JPH065778A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH065778A
JPH065778A JP16138692A JP16138692A JPH065778A JP H065778 A JPH065778 A JP H065778A JP 16138692 A JP16138692 A JP 16138692A JP 16138692 A JP16138692 A JP 16138692A JP H065778 A JPH065778 A JP H065778A
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JP
Japan
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electrode
semiconductor device
semiconductor chip
semiconductor
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JP16138692A
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English (en)
Inventor
Masataka Mizukoshi
正孝 水越
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH065778A publication Critical patent/JPH065778A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector

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  • Wire Bonding (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は複数の半導体チップを立体的に配置
する半導体装置に関し、絶縁性、放熱性、接合強度を向
上させ、各半導体チップの位置合せを容易にすることを
目的とする。 【構成】 半導体チップ22を構成する基板24の素子
領域表面に電極25が形成され、該電極25上に金属バ
ンプ23が設けられる。一方、裏面には任意にパターニ
ングされた配線部及び電極パッド28a,28bが形成
された配線層26が形成される。そして、一の半導体チ
ップ22裏面に形成された配線層26の電極28aに、
他の半導体チップ22表面の電極25に形成された金属
バンプ23を接合させて順次積み重ねて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の半導体チップを
立体的に配置する半導体装置に関する。
【0002】近年、半導体装置の大容量化、高密度化か
ら、半導体チップを3次元に配置して高密度化を図るも
のが開発されつつある。そして、より高密度化を図るた
めに、半導体チップ上の電極配置の自由度拡大が望ま
れ、また絶縁性等の諸条件の向上が望まれている。
【0003】
【従来の技術】図4に、従来の立体構造の半導体装置を
説明するための図を示す。図4の半導体装置11は、表
面に電極12aが形成された半導体チップ12上に、絶
縁性のフィルム13が設けられ、該フィルム13上に所
定の配線14aがパターン形成されたテープリード14
が設けられる。
【0004】そして、半導体チップ12の電極12a
と、対応するテープリード14の配線14aの一端と
が、バンプ等により電気的接続が行われ、第1の素子が
構成される。この場合、配線14aの他端が外部接続用
のリードとなる。
【0005】この第1の素子が複数個形成され、それぞ
れが絶縁性フィルムのスペーサ15を介して立体的に積
み重ねられる。そして、パッケージングが行われ、3次
元に実装された半導体装置11が形成されるものであ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図4のように構成され
る半導体装置11は、テープリード14の配線14aの
パターン形成は、半導体チップ12の電極12aの配線
によって決定されることから、任意の配列が困難であ
り、電極12aの数が増加するほど、配線14a(外部
接続用リード)のパターン形成の自由度が小さくなると
いう問題がある。
【0007】また、半導体チップ12(第1の素子等)
を3次元に配置するためには、各間にスペーサ15が必
要となることから、各半導体チップ12a間の熱の流れ
が抑止され、放熱性が悪化するという問題がある。
【0008】さらには、3次元配置のための位置合せ
は、各テープリード14における配線14aの他端の外
部接続用リードで行うことから、正確に各半導体チップ
12間の位置合せすることが困難であるという問題があ
る。
【0009】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、絶縁性、放熱性、接合強度を向上させ、各半導
体チップの位置合せの容易な半導体装置を提供すること
を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題は、表面に所定
数の電極が形成された半導体チップが、所定数3次元に
配置されてパッケージングされる半導体装置において、
前記半導体チップの裏面に絶縁層を介在させて、所定数
の内部接続用及び外部接続用の電極パッドと所定パター
ンの配線部とを備えた配線層が形成され、該外部接続用
の電極パッドに外部接続手段を設けると共に、該半導体
チップ表面の前記電極に接続手段を設け、一つの該半導
体チップの裏面の該内部接続用の電極パッドに、他の該
半導体チップにおける該接続手段を接続して所定数積み
重ねることにより解決される。
【0011】
【作用】上述のように、半導体チップを積み重ねて3次
元に配置する場合、半導体チップ表面の電極の電気的接
続は、接続手段を介して、上部に位置する半導体チップ
裏面に形成された配線層で行う。
【0012】これにより、接続強度が向上すると共に、
半導体チップ上の電極の数が増加しても、配線層の電極
パッドや配線部を任意に形成することが可能であること
から、該電極パッドの配置の自由度を大きくすることが
可能となる。
【0013】また、接続手段により各半導体チップ間は
離隔することから、スペーサ等を必要とせず、絶縁性、
放熱性及び接合強度を向上させることが可能になると共
に、半導体チップ間の位置合せを容易にすることが可能
になる。
【0014】
【実施例】図1に、本発明の第1の実施例の構成図を示
す。図1の半導体装置21A は、半導体チップ22が接
続手段である所定数の金属バンプ(例えば金バンプ)2
3を介して複数積み重ねられて3次元に配置される。
【0015】半導体チップ22は、基板24表面の素子
領域上に所定数の電極25が形成され、この電極25上
に金属バンプ23が設けられる。また、裏面には、配線
層26が形成される。配線層26は、基板24との間に
介在させた絶縁層27,及び所定数の内部接続用の電極
パッド28a,外部接続用の電極パッド28bと任意に
設定されたパターンが形成された配線部28(図に表わ
れず)で構成される。この場合の半導体チップ22間の
間隔は、例えば数十μm から数百μm とされる。
【0016】そして、外部接続用の電極パッド28bに
は、外部接続手段であるテープリード29がバンプ30
を介して接続される。
【0017】ここで、図2に、図1の構造を説明するた
めの拡大図を示す。図2(A)において、半導体チップ
22は、基板24の表面に、通常の処理方法で素子領域
24aが形成され、その素子領域24a上に例えばアル
ミニウムの電極25が所定数形成される。このとき、電
極25間は絶縁層24bで絶縁されており、各電極25
上には例えばTiNi,CrCu等のメタル層25aが
形成される。このメタル層25aは電極25と金属バン
プ23との接続を強固にするためのものである。
【0018】一方、基板24の裏面には、配線層26を
構成する例えばSiO2 ,ガラス又はポリイミド等の樹
脂等により絶縁層27が形成される。この絶縁層27上
には任意にパターンニングされた配線部(図に表われな
いもので、例えばアルミニウム、金、銅等で形成され
る)及び内部接続用の電極28aと外部接続用の電極2
8bが形成される。そして、各電極28a,28b間に
はカバーガラス27aが形成される。
【0019】内部接続用の電極28aは、図2(B)に
示すように、例えばTi(又はCr)等の第1層28a
1 ,Ni(又はCu)等の第2層28a2 及びAu(又
は半田)等の第3層28a3 で形成される。
【0020】また、図2(A)に戻り、外部接続用の電
極28bは、アルミニウム等の第1層28b1 ,Ti等
の第2層28b2 及びCu等の第3層28b3 で形成さ
れる。この場合、テープリード29と例えば金のバンプ
30で接続されるものである。
【0021】ところで、図2に示す半導体チップ22の
裏面の電極28aに金属バンプ23を接触させて電気的
接続を行う場合、図示しないが、電極28aと金属バン
プ23との間に、硬化時に収縮する液状の樹脂を充填す
る。そこで、圧力を加えて接触させ、該樹脂を硬化させ
ると、収縮により該電極28aと金属バンプ23が接触
状態で固定され、電気的接続が行われるものである。
【0022】なお、このように半導体チップ22を積み
重ねた場合、図示しないが、最下部に位置される半導体
チップ22(基板24)裏面には配線層26は形成され
ない。また、最上部に位置する半導体チップ22の上部
には、配線層26のみが形成された基板が位置される。
【0023】そして、上述のように半導体チップ22が
積み重ねられてパッケージングが行われる。パッケージ
ングは例えば樹脂モールドにより行われる(セラミック
パッケージ内に搭載してキャップで封止してもよい)。
【0024】樹脂モールドは、モールド樹脂により封止
するものであり、この場合に積み重ねられた半導体チッ
プ22間にもモールド樹脂が浸透して、ある程度の放熱
性を得ることができる。
【0025】なお、他の実施例として、図示しないが、
半導体チップ22における基板24の表面に、スルーホ
ールで該基板24に直接に接続される回路と関与しない
ダミー電極を設けてもよい。このダミー電極にも金属バ
ンプ23を設けることにより、上部の半導体チップ22
との接続強度を強くすることができると共に、該金属バ
ンプ23の有無に拘らず放熱特性の向上を図ることがで
きるものである。
【0026】このように、半導体装置21A は、半導体
チップ22の裏面を自由な配線面として使用することに
より、表面の電極25の個数、配置に合わせて自由な配
線経路を形成することができ、配線の自由度を大きくす
ることができる。
【0027】また、半導体チップ22間の接続を、金、
半田等の金属バンプ23で行うことにより、バンプ自体
の接合強度及び放熱性を得ることができると共に、自己
整合性(セルフアライメント)の性質により重ね合せの
位置合せを容易にすることができ、生じる間隔で絶縁性
をも向上させることができるものである。
【0028】次に、図3に、本発明の第2の実施例の構
成図を示す。図3(A)の半導体装置21B は、図1及
び図2に示すような所定の半導体チップ22間に放熱部
材31aを介在させ、最上部の半導体チップ22上に放
熱部材31bを位置させたものである。この放熱部材3
1a,31bは半導体チップ22と近い熱膨張率を有し
た材料で形成され、該半導体チップ22よりサイズを大
きく形成するものである。
【0029】放熱部材31aは、半導体チップ22間を
導通させるために、対応する位置にビア32が形成さ
れ、ビア32内にタングステン等の導通部材33が充填
され、その両端にNiめっき層34が形成される。そし
て、このNiめっき層34上にそれぞれ、金(又は半
田)等の金属バンプ35が形成される。この導通部材2
3,Niめっき層34及び金属バンプ35により導通手
段を構成する。
【0030】この場合、放熱部材31aの下部に位置す
る半導体チップ22の電極25上には金属バンプ23を
設ける必要がなくなる。
【0031】一方、図3に戻り、放熱部材31bの裏面
には、図示しないが、半導体チップ22の裏面に形成さ
れる配線層26と同様の配線層が形成され、最上位置の
半導体チップ22の配線接続が行われる。
【0032】このように、放熱部材31a,31bを設
けることにより、特に大容量で発熱量の大きい半導体チ
ップを使用する場合に有効である。
【0033】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、半導体チ
ップの裏面に配線層を設け、バンプ等の接続手段で接続
して該半導体チップを積み重ねることにより、3次元配
置された半導体チップの絶縁性、放熱性、接合強度の向
上を図ることができると共に、半導体チップ間の位置合
せを容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の構成図である。
【図2】図1の構造を説明するための拡大図である。
【図3】本発明の第2の実施例の構成図である。
【図4】従来の立体構造の半導体装置を説明するための
図である。
【符号の説明】
21A ,21B 半導体装置 22 半導体チップ 23 金属バンプ 24 基板 25 電極 26 配線層 27 絶縁層 28 配線部 28a 内部接続用の電極パッド 28b 外部接続用の電極パッド 29 テープリード 30 バンプ 31a,31b 放熱部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 23/52 27/00 301 C 8418−4M

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に所定数の電極(25)が形成され
    た半導体チップ(22)が、所定数3次元に配置されて
    パッケージングされる半導体装置において、 前記半導体チップ(22)の裏面に絶縁層を介在させ
    て、所定数の内部接続用及び外部接続用の電極パッド
    (28a,28b)と所定パターンの配線部とを備えた
    配線層(26)が形成され、 該外部接続用の電極パッド(28b)に外部接続手段
    (29)を設けると共に、該半導体チップ(22)表面
    の前記電極(25)に接続手段(23)を設け、 一つの該半導体チップ(22)の裏面の該内部接続用の
    電極パッド(28a)に、他の該半導体チップ(22)
    における該接続手段(23)を接続して所定数積み重ね
    ることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 積み重ねられた所定数の前記半導体チッ
    プ(22)のうち、最下部の該半導体チップ(22)の
    裏面には配線層(26)を形成せず、最上部の該半導体
    チップ(22)の上部に、前記配線層(26)が形成さ
    れた基板を位置させることを特徴とする請求項1記載の
    半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記接続手段を金属バンプ(23)とす
    ることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記金属バンプ(23)を、前記半導体
    チップ(22)裏面の前記電極(28a)に電気的に接
    触させて、該半導体チップ(22)との間に充填させる
    樹脂の硬化収縮により固着させて設けることを特徴とす
    る請求項1乃至3記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記外部手段をテープリード(29)と
    することを特徴とする請求項1乃至4記載の半導体装
    置。
  6. 【請求項6】 前記パッケージングをモールド樹脂によ
    り行い、該モールド樹脂を、所定数の前記半導体チップ
    (22)間に介在させることを特徴とする請求項1乃至
    5記載の半導体装置。
  7. 【請求項7】 前記半導体チップ(22)表面の前記電
    極(25)は、該半導体チップ(22)の回路構成に関
    与しない電極を含むことを特徴とする請求項1乃至6記
    載の半導体装置。
  8. 【請求項8】 所定の前記半導体チップ(22)の上
    に、所定数の放熱部材(31a,31b)を位置させる
    ことを特徴とする請求項1乃至7記載の半導体装置。
  9. 【請求項9】 前記放熱部材(31a)は、前記半導体
    チップ(22)間を接続するための導通手段(33〜3
    5)が所定数形成されることを特徴とする請求項8記載
    の半導体装置。
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