JP5565000B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device.
従来の半導体装置には、基板にビアホールを形成し、ビアホールに導体を充填することにより基板の一方の面に実装された半導体チップの電極と基板の他方の面に形成された外部電極との電気的接続をとるものがある(特許文献1参照)。 In a conventional semiconductor device, a via hole is formed in a substrate, and a conductor is filled in the via hole, whereby an electrical connection between an electrode of a semiconductor chip mounted on one surface of the substrate and an external electrode formed on the other surface of the substrate. There is a thing which takes a general connection (refer patent document 1).
また、半導体チップが基板上に実装されているため、基板の厚みによって半導体装置全体が厚くなってしまう。そこで、半導体装置を小型化する試みがなされている(例えば非特許文献1参照)。半導体チップを支持基材に支持した状態で半導体チップ及び支持基材上に封止層を形成した後、支持基材を除去する。その後、配線をパターニングする。 Further, since the semiconductor chip is mounted on the substrate, the entire semiconductor device becomes thick depending on the thickness of the substrate. Therefore, attempts have been made to downsize semiconductor devices (see, for example, Non-Patent Document 1). After forming the sealing layer on the semiconductor chip and the support substrate in a state where the semiconductor chip is supported on the support substrate, the support substrate is removed. Thereafter, the wiring is patterned.
しかし、半導体装置をさらに小型化したいという強い市場の要望がある。本発明の課題は、さらに小型化可能な構造の半導体装置の製造方法を提供することである。 However, there is a strong market demand for further downsizing of semiconductor devices. The subject of this invention is providing the manufacturing method of the semiconductor device of the structure which can be further reduced in size.
本発明の態様によれば、
絶縁膜、第1配線及び第2配線が形成されたキャリアーの前記第1配線及び前記第2配線が形成された面に、電極を下に向けて最下部の半導体構成体を接着する第1工程と、
前記最下部の半導体構成体の上部に、電極を上に向けて他の1又は複数の半導体構成体を重ねて接着する第2工程と、
前記第2配線と前記他の1又は複数の半導体構成体の電極とをボンディングワイヤーにより接続する第3工程と、
前記最下部の半導体構成体、前記他の1又は複数の半導体構成体、前記第2配線及び前記ボンディングワイヤーを封止する封止層を前記絶縁膜の上部に形成する第4工程と、
前記絶縁膜、前記第1配線及び前記第2配線を残して前記キャリアーを除去する第5工程と、
前記絶縁膜の下側から前記第1配線及び前記第2配線に向けてレーザーを照射することによって前記第1配線及び前記第2配線まで到達する穴を形成する第6工程と、
前記絶縁膜の下面及び前記穴の内部にそれぞれ第1金属層及び第2金属層を形成し、前記第1金属層を介して前記最下部の半導体構成体の前記電極と前記第1配線とを相互に接続するとともに、前記第2配線と前記第2金属層とを接続する第7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。
According to an aspect of the invention,
Insulating film, the first wiring and the second wiring is formed the surface of the carrier that the first wiring and the second wiring are formed, a first step of adhering the bottom of the semiconductor structure toward the electrode down When,
A second step of stacking and adhering another one or more semiconductor structures on top of the lowermost semiconductor structure with the electrode facing upward;
A third step of connecting the second wiring and the electrodes of the one or more other semiconductor components by a bonding wire;
A fourth step of forming a sealing layer for sealing the lowermost semiconductor structure, the one or more other semiconductor structures, the second wiring, and the bonding wire on the insulating film;
A fifth step of removing the carrier leaving the insulating film, the first wiring and the second wiring;
A sixth step of forming a hole reaching the first wiring and the second wiring by irradiating a laser from the lower side of the insulating film toward the first wiring and the second wiring;
A first metal layer and a second metal layer are formed on the lower surface of the insulating film and inside the hole, respectively, and the electrode and the first wiring of the lowermost semiconductor structure are connected via the first metal layer. A seventh step of connecting the second wiring and the second metal layer together with each other;
A method for manufacturing a semiconductor device is provided .
本発明によれば、さらに小型化可能な構造の半導体装置の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method of manufacturing a semiconductor device miniaturization possible structures.
以下に、本発明を実施するための好ましい形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。 Hereinafter, preferred embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. However, although various technically preferable limitations for implementing the present invention are given to the embodiments described below, the scope of the invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置1Aの断面図である。この半導体装置1Aは、半導体構成体10、20を重ねた状態でパッケージしたものである。半導体構成体10、20は、それぞれ半導体チップ11、21及び複数の電極12A〜12D、22A、22Bを備える。半導体チップ11、21は、シリコン基板の半導体基板に集積回路を設けたものである。複数の電極12A〜12D、22A、22Bは半導体チップ11、21の互いに対向する面の反対側の一方の面に設けられている。電極12A〜12D、22A、22Bは、Cuからなるものである。なお、電極12A〜12D、22A、22Bは、配線の一部であってもよい。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a cross-sectional view of a
図1に示すように、半導体構成体10の電極12A〜12Dを下側、半導体構成体20の電極22A、22Bを上側に向けた状態で、半導体構成体10の上面と半導体構成体20の下面とが接着樹脂層23により接着されている。また、半導体構成体10の下面は、接着樹脂層13により絶縁膜30の上面に接着されている。接着樹脂層13、23は、エポキシ系樹脂といった熱硬化性樹脂からなり、絶縁性を有する。接着樹脂層13、23は、繊維強化されていない。接着樹脂層13には、電極12A〜12Dと対応する位置にそれぞれビアホール13A〜13Dが設けられている。
As shown in FIG. 1, the upper surface of the
絶縁膜30は、繊維強化樹脂膜である。具体的には、絶縁膜30は、ガラス布基材エポキシ樹脂、ガラス布基材ポリイミド樹脂その他のガラス布基材絶縁性樹脂複合材からなる。
絶縁膜30には、導体からなる埋め込み配線41、42、43、44が上面に設けられている。配線を埋め込むことで、絶縁膜30の表面を平坦にすることができる。
埋め込み配線41、42は、それぞれ一端が電極12A、12Bと対応する位置に配置されている。当該端部には貫通穴41A、42Bが設けられている。貫通穴41A、42Bの大きさはビアホール13A、13Bの大きさに等しい。
埋め込み配線43はボンディングワイヤー24により電極22Aと、埋め込み配線44はボンディングワイヤー25により電極22Bと、それぞれ接続されている。
The
The
One end of each of the embedded
The embedded
また、絶縁膜30の上部には、半導体構成体10、20、接着樹脂層13、23、及びボンディングワイヤー24、25を封止する封止層29が設けられている。封止層29は、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂その他の絶縁性樹脂からなる。封止層29は、フィラーを含有した熱硬化性樹脂(例えば、エポキシ樹脂)からなることが好ましい。なお、封止層29は、ガラス布基材絶縁性樹脂のように繊維強化されたものではないが、繊維強化樹脂からなるものとしてもよい。
Further, a
絶縁膜30には、電極12A〜12Dと対応する位置にそれぞれスルーホール31、32、ビアホール33、34が形成されている。また、絶縁膜30には、埋め込み配線41の貫通穴41Aと反対側の端部に対応する位置にビアホール35が、埋め込み配線42の貫通穴42Bと反対側の端部に対応する位置にビアホール36が、埋め込み配線43と対応する位置にビアホール37が、埋め込み配線44と対応する位置にビアホール38が、それぞれ設けられている。
Through
ビアホール13A、スルーホール31、貫通穴41Aには、コンタクト部51を構成する導体が充填されている。電極12Aと配線41とはコンタクト部51を介して導通している。同様に、ビアホール13B、スルーホール32、貫通穴42Bには、コンタクト部52を構成する導体が充填されている。電極12Bと配線42とはコンタクト部52を介して導通している。
The via
ビアホール13C、33には、コンタクト部53を構成する導体が充填されている。コンタクト部53は電極12Cと導通している。ビアホール13D、34には、コンタクト部54を構成する導体が充填されている。コンタクト部54は電極12Dと導通している。
ビアホール35〜38には、コンタクト部55〜58を構成する導体が充填されている。コンタクト部55は埋め込み配線41と、コンタクト部56は埋め込み配線42と、コンタクト部57は埋め込み配線43と、コンタクト部58は埋め込み配線44と、それぞれ導通している。
The via holes 13C and 33 are filled with a conductor constituting the
The via holes 35 to 38 are filled with a conductor constituting the
絶縁膜30の下面には、ソルダーレジスト60が設けられる。ソルダーレジスト60には、コンタクト部53〜58を露出させる開口部63〜68が設けられる。開口部63〜68には、コンタクト部53〜58と導通するように半田バンプ73〜78が設けられる。
なお、開口部63〜68内において、コンタクト部53〜58の表面には、メッキ(例えば、金メッキからなる単層メッキ、或いはニッケルメッキ・金メッキからなる二層メッキ等)が形成されていてもよい。
A solder resist 60 is provided on the lower surface of the insulating
In the
次に、半導体装置1Aの製造方法について説明する。まず、図2に示すように、金属からなるキャリアー90上に、絶縁膜30を積層してから、埋め込み配線41、42、43、44を積層し、ホットプレス成形により一体化する。
キャリアー90は、半導体装置1Aとなる部材、例えば複数の半導体構成体10を載置、貼着或いは接着して搬送するためのキャリアーであり、具体的には銅箔である。
Next, a method for manufacturing the
The
次に、図2に示すように、絶縁膜30の上面に接着樹脂層13を塗布し、その上に電極12A、12Bと貫通穴41A、42Bとが重なるように、電極12A〜12Dが形成された面を下にして半導体構成体10をボンディングする。具体的には、非導電性ペースト(NCP;Non-Conductive Paste)を印刷法又はディスペンサ法によって絶縁膜30に塗布した後、又は非導電性フィルム(NCF;Non-Conductive Film)を絶縁膜30に貼り合わせた後、半導体構成体10の下面を非導電性ペースト又は非導電性フィルムに向けて下降させて接触させてから、加熱圧着する。非導電性ペースト又は非導電性フィルムが硬化して接着樹脂層13となる。
Next, as shown in FIG. 2, the
次に、図3に示すように、半導体チップ11の上面に接着樹脂層23となる導電性ペースト又は非導電性フィルムを設け、その上に電極22A、22Bを上側に向けた状態で半導体構成体20を載置してボンディングする。
次に、図4に示すように、ボンディングワイヤー24、25により電極22A、22Bと埋め込み配線43、44とを接続する。このとき、半導体構成体20の電極22A、22Bが上向きであるため、ボンディングワイヤー24、25により容易に接続することができる。
Next, as shown in FIG. 3, a semiconductor structure is provided with a conductive paste or non-conductive film serving as the
Next, as shown in FIG. 4, the
次に、図5に示すように、フィラーを含有した熱硬化性樹脂により封止層29を形成する。
次に、図6に示すように、キャリアー90をエッチング(例えば、ウェットエッチング等のケミカルエッチング)或いは物理的な引き剥がしによって除去する。キャリアー90を除去しても、封止層29及び絶縁膜30の積層構造により、十分な強度を確保することができる。
Next, as shown in FIG. 5, the
Next, as shown in FIG. 6, the
次に、図7に示すように、絶縁膜30にレーザー光を照射し、ビアホール13A〜13D、スルーホール31、32、ビアホール33〜38を形成する。このとき、埋め込み配線41、42がマスクとなるため、ビアホール13A、13Bの大きさは貫通穴41A、42Bの大きさによって定まる。
Next, as shown in FIG. 7, the insulating
絶縁膜30が繊維強化樹脂からなるため、高出力のレーザー光を照射するレーザーとしては炭酸ガスレーザー(CO2レーザー)を用いることが好ましい。なお、スルーホール31、32、及びビアホール33〜38を形成した後に、紫外線レーザー(UVレーザー)又は低出力のCOレーザーによりビアホール13A〜13Dを形成してもよい。
次に、ビアホール13A〜13D、スルーホール31、32、ビアホール33〜38内をデスミア処理する。
Since the insulating
Next, desmear processing is performed in the via
次に、図8に示すように、メッキ処理を行うことによって、絶縁膜30の下面全体に金属メッキ膜50を形成する。金属メッキ膜50は無電解メッキ処理、電気メッキ処理を順に行うことによって成膜してもよいし、無電解メッキ処理のみによって成膜してもよい。この際、ビアホール13A〜13D、スルーホール31、32、ビアホール33〜38が金属メッキ膜50の一部によって埋められる。
Next, as shown in FIG. 8, a
次に、図9に示すように、フォトリソグラフィー法及びエッチング法により金属メッキ膜50をパターニングすることで、金属メッキ膜50をコンタクト部51〜58に加工する。なお、上述のようなサブトラクティブ法によってコンタクト部51〜58のパターニングを行うのではなく、セミアディティブ法又はフルアディティブ法によってコンタクト部51〜58のパターニングを行ってもよい。
Next, as shown in FIG. 9, the
次に、図10に示すように、絶縁膜30の下面に樹脂材料を印刷して、その樹脂材料を硬化させることによって、ソルダーレジスト60をパターニングする。ソルダーレジスト60のパターニングにより、開口部63〜68が形成され、開口部63〜68内でコンタクト部53〜58を露出させるが露出している。
Next, as shown in FIG. 10, the solder resist 60 is patterned by printing a resin material on the lower surface of the insulating
なお、絶縁膜30の下面全体にディップコート法又はスピンコート法により感光性樹脂を塗布し、露光・現像することによって、ソルダーレジスト60をパターニングしてもよい。
Note that the solder resist 60 may be patterned by applying a photosensitive resin to the entire lower surface of the insulating
次に、開口部63〜68内においてコンタクト部53〜58の表面に金メッキ又はニッケルメッキ・金メッキを無電界メッキ法により成長させる端子処理を行う。次に、図11に示すように、開口部63〜68内に半田バンプ73〜78を形成する。その後、図12に示すように、ダイシング処理を行うことで、複数の半導体装置1Aを切り出すことができる。
Next, terminal processing is performed in which gold plating or nickel plating / gold plating is grown by electroless plating on the surfaces of the
このように製造された半導体装置1Aでは、半導体構成体10、20を重ねた状態でパッケージしているため、さらに小型化をすることができる。
In the
<第2実施形態>
図13は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置1Bの断面図である。なお、第1実施形態と同様の構成については、下2桁に同符号を付して説明を割愛する。
本実施形態においては、埋め込み配線41、42、43、44がない。絶縁膜130には、半導体構成体110の電極112A〜112Dと対応する位置にそれぞれスルーホール131〜134が形成されている。ビアホール113A〜113D及びスルーホール131〜134にはコンタクト部151〜154を構成する導体が充填されている。コンタクト部151〜154により、電極112Aと半田バンプ171、電極112Bと半田バンプ172、電極112Cと半田バンプ173、電極112Dと半田バンプ174、がそれぞれ導通している。
Second Embodiment
FIG. 13 is a cross-sectional view of a
In the present embodiment, there is no embedded
絶縁層130の表面に接続パッド145、146が設けられている。接続パッド145はボンディングワイヤー124により電極122Aと、接続パッド146はボンディングワイヤー125により電極122Bと、それぞれ接続されている。また、絶縁層130には接続パッド145、146と対応する位置にスルーホール135、136が形成されている。スルーホール135、136内にはコンタクト部155、156を構成する導体が充填されている。コンタクト部155、156により、接続パッド145と半田バンプ175、接続パッド146と半田バンプ176、がそれぞれ導通している。
次に、半導体装置1Bの製造方法について説明する。まず、図14に示すように、金属からなる基材190上に、絶縁膜130、接続パッド145、146を順に積層し、一体化する。
Next, a method for manufacturing the
次に、図14に示すように、絶縁膜130の上面に接着樹脂層113を塗布し、その上に電極112A〜112Dが形成された面を下にして半導体構成体110をボンディングする。
Next, as shown in FIG. 14, the
次に、図15に示すように、半導体チップ111の上面に接着樹脂層123を塗布し、その上に電極122A、122Bを上側に向けた状態で半導体構成体120をボンディングする。次に、ボンディングワイヤー124、125により電極122A、122Bと接続パッド145、146とを接続する。
Next, as shown in FIG. 15, the
次に、図16に示すように、フィラーを含有した熱硬化性樹脂により封止層126を形成し、基材190をエッチングによって除去する。次に、絶縁膜130にレーザー光を照射し、ビアホール113A〜113D、スルーホール131〜136を形成し、デスミア処理する。
Next, as shown in FIG. 16, the
以後、第1実施形態と同様に、コンタクト部151〜156を形成し、ソルダーレジスト160をパターニングし、コンタクト部151〜156の端子処理後、半田バンプ171〜176を形成し、ダイシング処理する。以上により図13に示す半導体装置1Bが完成する。
Thereafter, as in the first embodiment, the
本実施形態においても、半導体構成体110、120を重ねた状態でパッケージしているため、より小型の半導体装置1Bを得ることができる。
Also in this embodiment, since the
<第3実施形態>
図17は本発明の第3実施形態に係る半導体装置1Cを示す断面図である。なお、第2実施形態と同様の構成については同符号を付して説明を割愛する。
本実施形態に係る半導体装置1Cでは、第1の絶縁層130A、コンタクト部151A〜156Aに加えて、さらに第2の絶縁層130B、コンタクト部151B〜156Bが形成されている。また、第2の絶縁層130Bの下面にソルダーレジスト160がパターニングされ、コンタクト部151B〜156Bに端子処理後、半田バンプ171〜176が形成されている。
<Third Embodiment>
FIG. 17 is a sectional view showing a
In the
半導体装置1Cの製造方法について説明する。まず、第2実施形態と同様に、コンタクト部151A〜156Aを形成するまでのプロセスを行う。次に、第2の絶縁膜130Bを形成し、パターニングする。次に、金属メッキ膜を形成し、パターニングすることでコンタクト部151B〜156Bを形成する。以後、ソルダーレジスト160をパターニングし、コンタクト部151B〜156Bの端子処理後、半田バンプ171〜176を形成し、ダイシング処理する。以上により図17に示す半導体装置1Cが完成する。
A method for manufacturing the
このように、本実施形態によれば、ビルドアップ法により配線を多層化することができ、半導体装置1Cの表面における配線の自由度を向上させることができる。
Thus, according to the present embodiment, the wiring can be multilayered by the build-up method, and the degree of freedom of the wiring on the surface of the
<第4実施形態>
図18は本発明の第4実施形態に係る半導体装置1Dを示す断面図である。なお、第2実施形態と同様の構成については同符号を付して説明を割愛する。
本実施形態に係る半導体装置1Dでは、半導体チップ111の上面に接着樹脂層123Aが塗布され、その上に電極122A、122Bを上側に向けた状態で半導体構成体120Aがボンディングされている。さらに、半導体構成体120Aの半導体チップ121Aの上部に接着樹脂層123Bが塗布され、その上に電極122C、122Dを上側に向けた状態で半導体構成体120Bの半導体チップ121Bがボンディングされている。なお、半導体構成体120Aの電極122A、122Bは、隣接する半導体構成体120Bと重ならないように配置されているので、ボンディングワイヤー124、125により容易に接続パッド145、146と接続することができる。
<Fourth embodiment>
FIG. 18 is a sectional view showing a
In the
電極122C、122Dは絶縁膜130に設けられた接続パッド147、148とボンディングワイヤー126、127により接続されている。接続パッド147、148はそれぞれコンタクト部157、158により、半田バンプ177、178と導通している。半導体装置1Dの製造プロセスは第2実施形態に係る半導体装置1Bと同様である。
The
本実施形態においては、半導体構成体110、120A、120Bを重ねた状態でパッケージしているため、さらに集積した半導体装置1Dを得ることができる。
In the present embodiment, since the
上記の第1〜第4実施形態において、封止される前の半導体構成体は、図19(a)〜(d)のいずれかの形状としてもよい。
すなわち、図19(a)に示すように、半導体チップ11の下面に形成された複数の電極12A、12Bを、絶縁コート14により覆ってもよい。
また、図19(b)に示すように、複数の電極12A、12Bに、ギャップや厚さの調整をするために、金属パッド15A、15Bを設けてもよい。さらに、図19(c)に示すように、電極12A、12B及び金属パッド15A、15Bを絶縁コート14により覆ってもよい。
In said 1st-4th embodiment, the semiconductor structure before sealing is good also as the shape in any one of Fig.19 (a)-(d).
That is, as shown in FIG. 19A, the plurality of electrodes 12 </ b> A and 12 </ b> B formed on the lower surface of the
Further, as shown in FIG. 19B,
あるいは、図19(d)に示すように、ウエハW上に半導体素子や集積回路、金属パッド15A、15Bを形成した後、絶縁膜16によるパッケージング工程等の後工程を行ったウエハレベルCSPを用いてもよい。
Alternatively, as shown in FIG. 19D, after forming semiconductor elements, integrated circuits, and
1A、1B、1C、1D 半導体装置
10、20、110、120、120A、120B 半導体構成体
11、21、111、121 半導体チップ
12A〜12D、22A、22B、122A〜122D 電極
13、23、113、123、123A、123B 接着樹脂層
13A〜13D、33〜38 ビアホール
24、25 ボンディングワイヤー
29 封止層
30、130、130A、130B 絶縁層
31、32、131〜134 スルーホール
41〜44 埋め込み配線
41A、42B 貫通穴
50 金属メッキ膜
51〜58、151〜156、151A〜156A、151B〜156B コンタクト部
60 ソルダーレジスト
63〜68 開口部
73〜78、171〜178 半田バンプ
90 基材
145〜148 接続パッド
1A, 1B, 1C,
Claims (3)
前記最下部の半導体構成体の上部に、電極を上に向けて他の1又は複数の半導体構成体を重ねて接着する第2工程と、
前記第2配線と前記他の1又は複数の半導体構成体の電極とをボンディングワイヤーにより接続する第3工程と、
前記最下部の半導体構成体、前記他の1又は複数の半導体構成体、前記第2配線及び前記ボンディングワイヤーを封止する封止層を前記絶縁膜の上部に形成する第4工程と、
前記絶縁膜、前記第1配線及び前記第2配線を残して前記キャリアーを除去する第5工程と、
前記絶縁膜の下側から前記第1配線及び前記第2配線に向けてレーザーを照射することによって前記第1配線及び前記第2配線まで到達する穴を形成する第6工程と、
前記絶縁膜の下面及び前記穴の内部にそれぞれ第1金属層及び第2金属層を形成し、前記第1金属層を介して前記最下部の半導体構成体の前記電極と前記第1配線とを相互に接続するとともに、前記第2配線と前記第2金属層とを接続する第7工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Insulating film, the first wiring and the second wiring is formed the surface of the carrier that the first wiring and the second wiring are formed, a first step of adhering the bottom of the semiconductor structure toward the electrode down When,
A second step of stacking and adhering another one or more semiconductor structures on top of the lowermost semiconductor structure with the electrode facing upward;
A third step of connecting the second wiring and the electrodes of the one or more other semiconductor components by a bonding wire;
A fourth step of forming a sealing layer for sealing the lowermost semiconductor structure, the one or more other semiconductor structures, the second wiring, and the bonding wire on the insulating film;
A fifth step of removing the carrier leaving the insulating film, the first wiring and the second wiring;
A sixth step of forming a hole reaching the first wiring and the second wiring by irradiating a laser from the lower side of the insulating film toward the first wiring and the second wiring;
A first metal layer and a second metal layer are formed on the lower surface of the insulating film and inside the hole, respectively, and the electrode and the first wiring of the lowermost semiconductor structure are connected via the first metal layer. A seventh step of connecting the second wiring and the second metal layer together with each other;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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