JP3644678B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップを異方性導電フィルムを用いたフリップチップ接続により基板に接続した半導体装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図3は、従来の一般的な半導体装置の封止方法を示す断面図である。図において、2は半導体チップ、3は半導体チップ2の端子(図示せず)とパッケージ7の端子(図示せず)を接続するワイヤ、8はキャップ、9は封止剤をそれぞれ示している。この従来方法は、半田や樹脂等の封止剤9を用いてキャップ8をパッケージ7に固定するものであり、キャップ8をパッケージ7上に載せた状態でキュアすることにより封止が完了する。また、図4は従来の他の半導体装置の封止方法を示す断面図である。図において、1は基板、3は半導体チップ2の端子と基板1の端子を接続するワイヤ、4は外部用の半田ボール、10はポッティング剤を示している。この従来方法では、ワイヤ・ウエッジボンディングを行った半導体チップ2をポッティング剤10により封止し、外部からの応力に対する強度を確保している。
【0003】
さらに、図5は特開平11−54648号広報にて提示された複数の半導体チップを搭載したマルチチップモジュールを示している。図において、2は半導体チップ、5はバンプ、6は異方性導電フィルム(Anisotropic conductive film )、11はパッケージ基板、12は外部バンプ、22はマザーチップである。この例では、マザーチップ22と半導体チップ2、及びマザーチップ22とパッケージ基板11が異方性導電フィルム6を用いてフリップチップ接続されており、フリップチップの接続部に対して封止材を用いた封止を行わなくて済むため、封止工程を簡略化することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図3に示すような従来の封止方法では、キュア中にキャップ8のずれが生じることがあり、封止が完全に行われないという問題があった。また、図4に示す従来方法では、ポッティング剤10の硬化に時間を要するという問題があった。さらに、ポッティング剤10の量が少ない場合にはワイヤ3が露出し、量が多い場合には他の部分に流れてしまうという問題があり、厳密な調整が必要であった。さらに、これらの従来の封止方法では、半導体チップ2の実装と封止はそれぞれ別の工程で作業が行われており、コスト高となっていた。また、半導体装置に封止用のスペースを確保する必要があるため、半導体装置の小型化が困難であった。
また、特開平11−54648号広報にて提示されたマルチチップモジュールでは、マザーチップ22の実装後でなければマザーチップ22に実装された半導体チップ2の良否が判定できないという問題点があった。
【0005】
本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、半導体装置の実装工程及び封止工程を簡略化しコストの低減を図ると共に、半導体装置の小型化を図ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる半導体装置は、凹部を有する基板と、この基板の上記凹部内に搭載されワイヤまたは突起電極により基板に接続された第一の半導体チップと、基板の凹部周縁に配設された熱可塑性樹脂よりなる異方性導電フィルムと、裏面に突起電極を有し、基板上に凹部を覆うように搭載された第二の半導体チップを備え、第二の半導体チップは、突起電極及び異方性導電フィルムにより基板にフリップチップ接続されており、第一の半導体チップは、異方性導電フィルムにより封止されているものである。
【0007】
また、本発明に係わる半導体装置の製造方法は、第一の半導体チップを基板の凹部内に載置し、第一の半導体チップの端子と基板の端子を接続する工程と、基板の凹部周縁に熱可塑性樹脂よりなる異方性導電フィルムを貼り付ける工程と、第二の半導体チップ裏面の所定箇所に突起電極を形成する工程と、第二の半導体チップを基板の凹部を覆うように載置し、突起電極及び異方性導電フィルムにより第二の半導体チップを基板にフリップチップ接続すると共に、異方性導電フィルムにて第一の半導体チップを封止する工程を含んで製造するようにしたものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の実施の形態1である半導体装置を示す断面図である。図において、1は凹部1aを有する基板、2aは基板1の凹部1a内に搭載された第一の半導体チップで、本実施の形態では第一の半導体チップ2aの端子(図示せず)と基板1の端子(図示せず)はワイヤ3にて接続されている。また、2bは裏面に突起電極であるバンプ5を有し、基板1上に凹部1aを覆うように搭載された第二の半導体チップ、4は基板1の裏面に形成された外部用の半田ボール、6は基板1の凹部1a周縁に配設された熱可塑性樹脂よりなるフィルムで、本実施の形態では異方性導電フィルム(Anisotropic conductive film )を用いている。
本実施の形態は、基板1の凹部1a内に搭載された第一の半導体チップ2aと、基板1上に凹部1aを覆うように搭載された第二の半導体チップ2bを備えた半導体装置において、第二の半導体チップ2bをバンプ5及び異方性導電フィルム6により基板1にフリップチップ接続すると共に、第一の半導体チップ2aを異方性導電フィルム6により封止するものである。
【0009】
本実施の形態における半導体装置の製造方法について説明する。まず、第一の半導体チップ2aを基板1の凹部1a内に載置し、第一の半導体チップ2aの端子と基板1の端子をワイヤ3にて接続する。次に、基板1の凹部1a周縁の所定箇所に異方性導電フィルム6を貼り付ける。続いて、第二の半導体チップ2b裏面の所定箇所にバンプ5を形成する。その後、第二の半導体チップ2bを基板1の凹部1aを覆うように載置し、バンプ5を基板1の凹部1a周縁に設けられた端子(図示せず)に整合した状態で加熱及び加圧する。これにより、熱可塑性樹脂よりなる異方性導電フィルム6が軟化し、フィルム内の導電性粒子同士が接触するため、第二の半導体チップ2bのバンプ5が基板1の端子に電気的に接続される。その後、異方性導電フィルム6は硬化し、第二の半導体チップ2bは基板1に機械的に接続された状態となる。その結果、バンプ5及び異方性導電フィルム6により第二の半導体チップ2bが基板1にフリップチップ接続されると共に、異方性導電フィルム6にて第一の半導体チップ2aが封止される。
【0010】
本実施の形態における半導体チップ2aは、外部からの応力に弱いワイヤ・ウエッジボンディングにより基板1に接続されており、封止が必要である。本実施の形態によれば、基板1と半導体チップ2bの接続を完了すると同時に、半導体チップ2aの封止を完了することができるため、従来の実装工程と封止工程が簡略化され、コストを低減することができる。また、封止用のスペースを確保する必要がないため、半導体装置の小型化が図られる。さらに、半導体チップ2aの良否を確認後、半導体チップ2bを実装することができるため、複数の半導体チップを搭載する半導体装置としては高い歩留まりで製造できる。
【0011】
実施の形態2.
図2は、本発明の実施の形態2である半導体装置を示す断面図である。図において、2cは第一の半導体チップ、5cは第一の半導体チップ2cの裏面に形成された突起電極であるバンプである。なお、図中、同一、相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。本実施の形態は、第一の半導体チップ2cがバンプ5cにより基板1の端子(図示せず)に接続されていること以外は上記実施の形態1と同様の構造及び製造方法である。
上記実施の形態1では、外部からの応力に弱いワイヤ・ウエッジボンディングにより基板1に接続された第一の半導体チップ2aを封止するために本発明を適用したが、本実施の形態のようにフリップチップ接続が用いられた第一の半導体チップ2cを封止する際にも同様に適用することができ、工程の簡略化によるコスト低減、半導体装置の小型化等の効果が得られる。
【0012】
なお、上記実施の形態1及び実施の形態2では、第二の半導体チップ2bと基板1の接続及び第一の半導体チップ2a(2c)の封止に用いる熱可塑性樹脂よりなるフィルムとして異方性導電フィルム6を用いたが、非導電性フィルム(Non conductive film )を用いる半導体装置の場合にも本発明は適用可能であり、同様の効果が得られる。
【0013】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、基板の凹部内に搭載された第一の半導体チップと、基板上に凹部を覆うように搭載された第二の半導体チップを備えた半導体装置において、第二の半導体チップを突起電極及び熱可塑性樹脂よりなるフィルムにより基板にフリップチップ接続すると共に、第一の半導体チップをフィルムにより封止するようにしたので、従来の実装工程と封止工程が簡略化され、コストを低減することができる。さらに、封止用のスペースを確保する必要がないため、半導体装置の小型化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1である半導体装置を示す断面図である。
【図2】 本発明の実施の形態2である半導体装置を示す断面図である。
【図3】 従来の半導体装置を示す断面図である。
【図4】 従来の他の半導体装置を示す断面図である。
【図5】 従来の他の半導体装置を示す断面図である。
【符号の説明】
1 基板、1a 凹部、2 半導体チップ、
2a、2c 第一の半導体チップ、2b 第二の半導体チップ、
3 ワイヤ、4 半田ボール、5、5c バンプ、6 異方性導電フィルム、
7 パッケージ、8 キャップ、9 封止剤、10 ポッティング剤、
11 パッケージ基板、12 外部バンプ、22 マザーチップ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device in which a semiconductor chip is connected to a substrate by flip chip connection using an anisotropic conductive film and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a conventional general semiconductor device sealing method. In the figure, 2 is a semiconductor chip, 3 is a wire connecting a terminal (not shown) of the
[0003]
Further, FIG. 5 shows a multi-chip module on which a plurality of semiconductor chips provided in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-54648 are mounted. In the figure, 2 is a semiconductor chip, 5 is a bump, 6 is an anisotropic conductive film, 11 is a package substrate, 12 is an external bump, and 22 is a mother chip. In this example, the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional sealing method as shown in FIG. 3 has a problem that the
Further, the multi-chip module presented in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-54648 has a problem that the quality of the
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and aims to simplify the mounting process and the sealing process of the semiconductor device, reduce the cost, and reduce the size of the semiconductor device. To do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The semiconductor device according to the present invention includes a substrate having a recess, a first semiconductor chip mounted in the recess of the substrate and connected to the substrate by a wire or a protruding electrode, and a heat disposed on the periphery of the recess of the substrate. an anisotropic conductive film made of a thermoplastic resin, has a protruding electrode on the back surface comprises a second semiconductor chip mounted so as to cover the recess on the substrate, the second semiconductor chip, the projection electrodes and anisotropic Seishirubeden are flip-chip connected to the substrate by the film, the first semiconductor chip are those which are sealed by the anisotropic conductive film.
[0007]
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: placing a first semiconductor chip in a recess of a substrate; connecting a terminal of the first semiconductor chip to a terminal of the substrate; A process of attaching an anisotropic conductive film made of a thermoplastic resin, a process of forming a protruding electrode at a predetermined position on the back surface of the second semiconductor chip, and a second semiconductor chip placed so as to cover the concave portion of the substrate In addition, the second semiconductor chip is flip-chip connected to the substrate by the protruding electrode and the anisotropic conductive film, and the first semiconductor chip is sealed by the anisotropic conductive film. It is.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a substrate having a recess 1a, 2a is a first semiconductor chip mounted in the recess 1a of the
The present embodiment is a semiconductor device including a first semiconductor chip 2a mounted in the recess 1a of the
[0009]
A method for manufacturing a semiconductor device in the present embodiment will be described. First, the first semiconductor chip 2 a is placed in the recess 1 a of the
[0010]
The semiconductor chip 2a in the present embodiment is connected to the
[0011]
FIG. 2 is a sectional view showing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 2c denotes a first semiconductor chip, and 5c denotes a bump which is a protruding electrode formed on the back surface of the first semiconductor chip 2c. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The present embodiment is the same structure and manufacturing method as in the first embodiment except that the first semiconductor chip 2c is connected to the terminal (not shown) of the
In the first embodiment, the present invention is applied to seal the first semiconductor chip 2a connected to the
[0012]
In the first and second embodiments, the film made of a thermoplastic resin used for the connection between the second semiconductor chip 2b and the
[0013]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the semiconductor device including the first semiconductor chip mounted in the recess of the substrate and the second semiconductor chip mounted on the substrate so as to cover the recess, Since the second semiconductor chip is flip-chip connected to the substrate with a film made of protruding electrodes and thermoplastic resin, and the first semiconductor chip is sealed with the film, the conventional mounting process and sealing process are simplified. The cost can be reduced. Further, since it is not necessary to secure a sealing space, the semiconductor device can be downsized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor device.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another conventional semiconductor device.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing another conventional semiconductor device.
[Explanation of symbols]
1 substrate, 1a recess, 2 semiconductor chip,
2a, 2c first semiconductor chip, 2b second semiconductor chip,
3 wire, 4 solder ball, 5 5c bump, 6 anisotropic conductive film,
7 package, 8 cap, 9 sealant, 10 potting agent,
11 Package substrate, 12 External bump, 22 Mother chip.
Claims (2)
上記基板の上記凹部周縁に熱可塑性樹脂よりなる異方性導電フィルムを貼り付ける工程、
第二の半導体チップ裏面の所定箇所に突起電極を形成する工程、
上記第二の半導体チップを上記基板の上記凹部を覆うように載置し、上記突起電極及び上記異方性導電フィルムにより上記第二の半導体チップを上記基板にフリップチップ接続すると共に、上記異方性導電フィルムにて上記第一の半導体チップを封止する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。Placing the first semiconductor chip in the recess of the substrate and connecting the terminal of the first semiconductor chip and the terminal of the substrate;
A step of attaching an anisotropic conductive film made of a thermoplastic resin to the periphery of the recess of the substrate;
Forming a protruding electrode at a predetermined location on the back surface of the second semiconductor chip;
Said second semiconductor chip is placed so as to cover the recess portion of the substrate, the second semiconductor chip with flip-chip connected to the substrate by the projection electrodes and the anisotropic conductive film, the anisotropic A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: sealing the first semiconductor chip with a conductive conductive film.
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