JP2022180202A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

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進 山本
Susumu Yamamoto
努 藤田
Tsutomu Fujita
竹識 前田
Takesato Maeda
悟史 本郷
Satoshi Hongo
現 豊田
Gen Toyoda
栄一 秦
Eiichi Hata
幸雄 片村
Yukio Katamura
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Kioxia Corp
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Kioxia Corp
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Abstract

【課題】半導体チップ上に樹脂層を好適に形成することが可能な半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】一の実施形態によれば、半導体装置の製造方法は、基板上に複数の積層体を形成することを含み、前記積層体の各々は、前記基板上に積層された複数の半導体チップを含むように形成される。前記方法はさらに、前記積層体上に、前記積層体を互いに連結する複数の第1ワイヤを配置することを含む。前記方法はさらに、前記積層体および前記第1ワイヤ上に樹脂層を形成することを含む。前記方法はさらに、前記樹脂層の上面に前記第1ワイヤが露出するまで、前記樹脂層の上面を低下させることを含む。【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、半導体装置およびその製造方法に関する。
半導体チップ上に樹脂層を形成する場合、樹脂層をどのような方法で形成するかが問題となる。例えば、半導体チップ上の樹脂層を研磨(polish)または研削(grind)する際に、研磨または研削の終点をどのような方法で検出するかが問題となる。
米国特許出願公開US2017/0186737号公報
半導体チップ上に樹脂層を好適に形成することが可能な半導体装置およびその製造方法を提供する。
一の実施形態によれば、半導体装置の製造方法は、基板上に複数の積層体を形成することを含み、前記積層体の各々は、前記基板上に積層された複数の半導体チップを含むように形成される。前記方法はさらに、前記積層体上に、前記積層体を互いに連結する複数の第1ワイヤを配置することを含む。前記方法はさらに、前記積層体および前記第1ワイヤ上に樹脂層を形成することを含む。前記方法はさらに、前記樹脂層の上面に前記第1ワイヤが露出するまで、前記樹脂層の上面を低下させることを含む。
第1実施形態の半導体装置の構造を示す断面図である。 第1実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図である。 第1実施形態の半導体装置の製造方法を示す斜視図である。 第1実施形態の半導体装置の製造方法を示す平面図である。 第1実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図(1/6)である。 第1実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図(2/6)である。 第1実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図(3/6)である。 第1実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図(4/6)である。 第1実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図(5/6)である。 第1実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図(6/6)である。 第2実施形態の半導体装置の構造を示す断面図である。 第2実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図である。 第2実施形態の半導体装置の製造方法を示す斜視図である。 第2実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図(1/5)である。 第2実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図(2/5)である。 第2実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図(3/5)である。 第2実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図(4/5)である。 第2実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図(5/5)である。 第2実施形態の終点検出方法の第1の例を示す断面図である。 第2実施形態の終点検出方法の第2の例を示す断面図である。 第3実施形態の半導体装置の製造方法を示す斜視図である。 第3実施形態の半導体装置の製造方法を示す平面図である。 第4実施形態の半導体装置の製造方法を示す斜視図である。 第5実施形態の半導体装置の構造を示す断面図である。 第5実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図(1/5)である。 第5実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図(2/5)である。 第5実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図(3/5)である。 第5実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図(4/5)である。 第5実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図(5/5)である。 第6実施形態の半導体装置の製造方法を示す斜視図である。 第1実施形態の変形例の半導体装置の製造方法を示す平面図である。 第1実施形態の別の変形例の半導体装置の構造を示す断面図である。 第1実施形態の別の変形例の半導体装置の構造を示す断面図である。 図33に示す半導体装置の製造方法の例を示す断面図である。 第1実施形態の別の変形例の半導体装置の構造を示す断面図である。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図1~図35において、同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態の半導体装置の構造を示す断面図である。
図1の半導体装置は、基板1と、積層体Sとを備えている。積層体Sは、複数のメモリチップ3と、制御チップ5と、金属片7とを備えている。図1はさらに、各メモリチップ3の下面に設けられた接着層2と、制御チップ5の下面に設けられた接着層4と、金属片7の下面に設けられた接着層6とを示している。各メモリチップ3と制御チップ5は、半導体チップの例である。各メモリチップ3は第1半導体チップの例であり、制御チップ5は第2半導体チップの例である。
図1の半導体装置はさらに、複数の金属パッド11と、複数の垂直ワイヤ12と、複数の金属パッド13と、複数のボンディングワイヤ14と、複数の金属パッド15と、複数の金属ピラー16と、複数の金属パッド17と、ボンディングワイヤ18と、樹脂層21と、再配線層(RDL:Redistribution Layer)22と、シールド層23と、複数の金属パッド24と、複数の金属バンプ25とを備えている。ボンディングワイヤ18は第1ワイヤの例であり、垂直ワイヤ12は第2ワイヤの例である。再配線層22は第1再配線層の例であり、シールド層23は金属層の例である。
図1は、互いに垂直なX方向、Y方向、およびZ方向を示している。図1では、X方向およびY方向が、基板1の表面に平行となっており、Z方向が、基板1の表面に垂直となっている。この明細書では、+Z方向を上方向として取り扱い、-Z方向を下方向として取り扱う。-Z方向は、重力方向と一致していてもよいし、重力方向とは一致していなくてもよい。X方向は第1方向の例であり、Y方向は第2方向の例である。Z方向は、積層体Sの積層方向の例である。
基板1は例えば、シリコン基板などの半導体基板、またはガラス基板などの絶縁基板である。図1では、基板1上に上記複数のメモリチップ3が順に積層され、最上位のメモリチップ3上に制御チップ5および金属片7が積層されている。各メモリチップ3は、基板1または別のメモリチップ3に接着層2により接着されている。制御チップ5は、最上位のメモリチップ3に接着層4により接着されている。金属片7は、最上位のメモリチップ3に接着層6により接着されている。これらの接着層2、4、6は、例えばDAF(Die Attachment Film)である。なお、金属片7は、接着層6を用いずに最上位のメモリチップ3上に配置されていてもよい。
各メモリチップ3は、複数のメモリセルを含むメモリセルアレイを備えている。これらのメモリセルは、Z方向に延びる電荷蓄積層やチャネル半導体層により形成されていてもよい。すなわち、これらのメモリセルは、3次元半導体メモリのメモリセルアレイを形成していてもよい。本実施形態の上記複数のメモリチップ3は、おおむね同じ形状を有している。よって、本実施形態のこれらのメモリチップ3は、平面視にておおむね同じ面積を有している、すなわち、上から見た場合におおむね同じ面積を有している。また、これらのメモリチップ3は、平面視にてX方向に互いにずらして積層されている。よって、これらのメモリチップ3上に金属パッド11を配置することが可能となっている。
制御チップ5は、各メモリチップ3の動作を制御するコントローラとして機能する。このコントローラは例えば、CMOS回路により形成されている。本実施形態の制御チップ5は、平面視にて各メモリチップ3の面積よりも小さい面積を有している。また、本実施形態の制御チップ5の厚さ(Z方向の長さ)は、各メモリチップ3の厚さよりも薄く設定されている。
金属片7は、ボンディングワイヤ18用の金属パッドとして使用されている。金属片7は例えば、Al(アルミニウム)やCu(銅)などの金属により形成されている。本実施形態の金属片7は、平面視にて各メモリチップ3の面積よりも小さい面積を有している。また、本実施形態の金属片7の厚さは、例えば1μm以上に設定されており、具体的には約30μmに設定されている。
各金属パッド11は、いずれかのメモリチップ3上に設けられている。図1では、1つの金属パッド11上に1本の垂直ワイヤ12が設けられ、1本の垂直ワイヤ12上に1つの金属パッド13が設けられている。よって、各垂直ワイヤ12は、金属パッド11と電気的に接続された下端と、金属パッド13と電気的に接続された上端とを有している。各垂直ワイヤ12は、金属パッド11を介してメモリチップ3と電気的に接続され、金属パッド13を介して再配線層22と電気的に接続されている。各垂直ワイヤ12は、金属パッド11から金属パッド13へとZ方向に延びている、すなわち、基板1の表面に垂直に延びている。各垂直ワイヤ12は例えば、Au(金)、Ag(銀)、Cu(銅)などの金属により形成されている。
各ボンディングワイヤ14は、2つの金属パッド11上に設けられており、これらの金属パッド11を電気的に接続している。各ボンディングワイヤ14は例えば、積層体S内のあるメモリチップ3と、積層体S内の別のメモリチップ3とを電気的に接続している。各ボンディングワイヤ14は例えば、Au(金)、Ag(銀)、Cu(銅)などの金属により形成されている。本実施形態の半導体装置は、図1に示すXZ断面に含まれるボンディングワイヤ14だけでなく、図1に示すXZ断面には含まれないボンディングワイヤ14も備えていてもよい。
各金属パッド15は、制御チップ5上に設けられている。図1では、1つの金属パッド15上に1本の金属ピラー16が設けられ、1本の金属ピラー16上に1つの金属パッド17が設けられている。よって、各金属ピラー16は、金属パッド15と電気的に接続された下端と、金属パッド17と電気的に接続された上端とを有している。各金属ピラー16は、金属パッド15を介して制御チップ5と電気的に接続され、金属パッド17を介して再配線層22と電気的に接続されている。各金属ピラー16は、金属パッド15から金属パッド17へとZ方向に延びている。各金属ピラー16は例えば、Cu(銅)、Sn(スズ)、SnAg(スズ銀合金)などの金属により形成されている。各金属ピラー16は例えば、このような金属によりメッキで形成されている。各金属ピラー16は、単一の金属層により形成されていてもよいし、複数の金属層により形成されていてもよい。金属ピラー16は、垂直ワイヤ12と同様に形成されてもよい。平面視にて、上記複数の金属ピラー16は、上記複数の垂直ワイヤ12よりも高密度に設けられていてもよい。
ボンディングワイヤ18は、金属片7上に設けられており、金属片7の上面から樹脂層21の上面まで延びている。よって、図1に示すボンディングワイヤ18は、金属片7と電気的に接続された下端と、再配線層22と接する上端とを有している。ボンディングワイヤ18は例えば、Au(金)、Ag(銀)、Cu(銅)などの金属により形成されている。本実施形態のボンディングワイヤ18は、垂直ワイヤ12と同様にZ方向に延びているが、垂直ワイヤ12とは異なる用途に利用される。よって、ボンディングワイヤ18は、垂直ワイヤ12とは異なる形状的性質や材料的性質を有していてもよく、例えば、垂直ワイヤ12の直径よりも太い直径を有していてもよいし、垂直ワイヤ12の材料とは異なる材料で形成されていてもよい。
後述するように、本実施形態の半導体装置を製造する際には、基板11上に複数の積層体Sを形成し、これらの積層体S上に、これらの積層体Sを互いに連結する複数のボンディングワイヤ18を配置する。さらに、これらの積層体Sおよびボンディングワイヤ18上に樹脂層21を形成し、その後に樹脂層21の上面を研磨または研削する。この際、ボンディングワイヤ18は、研磨または研削の終点を検出するために利用される。図1は、研磨後または研削後に残存したボンディングワイヤ18を示している。
本実施形態では、垂直ワイヤ12が、メモリチップ3と再配線層22とを電気的に接続するために設けられているのに対し、ボンディングワイヤ18は、樹脂層21の研磨または研削の終点を検出するために利用される。研磨または研削の終点を検出しやすくするために、ボンディングワイヤ18は、垂直ワイヤ12とは異なる形状的性質や材料的性質を有していてもよい。ボンディングワイヤ18を利用した終点検出方法の詳細については、後述する。
樹脂層21は、基板1および積層体S上に形成されている。垂直ワイヤ12、ボンディングワイヤ14、金属ピラー16、ボンディングワイヤ18なども、樹脂層21内に設けられている。樹脂層21は、どのような樹脂で形成されていてもよい。樹脂層21を形成している樹脂は、モールド樹脂とも呼ばれる。本実施形態の樹脂層21は、絶縁体により形成されている。
再配線層22は、樹脂層21上に設けられている。再配線層22は、複数の絶縁膜および複数の配線層を含んでおり、これらの配線層が多層配線構造を形成している。一方、これらの絶縁膜の少なくとも一部は、例えば樹脂により形成されている。図1は、再配線層22内の複数の配線L1、L2を模式的に示している。各配線L1は、垂直ワイヤ12と金属ピラー16とを電気的に接続している。各配線L2は、金属ピラー16と金属バンプ25とを電気的に接続している。
シールド層23は、基板1の下面や、基板1、樹脂層21、および再配線層22の側面に形成されている。シールド層23は例えば、本実施形態の半導体装置の電磁シールドとして機能する。シールド層23は例えば、複数の金属層により形成されている。
各金属パッド24は、再配線層22上に設けられている。図1では、1つの金属パッド24上に1つの金属バンプ25が設けられている。各金属バンプ25は例えば、金属パッド24、配線L2、および金属ピラー16を介して、制御チップ5と電気的に接続されている。各金属バンプ25は、本実施形態の半導体装置を他の装置と電気的に接続するために使用される。
図2は、第1実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
まず、基板1を用意し、基板1上に複数の積層体Sを形成する(図2(a))。図2(a)に示す基板1は例えば、ウェハの形状を有する半導体基板または絶縁基板である。各積層体Sは、基板1上に複数のメモリチップ3を積層し、最上位のメモリチップ3上に制御チップ5および金属片7を積層することで形成される。各メモリチップ3は、基板1または別のメモリチップ3上に接着層2を介して配置される。制御チップ5は、最上位のメモリチップ3上に接着層4を介して配置される。金属片7は、最上位のメモリチップ3上に接着層6を介して配置される。図2(a)は、上記複数の積層体Sのうちの2つの積層体Sを示している。
次に、これらの積層体S上に、複数の金属パッド11と、複数の垂直ワイヤ12と、複数のボンディングワイヤ14と、複数の金属パッド15と、複数の金属ピラー16と、複数のボンディングワイヤ18とを配置する(図2(a))。ただし、図2(a)は、金属パッド11、15の図示を省略している。また、図2(a)は、上記複数のボンディングワイヤ18のうちの1本のボンディングワイヤ18を示している。図2(a)に示すボンディングワイヤ18は、一方の積層体Sの金属片7上に配置された一方の端部と、他方の積層体Sの金属片7上に配置された他方の端部とを有している。このようにして、図2(a)に示すボンディングワイヤ18は、これら2つの積層体Sを互いに連結している。このボンディングワイヤ18は、おおむねX方向に延びている。一方、垂直ワイヤ12は、垂直ワイヤ12自体の剛性によりZ方向に延びている。
なお、図2(a)は、垂直ワイヤ12とボンディングワイヤ18との位置関係を分かりやすくするために、垂直ワイヤ12とボンディングワイヤ18とが、互いに重なり合うように図示されている。しかしながら、本実施形態の垂直ワイヤ12とボンディングワイヤ18は、互いに接触しないように積層体S上に配置される。また、本実施形態の金属ピラー16とボンディングワイヤ18も、互いに接触しないように積層体S上に配置される。
次に、基板1および積層体S上に樹脂層21を形成する(図2(a))。その結果、積層体Sが樹脂層21により覆われる。同様に、金属パッド11、垂直ワイヤ12、ボンディングワイヤ14、金属パッド15、金属ピラー16、およびボンディングワイヤ18も、樹脂層21により覆われる。
次に、樹脂層21の上面を研磨または研削する(図2(b))。その結果、樹脂層21が上面から徐々に除去されてゆき、樹脂層21の上面が低下する。樹脂層21の研磨または研削は、垂直ワイヤ12、金属ピラー16、およびボンディングワイヤ18が、樹脂層21の上面に露出するまで行われる。図2(b)は、研磨後または研削後に残存した垂直ワイヤ12、金属ピラー16、およびボンディングワイヤ18を示している。樹脂層21の研磨または研削は例えば、CMP(Chemical Mechanical Polishing)装置またはグラインド装置を用いて行われる。本実施形態の研磨または研削は、ボンディングワイヤ18が切断されるまで行われ、制御チップ5および金属片7が樹脂層21の上面に露出する前に終了する。
図2(b)の工程では、樹脂層21の研磨または研削の終点が、ボンディングワイヤ18を利用して検出される。例えば、CMP装置またはグラインド装置の部品がボンディングワイヤ18に到達したことや、ボンディングワイヤ18が研磨または研削により切断されたことや、ボンディングワイヤ18の状態が研磨または研削により変化したことを検出することで、研磨または研削の終点を検出することが可能である。以下、ボンディングワイヤ18を利用した終点検出方法の3つの例について説明する。
第1の例では、CMP装置またはグラインド装置のモータ内を流れるモータ電流を測定する。第2の例では、ボンディングワイヤ18内を流れる渦電流を渦電流センサにより測定する。第3の例では、樹脂層21の上面における光の反射率を光学式センサにより測定する。モータ電流、渦電流、および反射率の値は、ボンディングワイヤ18の研磨または研削の影響により変化する。例えば、樹脂層21の上面にボンディングワイヤ18が露出すると、樹脂層21の上面の摩擦特性、電気特性、および光学特性が変化し、このことがモータ電流、渦電流、および反射率の値を変化させる。よって、本実施形態によれば、モータ電流、渦電流、または反射率の変化を検出することで、樹脂層21の研磨または研削の終点を検出することができる。
本実施形態の終点検知では、第2の例を採用する。すなわち、樹脂層21の研磨または研削の終点が、渦電流の変化を検出することで検出される。この場合、ボンディングワイヤ18や金属片7のサイズが大きいほど、一般に渦電流の値も大きくなる。その結果、研磨または研削の終点を、より高精度に検出できるようになる。そのため、本実施形態のボンディングワイヤ18や金属片7は、十分な渦電流を発生可能なサイズを有することが望ましい。また、本実施形態のボンディングワイヤ18や金属片7は、十分な渦電流を発生可能な材料で形成することが望ましい。本実施形態では、渦電流の値が大きく低下することを検出することで、研磨または研削の終点が検出される。
図2(a)および図2(b)は、基板1上の複数のデバイス領域R1と、基板1上のスクライブ領域R2とを示している。これらのデバイス領域R1の各々は、四角形の平面形状を有している。スクライブ領域R2は、これらのデバイス領域R1を個々に取り囲む網目状の平面形状を有している。各デバイス領域R1は、図1に示す1つの半導体装置に対応しており、1つの積層体Sを含んでいる。
図2(b)の工程を行った後、樹脂層21上に金属パッド13、金属パッド17、および再配線層22を配置する(図1参照)。次に、基板1、樹脂層21、および再配線層22をスクライブ領域R2に沿って切断する。その結果、基板1、樹脂層21、および再配線層22が、個々のデバイス領域R1に分割される。次に、各デバイス領域R1ごとに、基板1の下面や、基板1、樹脂層21、および再配線層22の側面に、シールド層23を形成する。次に、各デバイス領域R1ごとに、再配線層22上に金属パッド24および金属バンプ25を形成する。このようにして、本実施形態の半導体装置が製造される。
図3は、第1実施形態の半導体装置の製造方法を示す斜視図である。
図3は、図2(a)の工程で形成された複数の積層体Sを示している。これらの積層体Sは、X方向およびY方向に互いに隣接する2次元アレイ(四角格子)の形状に配置されている。別言すると、これらの積層体Sは、X方向に延びる複数の直線と、Y方向に延びる複数の直線との交点に配置されている。
図3はさらに、図2(a)の工程で形成された複数のボンディングワイヤ18を示している。図3に示す各ボンディングワイヤ18は、2つの積層体Sの2つの金属片7上に配置されており、これらの積層体Sを互いに連結している。また、図3に示す各ボンディングワイヤ18は、平面視にてX方向またはY方向と平行に延びている。図3では、各金属片7上に4本のボンディングワイヤ18が配置されている。
図3では、4つの金属片7が、4本のボンディングワイヤ18により互いに電気的に接続されている。そのため、これらの金属片7は同電位となっており、これらの金属片7間に渦電流が流れる。しかしながら、樹脂層21の研磨または研削が進むと、これらのボンディングワイヤ18が切断され、渦電流が消失または減少する。これにより、研磨または研削の終点を検出することが可能となる。
図4は、第1実施形態の半導体装置の製造方法を示す平面図である。
図4(a)は、図2(a)の工程でボンディングワイヤ18が配置された後の基板1を示している。図4(a)では、基板1上に複数の積層体Sが2次元アレイの形状に配置され、これらの積層体S上に複数のボンディングワイヤ18が配置されている。各ボンディングワイヤ18は、図4(a)の平面視にてX方向またはY方向と平行に延びている。図4(a)は、各積層体Sの最上位のメモリチップ3と、各積層体Sの金属片7とを示しているが、各積層体Sの制御チップ5の図示は省略している。
図4(b)は、図2(b)の工程でボンディングワイヤ18が切断された後の基板1を示している。なお、各ボンディングワイヤ18の一部は、図2(b)の工程で切断された後も各金属片7上に残存するが、図4(b)はその図示を省略している。
図5~図10は、第1実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図である。具体的には、図5~図10は、図2(a)および図2(b)の工程の詳細を示している。また、図5~図10は、上記複数のデバイス領域R1のうちの1つのデバイス領域R1を加工する過程を示している。
まず、基板1を用意し、基板1上に積層体Sを形成する(図5)。積層体Sは、基板1上に複数のメモリチップ3を積層し、最上位のメモリチップ3上に制御チップ5および金属片7を積層することで形成される。
次に、積層体S上に、複数の金属パッド11と、複数の垂直ワイヤ12と、複数のボンディングワイヤ14と、複数の金属パッド15と、複数の金属ピラー16と、ボンディングワイヤ18とを配置する(図6)。各垂直ワイヤ12は、いずれかのメモリチップ3上に金属パッド11を介して配置される。各ボンディングワイヤ14は、2つの金属パッド11上に配置される。各金属ピラー16は、制御チップ5上に金属パッド11を介して配置される。ボンディングワイヤ18は、図6に示す積層体Sの金属片7上と、不図示の別の積層体Sの金属片7上とに配置される。その結果、これらの積層体Sが、ボンディングワイヤ18により互いに連結される。
次に、基板1および積層体S上に樹脂層21を形成する(図7)。その結果、積層体Sが樹脂層21により覆われる。同様に、金属パッド11、垂直ワイヤ12、ボンディングワイヤ14、金属パッド15、金属ピラー16、およびボンディングワイヤ18も、樹脂層21により覆われる。
次に、樹脂層21の上面を研磨または研削する(図8)。その結果、樹脂層21が上面から徐々に除去されてゆき、樹脂層21の上面が低下する。樹脂層21の研磨または研削は、垂直ワイヤ12、金属ピラー16、およびボンディングワイヤ18が、樹脂層21の上面に露出するまで行われる。本実施形態の研磨または研削は、ボンディングワイヤ18が切断されるまで行われ、制御チップ5および金属片7が樹脂層21の上面に露出する前に終了する。
次に、樹脂層21上に、複数の金属パッド13と、複数の金属パッド17と、再配線層22とを配置する(図9)。その結果、垂直ワイヤ12と金属ピラー16が、配線L1により電気的に接続される。次に、基板1、樹脂層21、および再配線層22をスクライブ領域R2に沿って切断する(図9)。その結果、基板1、樹脂層21、および再配線層22が、個々のデバイス領域R1に分割される。
次に、各デバイス領域R1ごとに、基板1の下面や、基板1、樹脂層21、および再配線層22の側面に、シールド層23を形成する(図10)。次に、各デバイス領域R1ごとに、再配線層22上に複数の金属パッド24および複数の金属バンプ25を形成する(図10)。その結果、金属ピラー16と金属バンプ25が、配線L2により電気的に接続される。なお、本実施形態のボンディングワイヤ18は、再配線層22内の配線と電気的に接続されておらず、再配線層22内の配線と電気的に絶縁されている。このようにして、本実施形態の半導体装置が製造される。
以上のように、本実施形態の半導体装置を製造する際には、基板11上に複数の積層体Sを形成し、これらの積層体S上に、これらの積層体Sを互いに連結する複数のボンディングワイヤ18を配置する。さらには、これらの積層体Sおよびボンディングワイヤ18上に樹脂層21を形成し、その後に樹脂層21の上面を研磨または研削する。よって、本実施形態によれば、樹脂層21を好適に形成することが可能となる。例えば、研磨または研削の終点を検出するためにボンディングワイヤ18を利用することで、所望の厚さまで研磨または研削された樹脂層21を形成することが可能となる。
なお、本実施形態の各メモリチップ3は、どのような種類のメモリセルアレイを備えていてもよい。例えば、各メモリチップ3は、NANDメモリのメモリセルアレイを備えていてもよいし、DRAMのメモリセルアレイを備えていてもよい。また、本実施形態の各積層体Sは、メモリチップ3以外の半導体チップを備えていてもよいし、制御チップ5以外の半導体チップを備えていてもよい。また、本実施形態の半導体装置は、ボンディングワイヤ18以外のワイヤを金属片7上に備えていてもよいし、垂直ワイヤ12以外のワイヤを金属パッド11上に備えていてもよい。以上は、後述する第2~第6実施形態でも同様である。
(第2実施形態)
図11は、第2実施形態の半導体装置の構造を示す断面図である。
図11に示す本実施形態の半導体装置は、図1に示す第1実施形態の半導体装置と同じ構成要素を備えている。ただし、本実施形態の金属片7は、平面視にて各メモリチップ3の面積と同じ面積を有している。また、本実施形態の積層体Sでは、最上位のメモリチップ3上に金属片7が積層され、金属片7上に制御チップ5が積層されている。
本実施形態によれば、金属片7のサイズを大きくすることで、大きな渦電流を発生させることが可能となる。一方、第1実施形態によれば、最上位のメモリチップ3上に金属片7および制御チップ5を積層することで、積層体Sの高さを低くすることが可能となる。
図12は、第2実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
まず、基板1を用意し、基板1上に複数の積層体Sを形成する(図12(a))。各積層体Sは、基板1上に複数のメモリチップ3を積層し、最上位のメモリチップ3上に金属片7を積層し、金属片7上に制御チップ5を積層することで形成される。図12(a)は、上記複数の積層体Sのうちの2つの積層体Sを示している。
次に、これらの積層体S上に、複数の金属パッド11と、複数の垂直ワイヤ12と、複数のボンディングワイヤ14と、複数の金属パッド15と、複数の金属ピラー16と、複数のボンディングワイヤ18とを配置する(図12(a))。ただし、図12(a)は、金属パッド11、15の図示を省略している。また、図12(a)は、上記複数のボンディングワイヤ18のうちの1本のボンディングワイヤ18を示している。
次に、基板1および積層体S上に樹脂層21を形成する(図12(a))。その結果、積層体Sが樹脂層21により覆われる。
次に、樹脂層21の上面を研磨または研削する(図12(b))。その結果、樹脂層21が上面から徐々に除去されてゆき、樹脂層21の上面が低下する。本実施形態の研磨または研削の終点は、第1実施形態と同様に、ボンディングワイヤ18を利用して検出される。
図12(b)の工程を行った後、樹脂層21上に金属パッド13、金属パッド17、および再配線層22を配置する(図11参照)。次に、基板1、樹脂層21、および再配線層22をスクライブ領域R2に沿って切断する。その結果、基板1、樹脂層21、および再配線層22が、個々のデバイス領域R1に分割される。次に、各デバイス領域R1ごとに、基板1の下面や、基板1、樹脂層21、および再配線層22の側面に、シールド層23を形成する。次に、各デバイス領域R1ごとに、再配線層22上に金属パッド24および金属バンプ25を形成する。このようにして、本実施形態の半導体装置が製造される。
図13は、第2実施形態の半導体装置の製造方法を示す斜視図である。
図13は、図12(a)の工程で形成された複数の積層体Sおよび複数のボンディングワイヤ18を示している。図13に示す各ボンディングワイヤ18は、2つの積層体Sの2つの金属片7上に配置されており、これらの積層体Sを互いに連結している。本実施形態の金属片7は、最上位のメモリチップ3と制御チップ5との間に配置されている。
図14~図18は、第2実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図である。具体的には、図14~図18は、図12(a)および図12(b)の工程の詳細を示している。また、図14~図18は、上記複数のデバイス領域R1のうちの1つのデバイス領域R1を加工する過程を示している。
まず、基板1を用意し、基板1上に積層体Sを形成する(図14)。積層体Sは、基板1上に複数のメモリチップ3を積層し、最上位のメモリチップ3上に金属片7を積層し、金属片7上に制御チップ5を積層することで形成される。
次に、積層体S上に、複数の金属パッド11と、複数の垂直ワイヤ12と、複数のボンディングワイヤ14と、複数の金属パッド15と、複数の金属ピラー16と、ボンディングワイヤ18とを配置する(図15)。次に、基板1および積層体S上に樹脂層21を形成する(図16)。次に、樹脂層21の上面を研磨または研削する(図17)。
次に、樹脂層21上に、複数の金属パッド13と、複数の金属パッド17と、再配線層22とを配置する(図18)。次に、基板1、樹脂層21、および再配線層22をスクライブ領域R2に沿って切断する(図18)。次に、各デバイス領域R1ごとに、基板1の下面や、基板1、樹脂層21、および再配線層22の側面に、シールド層23を形成する(図18)。次に、各デバイス領域R1ごとに、再配線層22上に複数の金属パッド24および複数の金属バンプ25を形成する(図18)。このようにして、本実施形態の半導体装置が製造される。
図19は、第2実施形態の終点検出方法の第1の例を示す断面図である。
図19は、本実施形態の樹脂層21の上面を、CMP装置31により研磨する工程を示している。樹脂層21の上面をCMP装置31により研磨する際には、樹脂層21の上面を下に向けることで、樹脂層21の上面をCMP装置31に接触させる。そのため、図19に示す樹脂層21の上面は、-Z方向を向いている。
図19では、CMP装置31が、研磨テーブル31aと、研磨パッド31bと、センサ31cとを備えている。研磨パッド31bは、研磨テーブル31b上に載置されており、研磨テーブル31bにより回転される。CMP装置31は、回転している研磨パッド31bの上面に樹脂層21の上面を押し当てることにより、樹脂層21の上面を研磨することができる。
センサ31cは、研磨テーブル31aおよび研磨パッド31bに設けられた穴の中に挿入されている。センサ31cは例えば、渦電流を利用した距離センサである。図19は、センサ31cと金属片7との距離を矢印で示している。この場合、CMP装置31は、ボンディングワイヤ18内を流れる渦電流をセンサ31cにより測定することで、上記距離を測定することや、樹脂層21の研磨の終点を検出することができる。なお、図19に示す第1の方法は、第2実施形態以外の各実施形態にも適用可能である。
図20は、第2実施形態の終点検出方法の第2の例を示す断面図である。
図20は、本実施形態の樹脂層21の上面を、グラインド装置32により研削する工程を示している。樹脂層21の上面をグラインド装置32により研削する際には、樹脂層21の上面を上に向けた状態で、樹脂層21の上面にグラインド装置32に接触させる。そのため、図20に示す樹脂層21の上面は、+Z方向を向いている。
図20では、グラインド装置32が、ホイール32aと、複数の凸部32bと、センサ32cとを備えている。これらの凸部32bは、ホイール32aの外周面に設けられており、ホイール32aと共に回転する。グラインド装置32は、回転しているこれらの凸部32bを樹脂層21の上面に押し当てることにより、樹脂層21の上面を研削することができる。
センサ32cは、ホイール32aおよび凸部32bから離れた位置に設けられている。センサ32cは例えば、渦電流を利用した距離センサである。図20は、センサ32cと金属片7との距離を矢印で示している。この場合、グラインド装置32は、ボンディングワイヤ18内を流れる渦電流をセンサ32cにより測定することで、上記距離を測定することや、樹脂層21の研磨の終点を検出することができる。なお、図20に示す第2の方法は、第2実施形態以外の各実施形態にも適用可能である。
以上のように、本実施形態の半導体装置を製造する際には、基板11上に複数の積層体Sを形成し、これらの積層体S上に、これらの積層体Sを互いに連結する複数のボンディングワイヤ18を配置する。さらには、これらの積層体Sおよびボンディングワイヤ18上に樹脂層21を形成し、その後に樹脂層21の上面を研磨または研削する。よって、本実施形態によれば、第1実施形態と同様に、樹脂層21を好適に形成することが可能となる。例えば、研磨または研削の終点を検出するためにボンディングワイヤ18を利用することで、所望の厚さまで研磨または研削された樹脂層21を形成することが可能となる。
(第3実施形態)
図21は、第3実施形態の半導体装置の製造方法を示す斜視図である。
図21は、図3と同様に、図2(a)の工程で形成された複数の積層体Sおよび複数のボンディングワイヤ18を示している。これらの積層体Sは、X方向およびY方向に互いに隣接する2次元アレイ(四角格子)の形状に配置されている。また、図21に示す各ボンディングワイヤ18は、2つの積層体Sの2つの金属片7上に配置されており、これらの積層体Sを互いに連結している。しかしながら、図21に示す各ボンディングワイヤ18は、平面視にてX方向およびY方向と非平行に延びている。本実施形態によれば、第1実施形態に比べて、ボンディングワイヤ18内に渦電流が流れやすくなる。
図22は、第3実施形態の半導体装置の製造方法を示す平面図である。
図22(a)は、図4(a)と同様に、図2(a)の工程でボンディングワイヤ18が配置された後の基板1を示している。各ボンディングワイヤ18は、図22(a)の平面視にてX方向およびY方向と非平行に延びている。
図22(b)は、図4(b)と同様に、図2(b)の工程でボンディングワイヤ18が切断された後の基板1を示している。なお、各ボンディングワイヤ18の一部は、図2(b)の工程で切断された後も各金属片7上に残存するが、図22(b)はその図示を省略している。
本実施形態によれば、第1および第2実施形態と同様に、樹脂層21を好適に形成することが可能となる。例えば、研磨または研削の終点を検出するためにボンディングワイヤ18を利用することで、所望の厚さまで研磨または研削された樹脂層21を形成することが可能となる。
(第4実施形態)
図23は、第4実施形態の半導体装置の製造方法を示す斜視図である。
図23は、図13と同様に、図12(a)の工程で形成された複数の積層体Sおよび複数のボンディングワイヤ18を示している。これらの積層体Sは、X方向およびY方向に互いに隣接する2次元アレイ(四角格子)の形状に配置されている。また、図23に示す各ボンディングワイヤ18は、2つの積層体Sの2つの金属片7上に配置されており、これらの積層体Sを互いに連結している。しかしながら、図23に示す各ボンディングワイヤ18は、平面視にてX方向およびY方向と非平行に延びている。本実施形態によれば、第3実施形態に比べて、ボンディングワイヤ18内に渦電流が流れやすくなる。
本実施形態によれば、第1~第3実施形態と同様に、樹脂層21を好適に形成することが可能となる。例えば、研磨または研削の終点を検出するためにボンディングワイヤ18を利用することで、所望の厚さまで研磨または研削された樹脂層21を形成することが可能となる。
(第5実施形態)
図24は、第5実施形態の半導体装置の構造を示す断面図である。
図24に示す本実施形態の半導体装置は、図1に示す第1実施形態の半導体装置の構成要素に加え、積層体S’と、樹脂層41と、再配線層42と、複数の金属パッド43と、複数の垂直ワイヤ44と、複数の金属パッド45とを備えている。積層体S’は第2積層体の例であり、再配線層42とは第2再配線層の例である。
積層体S’は、複数のメモリチップ3を備えている。これらのメモリチップ3は、基板1上に順に積層されている。これらのメモリチップ3の各々は、基板1上または別のメモリチップ3上に接着層2を介して配置されている。積層体S’内の接着層2およびメモリチップ3の性質は、積層体S内の接着層2およびメモリチップ3の性質と同様である。
樹脂層41は、基板1および積層体S’上に形成されている。樹脂層41の性質は、樹脂層21と同様である。再配線層42は、樹脂層41上に設けられている。再配線層42の性質は、再配線層22と同様である。積層体S’は、基板1と再配線層42との間で樹脂層41内に設けられている。
一方、本実施形態の積層体Sは、再配線層42上に設けられている。すなわち、本実施形態の積層体Sは、基板1上に直接設けられておらず、基板1上に樹脂層41および再配線層42を介して設けられている。そして、樹脂層21は、再配線層42および積層体S上に形成されている。再配線層22は、樹脂層21上に設けられている。シールド層23は、基板1の下面や、基板1、樹脂層41、および再配線層42、樹脂層21、および再配線層22の側面に形成されている。
本実施形態の半導体装置は、積層体S上だけでなく、積層体S’上にも、金属パッド11、垂直ワイヤ12、金属パッド13、およびボンディングワイヤ14を備えている。各金属パッド11は、積層体Sまたは積層体S’内のいずれかのメモリチップ3上に設けられている。図24では、1つの金属パッド11上に1本の垂直ワイヤ12が設けられ、1本の垂直ワイヤ12上に1つの金属パッド13が設けられている。各ボンディングワイヤ14は、積層体S内の2つの金属パッド11上か、積層体S’内の2つの金属パッド11上に設けられている。なお、積層体S’上の金属パッド11、垂直ワイヤ12、金属パッド13、およびボンディングワイヤ14は、樹脂層41内に設けられている。また、積層体S’上の各垂直ワイヤ12は、金属パッド11を介してメモリチップ3と電気的に接続され、金属パッド13を介して再配線層42と電気的に接続されている。
各金属パッド43は、再配線層42上に設けられている。図24では、1つの金属パッド43上に1本の垂直ワイヤ44が設けられ、1本の垂直ワイヤ44上に1つの金属パッド45が設けられている。よって、各垂直ワイヤ44は、金属パッド43と電気的に接続された下端と、金属パッド45と電気的に接続された上端とを有している。各垂直ワイヤ44は、金属パッド43を介して再配線層42と電気的に接続され、金属パッド45を介して再配線層22と電気的に接続されている。各垂直ワイヤ44は、金属パッド11から金属パッド13へとZ方向に延びている、すなわち、基板1の表面に垂直に延びている。各垂直ワイヤ44は例えば、Au(金)、Ag(銀)、Cu(銅)などの金属により形成されている。
図24は、図1と同様に、再配線層22内の複数の配線L1、L2を模式的に示している。各配線L1は、垂直ワイヤ12と金属ピラー16とを電気的に接続している。各配線L2は、金属ピラー16と金属バンプ25とを電気的に接続している。
図24はさらに、再配線層22内の複数の配線L3と、再配線層42内の複数の配線L4とを模式的に示している。各配線L3は、垂直ワイヤ44と金属ピラー16とを電気的に接続している。各配線L4は、垂直ワイヤ12と垂直ワイヤ44とを電気的に接続している。
本実施形態によれば、基板1と再配線層22との間に再配線層42を設けることで、各垂直ワイヤ12の長さを短くすることが可能となる。図1では、基板1上に4つのメモリチップ3が積層されている。一方、図24では、基板1上に8つのメモリチップ3が積層されている。しかしながら、図24に示す垂直ワイヤ12の平均長さは、図1に示す垂直ワイヤ12の平均長さと同程度となっている。よって、本実施形態によれば、垂直ワイヤ12の形状がゆがむことを抑制することが可能となる。
積層体Sは、複数のメモリチップ3を備えており、これらのメモリチップ3は、平面視にてX方向に互いにずらして積層されている。同様に、積層体S’は、複数のメモリチップ3を備えており、これらのメモリチップ3は、平面視にてX方向に互いにずらして積層されている。しかしながら、積層体S内の各メモリチップ3は、下のメモリチップ3に対して+X方向にずれているのに対し、積層体S’内の各メモリチップ3は、下のメモリチップ3に対して-X方向にずれている。これにより、平面視にて積層体S、S’が占める面積を小さくすることが可能となり、本実施形態の半導体装置を小型化することが可能となる。
なお、本実施形態の積層体Sは、第1実施形態の積層体Sと同じ構造を有しているが、代わりに第2、第3、または第4実施形態の積層体Sと同じ構造を有していてもよい。
図25~図29は、第5実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
まず、基板1を用意し、基板1上に積層体S’を形成する(図25)。積層体S’は、基板1上に複数のメモリチップ3を積層することで形成される。
次に、積層体S’上に、複数の金属パッド11と、複数の垂直ワイヤ12と、複数のボンディングワイヤ14とを配置する(図25)。各垂直ワイヤ14は、いずれかのメモリチップ3上に金属パッド11を介して配置される。各ボンディングワイヤ14は、2つの金属パッド11上に配置される。
次に、基板1および積層体S’上に樹脂層41を形成する(図25)。その結果、積層体S’が樹脂層41により覆われる。同様に、金属パッド11、垂直ワイヤ12、およびボンディングワイヤ14も、樹脂層41により覆われる。
次に、樹脂層41の上面を研磨または研削する(図26)。その結果、樹脂層41が上面から徐々に除去されてゆき、樹脂層41の上面が低下する。樹脂層41の研磨または研削は、垂直ワイヤ12が樹脂層41の上面に露出するまで行われる。本実施形態の樹脂層41の研磨または研削は、メモリチップ3が樹脂層41の上面に露出する前に終了する。
次に、樹脂層41上に複数の金属パッド13と再配線層42とを配置し、再配線層42上に積層体S’を形成する(図27)。積層体Sは、再配線層42上に複数のメモリチップ3を積層し、最上位のメモリチップ3上に制御チップ5および金属片7を積層することで形成される。
次に、積層体S上に、複数の金属パッド11と、複数の垂直ワイヤ12と、複数のボンディングワイヤ14と、複数の金属パッド15と、複数の金属ピラー16と、ボンディングワイヤ18とを配置する(図27)。各垂直ワイヤ12は、積層体S内のいずれかのメモリチップ3上に金属パッド11を介して配置される。各ボンディングワイヤ14は、積層体S上の2つの金属パッド11上に配置される。各金属ピラー16は、制御チップ5上に金属パッド11を介して配置される。ボンディングワイヤ18は、図27に示す積層体Sの金属片7上と、不図示の別の積層体Sの金属片7上とに配置される。その結果、これらの積層体Sが、ボンディングワイヤ18により互いに連結される。
次に、再配線層42上に、複数の金属パッド43と、複数の垂直ワイヤ44とを配置する(図27)。各垂直ワイヤ44は、再配線層42上に金属パッド43を介して配置される。その結果、垂直ワイヤ12と垂直ピラー44が、配線L4により電気的に接続される。
次に、再配線層42および積層体S上に樹脂層21を形成する(図27)。その結果、積層体Sが樹脂層21により覆われる。同様に、金属パッド11、垂直ワイヤ12、ボンディングワイヤ14、金属パッド15、金属ピラー16、ボンディングワイヤ18、金属パッド43、および垂直ワイヤ44も、樹脂層21により覆われる。
なお、図27は、垂直ワイヤ44とボンディングワイヤ18との位置関係を分かりやすくするために、垂直ワイヤ44とボンディングワイヤ18とが、互いに重なり合うように図示されている。しかしながら、本実施形態の垂直ワイヤ44とボンディングワイヤ18は、互いに接触しないように配置される。
次に、樹脂層21の上面を研磨または研削する(図28)。その結果、樹脂層21が上面から徐々に除去されてゆき、樹脂層21の上面が低下する。樹脂層21の研磨または研削は、垂直ワイヤ12、金属ピラー16、ボンディングワイヤ18、および垂直ワイヤ44が、樹脂層21の上面に露出するまで行われる。本実施形態の樹脂層21の研磨または研削は、ボンディングワイヤ18が切断されるまで行われ、制御チップ5および金属片7が樹脂層21の上面に露出する前に終了する。
次に、樹脂層21上に、複数の金属パッド13と、複数の金属パッド17と、再配線層22とを配置する(図29)。その結果、垂直ワイヤ12と金属ピラー16が、配線L1により電気的に接続され、垂直ワイヤ44と金属ピラー16が、配線L3により電気的に接続される。次に、基板1、樹脂層41、再配線層42、樹脂層21、および再配線層22を上述のスクライブ領域R2に沿って切断する(図29)。その結果、基板1、樹脂層41、再配線層42、樹脂層21、および再配線層22が、上述の個々のデバイス領域R1に分割される。
次に、各デバイス領域R1ごとに、基板1の下面や、基板1、樹脂層41、再配線層42、樹脂層21、および再配線層22の側面に、シールド層23を形成する(図29)。次に、各デバイス領域R1ごとに、再配線層22上に複数の金属パッド24および複数の金属バンプ25を形成する(図29)。その結果、金属ピラー16と金属バンプ25が、配線L2により電気的に接続される。なお、本実施形態のボンディングワイヤ18は、再配線層22内の配線と電気的に接続されておらず、再配線層22内の配線と電気的に絶縁されている。このようにして、本実施形態の半導体装置が製造される。
本実施形態によれば、第1~第4実施形態と同様に、樹脂層21を好適に形成することが可能となる。例えば、研磨または研削の終点を検出するためにボンディングワイヤ18を利用することで、所望の厚さまで研磨または研削された樹脂層21を形成することが可能となる。
なお、本実施形態では、積層体S’上にも、金属片7およびボンディングワイヤ18を配置してもよい。これにより、樹脂層21と同様に樹脂層41を好適に形成することが可能となる。この場合、積層体S’上の金属片7およびボンディングワイヤ18は例えば、第1~第4実施形態のいずれかの積層体S上の金属片7およびボンディングワイヤ18と同様の態様で配置可能である。
(第6実施形態)
図30は、第6実施形態の半導体装置の製造方法を示す斜視図である。
図30は、図3と同様に、図2(a)の工程で形成された積層体Sと複数のボンディングワイヤ18とを示している。具体的には、図30は、図2(a)の工程で形成された複数の積層体Sのうちの1つの積層体Sを示している。これらの積層体Sは、X方向およびY方向に互いに隣接する2次元アレイ(四角格子)の形状に配置されている。また、図30に示す各ボンディングワイヤ18は、図30に示す積層体Sの金属片7上と、不図示の別の積層体Sの金属片7上とに配置されており、これらの積層体Sを互いに連結している。
図30に示す積層体Sは、基板1上に設けられた下部積層体S1と、下部積層体S1上に設けられた上部積層体S2とを含んでいる。下部積層体S1は、基板1上に順に積層された複数のメモリチップ3を含んでいる。上部積層体S2は、下部積層体S1上に順に積層された複数のメモリチップ3と、上部積層体S2内の最上位のメモリチップ3上に積層された制御チップ5と、上部積層体S2内の最上位のメモリチップ3上に積層された金属片7とを含んでいる。
本実施形態では、下部積層体S1内に含まれる上記複数の半導体チップ3の位置が、平面視にてX方向に互いにずれている。一方、上部積層体S2内に含まれる上記複数の半導体チップの位置は、平面視にてY方向に互いにずれている。これにより、積層体Sの形状をバランスよく構成することが可能となる。
なお、本実施形態の上部積層体S2は、第1実施形態の積層体Sと同じ構造を有しているが、代わりに第2、第3、第4、または第5実施形態の積層体Sと同じ構造を有していてもよい。
本実施形態によれば、第1~第5実施形態と同様に、樹脂層21を好適に形成することが可能となる。例えば、研磨または研削の終点を検出するためにボンディングワイヤ18を利用することで、所望の厚さまで研磨または研削された樹脂層21を形成することが可能となる。
(第1実施形態の変形例)
図31は、第1実施形態の変形例の半導体装置の製造方法を示す平面図である。
図31(a)は、図4(a)と同様に、図2(a)の工程でボンディングワイヤ18が配置された後の基板1を示している。図31(a)では、基板1上の一部の積層体S上のみにボンディングワイヤ18が配置されている。これにより、基板1上に配置されるボンディングワイヤ18の本数を減らすことが可能となる。この場合、ボンディングワイヤ18が配置されない積層体S上には金属片7を配置しなくてもよい。
図31(b)も、図2(a)の工程でボンディングワイヤ18が配置された後の基板1を示している。図31(b)でも、基板1上の一部の積層体S上のみにボンディングワイヤ18が配置されている。このように、ボンディングワイヤ18が配置されない積層体Sは、どのように選択してもよい。
図32は、第1実施形態の別の変形例の半導体装置の構造を示す断面図である。
図32に示す本変形例の半導体装置は、図1に示す第1実施形態の半導体装置と同じ構成要素を備えている。ただし、本変形例の金属片7は、2つのメモリチップ3の間に配置されている。このように、金属片7は、最上位のメモリチップ3以外のメモリチップ3上に配置されていてもよい。
図33は、第1実施形態の別の変形例の半導体装置の構造を示す断面図である。
図33に示す本変形例の半導体装置は、図1に示す第1実施形態の半導体装置から金属片7を除去した構造を有している。よって、本変形例のボンディングワイヤ18は、最上位のメモリチップ3上に直接配置されている。なお、本変形例のボンディングワイヤ18は、最上位のメモリチップ3以外のメモリチップ3上に直接配置されていてもよい。
図34は、図33に示す半導体装置の製造方法の例を示す断面図である。
図34(a)は、最上位のメモリチップ3の構造の第1の例を示している。この例の最上位のメモリチップ3は、このメモリチップ3内に形成された配線51を備えている。配線51は例えば、Al(アルミニウム)やCu(銅)などの金属により形成されたボンディングパッドである。この例では、配線51上に複数のボンディングワイヤ18が配置される。これにより、金属片7上にこれらのボンディングワイヤ18を配置した場合と同様に樹脂層21を研磨または研削することが可能となる。
図34(b)は、最上位のメモリチップ3の構造の第2の例を示している。この例の最上位のメモリチップ3は、このメモリチップ3内に形成された配線52を備えている。配線52は、配線層52a内の2つの配線と、2つのビアプラグ52bと、配線層52c内の1つの配線により形成されている。配線層52a、ビアプラグ52b、および配線層52cの各々は例えば、Al(アルミニウム)やCu(銅)やW(タングステン)などの金属により形成されている。この例では、配線52上に複数のボンディングワイヤ18が配置される。これにより、金属片7上にこれらのボンディングワイヤ18を配置した場合と同様に樹脂層21を研磨または研削することが可能となる。
図35は、第1実施形態の別の変形例の半導体装置の構造を示す断面図である。
図35に示す本変形例の半導体装置は、図1に示す第1実施形態の半導体装置と同じ構成要素を備えている。ただし、本変形例の再配線層22は、ボンディングワイヤ18とシールド層23とを電気的に接続する配線L5を含んでいる。この場合、積層体S内のメモリチップ3を金属片7と電気的に接続することで、シールド層23の電位をボンディングワイヤ18を介してメモリチップ3内に供給することが可能となる。すなわち、グランド電位をボンディングワイヤ18を介してメモリチップ3内に供給することが可能となる。
このように、ボンディングワイヤ18は、半導体装置内の配線として有効活用してもよい。図35では、ボンディングワイヤ18が、半導体装置内のグランド配線として機能している。ボンディングワイヤ18は、半導体装置内のその他の用途の配線として使用されてもよい。
なお、これらの変形例の構造や方法は、第1実施形態以外の各実施形態にも適用可能である。
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規な装置および方法は、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明した装置および方法の形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。
1:基板、2:接着層、3:メモリチップ、
4:接着層、5:制御チップ、6:接着層、7:金属片、
11:金属パッド、12:垂直ワイヤ、
13:金属パッド、14:ボンディングワイヤ、15:金属パッド、
16:金属ピラー、17:金属パッド、18:ボンディングワイヤ、
21:樹脂層、22:再配線層、23:シールド層、
24:金属パッド、25:金属バンプ、
31:CMP装置、31a:研磨テーブル、31b:研磨パッド、31c:センサ、
32:グラインド装置、32a:ホイール、32b:凸部、32c:センサ、
41:樹脂層、42:再配線層、
43:金属パッド、44:垂直ワイヤ、45:金属パッド、
51:配線、52:配線、52a:配線層、52b:ビアプラグ、52c:配線層

Claims (20)

  1. 基板上に複数の積層体を形成し、前記積層体の各々は、前記基板上に積層された複数の半導体チップを含むように形成され、
    前記積層体上に、前記積層体を互いに連結する複数の第1ワイヤを配置し、
    前記積層体および前記第1ワイヤ上に樹脂層を形成し、
    前記樹脂層の上面に前記第1ワイヤが露出するまで、前記樹脂層の上面を低下させる、
    ことを含む半導体装置の製造方法。
  2. 前記積層体上に、前記積層体の積層方向に延びる複数の第2ワイヤを配置することをさらに含み、
    前記樹脂層は、前記積層体、前記第1ワイヤ、および前記第2ワイヤ上に形成される、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記積層体の少なくともいずれかは、前記半導体チップ上に配置された金属片をさらに含み、
    前記第1ワイヤの少なくともいずれかは、前記金属片上に配置される、請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記積層体の前記少なくともいずれかは、前記半導体チップとして、第1半導体チップと、平面視にて前記第1半導体チップの面積よりも小さい面積を有する第2半導体チップとを含み、
    前記金属片は、前記第1半導体チップ上に配置される、請求項3に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 前記第2半導体チップは、前記第1半導体チップの動作を制御する、請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
  6. 平面視にて、前記金属片の面積は、前記第1半導体チップの面積よりも小さい、請求項4または5に記載の半導体装置の製造方法。
  7. 前記第2半導体チップおよび前記金属片は、前記第1半導体チップ上に配置される、請求項4または5に記載の半導体装置の製造方法。
  8. 平面視にて、前記金属片の面積は、前記第1半導体チップの面積と同じである、請求項4または5に記載の半導体装置の製造方法。
  9. 前記金属片は、前記第1半導体チップ上に配置され、前記第2半導体チップは、前記金属片上に配置される、請求項4または5に記載の半導体装置の製造方法。
  10. 前記複数の積層体は、第1方向に延びる複数の直線と、第2方向に延びる複数の直線との交点に配置され、
    前記第1ワイヤは、平面視にて前記第1方向または第2方向と平行に延びている、請求項1から9のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
  11. 前記複数の積層体は、第1方向に延びる複数の直線と、第2方向に延びる複数の直線との交点に配置され、
    前記第1ワイヤは、平面視にて前記第1方向および第2方向と非平行に延びている、請求項1から9のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
  12. 前記積層体の少なくともいずれかは、前記半導体チップ内に形成された配線をさらに含み、
    前記第1ワイヤの少なくともいずれかは、前記配線上に配置される、請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。
  13. 基板と、
    前記基板上に積層された複数の半導体チップを含む積層体と、
    前記積層体上に設けられた樹脂層と、
    前記樹脂層内で前記積層体上に設けられ、前記積層体から前記樹脂層の上面まで延びている第1ワイヤと、
    前記樹脂層内で前記積層体上に設けられ、前記積層体の積層方向に延びており、前記半導体チップと電気的に接続されている第2ワイヤと、
    を備える半導体装置。
  14. 前記積層体は、前記半導体チップ上に設けられた金属片をさらに含み、
    前記第1ワイヤは、前記金属片上に設けられている、請求項13に記載の半導体装置。
  15. 前記積層体は、前記半導体チップとして、第1半導体チップと、平面視にて前記第1半導体チップの面積よりも小さい面積を有する第2半導体チップとを含み、
    前記金属片は、前記第1半導体チップ上に設けられている、請求項14に記載の半導体装置。
  16. 前記積層体は、前記半導体チップ内に設けられた配線をさらに含み、
    前記第1ワイヤは、前記配線上に設けられている、請求項13に記載の半導体装置。
  17. 前記樹脂層上に設けられ、前記積層体と電気的に接続された第1再配線層をさらに備える、請求項13から16のいずれか1項に記載の半導体装置。
  18. 前記基板と前記積層体との間に設けられ、前記第1再配線層と電気的に接続された第2再配線層と、
    前記基板上に積層された複数の半導体チップを含み、前記基板と前記第2再配線層との間に設けられ、前記第2再配線層と電気的に接続された第2積層体と、
    をさらに備える、請求項17に記載の半導体装置。
  19. 前記積層体は、前記基板上に設けられた下部積層体と、前記下部積層体上に設けられた上部積層体とを含み、
    前記下部積層体内に含まれる前記半導体チップの位置は、平面視にて第1方向に互いにずれており、
    前記上部積層体内に含まれる前記半導体チップの位置は、平面視にて第2方向に互いにずれている、請求項13から18のいずれか1項に記載の半導体装置。
  20. 前記樹脂層の側面に設けられた金属層をさらに備え、
    前記第1ワイヤは、前記金属層と電気的に接続されている、請求項13から19のいずれか1項に記載の半導体装置。
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