JP7271754B2 - semiconductor equipment - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置に関する。 The present invention relates to semiconductor devices.

WL-CSP(ウエハレベルチップサイズパッケージ)は、ウエハプロセスで再配線、電極の形成、樹脂封止及びダイシングまでを行う半導体装置のパッケージング技術である。また、積層された複数の半導体チップを含むマルチチップWL-CSPも知られている。 WL-CSP (Wafer Level Chip Size Package) is a semiconductor device packaging technology that performs rewiring, electrode formation, resin sealing, and dicing in a wafer process. Also known is a multi-chip WL-CSP that includes a plurality of stacked semiconductor chips.

マルチチップWL-CSPは、パッケージの平面サイズが、パッケージ内に収容されたいずれかの半導体チップの平面サイズと略同じになること、及びパッケージの高さが、パッケージ内に収容された複数の半導体チップの積層体の高さと略同じになることから、半導体装置の高性能化を図りつつ、パッケージサイズを小さくすることが可能となる。また、複数の半導体チップ間の接続がフリップチップボンディングにより行われるので、ワイヤーボンディングが不要となり、半導体チップ間の通信の遅延が抑制されるなど性能の向上が可能となる。 The multi-chip WL-CSP is designed such that the planar size of the package is approximately the same as the planar size of any one of the semiconductor chips housed in the package, and the height of the package is the same as that of a plurality of semiconductors housed in the package. Since the height is substantially the same as the height of the stack of chips, it is possible to reduce the package size while improving the performance of the semiconductor device. In addition, since connection between a plurality of semiconductor chips is performed by flip-chip bonding, wire bonding becomes unnecessary, and performance can be improved, such as delay in communication between semiconductor chips being suppressed.

特許文献1には、半導体ウエハ上に柱状電極を形成する工程と、半導体ウエハ上に第2半導体チップをフリップチップボンディングする工程と、半導体ウエハ上に、柱状電極及び第2半導体チップを覆うように封止する封止部を形成する工程と、柱状電極の上面及び第2半導体チップの上面が露出するように封止部及び第2半導体チップを研削する工程と、を含む半導体装置の製造方法が記載されている。 Patent Document 1 describes a process of forming columnar electrodes on a semiconductor wafer, a process of flip-chip bonding a second semiconductor chip on the semiconductor wafer, and a process of covering the columnar electrodes and the second semiconductor chip on the semiconductor wafer. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a sealing portion for sealing; and grinding the sealing portion and the second semiconductor chip so that the top surface of the columnar electrode and the top surface of the second semiconductor chip are exposed. Are listed.

特開2008-218926号公報JP 2008-218926 A

マルチチップWL-CSPの課題の一つとして、半導体チップ間の接合における信頼性向上が挙げられる。 One of the challenges of multi-chip WL-CSP is to improve the reliability of bonding between semiconductor chips.

半導体チップ間の接合における信頼性向上を図る方法の1つとして、半導体チップ間に形成される隙間に、封止樹脂を充填し、硬化させることで、半導体チップ同士の接合部を固定する方法が考えられる。 One method for improving the reliability of bonding between semiconductor chips is to fill the gaps formed between the semiconductor chips with sealing resin and harden it to fix the bonding between the semiconductor chips. Conceivable.

しかし、封止樹脂は比較的高い粘度を有していることから、半導体チップ間に形成される隙間にまんべんなく封止樹脂を充填することは容易ではない。半導体チップ間に形成される隙間に封止樹脂の未充填部が発生すると、半導体チップ間の接合における信頼性が低下する。 However, since the sealing resin has a relatively high viscosity, it is not easy to evenly fill the gaps formed between the semiconductor chips with the sealing resin. If the gap formed between the semiconductor chips is not filled with the sealing resin, the reliability of the bonding between the semiconductor chips is lowered.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、半導体チップ間に形成される隙間への封止樹脂の充填を促進させることで、半導体チップ間の接合における信頼性を高めることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to improve the reliability of bonding between semiconductor chips by promoting filling of a sealing resin into a gap formed between semiconductor chips. and

本発明に係る半導体装置は、表面に複数の第1電極を有する第1半導体チップと、前記第1半導体チップの前記表面と隙間を隔てて配置され、前記第1電極の各々に接続された複数の第2電極を表面に有する内周領域、及び前記内周領域を囲み、前記内周領域の厚さよりも薄い厚さを有する外周領域を有する第2半導体チップと、前記第1半導体チップの前記表面と前記内周領域との間、及び前記第1半導体チップの前記表面と前記外周領域との間にそれぞれ充填された封止樹脂と、を備え、前記第2の半導体チップは、前記内周領域において、半導体基板、第1絶縁膜、前記第1絶縁膜上に形成される第2絶縁膜、及び前記第2絶縁膜上に形成される第3絶縁膜を含み、前記外周領域において、前記第3絶縁膜を含まず、前記半導体基板及び前記第1絶縁膜を含む。 A semiconductor device according to the present invention includes: a first semiconductor chip having a plurality of first electrodes on its surface; a second semiconductor chip having an inner peripheral region having a second electrode on the surface thereof, and an outer peripheral region surrounding the inner peripheral region and having a thickness smaller than the thickness of the inner peripheral region; a sealing resin filled between the surface and the inner peripheral region and between the surface of the first semiconductor chip and the outer peripheral region, respectively; the region includes a semiconductor substrate, a first insulating film, a second insulating film formed on the first insulating film, and a third insulating film formed on the second insulating film; It does not include a third insulating film, but includes the semiconductor substrate and the first insulating film.

本発明によれば、半導体チップ間に形成される隙間への封止樹脂の充填を促進させることができ、半導体チップ間の接合における信頼性を高めることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to promote the filling of the sealing resin into the gap formed between the semiconductor chips, and to improve the reliability of the bonding between the semiconductor chips.

本発明の実施形態に係る半導体装置の構成の一例を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a semiconductor device according to an embodiment of the invention; FIG. 本発明の実施形態に係る第1半導体チップの構成の一例を示す平面図である。1 is a plan view showing an example of a configuration of a first semiconductor chip according to an embodiment of the invention; FIG. 図2における3-3線に沿った断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line 3-3 in FIG. 2; 本発明の実施形態に係る第2半導体チップの構成の一例を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing an example of a configuration of a second semiconductor chip according to an embodiment of the invention; FIG. 本発明の実施形態に係る第1半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the first semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第1半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the first semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第1半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the first semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第1半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the first semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第1半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the first semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第1半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the first semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第1半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the first semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第1半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the first semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第1半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the first semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第1半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the first semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第1半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the first semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第1半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the first semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第1半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the first semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第1半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the first semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第1半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the first semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第1半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the first semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第1半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the first semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第2半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the second semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第2半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the second semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第2半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the second semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第2半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the second semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第2半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the second semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第2半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the second semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第2半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the second semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第2半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the second semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第2半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the second semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第2半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the second semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第2半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the second semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第2半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the second semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第2半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the second semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第2半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the second semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第2半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the second semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第2半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the second semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る第2半導体チップの準備工程の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a preparation process for the second semiconductor chip according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係るパッケージング工程の一例を示す断面図である。It is a sectional view showing an example of a packaging process concerning an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るパッケージング工程の一例を示す断面図である。It is a sectional view showing an example of a packaging process concerning an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るパッケージング工程の一例を示す断面図である。It is a sectional view showing an example of a packaging process concerning an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るパッケージング工程の一例を示す断面図である。It is a sectional view showing an example of a packaging process concerning an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るパッケージング工程の一例を示す断面図である。It is a sectional view showing an example of a packaging process concerning an embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態に係る半導体装置の構成の一例を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a semiconductor device according to another embodiment of the invention; 本発明の他の実施形態に係る第2半導体チップの構成の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a second semiconductor chip according to another embodiment of the invention;

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。尚、各図面において、実質的に同一又は等価な構成要素又は部分には同一の参照符号を付している。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, substantially the same or equivalent components or portions are given the same reference numerals.

図1は、本発明の実施形態に係る半導体装置1の全体構成を示す断面図である。図2は、半導体装置1を構成する第1半導体チップ101を電極形成面S11側から眺めた平面図である。図3は、図2における3-3線に沿った断面図である。図4は、半導体装置1を構成する第2半導体チップ102の断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of a semiconductor device 1 according to an embodiment of the invention. FIG. 2 is a plan view of the first semiconductor chip 101 constituting the semiconductor device 1 viewed from the electrode forming surface S11 side. 3 is a cross-sectional view taken along line 3-3 in FIG. 2. FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of the second semiconductor chip 102 forming the semiconductor device 1. As shown in FIG.

半導体装置1は、第1半導体チップ101と、第1半導体チップ101に積層された第2半導体チップ102と、第1半導体チップ101及び第2半導体チップ102を封止する封止樹脂90とを有する。半導体装置1は、パッケージの形態が、マルチチップWL-CSPの形態を有する。すなわち、半導体装置1は、パッケージの平面サイズが、第1半導体チップ101の平面サイズと略同じであり、且つパッケージの高さが、第1半導体チップ101及び第2半導体チップ102の積層体と略同じである。 The semiconductor device 1 has a first semiconductor chip 101, a second semiconductor chip 102 stacked on the first semiconductor chip 101, and a sealing resin 90 sealing the first semiconductor chip 101 and the second semiconductor chip 102. . The semiconductor device 1 has a package form of a multi-chip WL-CSP. That is, in the semiconductor device 1, the planar size of the package is substantially the same as the planar size of the first semiconductor chip 101, and the height of the package is substantially the same as the stack of the first semiconductor chip 101 and the second semiconductor chip 102. are the same.

以下に、第1半導体チップ101の構成について図2及び図3を参照しつつ説明する。第1半導体チップ101を構成する半導体基板10の表面には、トランジスタ、抵抗素子及びキャパシタ等の回路素子(図示せず)が形成されている。半導体基板10の表面はSiO等の絶縁体からなる層間絶縁膜11で覆われている。層間絶縁膜11の表面には、半導体基板10に形成された回路素子に接続されたチップ電極12およびチップ電極12の表面を部分的に露出させる開口部を有するパッシベーション膜(保護膜)13が設けられている。第1半導体チップ101は、層間絶縁膜11によって互いに電気的に分離された複数の配線層を有し、上記複数の配線層のうち、最上層に設けられた最上層配線14が、チップ電極12と同じ層(すなわち、層間絶縁膜11の表面)に設けられている。最上層配線14は、パッシベーション膜13によって覆われている。 The configuration of the first semiconductor chip 101 will be described below with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. Circuit elements (not shown) such as transistors, resistance elements, and capacitors are formed on the surface of the semiconductor substrate 10 that constitutes the first semiconductor chip 101 . The surface of the semiconductor substrate 10 is covered with an interlayer insulating film 11 made of an insulator such as SiO2 . On the surface of the interlayer insulating film 11, chip electrodes 12 connected to circuit elements formed on the semiconductor substrate 10 and a passivation film (protective film) 13 having openings partially exposing the surfaces of the chip electrodes 12 are provided. It is The first semiconductor chip 101 has a plurality of wiring layers that are electrically isolated from each other by an interlayer insulating film 11 . is provided in the same layer as (that is, the surface of the interlayer insulating film 11). The uppermost layer wiring 14 is covered with a passivation film 13 .

パッシベーション膜13の表面は、ポリイミドまたはPBO(ポリベンゾオキサゾール)等の感光性有機系絶縁部材で構成される、厚さ10μm程度の下層絶縁膜21で覆われている。下層絶縁膜21には、チップ電極12の表面を部分的に露出させる開口部が設けられている。 The surface of the passivation film 13 is covered with a lower insulating film 21 having a thickness of about 10 μm and made of a photosensitive organic insulating member such as polyimide or PBO (polybenzoxazole). The lower insulating film 21 is provided with an opening that partially exposes the surface of the chip electrode 12 .

下層絶縁膜21の表面には、第1UBM(Under Bump Metallurgy)膜31を介して再配線40が設けられている。第1UBM膜31は、例えば、Ti膜及びCu膜を含む積層膜によって構成されている。Ti膜は、下層絶縁膜21と再配線40との密着性を高めるための密着層として機能する。Cu膜は、再配線40を電解めっき法によって形成するためのシード層として機能する。再配線40は、例えばCu等の導電体によって構成され、下層絶縁膜21の開口部において、第1UBM膜31を介してチップ電極12に接続されている。第1UBM膜31を構成するCu膜は、再配線40を構成するCuに取り込まれる。従って、下層絶縁膜21と再配線40との間には、密着層として機能するTi膜が介在する構造となる。第1UBM膜31を構成するCu膜を含む再配線40の厚さは、例えば5μm程度であり、第1UBM膜31を構成するTi膜の厚さは例えば150nm程度である。 A rewiring 40 is provided on the surface of the lower insulating film 21 via a first UBM (Under Bump Metallurgy) film 31 . The first UBM film 31 is composed of, for example, a laminated film including a Ti film and a Cu film. The Ti film functions as an adhesion layer for enhancing adhesion between the lower insulating film 21 and the rewiring 40 . The Cu film functions as a seed layer for forming the rewiring 40 by electroplating. The rewiring 40 is made of a conductor such as Cu, and is connected to the chip electrode 12 via the first UBM film 31 in the opening of the lower insulating film 21 . The Cu film forming the first UBM film 31 is incorporated into the Cu forming the rewiring 40 . Therefore, the structure is such that a Ti film functioning as an adhesion layer is interposed between the lower insulating film 21 and the rewiring 40 . The thickness of the rewiring 40 including the Cu film forming the first UBM film 31 is, for example, about 5 μm, and the thickness of the Ti film forming the first UBM film 31 is, for example, about 150 nm.

下層絶縁膜21及び再配線40の表面は、ポリイミドまたはPBO等の感光性有機系絶縁部材で構成される上層絶縁膜22で覆われている。上層絶縁膜22の再配線40の表面を覆う部分の厚さは、例えば5μm程度である。 The surfaces of the lower insulating film 21 and the rewiring 40 are covered with an upper insulating film 22 made of a photosensitive organic insulating member such as polyimide or PBO. The thickness of the portion of the upper insulating film 22 covering the surface of the rewiring 40 is, for example, about 5 μm.

ここで、第1半導体チップ101は、内周領域R11及び内周領域R11を囲む外周領域R12を有する。上層絶縁膜22は、外周領域R12内の柱状電極35の形成位置に、再配線40を部分的に露出させる開口部22Aを有し、内周領域R11内のチップ間接合電極34の形成位置に、再配線40を部分的に露出させる開口部22Bを有する。 Here, the first semiconductor chip 101 has an inner peripheral region R11 and an outer peripheral region R12 surrounding the inner peripheral region R11. The upper insulating film 22 has an opening 22A that partially exposes the rewiring 40 at the formation position of the columnar electrode 35 in the outer peripheral region R12, and has an opening 22A at the formation position of the inter-chip bonding electrode 34 in the inner peripheral region R11. , has an opening 22B that partially exposes the rewiring 40 .

内周領域R11には、厚さ5μm程度の複数のチップ間接合電極34が設けられている。チップ間接合電極34の各々は、平面視において上層絶縁膜22の開口部22Bの各々を内包する位置に設けられ、再配線40の、開口部22Bにおいて露出した部分に、第2UBM膜32を介して接続されている。チップ間接合電極34は、例えばSnAgを含む半田への拡散が生じない金属によって構成されている。チップ間接合電極34の材料として例えば、Niを好適に用いることが可能である。 A plurality of inter-chip bonding electrodes 34 having a thickness of about 5 μm are provided in the inner peripheral region R11. Each of the inter-chip bonding electrodes 34 is provided at a position that includes each of the openings 22B of the upper insulating film 22 in a plan view. connected. The inter-chip bonding electrode 34 is made of a metal, such as SnAg, which does not diffuse into solder. For example, Ni can be suitably used as the material of the inter-chip bonding electrode 34 .

外周領域R12には、チップ間接合電極34の各々を囲むように複数の柱状電極35が設けられている。柱状電極35の各々は、平面視において上層絶縁膜22の開口部22Aの各々を内包する位置に設けられ、再配線40の、開口部22Aにおいて露出した部分に、第2UBM膜32を介して接続されている。柱状電極35の材料として、加工が容易なCuを好適に用いることが可能である。柱状電極35は、例えば円柱形状を有している。なお、図2に示すように、柱状電極35の一部は、再配線40を介してチップ間接合電極34に接続されていてもよい。上層絶縁膜22の表面から柱状電極35の頂部までの高さは、例えば150~250μmであり、好ましくは200μm程度である。 A plurality of columnar electrodes 35 are provided so as to surround each of the inter-chip bonding electrodes 34 in the outer peripheral region R12. Each of the columnar electrodes 35 is provided at a position including each of the openings 22A of the upper insulating film 22 in plan view, and is connected to the exposed portion of the rewiring 40 in the openings 22A via the second UBM film 32. It is As a material for the columnar electrodes 35, it is possible to suitably use Cu, which is easy to process. The columnar electrode 35 has, for example, a cylindrical shape. Incidentally, as shown in FIG. 2 , part of the columnar electrodes 35 may be connected to the inter-chip bonding electrodes 34 via rewirings 40 . The height from the surface of the upper insulating film 22 to the top of the columnar electrode 35 is, for example, 150 to 250 μm, preferably about 200 μm.

第2UBM膜32は、再配線40と柱状電極35との間及び再配線40とチップ間接合電極34との間に設けられている。第2UBM膜32は、第1UBM膜31と同様、密着層として機能する厚さ150nm程度のTi膜及びシード層として機能する厚さ300nm程度のCu膜を含む積層膜によって構成されている。第2UBM膜32を構成するCu膜は、柱状電極35を構成するCuに取り込まれる。従って柱状電極35と再配線40との間には、密着層として機能するTi膜が介在する構造となる。一方、チップ間接合電極34と再配線40との間には、Ti膜及びCu膜を含む積層膜が介在する構造となる。 The second UBM film 32 is provided between the rewiring 40 and the columnar electrode 35 and between the rewiring 40 and the inter-chip bonding electrode 34 . Like the first UBM film 31, the second UBM film 32 is composed of a laminated film including a Ti film with a thickness of about 150 nm functioning as an adhesion layer and a Cu film with a thickness of about 300 nm functioning as a seed layer. The Cu film forming the second UBM film 32 is incorporated into the Cu forming the columnar electrode 35 . Therefore, the structure is such that a Ti film that functions as an adhesion layer is interposed between the columnar electrode 35 and the rewiring 40 . On the other hand, a laminated film containing a Ti film and a Cu film is interposed between the inter-chip junction electrode 34 and the rewiring 40 .

次に、第2半導体チップ102の構成について図4を参照しつつ説明する。第2半導体チップ102を構成する半導体基板50の表面には、トランジスタ、抵抗素子及びキャパシタ等の回路素子(図示せず)が形成されている。半導体基板50の表面はSiO等の絶縁体からなる層間絶縁膜51で覆われている。層間絶縁膜51の表面には、半導体基板50に形成された回路素子に接続されたチップ電極52、およびチップ電極52の表面を部分的に露出させる開口部を有するパッシベーション膜53が設けられている。第2半導体チップ102は、層間絶縁膜51によって互いに電気的に分離された複数の配線層を有し、上記複数の配線層のうち、最上層に設けられた最上層配線54が、チップ電極52と同じ層(すなわち、層間絶縁膜51の表面)に設けられている。最上層配線54は、パッシベーション膜53によって覆われている。 Next, the configuration of the second semiconductor chip 102 will be described with reference to FIG. Circuit elements (not shown) such as transistors, resistance elements, and capacitors are formed on the surface of the semiconductor substrate 50 that constitutes the second semiconductor chip 102 . The surface of the semiconductor substrate 50 is covered with an interlayer insulating film 51 made of an insulator such as SiO2 . A chip electrode 52 connected to a circuit element formed on a semiconductor substrate 50 and a passivation film 53 having an opening partially exposing the surface of the chip electrode 52 are provided on the surface of the interlayer insulating film 51 . . The second semiconductor chip 102 has a plurality of wiring layers that are electrically isolated from each other by an interlayer insulating film 51 . is provided in the same layer as (that is, the surface of the interlayer insulating film 51). The uppermost layer wiring 54 is covered with a passivation film 53 .

パッシベーション膜53の表面は、ポリイミドまたはPBO等の感光性有機系絶縁部材で構成される、厚さ10μm程度の下層絶縁膜61で覆われている。下層絶縁膜61には、チップ電極52の表面を部分的に露出させる開口部が設けられている。 The surface of the passivation film 53 is covered with a lower insulating film 61 having a thickness of about 10 μm and made of a photosensitive organic insulating member such as polyimide or PBO. The lower insulating film 61 is provided with an opening that partially exposes the surface of the chip electrode 52 .

下層絶縁膜61の表面には、第3UBM膜71を介して再配線80が設けられている。第3UBM膜71は、例えば、Ti膜及びCu膜を含む積層膜によって構成されている。Ti膜は、下層絶縁膜61と再配線80との密着性を高めるための密着層として機能する。Cu膜は、再配線80を電解めっき法によって形成するためのシード層として機能する。再配線80は、例えばCu等の導電体によって構成され、下層絶縁膜61の開口部において、第3UBM膜71を介してチップ電極52に接続されている。第3UBM膜71を構成するCu膜は、再配線80を構成するCuに取り込まれる。従って、下層絶縁膜61と再配線80との間には、密着層として機能するTi膜が介在する構造となる。第3UBM膜71を構成するCu膜を含む再配線80の厚さは、例えば5μm程度であり、第3UBM膜31を構成するTi膜の厚さは例えば150nm程度である。 A rewiring 80 is provided on the surface of the lower insulating film 61 with the third UBM film 71 interposed therebetween. The third UBM film 71 is composed of, for example, a laminated film including a Ti film and a Cu film. The Ti film functions as an adhesion layer for enhancing adhesion between the lower insulating film 61 and the rewiring 80 . The Cu film functions as a seed layer for forming the rewiring 80 by electroplating. The rewiring 80 is made of a conductor such as Cu, and is connected to the chip electrode 52 via the third UBM film 71 in the opening of the lower insulating film 61 . The Cu film forming the third UBM film 71 is incorporated into the Cu forming the rewiring 80 . Therefore, the structure is such that a Ti film functioning as an adhesion layer is interposed between the lower insulating film 61 and the rewiring 80 . The thickness of the rewiring 80 including the Cu film forming the third UBM film 71 is, for example, about 5 μm, and the thickness of the Ti film forming the third UBM film 31 is, for example, about 150 nm.

下層絶縁膜61及び再配線80の表面は、ポリイミドまたはPBO等の感光性有機系絶縁部材で構成される上層絶縁膜62で覆われている。上層絶縁膜62の再配線80の表面を覆う部分の厚さは、例えば5μm程度である。上層絶縁膜62は、チップ間接合電極74の形成位置に再配線80を部分的に露出させる開口部62Aを有する。 The surfaces of the lower insulating film 61 and the rewiring 80 are covered with an upper insulating film 62 made of a photosensitive organic insulating member such as polyimide or PBO. The thickness of the portion of the upper insulating film 62 covering the surface of the rewiring 80 is, for example, about 5 μm. The upper insulating film 62 has an opening 62A that partially exposes the rewiring 80 at the position where the inter-chip bonding electrode 74 is to be formed.

第2半導体チップ102は、厚さ5μm程度の複数のチップ間接合電極74を有する。チップ間接合電極74の各々は、第1半導体チップ101のチップ間接合電極34の各々に対応している。チップ間接合電極74の各々は、平面視において上層絶縁膜62の開口部62Aの各々を内包する位置に設けられ、再配線80の、開口部62Aにおいて露出した部分に、第4UBM膜72を介して接続されている。チップ間接合電極74は、例えばSnAgを含む半田への拡散が生じない金属によって構成されている。チップ間接合電極74の材料として例えば、Niを好適に用いることが可能である。 The second semiconductor chip 102 has a plurality of inter-chip bonding electrodes 74 with a thickness of approximately 5 μm. Each of the inter-chip joint electrodes 74 corresponds to each of the inter-chip joint electrodes 34 of the first semiconductor chip 101 . Each of the inter-chip bonding electrodes 74 is provided at a position that encloses each of the openings 62A of the upper insulating film 62 in plan view, and is connected to the portion of the rewiring 80 exposed in the openings 62A via the fourth UBM film 72. connected. The inter-chip bonding electrode 74 is made of a metal such as SnAg that does not diffuse into solder. For example, Ni can be suitably used as the material of the inter-chip bonding electrode 74 .

チップ間接合電極74の表面には、例えばSnAg系の半田により構成される接合部材92が設けられている。接合部材92は、Sn、Ag及びCuを含んでいることが好ましく、直径65~85μm、高さ60~80μm程度のボール状の形状を有していることが好ましい。 A bonding member 92 made of, for example, SnAg-based solder is provided on the surface of the inter-chip bonding electrode 74 . The bonding member 92 preferably contains Sn, Ag and Cu, and preferably has a ball-like shape with a diameter of 65 to 85 μm and a height of 60 to 80 μm.

本実施形態に係る第2半導体チップ102において、パッシベーション膜53の端部53Eは、層間絶縁膜51の端部51Eよりも第2半導体チップ102の内周側に配置されている。下層絶縁膜61の端部61Eは、パッシベーション膜53の端部53Eよりも第2半導体チップ102の内周側に配置されている。上層絶縁膜62の端部62Eは、パッシベーション膜53の端部53Eよりも第2半導体チップ102の内周側であって、下層絶縁膜61の端部61Eよりも第2半導体チップ102の外周側に配置されている。すなわち、下層絶縁膜61は、その全体が上層絶縁膜62によって覆われており、上層絶縁膜62から露出しない構造となっている。なお、層間絶縁膜51の端部51E、パッシベーション膜53の端部53E、下層絶縁膜61の端部61E及び上層絶縁膜62の端部62Eは、それぞれ、第2半導体チップ102の主面と平行な方向における端部である。 In the second semiconductor chip 102 according to the present embodiment, the end portion 53E of the passivation film 53 is arranged closer to the inner peripheral side of the second semiconductor chip 102 than the end portion 51E of the interlayer insulating film 51 is. The end portion 61E of the lower insulating film 61 is arranged closer to the inner peripheral side of the second semiconductor chip 102 than the end portion 53E of the passivation film 53 is. The end portion 62E of the upper insulating film 62 is closer to the inner periphery of the second semiconductor chip 102 than the end portion 53E of the passivation film 53 and the outer periphery of the second semiconductor chip 102 than the end portion 61E of the lower insulating film 61. are placed in That is, the lower insulating film 61 is entirely covered with the upper insulating film 62 and is not exposed from the upper insulating film 62 . An end portion 51E of the interlayer insulating film 51, an end portion 53E of the passivation film 53, an end portion 61E of the lower insulating film 61, and an end portion 62E of the upper insulating film 62 are each parallel to the main surface of the second semiconductor chip 102. is the end in the direction of

また、第2半導体チップ102を構成する半導体基板50は、チップ間接合電極74が設けられた電極形成面S21と交差する側面に、第2半導体チップの内周側に凹んだ凹部55を有する。これにより、半導体基板50の電極形成面S21とは反対側の裏面S22の側に、層間絶縁膜51の端部51Eよりも第2半導体チップ102の外周側に突き出した突出部56が形成される。 In addition, the semiconductor substrate 50 forming the second semiconductor chip 102 has a concave portion 55 recessed toward the inner peripheral side of the second semiconductor chip on the side surface intersecting the electrode forming surface S21 on which the inter-chip bonding electrodes 74 are provided. As a result, on the side of the back surface S22 opposite to the electrode forming surface S21 of the semiconductor substrate 50, a projecting portion 56 projecting from the end portion 51E of the interlayer insulating film 51 toward the outer peripheral side of the second semiconductor chip 102 is formed. .

ここで、第2半導体チップ102の上層絶縁膜62が延在する範囲を内周領域R21と定義し、第2半導体チップ102の内周領域R21を囲む領域を外周領域R22と定義する。更に、外周領域R22内における層間絶縁膜51が延在する範囲を第1外周領域R23と定義し、第1外周領域R23を囲む領域を最外周領域R24と定義する。チップ間接合電極74は、内周領域R21に設けられている。 Here, the range over which the upper insulating film 62 of the second semiconductor chip 102 extends is defined as an inner peripheral region R21, and the region surrounding the inner peripheral region R21 of the second semiconductor chip 102 is defined as an outer peripheral region R22. Furthermore, the range in which the interlayer insulating film 51 extends in the outer peripheral region R22 is defined as a first outer peripheral region R23, and the region surrounding the first outer peripheral region R23 is defined as an outermost peripheral region R24. The inter-chip junction electrode 74 is provided in the inner peripheral region R21.

第2半導体チップ102は、内周領域R21において、半導体基板50、層間絶縁膜51、下層絶縁膜61及び上層絶縁膜62を含む。第2半導体チップ102は、第1外周領域R23において、上層絶縁膜62及び下層絶縁膜61を含まず、半導体基板50及び層間絶縁膜51を含む。第2半導体チップ102は、最外周領域R24において、層間絶縁膜51、下層絶縁膜61及び上層絶縁膜62を含まず、半導体基板50(突出部56)を含む。 The second semiconductor chip 102 includes a semiconductor substrate 50, an interlayer insulating film 51, a lower insulating film 61 and an upper insulating film 62 in the inner peripheral region R21. The second semiconductor chip 102 does not include the upper insulating film 62 and the lower insulating film 61 but includes the semiconductor substrate 50 and the interlayer insulating film 51 in the first peripheral region R23. The second semiconductor chip 102 does not include the interlayer insulating film 51, the lower layer insulating film 61 and the upper layer insulating film 62, but includes the semiconductor substrate 50 (protruding portion 56) in the outermost peripheral region R24.

第2半導体チップ102の内周領域R21における厚さT1は、半導体基板50の裏面S22から上層絶縁膜62の表面までの距離に相当し、例えば、200~250μm程度である。第2半導体チップ102の第1外周領域R23における厚さT2は、半導体基板50の裏面S22から層間絶縁膜51の表面までの距離に相当し、例えば、180~230μm程度である。第2半導体チップ102の最外周領域R24における厚さT3は、半導体基板50の突出部56の厚さに相当し、例えば、40~60μm程度である。なお、常にT3<T2<T1が成立するものとする。半導体基板50の凹部55の、半導体基板50の厚さ方向における深さは、例えば、120~190μm程度である。 The thickness T1 in the inner peripheral region R21 of the second semiconductor chip 102 corresponds to the distance from the rear surface S22 of the semiconductor substrate 50 to the surface of the upper insulating film 62, and is, for example, approximately 200 to 250 μm. The thickness T2 in the first peripheral region R23 of the second semiconductor chip 102 corresponds to the distance from the rear surface S22 of the semiconductor substrate 50 to the surface of the interlayer insulating film 51, and is, for example, approximately 180 to 230 μm. The thickness T3 in the outermost peripheral region R24 of the second semiconductor chip 102 corresponds to the thickness of the projecting portion 56 of the semiconductor substrate 50, and is, for example, approximately 40 to 60 μm. Note that T3<T2<T1 is always established. The depth of the recess 55 of the semiconductor substrate 50 in the thickness direction of the semiconductor substrate 50 is, for example, about 120 to 190 μm.

このように、第2半導体チップ102は、外周側から内周側に向けて、厚さが段階的に厚くなっている。換言すれば、第2半導体チップ102は、その主面と平行な方向における端部位置が、第2半導体チップ102の厚さ方向に沿って変化する段差構造を有する。 In this manner, the thickness of the second semiconductor chip 102 increases stepwise from the outer peripheral side to the inner peripheral side. In other words, the second semiconductor chip 102 has a step structure in which the end position in the direction parallel to the main surface changes along the thickness direction of the second semiconductor chip 102 .

第2半導体チップ102の第1外周領域R23における幅は、半導体基板50の凹部55の端面から上層絶縁膜62の端部62Eまでの距離に相当し、例えば、5~20μm程度である。第2半導体チップ102の最外周領域R24における幅は、半導体基板50の凹部55の幅に相当し、例えば、15~60μm程度である。 The width of the first peripheral region R23 of the second semiconductor chip 102 corresponds to the distance from the end surface of the recess 55 of the semiconductor substrate 50 to the end 62E of the upper insulating film 62, and is, for example, about 5 to 20 μm. The width of the outermost peripheral region R24 of the second semiconductor chip 102 corresponds to the width of the concave portion 55 of the semiconductor substrate 50, and is, for example, approximately 15 to 60 μm.

次に、第1半導体チップ101及び第2半導体チップ102を含む半導体装置1の構成について図1を参照しつつ説明する。 Next, the configuration of the semiconductor device 1 including the first semiconductor chip 101 and the second semiconductor chip 102 will be described with reference to FIG.

第1半導体チップのチップ間接合電極34の各々と、第2半導体チップ102のチップ間接合電極74とが接合部材92を介して接合されている。すなわち、第1半導体チップ101の電極形成面S11と第2半導体チップの電極形成面S21とが向かい合った状態で、両チップが接合されている。これにより、第2半導体チップ102の半導体基板50に形成された回路素子(図示せず)は、第1半導体チップ101の半導体基板10に形成された回路素子(図示せず)に接続されるか、再配線40及び柱状電極35を介して外部接続端子91に接続される。 Each of the inter-chip bonding electrodes 34 of the first semiconductor chip and the inter-chip bonding electrodes 74 of the second semiconductor chip 102 are bonded via bonding members 92 . That is, the first semiconductor chip 101 and the electrode formation surface S21 of the second semiconductor chip are joined together with the electrode formation surface S11 facing each other. As a result, circuit elements (not shown) formed on the semiconductor substrate 50 of the second semiconductor chip 102 are connected to circuit elements (not shown) formed on the semiconductor substrate 10 of the first semiconductor chip 101. , to the external connection terminal 91 via the rewiring 40 and the columnar electrode 35 .

第1半導体チップ101の電極形成面S11と第2半導体チップ102の電極形成面S21との間には、隙間300が形成されている。隙間300の長さは、例えば、50~80μmであり、好ましくは60~70μmである。 A gap 300 is formed between the electrode formation surface S11 of the first semiconductor chip 101 and the electrode formation surface S21 of the second semiconductor chip 102 . The length of the gap 300 is, for example, 50-80 μm, preferably 60-70 μm.

本実施形態において、第2半導体チップ102のサイズは、第1半導体チップ101のサイズよりも小さく、第2半導体チップ102は、第1半導体チップ101の内周領域R11に内包される領域に搭載され、複数の柱状電極35に囲まれている。柱状電極35は、一端部が第1半導体チップ101の再配線40に接続され、他端部(頂部)が第2半導体チップ102の裏面S22にまで達している。平面視における、柱状電極35から第2半導体チップ102までの距離は、例えば700μm以下であり、好ましくは500~600μmである。 In this embodiment, the size of the second semiconductor chip 102 is smaller than the size of the first semiconductor chip 101, and the second semiconductor chip 102 is mounted in a region included in the inner peripheral region R11 of the first semiconductor chip 101. , surrounded by a plurality of columnar electrodes 35 . The columnar electrode 35 has one end connected to the rewiring 40 of the first semiconductor chip 101 and the other end (top) reaching the rear surface S22 of the second semiconductor chip 102 . The distance from the columnar electrode 35 to the second semiconductor chip 102 in plan view is, for example, 700 μm or less, preferably 500 to 600 μm.

封止樹脂90は、第2半導体チップ102及び柱状電極35を内部に埋め込むように第1半導体チップ101の電極形成面S11の側に設けられている。封止樹脂90は、第1半導体チップ101と、第2半導体チップ102の内周領域R21との間(すなわち、隙間300)、及び第1半導体チップ101と、第2半導体チップ102の外周領域R22との間にそれぞれ充填される。また、封止樹脂90は、柱状電極35と第2半導体チップ102との間に充填される。接合部材92の側面は、第1半導体チップ101と第2半導体チップ102との間に形成された隙間300に充填された封止樹脂90によって覆われる。第1半導体チップ101の裏面S12から、封止樹脂90の表面までの厚さは、例えば350~550μm程度であり、好ましくは400~500μm程度である。 The sealing resin 90 is provided on the electrode forming surface S11 side of the first semiconductor chip 101 so as to embed the second semiconductor chip 102 and the columnar electrodes 35 therein. The sealing resin 90 is provided between the first semiconductor chip 101 and the inner peripheral region R21 of the second semiconductor chip 102 (that is, the gap 300) and between the first semiconductor chip 101 and the outer peripheral region R22 of the second semiconductor chip 102. are filled between and respectively. Also, the sealing resin 90 is filled between the columnar electrodes 35 and the second semiconductor chip 102 . The side surface of the bonding member 92 is covered with the sealing resin 90 filling the gap 300 formed between the first semiconductor chip 101 and the second semiconductor chip 102 . The thickness from the rear surface S12 of the first semiconductor chip 101 to the surface of the sealing resin 90 is, for example, approximately 350 to 550 μm, preferably approximately 400 to 500 μm.

柱状電極35の頂部及び第2半導体チップ102の電極形成面S21とは反対側の裏面S22は、封止樹脂90の表面から露出している。封止樹脂90の表面から露出した柱状電極35の頂部には、外部接続端子91が設けられている。外部接続端子91は、例えば、SnAg系の半田により構成されている。半導体装置1は、外部接続端子91を介して実装基板(図示せず)に実装される。 The top of the columnar electrode 35 and the back surface S22 of the second semiconductor chip 102 opposite to the electrode forming surface S21 are exposed from the surface of the sealing resin 90 . An external connection terminal 91 is provided on the top of the columnar electrode 35 exposed from the surface of the sealing resin 90 . The external connection terminals 91 are made of SnAg-based solder, for example. The semiconductor device 1 is mounted on a mounting board (not shown) via the external connection terminals 91 .

なお、本実施形態では、第2半導体チップ102の裏面S22が、封止樹脂90の表面から露出した形態を例示したが、第2半導体チップ102の裏面S22が封止樹脂90によって覆われていてもよい。この場合、第2半導体チップの裏面S22を覆う封止樹脂90の厚さは、例えば30μm程度である。 In this embodiment, the rear surface S22 of the second semiconductor chip 102 is exposed from the surface of the sealing resin 90, but the rear surface S22 of the second semiconductor chip 102 is covered with the sealing resin 90. good too. In this case, the thickness of the sealing resin 90 covering the rear surface S22 of the second semiconductor chip is, for example, about 30 μm.

以下に、半導体装置1の製造方法について説明する。半導体装置1の製造工程は、第1半導体チップ101の準備工程、第2半導体チップ102の準備工程、及び第1半導体チップ101と第2半導体チップ102とを接合して封止するパッケージング工程を含む。 A method for manufacturing the semiconductor device 1 will be described below. The manufacturing process of the semiconductor device 1 includes a preparation process of the first semiconductor chip 101, a preparation process of the second semiconductor chip 102, and a packaging process of bonding and sealing the first semiconductor chip 101 and the second semiconductor chip 102. include.

はじめに、第1半導体チップ101の準備工程について、図5A~図5Qを参照しつつ説明する。 First, the preparation process of the first semiconductor chip 101 will be described with reference to FIGS. 5A to 5Q.

第1半導体チップ101のウエハプロセスが完了した半導体ウエハを用意する(図5A)。第1半導体チップ101のウエハプロセスは、半導体基板10上にトランジスタ等の回路素子(図示せず)を形成する工程、半導体基板10の表面にSiO等の絶縁体で構成される層間絶縁膜11を形成する工程、層間絶縁膜11の表面にチップ電極12を形成する工程及び層間絶縁膜11の表面にチップ電極12を部分的に露出させるようにパッシベーション膜13を形成する工程を含む。 A semiconductor wafer on which the wafer process of the first semiconductor chip 101 has been completed is prepared (FIG. 5A). A wafer process for the first semiconductor chip 101 includes a step of forming circuit elements (not shown) such as transistors on the semiconductor substrate 10, and an interlayer insulating film 11 made of an insulator such as SiO 2 on the surface of the semiconductor substrate 10. , forming a chip electrode 12 on the surface of the interlayer insulating film 11 , and forming a passivation film 13 on the surface of the interlayer insulating film 11 so as to partially expose the chip electrode 12 .

次に、例えば、スピンコート法を用いて、第1半導体チップ101の表面に、ポリイミドまたはPBO等の感光性有機系絶縁部材を塗布することで、パッシベーション膜13及びチップ電極12の表面を覆う下層絶縁膜21を形成する。続いて、下層絶縁膜21に露光及び現像処理を施すことにより、チップ電極12の表面を部分的に露出させる開口部21Aを下層絶縁膜21に形成する。その後、熱処理によって下層絶縁膜21を硬化させる(図5B)。 Next, for example, by applying a photosensitive organic insulating member such as polyimide or PBO to the surface of the first semiconductor chip 101 using a spin coating method, a lower layer covering the surfaces of the passivation film 13 and the chip electrode 12 is formed. An insulating film 21 is formed. Subsequently, the lower insulating film 21 is exposed and developed to form an opening 21A in which the surface of the chip electrode 12 is partially exposed. After that, the lower insulating film 21 is cured by heat treatment (FIG. 5B).

次に、下層絶縁膜21の表面、開口部21Aにおいて露出するチップ電極12の表面を覆う第1UBM膜31を形成する(図5C)。第1UBM膜31は、例えば、スパッタ法を用いて、Ti膜及びCu膜を順次成膜することで形成される。Ti膜は、下層絶縁膜21と再配線40との密着性を高めるための密着層として機能する。Cu膜は、再配線40を電解めっき法によって形成するためのシード層として機能する。 Next, a first UBM film 31 is formed to cover the surface of the lower insulating film 21 and the surface of the chip electrode 12 exposed in the opening 21A (FIG. 5C). The first UBM film 31 is formed, for example, by sequentially forming a Ti film and a Cu film using a sputtering method. The Ti film functions as an adhesion layer for enhancing adhesion between the lower insulating film 21 and the rewiring 40 . The Cu film functions as a seed layer for forming the rewiring 40 by electroplating.

次に、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて、第1UBM膜31の表面に、再配線40のパターンに対応した開口部200Aを有するレジストマスク200を形成する(図5D)。レジストマスク200は、第1UBM膜31上に感光性のレジストを塗布し、感光性のレジストに露光及び現像処理を施すことで形成される。 Next, using a known photolithographic technique, a resist mask 200 having openings 200A corresponding to the pattern of the rewiring 40 is formed on the surface of the first UBM film 31 (FIG. 5D). The resist mask 200 is formed by applying a photosensitive resist onto the first UBM film 31 and exposing and developing the photosensitive resist.

次に、電界めっき法を用いて、第1UBM膜31の表面に再配線40を形成する(図5E)。具体的には、めっき液に半導体基板10の表面を浸漬し、第1UBM膜31に接続されためっき電極(図示せず)に電流を供給する。これにより、第1UBM膜31(シード層)の露出部分に金属が析出し、第1UBM膜31上に再配線40が形成される。再配線40の材料として、例えばCuを用いることができる。この場合、第1UBM膜31を構成するシード層は、再配線40のCuに取り込まれる。従って、再配線40と下層絶縁膜21との間に、密着層として機能するTi膜が介在する構造となる。 Next, using electroplating, a rewiring 40 is formed on the surface of the first UBM film 31 (FIG. 5E). Specifically, the surface of the semiconductor substrate 10 is immersed in a plating solution, and current is supplied to a plating electrode (not shown) connected to the first UBM film 31 . As a result, metal is deposited on the exposed portion of the first UBM film 31 (seed layer), and the rewiring 40 is formed on the first UBM film 31 . Cu, for example, can be used as the material of the rewiring 40 . In this case, the seed layer forming the first UBM film 31 is incorporated into the Cu of the rewiring 40 . Therefore, the structure is such that a Ti film functioning as an adhesion layer is interposed between the rewiring 40 and the lower insulating film 21 .

再配線40の形成後、公知のアッシングプロセスまたは有機溶剤などを用いてレジストマスク200を除去する。その後、第1UBM膜31の、レジストマスク200で覆われていた不要部分を、再配線40をマスクとして除去する(図5F)。 After forming the rewiring 40, the resist mask 200 is removed using a known ashing process or an organic solvent. Thereafter, the unnecessary portion of the first UBM film 31 covered with the resist mask 200 is removed using the rewiring 40 as a mask (FIG. 5F).

次に、例えば、スピンコート法を用いて、上記の各処理を経ることによって形成された構造体の表面に、ポリイミドまたはPBO等の感光性有機系絶縁部材を塗布することで、下層絶縁膜21及び再配線40の表面を覆う上層絶縁膜22を形成する。続いて、上層絶縁膜22に露光及び現像処理を施すことにより、再配線40の表面を部分的に露出させる第1開口部22A及び第2開口部22Bを上層絶縁膜22に形成する。第1開口部22Aは、平面視において柱状電極35が形成される領域に内包される領域に形成される。第2開口部22Bは、平面視においてチップ間接合電極34が形成される領域に内包される領域に形成される。その後、熱処理によって上層絶縁膜22を硬化させる(図5G)。 Next, for example, using a spin coating method, a photosensitive organic insulating member such as polyimide or PBO is applied to the surface of the structure formed through the above treatments, thereby forming the lower insulating film 21. And an upper insulating film 22 covering the surface of the rewiring 40 is formed. Subsequently, the upper insulating film 22 is exposed and developed to form a first opening 22A and a second opening 22B in which the surface of the rewiring 40 is partially exposed. The first opening 22A is formed in a region included in the region where the columnar electrode 35 is formed in plan view. The second opening 22B is formed in a region included in the region where the inter-chip bonding electrode 34 is formed in plan view. After that, the upper insulating film 22 is cured by heat treatment (FIG. 5G).

次に、上層絶縁膜22の表面、第1開口部22A及び第2開口部22Bにおいて露出する再配線40の表面を覆う第2UBM膜32を形成する(図5H)。第2UBM膜32は、例えば、スパッタ法を用いて、Ti膜及びCu膜を順次成膜することで形成される。Ti膜は、上層絶縁膜22と柱状電極35及びチップ間接合電極34との密着性を高めるための密着層として機能する。Cu膜は、柱状電極35及びチップ間接合電極34を電解めっき法によって形成するためのシード層として機能する。 Next, a second UBM film 32 is formed to cover the surface of the upper insulating film 22 and the surface of the rewiring 40 exposed in the first opening 22A and the second opening 22B (FIG. 5H). The second UBM film 32 is formed, for example, by sequentially forming a Ti film and a Cu film using a sputtering method. The Ti film functions as an adhesion layer for enhancing the adhesion between the upper insulating film 22 and the columnar electrodes 35 and inter-chip junction electrodes 34 . The Cu film functions as a seed layer for forming the columnar electrodes 35 and the inter-chip bonding electrodes 34 by electroplating.

次に、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて、第2UBM膜32の表面に、チップ間接合電極34の形成予定位置に開口部201Aを有するレジストマスク201を形成する(図5I)。レジストマスク201は、第2UBM膜32上に感光性のレジストを塗布し、感光性のレジストに露光及び現像処理を施すことで形成される。レジストマスク201の開口部201Aは、上層絶縁膜22の第2開口部22Bを内包し、第2開口部22Bを露出させる。 Next, using a known photolithography technique, a resist mask 201 having an opening 201A at a position where the inter-chip bonding electrode 34 is to be formed is formed on the surface of the second UBM film 32 (FIG. 5I). The resist mask 201 is formed by applying a photosensitive resist onto the second UBM film 32 and exposing and developing the photosensitive resist. The opening 201A of the resist mask 201 encloses the second opening 22B of the upper insulating film 22 and exposes the second opening 22B.

次に、電界めっき法を用いて、レジストマスク201の開口部201Aにおいて露出した第2UBM膜32の表面にチップ間接合電極34を形成する(図5J)。具体的には、めっき液に半導体基板10の表面を浸漬し、第2UBM膜32に接続されためっき電極(図示せず)に電流を供給する。これにより、第2UBM膜32(シード層)の露出部分に金属が析出し、第2UBM膜32上にチップ間接合電極34が形成される。チップ間接合電極34は、第2UBM膜32を介して再配線40に接続される。チップ間接合電極34の材料として、SnAgを含む半田への拡散が生じないNiを好適に用いることが可能である。この場合、再配線40の表面の、第2開口部22Bにおいて露出する部分に、Ti、Cu及びNiが積層される構造となる。 Next, using electroplating, an inter-chip bonding electrode 34 is formed on the surface of the second UBM film 32 exposed in the opening 201A of the resist mask 201 (FIG. 5J). Specifically, the surface of the semiconductor substrate 10 is immersed in a plating solution, and current is supplied to a plating electrode (not shown) connected to the second UBM film 32 . As a result, metal is deposited on the exposed portion of the second UBM film 32 (seed layer), and the inter-chip bonding electrode 34 is formed on the second UBM film 32 . The inter-chip junction electrode 34 is connected to the rewiring 40 via the second UBM film 32 . As the material of the inter-chip bonding electrode 34, Ni, which does not diffuse into solder containing SnAg, can be preferably used. In this case, Ti, Cu, and Ni are stacked on the surface of the rewiring 40 exposed in the second opening 22B.

次に、公知のアッシングプロセスまたは有機溶剤などを用いてレジストマスク201を除去する(図5K)。 Next, the resist mask 201 is removed using a known ashing process or an organic solvent (FIG. 5K).

次に、第2UBM膜32及びチップ間接合電極34の表面を覆うように、上記の各処理を経ることによって形成された構造体の表面に第1層目のドライフィルム211を貼り付ける。第1層目のドライフィルム211は、感光性を有するフィルム状のレジスト部材であり、例えば、貼り付け機を用いて貼り付けられる。その後、第1層目のドライフィルム211に露光及び現像処理を施すことで、柱状電極35の形成予定位置に開口部211Aを形成する。第1層目のドライフィルム211の開口部211Aは、上層絶縁膜22の第1開口部22Aを内包し、開口部22Aを露出させる(図5L)。 Next, a first layer dry film 211 is attached to the surface of the structure formed through the above processes so as to cover the surfaces of the second UBM film 32 and the inter-chip bonding electrode 34 . The dry film 211 of the first layer is a film-like resist member having photosensitivity, and is attached using, for example, an attaching machine. After that, the dry film 211 of the first layer is exposed and developed to form openings 211A at positions where the columnar electrodes 35 are to be formed. The opening 211A of the first layer dry film 211 encloses the first opening 22A of the upper insulating film 22 and exposes the opening 22A (FIG. 5L).

次に、電界めっき法を用いて、第1層目のドライフィルム211の開口部211Aにおいて露出した第2UBM膜32の表面に柱状電極35を形成する(図5M)。具体的には、めっき液に半導体基板10の表面を浸漬し、第2UBM膜32に接続されためっき電極(図示せず)に電流を供給する。これにより、第2UBM膜32(シード層)の露出部分に金属が析出し、第2UBM膜32上に柱状電極35の下層部分35aが形成される。なお、柱状電極35の下層部分35aの上面の高さ位置が、第1層目のドライフィルム211の上面の高さ位置よりも低くなるように、下層部分35aを形成することが好ましい。柱状電極35の材料として、加工が容易なCuを好適に用いることが可能である。この場合、第2UBM膜32を構成するシード層として機能するCu膜は、柱状電極35を構成するCuに取り込まれる。従って柱状電極35と再配線40との間には、密着層として機能するTi膜が介在する構造となる。 Next, using electroplating, columnar electrodes 35 are formed on the surface of the second UBM film 32 exposed in the openings 211A of the first layer dry film 211 (FIG. 5M). Specifically, the surface of the semiconductor substrate 10 is immersed in a plating solution, and current is supplied to a plating electrode (not shown) connected to the second UBM film 32 . As a result, the metal is deposited on the exposed portion of the second UBM film 32 (seed layer), and the lower layer portion 35 a of the columnar electrode 35 is formed on the second UBM film 32 . It is preferable to form the lower layer portion 35a so that the upper surface of the lower layer portion 35a of the columnar electrode 35 is lower than the upper surface of the dry film 211 of the first layer. As a material for the columnar electrodes 35, it is possible to suitably use Cu, which is easy to process. In this case, the Cu film that functions as a seed layer forming the second UBM film 32 is incorporated into the Cu forming the columnar electrode 35 . Therefore, the structure is such that a Ti film that functions as an adhesion layer is interposed between the columnar electrode 35 and the rewiring 40 .

次に、第1層目のドライフィルム211の表面に第2層目のドライフィルム212を貼り付ける。第2層目のドライフィルム212は、第1層目のドライフィルム211と同様、感光性を有するフィルム状のレジスト部材であり、例えば、貼り付け機を用いて貼り付けられる。その後、第2層目のドライフィルム212に露光及び現像処理を施すことで、柱状電極35の形成予定位置に開口部212Aを形成する。すなわち、第2層目のドライフィルム212の開口部212Aは、第1層目のドライフィルムの開口部211Aに連通し、第2層目のドライフィルム212の開口部212Aにおいて柱状電極35の下層部分35aが露出する(図5N)。 Next, the dry film 212 of the second layer is attached to the surface of the dry film 211 of the first layer. The dry film 212 of the second layer is a film-like resist member having photosensitivity, like the dry film 211 of the first layer, and is attached using, for example, an attaching machine. After that, the dry film 212 of the second layer is exposed and developed to form openings 212</b>A at positions where the columnar electrodes 35 are to be formed. That is, the openings 212A of the second-layer dry film 212 communicate with the openings 211A of the first-layer dry film 212, and the lower layer portions of the columnar electrodes 35 are connected to the openings 212A of the second-layer dry film 212. 35a is exposed (Fig. 5N).

次に、電界めっき法を用いて、第2層目のドライフィルム212の開口部212Aにおいて露出した柱状電極35の下層部分35aの表面に、柱状電極35の上層部分35bを形成する(図5O)。具体的には、めっき液に半導体基板10の表面を浸漬し、第2UBM膜32に接続されためっき電極(図示せず)に電流を供給する。これにより、柱状電極35の下層部分35aの表面に金属が析出し、柱状電極35の下層部分35aの表面に柱状電極35の上層部分35bが形成される。なお、柱状電極35の上層部分35bの上面の高さ位置が、第2層目のドライフィルム212の上面の高さ位置よりも高くなるように、上層部分35bを形成することが好ましい。 Next, using electroplating, the upper layer portion 35b of the columnar electrode 35 is formed on the surface of the lower layer portion 35a of the columnar electrode 35 exposed in the opening 212A of the second layer dry film 212 (FIG. 5O). . Specifically, the surface of the semiconductor substrate 10 is immersed in a plating solution, and current is supplied to a plating electrode (not shown) connected to the second UBM film 32 . Thereby, the metal is deposited on the surface of the lower layer portion 35a of the columnar electrode 35, and the upper layer portion 35b of the columnar electrode 35 is formed on the surface of the lower layer portion 35a of the columnar electrode 35. FIG. It is preferable to form the upper layer portion 35b so that the upper surface of the upper portion 35b of the columnar electrode 35 is higher than the upper surface of the dry film 212 of the second layer.

柱状電極35の形成後、有機剥離液などを用いて第1層目のドライフィルム211及び第2層目のドライフィルム212を除去する(図5P)。 After forming the columnar electrodes 35, the first layer dry film 211 and the second layer dry film 212 are removed using an organic peeling solution or the like (FIG. 5P).

次に、第2のUBM膜32の、第1層目のドライフィルム211で覆われていた不要部分を、柱状電極35及びチップ間接合電極34をマスクとして除去する(図5Q)。これにより、チップ間接合電極34及び柱状電極35を形成するためのめっき処理に用いられるめっき電極(図示せず)も除去される。 Next, unnecessary portions of the second UBM film 32 covered with the first dry film 211 are removed using the columnar electrodes 35 and the inter-chip bonding electrodes 34 as masks (FIG. 5Q). As a result, the plating electrodes (not shown) used in the plating process for forming the inter-chip bonding electrodes 34 and the columnar electrodes 35 are also removed.

次に、第2半導体チップ102の準備工程について、図6A~図6Qを参照しつつ説明する。 Next, preparation steps for the second semiconductor chip 102 will be described with reference to FIGS. 6A to 6Q.

第2半導体チップ102のウエハプロセスが完了した半導体ウエハを用意する(図6A)。第2半導体チップ102のウエハプロセスは、半導体基板50上にトランジスタ等の回路素子(図示せず)を形成する工程、半導体基板50の表面にSiO等の絶縁体で構成される層間絶縁膜51を形成する工程、層間絶縁膜51の表面にチップ電極52を形成する工程及び層間絶縁膜51の表面にチップ電極52を部分的に露出させるようにパッシベーション膜53を形成する工程を含む。第2半導体チップ102を含む半導体ウエハは、回路素子が形成される素子形成領域と、素子形成領域を区画するスクライブライン110を備える。層間絶縁膜51は半導体基板50の表面全体を被覆し、パッシベーション膜53は、素子形成領域を被覆する。パッシベーション膜53は、スクライブライン110を露出させる開口部53Aを備える。 A semiconductor wafer on which the wafer process of the second semiconductor chip 102 has been completed is prepared (FIG. 6A). The wafer process of the second semiconductor chip 102 includes a step of forming circuit elements (not shown) such as transistors on the semiconductor substrate 50, and an interlayer insulating film 51 made of an insulator such as SiO 2 on the surface of the semiconductor substrate 50. , forming a chip electrode 52 on the surface of the interlayer insulating film 51 , and forming a passivation film 53 on the surface of the interlayer insulating film 51 so as to partially expose the chip electrode 52 . A semiconductor wafer including the second semiconductor chip 102 has an element formation region in which a circuit element is formed, and a scribe line 110 that defines the element formation region. An interlayer insulating film 51 covers the entire surface of the semiconductor substrate 50, and a passivation film 53 covers an element formation region. The passivation film 53 has openings 53A that expose the scribe lines 110 .

次に、例えば、スピンコート法を用いて、第2半導体チップ102の表面に、ポリイミドまたはPBO等の感光性有機系絶縁部材を塗布することで、パッシベーション膜53、チップ電極52及びスクライブライン110の表面を覆う下層絶縁膜61を形成する。続いて、下層絶縁膜61に露光及び現像処理を施すことにより、チップ電極52の表面を部分的に露出させる開口部61A及びスクライブライン110を露出させる開口部61Bを下層絶縁膜61に形成する。下層絶縁膜61の端部61Eは、パッシベーション膜53の端部53Eよりも第2半導体チップ102の内周側に配置される。その後、熱処理によって下層絶縁膜61を硬化させる(図6B)。 Next, for example, by applying a photosensitive organic insulating member such as polyimide or PBO to the surface of the second semiconductor chip 102 by spin coating, the passivation film 53, the chip electrode 52 and the scribe line 110 are formed. A lower insulating film 61 is formed to cover the surface. Subsequently, the lower insulating film 61 is exposed and developed to form an opening 61A for partially exposing the surface of the chip electrode 52 and an opening 61B for exposing the scribe line 110 in the lower insulating film 61. The end portion 61E of the lower insulating film 61 is arranged closer to the inner peripheral side of the second semiconductor chip 102 than the end portion 53E of the passivation film 53 is. After that, the lower insulating film 61 is cured by heat treatment (FIG. 6B).

次に、下層絶縁膜61の表面、開口部61Aにおいて露出するチップ電極52の表面を覆う第3UBM膜71を形成する(図6C)。第3UBM膜71は、例えば、スパッタ法を用いて、Ti膜及びCu膜を順次成膜することで形成される。Ti膜は、下層絶縁膜61と再配線80との密着性を高めるための密着層として機能する。Cu膜は、再配線80を電解めっき法によって形成するためのシード層として機能する。 Next, a third UBM film 71 is formed to cover the surface of the lower insulating film 61 and the surface of the chip electrode 52 exposed in the opening 61A (FIG. 6C). The third UBM film 71 is formed by sequentially forming a Ti film and a Cu film using, for example, a sputtering method. The Ti film functions as an adhesion layer for enhancing adhesion between the lower insulating film 61 and the rewiring 80 . The Cu film functions as a seed layer for forming the rewiring 80 by electroplating.

次に、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて、第3UBM膜71の表面に、再配線80のパターンに対応した開口部400Aを有するレジストマスク400を形成する(図6D)。レジストマスク400は、第3UBM膜71上に感光性のレジストを塗布し、感光性のレジストに露光及び現像処理を施すことで形成される。 Next, using a known photolithographic technique, a resist mask 400 having openings 400A corresponding to the pattern of the rewiring 80 is formed on the surface of the third UBM film 71 (FIG. 6D). The resist mask 400 is formed by applying a photosensitive resist onto the third UBM film 71 and exposing and developing the photosensitive resist.

次に、電界めっき法を用いて、第3UBM膜71の表面に再配線80を形成する(図6E)。具体的には、めっき液に半導体基板50の表面を浸漬し、第3UBM膜71に接続されためっき電極(図示せず)に電流を供給する。これにより、第3UBM膜71(シード層)の露出部分に金属が析出し、第3UBM膜71上に再配線80が形成される。再配線80の材料として、例えばCuを用いることができる。この場合、第3UBM膜71を構成するシード層は、再配線80のCuに取り込まれる。従って、再配線80と下層絶縁膜61との間に、密着層として機能するTi膜が介在する構造となる。 Next, using electroplating, a rewiring 80 is formed on the surface of the third UBM film 71 (FIG. 6E). Specifically, the surface of the semiconductor substrate 50 is immersed in a plating solution, and current is supplied to a plating electrode (not shown) connected to the third UBM film 71 . As a result, metal is deposited on the exposed portion of the third UBM film 71 (seed layer), and the rewiring 80 is formed on the third UBM film 71 . For example, Cu can be used as the material of the rewiring 80 . In this case, the seed layer forming the third UBM film 71 is incorporated into the Cu of the rewiring 80 . Therefore, a structure is obtained in which a Ti film that functions as an adhesion layer is interposed between the rewiring 80 and the lower insulating film 61 .

再配線80の形成後、公知のアッシングプロセスまたは有機溶剤などを用いてレジストマスク400を除去する。その後、第3UBM膜71の、レジストマスク400で覆われていた不要部分を、再配線80をマスクとして除去する(図6F)。 After forming the rewiring 80, the resist mask 400 is removed using a known ashing process or an organic solvent. Thereafter, unnecessary portions of the third UBM film 71 covered with the resist mask 400 are removed using the rewiring 80 as a mask (FIG. 6F).

次に、例えば、スピンコート法を用いて、上記の各処理を経ることによって形成された構造体の表面に、ポリイミドまたはPBO等の感光性有機系絶縁部材を塗布することで、下層絶縁膜61、再配線80及びスクライブライン110を覆う上層絶縁膜62を形成する。続いて、上層絶縁膜62に露光及び現像処理を施すことにより、再配線80の表面を部分的に露出させる開口部62A及びスクライブライン110を露出させる開口部62Bを上層絶縁膜62に形成する。開口部62Aは、平面視においてチップ間接合電極74が形成される領域に内包される領域に形成される。上層絶縁膜62の端部62Eは、パッシベーション膜53の端部53Eよりも第2半導体チップ102の内周側に配置され、下層絶縁膜61の端部61Eよりも第2半導体チップ102の外周側に配置される。その後、熱処理によって上層絶縁膜62を硬化させる(図6G)。 Next, for example, using a spin coating method, a photosensitive organic insulating member such as polyimide or PBO is applied to the surface of the structure formed through the above processes, thereby forming the lower insulating film 61. , an upper insulating film 62 covering the rewiring 80 and the scribe line 110 is formed. Subsequently, the upper insulating film 62 is exposed and developed to form an opening 62A partially exposing the surface of the rewiring 80 and an opening 62B exposing the scribe line 110 in the upper insulating film 62. The opening 62A is formed in a region included in the region where the inter-chip bonding electrode 74 is formed in plan view. The end portion 62E of the upper insulating film 62 is arranged closer to the inner periphery of the second semiconductor chip 102 than the end portion 53E of the passivation film 53, and is closer to the outer periphery of the second semiconductor chip 102 than the end portion 61E of the lower insulating film 61. placed in After that, the upper insulating film 62 is cured by heat treatment (FIG. 6G).

次に、上層絶縁膜62の表面、開口部62Aにおいて露出する再配線80の表面を覆う第4UBM膜72を形成する(図6H)。第4UBM膜72は、例えば、スパッタ法を用いて、Ti膜及びCu膜を順次成膜することで形成される。Ti膜は、上層絶縁膜62とチップ間接合電極74との密着性を高めるための密着層として機能する。Cu膜は、チップ間接合電極74を電解めっき法によって形成するためのシード層として機能する。 Next, a fourth UBM film 72 is formed to cover the surface of the upper insulating film 62 and the surface of the rewiring 80 exposed in the opening 62A (FIG. 6H). The fourth UBM film 72 is formed by sequentially forming a Ti film and a Cu film using, for example, a sputtering method. The Ti film functions as an adhesion layer for enhancing adhesion between the upper insulating film 62 and the inter-chip junction electrode 74 . The Cu film functions as a seed layer for forming the inter-chip bonding electrodes 74 by electroplating.

次に、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて、第4UBM膜72の表面に、チップ間接合電極74の形成予定位置に開口部401Aを有するレジストマスク401を形成する(図6I)。レジストマスク401は、第4UBM膜72上に感光性のレジストを塗布し、感光性のレジストに露光及び現像処理を施すことで形成される。レジストマスク401の開口部401Aは、上層絶縁膜62の開口部62Aを内包し、開口部62Aを露出させる。 Next, using a known photolithography technique, a resist mask 401 having an opening 401A at the position where the inter-chip bonding electrode 74 is to be formed is formed on the surface of the fourth UBM film 72 (FIG. 6I). The resist mask 401 is formed by applying a photosensitive resist onto the fourth UBM film 72 and exposing and developing the photosensitive resist. The opening 401A of the resist mask 401 encloses the opening 62A of the upper insulating film 62 and exposes the opening 62A.

次に、電界めっき法を用いて、レジストマスク401の開口部401Aにおいて露出した第4UBM膜72の表面にチップ間接合電極74を形成する(図6J)。具体的には、めっき液に半導体基板50の表面を浸漬し、第4UBM膜72に接続されためっき電極(図示せず)に電流を供給する。これにより、第4UBM膜72(シード層)の露出部分に金属が析出し、第4UBM膜72上にチップ間接合電極74が形成される。チップ間接合電極74は、第4UBM膜72を介して再配線80に接続される。チップ間接合電極74の材料として、SnAgを含む半田への拡散が生じないNiを好適に用いることが可能である。この場合、再配線80の表面の、開口部62Aにおいて露出する部分に、Ti、Cu及びNiが積層される構造となる。 Next, using an electroplating method, an inter-chip bonding electrode 74 is formed on the surface of the fourth UBM film 72 exposed in the opening 401A of the resist mask 401 (FIG. 6J). Specifically, the surface of the semiconductor substrate 50 is immersed in a plating solution, and current is supplied to a plating electrode (not shown) connected to the fourth UBM film 72 . As a result, metal is deposited on the exposed portion of the fourth UBM film 72 (seed layer), and the inter-chip bonding electrode 74 is formed on the fourth UBM film 72 . The inter-chip junction electrode 74 is connected to the rewiring 80 via the fourth UBM film 72 . As a material for the inter-chip bonding electrode 74, Ni, which does not diffuse into solder containing SnAg, can be preferably used. In this case, Ti, Cu, and Ni are layered on the surface of the rewiring 80 exposed in the opening 62A.

次に、電解めっき法を用いて、チップ間接合電極74上にSnAg系の半田により構成される接合部材92を形成する(図6K)。具体的には、レジストマスク401を残したまま、めっき液に半導体基板50の表面を浸漬し、第4UBM膜72に接続されためっき電極(図示せず)に電流を供給する。これにより、チップ間接合電極74の表面に金属が析出し、チップ間接合電極74上に接合部材92が形成される。 Next, using electrolytic plating, a bonding member 92 made of SnAg-based solder is formed on the inter-chip bonding electrode 74 (FIG. 6K). Specifically, with the resist mask 401 left, the surface of the semiconductor substrate 50 is immersed in a plating solution, and current is supplied to a plating electrode (not shown) connected to the fourth UBM film 72 . As a result, metal is deposited on the surfaces of the inter-chip bonding electrodes 74 to form the bonding members 92 on the inter-chip bonding electrodes 74 .

次に、公知のアッシングプロセスまたは有機溶剤などを用いてレジストマスク401を除去する(図6L)。次に、チップ間接合電極74をマスクとして、上層絶縁膜62の表面及びスクライブライン110の表面を覆う、第4UBM膜72の不要部分を除去する(図6M)。 Next, the resist mask 401 is removed using a known ashing process or an organic solvent (FIG. 6L). Next, using the inter-chip junction electrode 74 as a mask, an unnecessary portion of the fourth UBM film 72 covering the surface of the upper insulating film 62 and the surface of the scribe line 110 is removed (FIG. 6M).

次に、第2半導体チップ102の電極形成面にフラックスを塗布した後、第2半導体チップ102にリフロー処理を施すことで、接合部材92の形状をボール状にする(図6N、図6O)。 Next, flux is applied to the electrode forming surface of the second semiconductor chip 102, and then the second semiconductor chip 102 is subjected to a reflow process to form the bonding member 92 into a ball shape (FIGS. 6N and 6O).

次に、半導体基板50を含む半導体ウエハのスクライブライン110に沿って、半導体基板50に溝120を形成する(図6P)。溝120は、半導体基板50を貫通しない深さで形成される。例えば、溝120の幅に対応した幅を有するダイシングブレード(図示せず)を、スクライブライン110に沿って走査することで溝120を形成することができる。なお、溝120の形成の前または後に、半導体基板50の厚さが所望の厚さとなるように、半導体基板50の裏面S22を研削してもよい。溝120の形成の後に半導体基板50の裏面S22を研削する場合には、研削により後退する半導体基板50の裏面S22が、溝120の底部に達しないように研削を行う。 Next, grooves 120 are formed in the semiconductor substrate 50 along the scribe lines 110 of the semiconductor wafer including the semiconductor substrate 50 (FIG. 6P). The trench 120 is formed with a depth that does not penetrate the semiconductor substrate 50 . For example, the grooves 120 can be formed by scanning a dicing blade (not shown) having a width corresponding to the width of the grooves 120 along the scribe lines 110 . Before or after forming the grooves 120, the back surface S22 of the semiconductor substrate 50 may be ground so that the semiconductor substrate 50 has a desired thickness. When the rear surface S22 of the semiconductor substrate 50 is ground after the formation of the groove 120, the rear surface S22 of the semiconductor substrate 50, which is receded by grinding, does not reach the bottom of the groove 120. FIG.

次に、溝120の形成に用いたダイシングブレードの幅よりも小さい幅を有するダイシングブレード(図示せず)を、溝120の内側に挿入して、半導体基板50を含む半導体ウエハをスクライブライン110に沿って切断する。これにより、半導体基板50の側面に、凹部55及び突出部56が形成されると共に、第2の半導体チップ102が個片化される(図6Q)。 Next, a dicing blade (not shown) having a width smaller than that of the dicing blade used to form the grooves 120 is inserted into the grooves 120 to scribe the semiconductor wafer including the semiconductor substrate 50 along the scribe lines 110. cut along. As a result, recesses 55 and protrusions 56 are formed on the side surface of the semiconductor substrate 50, and the second semiconductor chips 102 are singulated (FIG. 6Q).

次に、パッケージング工程について、図7A~図7Eを参照しつつ説明する。 Next, the packaging process will be described with reference to FIGS. 7A-7E.

はじめに、第1半導体チップ101を用意する(図7A)。次に、第1半導体チップ101と第2半導体チップ102とを接合する(図7B)。具体的には、第2半導体チップ102のチップ間接合電極74上に形成された接合部材92を第1半導体チップ101のチップ間接合電極34に接触させた状態でリフロー処理を行う。これにより、第1半導体チップ101のチップ間接合電極34の各々と、第2半導体チップ102のチップ間接合電極74とが、接合部材92を介して電気的及び機械的に接合される。第1半導体チップ101と第2半導体チップ102との間には、チップ間接合電極34、74及び接合部材92の厚みに応じた隙間300が形成される。 First, a first semiconductor chip 101 is prepared (FIG. 7A). Next, the first semiconductor chip 101 and the second semiconductor chip 102 are bonded together (FIG. 7B). Specifically, the reflow process is performed while the bonding members 92 formed on the inter-chip bonding electrodes 74 of the second semiconductor chip 102 are in contact with the inter-chip bonding electrodes 34 of the first semiconductor chip 101 . Thereby, each of the inter-chip bonding electrodes 34 of the first semiconductor chip 101 and the inter-chip bonding electrodes 74 of the second semiconductor chip 102 are electrically and mechanically bonded via the bonding member 92 . A gap 300 is formed between the first semiconductor chip 101 and the second semiconductor chip 102 according to the thicknesses of the inter-chip bonding electrodes 34 and 74 and the bonding member 92 .

次に、第1半導体チップ101の電極形成面S11の側に、第2半導体チップ102及び柱状電極35を内部に埋め込むように封止樹脂90を形成する(図7C)。封止樹脂90の形成は、例えば、コンプレッションモールドまたはスクリーン印刷により行うことが可能である。封止樹脂90は、第1半導体チップ101と、第2半導体チップ102の内周領域R21との間(すなわち隙間300)、及び第1半導体チップ101と、第2半導体チップ102の外周領域R22との間にそれぞれ充填される。また、封止樹脂90は、柱状電極35と第2半導体チップ102との間に充填される。接合部材92の側面は、第1半導体チップ101と第2半導体チップ102との間に形成された隙間300に充填された封止樹脂90によって覆われる。なお、封止樹脂90の隙間300に充填される部分と、封止樹脂90の第2半導体チップ102と柱状電極35との間に充填される部分には、互いに同一サイズのフィラーが含まれる。 Next, a sealing resin 90 is formed on the side of the electrode forming surface S11 of the first semiconductor chip 101 so as to embed the second semiconductor chip 102 and the columnar electrodes 35 therein (FIG. 7C). Formation of the sealing resin 90 can be performed by, for example, compression molding or screen printing. The sealing resin 90 is provided between the first semiconductor chip 101 and the inner peripheral region R21 of the second semiconductor chip 102 (that is, the gap 300) and between the first semiconductor chip 101 and the outer peripheral region R22 of the second semiconductor chip 102. are filled respectively between Also, the sealing resin 90 is filled between the columnar electrodes 35 and the second semiconductor chip 102 . The side surface of the bonding member 92 is covered with the sealing resin 90 filling the gap 300 formed between the first semiconductor chip 101 and the second semiconductor chip 102 . The portion of the sealing resin 90 that fills the gap 300 and the portion of the sealing resin 90 that fills between the second semiconductor chip 102 and the columnar electrode 35 contain fillers of the same size.

次に、封止樹脂90の、柱状電極35の頂部及び第2半導体チップ102の裏面S22を覆う部分を研削により除去することにより、柱状電極35の頂部及び第2半導体チップ102の裏面S22を露出させる(図7D)。封止樹脂90の研削には、グラインダを用いることが可能である。なお、第2半導体チップ102の裏面S22を封止樹脂90で覆うパッケージ形態とする場合、柱状電極35の頂部の高さ位置を、第2半導体チップ102の裏面S22の高さ位置よりも高い位置に配置し、封止樹脂90の研削により柱状電極35の頂部のみを露出させる。 Next, a portion of the sealing resin 90 covering the top of the columnar electrode 35 and the back surface S22 of the second semiconductor chip 102 is removed by grinding, thereby exposing the top of the columnar electrode 35 and the back surface S22 of the second semiconductor chip 102. (Fig. 7D). A grinder can be used for grinding the sealing resin 90 . In the case of a package form in which the rear surface S22 of the second semiconductor chip 102 is covered with the sealing resin 90, the height of the top of the columnar electrode 35 is set higher than the height of the rear surface S22 of the second semiconductor chip 102. , and only the tops of the columnar electrodes 35 are exposed by grinding the sealing resin 90 .

次に、封止樹脂90から露出した柱状電極35の頂部に外部接続端子91を形成する(図7E)。外部接続端子91は、例えば、柱状電極35の頂部に例えばSnAgを含む半田ボールを搭載した後にリフロー処理を行うことで形成される。また、スクリーン印刷により柱状電極35の頂部に例えばSnAgを含む導体ペーストを形成した後にリフロー処理を行うことで外部接続端子91を形成することも可能である。 Next, external connection terminals 91 are formed on the tops of the columnar electrodes 35 exposed from the sealing resin 90 (FIG. 7E). The external connection terminal 91 is formed, for example, by mounting a solder ball containing, for example, SnAg on the top of the columnar electrode 35 and then performing a reflow process. Further, it is also possible to form the external connection terminals 91 by forming a conductor paste containing, for example, SnAg on the tops of the columnar electrodes 35 by screen printing and then performing a reflow treatment.

本発明の実施形態に係る半導体装置1及びその製造方法によれば、第2半導体チップ102は、厚さが相対的に厚い内周領域R21と、厚さが相対的に薄い外周領域R22を有する。すなわち、第2半導体チップ102は、内周側から外周側に向けて、厚さが段階的に薄くなっており、その側面に段差構造を有する。換言すれば、第1半導体チップ101と第2半導体チップ102との間に形成された隙間は、内周側から外周側に向けて段階的に広くなる。これにより、封止樹脂90が、第1半導体チップ101と第2半導体チップ102との間に形成される隙間300に向けて流動する経路の幅を広くすることができ、隙間300への封止樹脂90の流入を促進させることができる。更に、封止樹脂90が第2半導体チップ102の側面に形成された段差構造に沿って流動することで、隙間300への封止樹脂90の流入を更に促進させることができる。これにより、隙間300への封止樹脂90の充填を促進させることができ、隙間300において、封止樹脂90の未充填が生じるリスクを抑制することができる。従って、第1半導体チップ101と第2半導体チップ102との接合に用いられる接合部材92の側面をまんべんなく封止樹脂90で覆うことが可能となり、第1半導体チップ101と第2半導体チップ102との接合における信頼性を高めることが可能となる。 According to the semiconductor device 1 and the manufacturing method thereof according to the embodiment of the present invention, the second semiconductor chip 102 has an inner peripheral region R21 with a relatively thick thickness and an outer peripheral region R22 with a relatively thin thickness. . That is, the thickness of the second semiconductor chip 102 is gradually reduced from the inner peripheral side to the outer peripheral side, and has a stepped structure on its side surface. In other words, the gap formed between the first semiconductor chip 101 and the second semiconductor chip 102 widens stepwise from the inner peripheral side to the outer peripheral side. As a result, the width of the path through which the sealing resin 90 flows toward the gap 300 formed between the first semiconductor chip 101 and the second semiconductor chip 102 can be widened. Inflow of the resin 90 can be promoted. Furthermore, the flow of the sealing resin 90 along the step structure formed on the side surface of the second semiconductor chip 102 can further promote the flow of the sealing resin 90 into the gap 300 . As a result, filling of the gap 300 with the sealing resin 90 can be accelerated, and the risk of the gap 300 not being filled with the sealing resin 90 can be suppressed. Therefore, it is possible to evenly cover the side surface of the bonding member 92 used for bonding the first semiconductor chip 101 and the second semiconductor chip 102 with the sealing resin 90 , so that the first semiconductor chip 101 and the second semiconductor chip 102 are bonded together. It becomes possible to improve the reliability in joining.

ここで、半田ボール等の半田端子を有する半導体装置をプリント基板に実装する場合、半導体装置とプリント基板との間に形成される隙間に、アンダーフィル材を充填することで半田端子を固定することが一般的に行われている。これにより、半導体装置とプリント基板との接合における信頼性が確保される。 Here, when a semiconductor device having solder terminals such as solder balls is mounted on a printed circuit board, the solder terminals are fixed by filling an underfill material in a gap formed between the semiconductor device and the printed circuit board. is commonly performed. This ensures the reliability of the bonding between the semiconductor device and the printed circuit board.

一方、本実施形態に係る半導体装置1において、第1半導体チップ101と第2半導体チップ102との間に形成される隙間300にアンダーフィル材を充填する場合について考える。半導体装置1において、第2半導体チップ102の周囲は柱状電極35によって囲まれている。第2半導体チップ102と柱状電極35との間隔は極めて狭いことから、アンダーフィル材を供給するためのディスペンサのノズルが、柱状電極35と干渉し、ノズル先端を、第1半導体チップ101と第2半導体チップ102との接合部の近傍に配置することが困難である。つまり、本実施形態に係る半導体装置1によれば、第1半導体チップ101と第2半導体チップ102との間に形成される隙間300に、アンダーフィル材を充填することは困難であると考えられる。 On the other hand, in the semiconductor device 1 according to this embodiment, consider the case where the gap 300 formed between the first semiconductor chip 101 and the second semiconductor chip 102 is filled with the underfill material. In the semiconductor device 1 , the circumference of the second semiconductor chip 102 is surrounded by the columnar electrodes 35 . Since the distance between the second semiconductor chip 102 and the columnar electrode 35 is extremely narrow, the nozzle of the dispenser for supplying the underfill material interferes with the columnar electrode 35, causing the tip of the nozzle to be separated from the first semiconductor chip 101 and the second columnar electrode. It is difficult to arrange it near the junction with the semiconductor chip 102 . That is, according to the semiconductor device 1 according to the present embodiment, it is considered difficult to fill the gap 300 formed between the first semiconductor chip 101 and the second semiconductor chip 102 with the underfill material. .

しかし、本実施形態に係る半導体装置1によれば、上記したように、第1半導体チップ101と第2半導体チップ102との間に形成される隙間300への封止樹脂90の充填を促進させることができるので、アンダーフィル材を用いることなく、接合部材92を固定することが可能であり、第1半導体チップ101と第2半導体チップ102との接合における信頼性を高めることが可能である。 However, according to the semiconductor device 1 according to the present embodiment, as described above, the filling of the sealing resin 90 into the gap 300 formed between the first semiconductor chip 101 and the second semiconductor chip 102 is facilitated. Therefore, the bonding member 92 can be fixed without using an underfill material, and the reliability of bonding between the first semiconductor chip 101 and the second semiconductor chip 102 can be improved.

また、封止樹脂90が、第1半導体チップ101、第2半導体チップ102を封止する封止部材として機能すると共に、第1半導体チップ101と第2半導体チップ102の間に形成される隙間300に充填されて接合部材92の側面を覆うことで、接合部材92の機械的強度を補強する補強部材としても機能する。従って、第1半導体チップ101と第2半導体チップ102の間に形成される隙間300に、封止樹脂90とは異なるアンダーフィル材等の補強部材を別途充填する場合と比較して、工程数を少なくすることができる。すなわち、本実施形態に係る半導体装置1によれば、高い信頼性を有するマルチチップWL-CSPを低コストで製造することが可能となる。 In addition, the sealing resin 90 functions as a sealing member that seals the first semiconductor chip 101 and the second semiconductor chip 102, and also the gap 300 formed between the first semiconductor chip 101 and the second semiconductor chip 102. It also functions as a reinforcing member that reinforces the mechanical strength of the joint member 92 by being filled in and covering the side surface of the joint member 92 . Therefore, the number of steps can be reduced compared to the case of separately filling the gap 300 formed between the first semiconductor chip 101 and the second semiconductor chip 102 with a reinforcing member such as an underfill material different from the sealing resin 90 . can be reduced. That is, according to the semiconductor device 1 according to this embodiment, it is possible to manufacture a highly reliable multi-chip WL-CSP at low cost.

[第2の実施形態]
図8は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置1Aの構成を示す断面図である。図9は、半導体装置1Aを構成する、本発明の第2の実施形態に係る第2半導体チップ102Aの構成を示す断面図である。
[Second embodiment]
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of a semiconductor device 1A according to the second embodiment of the invention. FIG. 9 is a cross-sectional view showing the configuration of a second semiconductor chip 102A according to the second embodiment of the present invention, which constitutes the semiconductor device 1A.

第2の実施形態に係る第2半導体チップ102Aは、上層絶縁膜62の端部62Eの位置が、第1の実施形態に係る第2半導体チップ102と異なる。すなわち、第2半導体チップ102Aにおいて、パッシベーション膜53の端部53Eは、層間絶縁膜51の端部51Eよりも第2半導体チップ102Aの内周側に配置されている。下層絶縁膜61の端部61Eは、パッシベーション膜53の端部53Eよりも第2半導体チップ102Aの内周側に配置されている。上層絶縁膜62の端部62Eは、下層絶縁膜61の端部61Eよりも第2半導体チップ102Aの内周側に配置されている。すなわち、第2半導体チップ102Aにおいて、下層絶縁膜61の端部61Eは、上層絶縁膜62から露出した構造となっている。 The second semiconductor chip 102A according to the second embodiment differs from the second semiconductor chip 102 according to the first embodiment in the position of the end portion 62E of the upper insulating film 62 . That is, in the second semiconductor chip 102A, the end portion 53E of the passivation film 53 is arranged closer to the inner peripheral side of the second semiconductor chip 102A than the end portion 51E of the interlayer insulating film 51 is. The end portion 61E of the lower insulating film 61 is arranged closer to the inner peripheral side of the second semiconductor chip 102A than the end portion 53E of the passivation film 53 is. The end portion 62E of the upper insulating film 62 is arranged closer to the inner circumference of the second semiconductor chip 102A than the end portion 61E of the lower insulating film 61 is. That is, in the second semiconductor chip 102A, the end portion 61E of the lower insulating film 61 is exposed from the upper insulating film 62. As shown in FIG.

ここで、第2半導体チップ102Aの上層絶縁膜62が延在する範囲を内周領域R21と定義し、第2半導体チップ102Aの内周領域R21を囲む領域を外周領域R22と定義する。更に、外周領域R22内における、層間絶縁膜51が延在し、下層絶縁膜61が延在しない範囲を第1外周領域R23と定義し、外周領域R22内における下層絶縁膜61が延在する範囲を第2外周領域R25と定義し、第1外周領域R23を囲む領域を最外周領域R24と定義する。チップ間接合電極74は、内周領域R21に設けられている。 Here, the range over which the upper insulating film 62 of the second semiconductor chip 102A extends is defined as an inner peripheral region R21, and the region surrounding the inner peripheral region R21 of the second semiconductor chip 102A is defined as an outer peripheral region R22. Further, the range in which the interlayer insulating film 51 extends and the lower layer insulating film 61 does not extend in the outer peripheral region R22 is defined as a first outer peripheral region R23, and the range in which the lower insulating film 61 extends in the outer peripheral region R22. is defined as a second peripheral region R25, and the region surrounding the first peripheral region R23 is defined as an outermost peripheral region R24. The inter-chip junction electrode 74 is provided in the inner peripheral region R21.

第2半導体チップ102Aは、内周領域R21において、半導体基板50、層間絶縁膜51、下層絶縁膜61及び上層絶縁膜62を含む。第2半導体チップ102Aは、第2外周領域R25において、上層絶縁膜62を含まず、下層絶縁膜61、半導体基板50及び層間絶縁膜51を含む。第2半導体チップ102Aは、第1外周領域R23において、上層絶縁膜62及び下層絶縁膜61を含まず、半導体基板50及び層間絶縁膜51を含む。第2半導体チップ102Aは、最外周領域R24において、層間絶縁膜51、下層絶縁膜61及び上層絶縁膜62を含まず、半導体基板50(突出部56)を含む。 The second semiconductor chip 102A includes a semiconductor substrate 50, an interlayer insulating film 51, a lower insulating film 61 and an upper insulating film 62 in the inner peripheral region R21. The second semiconductor chip 102A does not include the upper insulating film 62 but includes the lower insulating film 61, the semiconductor substrate 50, and the interlayer insulating film 51 in the second peripheral region R25. The second semiconductor chip 102A does not include the upper insulating film 62 and the lower insulating film 61, but includes the semiconductor substrate 50 and the interlayer insulating film 51 in the first peripheral region R23. The second semiconductor chip 102A does not include the interlayer insulating film 51, the lower layer insulating film 61 and the upper layer insulating film 62, but includes the semiconductor substrate 50 (protruding portion 56) in the outermost peripheral region R24.

第2半導体チップ102Aの内周領域R21における厚さT1は、半導体基板50の裏面S22から上層絶縁膜62の表面までの距離に相当し、例えば、200~250μm程度である。第2半導体チップ102Aの第1外周領域R23における厚さT2は、半導体基板50の裏面S22から層間絶縁膜51の表面までの距離に相当し、例えば、180~230μm程度である。第2半導体チップ102Aの最外周領域R24における厚さT3は、半導体基板50の突出部56の厚さに相当し、例えば、40~60μm程度である。第2半導体チップ102Aの第2外周領域R25における厚さT4は、半導体基板50の裏面S22から下層絶縁膜61の表面までの距離に相当し、例えば、190~240μm程度である。なお、常にT3<T2<T4<T1が成立するものとする。半導体基板50の凹部55の、半導体基板50の厚さ方向における深さは、例えば、120~190μm程度である。 The thickness T1 in the inner peripheral region R21 of the second semiconductor chip 102A corresponds to the distance from the rear surface S22 of the semiconductor substrate 50 to the surface of the upper insulating film 62, and is, for example, approximately 200 to 250 μm. The thickness T2 in the first peripheral region R23 of the second semiconductor chip 102A corresponds to the distance from the rear surface S22 of the semiconductor substrate 50 to the surface of the interlayer insulating film 51, and is, for example, approximately 180 to 230 μm. The thickness T3 in the outermost peripheral region R24 of the second semiconductor chip 102A corresponds to the thickness of the projecting portion 56 of the semiconductor substrate 50, and is, for example, approximately 40 to 60 μm. The thickness T4 in the second peripheral region R25 of the second semiconductor chip 102A corresponds to the distance from the rear surface S22 of the semiconductor substrate 50 to the surface of the lower insulating film 61, and is, for example, approximately 190 to 240 μm. Note that T3<T2<T4<T1 is always established. The depth of the recess 55 of the semiconductor substrate 50 in the thickness direction of the semiconductor substrate 50 is, for example, about 120 to 190 μm.

このように、第2半導体チップ102Aは、内周側から外周側に向けて、厚さが段階的に厚くなっている。換言すれば、第2半導体チップ102Aは、その主面と平行な方向における端部位置が、第2半導体チップ102Aの厚さ方向に沿って変化する段差構造を有し、第1半導体チップ101と第2半導体チップ102Aとの間に形成された隙間は、内周側から外周側に向けて段階的に広くなる。 Thus, the thickness of the second semiconductor chip 102A increases stepwise from the inner peripheral side to the outer peripheral side. In other words, the second semiconductor chip 102A has a stepped structure in which the end position in the direction parallel to the main surface thereof changes along the thickness direction of the second semiconductor chip 102A. The gap formed between the second semiconductor chip 102A widens stepwise from the inner peripheral side to the outer peripheral side.

第2半導体チップ102Aの第1外周領域R23における幅は、半導体基板50の凹部55の端面から下層絶縁膜61の端部61Eまでの距離に相当し、例えば、5~20μm程度である。第2半導体チップ102Aの第2外周領域R25における幅は、下層絶縁膜61の端部61Eから上層絶縁膜62の端部62Eまでの距離に相当し、例えば、5~10μm程度である。 The width of the first peripheral region R23 of the second semiconductor chip 102A corresponds to the distance from the end face of the recess 55 of the semiconductor substrate 50 to the end 61E of the lower insulating film 61, and is, for example, about 5 to 20 μm. The width of the second peripheral region R25 of the second semiconductor chip 102A corresponds to the distance from the edge 61E of the lower insulating film 61 to the edge 62E of the upper insulating film 62, and is about 5 to 10 μm, for example.

第2の実施形態に係る半導体装置1Aによれば、第1の実施形態に係る半導体装置1と同様、第1半導体チップ101と第2半導体チップ102Aとの間に形成される隙間300への封止樹脂90の充填を促進させることができる。これにより、第1半導体チップ101と第2半導体チップ102Aとの接合に用いられる接合部材92の側面をまんべんなく封止樹脂90で覆うことが可能となり、第1半導体チップ101と第2半導体チップ102Aとの接合における信頼性を高めることが可能となる。 According to the semiconductor device 1A according to the second embodiment, similarly to the semiconductor device 1 according to the first embodiment, the gap 300 formed between the first semiconductor chip 101 and the second semiconductor chip 102A is sealed. Filling of the stopper resin 90 can be accelerated. As a result, it becomes possible to evenly cover the side surface of the bonding member 92 used for bonding the first semiconductor chip 101 and the second semiconductor chip 102A with the sealing resin 90, and the first semiconductor chip 101 and the second semiconductor chip 102A are It becomes possible to improve the reliability in the joining of the.

ここで、一般的に、素子形成領域及び素子形成領域を区画するスクライブラインを縮小することで、1枚の半導体ウエハから得られる半導体チップの数を増加させることができる。特に、回路素子が形成されないスクライブラインの幅を縮小することで、回路素子の縮小を行うことなく、1枚の半導体ウエハから得られる半導体チップの数を増加させることができる。しかし、スクライブラインの幅が縮小された場合、下層絶縁膜を上層絶縁膜で被覆するための領域の確保が困難となる。 Here, in general, the number of semiconductor chips obtained from one semiconductor wafer can be increased by reducing the element formation regions and the scribe lines that define the element formation regions. In particular, by reducing the width of scribe lines where circuit elements are not formed, the number of semiconductor chips obtained from one semiconductor wafer can be increased without reducing the circuit elements. However, when the width of the scribe line is reduced, it becomes difficult to secure a region for covering the lower insulating film with the upper insulating film.

そこで、上層絶縁膜の端部を下層絶縁膜の表面上に配置するという構成により、スクライブラインの幅が縮小された半導体チップにおいても、再配線層を上層絶縁膜により被覆することが可能となり、再配線層が大気に晒されることにより腐食を生じ長期信頼性の低下を生じるという問題を解決することが可能となる。また、チップ端部の最上層配線はパッシベーション膜により保護されているため、上層絶縁膜を備えた一般的なWL-CSPにおいては、最上層配線上のパッシベーション膜を下層絶縁膜により被覆することは不要である。 Therefore, by arranging the end portion of the upper insulating film on the surface of the lower insulating film, it becomes possible to cover the rewiring layer with the upper insulating film even in a semiconductor chip in which the width of the scribe line is reduced. It is possible to solve the problem of deterioration of long-term reliability due to corrosion caused by exposing the rewiring layer to the atmosphere. In addition, since the top layer wiring at the edge of the chip is protected by a passivation film, it is not possible to cover the passivation film on the top layer wiring with a lower layer insulation film in a general WL-CSP having an upper layer insulation film. No need.

しかし、マルチチップWL-CSPを構成する半導体チップにおいては、上層絶縁膜上を封止樹脂により封止する形態であるため、上層絶縁膜で被覆された下層絶縁膜から露出する領域、特にチップ電極より外周側に配置された、パッシベーション膜でのみ被覆された最上層配線が、封止樹脂によるフィラーアタックにより、断線などの不具合を生じるおそれがある。 However, in the semiconductor chip constituting the multi-chip WL-CSP, since the upper insulating film is sealed with a sealing resin, the area exposed from the lower insulating film covered with the upper insulating film, especially the chip electrode There is a possibility that the uppermost layer wiring covered only by the passivation film, which is arranged on the outer peripheral side, may cause problems such as disconnection due to filler attack by the sealing resin.

本実施形態に係る第2半導体チップ102Aは、複数の配線層のうち、最上層に設けられた最上層配線54が、チップ電極52よりも第2半導体チップ102Aの外周側に設けられている。最上層配線54は、パッシベーション膜53及び下層絶縁膜61によって覆われている。このように、最上層配線54がパッシベーション膜53及び下層絶縁膜61によって覆われることで、最上層配線54がパッシベーション膜53でのみ被覆される場合と比較して、フィラーアタックによる断線などの不具合を生じるリスクを抑制することができる。これにより、マルチチップWL-CSPの長期信頼性を確保することが可能となる。 In the second semiconductor chip 102A according to the present embodiment, the uppermost layer wiring 54 provided in the uppermost layer among the plurality of wiring layers is provided closer to the outer circumference of the second semiconductor chip 102A than the chip electrodes 52 are. The uppermost layer wiring 54 is covered with a passivation film 53 and a lower layer insulating film 61 . Since the uppermost layer wiring 54 is covered with the passivation film 53 and the lower insulating film 61 in this way, problems such as disconnection due to filler attack can be prevented compared to the case where the uppermost layer wiring 54 is covered only with the passivation film 53. It is possible to control the risks that arise. This makes it possible to ensure long-term reliability of the multi-chip WL-CSP.

なお、チップ間接合電極34は、本発明における第1電極の一例である。チップ間接合電極74は、本発明における第2電極の一例である。層間絶縁膜51は、本発明における第1絶縁膜の一例である。下層絶縁膜61は、本発明における第2絶縁膜の一例である。上層絶縁膜62は、本発明における第3絶縁膜の一例である。 Note that the inter-chip bonding electrode 34 is an example of a first electrode in the present invention. The inter-chip junction electrode 74 is an example of the second electrode in the present invention. The interlayer insulating film 51 is an example of the first insulating film in the present invention. The lower insulating film 61 is an example of the second insulating film in the present invention. The upper insulating film 62 is an example of a third insulating film in the present invention.

1、1A 半導体装置
10、50 半導体基板
11、51 層間絶縁膜
12、52 チップ電極
13、53 パッシベーション膜
14、54 最上層配線
21、61 下層絶縁膜
22、62 上層絶縁膜
34、74 チップ間接合電極
35 柱状電極
40、80 再配線
55 凹部
56 突出部
90 封止樹脂
91 外部接続端子
92 接合部材
101 第1半導体チップ
102、102A 第2半導体チップ
110 スクライブライン
120 溝
300 隙間
R11 内周領域
R12 外周領域
R21 内周領域
R22 外周領域
R23 第1外周領域
R24 最外周領域
R25 第2外周領域
1, 1A semiconductor devices 10, 50 semiconductor substrates 11, 51 interlayer insulating films 12, 52 chip electrodes 13, 53 passivation films 14, 54 uppermost wirings 21, 61 lower insulating films 22, 62 upper insulating films 34, 74 junctions between chips Electrode 35 Columnar electrodes 40, 80 Rewiring 55 Recess 56 Projection 90 Sealing resin 91 External connection terminal 92 Joining member 101 First semiconductor chip 102, 102A Second semiconductor chip 110 Scribe line 120 Groove 300 Gap R11 Inner peripheral region R12 Outer periphery Region R21 Inner peripheral region R22 Outer peripheral region R23 First peripheral region R24 Outermost peripheral region R25 Second peripheral region

Claims (10)

表面に複数の第1電極を有する第1半導体チップと、
前記第1半導体チップの前記表面と隙間を隔てて配置され、前記第1電極の各々に接続された複数の第2電極を表面に有する内周領域、及び前記内周領域を囲み、前記内周領域の厚さよりも薄い厚さを有する外周領域を有する第2半導体チップと、
前記第1半導体チップの前記表面と前記内周領域との間、及び前記第1半導体チップの前記表面と前記外周領域との間にそれぞれ充填された封止樹脂と、
を備え、
前記第2半導体チップは、前記内周領域において、半導体基板、前記半導体基板上に形成される第1絶縁膜、前記第1絶縁膜上に形成される第2絶縁膜、及び前記第2絶縁膜上に形成される第3絶縁膜を含み、前記外周領域において、前記第3絶縁膜を含まず、前記半導体基板及び前記第1絶縁膜を含む
半導体装置。
a first semiconductor chip having a plurality of first electrodes on its surface;
an inner peripheral region having, on the surface thereof, a plurality of second electrodes arranged spaced apart from the surface of the first semiconductor chip and connected to each of the first electrodes; a second semiconductor chip having a peripheral region having a thickness smaller than the thickness of the region;
a sealing resin filled between the surface of the first semiconductor chip and the inner peripheral region and between the surface of the first semiconductor chip and the outer peripheral region;
with
The second semiconductor chip includes, in the inner peripheral region, a semiconductor substrate, a first insulating film formed on the semiconductor substrate, a second insulating film formed on the first insulating film, and the second insulating film. A semiconductor device including a third insulating film formed thereon and not including the third insulating film in the outer peripheral region and including the semiconductor substrate and the first insulating film.
前記第1電極の各々と前記第2電極の各々とを接合する接合部材を含み、
前記接合部材の側面が、前記封止樹脂によって覆われている
請求項1に記載の半導体装置。
a joining member that joins each of the first electrodes and each of the second electrodes;
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a side surface of said joining member is covered with said sealing resin.
前記第1半導体チップは、平面視において前記第2半導体チップを囲む複数の柱状電極を有し、
前記封止樹脂が、前記柱状電極の各々と前記第2半導体チップとの間に充填されている
請求項1又は請求項2に記載の半導体装置。
The first semiconductor chip has a plurality of columnar electrodes surrounding the second semiconductor chip in plan view,
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein said sealing resin is filled between each of said columnar electrodes and said second semiconductor chip.
前記外周領域は、前記内周領域の厚さよりも薄い厚さを有する第1外周領域と、前記第1外周領域を囲み、前記第1外周領域の厚さよりも薄い最外周領域と、
を含む請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の半導体装置。
The outer peripheral region includes a first outer peripheral region having a thickness thinner than the thickness of the inner peripheral region, an outermost peripheral region surrounding the first outer peripheral region and thinner than the thickness of the first outer peripheral region,
4. The semiconductor device according to claim 1, comprising:
前記外周領域は、前記内周領域と前記第1外周領域との間に、前記内周領域の厚さよりも薄い厚さを有し且つ前記第1外周領域の厚さよりも厚い厚さを有する第2外周領域を更に含む
請求項4に記載の半導体装置。
The outer peripheral region, between the inner peripheral region and the first outer peripheral region, has a thickness thinner than the thickness of the inner peripheral region and a thickness greater than the thickness of the first outer peripheral region. 5. The semiconductor device according to claim 4, further comprising two peripheral regions.
前記第2半導体チップは複数の配線層を有し、前記第2外周領域の前記第1絶縁膜上に配置される前記複数の配線層のうち最上層に配置される最上層配線は前記第1絶縁膜上に形成される前記第2絶縁膜に被覆され、前記第2外周領域の前記第2絶縁膜の表面は前記第2絶縁膜上に形成される前記第3絶縁膜から露出する
請求項5に記載の半導体装置。
The second semiconductor chip has a plurality of wiring layers, and among the plurality of wiring layers arranged on the first insulating film in the second peripheral region, the uppermost layer wiring arranged in the uppermost layer is the first wiring layer. It is covered with said 2nd insulating film formed on an insulating film, and the surface of said 2nd insulating film of said 2nd peripheral area|region is exposed from said 3rd insulating film formed on said 2nd insulating film. 6. The semiconductor device according to 5.
前記第2半導体チップは、前記第2電極が設けられた面と交差する側面に、前記第2半導体チップの内周側に凹んだ凹部を有する
請求項5または請求項6に記載の半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 5, wherein the second semiconductor chip has a recess recessed toward the inner periphery of the second semiconductor chip on a side surface that intersects the surface on which the second electrode is provided.
前記内周領域における前記第2半導体チップの厚さは、前記最外周領域における前記第2半導体チップの厚さの3倍以上である
請求項4から請求項7のいずれか1項に記載の半導体装置。
8. The semiconductor according to any one of claims 4 to 7, wherein the thickness of the second semiconductor chip in the inner peripheral region is three times or more the thickness of the second semiconductor chip in the outermost peripheral region. Device.
前記封止樹脂の、前記第1半導体チップと前記第2半導体チップとの間に充填される部分と、前記柱状電極の各々と前記第2半導体チップとの間に充填される部分とが、互いに同じサイズのフィラーを含む
請求項3に記載の半導体装置。
A portion of the sealing resin filled between the first semiconductor chip and the second semiconductor chip, and a portion filled between each of the columnar electrodes and the second semiconductor chip are separated from each other. 4. The semiconductor device according to claim 3, comprising fillers of the same size.
前記第2半導体チップは、内周側から外周側に向けて、厚さが段階的に薄くなっている
請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の半導体装置。
10. The semiconductor device according to claim 1, wherein the thickness of the second semiconductor chip is gradually reduced from the inner peripheral side to the outer peripheral side.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005191436A (en) 2003-12-26 2005-07-14 Renesas Technology Corp Semiconductor device and manufacturing method for the same
JP2008218926A (en) 2007-03-07 2008-09-18 Spansion Llc Semiconductor and method of manufacturing the same
JP2010192867A (en) 2009-01-20 2010-09-02 Renesas Electronics Corp Semiconductor integrated circuit device and semiconductor integrated circuit device manufacturing method
JP2015159449A (en) 2014-02-25 2015-09-03 株式会社ニコン Semiconductor device and electronic camera

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005191436A (en) 2003-12-26 2005-07-14 Renesas Technology Corp Semiconductor device and manufacturing method for the same
JP2008218926A (en) 2007-03-07 2008-09-18 Spansion Llc Semiconductor and method of manufacturing the same
JP2010192867A (en) 2009-01-20 2010-09-02 Renesas Electronics Corp Semiconductor integrated circuit device and semiconductor integrated circuit device manufacturing method
JP2015159449A (en) 2014-02-25 2015-09-03 株式会社ニコン Semiconductor device and electronic camera

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