JP2013172069A - Semiconductor device and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof.
近年、携帯電子機器の小型・薄型化に伴い、携帯電子機器に搭載される半導体装置も小型・薄型化しており、半導体装置に組み込まれる半導体チップの厚さも薄くなっている。
半導体装置には、MCP(Multi Chip Package)と呼ばれるタイプのものがある(特許文献1)。MCPでは、四角形、特に長方形状の半導体チップが交差積層される。長方形の場合、上側の半導体チップの一部が下側の半導体チップからはみ出す、いわゆるオーバーハング状態になる。
In recent years, with the reduction in size and thickness of portable electronic devices, semiconductor devices mounted on portable electronic devices have also been reduced in size and thickness, and the thickness of semiconductor chips incorporated in semiconductor devices has also been reduced.
There is a type of semiconductor device called MCP (Multi Chip Package) (Patent Document 1). In MCP, rectangular, particularly rectangular semiconductor chips are cross-laminated. In the case of a rectangle, a part of the upper semiconductor chip protrudes from the lower semiconductor chip, which is a so-called overhang state.
交差積層は、図10に示すようなダイボンディングコレット500で行われる。図10において、吸着面にゴム層510が設けられたダイボンディングコレット500で上側の半導体チップ700を吸着し、配線基板800に搭載された下側の半導体チップ600に積層搭載する。ダイボンディングコレット500による半導体チップの吸着は減圧による吸引を利用して行われる。ゴム層510は、ダイシングテープから半導体チップをピックアップする時にダイボンディングコレットと半導体チップの干渉を防ぐために設けられている。
Cross lamination is performed by a
長方形状の半導体チップでチップ厚が薄く、オーバーハング量が大きい場合、ダイボンディングコレット500は吸着面がゴム層510であり、下側の半導体チップ600上に上側の半導体チップ700を積層する際に、図11に示すように、上側の半導体チップ700に反りや撓みが生じてしまう問題がある。また上側の半導体チップ700の積層時のチップの反りや撓みにより、オーバーハング部が配線基板800へ接触し、この接触により上側の半導体チップ700にクラックが発生してしまうことがある。
In the case of a rectangular semiconductor chip having a thin chip thickness and a large overhang amount, the
また上側の半導体チップ700の下面にはDAF(Die Attached Film)等の接着部材710が付されているのが普通であり、この場合には、オーバーハング部が撓んだ状態で配線基板800に接着される恐れもある。
Further, an
そこで、本発明の課題は、オーバーハング状態で半導体チップを積層する場合でも、オーバーハング部での反りや撓みを抑制することができるようにしようとするものである。 Accordingly, an object of the present invention is to make it possible to suppress warping and bending at an overhang portion even when semiconductor chips are stacked in an overhang state.
本発明の第1の態様によれば、配線基板上に複数の半導体チップを、上側の半導体チップの一部がオーバーハングするように積層した半導体装置において、上側の半導体チップにおける前記配線基板側とは反対側の面に、当該上側の半導体チップを、前記配線基板側と反対方向に反らせるためのチップサポートフィルムを設けたことを特徴とする半導体装置が提供される。 According to the first aspect of the present invention, in a semiconductor device in which a plurality of semiconductor chips are stacked on a wiring board so that a part of the upper semiconductor chip is overhanged, the wiring board side of the upper semiconductor chip and A semiconductor device is provided in which a chip support film for warping the upper semiconductor chip in a direction opposite to the wiring substrate side is provided on the opposite surface.
本発明の第2の態様によれば、配線基板上に複数の半導体チップを、上側の半導体チップの一部がオーバーハングするように積層する半導体装置の製造方法において、上側の半導体チップにおける前記配線基板側とは反対側の面にチップサポートフィルムを設けることにより、当該上側の半導体チップを積層する際に、前記配線基板側への反りが発生することを抑制することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。 According to the second aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device in which a plurality of semiconductor chips are stacked on a wiring board so that a part of the upper semiconductor chip is overhanged, the wiring in the upper semiconductor chip is provided. Providing a chip support film on a surface opposite to the substrate side suppresses occurrence of warpage to the wiring substrate side when the upper semiconductor chip is stacked. A manufacturing method is provided.
前記第1、第2の態様のいずれにおいても、前記チップサポートフィルムは、上側の半導体チップにおいて下側の半導体チップと重なる領域の少なくとも一部及びオーバーハング部の少なくとも一部を含む領域に設けることが望ましい。 In any of the first and second aspects, the chip support film is provided in a region including at least a part of an upper semiconductor chip that overlaps a lower semiconductor chip and at least a part of an overhang portion. Is desirable.
本発明によれば、上側となる半導体チップの一部がオーバーハング状態となるように積層するMCP型の半導体装置において、上側の半導体チップの表面(上面)にチップサポートフィルムを設けることで、このチップサポートフィルムが上側の半導体チップのオーバーハング部を上側に反らせるように機能する。これにより、上側の半導体チップの積層時にオーバーハング部での配線母基板側への反りや撓みを抑制することができ、良好に積層することができる。加えて、オーバーハング部での反りや撓みの発生を抑制することで、オーバーハング部の配線基板への接触や、これに起因するチップクラックを低減することができる。 According to the present invention, in the MCP type semiconductor device that is laminated so that a part of the upper semiconductor chip is overhanged, the chip support film is provided on the surface (upper surface) of the upper semiconductor chip. The chip support film functions to warp the overhang portion of the upper semiconductor chip upward. Thereby, it is possible to suppress warping or bending of the overhang portion toward the wiring mother board when the upper semiconductor chip is stacked, and it is possible to stack the layers satisfactorily. In addition, by suppressing the occurrence of warping and bending in the overhang portion, it is possible to reduce the contact of the overhang portion with the wiring board and chip cracks resulting therefrom.
以下に、図面を参照して、本発明を幾つかの実施形態について説明する。 Hereinafter, several embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1及び図2は本発明の第1の実施形態に係るMCP型の半導体装置の概略構成を示す平面図及び縦断面図である。
(First embodiment)
1 and 2 are a plan view and a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of an MCP type semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
図1、図2において、MCP型の半導体装置1は、長方形状で短辺側にのみ電極パッド21、31が形成された第1(下側)、第2(上側)の半導体チップ20、30が、直角に交差するように、配線基板10上に積層搭載されている。第1の半導体チップ20はDAF等の接着部材22を介して配線基板10上に搭載されている。第2の半導体チップ30は、その両側が第1の半導体チップ20からオーバーハングするように、DAF等の接着部材32を介して第1の半導体チップ20上に搭載されている。後述されるように、半導体チップ20、30の電極パッド21、31はそれぞれ、配線基板10上の対応箇所に形成された接続パッド11、12にワイヤ15で接続される。図1では図示を省略しているが、配線基板10の回路面側は、半導体チップ20、30、ワイヤ15を含む全体が封止樹脂50でモールドされている。
1 and 2, the MCP-
第1の実施形態では、第2の半導体チップ30の回路面側(上面側)にチップサポートフィルム40が設けられている。チップサポートフィルム40は、例えばポリイミドフィルムが用いられる。
In the first embodiment, the
チップサポートフィルム40は、第1の半導体チップ20の幅よりも大きい幅で構成されており、第1の半導体チップ20から突出する第の半導体チップ30のオーバーハング部を上側に反らせるように機能させる。このために、チップサポートフィルム40は、第1の半導体チップ20と第2の半導体チップ30が重なる領域と、オーバーハング部の根元部分に対応する領域にかかるように設けられる。これにより、第2の半導体チップ30の積層時にオーバーハング部の配線基板10側への反りや撓みを抑制することができ、良好に積層することができる。オーバーハング部での反りや撓みの発生を抑制することで、オーバーハング部の配線基板10への接触やこれに起因するチップクラックを低減できる。
The
図3は第1の実施形態に係る半導体装置の組立フローを説明するための縦断面図である。 FIG. 3 is a longitudinal sectional view for explaining an assembly flow of the semiconductor device according to the first embodiment.
半導体装置の組立に際しては、配線母基板と呼ばれるものが使用される。配線母基板は、位置決め穴が形成された枠部に囲まれた領域に、マトリクス状に配置された複数の製品形成部を有している。半導体チップやその他の部品は製品形成部に搭載される。配線母基板の両面には絶縁膜が形成されているが、一面側の接続パッドが形成される領域や、他面側のランド部が形成される領域の絶縁膜は開口となっている。複数の製品形成部は後にダイシングラインに沿って個々に切断され配線基板となる。 In assembling a semiconductor device, a so-called wiring mother board is used. The wiring mother board has a plurality of product forming portions arranged in a matrix in a region surrounded by a frame portion in which positioning holes are formed. Semiconductor chips and other components are mounted on the product forming section. Insulating films are formed on both surfaces of the wiring mother board, but the insulating film in the region where the connection pads on one side and the land part on the other side are formed are openings. The plurality of product forming portions are later cut individually along the dicing lines to form wiring boards.
図3を参照して、配線母基板100を用いた半導体装置の組立方法を工程順に説明する。図3では、配線母基板100の両面に形成されている絶縁膜は図示を省略している。
With reference to FIG. 3, the assembly method of the semiconductor device using the
まず、図3(a)に示すように、配線母基板100の各製品形成部110上に、第1(下側)の半導体チップ20、第2(上側)の半導体チップ30を順番に搭載する。第1の半導体チップ20は、その下面に設けられたDAF等の接着部材22により配線母基板100に接着固定される。同様に、第2の半導体チップ30は、その下面に設けられたDAF等の接着部材32により第1の半導体チップ20の上面に接着固定される。なお、このとき、第2の半導体チップ30の上面にはチップサポートフィルム40が貼付されている。
First, as shown in FIG. 3A, the first (lower)
第2の半導体チップ30は、第1の半導体チップ20の短辺側に形成された電極パッド21(図1)を露出させるために直角に交差するように積層される。このとき、第2の半導体チップ30のオーバーハング部33が第1の半導体チップ20に対して突き出す方向は、封止樹脂の注入方向(図面に垂直な方向)に対して直角な方向(図面の左右方向)である。
The
次に、図3(b)に示すように、第1の半導体チップ20の電極パッド21(図1)と対応する接続パッド11(図1)との間、及び第2の半導体チップ30の電極パッド31と対応する接続パッド12との間を、それぞれワイヤ15により接続する。ワイヤ15は例えばAuからなり、ワイヤ15を用いた結線には、図示しないワイヤボンディング装置を用いることができる。結線は、例えば、超音波熱圧着法を用いたボールボンディングにより行われる。具体的には、溶融によりボールが形成されたワイヤ15の先端を電極パッド21又は31上に超音波熱圧着し、ワイヤ15が所定のループ形状を描くように、ワイヤ15の後端を対応する接続パッド11、12上に超音波熱圧着する。
Next, as shown in FIG. 3B, the electrode pad 21 (FIG. 1) of the
次に、図3(c)に示すように、配線母基板100の一面側を一括モールドによって封止樹脂50でモールドする。一括モールドについては、例えばトランスファモールド装置が用いられるが、良く知られているので説明は省略する。
Next, as shown in FIG. 3C, one surface side of the
次に、図3(d)に示すように、配線母基板100を反転させてその他面側の複数のランド部13にそれぞれ半田ボール16を搭載する。これらの半田ボール16は半導体装置1の外部端子として利用される。
Next, as shown in FIG. 3D, the
半田ボール16の搭載は、例えば、複数のランド部13に対応して配列形成された複数の吸着孔を備える図示しない吸着機構を用いて行うことができる。この場合、吸着機構に複数の半田ボールを吸着保持させ、保持された半田ボールにフラックスを転写形成して、配線母基板100の複数のランド部13に一括搭載する。その後、リフロー処理により、半田ボール16とランド部13との間を接続固定する。
The mounting of the
次に、封止樹脂50の上面側をダイシングテープ(図示省略)に接着し、封止樹脂50及び配線母基板100をダイシングテープに支持させる。それから、上下を逆にし、図示しないダイシングブレードを用いて、配線母基板100及び封止樹脂50をダイシングラインDL(図3d)に沿って縦横に切断する。これにより、配線母基板100は、製品形成部110毎に個片化される。その後、個片化された製品形成部110及び封止樹脂50をダイシングテープからピックアップする(図3(e))ことで、図2に示すような半導体装置1が得られる。
Next, the upper surface side of the sealing resin 50 is bonded to a dicing tape (not shown), and the sealing resin 50 and the
なお、第2の半導体チップ30に設けられるチップサポートフィルム40は、半導体チップとして個片化後に半導体チップ上に搭載しても良いし、ウエハ状態で搭載するように構成しても良い。
Note that the
図4は第1の実施形態による半導体装置の組立工程における半導体チップのダイシングテープからのピックアップ〜半導体チップのボンディング工程を説明するための縦断面図である。ここでは、配線母基板100に既にボンディングされている第1の半導体チップ20上に第2の半導体チップ30を積層するものとする。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view for explaining a semiconductor chip pick-up process to a semiconductor chip bonding process in the semiconductor device assembling process according to the first embodiment. Here, it is assumed that the
図4(a)において、半導体チップTiは、ダイシングテープDTに定間隔で一列状に貼り付けられた状態にて搬送される。このとき、各半導体チップTiの上面にはチップサポートフィルム40が貼付され、下面にはDAF等の接着部材32が貼付されている。半導体チップのピックアップ位置には、ダイシングテープDTの下側に突上げ部60が配置され、上側にはボンディングコレット65が待機状態で位置している。突上げ部60は、中央に配置された第2突上げ部62と、ダイシングテープDTの搬送方向に関して上流側、下流側に配置された第1突上げ部61、61と、搬送方向に関して更に上流側、下流側に配置された吸着ステージ63、63と、を含む。ボンディングコレット65は、中央の第2の弾性体67による吸着部と、搬送方向の上流側、下流側の第1の弾性体66による吸着部と、を有する。
In FIG. 4A, the semiconductor chips Ti are transported in a state where they are attached to the dicing tape DT in a line at regular intervals. At this time, a
図4(b)において、半導体チップTiがピックアップ位置に到達すると、ダイシングテープDTの搬送が一時停止し、吸着ステージ63、63は減圧による吸引作用によりダイシングテープDTを吸着保持する。続いて、第1突上げ部61、61と第2突上げ部62が上動する。ここで、第2突上げ部62の突上げ量が第1突上げ部61の突上げ量より少し大きいことにより、半導体チップTiの長手方向の両側がダイシングテープDTから剥離する。すると、ボンディングコレット65が下動し、第1の弾性体66による吸着部及び第2の弾性体67による吸着部によって半導体チップTiを吸着する。それから、第1突上げ部61、第2突上げ部62は元の位置に下動する。これにより、半導体チップTiはダイシングテープDTから完全に剥離する。ボンディングコレット65は半導体チップTiを吸着した状態で移動し、第1の半導体チップ20上への積層位置まで搬送する。
In FIG. 4B, when the semiconductor chip Ti reaches the pickup position, the conveyance of the dicing tape DT is temporarily stopped, and the suction stages 63 and 63 suck and hold the dicing tape DT by the suction action by the reduced pressure. Subsequently, the first push-up
図4(c)において、ボンディングコレット65は、配線母基板100上にボンディングされている第1の半導体チップ20の真上の位置に到達すると、吸着している半導体チップTiを第1の半導体チップ20の上に載せた後、吸着を解放し、次の半導体チップTiのピックアップに向う。
In FIG. 4C, when the
以上のようにして、図4(d)に示すように、第1の半導体チップ20の上に、第2の半導体チップ30が交差した状態で積層される。
As described above, as shown in FIG. 4D, the
上記第1の実施形態によれば、第1、第2の半導体チップ20、30を直角に交差するように積層するMCP型の半導体装置において、第2の半導体チップ30の表面(上面)に、第1の半導体チップ20の幅よりも大きい幅を持つチップサポートフィルム40を設けている。特に、チップサポートフィルム40の形成領域を、第1の半導体チップ20と第2の半導体チップ30とが重なる領域及びオーバーハング部33の根元側の一部領域とすることで、チップサポートフィルム40が第1の半導体チップ20から突出する第2の半導体チップ30のオーバーハング部33を上側に反らせるように機能する。これにより、第2の半導体チップ30の積層時にオーバーハング部33での配線母基板側への反りや撓みを抑制することができ、良好に積層することができる。オーバーハング部33での反りや撓みの発生を抑制することで、オーバーハング部33の配線母基板(配線基板)への接触やチップクラックを低減することができる。
According to the first embodiment, in the MCP type semiconductor device in which the first and
(第2の実施形態)
図5、図6は本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す平面図及び縦断面図である。図5、図6において、図1、図2に示されている要素と同じ要素には同じ参照番号を付し、説明は省略する。また図5でも封止樹脂は図示を省略している。
(Second Embodiment)
5 and 6 are a plan view and a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. 5 and 6, the same elements as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In FIG. 5, the sealing resin is not shown.
図5、図6に示すように、チップサポートフィルム40’、40’は、上側の第2の半導体チップの30のオーバーハング部の根元付近、すなわち第1の半導体チップ20と第2の半導体チップ30とが重なる領域の一部と、オーバーハング部の根元側の一部、にのみ設けるように構成している。オーバーハング部の根元付近にチップサポートフィルム40’を設けることで、チップサポートフィルム40’は、第1の実施形態と同様に、オーバーハング部の配線基板側への反りや撓みを抑制する。また一つの半導体装置に用いるチップサポートフィルムの量を減らすことができ、第1の実施形態に比べコストを低減できる。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
(第3の実施形態)
図7は本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す縦断面図である。図7において、図2に示されている要素と同じ要素には同じ参照番号を付し、説明は省略する。
(Third embodiment)
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 7, the same elements as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図7に示す半導体装置1−1は、4つの半導体チップ20−1、30−1、20−2、30−2を交差積層した例である。オーバーハング部を有する2〜4段目の半導体チップ30−1、20−2、30−2の上面にそれぞれ、第1の実施形態と同様に、チップサポートフィルム40−1、40−2、40−3を設けることで、3段以上の半導体チップ積層においても第1の実施形態と同様な効果が得られる。 The semiconductor device 1-1 shown in FIG. 7 is an example in which four semiconductor chips 20-1, 30-1, 20-2, 30-2 are cross-stacked. Similarly to the first embodiment, chip support films 40-1, 40-2, and 40 are provided on the upper surfaces of the second to fourth stages of semiconductor chips 30-1, 20-2, and 30-2 having overhang portions, respectively. By providing −3, the same effects as those of the first embodiment can be obtained even in the case of stacking three or more semiconductor chips.
(第4の実施形態)
図8は本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す縦断面図である。図8において、図2に示されている要素と同じ要素には同じ参照番号を付し、説明は省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 8, the same elements as those shown in FIG.
図8に示す半導体装置1−2は、第1の半導体チップ20’上にこの第1の半導体チップ20’の電極パッド21’を露出させるように、第2の半導体チップ30’をシフトして積層した実施形態である。すなわち、第2の半導体チップ30’の両端部のうちの片側だけを第1の半導体チップ20’からオーバーハングさせている。この場合にも、チップサポートフィルム40は、第1の半導体チップ20’と第2の半導体チップ30’とが重なる領域の一部と、オーバーハング部の根元側の一部の領域にかかるように形成される。このように、オーバーハング部を有する第2の半導体チップ30’の上面であって、第1の半導体チップ20’と重なる領域及びオーバーハング部の根元側の一部にチップサポートフィルム40を設けることで、第1の実施形態と同様な効果が得られる。第4の実施形態は、半導体チップが長方形のほか、四角形、特に正方形のような場合に適している。
The semiconductor device 1-2 shown in FIG. 8 shifts the
以上、本発明者によってなされた発明をいくつかの実施形態に基づき説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。 As mentioned above, although the invention made by this inventor was demonstrated based on some embodiment, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it can change variously. Yes.
上記実施形態では、チップサポートフィルムとしては、ボンディング時の耐熱性を考慮してポリイミドテープを配置する場合について説明したが、半導体チップのオーバーハング部の撓みを抑制できる材科であればどのようなテープを用いても良い。 In the above embodiment, the chip support film has been described with respect to the case where the polyimide tape is disposed in consideration of heat resistance during bonding. However, any material can be used as long as the material can suppress the bending of the overhang portion of the semiconductor chip. A tape may be used.
また2つの半導体チップの積層、4つの半導体チップの積層した半導体装置について説明したが、一部がオーバーハングするように半導体チップが積層された半導体装置であればどのような半導体装置に適用しても良い。例えば、図9に変形例として示したMCP型の半導体装置1−3は、第1の半導体チップ20と第2の半導体チップ30がスペーサ70を介して積層されている。スペーサ70もDAF等の接着部材71を介して第1の半導体チップ20の上面に設けられる。この場合にはスペーサ70は半導体チップより小さく、部分的に配置されるため、第2の半導体チップ30の上面であって、スペーサ70と第2の半導体チップ30とが重なる領域及びオーバーハング部の根元側の一部にチップサポートフィルム40を配置することで第1の実施形態と同様な効果が得られる。この変形例は、例えば長方形状の半導体チップを交差積層することが困難である場合や、正方形状の上側の半導体チップをシフトして積層することが困難である場合に適している。
In addition, a semiconductor device in which two semiconductor chips are stacked and a semiconductor device in which four semiconductor chips are stacked has been described. However, any semiconductor device in which semiconductor chips are stacked so as to partially hang may be applied to any semiconductor device. Also good. For example, in the MCP type semiconductor device 1-3 shown as a modified example in FIG. 9, the
また上記実施形態ではガラスエポキシ基材からなる配線基板について説明したが、ポリイミド基材からなるフレキシブルな配線基板等に適用しても良い。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the wiring board which consists of a glass epoxy base material, you may apply to the flexible wiring board etc. which consist of a polyimide base material.
1、1−1、1−2、1−3 半導体装置
10 配線基板
11、12 接続パッド
13 ランド
15 ワイヤ
20 第1の半導体チップ
21、31 電極パッド
22、32 接着部材
30 第2の半導体チップ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
上側の半導体チップにおける前記配線基板側とは反対側の面に、当該上側の半導体チップを、前記配線基板側と反対方向に反らせるためのチップサポートフィルムを設けたことを特徴とする半導体装置。 In a semiconductor device in which a plurality of semiconductor chips are stacked on a wiring board so that a part of the upper semiconductor chip is overhanged,
A semiconductor device, wherein a chip support film for warping the upper semiconductor chip in a direction opposite to the wiring substrate side is provided on a surface of the upper semiconductor chip opposite to the wiring substrate side.
上側の半導体チップにおける前記配線基板側とは反対側の面にチップサポートフィルムを設けることにより、当該上側の半導体チップを積層する際に、前記配線基板側への反りが発生することを抑制することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In a manufacturing method of a semiconductor device in which a plurality of semiconductor chips are stacked on a wiring board so that a part of the upper semiconductor chip is overhanged.
Providing a chip support film on the surface of the upper semiconductor chip opposite to the wiring board side suppresses the occurrence of warpage to the wiring board side when the upper semiconductor chip is stacked. A method of manufacturing a semiconductor device.
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