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JP2014026997A - Semiconductor device - Google Patents

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JP2014026997A
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Mitsuhisa Watabe
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PS4 Luxco SARL
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a structure body that reduces the load capacity between wiring of a wiring substrate and a semiconductor chip.SOLUTION: A semiconductor device 1a comprises: a wiring substrate 20a; and a chip laminate 30 mounted on the wiring substrate 20a. The wiring substrate 20a has a base material 21, wiring 24 having a predetermined thickness formed on a surface of the base material 21, and a conductive portion 40 formed on the wiring 24. The chip laminate 30 has a plurality of semiconductor chips 10a, 10b, and 10c that are stacked one another, and a bump electrode 17a formed on the first semiconductor chip 10a facing the wiring substrate 20a of the plurality of semiconductor chips 10a, 10b, and 10c. The bump electrode 17a is electrically connected to the conductor portion 40.

Description

本発明は、配線基板に搭載された半導体チップを含む半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device including a semiconductor chip mounted on a wiring board.

近年、電子機器の小型化や高機能化に伴って、複数の半導体チップが互いに積層されて成るチップオンチップ(CoC)型の半導体装置が開発されている。特許文献1は、CoC型の半導体装置の製造方法を開示している。この製造方法は、複数の半導体チップを積層してチップ積層体を形成するステップと、チップ積層体を構成するチップどうしの間にアンダーフィルを充填するステップと、チップ積層体を配線基板に実装するステップと、を含む。   2. Description of the Related Art In recent years, with the downsizing and higher functionality of electronic devices, chip-on-chip (CoC) type semiconductor devices in which a plurality of semiconductor chips are stacked on each other have been developed. Patent Document 1 discloses a method for manufacturing a CoC type semiconductor device. The manufacturing method includes a step of stacking a plurality of semiconductor chips to form a chip stack, a step of filling an underfill between chips constituting the chip stack, and mounting the chip stack on a wiring board. Steps.

特開2010−251347号JP 2010-251347 A

上記のようなCoC型の半導体装置においては、チップ積層体の最上段の半導体チップ、つまりインターフェース(IF)チップの表面と、配線基板の電極(表面配線)との距離が短くなる。その結果、IFチップと配線基板との間の負荷容量(寄生容量または浮遊容量)が大きくなってしまうという問題がある。   In the CoC type semiconductor device as described above, the distance between the uppermost semiconductor chip of the chip stack, that is, the surface of the interface (IF) chip, and the electrode (surface wiring) of the wiring board is shortened. As a result, there is a problem that the load capacitance (parasitic capacitance or stray capacitance) between the IF chip and the wiring board increases.

特許文献1に記載されたCoC型の半導体装置では、チップ積層体がワイヤバンプを介して配線基板に接続されている。しかしながら、この場合でも、配線基板の電極とIFチップの表面との距離を十分に確保するには限界がある。   In the CoC type semiconductor device described in Patent Document 1, the chip stack is connected to a wiring board via wire bumps. However, even in this case, there is a limit in securing a sufficient distance between the electrode of the wiring board and the surface of the IF chip.

したがって、半導体チップと配線基板との間の負荷容量を低減できる半導体装置が望まれる。   Therefore, a semiconductor device that can reduce the load capacity between the semiconductor chip and the wiring board is desired.

一実施形態における半導体装置は、配線基板と、配線基板に搭載されたチップ積層体と、を備えている。配線基板は、基材と、基材の表面に形成された所定の厚みの配線と、配線上に形成された導電部と、を有する。チップ積層体は、互いに積層された複数の半導体チップと、複数の半導体チップのうちの配線基板と対向する第1の半導体チップに形成されたバンプ電極と、を有する。バンプ電極は導電部と電気的に接続されている。   A semiconductor device according to an embodiment includes a wiring board and a chip stacked body mounted on the wiring board. The wiring board includes a base material, a wiring having a predetermined thickness formed on the surface of the base material, and a conductive portion formed on the wiring. The chip stack includes a plurality of semiconductor chips stacked on each other and a bump electrode formed on a first semiconductor chip facing the wiring substrate among the plurality of semiconductor chips. The bump electrode is electrically connected to the conductive portion.

別の実施形態における半導体装置は、基材と、基材の表面に形成された所定の厚みの配線と、配線上に形成された導電部と、を有する配線基板と、配線基板に搭載された第1の半導体チップと、第1の半導体チップに形成され、導電部と電気的に接続されたバンプ電極と、を有する。   A semiconductor device according to another embodiment is mounted on a wiring board having a base material, a wiring having a predetermined thickness formed on the surface of the base material, and a conductive portion formed on the wiring, and the wiring board A first semiconductor chip; and a bump electrode formed on the first semiconductor chip and electrically connected to the conductive portion.

上記の半導体装置では、導電部によって、配線基板の配線と第1の半導体チップとの間の距離を十分に確保できる。その結果、配線基板の配線と第1の半導体チップとの間の負荷容量を低減することができる。   In the semiconductor device described above, a sufficient distance between the wiring of the wiring board and the first semiconductor chip can be secured by the conductive portion. As a result, the load capacity between the wiring of the wiring board and the first semiconductor chip can be reduced.

本発明によれば、配線基板の配線と第1の半導体チップとの間の負荷容量を低減することができる。   According to the present invention, the load capacity between the wiring of the wiring board and the first semiconductor chip can be reduced.

本発明の第1の実施例におけるCoC型の半導体装置の概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a CoC type semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. (a)〜(d)は、半導体チップが互いに積層されたチップ積層体を製造する方法の一例を示す概略工程図である。(A)-(d) is a schematic process drawing which shows an example of the method of manufacturing the chip laminated body on which the semiconductor chip was laminated | stacked mutually. (a)〜(e)は、チップ積層体を配線基板に搭載する方法の一例を示す概略工程図である。(A)-(e) is a schematic process drawing which shows an example of the method of mounting a chip laminated body on a wiring board. 本発明の第2の実施例におけるCoC型の半導体装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the CoC type semiconductor device in the 2nd example of the present invention. 本発明の第3の実施例におけるCoC型の半導体装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the CoC type semiconductor device in the 3rd example of the present invention.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1の実施例におけるCoC型の半導体装置の概略断面図である。半導体装置1aは、配線基板20aと、配線基板20aに搭載されたチップ積層体30と、を備えている。チップ積層体30は、互いに積層された複数の半導体チップ10a,10b,10cを有する。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a CoC type semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. The semiconductor device 1a includes a wiring board 20a and a chip stack 30 mounted on the wiring board 20a. The chip stack 30 includes a plurality of semiconductor chips 10a, 10b, and 10c stacked on each other.

チップ積層体30を構成する複数の半導体チップ10a,10b,10cのうちの配線基板20aに対向する第1の半導体チップ10a(以下、最上段の半導体チップと称することがある。)には、配線基板20aと接続されるバンプ電極17aが設けられている。   Of the plurality of semiconductor chips 10a, 10b, 10c constituting the chip stacked body 30, the first semiconductor chip 10a (hereinafter sometimes referred to as the uppermost semiconductor chip) facing the wiring substrate 20a is wired. A bump electrode 17a connected to the substrate 20a is provided.

配線基板20aは、絶縁基材21と、絶縁基材21に形成された所定の厚みを有する配線パターン24,25と、を有する。配線パターン24,25は、絶縁基材21の両面に形成されていて良い。配線パターン24,25は、例えばCu等の導体から形成することができる。絶縁基材21は、例えばガラスエポキシ基材であって良い。絶縁基材21の両面にはそれぞれ絶縁膜22,23が形成されていて良い。絶縁膜22,23は、例えばソルダーレジストから形成することができる。   The wiring substrate 20 a includes an insulating base material 21 and wiring patterns 24 and 25 having a predetermined thickness formed on the insulating base material 21. The wiring patterns 24 and 25 may be formed on both surfaces of the insulating base material 21. The wiring patterns 24 and 25 can be formed from a conductor such as Cu, for example. The insulating base material 21 may be a glass epoxy base material, for example. Insulating films 22 and 23 may be formed on both surfaces of the insulating base material 21, respectively. The insulating films 22 and 23 can be formed from, for example, a solder resist.

絶縁基材21の、チップ積層体30と対向する面に形成された第1の配線パターン24上に、柱状の導電部40が形成されている。つまり、導電部40は、第1の配線パターン24のうちの肉厚部分であるとも言える。導電部40は、チップ積層体30の第1の半導体チップ10aに形成されたバンプ電極17aに対応して設けられている。導電部40は配線パターン24と同じ材料から形成されていても良いが、配線パターン24と異なる材料から形成されていても良い。   A columnar conductive portion 40 is formed on the first wiring pattern 24 formed on the surface of the insulating base 21 facing the chip stack 30. That is, it can be said that the conductive portion 40 is a thick portion of the first wiring pattern 24. The conductive portion 40 is provided corresponding to the bump electrode 17 a formed on the first semiconductor chip 10 a of the chip stack 30. The conductive portion 40 may be formed of the same material as that of the wiring pattern 24, but may be formed of a material different from that of the wiring pattern 24.

絶縁膜22は、配線基板20aの第1の配線パターン24を覆っており、導電部40の側面を取り囲んでいることが好ましい。導電部40の側面を取り囲む絶縁膜22により、導電部40は安定的に置かれている。このとき、導電部40の頂面は絶縁膜22から露出しており、導電部40の頂面にワイヤバンプ36が設けられている。導電部40の頂部にはNi/Au等のメッキ層が形成されていて良い。導電部40の頂面は、絶縁膜22の表面と実質的に同一の平面を構成していることが好ましい。   The insulating film 22 preferably covers the first wiring pattern 24 of the wiring board 20 a and surrounds the side surface of the conductive portion 40. The conductive portion 40 is stably placed by the insulating film 22 surrounding the side surface of the conductive portion 40. At this time, the top surface of the conductive portion 40 is exposed from the insulating film 22, and the wire bump 36 is provided on the top surface of the conductive portion 40. A plating layer such as Ni / Au may be formed on the top of the conductive portion 40. It is preferable that the top surface of the conductive portion 40 forms a plane that is substantially the same as the surface of the insulating film 22.

絶縁基材21の、チップ積層体30とは反対側に向いた面に形成された第2の配線パターン25の一部は、絶縁膜23の開口部から露出しており、第2の配線パターン25の露出部分がランド27を構成している。ランド27には外部端子35が設けられる。外部端子35は、例えば半田ボールのような金属ボールであって良い。   A part of the second wiring pattern 25 formed on the surface of the insulating base material 21 facing away from the chip stack 30 is exposed from the opening of the insulating film 23, and the second wiring pattern 25 exposed portions constitute a land 27. The land 27 is provided with an external terminal 35. The external terminal 35 may be a metal ball such as a solder ball.

チップ積層体30を構成する半導体チップ10a,10b,10cは、メモリ回路を有するメモリチップや、インターフェースチップ等であって良い。本実施例では、第1の半導体チップ10aがインターフェースチップであり、第2の半導体チップ10bおよび第3の半導体チップ10cがメモリチップである。ここでは、第3の半導体チップ10cは、配線基板20aから最も遠くに位置する半導体チップを意味する。   The semiconductor chips 10a, 10b, and 10c constituting the chip stack 30 may be a memory chip having a memory circuit, an interface chip, or the like. In the present embodiment, the first semiconductor chip 10a is an interface chip, and the second semiconductor chip 10b and the third semiconductor chip 10c are memory chips. Here, the third semiconductor chip 10c means a semiconductor chip located farthest from the wiring board 20a.

チップ積層体30を構成する半導体チップ10a,10b,10c間の隙間には、アンダーフィル材32が充填されていて良い。また、アンダーフィル材32が充填されたチップ積層体の周りに、封止樹脂34が形成されていて良い。   An underfill material 32 may be filled in the gaps between the semiconductor chips 10a, 10b, and 10c constituting the chip stacked body 30. Further, a sealing resin 34 may be formed around the chip laminated body filled with the underfill material 32.

半導体チップ10a,10b,10cは、半導体基板13と、半導体基板上に形成された回路14と、を有する。回路14は、チップの機能及び用途に応じた所定の回路である。半導体チップがメモリチップの場合、回路14はメモリ回路であり、半導体チップがインターフェースチップの場合、回路14はインターフェース回路である。本実施例では、配線基板側に向けられた半導体基板13の一面に回路14が形成されている。   The semiconductor chips 10a, 10b, and 10c have a semiconductor substrate 13 and a circuit 14 formed on the semiconductor substrate. The circuit 14 is a predetermined circuit corresponding to the function and use of the chip. When the semiconductor chip is a memory chip, the circuit 14 is a memory circuit, and when the semiconductor chip is an interface chip, the circuit 14 is an interface circuit. In this embodiment, a circuit 14 is formed on one surface of the semiconductor substrate 13 facing the wiring substrate side.

第1の半導体チップ10aおよび第1の半導体チップ10bは、その第1の面に形成された第1のバンプ電極17a,17bと、貫通配線19a,19bと、第1の面と反対側の第2の面に形成された第2のバンプ電極18a,18bと、を有していて良い。貫通配線19a,19bは、第1のバンプ電極17a,17bと第2のバンプ電極18a,18bとを電気的に接続している。   The first semiconductor chip 10a and the first semiconductor chip 10b include first bump electrodes 17a and 17b formed on the first surface, through wirings 19a and 19b, and a first electrode opposite to the first surface. The second bump electrodes 18a and 18b formed on the second surface may be provided. The through wirings 19a and 19b electrically connect the first bump electrodes 17a and 17b and the second bump electrodes 18a and 18b.

第1の半導体チップ10aの第2のバンプ電極18aは、第2の半導体チップ10bの第1のバンプ電極17bと接続されている。第3の半導体チップ10aの第1のバンプ電極17cは、第2の半導体チップ10bの第2のバンプ電極18bと接続されている。互いに隣接する第2の半導体チップ10bは、バンプ電極17b,18bによって互いに接続されている。   The second bump electrode 18a of the first semiconductor chip 10a is connected to the first bump electrode 17b of the second semiconductor chip 10b. The first bump electrode 17c of the third semiconductor chip 10a is connected to the second bump electrode 18b of the second semiconductor chip 10b. The second semiconductor chips 10b adjacent to each other are connected to each other by bump electrodes 17b and 18b.

第3の半導体チップ10cは貫通配線を有していなくて良い。また、第3の半導体チップ10cは、配線基板20aと反対側に向けられた面にバンプ電極を有していなくて良い。さらに、第3の半導体チップ10cは半導体チップよりも厚いことが好ましい。これにより、チップ積層体30の、配線基板20aから遠い部分の強度を増すことができる。   The third semiconductor chip 10c does not have to have a through wiring. Further, the third semiconductor chip 10c does not have to have a bump electrode on the surface facing the side opposite to the wiring substrate 20a. Furthermore, the third semiconductor chip 10c is preferably thicker than the semiconductor chip. Thereby, the intensity | strength of the part far from the wiring board 20a of the chip laminated body 30 can be increased.

第2及び第3の半導体チップ10b,10cの周辺位置には、電気的な接続に寄与しないダミーバンプ42が形成されていて良い。互いに隣接する半導体チップ10b,10cのダミーバンプ42どうしを接続することで、半導体チップ10b,10cの接合を補強できる。   Dummy bumps 42 that do not contribute to electrical connection may be formed in the peripheral positions of the second and third semiconductor chips 10b and 10c. By connecting the dummy bumps 42 of the semiconductor chips 10b and 10c adjacent to each other, the bonding of the semiconductor chips 10b and 10c can be reinforced.

第1の半導体チップ10aの第1のバンプ電極17aは、Au等からなるワイヤバンプ36を介して、配線基板20aの導電部40に接合されていて良い。これにより、第1の半導体チップ10aの回路14が形成された方の面が配線基板20aに向けられている。   The first bump electrode 17a of the first semiconductor chip 10a may be bonded to the conductive portion 40 of the wiring board 20a via a wire bump 36 made of Au or the like. As a result, the surface of the first semiconductor chip 10a on which the circuit 14 is formed is directed to the wiring board 20a.

本実施例では、配線パターン24上の導電部40が、チップ積層体30の第1の半導体チップ10aのバンプ電極17aとワイヤバンプ36を介して接続されている。つまり、導電部40及びワイヤバンプ36が第1の半導体チップ10aと配線基板20aの配線24との間の距離を規定している。   In the present embodiment, the conductive portion 40 on the wiring pattern 24 is connected to the bump electrode 17 a of the first semiconductor chip 10 a of the chip stack 30 via the wire bump 36. That is, the conductive portion 40 and the wire bump 36 define the distance between the first semiconductor chip 10a and the wiring 24 of the wiring board 20a.

図1に示す例では、導電部40が第1の半導体チップ10aのバンプ電極17aとワイヤバンプ36を介して接続されているが、可能であれば、導電部40は第1の半導体チップ10aのバンプ電極17aと直接接続されていても良い。この場合、導電部40が第1の半導体チップ10aと配線基板20aの配線24との間の距離を規定することになる。   In the example shown in FIG. 1, the conductive portion 40 is connected to the bump electrode 17a of the first semiconductor chip 10a via the wire bump 36. However, if possible, the conductive portion 40 is connected to the bump of the first semiconductor chip 10a. It may be directly connected to the electrode 17a. In this case, the conductive portion 40 defines the distance between the first semiconductor chip 10a and the wiring 24 of the wiring board 20a.

導電部40によって、配線基板20aの配線24と第1の半導体チップ10aとの間の距離を十分に確保できる。その結果、配線基板20aの配線24と第1の半導体チップ10aとの間の負荷容量(寄生容量または浮遊容量)を低減することができる。   The conductive portion 40 can secure a sufficient distance between the wiring 24 of the wiring board 20a and the first semiconductor chip 10a. As a result, the load capacitance (parasitic capacitance or stray capacitance) between the wiring 24 of the wiring board 20a and the first semiconductor chip 10a can be reduced.

また、絶縁膜22が導電部40の側面を取り囲んでいるため、導電部は安定に保持される。導電部40は、配線パターン24の一部として配線パターン24と一体に形成されていても良い。   Further, since the insulating film 22 surrounds the side surface of the conductive portion 40, the conductive portion is stably held. The conductive portion 40 may be formed integrally with the wiring pattern 24 as a part of the wiring pattern 24.

厚膜部40の厚さは、チップ積層体30と配線基板20aとの間の確保したい距離に応じて、適宜選定される。導電部40によって、寄生容量または浮遊容量を低減することができるため、チップ積層体30と配線基板20aとの間に複数のワイヤバンプを重ねて形成する必要がなくなる。これにより、チップ積層体30を配線基板20aにフリップチップ実装する際の荷重により、ワイヤバンプ36が倒れることを防止することができる。その結果、チップ積層体30と配線基板20aとのを安定的に接合することができる。   The thickness of the thick film portion 40 is appropriately selected according to the distance to be secured between the chip stack 30 and the wiring board 20a. Since the parasitic capacitance or stray capacitance can be reduced by the conductive portion 40, there is no need to form a plurality of wire bumps between the chip stack 30 and the wiring board 20a. As a result, the wire bumps 36 can be prevented from falling due to a load when the chip stack 30 is flip-chip mounted on the wiring board 20a. As a result, the chip stack 30 and the wiring board 20a can be stably bonded.

チップ積層体30と配線基板20aとの間には、非導電性ペースト(NCP)37が設けられていて良い。配線基板20aの表面には熱硬化性樹脂、例えばエポキシ樹脂等からなる封止樹脂34が設けられており、チップ積層体30は封止樹脂34で覆われる。   A non-conductive paste (NCP) 37 may be provided between the chip stack 30 and the wiring board 20a. A sealing resin 34 made of a thermosetting resin such as an epoxy resin is provided on the surface of the wiring board 20 a, and the chip stack 30 is covered with the sealing resin 34.

配線パターン24は、導電部40を除き、絶縁膜22によって覆われていることが好ましい。これにより、絶縁膜22から露出する金属部分、例えば金メッキ層の領域を低減できる。これにより、NCP37と配線基板20aとの密着性を向上することができる。   The wiring pattern 24 is preferably covered with the insulating film 22 except for the conductive portion 40. Thereby, the metal part exposed from the insulating film 22, for example, the area | region of a gold plating layer can be reduced. Thereby, the adhesiveness of NCP37 and the wiring board 20a can be improved.

図2(a)〜図2(d)は、半導体チップが互いに積層されたチップ積層体を製造する方法の一例を示す概略断面図である。   FIG. 2A to FIG. 2D are schematic cross-sectional views illustrating an example of a method for manufacturing a chip stacked body in which semiconductor chips are stacked on each other.

まず、第3の半導体チップ10cが吸着ステージ114上に載置される(図2(a)参照)。第3の半導体チップ10cの回路14が形成された面(回路形成面)が上に向けられている。第3の半導体チップ10cの回路形成面にはバンプ電極17cが設けられている。図示しない真空装置によって吸引孔116を介して吸引することで、第3の半導体チップ10cが保持固定される。   First, the third semiconductor chip 10c is placed on the suction stage 114 (see FIG. 2A). The surface (circuit formation surface) on which the circuit 14 of the third semiconductor chip 10c is formed faces upward. Bump electrodes 17c are provided on the circuit formation surface of the third semiconductor chip 10c. The third semiconductor chip 10c is held and fixed by suction through the suction hole 116 by a vacuum device (not shown).

次に、第3の半導体チップ10cの上に第2の半導体チップ10bを搭載する。ボンディングツール110の吸着孔112から真空吸引することで、ボンディングツール110によって2段目の半導体チップ10bを保持する。そして、図2(b)に示すように、1段目の半導体チップ10c上に、2段目の半導体チップ10bを積層する。このとき、ボンディングツール110を用いて、例えば300℃程度の高温で、2段目の半導体チップ10bに荷重を加えながら2段目の半導体チップ10bを積層する。このとき、1段目のメモリチップ10cの一面のバンプ電極17cと、2段目の半導体チップ10bの対応するバンプ電極18bとが、熱圧着によって電気的に接続される。同様に、2段目の半導体チップ10bの上に、3段目、4段目の半導体チップ10bがそれぞれ積層される。さらに、同様に、4段目の半導体チップ10b上に、5段目の半導体チップ10aを搭載する(図2(b)参照)。   Next, the second semiconductor chip 10b is mounted on the third semiconductor chip 10c. By vacuum suction from the suction hole 112 of the bonding tool 110, the second-stage semiconductor chip 10b is held by the bonding tool 110. Then, as shown in FIG. 2B, the second-stage semiconductor chip 10b is stacked on the first-stage semiconductor chip 10c. At this time, the second-stage semiconductor chip 10b is stacked using the bonding tool 110 while applying a load to the second-stage semiconductor chip 10b at a high temperature of about 300 ° C., for example. At this time, the bump electrode 17c on one surface of the first-stage memory chip 10c and the corresponding bump electrode 18b of the second-stage semiconductor chip 10b are electrically connected by thermocompression bonding. Similarly, the third and fourth semiconductor chips 10b are stacked on the second semiconductor chip 10b. Similarly, the fifth-stage semiconductor chip 10a is mounted on the fourth-stage semiconductor chip 10b (see FIG. 2B).

最上段の第1の半導体チップ10aには、第2の半導体チップ10bのバンプ電極17bに対応してバンプ電極18aが配置されている。第1の半導体チップ10aでは、配線基板側に向けられる面に形成されたバンプ電極17aは、配線基板20aの導電部40に接合するため、200μm以上の広いピッチで配置されている。   On the uppermost first semiconductor chip 10a, bump electrodes 18a are arranged corresponding to the bump electrodes 17b of the second semiconductor chip 10b. In the first semiconductor chip 10a, the bump electrodes 17a formed on the surface directed to the wiring board side are arranged at a wide pitch of 200 μm or more in order to join the conductive portion 40 of the wiring board 20a.

チップ積層体30は、図2(c)に示すように、ステージ上に貼り渡された塗布用シート121上に載置される。塗布用シート121としては、例えばフッ素系シート、またはシリコーン系接着材が付けられたシート等の、アンダーフィル材32との濡れ性が乏しい材料によって形成されていることが好ましい。   As shown in FIG. 2C, the chip stack 30 is placed on a coating sheet 121 that is pasted on the stage. The coating sheet 121 is preferably formed of a material having poor wettability with the underfill material 32, such as a fluorine sheet or a sheet to which a silicone adhesive is applied.

塗布用シート121に載置されたチップ積層体30に対し、チップ積層体30の端部近傍位置に、ディスペンサ130からアンダーフィル材32を供給する。アンダーフィル材32は、毛細管現象によって、半導体チップ10a,10b,10c間の隙間に充填される。チップ積層体30はアンダーフィル材32によって覆われるが、第1の半導体装置10aのバンプ電極17aが形成された面はアンダーフィル材32から露出している。   The underfill material 32 is supplied from the dispenser 130 to the chip stack 30 placed on the coating sheet 121 in the vicinity of the end of the chip stack 30. The underfill material 32 is filled in the gaps between the semiconductor chips 10a, 10b, and 10c by capillary action. The chip stack 30 is covered with the underfill material 32, but the surface on which the bump electrodes 17 a of the first semiconductor device 10 a are formed is exposed from the underfill material 32.

アンダーフィル材32の充填が完了した後、塗布用シート121と共にチップ積層体30を所定温度、例えば150℃程度でキュア処理することで、アンダーフィル材32を硬化する。これにより、図2(d)に示すように、チップ積層体30にアンダーフィル材32が形成される。ここで、塗布用シート121を用いることで、ステージ23へアンダーフィル材32が付着することが防止される。   After the filling of the underfill material 32 is completed, the underfill material 32 is cured by curing the chip laminated body 30 together with the coating sheet 121 at a predetermined temperature, for example, about 150 ° C. As a result, an underfill material 32 is formed on the chip stack 30 as shown in FIG. Here, the use of the coating sheet 121 prevents the underfill material 32 from adhering to the stage 23.

図3(a)〜図3(e)は、チップ積層体を配線基板に搭載する方法の一例を示す概略断面図である。まず、図3(a)に示すような配線基板20を準備する。配線基板20は、例えば厚さ0.14mmのガラスエポキシ配線基板であり、複数の製品形成部20aがマトリックス状に配置されている。各製品形成部20aは、各半導体装置1aの配線基板となる部分である。配線基板20には、各製品形成部20aの間に沿ってダイシングライン28が設けられている。配線基板20の各々の製品形成部20aの両面には、所定の配線パターン24,25が形成されている。配線パターン24,25は、部分的に絶縁膜22,23で覆われている。   FIG. 3A to FIG. 3E are schematic cross-sectional views showing an example of a method for mounting a chip stack on a wiring board. First, a wiring board 20 as shown in FIG. The wiring board 20 is a glass epoxy wiring board having a thickness of 0.14 mm, for example, and a plurality of product forming portions 20a are arranged in a matrix. Each product forming portion 20a is a portion that becomes a wiring substrate of each semiconductor device 1a. The wiring board 20 is provided with a dicing line 28 between the product forming portions 20a. Predetermined wiring patterns 24 and 25 are formed on both surfaces of each product forming portion 20a of the wiring board 20. The wiring patterns 24 and 25 are partially covered with insulating films 22 and 23.

第1の配線パターン24上には絶縁膜22を貫通する導電部40が形成されており、導電部40の頂面が絶縁膜22から露出している。製品形成部20aの第2の配線パターン25の、絶縁膜23から露出した部位は、ランド27を形成している。導電部40と、この導電部40に対応するランド30とは、配線基板20a中の配線によって互いに電気的に接続されている。   A conductive portion 40 penetrating the insulating film 22 is formed on the first wiring pattern 24, and the top surface of the conductive portion 40 is exposed from the insulating film 22. A portion of the second wiring pattern 25 of the product forming portion 20a exposed from the insulating film 23 forms a land 27. The conductive portion 40 and the land 30 corresponding to the conductive portion 40 are electrically connected to each other by wiring in the wiring board 20a.

図3(a)に示すように、それぞれの製品形成部20aの導電部40上に、ワイヤバンプ36を形成する。ワイヤバンプ36は、例えばAuまたはCu等からなり、図示しないワイヤボンディング装置によって、溶融された先端にボールが形成されたワイヤを導電部40上に超音波熱圧着し、その後、ワイヤの後端を引き切ることで形成される。   As shown in FIG. 3A, wire bumps 36 are formed on the conductive portions 40 of the respective product forming portions 20a. The wire bump 36 is made of, for example, Au or Cu, and a wire in which a ball is formed on the melted tip is ultrasonically thermocompression-bonded on the conductive portion 40 by a wire bonding apparatus (not shown), and then the rear end of the wire is drawn. It is formed by cutting.

ワイヤバンプ36は、導電部40上に凸状に形成される。そのため、ワイヤバンプ36を介してチップ積層体30を実装することで、チップ積層体30の半導体チップ10aのバンプ電極17a及び貫通配線19aを小径化できる。   The wire bump 36 is formed in a convex shape on the conductive portion 40. Therefore, by mounting the chip stacked body 30 via the wire bumps 36, the bump electrodes 17a and the through wiring 19a of the semiconductor chip 10a of the chip stacked body 30 can be reduced in diameter.

次に、図3(a)に示すように、配線基板20の製品形成部20aに、例えばNCP等の絶縁性の接着部材37を塗布する。   Next, as shown in FIG. 3A, an insulating adhesive member 37 such as NCP is applied to the product forming portion 20 a of the wiring board 20.

続いて、図3(b)に示すように、それぞれの製品形成部20aに、チップ積層体30が実装する。チップ積層体30は、例えば熱圧着により配線基板20の製品形成部20aに搭載することができる。具体的には、チップ積層体30の最上位の第1の半導体チップ10aに配置されたバンプ電極17aが、対応するワイヤバンプ36に、所定温度、例えば300℃程度で熱圧着される。このとき、接着部材37は広がり、チップ積層体30と配線基板20との間に充填される。   Subsequently, as illustrated in FIG. 3B, the chip stack 30 is mounted on each product forming unit 20 a. The chip stacked body 30 can be mounted on the product forming portion 20a of the wiring board 20 by, for example, thermocompression bonding. Specifically, the bump electrodes 17a arranged on the uppermost first semiconductor chip 10a of the chip stack 30 are thermocompression bonded to the corresponding wire bumps 36 at a predetermined temperature, for example, about 300 ° C. At this time, the adhesive member 37 spreads and is filled between the chip stack 30 and the wiring board 20.

なお、チップサイズが比較的小さいインターフェースチップ10aと配線基板20とが電気的に接続される場合、半導体チップ10aの反りに起因した配線基板20と半導体チップ10aとの接続不良が生じ難いという利点がある。   Note that when the interface chip 10a having a relatively small chip size and the wiring substrate 20 are electrically connected, there is an advantage that poor connection between the wiring substrate 20 and the semiconductor chip 10a due to warpage of the semiconductor chip 10a is unlikely to occur. is there.

次に、チップ積層体30が実装された配線基板20は、モールド工程に移行される(図3(c)参照)。モールド工程では、配線基板20は、図示しないトランスファモールド装置の上型と下型からなる成型金型にセットされる。成型金型の上型には、配線基板20における複数のチップ搭載部を一括的に覆うキャビティが形成されており、キャビティ内に、配線基板20上のチップ積層体30が配置される。   Next, the wiring board 20 on which the chip stack 30 is mounted is transferred to a molding process (see FIG. 3C). In the molding process, the wiring substrate 20 is set in a molding die including an upper mold and a lower mold (not shown). A cavity that collectively covers a plurality of chip mounting portions in the wiring substrate 20 is formed in the upper mold of the molding die, and the chip stack 30 on the wiring substrate 20 is disposed in the cavity.

そして、ゲート部からキャビティ内に加熱溶融された封止樹脂34を注入し、封止樹脂34によって、配線基板20のチップ積層体30の搭載面側を封止する。配線基板20の一面側のキャビティ内が封止樹脂34で充填された状態で、所定の温度、例えば180℃程度でキュアすることで、封止樹脂34が熱硬化される。これにより、配線基板20の複数の製品形成部20aを一括的に覆う封止樹脂34が形成される。その後、所定の温度でベーク処理することで、封止樹脂34が完全に硬化される。   Then, the sealing resin 34 heated and melted is injected into the cavity from the gate portion, and the mounting surface side of the chip stack 30 of the wiring substrate 20 is sealed with the sealing resin 34. In a state where the cavity on one surface side of the wiring substrate 20 is filled with the sealing resin 34, the sealing resin 34 is thermally cured by curing at a predetermined temperature, for example, about 180 ° C. As a result, the sealing resin 34 that collectively covers the plurality of product forming portions 20a of the wiring board 20 is formed. Thereafter, the sealing resin 34 is completely cured by baking at a predetermined temperature.

チップ積層体30の半導体チップ間にアンダーフィル材32を充填した後、配線基板20上を一括的に覆う封止樹脂34を形成することにより、モールド時の半導体チップ間へのボイドの発生を抑制できる。   After filling the underfill material 32 between the semiconductor chips of the chip stack 30, the formation of a sealing resin 34 that collectively covers the wiring substrate 20 prevents the occurrence of voids between the semiconductor chips during molding. it can.

次に、ボールマウント工程を行う(図3(d)参照)。配線基板20の一面に形成されたランド27に、導電性の金属ボール、例えば半田ボール35を搭載する。これにより、外部端子が形成される。   Next, a ball mounting process is performed (see FIG. 3D). A conductive metal ball, for example, a solder ball 35 is mounted on a land 27 formed on one surface of the wiring board 20. Thereby, an external terminal is formed.

次に、基板ダイシング工程を行う(図3(e)参照)。配線基板20および封止樹脂34は、ダイシングライン28に沿って切断され、個々の製品形成部20aに分離される。この基板ダイシング工程では、配線基板20の封止樹脂側をダイシングテープ上に貼り付けた状態で行われることが好ましい。配線基板20の切断後、個片化された半導体装置1aをダイシングテープからピックアップする。これにより、図1に示したCoC型の半導体装置1aが得られる。   Next, a substrate dicing process is performed (see FIG. 3E). The wiring board 20 and the sealing resin 34 are cut along the dicing line 28 and separated into individual product forming portions 20a. This substrate dicing step is preferably performed in a state where the sealing resin side of the wiring substrate 20 is attached to the dicing tape. After cutting the wiring board 20, the separated semiconductor device 1a is picked up from the dicing tape. Thereby, the CoC type semiconductor device 1a shown in FIG. 1 is obtained.

図4は、第2の実施例における半導体装置の概略構成を示す断面図である。第2の実施例の半導体装置1bは、実施例1と同様に、配線基板20bと、配線基板20bに搭載されたチップ積層体30と、を有する。なお、第1の実施例の半導体装置1aと同一の構成要素には、同一の符号が付されている。第2の実施例における半導体装置1bでは、配線基板20bの構成が、実施例1の半導体装置1aと異なっている。以下では、主に、第1の実施例の半導体装置1aと異なる構成について説明する。   FIG. 4 is a sectional view showing a schematic configuration of the semiconductor device according to the second embodiment. Similar to the first embodiment, the semiconductor device 1b according to the second embodiment includes a wiring board 20b and a chip stack 30 mounted on the wiring board 20b. The same components as those in the semiconductor device 1a of the first embodiment are denoted by the same reference numerals. In the semiconductor device 1b in the second embodiment, the configuration of the wiring board 20b is different from that of the semiconductor device 1a in the first embodiment. In the following, the configuration different from the semiconductor device 1a of the first embodiment will be mainly described.

配線基板20bは、絶縁基材21と、絶縁基材21の表面に形成された所定の厚みを有する配線パターン24と、を有する。配線パターン24上に導電部40が形成されている。この導電部40の上にさらに半田層44、例えばSnAg層が形成されている。そして、ワイヤバンプ36は、チップ積層体30の第1の半導体装置10aのバンプ電極17a上に形成されている。   The wiring substrate 20 b includes an insulating base material 21 and a wiring pattern 24 having a predetermined thickness formed on the surface of the insulating base material 21. A conductive portion 40 is formed on the wiring pattern 24. A solder layer 44, for example, a SnAg layer is further formed on the conductive portion 40. The wire bumps 36 are formed on the bump electrodes 17a of the first semiconductor device 10a of the chip stack 30.

導電部40の周りには第1の絶縁膜22aが形成されており、半田層44の周りには第2の絶縁膜22bが形成されている。第2の絶縁膜22bは、第1の絶縁膜22a上に形成されている。なお、第2の絶縁膜22bは第1の絶縁膜22aと同一の材料から形成されていて良い。第2の絶縁膜22bは第1の絶縁膜22aと一体的に形成されていて良い。   A first insulating film 22 a is formed around the conductive portion 40, and a second insulating film 22 b is formed around the solder layer 44. The second insulating film 22b is formed on the first insulating film 22a. Note that the second insulating film 22b may be formed of the same material as the first insulating film 22a. The second insulating film 22b may be formed integrally with the first insulating film 22a.

配線基板20bにチップ積層体30を搭載する際、第1の半導体装置10aのバンプ電極17a上に形成されたワイヤバンプ36を、半田層44を介して、導電部40に接合する。ワイヤパンプ36が金からなる金バンプの場合、半田層44と金バンプとの間の金−半田接合により、金バンプ36と半田層44との接合力が向上する。その結果、チップ積層体30と配線基板20bとの接合の信頼性が向上する。   When the chip stack 30 is mounted on the wiring board 20b, the wire bumps 36 formed on the bump electrodes 17a of the first semiconductor device 10a are joined to the conductive portion 40 via the solder layer 44. When the wire bump 36 is a gold bump made of gold, the bonding force between the gold bump 36 and the solder layer 44 is improved by the gold-solder bonding between the solder layer 44 and the gold bump. As a result, the reliability of bonding between the chip stack 30 and the wiring board 20b is improved.

第2の実施例における半導体装置1bでは、第1の半導体装置10aのバンプ電極17aと導電部40とが、導電部40上に形成された半田層44及びワイヤバンプ36を介して接続されており、導電部40、ワイヤバンプ36及び半田層44が第1の半導体チップ10aと配線基板20cの配線24との間の距離を規定している。したがって、第1の実施例と同様に、導電部40によって、配線基板20bの配線24と第1の半導体チップ10aとの間の距離を十分に確保できるという利点がある。   In the semiconductor device 1b in the second embodiment, the bump electrode 17a of the first semiconductor device 10a and the conductive portion 40 are connected via the solder layer 44 and the wire bump 36 formed on the conductive portion 40, The conductive portion 40, the wire bump 36, and the solder layer 44 define the distance between the first semiconductor chip 10a and the wiring 24 of the wiring board 20c. Therefore, similarly to the first embodiment, there is an advantage that the distance between the wiring 24 of the wiring board 20b and the first semiconductor chip 10a can be sufficiently secured by the conductive portion 40.

導電部40および半田層44は、第1および第2の絶縁膜22a,22bの開口部内に設けられていることが好ましい。この場合、
チップ積層体30の第1の半導体チップ10aに形成されたバンプ電極17a上のワイヤバンプ36が、第1および第2の絶縁膜22a,22bの開口部に配置されるため、チップ積層体30の位置ズレが抑制される。
The conductive portion 40 and the solder layer 44 are preferably provided in the openings of the first and second insulating films 22a and 22b. in this case,
Since the wire bumps 36 on the bump electrodes 17a formed on the first semiconductor chip 10a of the chip stack 30 are disposed in the openings of the first and second insulating films 22a and 22b, the position of the chip stack 30 Deviation is suppressed.

図5は、第3の実施例における半導体装置の概略構成を示す断面図である。第3の実施例の半導体装置1cは、実施例1と同様に、配線基板20cと、配線基板20cに搭載されたチップ積層体30と、を有する。なお、第1の実施例の半導体装置1aと同一の構成要素には、同一の符号が付されている。第3の実施例における半導体装置1cでは、配線基板20cの構成が、実施例1の半導体装置1aと異なっている。以下では、主に、第1の実施例の半導体装置1aと異なる構成について説明する。   FIG. 5 is a sectional view showing a schematic configuration of the semiconductor device according to the third embodiment. Similar to the first embodiment, the semiconductor device 1c according to the third embodiment includes a wiring board 20c and a chip stack 30 mounted on the wiring board 20c. The same components as those in the semiconductor device 1a of the first embodiment are denoted by the same reference numerals. In the semiconductor device 1c according to the third embodiment, the configuration of the wiring board 20c is different from that of the semiconductor device 1a according to the first embodiment. In the following, the configuration different from the semiconductor device 1a of the first embodiment will be mainly described.

配線基板20cは、絶縁基材21と、絶縁基材21の表面に形成された所定の厚みを有する配線パターン24と、を有する。配線パターン24上に導電部40が形成されている。本実施例では、導電部40は先細り形状となっている。この場合でも、導電部40によって、配線基板20cの配線24と第1の半導体チップ10aとの間の距離を十分に確保できるという利点がある。   The wiring substrate 20 c includes an insulating base material 21 and a wiring pattern 24 having a predetermined thickness formed on the surface of the insulating base material 21. A conductive portion 40 is formed on the wiring pattern 24. In the present embodiment, the conductive portion 40 has a tapered shape. Even in this case, there is an advantage that the distance between the wiring 24 of the wiring board 20c and the first semiconductor chip 10a can be sufficiently secured by the conductive portion 40.

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき説明したが、本発明は上記実施例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 | formed by this inventor was demonstrated based on the Example, this invention is not limited to the said Example, It cannot be overemphasized that it can change variously in the range which does not deviate from the summary.

例えば、上記実施例では、4つのメモリチップと1つのインターフェースチップを有するチップ積層体30が配線基板20a,20b,20cに搭載された場合について説明した。しかしながら、チップ積層体30を構成する半導体チップの種類や数は任意であり、目的や用途等に応じて適宜選択される。また、半導体チップの大きさも任意である。   For example, in the above embodiment, the case where the chip stack 30 having four memory chips and one interface chip is mounted on the wiring boards 20a, 20b, and 20c has been described. However, the type and number of semiconductor chips constituting the chip stack 30 are arbitrary and are appropriately selected according to the purpose and application. Also, the size of the semiconductor chip is arbitrary.

また、上記実施例では、配線基板20a,20b,20cにチップ積層体30が搭載される場合について説明したが、配線基板20a,20b,20cに1つの半導体チップが搭載されていても良い。   Moreover, although the said Example demonstrated the case where the chip laminated body 30 was mounted in wiring board 20a, 20b, 20c, one semiconductor chip may be mounted in wiring board 20a, 20b, 20c.

1a,1b,1c 半導体装置
10a 第1の半導体チップ
10b 第2の半導体チップ
10c 第3の半導体チップ
13 半導体基板
14 回路
17a,17b,17c 第1のバンプ電極
18a,18b 第2のバンプ電極
19a,19b 貫通配線
20a,20b,20c 配線基板
21 絶縁基材
22,22a,22b,23 絶縁膜
24,25 配線パターン
27 ランド
28 ダイシングライン
30 チップ積層体
32 アンダーフィル材
34 封止樹脂
36 ワイヤバンプ
37 非導電性ペースト
40 導電部
42 ダミーバンプ
44 半田層
1a, 1b, 1c Semiconductor device 10a First semiconductor chip 10b Second semiconductor chip 10c Third semiconductor chip 13 Semiconductor substrate 14 Circuits 17a, 17b, 17c First bump electrodes 18a, 18b Second bump electrodes 19a, 19b Through wiring 20a, 20b, 20c Wiring substrate 21 Insulating base material 22, 22a, 22b, 23 Insulating film 24, 25 Wiring pattern 27 Land 28 Dicing line 30 Chip laminated body 32 Underfill material 34 Sealing resin 36 Wire bump 37 Non-conductive Conductive paste 40 conductive portion 42 dummy bump 44 solder layer

Claims (10)

基材と、前記基材の表面に形成された所定の厚みの配線と、前記配線上に形成された導電部と、を有する配線基板と、
前記配線基板に搭載されたチップ積層体であって、互いに積層された複数の半導体チップと、前記複数の半導体チップのうちの前記配線基板と対向する第1の半導体チップに形成され、前記導電部と電気的に接続されたバンプ電極と、を有するチップ積層体と、を備えた半導体装置。
A wiring board having a base material, a wiring having a predetermined thickness formed on the surface of the base material, and a conductive portion formed on the wiring;
A chip stack mounted on the wiring board, formed on a plurality of semiconductor chips stacked on each other, and a first semiconductor chip facing the wiring board among the plurality of semiconductor chips, and the conductive portion And a chip laminated body having a bump electrode electrically connected to the semiconductor device.
基材と、前記基材の表面に形成された所定の厚みの配線と、前記配線上に形成された導電部と、を有する配線基板と、
前記配線基板に搭載された第1の半導体チップと、
前記第1の半導体チップに形成され、前記導電部と電気的に接続されたバンプ電極と、を備えた半導体装置。
A wiring board having a base material, a wiring having a predetermined thickness formed on the surface of the base material, and a conductive portion formed on the wiring;
A first semiconductor chip mounted on the wiring board;
A semiconductor device comprising: a bump electrode formed on the first semiconductor chip and electrically connected to the conductive portion.
前記配線基板は、前記配線を覆い前記導電部の側面を取り囲む絶縁膜を有し、
前記導電部の頂面は前記絶縁膜から露出している、請求項1または2に記載の半導体装置。
The wiring board has an insulating film that covers the wiring and surrounds a side surface of the conductive portion;
The semiconductor device according to claim 1, wherein a top surface of the conductive portion is exposed from the insulating film.
前記導電部の頂面は前記絶縁膜の表面と実質的に同一の平面を形成している、請求項3に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 3, wherein a top surface of the conductive portion forms a plane that is substantially the same as a surface of the insulating film. 前記絶縁膜と前記第1の半導体チップとの間を埋める非導電性の接着部材が設けられている、請求項3または4に記載の半導体装置。   5. The semiconductor device according to claim 3, wherein a non-conductive adhesive member that fills a space between the insulating film and the first semiconductor chip is provided. 前記第1の半導体チップの前記配線基板側に向いた一面に所定の回路が形成されている、請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体装置。   5. The semiconductor device according to claim 1, wherein a predetermined circuit is formed on one surface of the first semiconductor chip facing the wiring substrate side. 6. 前記バンプ電極と前記導電部とが直接接続されており、前記導電部が前記第1の半導体チップと前記配線基板の前記配線との間の距離を規定している、請求項1から6のいずれか1項に記載の半導体装置。   The bump electrode and the conductive part are directly connected, and the conductive part defines a distance between the first semiconductor chip and the wiring of the wiring board. 2. The semiconductor device according to claim 1. 前記バンプ電極と前記導電部とが導電性のワイヤバンプを介して接続されており、前記導電部及び前記ワイヤバンプが前記第1の半導体チップと前記配線基板の前記配線との間の距離を規定している、請求項1から6のいずれか1項に記載の半導体装置。   The bump electrode and the conductive portion are connected via a conductive wire bump, and the conductive portion and the wire bump define a distance between the first semiconductor chip and the wiring of the wiring board. The semiconductor device according to any one of claims 1 to 6. 前記バンプ電極と前記導電部とが、前記導電部上に形成された半田層及び金バンプを介して接続されており、前記導電部、前記半田層及び前記金バンプが前記第1の半導体チップと前記配線基板の前記配線との間の距離を規定している、請求項1から6のいずれか1項に記載の半導体装置。   The bump electrode and the conductive portion are connected via a solder layer and a gold bump formed on the conductive portion, and the conductive portion, the solder layer, and the gold bump are connected to the first semiconductor chip. The semiconductor device according to claim 1, wherein a distance between the wiring board and the wiring is defined. 前記第1の半導体チップはインターフェースチップである、請求項1から9のいずれか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the first semiconductor chip is an interface chip.
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