JP5188426B2 - 半導体装置及びその製造方法、電子装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法、電子装置に係り、特に、電子部品と、電子部品を封止する封止樹脂と、電子部品及び封止樹脂に形成され、電子部品と電気的に接続された多層配線構造体とを備えた半導体装置及びその製造方法、電子装置に関する。
従来の半導体装置の中には、電子部品に設けられた電極パッドと多層配線構造体に設けられた配線パターンとを直接接続することで、厚さ方向のサイズの小型化を図った半導体装置(図1参照)がある。
図1は、従来の半導体装置の断面図である。
図1を参照するに、従来の半導体装置200は、電子部品201と、封止樹脂202と、多層配線構造体203と、外部接続端子205とを有する。
電子部品201は、電極パッド211と、電極パッド211が形成された電極パッド形成面201Aと、電極パッド形成面201Aの反対側に配置された背面201Bと、側面201Cとを有する。電子部品201は、電極パッド211及び電極パッド形成面201Aが露出された状態で封止樹脂202により封止されている。電子部品201としては、例えば、半導体チップを用いることができる。
封止樹脂202は、電子部品201の背面201B及び側面201Cを封止している。封止樹脂202は、電極パッド形成面201Aを通過する平面上に配置された多層配線構造体形成面202Aを有する。
多層配線構造体203は、積層体213と、外部接続用パッド214と、配線パターン215と、ソルダーレジスト層217とを有する。
積層体213は、電極パッド211、電極パッド形成面201A、及び多層配線構造体形成面202Aに、絶縁層221と、絶縁層222とが順次積層された構成とされている。
外部接続用パッド214は、絶縁層222の面222A(絶縁層221と接触する絶縁層222の面とは反対側に配置された面)に設けられている。
配線パターン215は、積層体213に内設されている。配線パターン215は、電極パッド211及び外部接続用パッド214と直接接続されている。
これにより、電極パッド211と配線パターン215とを電気的に接続するバンプが不要となるため、半導体装置200の厚さ方向のサイズを小型化することができる。
ソルダーレジスト層217は、絶縁層222の面222Aに設けられている。ソルダーレジスト層217は、外部接続端子205の配設領域に対応する部分の外部接続用パッド214を露出する開口部217Aを有する。
外部接続端子205は、開口部217Aから露出された部分の外部接続用パッド214に設けられている。外部接続端子205は、半導体装置200とマザーボード等の実装基板(図示せず)とを電気的に接続するための端子である。外部接続端子205としては、例えば、はんだボールを用いることができる(例えば、特許文献1参照。)。
米国特許第6271469号明細書
しかしながら、従来の半導体装置200は、半導体装置200の厚さ方向のサイズの小型化は可能であるが、他の半導体装置(図示せず)を搭載可能な導電部材(例えば、パッド等)を備えていないため、半導体装置200上に他の半導体装置(図示せず)を搭載することができない(言い換えれば、実装密度を向上させることができない)という問題があった。
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、厚さ方向のサイズの小型化を図ることができると共に、半導体装置上に他の半導体装置を搭載することのできる半導体装置及びその製造方法、電子装置を提供することを目的とする。
本発明の一観点によれば、極パッドが設けられた電極パッド形成面、及び該電極パッド形成面の反対側に位置する背面を有する電子部品と、前記電極パッド形成面を露出する多層構造体形成面と、該多層構造体形成面の反対側に位置すると共に、前記背面を露出する面とを有し、前記電子部品の側面を封止する封止樹脂と、記電極パッド形成面、及び前記多層構造体形成面に設けられ、積層された複数の絶縁層よりなる積層体と、前記電極パッド形成面、及び前記多層構造体形成面と接触する前記積層体の第1の面とは反対側に位置する前記積層体の第2の面に設けられた外部接続用パッドと、前記積層体に内設され、前記電極パッド及び前記外部接続用パッドと直接接続された配線パターンと、を有する多層配線構造体と、を備え、前記配線パターンは、複数の前記絶縁層のうち、前記封止樹脂と接触する第1の絶縁層に設けられ、前記第1の絶縁層の第1の面とは反対側に位置する前記第1の絶縁層の第2の面に配置された配線を有し、前記封止樹脂及び前記第1の絶縁層を貫通すると共に、前記配線を露出する貫通孔を設け、前記貫通孔に、前記配線と接続され、高さが前記封止樹脂の厚さと前記第1の絶縁層の厚さとを加えた値よりも小さくなるように構成された導電部材を設けたことを特徴とする半導体装置が提供される。
本発明の他の観点によれば、電極パッドが設けられた電極パッド形成面、及び該電極パッド形成面の反対側に位置する背面を有する電子部品を準備し、前記電子部品の背面及び側面を、前記電極パッド形成面を露出する多層構造体形成面を有する封止樹脂により封止する工程と、前記電極パッド形成面、及び前記多層構造体形成面に、積層された複数の絶縁層よりなる積層体と、前記電極パッド形成面、及び前記多層構造体形成面と接触する前記積層体の第1の面とは反対側に位置する前記積層体の第2の面に設けられた外部接続用パッドと、前記積層体に内設され、前記電極パッド及び前記外部接続用パッドと直接接続された配線パターンと、を有する多層配線構造体を形成する工程と、前記封止樹脂の前記多層構造体形成面とは反対側の面を研削し、前記電子部品の背面を露出する工程と、を有し、前記多層配線構造体を形成する工程は、前記封止樹脂と接触する第1の絶縁層の第1の面とは反対側に位置する前記第1の絶縁層の第2の面に配置された配線を有するように前記配線パターンを形成する工程と、前記封止樹脂及び前記第1の絶縁層を貫通すると共に、前記配線を露出する貫通孔を設ける工程と、前記貫通孔に、前記配線と接続され、高さが前記封止樹脂の厚さと前記第1の絶縁層の厚さとを加えた値よりも小さくなるように構成された導電部材を設ける工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。

本発明によれば、電子部品の背面を通過する平面上に配置された面を有し、電子部品の周囲に設けられ、電子部品の側面を封止する封止樹脂と、電子部品の電極パッド、電極パッド形成面、及び封止樹脂に設けられた多層構造体形成面に形成された積層体に内設された配線パターンを有する多層配線構造体とを設け、電極パッドと配線パターンとを直接接続することにより、バンプを用いることなく、電子部品と多層配線構造体とを電気的に接続することが可能となるので、半導体装置の厚さ方向のサイズを小型化することができる。
また、封止樹脂及び封止樹脂と接触する第1の絶縁層を貫通すると共に、配線(配線パターンの構成要素の1つ)を露出する貫通孔を設け、貫通孔に配線と接続される導電部材を設けることにより、例えば、内部接続端子を介して、他の半導体装置と導電部材とを電気的に接続することが可能となるため、半導体装置上に他の半導体装置を搭載することができる。
本発明によれば、半導体装置及び電子装置の厚さ方向のサイズの小型化を図ることができると共に、半導体装置上に他の半導体装置を搭載することができる。
従来の半導体装置の断面図である。 本発明の実施の形態に係る電子装置の断面図である。 本発明の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その1)である。 本発明の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その2)である。 本発明の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その3)である。 本発明の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その4)である。 本発明の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その5)である。 本発明の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その6)である。 本発明の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その7)である。 本発明の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その8)である。 本発明の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その9)である。 本発明の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その10)である。 本発明の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その11)である。 本発明の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その12)である。 本発明の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その13)である。 本発明の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その14)である。 本発明の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その15)である。 本発明の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その16)である。
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
(実施の形態)
図2は、本発明の実施の形態に係る電子装置の断面図である。
図2を参照するに、本実施の形態の電子装置10は、半導体装置11と、半導体装置11の上方に配置され、半導体装置11と電気的に接続された他の半導体装置である半導体装置12と、内部接続端子13とを有する。
半導体装置11は、電子部品15,16と、封止樹脂18と、多層配線構造体19と、貫通孔21〜23と、導電部材27〜29と、外部接続端子32とを有する。
電子部品15は、薄板化された電子部品である。電子部品15は、接続面35A,36Aを備えた電極パッド35,36と、電極パッド35,36が形成された電極パッド形成面15Aと、電極パッド形成面15Aの反対側に配置された背面15Bとを有する。
電子部品15の周囲(側面15C)は、封止樹脂18により覆われている。これにより、電子部品15の周囲(側面15C)は、封止樹脂18により封止されている。電子部品15の電極パッド形成面15A及び背面15Bは、封止樹脂18から露出されている。電極パッド形成面15A及び接続面35A,36Aは、同一平面上に配置されており、多層配線構造体19と接触している。
電子部品15の厚さは、封止樹脂18の厚さと略等しい。電子部品15の厚さは、例えば、300μmとすることができる。
上記構成とされた電子部品15としては、例えば、CPU用の半導体チップを用いることができる。
電子部品16は、薄板化された電子部品である。電子部品16は、接続面38A,39Aを備えた電極パッド38,39と、電極パッド38,39が形成された電極パッド形成面16Aと、電極パッド形成面16Aの反対側に配置された背面16Bとを有する。
電子部品16の周囲(側面16C)は、封止樹脂18により覆われている。これにより、電子部品16の周囲(側面16C)は、封止樹脂18により封止されている。電子部品16の電極パッド形成面16A及び背面16Bは、封止樹脂18から露出されている。電極パッド形成面16A及び接続面38A,39Aは、同一平面上に配置されており、多層配線構造体19と接触している。
電子部品16の厚さは、封止樹脂18の厚さと略等しい。電子部品16の厚さは、例えば、300μmとすることができる。
上記構成とされた電子部品16としては、例えば、メモリー用の半導体チップを用いることができる。
封止樹脂18は、電子部品15,16の周囲(側面15C)を封止するように、電子部品15,16に設けられている。封止樹脂18は、電極パッド形成面15A,16A及び背面15B,16Bを露出している。
封止樹脂18は、多層配線構造体形成面18Aと、面18Bとを有する。多層配線構造体形成面18Aは、多層配線構造体19が形成される面であり、多層配線構造体19と接触している。多層配線構造体形成面18Aは、電極パッド形成面15A,16Aを通過する平面上に配置されている。
封止樹脂18の面18Bは、電子部品15,16の背面15B,16Bを通過する平面上に配置されている。封止樹脂18の厚さは、電子部品15,16の厚さと略等しい。電子部品15,16の厚さが300μmの場合、封止樹脂18の厚さは、例えば、300μmとすることができる。
上記構成とされた封止樹脂18としては、例えば、モールド樹脂を用いることができる。また、モールド樹脂の材料としては、例えば、エポキシ樹脂を用いることができる。
多層配線構造体19は、積層体45と、外部接続用パッド46〜49と、配線パターン51〜54と、ソルダーレジスト層55とを有する。
積層体45は、電極パッド35,36,38,39、電極パッド形成面15A,16A、及び封止樹脂18の多層構造体形成面18Aに、第1の絶縁層である絶縁層56と、絶縁層57とが順次積層された構成とされている。絶縁層56の面56A(第1の絶縁層の第1の面、及び積層体45の第1の面に相当する面)は、電極パッド35,36,38,39、電極パッド形成面15A,16A、及び封止樹脂18の多層構造体形成面18Aと接触している。絶縁層57の面57Aは、面56Aの反対側に位置する絶縁層56の面56B(第1の絶縁層の第2の面)と接触している。絶縁層56,57としては、例えば、絶縁樹脂層を用いることができる。絶縁樹脂層の材料としては、例えば、エポキシ樹脂を用いることができる。
絶縁層56の厚さは、例えば、4〜6μmとすることができる。また、絶縁層57の厚さは、例えば、5〜15μmとすることができる。
外部接続用パッド46〜49は、絶縁層57の面57B(積層体45の第2の面)に設けられている。外部接続用パッド46〜49は、外部接続端子32が配設される接続面46A,47A,48A,49Aを有する。外部接続用パッド46〜49の材料としては、例えば、Cuを用いることができる。
配線パターン51は、ビア61,62,64と、配線63とを有する。ビア61は、電極パッド36と対向する部分の絶縁層56を貫通するように配設されている。ビア61の一方の端部は、電子部品15に設けられた電極パッド36(具体的には、接続面36A)と直接接続されている。ビア61の他方の端部は、配線63と一体的に構成されている。これにより、ビア61は、電極パッド36と配線63とを電気的に接続している。
ビア62は、電極パッド38と対向する部分の絶縁層56を貫通するように配設されている。ビア62の一方の端部は、電極パッド38(具体的には、接続面38A)と直接接続されている。ビア62の他方の端部は、配線63と一体的に構成されている。これにより、ビア62は、電極パッド38と配線63とを電気的に接続している。
配線63は、絶縁層56の面56Bに設けられている。配線63は、ビア61,62の他方の端部と一体的に構成されている。これにより、配線63は、電子部品15と電子部品16とを電気的に接続している。
ビア64は、配線63と外部接続用パッド46との間に位置する部分の絶縁層57を貫通するように配設されている。ビア64の一方の端部は、配線63と接続されており、ビア64の他方の端部は、外部接続用パッド46と一体的に構成されている。これにより、ビア64は、配線63と外部接続用パッド46とを電気的に接続している。
上記構成とされた配線パターン51は、電子部品15,16に設けられた電極パッド36,38及び外部接続用パッド46と直接接続されている。配線パターン51の材料としては、例えば、Cuを用いることができる。
配線パターン52は、ビア66,69と、配線68とを有する。ビア66は、電極パッド35と対向する部分の絶縁層56を貫通するように配設されている。ビア66の一方の端部は、電子部品15に設けられた電極パッド35(具体的には、接続面35A)と直接接続されている。ビア66の他方の端部は、配線68と一体的に構成されている。これにより、ビア66は、電極パッド35と配線68とを電気的に接続している。
配線68は、絶縁層56の面56Bに設けられている。配線68は、ビア66の他方の端部と一体的に構成されると共に、導電部材27の下端と接続されている。これにより、配線68は、電子部品15と導電部材27とを電気的に接続している。
ビア69は、配線68と外部接続用パッド47との間に位置する部分の絶縁層57を貫通するように配設されている。ビア69の一方の端部は、配線68と接続されており、ビア69の他方の端部は、外部接続用パッド47と一体的に構成されている。これにより、ビア69は、配線68と外部接続用パッド47とを電気的に接続している。
上記構成とされた配線パターン52は、電子部品15に設けられた電極パッド35、導電部材27、及び外部接続用パッド47と直接接続されている。配線パターン52の材料としては、例えば、Cuを用いることができる。
配線パターン53は、ビア71,74と、配線73とを有する。ビア71は、電極パッド39と対向する部分の絶縁層56を貫通するように配設されている。ビア71の一方の端部は、電子部品16に設けられた電極パッド39(具体的には、接続面39A)と直接接続されている。ビア71の他方の端部は、配線73と一体的に構成されている。これにより、ビア71は、電極パッド39と配線73とを電気的に接続している。
配線73は、絶縁層56の面56Bに設けられている。配線73は、ビア71の他方の端部と一体的に構成されると共に、導電部材28の下端と接続されている。これにより、配線73は、電子部品16と導電部材28とを電気的に接続している。
ビア74は、配線73と外部接続用パッド48との間に位置する部分の絶縁層57を貫通するように配設されている。ビア74の一方の端部は、配線73と接続されており、ビア74の他方の端部は、外部接続用パッド48と一体的に構成されている。これにより、ビア74は、配線73と外部接続用パッド48とを電気的に接続している。
上記構成とされた配線パターン53は、電子部品16に設けられた電極パッド39、導電部材28、及び外部接続用パッド48と直接接続されている。配線パターン53の材料としては、例えば、Cuを用いることができる。
配線パターン54は、配線77と、ビア78とを有する。配線77は、絶縁層56の面56Bに設けられている。配線77は、導電部材29の下端と接続されている。
ビア78は、配線77と外部接続用パッド49との間に位置する部分の絶縁層57を貫通するように配設されている。ビア78の一方の端部は、配線77と接続されており、ビア78の他方の端部は、外部接続用パッド49と一体的に構成されている。これにより、ビア78は、配線77と外部接続用パッド49とを電気的に接続している。
上記構成とされた配線パターン54は、導電部材29及び外部接続用パッド49と直接接続されている。配線パターン54の材料としては、例えば、Cuを用いることができる。
このように、電子部品15,16の背面15B,16Bを通過する平面上に配置された面18Bを有し、電子部品15,16の周囲に設けられ、電子部品15,16の側面15C,16Cを封止する封止樹脂18と、電子部品15,16の電極パッド35,36,38,39、電極パッド形成面15A,15B、及び封止樹脂18の多層構造体形成面18Aに設けられた積層体45に内設された配線パターン51〜53を有する多層配線構造体19とを設け、電極パッド35,36,38,39と配線パターン51〜53とを直接接続することにより、バンプを用いることなく、電子部品15,16と多層配線構造体19とを電気的に接続することが可能となるので、半導体装置11の厚さ方向のサイズを小型化することができる。
上記構成とされた多層配線構造体19の厚さは、電子部品15,16の厚さ及び封止樹脂18の厚さよりも薄くなるように構成されている。電子部品15,16の厚さ及び封止樹脂18の厚さが、例えば、300μmの場合、多層配線構造体19の厚さは、例えば、20〜80μmとすることができる。
ソルダーレジスト層55は、絶縁層57の面57Bに設けられている。ソルダーレジスト層55は、開口部55A,55B,55C,55Dを有する。開口部55Aは、外部接続用パッド46の接続面46Aを露出するように形成されている。開口部55Bは、外部接続用パッド47の接続面47Aを露出するように形成されている。開口部55Cは、外部接続用パッド48の接続面48Aを露出するように形成されている。開口部55Dは、外部接続用パッド49の接続面49Aを露出するように形成されている。
貫通孔21〜23は、電子部品15,16の配設領域よりも外側に位置する部分の封止樹脂18及び絶縁層56を貫通するように形成されている。貫通孔21は、配線68を露出するように形成されている。貫通孔21に露出された部分の配線68は、貫通孔21の底面を構成している。
貫通孔22は、配線73を露出するように形成されている。貫通孔22に露出された部分の配線73は、貫通孔22の底面を構成している。貫通孔23は、配線77を露出するように形成されている。貫通孔23に露出された部分の配線77は、貫通孔23の底面を構成している。
上記構成とされた貫通孔21〜23の直径は、例えば、200μmとすることができる。貫通孔21〜23の深さは、封止樹脂18の厚さと絶縁層56の厚さとを加えた値と略等しい。封止樹脂18の厚さが300μm、絶縁層56の厚さが5μmの場合、貫通孔21〜23の深さは、例えば、305μmとすることができる。
導電部材27は、貫通孔21に設けられている。導電部材27の下端は、貫通孔21に露出された部分の配線68と接続されている。導電部材27の上端は、半導体装置12と電気的に接続された内部接続端子13と接続されている。これにより、導電部材27は、電子部品15及び多層配線構造体19と半導体装置12とを電気的に接続している。
導電部材28は、貫通孔22に設けられている。導電部材28の下端は、貫通孔22に露出された部分の配線73と接続されている。導電部材28の上端は、半導体装置12と電気的に接続された内部接続端子13と接続されている。これにより、導電部材28は、電子部品16及び多層配線構造体19と半導体装置12とを電気的に接続している。
導電部材29は、貫通孔23に設けられている。導電部材29の下端は、貫通孔23に露出された部分の配線77と接続されている。導電部材29の上端は、半導体装置12と電気的に接続された内部接続端子13と接続されている。これにより、導電部材29は、多層配線構造体19と半導体装置12とを電気的に接続している。
このように、封止樹脂18及び絶縁層56を貫通すると共に、配線68,73,77を露出する貫通孔21〜23を設け、貫通孔21〜23に、配線68,73,77と接続される導電部材27〜29を設けることにより、内部接続端子13を介して、半導体装置12と導電部材27〜29とを電気的に接続することが可能となるため、半導体装置11上に半導体装置12を搭載することができる。
導電部材27〜29の高さは、封止樹脂18の厚さと絶縁層56の厚さとを加えた値よりも小さくするとよい。封止樹脂18の厚さが300μm、絶縁層56の厚さが5μmの場合、導電部材27〜29の高さは、例えば、255μmとすることができる。
このように、導電部材27〜29の高さを、封止樹脂18の厚さと絶縁層56の厚さとを加えた値よりも小さくすることにより、導電部材27〜29の上方に凹部81〜83を形成することが可能となる。これにより、半導体装置11に半導体装置12を搭載する際、半導体装置11に対する半導体装置12の位置合わせを精度良く行うことができる。
また、凹部81〜83に、半導体装置12と電気的に接続された内部接続端子13の一部を収容することが可能となるため、電子装置10の厚さ方向のサイズを小型化することができる。内部接続端子13の直径が300μmの場合、凹部81〜83の深さは、例えば、50μmとすることができる。
導電部材27〜29の材料としては、導電性ペーストを用いることができる。導電性ペーストとしては、例えば、はんだやAgペースト等を用いることができる。
外部接続端子32は、外部接続用パッド46〜49の接続面46A,47A,48A,49Aにそれぞれ1つ設けられている。外部接続端子32は、電子装置10をマザーボード等の実装基板(図示せず)に設けられたパッド(図示せず)と接続される端子である。外部接続端子32としては、例えば、はんだボールを用いることができる。なお、はんだボールの代わりに、金属ポストやピン端子等を外部接続端子32として用いてもよい。
本実施の形態の半導体装置によれば、電子部品15,16の背面15B,16Bを通過する平面上に配置された面18Bを有し、電子部品15,16の周囲に設けられ、電子部品15,16の側面15C,16Cを封止する封止樹脂18と、電子部品15,16の電極パッド35,36,38,39、電極パッド形成面15A,15B、及び封止樹脂18の多層構造体形成面18Aに設けられた積層体45に内設された配線パターン51〜53を有する多層配線構造体19とを設け、電極パッド35,36,38,39と配線パターン51〜53とを直接接続することにより、バンプを用いることなく、電子部品15,16と多層配線構造体19とを電気的に接続することが可能となるので、半導体装置11の厚さ方向のサイズを小型化することができる。
また、封止樹脂18及び絶縁層56を貫通すると共に、配線68,73,77を露出する貫通孔21〜23を設け、貫通孔21〜23に、配線68,73,77と接続される導電部材27〜29を設けることにより、内部接続端子13を介して、半導体装置12と導電部材27〜29とを電気的に接続することが可能となるため、半導体装置11上に半導体装置12を搭載することができる。
半導体装置12は、配線基板91と、電子部品92と、モールド樹脂93とを有する。配線基板91は、基板本体96と、パッド97,98と、配線パターン101と、ソルダーレジスト層102,103とを有する。
基板本体96は、板状とされている。基板本体96としては、例えば、複数の絶縁樹脂層(例えば、エポキシ樹脂層)が積層された積層体を用いることができる。
パッド97は、基板本体96の上面96Aに設けられている。パッド97は、金属ワイヤ94(例えば、Auワイヤ)の一方の端部及び配線パターン101の上端と接続されている。パッド97は、金属ワイヤ94を介して、電子部品92と電気的に接続されている。パッド97の材料としては、例えば、Cuを用いることができる。
パッド98は、基板本体96の下面96Bに設けられている。パッド98は、配線パターン101の下端及び内部接続端子13と接続されている。パッド98は、配線パターン101を介して、パッド97と電気的に接続されると共に、内部接続端子13を介して、半導体装置11と電気的に接続されている。パッド98の材料としては、例えば、Cuを用いることができる。
配線パターン101は、基板本体96を貫通するように、基板本体96に内設されている。配線パターン101は、例えば、複数の配線及びビア(図示せず)により構成することができる。配線パターン101の上端は、パッド97と接続されており、配線パターン101の下端は、パッド98と接続されている。配線パターン101の材料としては、例えば、Cuを用いることができる。
ソルダーレジスト層102は、基板本体96の上面96Aに設けられている。ソルダーレジスト層102は、パッド97の上面を露出する開口部102Aを有する。
ソルダーレジスト層103は、基板本体96の下面96Bに設けられている。ソルダーレジスト層103は、パッド98の下面を露出する開口部103Aを有する。
電子部品92は、複数の電極パッド106を有する。電子部品92は、電極パッド106が形成されていない側の電子部品92の面92Aとソルダーレジスト層102の上面とが接触するように、ソルダーレジスト層102上に接着されている。電極パッド106は、金属ワイヤ94の他方の端部と接続されている。これにより、電子部品92は、金属ワイヤ94を介して、配線基板91と電気的に接続されている。電子部品92としては、例えば、グラフィック用の半導体チップを用いることができる。
モールド樹脂93は、電子部品92及び金属ワイヤ94を覆うように、パッド97の上面及びソルダーレジスト層102の上面に設けられている。モールド樹脂93は、電子部品92及び金属ワイヤ94を封止するための樹脂である。モールド樹脂93の材料としては、例えば、エポキシ樹脂を用いることができる。
内部接続端子13は、半導体装置11に設けられた導電部材27〜29の上端と半導体装置12に設けられたパッド98との間に設けられている。内部接続端子13は、導電部材27〜29のうちのいずれか1つの導電部材の上端及びパッド98と接続されている。これにより、半導体装置12は、半導体装置11と電気的に接続されている。内部接続端子13としては、例えば、はんだボールを用いることができる。
半導体装置12が接続される側の半導体装置11の面(具体的には、同一平面上に配置された電子部品15,16の背面15B,16B及び封止樹脂18の面18B)は、平坦な面とされているため、内部接続端子13の直径を小さくすることができる。内部接続端子13の直径は、例えば、300μmとすることができる。
本実施の形態の電子装置によれば、同一平面上に配置された電子部品15,16の背面15B,16B及び封止樹脂18の面18Bと対向するように、半導体装置12を配置すると共に、半導体装置11と半導体装置12との間に配置された内部接続端子13を介して、半導体装置11と半導体装置12とを電気的に接続することにより、内部接続端子13の直径(具体的には、高さ)を小さくすることが可能となるため、電子装置10の厚さ方向のサイズを小型化することができる。
また、内部接続端子13の直径が小さくなることにより、導電部材27〜29を狭ピッチで配置することが可能となるため、半導体装置11,12間の端子数を増加させることができる。
さらに、導電部材27〜29を狭ピッチで配置することにより、半導体装置11,12及び電子装置10の面方向のサイズを小型化することができる。
なお、本実施の形態では、導電部材27〜29の高さが、封止樹脂18の厚さと絶縁層56の厚さとを加えた値よりも小さい場合を例に挙げて説明したが、導電部材27〜29の高さが、封止樹脂18の厚さと絶縁層56の厚さとを加えた値と略等しくなるように構成してもよい。また、導電部材27〜29の上端が封止樹脂18の面18Bから突出するように構成してもよい。
図3〜図18は、本発明の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図である。図3〜図18において、本実施の形態の電子装置10と同一構成部分には同一符号を付す。
図3〜図18を参照して、本実施の形態の電子装置10の製造方法について説明する。なお、本実施の形態の電子装置10の製造方法を説明する中で、本実施の形態の半導体装置11の製造工程についても説明する。
始めに、図3に示す工程では、支持体111の面111Aに接着剤112を形成する。支持体111としては、例えば例えば、シリコン基板、金属板(例えば、Cu板)、ガラス板等を用いることができる。支持体111の厚さは、例えば、300μmとすることができる。接着剤112としては、例えば、エポキシ樹脂を用いることができる。この場合、接着剤112の厚さは、例えば、20μmとすることができる。
次いで、図4に示す工程では、電極パッド形成面15A,16A及び電極パッド35,36,38,39と接着剤112の面112Aとが接触するように、接着剤112に電子部品15,16を貼り付ける。この段階では、電子部品15,16は、薄板化されていない。この段階での電子部品15,16の厚さは、例えば、500μmとすることができる。電子部品15としては、例えば、CPU用の半導体チップを用いることができる。また、電子部品16としては、例えば、メモリー用の半導体チップを用いることができる。
次いで、図5に示す工程では、接着剤112の面112A上に、電子部品15,16の背面15B,16B及び側面15C,16Cを覆うと共に、多層配線構造体形成面18Aを有する封止樹脂18を形成する。具体的には、封止樹脂18は、樹脂をポッティングする方法や、トランスファーモールド法により形成することができる。封止樹脂18の材料としては、例えば、エポキシ樹脂を用いることができる。
この段階の封止樹脂18の厚さは、先に説明した図2に示す封止樹脂18の厚さよりも厚い。電子部品15,16の厚さが500μmの場合、この段階での封止樹脂18の厚さは、例えば、600μmとすることができる。また、この段階では、電子部品15,16の背面15B,16Bと封止樹脂18の面18Bは、同一平面上に配置されていない。
次いで、図6に示す工程では、導電部材27〜29の形成領域に対応する部分の封止樹脂18を貫通する開口部115〜117を形成する。開口部115〜117は、例えば、ドリルやレーザ加工等により形成することができる。開口部115〜117の直径は、例えば、200μmとすることができる。開口部115は、図2で説明した貫通孔21の一部となる開口部である。開口部116は、図2で説明した貫通孔22の一部となる開口部である。開口部117は、図2で説明した貫通孔23の一部となる開口部である。
なお、図6では、接着剤112の面112Aを露出するように、開口部115〜117を形成した場合を例に挙げて図示したが、封止樹脂18及び接着剤112を貫通するように、開口部115〜117を形成してもよい。
次いで、図7に示す工程では、図6に示す構造体から支持体101及び接着剤102を除去する。具体的には、例えば、図6に示す構造体から支持体101を剥がすことで、支持体101と共に、接着剤102を除去する。
次いで、図8に示す工程では、電子部品15,16に設けられた電極パッド形成面15A,16A及び電極パッド35,36,38,39と、封止樹脂18の多層配線構造体形成面18Aとに、開口部121〜124を有した絶縁層56(第1の絶縁層)を形成する。
具体的には、例えば、電子部品15,16に設けられた電極パッド形成面15A,16A及び電極パッド35,36,38,39と、封止樹脂18の多層配線構造体形成面18Aとを覆うように、エポキシ樹脂よりなる樹脂シート(絶縁層56の母材)を貼り付ける。これにより、開口部115〜117の下端が樹脂シートにより塞がれる。次いで、例えば、開口部121〜124の形成領域に対応する部分の樹脂シートをレーザ加工することで、開口部121〜124を有した絶縁層56を形成することができる。絶縁層56の厚さは、例えば、4〜16μmとすることができる。
開口部121〜124は、絶縁層56を貫通するように形成されている。開口部121は、電極パッド35の接続面35Aを露出するように形成する。開口部122は、電極パッド36の接続面36Aを露出するように形成する。開口部123は、電極パッド38の接続面38Aを露出するように形成する。開口部124は、電極パッド39の接続面39Aを露出するように形成する。
次いで、図9に示す工程では、ビア61,62,66,71及び配線63,68,73,77を同時に形成する。具体的には、ビア61,62,66,71及び配線63,68,73,77は、例えば、セミアディティブ法により形成する。ビア61,62,66,71及び配線63,68,73,77の材料としては、例えば、Cuを用いることができる。
ビア61は、電極パッド36の接続面36Aと直接接続されるように開口部122に形成する。ビア62は、電極パッド38の接続面38Aと直接接続されるように開口部123に形成する。配線63は、ビア61,62と一体的に構成されるように、絶縁層56の面56Bに形成する。
ビア66は、電極パッド35の接続面35Aと直接接続されるように開口部121に形成する。配線68は、絶縁層56を介して、開口部115と対向すると共に、ビア66と一体的に構成されるように、絶縁層56の面56Bに形成する。
ビア71は、電極パッド39の接続面39Aと直接接続されるように開口部124に形成する。配線73は、絶縁層56を介して、開口部116と対向すると共に、ビア71と一体的に構成されるように、絶縁層56の面56Bに形成する。配線77は、絶縁層56を介して、開口部117と対向するように、絶縁層56の面56Bに形成する。
このように、電極パッド35,36,38,39とビア61,62,66,71とを直接接続することにより、バンプを用いることなく、電子部品15,16と多層配線構造体19とを電気的に接続することが可能となるので、半導体装置11の厚さ方向のサイズを小型化することができる。
次いで、図10に示す工程では、配線63,68,73,77が形成された絶縁層56の面56Bに、開口部126〜129を有した絶縁層57を形成する。これにより、絶縁層56,57よりなる積層体45が形成される。
開口部126〜129を有した絶縁層57は、例えば、先に説明した図8に示す工程と同様な処理を行うことで形成する。開口部126は、絶縁層57を貫通すると共に、配線77の一部を露出するように形成する。開口部127は、絶縁層57を貫通すると共に、配線68の一部を露出するように形成する。開口部128は、絶縁層57を貫通すると共に、配線63の一部を露出するように形成する。開口部129は、絶縁層57を貫通すると共に、配線73の一部を露出するように形成する。絶縁層57の厚さは、例えば、5〜15μmとすることができる。
次いで、ビア64,69,74,78と、接続部46A,47A,48A,49Aを有した外部接続用パッド46〜49とを同時に形成する。
具体的には、例えば、先に説明した図9に示す工程と同様な処理を行うことで、ビア64,69,74,78及び外部接続用パッド46〜49を同時に形成する。これにより、積層体45に内設された配線パターン51〜54が形成される。ビア64,69,74,78及び外部接続用パッド46〜49の材料としては、例えば、Cuを用いることができる。
ビア64は、配線63と接続されるように開口部128に形成する。外部接続用パッド46は、ビア64と一体的に構成されるように、絶縁層57の面57Bに形成する。ビア69は、配線68と接続されるように開口部127に形成する。外部接続用パッド47は、ビア69と一体的に構成されるように、絶縁層57の面57Bに形成する。
ビア74は、配線73と接続されるように開口部129に形成する。外部接続用パッド48は、ビア74と一体的に構成されるように、絶縁層57の面57Bに形成する。ビア78は、配線77と接続されるように開口部126に形成する。外部接続用パッド49は、ビア78と一体的に構成されるように、絶縁層57の面57Bに形成する。
次いで、図11に示す工程では、絶縁層57の面57Bに、開口部55A,55B,55C,55Dを有したソルダーレジスト層55を形成する。これにより、積層体45と、外部接続用パッド46〜49と、配線パターン51〜54と、ソルダーレジスト層55とを備えた多層配線構造体19が形成される。
開口部55Aは、接続面46Aを露出するように形成する。開口部55Bは、接続面47Aを露出するように形成する。開口部55Cは、接続面48Aを露出するように形成する。開口部55Dは、接続面49Aを露出するように形成する。多層配線構造体19の厚さは、例えば、20〜80μmとすることができる。
次いで、図12に示す工程では、電子部品15,16の背面15B,16Bと封止樹脂18の面18Bとが略面一となるように、封止樹脂18及び電子部品15,16を研削(例えば、バックサイドグラインダを用いた研削)することで、電子部品15,16の薄板化を行う。
これにより、電子部品15,16及び封止樹脂18の厚さが薄くなるため、半導体装置11の厚さ方向のサイズを小型化することができる。
また、半導体装置12と対向する側の半導体装置11の面(同一平面上に配置された電子部品15,16の背面15B,16B及び封止樹脂18の面18B)を平坦な面にすることにより、半導体装置11と半導体装置12とを電気的に接続する内部接続端子13の直径を小さくすることが可能となるため、電子装置10の厚さ方向のサイズの小型化を図ることができる。
さらに、内部接続端子13の直径を小さくすることにより、半導体装置11と半導体装置12との間に配置される端子数(内部接続端子13の数)を増加させることができる。
薄板化後の電子部品15,16の厚さ及び研削後の封止樹脂18の厚さは、多層配線構造体19の厚さ(例えば、20〜80μm)よりも厚い。また、薄板化後の電子部品15,16の厚さ及び研削後の封止樹脂18の厚さは、略等しい。薄板化後の電子部品15,16の厚さ及び研削後の封止樹脂18の厚さは、例えば、300μmとすることができる。また、この段階での開口部115〜117の深さは、例えば、300μmとすることができる。
次いで、図13に示す工程では、開口部115〜117により露出された部分の絶縁層56に、開口部131〜133を形成する。開口部131は、絶縁層56を貫通すると共に、配線68を露出するように形成する。開口部132は、絶縁層56を貫通すると共に、配線73を露出するように形成する。開口部133は、絶縁層56を貫通すると共に、配線77を露出するように形成する。
具体的には、開口部131〜133は、例えば、開口部115〜117により露出された部分の絶縁層56をプラズマエッチング又はレーザ加工することで形成する。これにより、開口部115,131より構成された貫通孔21と、開口部116,132より構成された貫通孔22と、開口部117,133より構成された貫通孔23とが形成される。
次いで、図14に示す工程では、電子部品15,16の背面15B,16B及び封止樹脂18の面18Bに、貫通孔137〜139を有した印刷用マスク136を配置する。このとき、貫通孔137が貫通孔21を露出し、貫通孔138が貫通孔22を露出し、貫通孔139が貫通孔23を露出するように、印刷用マスク136を配置する。
印刷用マスク136の材料としては、金属材料(例えば、ステンレス)を用いることができる。印刷用マスク136の厚さは、例えば、200μmとすることができる。貫通孔137〜139の直径は、貫通孔21〜23の直径と略等しい大きさとされている。貫通孔137〜139の直径は、例えば、200μmとすることができる。
次いで、図15に示す工程では、印刷法(例えば、スキージ印刷法)により、貫通孔21〜23,137〜139を導電部材27〜29の母材となる導電性ペースト141で充填する。導電性ペースト141としては、例えば、はんだやAgペースト等を用いることができる。
次いで、図16に示す工程では、図15に示す導電性ペースト141をリフロー処理することで、貫通孔21〜23に導電部材27〜29を形成し、その後、印刷用マスク136を除去する。
導電部材27は、配線68(配線パターン52の構成要素のうちの1つ)と接続されている。導電部材28は、配線73(配線パターン53の構成要素のうちの1つ)と接続されている。導電部材29は、配線77(配線パターン54の構成要素のうちの1つ)と接続されている。
このように、封止樹脂18を貫通する貫通孔21〜23に、配線パターン52〜54と接続された導電部材27〜29を形成することにより、内部接続端子13を介して、導電部材27〜29と半導体装置12と電気的に接続することが可能となるため、半導体装置11上に半導体装置12を搭載することができる。
また、導電性ペースト141をリフロー処理することで、図15に示す導電性ペースト141の体積が減少するため、内部接続端子13と接続される導電部材27〜29の接続面27A,28A,29Aは、封止樹脂18の面18Bより下方に配置される。これにより、接続面27A,28A,29Aの上方には、内部接続端子13の一部を収容する凹部81〜83が形成される。
このように、導電部材27〜29の接続面27A,28A,29Aの上方に凹部81〜83を形成することにより、半導体装置11に半導体装置12を搭載する際、半導体装置11に対する半導体装置12の位置合わせを精度良く行うことができる。
また、凹部81〜83に、半導体装置12と電気的に接続された内部接続端子13の一部を収容することが可能となるため、電子装置10の厚さ方向のサイズを小型化することができる。
導電部材27〜29の高さは、例えば、255μmとすることができる。また、凹部81〜83の深さは、例えば、50μmとすることができる。
次いで、図17に示す工程では、周知の手法により、配線基板91、電子部品92、及びモールド樹脂93を備えた半導体装置12(他の半導体装置)を形成し、その後、半導体装置12のパッド98に内部接続端子13を形成する。
先に説明したように、半導体装置12が搭載される側の半導体装置11の面(具体的には、電子部品15,16の背面15B,16B及び封止樹脂18の面18B)は、同一平面上に配置された平坦な面であるため、内部接続端子13の直径を小さくすることができる。内部接続端子13の直径は、例えば、300μmとすることができる。
次いで、図18に示す工程では、半導体装置11に対する半導体装置12の位置合わせを行った後、半導体装置12に設けられた内部接続端子13と導電部材27〜29とを接続(接合)させる。これにより、内部接続端子13を介して、半導体装置11と半導体装置12とが電気的に接続され、本実施の形態の電子装置10が製造される。
本実施の形態の半導体装置の製造方法によれば、電極パッド35,36,38,39とビア61,62,66,71とを直接接続することにより、バンプを用いることなく、電子部品15,16と多層配線構造体19とを電気的に接続することが可能となるので、半導体装置11の厚さ方向のサイズを小型化することができる。
また、半導体装置12と対向する側の半導体装置11の面(同一平面上に配置された電子部品15,16の背面15B,16B及び封止樹脂18の面18B)を平坦な面にすることにより、半導体装置11と半導体装置12とを電気的に接続する内部接続端子13の直径を小さくすることが可能となるため、電子装置10の厚さ方向のサイズの小型化を図ることができる。
さらに、封止樹脂18を貫通する貫通孔21〜23に、配線パターン52〜54と接続された導電部材27〜29を形成することにより、内部接続端子13を介して、導電部材27〜29と半導体装置12と電気的に接続することが可能となるため、半導体装置11上に半導体装置12を搭載することができる。
本実施の形態の電子装置の製造方法によれば、半導体装置12と対向する側の半導体装置11の面(同一平面上に配置された電子部品15,16の背面15B,16B及び封止樹脂18の面18B)を平坦な面にすることにより、半導体装置11と半導体装置12とを電気的に接続する内部接続端子13の直径を小さくすることが可能となるため、電子装置10の厚さ方向のサイズの小型化を図ることができる。
また、内部接続端子13の直径を小さくすることにより、半導体装置11と半導体装置12との間に配置される端子数(内部接続端子13の数)を増加させることができる。
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
10 電子装置
11,12 半導体装置
13 内部接続端子
15,16,92 電子部品
15A,16A 電極パッド形成面
15B,16B 背面
15C,16C 側面
18 封止樹脂
18A 多層配線構造体形成面
18B,56A,56B,57A,57B,92A,111A,112A 面
19 多層配線構造体
21〜23,137〜139 貫通孔
27〜29 導電部材
32 外部接続端子
35,36,38,39,106 電極パッド
27A,28A,29A,35A,36A,38A,39A,46A,47A,48A,49A 接続面
45 積層体
46〜49 外部接続用パッド
51〜54,101 配線パターン
55,102,103 ソルダーレジスト層
55A,55B,55C,55D,102A,103A,115〜117,121〜124,126〜129,131〜133 開口部
56,57 絶縁層
61,62,64,66,69,71,74,78 ビア
63,68,73,77 配線
81〜83 凹部
91 配線基板
93 モールド樹脂
94 金属ワイヤ
96 基板本体
96A 上面
96B 下面
97,98 パッド
111 支持体
112 接着剤
136 印刷用マスク
141 導電性ペースト

Claims (5)

  1. 極パッドが設けられた電極パッド形成面、及び該電極パッド形成面の反対側に位置する背面を有する電子部品と、
    前記電極パッド形成面を露出する多層構造体形成面と、該多層構造体形成面の反対側に位置すると共に、前記背面を露出する面とを有し、前記電子部品の側面を封止する封止樹脂と、
    記電極パッド形成面、及び前記多層構造体形成面に設けられ、積層された複数の絶縁層よりなる積層体と、前記電極パッド形成面、及び前記多層構造体形成面と接触する前記積層体の第1の面とは反対側に位置する前記積層体の第2の面に設けられた外部接続用パッドと、前記積層体に内設され、前記電極パッド及び前記外部接続用パッドと直接接続された配線パターンと、を有する多層配線構造体と、を備え、
    前記配線パターンは、複数の前記絶縁層のうち、前記封止樹脂と接触する第1の絶縁層に設けられ、前記第1の絶縁層の第1の面とは反対側に位置する前記第1の絶縁層の第2の面に配置された配線を有し、
    前記封止樹脂及び前記第1の絶縁層を貫通すると共に、前記配線を露出する貫通孔を設け、
    前記貫通孔に、前記配線と接続され、高さが前記封止樹脂の厚さと前記第1の絶縁層の厚さとを加えた値よりも小さくなるように構成された導電部材を設けたことを特徴とする半導体装置。
  2. 前記導電部材は、導電性ペーストよりなることを特徴とする請求項記載の半導体装置。
  3. 前記多層配線構造体の厚さは、前記封止樹脂の厚さ及び前記電子部品の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項1又は2記載の半導体装置。
  4. 請求項1〜のうち、いずれか1項記載の半導体装置と、
    内部接続端子を介して、前記半導体装置と電気的に接続される他の半導体装置と、を備えたことを特徴とする電子装置。
  5. 電極パッドが設けられた電極パッド形成面、及び該電極パッド形成面の反対側に位置する背面を有する電子部品を準備し、前記電子部品の背面及び側面を、前記電極パッド形成面を露出する多層構造体形成面を有する封止樹脂により封止する工程と、
    前記電極パッド形成面、及び前記多層構造体形成面に、積層された複数の絶縁層よりなる積層体と、前記電極パッド形成面、及び前記多層構造体形成面と接触する前記積層体の第1の面とは反対側に位置する前記積層体の第2の面に設けられた外部接続用パッドと、前記積層体に内設され、前記電極パッド及び前記外部接続用パッドと直接接続された配線パターンと、を有する多層配線構造体を形成する工程と、
    前記封止樹脂の前記多層構造体形成面とは反対側の面を研削し、前記電子部品の背面を露出する工程と、を有し、
    前記多層配線構造体を形成する工程は、
    前記封止樹脂と接触する第1の絶縁層の第1の面とは反対側に位置する前記第1の絶縁層の第2の面に配置された配線を有するように前記配線パターンを形成する工程と、
    前記封止樹脂及び前記第1の絶縁層を貫通すると共に、前記配線を露出する貫通孔を設ける工程と、
    前記貫通孔に、前記配線と接続され、高さが前記封止樹脂の厚さと前記第1の絶縁層の厚さとを加えた値よりも小さくなるように構成された導電部材を設ける工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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