JP5266009B2 - 部品内蔵形回路配線基板 - Google Patents

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Description

本発明は半導体装置が内蔵された部品内蔵形回路配線基板に関し、特に3次元実装における小形/薄形化に好適な部品内蔵形回路配線基板に関する。
プリント配線基板分野では、その応用電子機器の高機能化や多機能化についてのユーザ要求が益々たかまるにつれ、回路配線基板に実装される半導体IC/LSI装置などの電子部品の数量もまた著しい増加傾向にある。一方、このように多数の電子部品が実装されてもなお回路配線基板実装体の外形の小形化及び薄形化の要求が強く、その要求に応えるために、従来から3次元実装技術が展開されている。
そこで、従来の3次元実装技術の一例について、図6を参照して説明すると、図6(a)はSiP(System in a Package)構造を、図6(b)はPoP(Package on Package)構造を、図6(c)はPiP(Package in Package)構造を示している。
前記SiP構造は、多機能なシステムを1つのパッケージに取り込むもので、パッケージ基板70上に複数の半導体LSIチップ71を積層し、パッケージ基板70と各チップ71とをボンディングワイヤ72で電気的に接続し、樹脂モールド73により1つのパッケージとして封止した3次元積層形態となっている。また、フェースダウンボンディング用のはんだボールからなる外部端子74が設けられている。
前記PoP構造では、複数のパッケージ基板70a、70bに前記SiP構造と同様な形態を施し、下側基板70bを有するパッケージの上に、上側基板70aを有するパッケージが積層された形態となっている。また、PiP構造では、パッケージ基板70aに前記SiP構造と同様な形態を施したパッケージを他のLSIチップ71と共に下側のパッケージ基板70b上に積層し、外側の樹脂モールド73からなるパッケージによって全体的に封止した形態がとられている。
前記SiP、PoP、PiP構造のいずれにおいても、半導体IC/LSIチップ71
は、チップ片面からしか実装できず、複数チップ間の直接接合による積層ができなかったり、接続方式が限定されるなどの問題がある。また、そのために、多機能化に伴うシステム規模が増大するに従ってボンディングワイヤの本数が著しく増大することになり、パッケージ基板へのボンディングワイヤの接続は、一般に、その外周縁部において行われることから、そのボンディング面積が増大し、パッケージ基板並びに実装パッケージ全体が著しく大型化するという問題がある。
また、特許文献1や特許文献2にもみられるように、例えばフリップチップタイプの電子部品を回路配線基板へフェースダウンボンディング法などによって3次元的に実装する技術が進展してきている。
特許文献1のアウターバンプ付の半導体パッケージ技術では、特に、その図1などに示されているように、通常のインナーバンプ2付の半導体デバイスチップ6に対して、両面に配線3を有する絶縁樹脂層5をシート状の熱可塑性樹脂層4に張り合わせたものを用意しておき、前記熱可塑性樹脂層4をチップ6の下面から上面側に向けて包み込むように折り曲げることが行われている。そして、前記配線3の一部に接続されたアウターバンプを含む外部端子をチップ6の両面に設けた構造とし、このような複数の半導体パッケージを回路配線基板上に3次元積層するパッケージ構造が開示されている。
また、特許文献2のはんだバンプ付のウエハ技術では、その図1などに示されているように、両面に再配線回路3、4が形成されたウエハ1を貫通するスルーホール2を縦横に格子状に設け、少なくとも一部のスルーホール2の内壁面に施されたメッキ9によって、前記再配線回路3と4とが接続されている。そして、その図4や図5に示されているように、スルーホール2群の配列に沿ってチップ状に切断したウエハ構造が開示されている。
しかしながら、特許文献1の技術では、半導体デバイスチップ自身に対しては、3次元積層を可能とするための格別な処理を施すことなく、そのチップを両面配線絶縁樹脂層と熱可塑性樹脂層との張り合わせシートを折り曲げて、そのチップを包み込むようなパッケージ構造となっている。そのために、パッケージ外形及び容積が半導体デバイスチップサイズよりもかなり大きくなってしまう。また、折り曲げ加工時に、例えば配線とインナーバンプとの位置ずれによる接続不良、或いは積層された隣り合うパッケージのアウターバンプや外部端子相互の位置ずれ(不整合性)による接続不良が生じて接続の信頼性が低下し易い。更には、折り曲げ加工自体、接続の整合性を精度良く保ちつつ実施することに作業上の困難を伴うという問題がある。
また、特許文献2の技術では、パッケージ外形としては、両面に再配線回路が設けられたウエハを切断したチップ状態であるから、特許文献2の場合よりも小形化及び薄形化を図れるが、縦横に格子状配列となる多数のスルーホールをウエハに貫通形成する作業に困難性がある。そして、ウエハにスルーホールを多数形成するために、チップサイズが少なくともスルーホールの面積分は大きくなるので、ウエハ収率が低下する。更に、切断後のチップ周側壁には、スルーホールによる凹凸形状が存在するために、チップ周側壁が破損し易く再配線回路相互間の配線接続が損なわれる問題やスルーホール内面への前記接続配線パターン形成の自由度が著しく低下するなどの問題がある。
特開2004―172323号公開特許公報 特開2005―123569号公開特許公報
本発明は、前記従来の問題点を解決するものであり、両面配線相互間の接続の信頼性の高い半導体装置を用い、特に3次元実装の小形/薄形化に好適な部品内蔵形回路配線基板を提供することを目的とする。
本発明の部品内蔵形回路配線基板は、開口部を有する中間回路配線基板と、前記中間回路配線基板の両面にそれぞれ積層された第1及び第2回路配線基板と、前記開口部内に収納され前記第1及び第2回路配線基板間に配置された平板チップ状の半導体装置と、を備え、前記半導体装置は、半導体ウエハをダイシングして個片化され一方の面に形成された素子領域に対する配線層及び素子電極を有する半導体チップと、前記チップの一方の面に形成され前記素子電極に対するコンタクト孔を有する第1絶縁被膜と、前記チップの他方の面に形成された第2絶縁被膜と、前記素子電極に接続され前記第1絶縁被膜の表面にパッド部を含んで形成された第1再配線層と、前記第2絶縁被膜の表面にパッド部を含んで形成された第2再配線層と、前記チップのダイシングラインに沿った側面に形成され前記第1及び第2再配線層相互を電気的に接続する層間配線層と、を有し、前記チップのダイシングラインに沿った側面が、前記層間配線層を形成する前に、予め平坦化処理または平滑化処理されており、前記半導体装置の前記第1及び第2再配線層の各パッド部と、前記第1及び第2回路配線基板に設けられた配線層とのそれぞれの電気的接続は、前記各パッド部に対応する位置において、前記第1及び第2回路配線基板の表面上に一部突出し、導電性ペーストを用いた複数の層間接続ビアを設け、それぞれ対応するパッド部と層間接続ビアとを熱圧着で接合することによって得られ、前記各パッド部に対応する位置における複数の層間接続ビアの一部が前記半導体装置に対して対称的に設けられていることを特徴とする。
発明に係る部品内蔵形回路配線基板において、少なくとも1つの前記半導体装置の第1及び第2再配線層の少なくとも一方に電気的に接続して前記チップ上に配置された個別受動素子を有することを特徴とする。
本発明の部品内蔵形回路配線基板によれば、内蔵される半導体装置は、その両面からの外部引出のための端子接続を可能とし回路配線基板に実装される電子部品のサイズを半導体チップレベルに小形化及び薄形化することができる。また、中間回路配線基板の開口部とその両面に配置された第1及び第2回路配線基板とによりフラットで厚さ方向に狭隘な封止空間が可能であり、前記前記封止空間に半導体装置がスペース増大化を招くことなく収納されると共に、前記半導体装置の両面の各再配線層を通じて第1及び第2回路配線基板と簡単かつ確実に電気的に接続されるために、高機能化及び多機能化に対応した3次元実装形態を大幅にコンパクト化することができる。
また、半導体装置の層間配線層は、半導体チップのダイシングラインに沿った平坦な側面に形成できるために、そのパターン形成の自由度が高くなり、第1及び第2再配線層間の高精度かつ高信頼性の層間接続が容易に得られる。しかも、特許文献2におけるようなスルーホールを形成することがないので、半導体装置の小面積化の小形化が図れ、半導体ウエハ収率が向上し、半導体チップ周側壁の破損が避けられ、層間配線層の良好な接続状態が維持される。
更に、前記半導体装置の両面から外部との端子接続が可能であり、複数の半導体装置を互いに直接接合して電気的に接続された積層体を構成できるために、多機能化に伴うシステム規模が増大しても、機能増大の割りには、前記従来技術に比して、回路配線基板の配線パターン層との電気的接続数を著しく軽減でき、回路配線基板の小形化及び薄形化を図ることができる。また、個別受動素子を備えれば、部品内蔵形回路配線基板のノイズ低減などの回路特性を向上させることができるなどの効果を奏することができる。。
以下、本発明の部品内蔵形回路配線基板に内蔵される半導体装置及びその製造方法の実施形態について図1〜図2を参照して説明する。ここで、各図を通じて同一符号は同一または同様な構成部分を表す。
まず、図1を参照して、本発明に係わる半導体装置の一実施形態を説明する。図1(a)は、その半導体装置の一部を断面で表す側面図、図1(b)は、その半導体装置の一部拡大斜視図、図1(c)は、その半導体装置の再配線層のパターンの一例を示す平面図である。なお、これら各図は、本発明の内容を理解できる程度に表現したものであり、各図相互間での寸法や形状は必ずしも一致していない。
半導体装置1は、平板チップ状の形状を有するものであり、本体部分として、例えばシリコン基板からなる半導体チップ2を有する。半導体チップ2は、後述のように半導体ウエハからダイシングして個片化されたものであり、その少なくとも一方の面(図中上面)に、図示されてないが、種々の導電型不純物の選択拡散などを施してIC/LSI回路のような素子領域及びこれに対して接続された配線層が形成されている。そして、前記一方の面には、前記素子領域に対する配線層の一部に形成された複数の素子電極3が設けられている。
更に、前記一方の面に設けられた第1絶縁被膜4は、表面平坦な状態に被着形成されていて、素子電極3を露出させるようにこれに対応したコンタクト孔5を有する。また、前記半導体チップ2の他方の面(図中下面)には、第2絶縁被膜6が表面平坦な状態で被着形成されている。
前記第1絶縁被膜4の表面には、第1再配線層7が設けられている。第1再配線層7は、前記コンタクト孔5を通じて素子電極3と接続され、所望の回路配線パターンをもって形成されていて、図1(b)から分かるように、そのパターンの一部に形成されたパッド部8を含んでいる。また、前記第2絶縁被膜6の表面には、第2再配線層9が設けられている。第2再配線層9は、図示されていないが所望の回路配線パターンをもって形成されていて、そのパターンの一部に形成されたパッド部を含むことができる。
図1(b)を参照すると分かり易いように、前記半導体チップ2の側面S1、S2は、直交するダイシングラインD1及びD2に沿った直平面を有しており、前記側面S1、S2には、前記第1及び第2再配線層7、9相互間を電気的に層間接続する層間配線層10が形成されている。
ここでは一例として、前記第1及び第2再配線層7、9は、導電材料である例えば銅めっき或いは金めっきや蒸着などで12μmの厚さに形成され、前記第1及び第2絶縁被膜4、6は厚さ10μmとされている。
前記第1及び第2再配線層7、9の配線パターン形状は、半導体装置1と係わる他の周辺電子部品との関係から種々の形態をとることになるが、その一例が図1(c)に示されている。また、素子領域や素子電極については、半導体チップ2の一方の面に形成されている例を述べてきたが、他方の面にも形成されていてもよく、その場合は、第2絶縁被膜6及び第2再配線層9は、コンタクト孔や素子電極との関係について前記第1絶縁被膜4や第1再配線層7と同様な形態をとることができる。
なお、第1再配線層7にはパッド部8が含まれていることを述べたが、第2再配線層9にパッド部を含ませるか否かは、半導体装置の実装形態に応じていずれかを選択することができる。また、図示していないが、前記第1及び第2再配線層7、9の表面に絶縁保護被膜を形成することもできる。
このような実施形態の半導体装置によれば、前記第1及び第2再配線層7、9による両面配線パターンを有することになり、両面多ピン化が可能となる。また、積層された部品内蔵形回路配線基板に内蔵される電子部品のサイズを半導体チップレベルに小形化及び薄形化することができ、高機能化及び多機能化に対応する3次元実装形態の部品内蔵形回路配線基板を大幅にコンパクト化することができる。
次に、本発明における前記一実施形態に係わる半導体装置の製造方法の一例について、図2を参照して説明する。
図2(a)に示す工程では、通常のIC製造技術によって、Si基板からなる半導体ウエハ2Aに、所望数のICチップにそれぞれ対応する数の素子領域X、Y、Zが形成される。そして、各素子領域X、Y、Zの表面には、チップ用の配線層(図示せず)及びその一部を構成する多数の素子電極3が形成されている。
図2(b)に示す工程では、前記素子電極3を含むウエハ2Aの一方の面(上表面)全体に亘って例えば液状の感光性ポリイミド前駆体をスピンコートし、フォトリソグラフィーにより前記各電極層3を露出させるためのコンタクト孔5を開けた第1絶縁被膜4が形成される。また、ウエハ2Aの他方の面(下表面)全体にも液状の感光性ポリイミド前駆体をスピンコートして硬化処理することによって、第2絶縁被膜6が形成される。
前記第1及び第2絶縁被膜4、6の形成に際しては、他の樹脂素材としてベンゾシクロブテン(BCB)やポリベンゾオキサゾール(PBO)などを用いてもよい。感光性樹脂は液状に限らずフィルム状の樹脂を用いて前記ウエハにラミネートしてもよい。また、感光性樹脂の被覆は、スピンコートによる塗布に限らず、カーテンコート、スクリーン印刷、スプレーコートなどのいずれかで行ってもよい。
図2(c)に示す工程では、前記各コンタクト孔5を通じて前記素子領域X、Y、Zの各素子電極層3に接続された第1再配線層7が、前記第1絶縁被膜4表面上に導電材料を被着して例えばセミアディティブ法などを用いてパターンニングを施すことによって、パッド部(図1(b)の8参照)を含む回路パターン状に形成される。前記第2絶縁被膜4表面上に、第2再配線層9が、第1再配線層7と同様な方法で回路パターン状に形成される。そして、ウエハプロセス段階において、プロービング検査を行い特性の良否判別を行う。
図2(d)に示す工程では、前記素子領域X、Y、Z相互の境界に沿ってダイシングして分離することによって個片化した複数の半導体チップ2が取り出される。
次に、図2(e)に示す工程では、前記半導体チップ2のダイシングラインに沿った平坦な側面S1、S2(図1(b)参照)に、前記第1及び第2再配線層7、9相互間を電気的に層間接続する層間配線層10を形成する。この工程に先立って、前記側面S1、S2に、例えば化学的エッチングやプラズマエッチングのような物理化学的エッチングなどにより、適度の平坦化や平滑化処理を予め施しておけば、前記層間配線層10の被着形成がより精度良く確実に行える。
このような本発明に係わる半導体装置の製造方法によれば、層間配線層10は、半導体チップ2のダイシングラインに沿った平坦な側面に形成できるために、そのパターン形成の自由度が高くなり、第1及び第2再配線層7、9間の高精度かつ高信頼性の層間接続が容易に得られる。しかも、特許文献2におけるようなスルーホールを形成することがないので、ウエハ収率が向上し、半導体チップ周側壁の破損が避けられ、層間配線層10の接続状態を良好に維持形成することができる。
次に、前記第2再配線層9や前記層間配線層10の形成方法などの他の種々の実施形態について説明する。
[第2再配線層形成の場合]:次の(1)〜(3)のいずれか1つの方法を選択的に採用することができる。
(1)前記第2絶縁被膜6の表面に、導電材料を全面被着しフォトリソグラフィー工法によりパターンニングして形成する方法。
(2)前記第2絶縁被膜6の表面に銀や銅を含有する導電性インクをインクジェット工法により吹き付けて所望パターンにて形成する方法。
(3)前記第2絶縁被膜6の表面にレーザによる直描工法により所望パターンにて形成する方法。
ところで、前記第2絶縁被膜6は、半導体チップ2の裏面側に形成されたSiO2被膜
により形成された形態、或いはSiO2被膜とその表面に被着したポリイミド等の樹脂被
膜との複数被膜で形成された形態など種々の形態をとることもできる。そして、前記第2絶縁被膜6がいずれの形態であっても、前記第2再配線層の形成方法(1)〜(3)の適用は可能であり、第2絶縁被膜の表面が樹脂被膜の場合は前記第2再配線層の付着強度は高い。
また、前記第2絶縁被膜6がSiO2被膜からなる場合には、SiO2表面に導電性薄膜を形成し、その上に第2再配線層9を形成することによって付着強度を高めることができる。この場合、前記導電性薄膜としては、Al、Au、Pt、Ti、Ag、Cu、Bi、Sn、Ni、Cr、Znなどの金属及びこれらの合金等の中から選択して用いることができる。また、前記導電性薄膜は、スパッタリング法、真空蒸着法、めっき法などの従来の各種方法を用いて形成することができ、その厚さは数μm以下とするとよい。そして、このような(1)〜(3)の方法は、前記第1再配線層4の形成にも同様に適用することができる。
[層間配線層形成の場合]:次の(a)〜(d)のいずれか1つの方法を選択的に採用することができる。
(a)半導体チップ2の側面に、スパッタ法により例えばNi−Cr、Cuのシード層形成と電解又は無電解めっきを行って、フォトリソグラフィー工法によりパターンニングして層間配線層を形成する方法。
(b)半導体チップ2の側面に、銀や銅を含有する導電性インクをインクジェット工法により吹き付けて所望パターンにて形成する方法。
(c)半導体チップ2の側面に、スパッタ法によりシード層形成後、レーザパターンニングを施して後、電解または無電解めっきにより形成する方法。
(d)半導体チップ2の側面に、スパッタ法によりシード層形成後、電解または無電解めっきし、更にレーザにより所望パターン形成する方法。
なお、前記半導体チップ2の側面は、半導体基板材の側面のダイシング露出面であっても、予め、その側面に樹脂被膜を被着した形態であってもよく、いずれの形態であっても、前記層間配線層の形成方法(a)〜(d)を選択的に適用できる。
次に、本発明の部品内蔵形回路配線基板及びその製造方法の一実施形態について、図3を参照して説明する。図3(a)〜図3(d)は、部品内蔵形回路配線基板の製造方法を説明するための一部を断面で示す工程別側面図であり、図3(d)は出来上がった部品内蔵形回路配線基板の構造を示す。
まず、本実施形態における部品内蔵形回路配線基板の構造について、図3(d)を参照して説明すると、内蔵される電子部品としては、既に図1及び図2に示し、その詳細を説明した前記半導体装置1が組み込まれている。
そして、前記半導体装置1の外周を取り囲む中間回路配線基板41には、前記半導体装置1の外周径よりも大きな口径を有する開口部41hが貫通して形成されている。前記中間回路配線基板41の上下両面には、前記開口部41hの上下開口面を塞ぐようにして第1回路配線基板42(図中下面側)及び第2回路配線基板43(図中)がそれぞれ接着した状態で積層されている。
前記第1及び第2回路配線基板により上下両面から挟まれた前記開口部41hは、前記半導体装置1の平板チップ状に相似したフラットで厚さ方向に狭隘な封止空間を形づくっており、前記封止空間に半導体装置1がスペース増大化を招くことなく収納される。このように、中間回路配線基板41、第1及び第2回路配線基板42、43は半導体装置1に対するパッケージ基板の最小限の構成材料となっている。
また、前記中間回路配線基板41、第1及び第2回路配線基板42、43には、それぞれ例えば導電性ペーストを用いた複数若しくは多数の層間接続ビア41a、42a及び43aが形成されていて、各ビア41a〜43aは、それぞれの各回路配線基板に設けられた各回路配線層(後述する41c〜43c)にそれぞれ電気的に接続され、各一端部は前記各回路配線基板の少なくとも片側表面上に突出するように設けられている。
前記開口部41a内においては、第1及び第2回路配線基板42、43の各層間接続ビア42a、43aの各突出先端部が、前記半導体装置1の両面にある第1、第2再配線層7、9の各々対応する複数のパット部8と、例えば熱圧着によって接合され、このような簡易な手段によって電気的に接続かつ固定されている。
また、部品内蔵形回路配線基板に対する機能要求等に応じて、第1回路配線基板42の下面側に、第3及び第4回路配線基板44、45が順次積層され、第2回路配線基板43の上面側に、第5回路配線基板46が積層され、第3〜第5回路配線基板44〜46には複数若しくは多数の層間接続ビア44a〜46aが設けられている。また、各回路配線基板41〜46の構成部材の詳細は、次の製造方法の説明において、より明確にされる。
次に、前記部品内蔵形回路配線基板の製造方法について、図3(a)〜図3(d)を参照して順次説明する。
図3(a)に示す工程では、前記第1回路配線基板42及びその中央位置に配置される前記半導体装置1を用意する。前記第1回路配線基板42は、片面銅箔張りの例えばポリイミド樹脂製の可撓性フィルムからなる絶縁基板42bを用い、前記銅箔に所定の回路パターンを有する回路配線層42cを形成する。前記絶縁基板42bの回路配線層42cと反対側の面には、例えば熱可塑性或いは熱硬化性の接着樹脂層42dを接着し、前記絶縁基板42b及び接着樹脂層42dを貫通して前記回路配線層42c内面に達する適宜の数のビアホールを形成する。
前記回路配線層42cと電気的に接続するために、前記各ビアホールに例えば導電性ペーストをそれぞれ充填して層間導電ビア42aを形成する。その際、前記各層間導電ビア42aの前記各回路配線基板の片側表面上への突出高さは、接着樹脂層42dの表面位置と同等或いはその正面位置から僅かに突出する程度とされる。前記各層間導電ビア42aには、前記半導体装置1の第1再配線層7に含まれる複数のパッド部8に対応するビア、及び隣り合う他の回路配線基板の配線層や層間導電ビアに対応するビアが含まれている。
図3(b)に示す工程では、前記半導体装置1の第1再配線層7の各パッド部8を、対応する前記各層間導電ビア42aの突出する先端部に導電ペーストの半硬化状態で熱圧着して仮接合する。勿論、この段階で導電ペースト熱硬化して強固に接合を完了するも自由である。
図3(c)に示す工程では、前記第1回路配線基板42の接着樹脂層42d側の面(上面)に対向して配置された中間回路配線基板41を配置する。前記中間回路配線基板41は、前記第1回路配線基板42と同様な基材料を用いて形成された複数の層間導電ビア41a、絶縁基板41b、層間導電ビア41aに電気的に接続された回路配線層41c、及び接着樹脂層41dを有し、前記半導体装置1の外周を離間して取り囲むように形成された開口部41hを有する。そして、前記開口部41hの一方の開口面(下面)は、前記第1回路配線基板42によって塞がれる。
前記中間回路配線基板41の回路配線層41c側の面(上面)に、前記第2回路配線基板43を、前記開口部41hの他方の開口面(上面)を塞ぐように配置する。前記第2回路配線基板43は、前記第1回路配線基板42と同様な基材料を用いて形成された複数の層間導電ビア43a、絶縁基板43b、層間導電ビア43aに電気的に接続された回路配線層43c、及び接着樹脂層43dを有する。そして、前記複数の層間導電ビア43aは、前記半導体装置1の第2再配線層9の各パッド部8にそれぞれ対応する複数のビア、及び隣り合う他の回路配線基板の配線層や層間導電ビアに対応するビアが含まれている。
前記第1回路配線基板42の下面側に第3、第4回路配線基板44、45をこの順序で配置し、前記第2回路配線基板43の上面側に第5回路配線基板46を配置する。そして、前記第3〜第5回路配線基板44〜46は、それぞれ、前記第1回路配線基板42と同様な基材料を用いて形成された複数の層間導電ビア44a〜46a、絶縁基板44b〜46b、層間導電ビア44a〜46aに電気的に接続された回路配線層44c〜46c、及び接着樹脂層44d〜46dを有する。
その後、真空中或いは減圧雰囲気中において、前記中間回路配線基板41、第1〜第5回路配線基板42〜46の重ね合わせ体に対して一括加熱加圧することによって、隣接し合う回路配線基板同士を各接着樹脂層41d〜46dにより接着固定すると共に、各層間導電ビアを、それぞれ対応する半導体装置1の各パッド部、各回路配線基板の回路配線層及び他の層間導電ビアにそれぞれ電気的に接続かつ固定する。この結果、図3(d)に示すような、積層されたパッケージ基板タイプの部品内蔵形回路配線基板が得られる。
なお、前記第1、第2回路配線基板42、43及び中間回路配線基板41の各接着樹脂層42d、43d及び41dは、前記一括加熱加圧によって圧縮及び開口部への流入を生じても、前記層間導電ビアとパッド部との確実な接合を確保すると共に、前記半導体装置1を破損したりしないような収納空間を確保するために、第1回路配線基板42と前記第2回路配線基板43との間隔を、前記半導体装置1の厚さよりも幾分大きく保てる程度の厚さに事前に調整されている。
次に、本発明に係わる部品内蔵形回路配線基板の他の実施形態について、図4を参照して説明する。
本実施形態における半導体装置としては、前述の半導体装置1と同様に両面にそれぞれ形成された第1、第2再配線層7、9及びこれらに含まれるパッド部8を有する複数、例えば2つの平板チップ状の半導体装置1a、1bを重ね合わせて組み立てた半導体装置積層体が組み込まれる。
前記半導体装置1aの第1再配線層7の各パッド部8とその下面側に配置された他方の半導体装置1bの第2再配線層9の各パッド部8は、いずれも例えばはんだボールからなる端子電極40によってそれぞれ電気的にに接続され相互に一体化して固定されている。
そして、例えば3枚重ねの中間回路配線基板53、54、55は、前記半導体装置1a、1bの積層体を収納するために貫通形成された開口部50hを有し、その収納空間厚を確保する程度の厚さとなるように重ね合わせ枚数が選定されている。
前記3枚重ねの中間回路配線基板53、54、55の上下両面には、第1回路配線基板56及び第2回路配線基板52が前記開口部50hの上下両開口面を塞ぐように接着固定されていて、これら各配線基板によって半導体装置1a、1bを内蔵させるための収納空間を有するパッケージ基板が構成される。また、第2回路配線基板52の上面には第3回路配線基板51が接着固定されている。
前記開口部50h内に収納された前記半導体装置1a、1bの積層体のうち上側の前記半導体装置1aの第2再配線層9の各パッド部8は、第2回路配線基板52の回路配線層52cと電気的に接続するために、層間導電ビア52aの先端部と例えば熱圧着により接合かつ固定されている。また、下側の前記半導体装置1bの第1再配線層7の各パッド部8は、第1回路配線基板56の回路配線層56cと電気的に接続するために、層間導電ビア56aの先端部と例えば熱圧着により接合かつ固定されている。
前記各回路配線基板51〜56は、図3に示された各回路配線基板41〜46の例えば前記第1回路配線基板42と同様な基材料を用いて形成された複数の層間導電ビア、絶縁基板、回路配線層及び接着樹脂層を有している。
本実施形態によれば、前記半導体装置1a、1bは、いずれも両面にパッド部を含む再配線層が設けられた平板チップ状であるために、簡単な相互の電気的接続形態が得られ、より多機能化される割りには、不所望な容積増加を招くことなくコンパクトな半導体装置積層体を構成することができる。
また、前記半導体装置を重ねる分その総厚が増えるが、多機能化及び高密度化に伴い多数の回路配線基板を積層して形成された多層回路配線基板においては、前記半導体装置積層体収納用の開口部を形成するための中間回路配線基板の対象枚数を増やすだけで済み、部品内蔵形回路配線基板の全体の厚さを特別に増加させることなく前記半導体装置積層体を収容できる。
ところで、前記各実施形態における絶縁基板及び接着樹脂層について検討すると、絶縁基板は、ガラスエポキシ樹脂製のリジッド基板や液晶ポリマー樹脂製のフレキシブル基板であってもよい。また、絶縁基板は、それ自身の基材が少なくとも表面部分に接着樹脂材を含浸させたものとすることができ、その場合は前述のような接着樹脂層を格別に張り合わせる必要がなく省略してもよい。
次に、本発明に係わる部品内蔵形回路配線基板の更に他の実施形態について、図5を参照して説明する。この実施形態においては、図1〜図4に示された実施形態の半導体装置に関する同一構成部分については図5中、同一符号を付して、その部分の詳細説明を省略する。
ICのように能動機能を有する下側の半導体装置1bの例えば中央部に例えば抵抗素子チップのような個別受動素子30が配置され、前記個別受動素子3は、半導体装置1bの第2再配線層9に含まれる2つのパッド部8に跨って実装され、例えばはんだによって接続かつ固定されている。また、上側の半導体装置1aは、図4に示された実施形態と同様に、例えばはんだボールのような端子電極40によって電気的に接続かつ固定されている。
従って、前記個別受動素子30は、前記端子電極40によって一定の間隔で支持された両半導体装置1a、1b間のスペースに収納されており、これら半導体装置1a、1bの積層体及び個別受動素子30からなる能動及び受動機能を有する混成回路装置は、その積層体の容積を増加させることなく構成される。そして、図4に示された部品内蔵形回路配線基板の開口部50h内に置き換えて収納させることができる。
本実施形態に係わる部品内蔵形回路配線基板によれば、前記個別受動素子30の搭載に拘わらず、その外形をコンパクトに維持することができ、前記個別受動素子30を抵抗素子、チップコンデンサ及びチップインダクタなどから適宜選択並びに組み合わせて混成回路を構成することによって、例えばノイズ低減を図るなど種々の回路機能を向上させることができる。
ところで、前記半導体装置積層体は、積層する半導体装置の数を2個に限らず、それ以上の数にして構成してもよいし、前記個別受動素子30は、積層される複数の半導体装置の全てに実装することも可能であり、実施形態の一つとして、少なくとも1つの半導体装置に実装されていればよい。
なお、前記第1及び第2再配線層7、9における、再配線という用語は、半導体ウエハ或いはチップが半導体素子領域に直接的に形成される配線層に対比して用いた用語であり、回路配線基板への実装や複数チップ同士の積層などに適応した回路構成を果たすために形成された配線層を再配線と表現している。勿論、前記第1及び第2再配線層7、9は、本発明の本質を失することなく、単に配線層、配線パターン或いは導体回路などと表現するも自由である。
本発明に係る部品内蔵形回路配線基板に実装される半導体装置の一実施形態を説明するための図であり、(a)は半導体装置の一部断面を示す側面図、(b)は半導体装置の一部拡大斜視図、(c)は半導体装置の再配線層の一パーターン例を示す平面図である。 図1に示す半導体装置の製造方法を説明するための図であり、(a)〜(e)はその工程別断面図である。、 本発明に係る部品内蔵形回路配線基板及びその製造方法の一実施形態を説明するための図であり、(a)〜(d)は一部断面を有する工程別側面図である。 本発明に係る部品内蔵形回路配線基板の他の実施形態を示す一部断面を有する側面図である。 本発明に係る部品内蔵形回路配線基板の更に他の実施形態に用いる混成回路装置を示す一部断面を有する側面図である。 (a)〜(c)の3タイプの従来技術における3次元実装形態を示す一部断面を有する側面図である。
符号の説明
1、1a、1b 半導体装置
2 半導体チップ
2A 半導体ウエハ
3 素子電極
4 第1絶縁被膜
5 コンタクト孔
6 第2絶縁被膜
7 第1再配線層
8 パッド部
9 第2再配線層
10 層間配線層
30 個別受動素子
40 端子電極
41、53〜55 中間回路配線基板
41h、50h 開口部
42、43 第1、第2回路配線基板
41〜46、51〜56 回路配線基板
X、Y、Z 素子領域

Claims (2)

  1. 開口部を有する中間回路配線基板と、
    前記中間回路配線基板の両面にそれぞれ積層された第1及び第2回路配線基板と、
    前記開口部内に収納され前記第1及び第2回路配線基板間に配置された平板チップ状の半導体装置と、を備え、
    前記半導体装置は、
    半導体ウエハをダイシングして個片化され一方の面に形成された素子領域に対する配線層及び素子電極を有する半導体チップと、
    前記チップの一方の面に形成され前記素子電極に対するコンタクト孔を有する第1絶縁被膜と、
    前記チップの他方の面に形成された第2絶縁被膜と、
    前記素子電極に接続され前記第1絶縁被膜の表面にパッド部を含んで形成された第1再配線層と、
    前記第2絶縁被膜の表面にパッド部を含んで形成された第2再配線層と、
    前記チップのダイシングラインに沿った側面に形成され前記第1及び第2再配線層相互を電気的に接続する層間配線層と、を有し、
    前記チップのダイシングラインに沿った側面が、前記層間配線層を形成する前に、予め平坦化処理または平滑化処理されており、
    前記半導体装置の前記第1及び第2再配線層の各パッド部と、前記第1及び第2回路配線基板に設けられた配線層とのそれぞれの電気的接続は、前記各パッド部に対応する位置において、前記第1及び第2回路配線基板の表面上に一部突出し、導電性ペーストを用いた複数の層間接続ビアを設け、それぞれ対応するパッド部と層間接続ビアとを熱圧着で接合することによって得られ、前記各パッド部に対応する位置における複数の層間接続ビアの一部が前記半導体装置に対して対称的に設けられていることを特徴とする部品内蔵形回路配線基板。
  2. 少なくとも1つの前記半導体装置の第1及び第2再配線層の少なくとも一方に電気的に接続して前記チップ上に配置された個別受動素子を有することを特徴とする請求項1に記載の部品内蔵形回路配線基板。
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