た後、図33のように、まず、1層目の感光性樹脂膜ERaを塗布法(スピンコート法)により形成してから、その感光性樹脂膜ERaのベーク処理(熱処理)を行う。それから、図34に示されるように、1層目の感光性樹脂膜ERa上に、感光性樹脂膜ERaと同じ材料からなる2層目の感光性樹脂膜ERbを塗布法(スピンコート法)により形成してから、その感光性樹脂膜ERbのベーク処理(熱処理)を行う。これにより、感光性樹脂膜ERaと感光性樹脂膜ERa上の感光性樹脂膜ERbとからなる絶縁膜ERを形成することができる。この場合、感光性樹脂膜ERaと感光性樹脂膜ERbとは同じ材料からなるため、感光性樹脂膜ERaと感光性樹脂膜ERbとを合わせたもの全体を、1層の絶縁膜ERとみなすこともできる。
塗布法(スピンコート法)は、平坦な膜を形成することができる成膜法であるため、絶縁膜ERの形成法として好適である。塗布法(スピンコート法)による膜形成と、形成された膜のベーク処理と、を複数サイクル行った場合には、後で形成する膜ほど、上面の平坦性が高くなりやすい。このため、塗布法(スピンコート法)による膜形成と、形成された膜のベーク処理と、を複数サイクル行うことで絶縁膜ERを形成することにより、絶縁膜ERの上面の平坦性を、より的確に高めることができる。また、塗布法(スピンコート法)による膜形成と、形成された膜のベーク処理と、を複数サイクル行えば、絶縁膜ERの厚さを厚くすることができるため、半導体パッケージPKGにおいて、半導体チップCP1内のコイルCLと半導体チップCP2内のコイルCLとの間の耐圧(絶縁耐圧)を高めることができる。
絶縁膜ERを形成して上記図32または上記図34の構造を得た後、絶縁膜ERを露光および現像処理してパターニングする工程を行う。この絶縁膜ERを露光および現像処理してパターニングする工程により、絶縁膜ERに開口部OP2を形成することができる。以下、絶縁膜ERを露光および現像処理してパターニングする工程(開口部OP2形成工程)について、具体的に説明する。
すなわち、開口部OP2形成用のフォトマスクを用いて、図35に示されるように、感光性樹脂からなる絶縁膜ERを露光する。図35では、絶縁膜ERにおける露光領域(露光された領域)EP1にドットのハッチングを付してある。例えば、絶縁膜ERがポジ型の感光性樹脂からなる場合は、図35のように、絶縁膜ERのうち、開口部OP2形成予定領域が露光される。それから、感光性樹脂からなる絶縁膜ERを現像処理する。この現像処理により、絶縁膜ERはパターニングされ、具体的には、図36に示されるように、開口部OP2となる部分の絶縁膜ERが選択的に除去されて、絶縁膜ERに開口部OP2が形成される。
現像処理の後、絶縁膜ERのベーク処理(熱処理)を施すことが好ましい。ベーク処理により、絶縁膜ERは硬化し、絶縁膜ERの硬度が増加する(高くなる)。現像処理後にベーク処理を行っておくことで、その後の工程が行いやすくなる。例えば、ベーク処理により絶縁膜ERがある程度硬くなるため、半導体ウエハのハンドリングがよくなる。現像処理の後の絶縁膜ERのベーク処理は、後述の半導体基板SBの切断工程の前に行う。
このようにして、図36に示されるように、絶縁膜PAと絶縁膜PA上の絶縁膜ERとの積層膜LFに開口部OPが形成された状態が得られる。開口部OPは、絶縁膜PAの開口部OP1と絶縁膜ERの開口部OP2とにより形成されており、開口部OP1は、平面視において開口部OP2に内包されることが好ましい。その場合、積層膜LFの開口部OPの内壁は、絶縁膜ERの開口部OP2の内壁と、絶縁膜PAの開口部OP1の内壁と、開口部OP1の内壁と開口部OP2の内壁との間に位置しかつ絶縁膜ERで覆われていない絶縁膜PAの上面とにより、形成されることになる。積層膜LFの開口部OPからは、パッドPDの少なくとも一部が露出される。
また、パッドPDを、上述のようにバリア導体膜とその上のアルミニウム膜とその上のバリア導体膜との積層膜により形成した場合は、絶縁膜PAに開口部OP1を形成する際に、開口部OP1から露出するバリア導体膜(上層側のバリア導体膜)をエッチングによって除去し、パッドPDを構成するアルミニウム膜を開口部OP1から露出させることもできる。また、開口部OP1からパッドPDを構成するアルミニウム膜を露出させた後、開口部OP1から露出するアルミニウム膜上に、下地金属膜(図示せず)を形成することもできる。下地金属膜は、例えばニッケル(Ni)膜と該ニッケル(Ni)膜上の金(Au)膜との積層膜などからなる。下地金属膜を形成すれば、この下地金属膜に上記ワイヤBWを接続することになるため、上記ワイヤBWを接続しやすくすることができる。
その後、必要に応じて半導体基板SBの裏面側を研削または研磨して半導体基板SBの厚みを薄くしてから、半導体基板SBを半導体基板SB上の積層構造体とともに、ダイシング(切断)する。この際、図37にも示されるように、半導体基板SBと半導体基板SB上の積層構造体は、ダイシングソー(ダイシングブレード、切断刃)DSによって、スクライブ領域SCに沿って切断(ダイシング)される。これにより、図38に示されるように、半導体基板SB(半導体ウエハ)の各チップ領域から半導体チップが取得される。
このようにして、半導体チップ(半導体装置)CPを製造することができる。
<半導体チップの重ね合わせについて>
上記図10では、半導体チップCP1,CP2の断面構造には、上記図20の半導体チップCPの断面構造が適用されている。すなわち、上記図10において、半導体チップCP1および半導体チップCP2のそれぞれの断面構造は、上記図20の半導体チップCPの断面構造とほぼ同様である。但し、実際には、半導体チップCP1内に形成された回路と半導体チップCP2内に形成された回路との相違に応じて、半導体チップCP1と半導体チップCP2とで、半導体素子や配線は相違しているが、上記図20〜図38を参照して説明した半導体チップCPの構成や製法については、半導体チップCP1と半導体チップCP2とで共通である。
上記図10および上記図20に示されるように、半導体チップCP1は、最上層の絶縁膜ER(ER1)を有し、半導体チップCP2は、最上層の絶縁膜ER(ER2)を有している。そして、半導体チップCP1と半導体チップCP2とは、半導体チップCP1の絶縁膜ER(ER1)と半導体チップCP2の絶縁膜ER(ER2)とが互いに対向する向きで重ねられており、半導体チップCP1の絶縁膜ER(ER1)の上面と半導体チップCP2の絶縁膜ER(ER2)の上面とが接触している。半導体チップCP1のコイルCLと半導体チップCP2のコイルCLとは、平面視で重なっており、導体では接続されずに、磁気的に結合されている。
<本発明者の検討について>
図39は、本発明者が検討した検討例の半導体パッケージPKG101の断面図であり、上記図8に相当するものである。図40は、図39の検討例の半導体パッケージPKG101の一部を拡大して示した部分拡大断面図であり、上記図10に相当するものである。
図39および図40の検討例の半導体パッケージPKG101においては、2つの半導体チップCP101,CP102が、絶縁シートZSを間に挟んで重ねられている。半導体チップCP101,CP102は、上記半導体チップCP1,CP2に相当するものであるが、以下の点が、上記半導体チップCP1,CP2と相違している。
すなわち、半導体チップCP1,CP2のそれぞれにおいては、最上層は絶縁膜ERであったが、半導体チップCP101,CP102のそれぞれにおいては、最上層は絶縁膜PL101である。つまり、半導体チップCP101,CP102のそれぞれにおいては、絶縁膜ERは使用されておらず、絶縁膜PA上には絶縁膜PL101が形成されており、その絶縁膜PL101が半導体チップの最上層の膜となっている。半導体チップCP101,CP102で使用されている絶縁膜PL101は、一般的なポリイミド膜(ポリイミド樹脂膜)であり、接着性を有していない。
検討例の半導体パッケージPKG101の製造工程は、次のように行われる。すなわち、まず、リードフレームと、最上層が絶縁膜PL101からなる半導体チップCP101と、最上層が絶縁膜PL101からなる半導体チップCP102とを準備する。それから、ダイボンディング工程を行って、リードフレームのダイパッドDP上にダイボンド材DBを介して半導体チップCP101を搭載して接合する。それから、半導体チップCP102の表面が半導体チップCP101の表面に対向するように、半導体チップCP101の表面上に絶縁シートZSを介して半導体チップCP102を搭載して固定する。絶縁シートZSは、接着性を有しており、例えばDAF(Die Attach Film)を用いることができる。絶縁シートZSの一方の面が半導体チップCP101の絶縁膜PL101に接着され、絶縁シートZSの他方の面が半導体チップCP102の絶縁膜PL101に接着されることで、半導体チップCP101と半導体チップCP102とが、絶縁シートZSを介して固定される。それから、ワイヤボンディング工程を行って、半導体チップCP101の複数のパッドPD1および半導体チップCP102の複数のパッドPD2と、複数のリードLDとを、複数のワイヤBWでそれぞれ接続する。それから、樹脂封止工程を行って、半導体チップCP101,CP102、ダイパッドDP、絶縁シートZS、複数のリードLDおよび複数のワイヤBWを封止する封止樹脂部MRを形成する。その後、リードLDの切断とリードLDの折り曲げ加工とを行うことにより、図39および図40の検討例の半導体パッケージPKG101が製造される。
検討例の半導体パッケージPKG101を製造する場合には、半導体チップCP101,CP102を製造した後に、半導体チップCP101と半導体チップCP102とを、接着性を有する絶縁シートZSを介して貼り合わせる必要がある。例えば、半導体チップCP101の表面に絶縁シートZSの一方の面を貼り付けてから、その絶縁シートZSの反対面に半導体チップCP102を貼り付ければよい。あるいは、半導体チップCP102の表面に絶縁シートZSの一方の面を貼り付けてから、その絶縁シートZSの反対面を半導体チップCP101の表面に貼り付ければよい。つまり、検討例の半導体パッケージPKG101を製造する場合には、半導体チップCP101と絶縁シートZSとを貼り合わせることと、半導体チップCP102と絶縁シートZSとを貼り合わせることとが、必要になる。
しかしながら、検討例の半導体パッケージPKG101を製造する場合には、次のような課題が発生することが、本発明者の検討により分かった。
すなわち、半導体チップCP101の表面と絶縁シートZSとを貼り合わせる際や、半導体チップCP102の表面と絶縁シートZSとを貼り合わせる際に、半導体チップCP101の表面と絶縁シートZSとの間や、あるいは、半導体チップCP102の表面と絶縁シートZSとの間に、気泡や欠陥が発生する虞がある。半導体チップCP101の表面と絶縁シートZSとの間や、あるいは、半導体チップCP102の表面と絶縁シートZSとの間に、気泡や欠陥が発生してしまうと、製造された半導体パッケージPKG101の信頼性が低下してしまう。例えば、半導体チップCP101(または半導体チップCP102)の表面と絶縁シートZSとの間に発生した気泡や欠陥を起点として、半導体チップCP101(または半導体チップCP102)の表面と絶縁シートZSとの間の剥離が進行してしまう懸念がある。半導体チップCP101(または半導体チップCP102)の表面と絶縁シートZSとの間が剥離してしまうと、その剥離箇所がリークパスになるなどして、半導体パッケージPKG101の信頼性が低下してしまう。特に、半導体チップCP101内のコイルと半導体チップCP102内のコイルとを磁気的に結合させ、それらのコイルを用いて半導体チップCP101,CP102間で信号を伝送する構成の半導体パッケージPKG101においては、上記剥離の進行は、半導体チップCP101内のコイルと半導体チップCP102内のコイルとの間の耐圧(絶縁耐圧)を低下させてしまう懸念がある。
このため、2つの半導体チップを重ね合わせた半導体パッケージにおいても、半導体チップの重ね合わせ箇所に剥離が生じるのを抑制または防止して、その半導体パッケージの信頼性を向上させることが望まれる。
<主要な特徴と効果について>
本実施の形態の半導体パッケージPKGは、半導体チップCP1(第1半導体チップ)と半導体チップCP2(第2半導体チップ)とを備え、それら半導体チップCP1と半導体チップCP2とが重ねられた半導体パッケージ(半導体装置)である。
本実施の形態の主要な特徴のうちの一つは、半導体チップCP1の最上層の膜である絶縁膜ER1(第1感光性樹脂膜)として、接着性を有する感光性樹脂膜を用い、かつ、半導体チップCP2の最上層の膜である絶縁膜ER2(第2感光性樹脂膜)として、接着性を有する感光性樹脂膜を用いていることである。そして、半導体チップCP1の絶縁膜ER1(接着性を有する感光性樹脂膜)と半導体チップCP2の絶縁膜ER2(接着性を有する感光性樹脂膜)とが互いに接するように、半導体チップCP1と半導体チップCP2とが重ねられている。
本実施の形態とは異なり、上記検討例の半導体パッケージPKG101のように、半導体チップCP101と半導体チップCP102とを、接着性を有する絶縁シートZSを間に挟んで重ねる場合には、半導体チップCP101の表面と絶縁シートZSとの間や、あるいは、半導体チップCP102の表面と絶縁シートZSとの間に、気泡や欠陥が発生する虞がある。これは、半導体チップCP101の表面と絶縁シートZSとの間の剥離や、あるいは、半導体チップCP102の表面と絶縁シートZSとの間の剥離につながるため、半導体パッケージPKG101の信頼性を低下させてしまう。
それに対して、本実施の形態では、半導体チップCP1の最上層の膜である絶縁膜ER1と、半導体チップCP2の最上層の膜である絶縁膜ER2とが、いずれも接着性を有する感光性樹脂膜であるため、上記絶縁シートZSに相当するものを使用することなく、半導体チップCP1と半導体チップCP2とを直接的に接触させて接着することができる。すなわち、半導体チップCP1の接着性を有する絶縁膜ER1(感光性樹脂膜)と半導体チップCP2の接着性を有する絶縁膜ER2(感光性樹脂膜)とが互いに接するように、半導体チップCP1と半導体チップCP2とを重ねることで、半導体チップCP1と半導体チップCP2とを接着して固定することができる。
本実施の形態では、上記絶縁シートZSに相当するものを使用することなく、半導体チップCP1の接着性を有する絶縁膜ER1と半導体チップCP2の接着性を有する絶縁膜ER2とを直接的に接触させて、半導体チップCP1,CP2を重ねているため、上記検討例の半導体パッケージPKG101で発生し得る半導体チップと絶縁シートZSとの間の剥離は、本実施の形態では生じずに済む。
絶縁シートZSは、半導体チップCP101,CP102とは別の部材であるため、半導体チップCP101と半導体チップCP102とを絶縁シートZSを間に挟んで重ねる際には、半導体チップCP101の表面と絶縁シートZSとの間や、あるいは、半導体チップCP102の表面と絶縁シートZSとの間に、気泡や欠陥が発生しやすく、これが剥離の原因となりやすい。それに対して、本実施の形態では、半導体チップCP1の一部である絶縁膜ER1と、半導体チップCP2の一部である絶縁膜ER2とに、それぞれ接着性を持たせ、半導体チップCP1の一部である絶縁膜ER1と半導体チップCP2の一部である絶縁膜ER2とを接触させることで、絶縁膜ER1,ER2の接着性によって半導体チップCP1と半導体チップCP2とを接着させている。このため、本実施の形態では、半導体チップCP1の絶縁膜ER1と半導体チップCP2の絶縁膜ER2とを、容易かつ的確に接着させることができ、半導体チップCP1と半導体チップCP2との密着性、すなわち、半導体チップCP1の絶縁膜ER1と半導体チップCP2の絶縁膜ER2との密着性を高めることができる。これにより、半導体チップCP1と半導体チップCP2とを重ね合わせた箇所で剥離が生じるのを抑制または防止することができ、半導体パッケージPKGの信頼性を向上させることができる。
また、半導体チップCP1は、絶縁膜ER1(ER)を形成した後に半導体基板SBをダイシングにより切断して個片化することで形成され、同様に、半導体チップCP2は、絶縁膜ER2(ER)を形成した後に半導体基板SBをダイシングにより切断して個片化することで形成される。このため、絶縁膜ER1(ER)を形成する段階では、半導体基板SBはまだ切断されておらず、ウエハの状態であり、同様に、絶縁膜ER2(ER)を形成する段階では、半導体基板SBはまだ切断されておらず、ウエハの状態である。このため、絶縁膜ER1(ER)を形成した際に、絶縁膜ER1(ER)とその下地の絶縁膜PAとの密着性を高めることができ、同様に、絶縁膜ER2(ER)を形成した際に、絶縁膜ER2(ER)とその下地の絶縁膜PAとの密着性を高めることができる。
検討例の半導体パッケージPKG101を製造する場合は、ウエハ状態ではなくチップ化された後の半導体チップに対して、接着性の絶縁シートZSを貼り付ける必要があるため、接着性の絶縁シートZSを貼り付けにくく、半導体チップと絶縁シートZSとの間の密着性が低くなりやすく、半導体チップと絶縁シートZSとの間に気泡や欠陥が発生しやすい。それに対して、本実施の形態では、絶縁膜ERを形成する段階では、半導体基板SBは、チップ化される前のウエハ状態である。チップに対して樹脂シート(接着性の樹脂シート)を貼り付ける場合よりも、ウエハに対して樹脂シート(接着性の樹脂シート)を貼り付ける場合の方が、樹脂シートを張り付けやすく、その樹脂シートと下地との間の密着性を向上させやすい。このため、本実施の形態では、半導体基板SB(半導体ウエハ)を切断する前に絶縁膜ERを形成しているため、感光性樹脂シートをウエハ(半導体基板SB)の主面全面上に(すなわち絶縁膜PA上に)貼り付けることにより、絶縁膜ERを形成する場合であっても、その感光性樹脂シート(絶縁膜ER)と下地の絶縁膜PAとの間の密着性を向上させることができる。また、本実施の形態では、半導体基板SB(半導体ウエハ)を切断する前に絶縁膜ERを形成しているため、塗布法(好ましくはスピンコート法)を用いて絶縁膜ERを容易かつ的確に形成することができる。塗布法(好ましくはスピンコート法)を用いて絶縁膜ERを形成することで、形成された絶縁膜ERと下地の絶縁膜PAとの間の密着性を更に向上させることができる。
このように、本実施の形態では、半導体基板SB(半導体ウエハ)を切断する前に絶縁膜ERを形成しているため、絶縁膜ERとその下地の絶縁膜PAとの密着性を高めることができる。そして、半導体基板SB(半導体ウエハ)を切断する前に形成した絶縁膜ERの接着性を利用して、半導体チップCP1と半導体チップCP2とを直接的に接着することで、半導体チップCP1と半導体チップCP2とを接着することに伴う不具合(剥離など)が生じるのを、抑制または防止することができる。従って、半導体パッケージPKGの信頼性を向上させることができる。また、絶縁膜ERが感光性樹脂膜からなることで、パッドPDを露出するための開口部OP2を、絶縁膜ERに容易かつ的確に形成することができる。
また、感光性樹脂シートを半導体基板SBの主面(主面全面)上に、すなわち絶縁膜PA上に貼り付けることにより、絶縁膜ERを形成することもできるが、塗布法(好ましくはスピンコート法)により絶縁膜ERを形成することが、より好ましい。塗布法(スピンコート法)により絶縁膜ERを形成することで、絶縁膜ERと下地の膜(ここでは絶縁膜PA)との密着性を高めることができるとともに、更に絶縁膜ERの上面の平坦性も高めることができるため、半導体チップCP1の絶縁膜ER1と半導体チップCP2の絶縁膜ER2との密着性を高めることができる。これにより、半導体チップCP1と半導体チップCP2とを重ね合わせた箇所で剥離が生じるのを、より的確に抑制または防止することができ、半導体パッケージPKGの信頼性を、より的確に向上させることができる。
また、絶縁膜ERは、接着性を有する感光性樹脂膜であるが、絶縁膜ERとして、永久レジスト(永久フォトレジスト、感光性永久膜)を好適に用いることができる。永久レジストは、感光性樹脂材料であり、接着性を有するものがあるので、絶縁膜ERとして、永久レジストを好適に用いることができる。液状タイプの永久レジスト材(塗布法を適用する永久レジスト材)としては、東京応化工業株式会社製のTMMR−S2000や、あるいは日立化成株式会社製のKI−1000−T4などを例示できる。また、フィルムタイプ(シートタイプ)の永久レジスト材としては、東京応化工業株式会社製のTMMF−S2000、日立化成株式会社製のKI−1000−T4F、あるいは東亜合成株式会社製のSRF−SS−8000などを例示できる。
絶縁膜ERとして用いられ得る永久レジストの材料の一例を挙げると、次のような感光性樹脂組成物がある。
成分A:分子内に少なくとも1個以上のエチレン性不飽和基とカルボキシル基とを有する光ラジカル反応性の樹脂、
成分B:分子中に少なくとも1個以上のエチレン性不飽和基とトリシクロデカン構造とを有する光重合性モノマ、
成分C:光重合開始剤、
成分D:エポキシ樹脂、
成分E:シリカフィラー、
の成分A,B,C,D,Eを含有する感光性樹脂組成物。
なお、ここでは、絶縁膜ERとして使用可能な永久レジストの具体例を挙げたが、これに限定されない。
(実施の形態2)
図41は、本実施の形態2の半導体パッケージPKGの一部を拡大して示した部分拡大断面図であり、上記図10に対応するものである。図42および図43は、本実施の形態2の半導体パッケージPKGの製造工程を説明する断面図であり、上記図14および図15に相当する断面図が示されている。図44は、図41の本実施の形態2の半導体パッケージPKGに用いられる半導体チップCP1を示す平面図である。図44においては、最上層の配線層のパターン(ここではパッドPDと配線M3とシールリング用の配線M3a)と、コイル配線CWとがハッチングを付して示してある。また、図44においては、位置決め部AL1の位置も示してある。半導体チップCP2の平面図も、図44と基本的には同じである。具体的には、半導体チップCP2と半導体チップCP1とを重ねた際に、半導体チップCP1のコイル配線CW(コイルCL)と平面視で重なる位置に、半導体チップCP2のコイル配線CW(コイルCL)が存在し、また、半導体チップCP1の位置決め部AL1と平面視で重なる位置に、半導体チップCP2の位置決め部AL2が存在している。なお、図44には、一例として、半導体チップCP1(CP2)に設けた位置決め部AL1の数が3つの場合が示されている。
本実施の形態2の半導体パッケージPKG2が、上記本実施の形態1の半導体パッケージPKGと相違しているのは、以下の点である。
すなわち、本実施の形態2の半導体パッケージPKGで用いられている半導体チップCP1は、絶縁膜ER1の凸部または凹部からなる位置決め部AL1(第1位置決め部)を有し、本実施の形態2の半導体パッケージPKGで用いられている半導体チップCP2は、絶縁膜ER2の凸部または凹部からなる位置決め部AL2(第2位置決め部)を有している。そして、半導体チップCP1の位置決め部AL1と半導体チップCP2の位置決め部AL2とが嵌め合わされるように、半導体チップCP1と半導体チップCP2とが重ねられている。
すなわち、上記図13の工程においては、図42および図43に示されるように、半導体チップCP1の絶縁膜ER1(の上面)と半導体チップCP2の絶縁膜ER2(の上面)とが互いに接し、かつ、半導体チップCP1の位置決め部AL1と半導体チップCP2の位置決め部AL2とが嵌め合わされるように、半導体チップCP1と半導体チップCP2とが重ねられる。半導体チップCP1の位置決め部AL1と半導体チップCP2の位置決め部AL2とが嵌め合わされることで、半導体チップCP1と半導体チップCP2との相対的な位置が所定の位置に規定されるとともに、上述のように絶縁膜ER1,ER2が接着性を有することで、半導体チップCP2の絶縁膜ER2が半導体チップCP1の絶縁膜ER1に接着されて固定される。これにより、半導体チップCP1と半導体チップCP2との相対的な位置を所定の位置に的確に規定しながら、半導体チップCP2を半導体チップCP1に接着して固定することができる。
嵌め合わされた対となる位置決め部AL1,AL2において、一方は凸部であり、他方は凹部である。すなわち、半導体チップCP1の位置決め部AL1が絶縁膜ER1の凸部である場合には、その位置決め部AL1と嵌め合わされる半導体チップCP2の位置決め部AL2は、絶縁膜ER2の凹部である。また、半導体チップCP1の位置決め部AL1が絶縁膜ER1の凹部である場合には、その位置決め部AL1と嵌め合わされる半導体チップCP2の位置決め部AL2は、絶縁膜ER2の凸部である。これにより、嵌め合わされた対となる位置決め部AL1,AL2は、絶縁膜ER1の凸部と絶縁膜ER2の凹部とで構成されるか、あるいは、絶縁膜ER1の凹部と絶縁膜ER2の凸部とで構成されることとなり、位置決め部AL1と位置決め部AL2とを容易かつ的確に嵌め合わせることができるようになる。また、対となる位置決め部AL1,AL2において、凸部をテーパ形状(凸部の先端ほど細くなる形状)とし、凹部もテーパ形状(凹部の底側ほど面積が小さくなる形状)とすれば、凸部を凹部に嵌め合わせやすくなる。
図44にも示されるように、半導体チップCP1において、位置決め部AL1は、半導体チップCP1内のコイルCL(コイル配線CW)と平面視で重ならない位置に形成することが好ましく、同様に、半導体チップCP2において、位置決め部AL2は、半導体チップCP2内のコイルCL(コイル配線CW)と平面視で重ならない位置に形成することが好ましい。これにより、位置決め部AL1,AL2が、半導体チップCP1内のコイルCLと半導体チップCP2内のコイルCLとの磁気的な結合に影響を及ぼすのを防止することができる。
また、本実施の形態2では、半導体チップCP1には、位置決め部AL1を少なくとも1つ設け、半導体チップCP2には、位置決め部AL2を少なくとも1つ設けているが、半導体チップCP1に設ける位置決め部AL1の数と、半導体チップCP2に設ける位置決め部AL1の数とは、複数(2つ以上)であってもよい。半導体チップCP1に位置決め部AL1を複数設ける場合は、その複数の位置決め部AL1は、平面視において互いに離間しており、同様に、半導体チップCP2に位置決め部AL2を複数設ける場合は、その複数の位置決め部AL2は、平面視において互いに離間している。
また、半導体チップCP1に位置決め部AL1を複数設ける場合は、その複数の位置決め部AL1には、凸部と凹部とが混在していてもよく、同様に、半導体チップCP2に位置決め部AL2を複数設ける場合は、その複数の位置決め部AL2には、凸部と凹部とが混在していてもよい。そのような場合であっても、嵌め合わされた対となる位置決め部AL1,AL2において、一方は凸部であり、他方は凹部である関係は維持される。
また、半導体チップCP1に設ける位置決め部AL1の数と、半導体チップCP2に設ける位置決め部AL2の数とは、同じであることが好ましい。例えば、半導体チップCP1に設ける位置決め部AL1の数が3つの場合は、半導体チップCP2に設ける位置決め部AL2の数も3つであることが好ましい。これにより、位置決めに使用しない凸部が半導体チップCP1,CP2の絶縁膜ER1,ER2に生じるのを防ぐことができるため、半導体チップCP1の絶縁膜ER1と半導体チップCP2の絶縁膜ER2との密着性を、的確に向上させることができる。
半導体チップCP1に設ける位置決め部AL1の数と、半導体チップCP2に設ける位置決め部AL2の数とは、それぞれ3つ以上が好ましい。すなわち、半導体チップCP1の絶縁膜ER1には、凹部または凸部からなる位置決め部AL1が3箇所以上形成され、かつ、半導体チップCP2の絶縁膜ER2には、凹部または凸部からなる位置決め部AL2が3箇所以上形成されていることが、より好ましい。この場合、半導体チップCP1の位置決め部AL1のそれぞれと半導体チップCP2の位置決め部AL2のそれぞれとが嵌め合わされるように、半導体チップCP1と半導体チップCP2とが重ねられる。これにより、嵌め合わされた対となる位置決め部AL1,AL2は、合計で3対以上となるため、半導体チップCP1と半導体チップCP2とを的確に位置決めして重ねることができ、半導体チップCP1と半導体チップCP2との重ねあわせの位置決め精度を高めることができる。これにより、半導体チップCP1内のコイルCLと半導体チップCP2内のコイルCLとの相対的な位置関係を設計通りに精度よく規定することができる。このため、半導体チップCP1内のコイルCLと半導体チップCP2内のコイルCLとの磁気的な結合の結合係数を向上させることができる。
次に、位置決め部AL1を形成する手法の一例を、図45〜図49を参照して説明する。図45〜図49は、本実施の形態2の半導体チップCP1の製造工程中の要部断面図である。なお、位置決め部AL2も、位置決め部AL1を形成する手法と同様の手法を用いて、形成することができる。
まず、上記実施の形態1と同様にして絶縁膜ERを形成して、上記図32または図34に対応する図45の構造を得る。
それから、本実施の形態2においては、第1のフォトマスクを用いて、絶縁膜ERを露光する。第1のフォトマスクは、絶縁膜ERにおいて凹部を形成する予定領域を露光するような開口部を有している。このため、第1のフォトマスクを用いて絶縁膜ERを露光すると、図46に示されるように、絶縁膜ERにおいて凹部を形成する予定領域が選択的に露光される。なお、図46には、絶縁膜ERにおける露光領域(露光された領域)EP2にドットのハッチングを付してある。
それから、第2のフォトマスクを用いて、絶縁膜ERを露光する。第2のフォトマスクは、絶縁膜ERにおいて凸部を形成する予定領域を遮蔽し、凸部を形成する予定領域以外の絶縁膜ERの表層部(上層部)を露光するような開口部を有している。このため、第2のフォトマスクを用いて絶縁膜ERを露光すると、図47に示されるように、絶縁膜ERにおいて凸部を形成する予定領域以外の絶縁膜ERの表層部が露光される。なお、図47には、絶縁膜ERにおける露光領域EP3にドットのハッチングを付してあり、この露光領域EP3は、第1のフォトマスクを用いた露光工程で露光された領域と、第2のフォトマスクを用いた露光工程で露光された領域とを合わせたものである。また、第2のフォトマスクを用いた露光工程における絶縁膜ER中の露光領域の深さは、第1のフォトマスクを用いた露光工程における絶縁膜ER中の露光領域の深さよりも浅い。
それから、第3のフォトマスクを用いて、絶縁膜ERを露光する。第3のフォトマスクは、絶縁膜ERにおいて開口部OP2を形成する予定領域を露光するような開口部を有している。このため、第3のフォトマスクを用いて絶縁膜ERを露光すると、図48に示されるように、絶縁膜ERにおいて開口部OP2を形成する予定領域が選択的に露光される。なお、図48には、絶縁膜ERにおける露光領域EP4にドットのハッチングを付してあり、この露光領域EP4は、第1のフォトマスクを用いた露光工程で露光された領域と、第2のフォトマスクを用いた露光工程で露光された領域と、第3のフォトマスクを用いた露光工程で露光された領域と、を合わせたものである。なお、第1のフォトマスクを用いた露光工程と、第2のフォトマスクを用いた露光工程と、第3のフォトマスクを用いた露光工程との順番は、変更可能である。
それから、現像処理を行うことにより、絶縁膜ERの露光領域を除去する。これにより、絶縁膜ERにおいて、第1のフォトマスクを用いた露光工程における露光領域と、第2のフォトマスクを用いた露光工程における露光領域と、第3のフォトマスクを用いた露光工程における露光領域とが除去され、すなわち、図48に示される露光領域EP4が除去される。これにより、図49に示されるように、絶縁膜ERに開口部OP2と凸部TB1と凹部TB2とが形成される。その後、絶縁膜ERのベーク処理(熱処理)を施す。絶縁膜ERの凸部TB1と凹部TB2とが、それぞれ位置決め部AL1となる。開口部OP2については、本実施の形態2においても、上記実施の形態1と同様である。また、上記図33および図34の場合には、凸部TB1と凹部TB2は、上記感光性樹脂膜ERbに形成され得る。
その後の工程は、本実施の形態2も、上記実施の形態1と同様であり、必要に応じて半導体基板SBの裏面側を研削または研磨して半導体基板SBの厚みを薄くしてから、半導体基板SBを半導体基板SB上の積層構造体とともに、ダイシング(切断)する。これにより、半導体基板SB(半導体ウエハ)の各チップ領域から半導体チップが取得される。
(実施の形態3)
本実施の形態3では、ダイシング工程(半導体基板SBの切断工程)を行う前に、半導体基板SBのスクライブ領域SCの上方の絶縁膜ERを除去しておく場合について、図50〜図53を参照して説明する。図50〜図53は、本実施の形態3の半導体チップCPの製造工程中の要部断面図である。
まず、上記実施の形態1と同様にして絶縁膜ERを形成して、上記図32または図34の構造を得る。それから、感光性樹脂からなる絶縁膜ER上にフォトマスクを配置し、そのフォトマスクを介して絶縁膜ERを露光してから、感光性樹脂からなる絶縁膜ERを現像処理する。この際、開口部OP2となる部分の絶縁膜ERが選択的に除去されて、絶縁膜ERに開口部OP2が形成されるとともに、半導体基板SBのスクライブ領域SCの上方の絶縁膜ERも除去されるようにする。すなわち、露光および現像処理により絶縁膜ERに開口部OP2を形成する際に、スクライブ領域SCの絶縁膜ERも除去するのである。
例えば、絶縁膜ERがポジ型の感光性樹脂からなる場合は、図50に示されるように、絶縁膜ERのうち、開口部OP2形成予定領域と、スクライブ領域SCの上方に位置する領域とが露光されるようにする。図50は、露光工程を行った段階が示され、図50では、絶縁膜ERにおける露光領域(露光された領域)EP5にドットのハッチングを付してある。その後、現像処理を行うと、絶縁膜ERの露光領域EP5が除去されることで、図51に示されるように、絶縁膜ERに開口部OP2が形成されるとともに、半導体基板SBのスクライブ領域SCの上方の絶縁膜ERも除去される。現像処理の後、絶縁膜ERのベーク処理(熱処理)を施す。このベーク処理により、絶縁膜ERは硬化し、絶縁膜ERの硬度が増加する。
このようにして、図51にも示されるように、絶縁膜PAと絶縁膜PA上の絶縁膜ERとの積層膜LFに開口部OPが形成された状態が得られるが、半導体基板SBのスクライブ領域SCの上方の絶縁膜ERは除去された状態となっている。開口部OPについては、本実施の形態3も、上記実施の形態1と同様であるが、本実施の形態3においては、半導体基板SBのスクライブ領域SCの上方の絶縁膜ERが除去されている点が、上記実施の形態1と相違している。なお、本実施の形態3と上記実施の形態2とを組み合わせることもできる。
その後、上記実施の形態1と同様に、本実施の形態3においても、必要に応じて半導体基板SBの裏面側を研削または研磨して半導体基板SBの厚みを薄くしてから、半導体基板SBを半導体基板SB上の積層構造体とともに、ダイシング(切断)する。この際、図52にも示されるように、半導体基板SBと半導体基板SB上の積層構造体は、スクライブ領域SCに沿って、切断(ダイシング)される。これにより、図53に示されるように、半導体基板SB(半導体ウエハ)の各チップ領域から半導体チップが取得される。このようにして、半導体チップCPを製造することができる。
本実施の形態3では、ダイシング工程を行う前に、半導体基板SBのスクライブ領域SCの上方の絶縁膜ERを除去しているため、ダイシング工程では、絶縁膜ERを切断する必要はない。絶縁膜ERは接着性を有しているため、ダイシング工程で絶縁膜ERも切断する必要がある場合は、接着性を有する絶縁膜ERがダイシングソーDSに付着してしまい、ダイシング工程を行いにくくなり、例えば、ダイシングソーDSの清掃または交換の必要回数が増加する虞がある。
それに対して、本実施の形態3では、ダイシング工程を行う前に、半導体基板SBのスクライブ領域SCの上方の絶縁膜ERを除去しているため、ダイシング工程では、絶縁膜ERを切断する必要はなく、接着性を有する絶縁膜ERがダイシングソーDSに付着するのを防止できる。このため、ダイシング工程を行いやすくなり、例えば、ダイシングソーの清掃または交換の必要回数を抑制することができる。
また、図50〜図53には、ダイシング工程を行う段階で、半導体基板SBのスクライブ領域SCの上方において、絶縁膜ERは除去されているが、層間絶縁膜IL1,IL2,IL3および絶縁膜PAは除去されていない場合が示されている。他の形態として、ダイシング工程を行う段階で、半導体基板SBのスクライブ領域SCの上方において、絶縁膜ERおよび絶縁膜PAは除去されているが、層間絶縁膜IL1,IL2,IL3は除去されていない場合もあり得る。この場合は、絶縁膜PAに開口部OP1を形成する際に、半導体基板SBのスクライブ領域SCの上方の絶縁膜PAも除去し、絶縁膜ERに開口部OP2を形成する際に、半導体基板SBのスクライブ領域SCの上方の絶縁膜ERも除去すればよい。また、更に他の形態として、ダイシング工程を行う段階で、半導体基板SBのスクライブ領域SCの上方において、絶縁膜ER、絶縁膜PAおよび層間絶縁膜IL1,IL2,IL3が除去されている場合もあり得る。
(実施の形態4)
次に、絶縁膜ERの平坦化処理について、図54〜図56を参照して説明する。図54〜図56は、本実施の形態4の半導体チップCPの製造工程中の要部断面図である。
半導体パッケージPKGにおいては、半導体チップCP1の絶縁膜ER1と半導体チップCP2の絶縁膜ER2とが接するように、半導体チップCP1と半導体チップCP2とが重ねられている。半導体チップCP1の絶縁膜ER1と半導体チップCP2の絶縁膜ER2との密着性を高めるためには、半導体チップCP1,CP2を製造した際の、半導体チップCP1の絶縁膜ER1の上面の平坦性と、半導体チップCP2の絶縁膜ER2の上面の平坦性とを高めることが好ましい。本実施の形態4では、半導体チップCP(CP1,CP2)を製造する際に、以下のように絶縁膜ERの平坦化処理を行い、それによって、半導体チップCP(CP1、CP2)の絶縁膜ER(ER1、ER2)の上面の平坦性を高めている。以下具体的に説明する。
本実施の形態4においても、上記実施の形態1と同様にして絶縁膜ERを形成して上記図32または図34に対応する図54の構造を得る。なお、本実施の形態4では、絶縁膜ERの平坦化処理を行う分だけ、上記実施の形態1よりも絶縁膜ERの形成膜厚を厚くすることもできる。
それから、図55に示されるように、半導体基板SB上に(すなわち絶縁膜PA上に)形成されている絶縁膜ERに対して、横方向(水平方向)からレーザ光(LZ)を照射して、絶縁膜ERの表層部(上層部)を露光する。なお、図55では、レーザ光の進行方向を、LZを付した矢印で模式的に示してある。この際、露光用のレーザ光は、半導体基板SBの主面に略平行な方向に進行し、絶縁膜ERの表層部はレーザ光が照射されるが、絶縁膜ERの下層部はレーザ光が照射されないようにする。絶縁膜ERの側面の上部に入射したレーザ光は、絶縁膜ER内を水平方向(半導体基板SBの主面に略平行な方向)に進行する。また、レーザ光が半導体基板SBの主面に略平行な方向に進行することを維持しながら、レーザ光の進行方向をスキャンさせて、半導体ウエハの主面全面において、絶縁膜ERの表層部にレーザ光が照射されるようにする。これにより、絶縁膜ERは、全面において、表層部のみがレーザ光によって露光された状態になる。図55では、絶縁膜ERにおける露光領域(レーザ光によって露光された領域)EP6にドットのハッチングを付してある。
その後、絶縁膜ERを現像処理することによって、絶縁膜ERの露光領域EP6を除去する。これにより、図56のように、絶縁膜ERの上面が平坦化された構造が得られる。露光前に絶縁膜ERの上面に何らかの段差があったとしても、露光工程において、露光用のレーザ光は、半導体基板SBの主面に略平行な方向に進行するため、レーザ光による露光処理と、その後の現像処理とを行うと、絶縁膜ERの上面は、そのような段差を有さなくなり、平坦面となる。このようにして、絶縁膜ERの上面を平坦化することができる。
また、上記図33および図34の場合には、上記図34の構造を得た後に、ここで説明したレーザ光を用いた平坦化処理を絶縁膜ERに対して行うことができる。変形例として、上記図33のように塗布法により上記感光性樹脂膜ERaを形成した後に、ここで説明したレーザ光を用いた平坦化処理を感光性樹脂膜ERaに対して行い、その後に、上記図34のように感光性樹脂膜ERa上に上記感光性樹脂膜ERbを塗布法により形成することもできる。この変形例の場合も、感光性樹脂膜ERaの上面を平坦化したことで、感光性樹脂膜ERa,ERbの積層膜からなる絶縁膜ERの上面も平坦になるため、本実施の形態4の絶縁膜ERの平坦化処理に含まれる。
その後の工程は、本実施の形態4も、上記実施の形態1と同様であり、絶縁膜ERに上記開口部OP2を形成し、必要に応じて半導体基板SBの裏面側を研削または研磨して半導体基板SBの厚みを薄くしてから、半導体基板SBを半導体基板SB上の積層構造体とともに、ダイシング(切断)するが、ここではその図示は省略する。
また、本実施の形態4は、上記実施の形態2,3の一方または両方と組み合わせることもできる。本実施の形態4と上記実施の形態2とを組み合わせる場合は、本実施の形態4の絶縁膜ERの平坦化処理を行った後に、上記実施の形態2のように、絶縁膜ERに位置決め部(AL1,AL2)および開口部OP2を形成すればよい。
(実施の形態5)
図57〜図61は、本実施の形態5の半導体チップCPの製造工程中の要部断面図である。
本実施の形態5においても、上記実施の形態1と同様にして絶縁膜PAを形成して、上記図30の構造を得る。
それから、図57に示されるように、絶縁膜PA上に、ポリイミド膜(ポリイミド樹脂膜)PLを形成する。ポリイミド膜は、繰り返し単位にイミド結合を含む高分子であり、有機絶縁膜の一種である。ポリイミド膜PLは、上記絶縁膜ERのような接着性を有してはいない。
次に、図58に示されるように、絶縁膜PAと絶縁膜PA上のポリイミド膜PLとの積層膜PA1に、開口部OP3を形成する。開口部OP3は、例えば、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて形成することができる。開口部OP3は、上記開口部OP1と同じ平面位置に形成され、平面視において、パッドPDに内包される。このため、積層膜PA1に開口部OP3を形成すると、積層膜PA1の開口部OP3から、パッドPDの一部が露出される。ポリイミド膜PLに開口部を形成する工程と、絶縁膜PAに開口部を形成する工程とを、別々に行うことで、積層膜PA1を貫通する開口部OP3を形成することもできる。また、ポリイミド膜PLが感光性ポリイミド膜であった場合は、その感光性ポリイミド膜を露光、現像することにより、ポリイミド膜PLに開口部を形成することもできる。
その後の工程は、本実施の形態5も、上記実施の形態1と同様であり、図59に示されるように、半導体基板SBの主面(主面全面)上に、すなわち積層膜PA1上に、絶縁膜ERを形成する。絶縁膜ERの形成法は、上記実施の形態1と同様である。それから、上記実施の形態1と同様にして、絶縁膜ERを露光、現像することにより、絶縁膜ERに開口部OP2を形成する。これにより、図60に示されるように、絶縁膜PAと絶縁膜PA上のポリイミド膜PLとポリイミド膜PL上の絶縁膜ERとの積層膜に開口部OPが形成された状態が得られ、この開口部OPからは、パッドPDの少なくとも一部が露出される。本実施の形態5における開口部OPは、OP3と開口部OP2とにより形成されており、開口部OP3は、平面視において開口部OP2に内包されることが好ましい。その後、上記実施の形態1と同様に、必要に応じて半導体基板SBの裏面側を研削または研磨して半導体基板SBの厚みを薄くしてから、半導体基板SBを半導体基板SB上の積層構造体とともに、ダイシング(切断)する。これにより、図61に示されるように、半導体基板SB(半導体ウエハ)の各チップ領域から半導体チップCPが取得される。
本実施の形態5の場合は、接着性を有する感光性樹脂膜である絶縁膜ER(ER1,ER2)の下の絶縁膜が、絶縁膜PAと絶縁膜PA上のポリイミド膜PLとの積層膜からなる。絶縁膜ERは、接着性を有する必要があることから、材料の選択の幅が限られており、ある程度の硬さを有しやすい。一方、ポリイミド膜PLは、絶縁膜ERのような接着性を有する必要はなく、柔らかい膜である。
本実施の形態5では、絶縁膜ERの下に絶縁膜ERよりも柔らかい膜であるポリイミド膜PLを形成しておき、この柔らかいポリイミド膜PL上に、ポリイミド膜PLよりも硬い絶縁膜ERを形成することで、絶縁膜ER(ER1,ER2)に加わる応力を、絶縁膜ER(ER1,ER2)の下のポリイミド膜PLで緩和することができる。すなわち、ポリイミド膜PLを応力緩和層(緩衝層)として機能させることができる。これにより、半導体チップCP1の絶縁膜ER1と半導体チップCP2の絶縁膜ER2とが接するように半導体チップCP1と半導体チップCP2とを重ね合わせた半導体パッケージPKGにおいて、半導体チップCP1,CP2の絶縁膜ER1,ER2にクラックなどが生じるのを抑制または防止することができる。
また、本実施の形態5は、上記実施の形態2,3,4の一つ以上と組み合わせることもできる。
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態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。
AL1,AL2 位置決め部
BW ワイヤ
CL,CL1a,CL1b,CL2a,CL2b コイル
CP,CP1,CP2,CP101,CP102 半導体チップ
CW コイル配線
DB ダイボンド材
DP ダイパッド
DS ダイシングソー
EP1,EP2.EP3.EP4.EP5,EP6 露光領域
ER,ER1,ER2 絶縁膜
G1,G2 ゲート電極
GF ゲート絶縁膜
IL1,IL2,IL3 層間絶縁膜
LD,LD1,LD2 リード
M1,M2,M3 配線
M1a,M2a,M3a シールリング用の配線
MR 封止樹脂部
NS n型半導体領域
NW n型ウエル
OP,OP1,OP2 開口部
PA 絶縁膜
PA1 積層膜
PD,PD1,PD2 パッド
PKG,PKG101 半導体パッケージ
PL ポリイミド膜
PL101 絶縁膜
PS p型半導体領域
PW p型ウエル
Qn nチャネル型MISFET
Qp pチャネル型MISFET
SB 半導体基板
SC スクライブ領域
SR シールリング
ST 素子分離領域
TB1 凸部
TB2 凹部
V1 プラグ
V2,V3 ビア部
V1a,V2a,V3a シールリング用のビア部
ZS 絶縁シート

Claims (20)

  1. 第1半導体基板と、前記第1半導体基板上に形成され、一層以上の配線層を含む第1配線構造と、前記第1配線構造上に形成された第1絶縁膜と、前記第1絶縁膜上に形成された接着性を有する第1感光性樹脂膜と、を有する第1半導体チップと、
    第2半導体基板と、前記第2半導体基板上に形成され、一層以上の配線層を含む第2配線構造と、前記第2配線構造上に形成された第2絶縁膜と、前記第2絶縁膜上に形成された接着性を有する第2感光性樹脂膜と、を有する第2半導体チップと、
    を備え、
    前記第1感光性樹脂膜は、前記第1半導体チップの最上層を構成し、
    前記第2感光性樹脂膜は、前記第2半導体チップの最上層を構成し、
    前記第1半導体チップと前記第2半導体チップとは、前記第1半導体チップの前記第1感光性樹脂膜と前記第2半導体チップの前記第2感光性樹脂膜とが互いに接するように、重ねられている、半導体装置。
  2. 請求項1記載の半導体装置において、
    前記第1半導体チップは、前記第1配線構造に形成された第1コイルを有し、
    前記第2半導体チップは、前記第2配線構造に形成された第2コイルを有し、
    前記第1コイルと前記第2コイルとは、磁気的に結合されている、半導体装置。
  3. 請求項2記載の半導体装置において、
    磁気的に結合した前記第1コイルおよび前記第2コイルを介して、前記第1半導体チップと前記第2半導体チップとの間で信号が伝達される、半導体装置。
  4. 請求項1記載の半導体装置において、
    前記第1絶縁膜および前記第2絶縁膜は、それぞれ、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンからなる、半導体装置。
  5. 請求項1記載の半導体装置において、
    前記第1半導体チップは、複数の第1パッドを有し、
    前記第2半導体チップは、複数の第2パッドを有し、
    前記第1半導体チップを搭載するチップ搭載部と、
    複数の第1外部端子および複数の第2外部端子と、
    前記複数の第1外部端子と前記第1半導体チップの前記複数の第1パッドとをそれぞれ電気的に接続する複数の第1導電性接続部材と、
    前記複数の第2外部端子と前記第2半導体チップの前記複数の第2パッドとをそれぞれ電気的に接続する複数の第2導電性接続部材と、
    前記第1半導体チップ、前記第2半導体チップ、前記チップ搭載部、前記複数の第1導電性接続部材、前記複数の第2導電性接続部材、前記複数の第1外部端子および前記複数の第2外部端子を封止する封止部と、
    を更に有する、半導体装置。
  6. 請求項1記載の半導体装置において、
    前記第1半導体チップは、前記第1感光性樹脂膜の凸部または凹部からなる第1位置決め部を有し、
    前記第2半導体チップは、前記第2感光性樹脂膜の凸部または凹部からなる第2位置決め部を有し、
    前記第1位置決め部と前記第2位置決め部とが嵌め合わされるように、前記第1半導体チップと前記第2半導体チップとが重ねられている、半導体装置。
  7. 請求項6記載の半導体装置において、
    前記第1感光性樹脂膜に、前記第1位置決め部は3箇所以上形成され、
    前記第2感光性樹脂膜に、前記第2位置決め部は3箇所以上形成されており、
    前記第1位置決め部のそれぞれと前記第2位置決め部のそれぞれとが嵌め合わされるように、前記第1半導体チップと前記第2半導体チップとが重ねられている、半導体装置。
  8. 請求項1記載の半導体装置において、
    前記第1絶縁膜は、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンからなる第1の膜と、前記第1の膜上の第1ポリイミド膜との積層膜からなり、
    前記第1感光性樹脂膜は、前記第1ポリイミド膜上に形成され、
    前記第2絶縁膜は、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンからなる第2の膜と、前記第2の膜上の第2ポリイミド膜との積層膜からなり、
    前記第2感光性樹脂膜は、前記第2ポリイミド膜上に形成されている、半導体装置。
  9. 第1半導体チップおよび第2半導体チップを備え、前記第1半導体チップと前記第2半導体チップとが重ねられた半導体装置の製造方法であって、
    (a)前記第1半導体チップを準備する工程、
    (b)前記第2半導体チップを準備する工程、
    (c)前記(a)工程および前記(b)工程後、前記第1半導体チップと前記第2半導体チップとを重ねる工程、
    を有し、
    前記(a)工程は、
    (a1)第1半導体基板上に、一層以上の配線層を含む第1配線構造を形成する工程、
    (a2)前記(a1)工程後、前記第1配線構造上に第1絶縁膜を形成する工程、
    (a3)前記(a2)工程後、前記第1絶縁膜上に第1感光性樹脂膜を形成する工程、
    (a4)前記(a3)工程後、前記第1感光性樹脂膜を露光および現像処理してパターニングする工程、
    (a5)前記(a4)工程後、前記第1半導体基板を切断する工程、
    を有し、
    前記(b)工程は、
    (b1)第2半導体基板上に、一層以上の配線層を含む第2配線構造を形成する工程、
    (b2)前記(b1)工程後、前記第2配線構造上に第2絶縁膜を形成する工程、
    (b3)前記(b2)工程後、前記第2絶縁膜上に第2感光性樹脂膜を形成する工程、
    (b4)前記(b3)工程後、前記第2感光性樹脂膜を露光および現像処理してパターニングする工程、
    (b5)前記(b4)工程後、前記第2半導体基板を切断する工程、
    を有し、
    前記第1感光性樹脂膜および前記第2感光性樹脂膜は、接着性を有しており、
    前記(c)工程では、前記第1半導体チップの接着性を有する前記第1感光性樹脂膜と前記第2半導体チップの接着性を有する前記第2感光性樹脂膜とが互いに接するように、前記第1半導体チップと前記第2半導体チップとが重ねられる、半導体装置の製造方法。
  10. 請求項9記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第1半導体チップは、前記第1配線構造に形成された第1コイルを有し、
    前記第2半導体チップは、前記第2配線構造に形成された第2コイルを有し、
    前記(c)工程では、前記第1半導体チップの前記第1コイルと前記第2半導体チップの前記第2コイルとが磁気的に結合するように、前記第1半導体チップと前記第2半導体チップとが重ねられる、半導体装置の製造方法。
  11. 請求項9記載の半導体装置の製造方法において、
    前記(a3)工程では、前記第1絶縁膜上に、塗布法を用いて前記第1感光性樹脂膜を形成し、
    前記(b3)工程では、前記第2絶縁膜上に、塗布法を用いて前記第2感光性樹脂膜を形成する、半導体装置の製造方法。
  12. 請求項9記載の半導体装置の製造方法において、
    前記(a4)工程では、前記第1半導体基板の第1スクライブ領域の上方の前記第1感光性樹脂膜は除去され、
    前記(a5)工程では、前記第1半導体基板の前記第1スクライブ領域に沿って前記第1半導体基板が切断され、
    前記(b4)工程では、前記第2半導体基板の第2スクライブ領域の上方の前記第2感光性樹脂膜は除去され、
    前記(b5)工程では、前記第2半導体基板の前記第2スクライブ領域に沿って前記第2半導体基板が切断される、半導体装置の製造方法。
  13. 請求項9記載の半導体装置の製造方法において、
    前記(a4)工程後、前記(a5)工程前に、
    (a6)前記第1感光性樹脂膜を熱処理する工程、
    を更に有し、
    前記(b4)工程後、前記(b5)工程前に、
    (b6)前記第2感光性樹脂膜を熱処理する工程、
    を更に有する、半導体装置の製造方法。
  14. 請求項9記載の半導体装置の製造方法において、
    前記(c)工程は、
    (c1)チップ搭載部上に前記第1半導体チップを搭載する工程、
    (c2)前記第1半導体チップの前記第1感光性樹脂膜と前記第2半導体チップの前記第2感光性樹脂膜とが互いに接するように、前記第1半導体チップ上に前記第2半導体チップを搭載して重ねる工程、
    を有し、
    前記第1半導体チップは、複数の第1パッドを有し、
    前記第2半導体チップは、複数の第2パッドを有し、
    前記(c)工程後、
    (d)複数の第1外部端子と前記第1半導体チップの前記複数の第1パッドとを複数の第1導電性接続部材を介してそれぞれ電気的に接続し、複数の第2外部端子と前記第2半導体チップの前記複数の第2パッドとを複数の第2導電性接続部材を介してそれぞれ電気的に接続する工程、
    (e)前記(d)工程後、前記第1半導体チップ、前記第2半導体チップ、前記チップ搭載部、前記複数の第1導電性接続部材、前記複数の第2導電性接続部材、前記複数の第1外部端子および前記複数の第2外部端子を封止する封止部を形成する工程、
    を更に有する、半導体装置の製造方法。
  15. 請求項9記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第1絶縁膜および前記第2絶縁膜は、それぞれ窒化シリコンまたは酸窒化シリコンからなる、半導体装置の製造方法。
  16. 請求項9記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第1半導体チップは、前記第1感光性樹脂膜の凸部または凹部からなる第1位置決め部を有し、
    前記第2半導体チップは、前記第2感光性樹脂膜の凸部または凹部からなる第2位置決め部を有し、
    前記(c)工程では、前記第1半導体チップの前記第1感光性樹脂膜と前記第2半導体チップの前記第2感光性樹脂膜とが互いに接し、かつ、前記第1位置決め部と前記第2位置決め部とが嵌め合わされるように、前記第1半導体チップと前記第2半導体チップとが重ねられる、半導体装置の製造方法。
  17. 請求項16記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第1半導体チップの前記第1感光性樹脂膜に、前記第1位置決め部は3箇所以上形成されており、
    前記第2半導体チップの前記第2感光性樹脂膜に、前記第2位置決め部は3箇所以上形成されており、
    前記(c)工程では、前記第1位置決め部のそれぞれと前記第2位置決め部のそれぞれとが嵌め合わされるように、前記第1半導体チップと前記第2半導体チップとが重ねられる、半導体装置の製造方法。
  18. 請求項9記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第1絶縁膜は、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンからなる第1の膜と、前記第1の膜上の第1ポリイミド膜との積層膜からなり、
    前記(a3)工程では、前記第1感光性樹脂膜は、前記第1ポリイミド膜上に形成され、
    前記第2絶縁膜は、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンからなる第2の膜と、前記第2の膜上の第2ポリイミド膜との積層膜からなり、
    前記(b3)工程では、前記第2感光性樹脂膜は、前記第2ポリイミド膜上に形成される、半導体装置の製造方法。
  19. 請求項9記載の半導体装置の製造方法において、
    前記(a3)工程では、
    (a7)前記第1感光性樹脂膜形成用の第3の膜を塗布法により形成する工程、
    (a8)前記(a7)工程後、前記(a7)工程で形成した前記第3の膜を熱処理する工程、
    を複数サイクル繰り返すことにより、前記第1感光性樹脂膜を形成し、
    前記(b3)工程では、
    (b7)前記第2感光性樹脂膜形成用の第4の膜を塗布法により形成する工程、
    (b8)前記(b7)工程後、前記(b7)工程で形成した前記第4の膜を熱処理する工程、
    を複数サイクル繰り返すことにより、前記第2感光性樹脂膜を形成する、半導体装置の製造方法。
  20. 請求項9記載の半導体装置の製造方法において、
    前記(a)工程は、
    前記(a3)工程後、前記(a4)工程前に、
    (a9)前記第1半導体基板の主面に平行な方向に進行するレーザ光を用いて、前記第1感光性樹脂膜の表層部を露光する工程、
    (a10)前記(a9)工程後、前記(a9)工程における前記第1感光性樹脂膜の露光領域を、現像処理により除去する工程、
    を更に有し、
    前記(b)工程は、
    前記(b3)工程後、前記(b4)工程前に、
    (b9)前記第2半導体基板の主面に平行な方向に進行するレーザ光を用いて、前記第2感光性樹脂膜の表層部を露光する工程、
    (b10)前記(b9)工程後、前記(b9)工程における前記第2感光性樹脂膜の露光領域を、現像処理により除去する工程、
    を更に有する、半導体装置の製造方法。
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