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JP5264640B2 - 積層型半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

積層型半導体装置及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は積層型半導体装置及びその製造方法に係り、さらに詳しくは、複数の半導体チップが積層されて側方に共通電極が設けられた積層型半導体装置及びその製造方法に関する。
従来、複数の半導体チップが積層されて側方に共通電極が設けられた積層型半導体装置がある。
特許文献１及び２には、一端側の電極端子に外側に延在する金属ワイヤが接続された構造の半導体素子を積層し、積層された半導体チップの金属ワイヤに導電性ペーストから形成された側面配線を接続することが記載されている。
特開２００９−２７０３９号公報 特開２００９−２６９６９号公報
後述する関連技術の欄で説明するように、積層型半導体装置を製造する際に、側面に設けられる共通電極は、ディスペンサなどによって塗布される銀（Ａｇ）ペーストから形成される。銀ペーストを塗布する方法では、横方向への濡れ広がりを制御できないため、半導体チップの接続パッドのピッチが１５０μｍ以下に微細化されると、共通電極同士が繋がって電気ショートを引き起こす問題がある。
また、ディスペンサのノズルを１００μｍ以下に設定して微細化に対応させる方法があるが、ノズルが細くなると目詰まりが起こりやすく、安定して共通電極を形成することは困難である。
また、銀からなる共通電極はエレクトロマイグレーション耐性が十分ではなく、エレクトロマイグレーション耐性が十分に得られる金属材料を使用することが望まれる。
本発明は以上の課題を鑑みて創作されたものであり、半導体チップの接続パッドの狭ピッチ化に対応できると共に、信頼性の高い共通電極を側面に備えた積層型半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は積層型半導体装置に係り、複数の接続パッドと該接続パッドにそれぞれ接続されて外側に延在する複数のワイヤ端子とを備えた半導体チップが積層されて、前記積層された半導体チップの間及び側面に絶縁層が形成された積層チップ構造体と、垂直方向に並んで配置された前記ワイヤ端子に対応する部分の前記積層チップ構造体の側面に、前記絶縁層から外側に突出して形成された複数の共通電極とを有し、前記複数の共通電極は相互に分離されており、前記共通電極は電解金属めっき層から形成され、前記ワイヤ端子が前記電解金属めっき層に直接接続されており、かつ、前記共通電極は、前記積層チップ構造体の下面から外部に延在していることを特徴とする。
本発明の積層型半導体装置を製造する際には、まず、めっき給電部材の上に開口部が設けられた治具が配置される。治具の開口部の外周には半導体チップに設けられたワイヤ端子に対応する部分に外側に突出する突出開口部が設けられている。
そして、治具の開口部にワイヤ端子を備えた半導体チップが積層されて積層チップ構造体が配置される。外部で作成した積層チップ構造体を治具の開口部に配置してもよい。
このようにして、積層チップ構造体と治具の突出開口部の側面とによってワイヤ端子の周りに三次元的なめっき空間を構成し、電解めっきによってめっき空間にワイヤ端子に接続される共通電極が形成される。
従って、銀ペーストを塗布して共通電極を形成する方法と違って、共通電極が不必要に横方向に広がって形成されることがないので、半導体チップの接続パッドの狭ピッチ化に対応できるようになる。
また、エレクトロマイグレーション耐性に優れた銅めっき層から共通電極を容易に形成できるので、エレクトロマイグレーションに強く信頼性の高い共通電極を構成することができる。
しかも、多数の開口部を備えた治具を使用できるので、多数の開口部に積層チップ構造体をそれぞれ配置した状態で、多数の積層チップ構造体の側面に一括して共通電極を形成することができる。これにより、積層型半導体装置の生産効率の向上及び低コスト化を図ることができる。
上記した発明において、積層チップ構造体のワイヤ端子が半導体チップの側方の絶縁層から外側に延在し、ワイヤ端子の先端部が共通電極の中に配置されていてもよい。
あるいは、ワイヤ端子の先端面が半導体チップの側方の絶縁層の外面と同一位置に配置されて、その先端面が共通電極に接続されるようにしてもよい。
以上説明したように、本発明では、積層型半導体装置において、半導体チップの接続パッドの狭ピッチ化に対応できると共に、信頼性の高い共通電極が側面に容易に形成される。
図１は関連技術の積層型半導体装置を示す断面図である。 図２（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１実施形態の積層型半導体装置の製造方法を示す断面図（その１）である。 図３（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１実施形態の積層型半導体装置の製造方法を示す断面図（その２）である。 図４（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１実施形態の積層型半導体装置の製造方法を示す断面図（その３）である。 図５は本発明の第１実施形態の積層型半導体装置の製造方法で使用される電解めっき用の治具を示す平面図である。 図６は本発明の第１実施形態の積層型半導体装置の製造方法を示す断面図（その４）である。 図７は本発明の第１実施形態の積層型半導体装置の製造方法を示す断面図（その５）である。 図８は本発明の第１実施形態の積層型半導体装置の製造方法を示す断面図及び平面図（その６）である。 図９は本発明の第１実施形態の積層型半導体装置の製造方法を示す断面図及び平面図（その７）である。 図１０は本発明の第１実施形態の積層型半導体装置の製造方法を示す断面図（その８）である。 図１１は本発明の第１実施形態の積層型半導体装置の製造方法を示す断面図（その９）である。 図１２は本発明の第１実施形態の積層型半導体装置の製造方法を示す断面図（その１０）である。 図１３は本発明の第１実施形態の積層型半導体装置を示す断面図及び平面図である。 図１４（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１実施形態の変形例の積層型半導体装置の製造方法を示す平面図である。 図１５は本発明の第１実施形態の積層型半導体装置を配線基板に実装する例を示す断面図である。 図１６は本発明の第１実施形態の積層型半導体装置を配線基板に実装する別の例を示す断面図である。 図１７は図１４の積層型半導体装置がモールド樹脂で封止された様子を示す断面図である。 図１８（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２実施形態の積層型半導体装置の製造方法を示す断面図（その１）である。 図１９（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２実施形態の積層型半導体装置の製造方法を示す断面図（その２）である。 図２０（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２実施形態の積層型半導体装置の製造方法を示す断面図（その３）である。 図２１（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２実施形態の積層型半導体装置の製造方法を示す断面図（その４）である。 図２２は本発明の第２実施形態の積層型半導体装置の製造方法を示す断面図（その５）である。 図２３は本発明の第２実施形態の積層型半導体装置の製造方法を示す断面図（その６）である。 図２４は本発明の第２実施形態の積層型半導体装置の製造方法を示す断面図（その７）である。 図２５は本発明の第２実施形態の積層型半導体装置の製造方法を示す平面図（その８）である。 図２６は本発明の第２実施形態の積層型半導体装置を示す断面図及び平面図である。
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
（関連技術）
本発明の実施形態を説明する前に、本発明に関連する関連技術の問題点について説明する。図１は関連技術の積層型半導体装置を示す断面図である。
図１に示すように、関連技術の積層型半導体装置を構成する配線基板１００では、絶縁基板２００の両面側に配線層３００がそれぞれ形成されている。両面側の配線層３００は絶縁基板２００を貫通する貫通電極（不図示）を介して相互接続されている。絶縁基板２００の両面側には配線層３００のパッド部の上に開口部が設けられたソルダレジスト４００がそれぞれ形成されている。
配線基板１００の上には、４つの半導体チップ５００が積層されている。各半導体チップ５００では、パッシベーション膜５４０と周縁側に配置された接続パッド５２０とを備えている。さらに、各半導体チップ５００の接続パッド５２０には外側に延在する金ワイヤ５６０が接続されている。半導体チップ５００の両面及び側面は絶縁樹脂５８０で被覆されており、金ワイヤ５６０の先端部が絶縁樹脂５８０から外側に突出している。
そのような構造の半導体チップ５００がその接続パッド５２０が下側になって接着剤６００を介して積層されている。そして、各半導体チップ５００の垂直方向に並んで配置された金ワイヤ５６０に銀ペーストからなる共通電極７００が接続されている。図１の部分平面模式図に示すように、半導体チップ５００の一辺には複数の共通電極７００が相互に分離されて設けられる。
そして、積層された半導体チップ５００はモールド樹脂７２０によって封止されており、半導体チップ５００同士の隙間にもモールド樹脂７２０が充填されている。
関連技術の積層型半導体装置では、側面に設けられる共通電極７００は、ディスペンサなどによって銀（Ａｇ）ペーストを塗布して形成される。銀ペーストを塗布する方法では、横方向への濡れ広がりを制御できないため、半導体チップ５００の接続パッド５２０のピッチが１５０μｍ以下に狭小化されると、共通電極７００同士が繋がって電気ショートを引き起こす問題がある。
また、ディスペンサのノズルを１００μｍ以下に設定して狭小化に対応させる方法があるが、ノズルが細くなると目詰まりが起こりやすく、安定して共通電極を形成することは困難である。
また、銀から形成される共通電極７００はエレクトロマイグレーション耐性が十分ではなく、エレクトロマイグレーション耐性が十分に得られる金属材料を使用することが望まれる。
以下に説明する本実施形態の半導体装置は、前述した不具合を解消することができる。
（第１の実施の形態）
図２〜図１２は本発明の第１実施形態の積層型半導体装置の製造方法を示す断面図（一部平面図）、図１３は同じく積層型半導体装置を示す断面図及び平面図である。
図２（ａ）に示すように、まず、個々の半導体チップを得るための多数のチップ領域Ａを備えた厚みが７２５μｍ程度のシリコンウェハ１０を用意する。図２（ａ）ではシリコンウェハ１０の２つのチップ領域Ａが部分的に描かれている。シリコンウェハ１０の各チップ領域Ａには、トランジスタやそれに接続された多層配線などが設けられたデバイス回路１２が形成されている。
シリコンウェハ１０の上部には多層配線に接続された接続パッド１４が形成されている。さらに、接続パッド１４上に開口部１６ａが設けられたパッシベーション膜１６がシリコンウェハ１０の上に形成されている。
本実施形態では、シリコンウェハ１０からＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリなどの半導体チップ（メモリチップ）が得られる。
次いで、図２（ｂ）に示すように、シリコンウェハ１０の背面側をグラインダなどで研削することにより、シリコンウェハ１０の厚みを５０μｍ程度に薄型化する。
続いて、図２（ｃ）に示すように、シリコンウェハ１０をダイシングテープ１５の上に配置して仮固定し、ダイシング装置のブレード（不図示）によって各チップ領域Ａが得られるようにシリコンウェハ１０を切断する。
これにより、シリコンウェハ１０が個々のシリコン部１０ａに分割され、ダイシングテープ１５の上に相互に分離された多数の半導体チップ５が並んで配置される。このとき、ダイシング装置のブレードの厚みは１００μｍ程度に設定され、半導体チップ５同士の間隔は１００μｍ程度となる。
さらに、図３（ａ）に示すように、多数の半導体チップ５の上に保護テープ１７を貼付した後に、下側のダイシングテープ１５を除去する。
続いて、図３（ｂ）に示すように、半硬化状態（Ｂステージとも呼ばれる）の樹脂フィルムを各半導体チップ５の下面に押圧しながら貼付する。これにより、半導体チップ５同士の間の領域が樹脂層１８（絶縁層）で埋め込まれると共に、半導体チップ５の下面に樹脂層１８（絶縁層）が形成される。樹脂層１８の下面は全体にわたって平坦化されて形成される。
あるいは、液状樹脂をスピンコートなどによって塗布することにより、同様な樹脂層１８を形成してもよい。樹脂層１８は半導体チップ５が積層されるまで半硬化状態が維持される。
さらに、図３（ｃ）に示すように、ダイシング装置のブレード７によって半導体チップ５同士の間の領域に埋め込まれた樹脂層１８の中央部を厚み方向に貫通加工して切断する。これにより、半導体チップ５の側面及び下面が樹脂層１８で被覆された状態となる。
ダイシング装置のブレード７の厚みが４０μｍ程度に設定される場合は、半導体チップ５同士の間隔が１００μｍ程度であることから、半導体チップ５の側面に３０μｍ程度の樹脂層１８が残される。
その後に、図４（ａ）に示すように、各半導体チップ５を仮固定する保護テープ１７を除去し、多数の半導体チップ５をピックアップしてトレイ（不図示）の上に並べる。
さらに、図４（ｂ）に示すように、半導体チップ５の接続パッド１４に接続されるワイヤ端子２０を半導体チップ５の外側に延在させて形成する。ワイヤ端子２０としては、金（Ａｕ）ワイヤ又はアルミニウム（Ａｌ）ワイヤなどが使用され、ワイヤボンディング法に基づいて形成される。
第１実施形態で使用される半導体チップ５では、シリコン部１０ａの下面と側面が樹脂層１８（絶縁層）で被覆されており、ワイヤ端子２０は樹脂層１８で被覆されておらず露出した状態となっている。
後述するように、本実施形態では、図４（ｂ）の半導体チップ５が複数個で積層されて、その側面に各ワイヤ端子２０が垂直方向に並んで配置される。そして、それらのワイヤ端子２０に接続される共通電極が電解めっきによって立設して形成される。図５にはそのときに使用される電解めっき用の治具３０が示されている。
図５に示すように、治具３０は、シリコンウェハ３０ａにその厚み方向に貫通する複数の開口部３２が設けられて構成される。開口部３２はその外周に半円状に外側に突出する複数の突出開口部３４を備えて形成される。突出開口部３４は前述した半導体チップ５のワイヤ端子２０に対応する部分に切り込まれている。
開口部３２の突出開口部３４を除く四角部は、半導体チップ５が配置される際に所定のクリアランスが確保されるように、樹脂層１８を含む半導体チップ５のサイズより一回り大きく設定される。
図５の治具３０を作成する方法としては、まず、シリコンウェハ３０ａの上にフォトリソグラフィによって開口部が設けられたレジストなどのマスクを形成する。その後に、マスクの開口部を通して異方性ドライエッチング（ＲＩＥなど）によってシリコンウェハ３０ａを貫通加工することにより、突出開口部３４を備えた開口部３２を容易に形成することができる。
治具３０をシリコンウェハ３０ａから形成する例を説明したが、絶縁性の材料から治具３０を形成してもよい。あるいは、導電性の金属から治具３０を形成してもよく、この場合は、突出開口部３４を備えた開口部３２を絶縁樹脂層などでコーティングして使用される。
また、加工方法としては、ドライエッチングの他に、プレス加工などを用いた打ち抜き（型抜き）などにより、突出開口部３４を備えた開口部３２を形成することができる。
次いで、図６に示すように、銅板などのめっき給電部材４０の上に接着剤４２を介して上記した治具３０を配置する。図６では、図５の治具３０の一つの開口部３２の周りの断面が部分的に示されている。
続いて、治具３０の開口部３２の底部の接着剤４２の上に、半導体チップ５を積層して配置する。図６の例では、３つの半導体チップ５を積層しているが、半導体チップ５の積層数は任意に設定できることはいうまでもない。
図５に示したように、治具３０には多数の開口部３２を設けることができ、多数の開口部３２に半導体チップ５がそれぞれ積層される。
さらに、積層された半導体チップ５を上側からプレス（加圧）することにより、下側の半導体チップ５のワイヤ端子２０を上側の半導体チップ５の未硬化状態の樹脂層１８に埋設させる。その後に、積層された半導体チップ５をキュア（加熱処理）することにより、半導体チップ５の側面及び下面の未硬化状態の樹脂層１８を硬化させて上下側の半導体チップ５を接着させる。
これにより、３つの積層された半導体チップ５は硬化した樹脂層１８によって一体化されて積層チップ構造体６となり、治具３０の開口部３２の底部に仮固定される。そして、各半導体チップ５の各ワイヤ端子２０は積層チップ構造体６の側面の樹脂層１８から外側に突出して露出した状態で垂直方向に並んで配置される。
なお、外部で作成した積層チップ構造体６を治具３０の開口部３２に配置してもよく、治具３０の開口部３２に積層チップ構造体６を形成すればよい。
図７には、図６の構造体を上側からみた様子が示されている。図７に示すように、積層チップ構造体６は、治具３０の開口部３２のうち突出開口部３４を除く四角部の側面との間にクリアランスｃ（隙間）が設けられた状態で配置される。
そして、積層チップ構造体６の四辺から外側に突出する複数のワイヤ端子２０が治具３０の突出開口部３４の中央部に配置される。例えば、クリアランスｃは５μｍ程度に設定され、積層チップ構造体６と治具３０の突出開口部３４の最外側面との間隔ｄは５０μｍ程度に設定される。
前述したように、治具３０の開口部３２は、フォトリソグラフィ及び異方性ドライエッチングによって容易に形成することができる。このため、治具３０の開口部３２の突出開口部３４を半導体チップ５のワイヤ端子２０の位置に合わせて精度よく形成することができる。
しかも、半導体チップ５は、治具３０の開口部３２にクリアランスｃをもって配置されるので、高度な位置合わせ技術を使用することなく、半導体チップ５を治具３０の開口部３２に配置することができると同時に、半導体チップ５のワイヤ端子２０を突出開口部３４に配置することができる。
なお、図７のように半導体チップ５の四辺が治具３０の開口部３２の側面に接触しないように配置することもできるし、あるいは、半導体チップ５の一角を治具３０の開口部３２の一角に押し当てて配置するようにしてもよい。
次いで、図８に示すように、レーザ又は酸素プラズマにより積層チップ構造体６と治具３０の開口部３２の側面との間に露出する接着剤４２を除去してめっき給電部材４０を露出させる。
図８の平面図を加えて参照すると、積層チップ構造体６と治具３０の開口部３２の側面との間にはクリアランスｃが設けられているので、治具３０の突出開口部３４内だけではなく、隣り合う突出開口部３４の間のクリアランスｃの部分の接着剤４２が除去される（図８の平面図のハッチング領域）。
次いで、図９の断面図及び平面図に示すように、めっき給電部材４０をめっき給電経路に利用する電解めっきにより、積層チップ構造体６と治具３０の開口部３２の側面との間隔ｄ及びクリアランスｃに銅めっきを施す。間隔ｄ及びクリアランスｃに露出するめっき給電部材４０の上から銅めっきが上方向に順次成長していく。
これにより、積層チップ構造体６と治具３０の突出開口部３４の側面との間隔ｄに外側に突出する突出金属部５０ａが立設して形成される。また、積層チップ構造体６と治具３０の開口部３２の側面とのクリアランスｃに突出金属部５０ａに繋がる薄膜の繋り部５０ｂが同時に形成される。
図９の平面図を参照するように、突出金属部５０ａは積層チップ構造体６のワイヤ端子２０を包み込むように形成される。
後述するように、突出金属部５０ａは相互に分離されて積層チップ構造体６のワイヤ端子２０に接続される共通電極となる。
前述したように、積層チップ構造体６は治具３０の多数の開口部３２に配置されており、多数の積層チップ構造体６の側面に一括して突出金属部５０ａ及び繋り部５０ｂが形成される。
次いで、図１０に示すように、めっき給電部材４０（銅板）をウェットエッチングによって除去する。さらに、図１１に示すように、酸素プラズマによって接着剤４２を除去する。エポキシ系又はポリイミド系の接着剤４２を使用することにより、酸素プラズマで容易に除去することができる。
続いて、図１２に示すように、図１１の構造体から治具３０を取り外すことにより、積層チップ構造体６の側面に形成された突出金属部５０ａ及び繋り部５０ｂを露出させる。
このとき、突出金属部５０ａ及び繋り部５０ｂは積層チップ構造体６の樹脂層１８には密着性よく形成され、治具３０（シリコン）とは単に接している状態であるため、治具３０を容易に取り外すことができる。
次いで、図１２の構造体の突出金属部５０ａ及び繋り部５０ｂをウェットエッチングによって、繋り部５０ｂが消失するまでエッチバックすることにより、突出金属部５０ａを相互に分離する。
これにより、図１３に示すように、積層チップ構造体６の垂直方向に配置された各ワイヤ端子２０の郡にそれぞれ独立して接続される共通電極５０が得られる。
前述した図７のように、積層チップ構造体６が治具３０の開口部３２に配置される場合は（クリアランスｃ：５μｍ、間隔ｄ：５０μｍ）、突出金属部５０ａ及び繋り部５０ｂを外面から５μｍ以上エッチングすることにより、各ワイヤ端子２０に独立して接続される共通電極５０をそれぞれ得ることができる。
このとき、突出金属部５０ａも同時にエッチングされるが、突出金属部５０ａの突出厚みや幅が繋り部５０ｂよりかなり厚いため、特に問題は発生しない。
なお、好適な例として、銅めっき層から共通電極５０を形成したが、金（Ａｕ）めっき層やニッケル（Ｎｉ）めっき層などの電解めっきで形成される各種の金属から共通電極５０を形成することができる。
前述した形態では、突出金属部５０ａ及び繋り部５０ｂをエッチバックすることにより共通電極５０を形成している。以下に説明する第１実施形態の変形例の製造方法を採用することにより、エッチバックを省略することができる。
変形例の製造方法では、図１４（ａ）に示すように、まず、図６及び図７の工程の後（治具３０の開口部３２に積層チップ構造体６を配置した後）に、積層チップ構造体６と治具３０の開口部３２の側面との全ての隙間（クリアランスｃ及び間隔ｄ）に樹脂体４４を積層チップ構造体６の上部までディスペンサなどで充填する（点ハッチング部）。樹脂体４４としては、剥離可能なレジストなどを使用することができる。
次いで、図１４（ｂ）に示すように、レーザ又フォトエッチング（ＲＩＥなどの異方性ドライエッチング）によって、積層チップ構造体６と治具３０の突出開口部３４の側面との間隔ｄに充填された樹脂体４４及びその下の接着剤４２を除去することにより、めっき給電部材４０を露出させる。
これにより、クリアランスｃが樹脂体４４で部分的に埋め込まれるので、クリアランスｃからの電解めっきの成長を阻止することができる。
その後に、図１４（ｂ）の状態で、電解めっきを行うことにより、クリアランスｃを除く間隔ｄの領域のみに銅めっき層からなる突出金属部５０ａ（図９の平面図参照）がワイヤ端子２０に接続されて形成される。
そして、前述したようにめっき給電部材４０及び接着剤４２を除去し、治具３０を取り外した後に、樹脂体４４が除去される。
このような手法を採用することにより、突出金属部５０ａに繋がる繋り部５０ｂが形成されないので、エッチバックすることなく突出金属部５０ａを共通電極５０とすることができる。
以上により、第１実施形態の積層型半導体装置１が得られる。
以上説明したように、第１実施形態の積層型半導体装置の製造方法では、治具３０の開口部３２の突出開口部３４によって積層チップ構造体６のワイヤ端子２０の周りに三次元的なめっき空間を構成し、電解めっきによってめっき空間に共通電極５０を形成している。
従って、銀ペーストを塗布して共通電極を形成する方法と違って、共通電極が不必要に横方向に広がって形成されることがないので、半導体チップ５の接続パッド１４の狭ピッチ化（接続パッド１４のピッチ：１００〜５０μｍ）に対応できるようになる。
また、エレクトロマイグレーション耐性に優れた銅めっき層から共通電極５０を容易に形成できるので、エレクトロマイグレーションに強く信頼性の高い共通電極５０を構成することができる。
また、本実施形態の製造方法では、多数の開口部３２を備えた電解めっき用の治具３０を使用できるので、多数の開口部３２に半導体チップ５をそれぞれ積層して配置できる。従って、多数の積層チップ構造体６の側面に一括で共通電極５０を形成できるので、生産効率の向上及び低コスト化を図ることができる。
図１３に示すように、第１実施形態の積層型半導体装置１では、３つの同一の半導体チップ５が積層されている。半導体チップ５は好適にはメモリチップからなる。各半導体チップ５では、シリコン部１０ａにデバイス回路１２が形成されており、デバイス回路１２は上部に配置された接続パッド１４に接続されている。さらに、接続パッド１４上に開口部１６ａが設けられたソルダレジスト１６が形成されている。
積層された半導体チップ５の間には樹脂層１８（絶縁層）が充填されている。また、各半導体チップ５の側面及び最下の半導体チップ５の下面が樹脂層１８（絶縁層）で被覆されている。このようにして、積層された半導体チップ５は樹脂層１８によって相互に電気絶縁された状態で一体化されて、積層チップ構造体６が構成される。
さらに、接続パッド１４には半導体チップ５の外側に延在するワイヤ端子２０が接続されている。接続パッド１４は半導体チップ５の周縁部にペリフェラル型で配置されており、ワイヤ端子２０は半導体チップ５の四辺から外側に突出している。
上面が樹脂層１８に埋め込まれた半導体チップ５では、ワイヤ端子２０は樹脂層１８に埋め込まれており、半導体チップ５の側方の樹脂層１８内から外側に突出して形成されている。また、最上の半導体チップ５では、その上面は樹脂層１８で被覆されておらず、ワイヤ端子２０は露出した状態で側方の樹脂層１８から外側に突出して形成されている。
図１３の平面図を加えて参照すると、積層チップ構造体６の側面に垂直方向に並んで配置された複数のワイヤ端子２０の群に共通電極５０が接続されている。積層チップ構造体６の四辺に複数の共通電極５０が分離されて設けられている。共通電極５０は積層チップ構造体６の電源ライン、グランドライン及び信号ラインなどの側面共通配線として機能する。
前述したように、共通電極５０は治具３０を使用する電解めっきによって形成される。このため、銀ペーストを塗布する方法よりも半導体チップ５の接続パッド１４の狭小化に対応することができる。
また、共通電極５０を銅めっき層から形成できるので、エレクトロマイグレーション耐性に優れた信頼性の高い共通電極５０を構成することができる。銅めっき層の他に、電解めっきで形成される金（Ａｕ）めっき層やニッケル（Ｎｉ）めっき層などから共通電極５０を形成してもよい。
次に、第１実施形態の積層型半導体装置１を配線基板に実装する例について説明する。
図１５に示すように、まず、積層型半導体装置１を実装するための配線基板６０を用意する。配線基板６０では、絶縁基板６２の両面側に配線層６４がそれぞれ形成されている。絶縁基板６２にはその厚み方向に貫通する貫通電極６６が形成されており、両面側の配線層６４は貫通電極６６を介して相互接続されている。
絶縁基板６２の両面側には、配線層６４のパッド部の上に開口部６８ａが設けられたソルダレジスト６８がそれぞれ形成されている。さらに、両面側のソルダレジスト６８の開口部６８ａ内の配線層６４のパッド部には、Ｎｉ／Ａｕ層などからなる接続部６４ａがそれぞれ形成されている。
また、積層型半導体装置１の共通電極５０の上下面及び側面に無電解Ｎｉ／Ａｕめっき層などからなるコンタクト層５２が形成される。
そして、積層型半導体装置１の共通電極５０の下面側のコンタクト層５２がはんだ電極７０によって配線基板６０の上面側の配線層６４の接続部６４ａに電気的に接続されて実装される。
あるいは、図１６に示すように、積層型半導体装置１の共通電極５０の下面側のみにＮｉ／Ａｕ層などからなるコンタクト層５２を形成してもよい。この形態の場合は、前述した図９の電解めっきによって共通電極５０を形成する工程において、最初にＡｕめっき及びＮｉめっきを施してコンタクト層５２を形成し、その後に銅めっき層を形成すればよい。
さらに、図１７には、上記した図１５の積層型半導体装置１がモールド樹脂７２によって封止されている。積層型半導体装置１の下側の隙間を含む全体をモールド樹脂７２で封止することにより、内部で発生するストレス緩和させることができ、共通電極５０の電気接続の信頼性を確保することができる。
（第２の実施の形態）
図１８〜図２５は本発明の第２実施形態の積層型半導体装置の製造方法を示す断面図、図２６は同じく積層型半導体装置を示す断面図及び平面図である。
第２実施形態の特徴は、ワイヤ端子の先端面を半導体チップの側方の樹脂層の外面と同一位置に配置することにある。
第２実施形態では、第１実施形態と同一工程及び同一要素については、同一符号を付してその詳しい説明を省略する。
第２実施形態の積層型半導体装置の製造方法では、図１８（ａ）に示すように、まず、第１実施形態の図２（ａ）と同様に、半導体チップを得るためのシリコンウェハ１０を用意する。
次いで、図１８（ｂ）に示すように、ダイシング装置によってシリコンウェハ１０を上面側から厚みの途中まで加工することにより溝部１１を形成する。溝部１１はシリコンウェハ１０の各チップ領域Ａを取り囲むように形成される。また、溝部１１の深さは最終的に得られる半導体チップの厚みに対応して形成され、例えば５０μｍに設定される。また、溝部１１の幅は例えば１００μｍ程度に設定される。
次いで、図１９（ａ）に示すように、隣り合うチップ領域Ａの近接する２つの接続パッド１４間をフライングワイヤ２０ａで結線して接続する。
続いて、図１９（ｂ）に示すように、半硬化状態の樹脂フィルムをシリコンウェハ１０の上面に押圧しながら貼付することにより第１樹脂層２８（絶縁層）を形成する。これにより、シリコンウェハ１０の溝部１１が第１樹脂層２８で埋め込まれると共に、フライングワイヤ２０ａが第１樹脂層２８の中に埋め込まれる。その後に、第１樹脂層２８をキュア（加熱処理）することにより硬化させる。
次いで、図２０（ａ）に示すように、図１９（ｂ）の構造体の上に保護テープ１７を貼付した後に、シリコンウェハ１０の下面側をグラインダによって溝部１１の下部の第１樹脂層２８が露出するまで研削する。これにより、シリコンウェハ１０が第１樹脂層２８の中で個々のシリコン部１０ａに分離されて半導体チップ５となる。
さらに、図２０（ｂ）に示すように、半導体チップ５の下面に樹脂フィルムを貼付するなどして第２樹脂層２９（絶縁層）を形成する。この時点では、第２樹脂層２９は未硬化状態となっている。
次いで、図２１（ａ）に示すように、図２０（ｂ）の構造体から保護テープ１７を除去した後に、第２樹脂層２９の下面にダイシングテープ１５を貼付する。
続いて、図２１（ｂ）に示すように、ダイシング装置のブレードによって、半導体チップ５同士の間の領域の第１樹脂層２８、フライングワイヤ２０ａ及び第２樹脂層２９を貫通加工して切断する。これにより、個々の半導体チップ５に分離されると同時に、フライングワイヤ２０ａが２つに分離されて個々の半導体チップ５のワイヤ端子２０となる。
このようにして、ワイヤ端子２０の先端面が第１樹脂層２０の切断面と同一位置に配置される。第１実施形態と同様な設計とする場合は、半導体チップ５の側面に３０μｍ程度の第１樹脂層２８が残される。
さらに、図２２に示すように、ダイシングテープ１５から各半導体チップ５をピックアップしてトレイ（不図示）の上に並べる。
図２２に示すように、第２実施形態で使用される半導体チップ５では、シリコン部１０ａの上面及び側面が硬化した第１樹脂層２８（絶縁層）で被覆されており、下面が未硬化状態の第２樹脂層２９（絶縁層）で被覆されている。接続パッド１４に接続されるワイヤ端子２０は第１樹脂層２８に埋め込まれている。
そして、ワイヤ端子２０の先端面は、側方の第１樹脂層２８の外面Ｓから外側に突出しておらず、第１樹脂層２８の外面Ｓと同一位置に配置されて露出している。
次いで、図２３に示すように、第１実施形態と同様に、めっき給電部材４０の上に接着剤４２を介して治具３０を配置する。その後に、治具３０の開口部３２内の接着剤４２の上に上記した半導体チップ５を積層する。
さらに、キュア（加熱処理）することによって、半導体チップ５の下面の未硬化状態の第２樹脂層２９を硬化させて積層した半導体チップ５を接着させることにより、積層チップ構造体６を得る。つまり、下側の半導体チップ５の硬化した第１樹脂層２８に、上側の半導体チップ５の未硬化状態の第２樹脂層２９が硬化して接着する。
次いで、図２４に示すように、第１実施形態と同様に、積層チップ構造体６と治具３０の開口部３２の側面との隙間の接着剤４２を除去する。さらに、同じく図２４に示すように、めっき給電部材４０をめっき給電経路に利用する電解めっきにより、積層チップ構造体６のワイヤ端子２０に接続される突出金属部５０ａとそれに繋がる繋り部５０ｂ（図２５参照）を形成する。
続いて、図２５に示すように、第１実施形態と同様に、図２４の構造体からめっき給電部材４０及び接着剤４２を除去した後に、治具３０を取り外すことにより、積層チップ構造体６の側面に形成された突出金属部５０ａ及び繋り部５０ｂを露出させる。さらに、第１実施形態と同様に、突出金属部５０ａ及び繋り部５０ｂを繋り部５０ｂが消失するまでウェットエッチングする。
これにより、図２６に示すように、積層チップ構造体６のワイヤ端子２０に接続される共通電極５０が得られる。
以上により、第２実施形態の積層型半導体装置１ａが得られる。
第２実施形態の積層型半導体装置１ａでは、シリコンウェハ１０の状態で接続パッド１４間にフライングワイヤ２０ａが結線された後に、フライングワイヤ２０ａが第１樹脂層２８に埋め込まれる。さらに、第１樹脂層２８、フライングワイヤ２０ａ、シリコンウェハ１０及び第２樹脂層２９を切断することにより半導体チップ５が得られる。
このため、積層された半導体チップのワイヤ端子２０の先端面は、側方の第１樹脂層２８の外面Ｓと同一位置に配置されて共通電極５０に接続される。
第２実施形態では、シリコンウェハ１０の状態で一般的なワイヤボンディング法により２つの接続パッド１４間をフライングワイヤ２０ａで結線することに基づいて半導体チップ５のワイヤ端子２０を形成することができる。
従って、第１実施形態のように半導体チップの状態でワイヤを接続パッドから外側まで延在させて形成する場合より、生産効率や信頼性に関して優位性がある。
また、第２実施形態の積層型半導体装置１ａでは、積層された全ての半導体チップ５において、上面及び側面が第１樹脂層２８で被覆され、下面が第２樹脂層２９で被覆される。そして、積層された半導体チップ５は第２樹脂層２９によって接着されている。第１樹脂層２８及び第２樹脂層２９は、反りなどの発生を防止して信頼性を得るために同一の樹脂材料から形成することが好ましい。
他の要素は第１実施形態の積層型半導体装置１と同一であるので、その説明を省略する。
第２実施形態の積層型半導体装置１ａは、第１実施形態と同様な効果を奏する。
第２実施形態の積層型半導体装置１ａにおいても、第１実施形態と同様に、積層型半導体装置１ａの共通電極５０の下部が配線基板の配線層にはんだ電極によって接続され、積層型半導体装置１ａの下側の隙間を含む全体がモールド樹脂によって封止される。
また、第２実施形態においても、第１実施形態の変形例の製造方法（図１４（ａ）及び（ｂ））を適用することにより、図２５の突出金属部５０ａ及び繋り部５０ｂをエッチバックする工程を省略することができる。
１，１ａ…積層型半導体装置、５…半導体チップ、６…積層チップ構造体、７…ブレード、１０，３０ａ…シリコンウェハ、１０ａ…シリコン部、１１…溝部、１２…デバイス回路、１４…接続パッド、１５…ダイシングテープ、１６，６８…ソルダレジスト、１６ａ，３２，６８ａ…開口部、１７…保護テープ、１８，２８，２９…樹脂層（絶縁層）、２０…ワイヤ端子、２０ａ…フライングワイヤ、３０…治具、３４…突出開口部、４０…めっき給電部材、４２…接着剤、４４…樹脂体、５０…共通電極、５０ａ…突出金属部、５０ｂ…繋り部、５２…コンタクト層、６０…配線基板、６２…絶縁基板、６４…配線層、６４ａ…接続部、６６…貫通電極、６８…ソルダレジスト、７０…はんだ電極、７２…モールド樹脂、Ａ…チップ領域、Ｓ…外面。

Claims (10)

  1. 複数の接続パッドと該接続パッドにそれぞれ接続されて外側に延在する複数のワイヤ端子とを備えた半導体チップが積層されて、前記積層された半導体チップの間及び側面に絶縁層が形成された積層チップ構造体と、
    垂直方向に並んで配置された前記ワイヤ端子に対応する部分の前記積層チップ構造体の側面に、前記絶縁層から外側に突出して形成された複数の共通電極と
    を有し、
    前記複数の共通電極は相互に分離されており、前記共通電極は電解金属めっき層から形成され、前記ワイヤ端子が前記電解金属めっき層に直接接続されており、かつ、
    前記共通電極は、前記積層チップ構造体の下面から外部に延在していることを特徴とする積層型半導体装置。
  2. 前記ワイヤ端子は前記半導体チップの側方の前記絶縁層から外側に延在しており、
    前記ワイヤ端子の先端部が前記共通電極の中に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の積層型半導体装置。
  3. 最上の前記半導体チップの上面に前記絶縁層がさらに形成されており、全ての前記ワイヤ端子が前記絶縁層にそれぞれ埋め込まれており、かつ
    前記ワイヤ端子の先端面は前記半導体チップの側方の前記絶縁層の外面と同一位置に配置され、
    前記ワイヤ端子の先端面が前記共通電極に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の積層型半導体装置。
  4. 前記共通電極は、銅からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の積層型半導体装置。
  5. めっき給電部材の上に開口部が設けられた治具を配置し、前記治具の開口部に、接続パッドと該接続パッドに接続されて外側に延在するワイヤ端子とを備えた半導体チップが積層されて、前記積層された半導体チップの間及び側面に絶縁層が形成された積層チップ構造体を形成する工程であって、前記治具の開口部は前記ワイヤ端子に対応する部分に外側に突出する突出開口部を備え、
    前記めっき給電部材をめっき給電経路に利用する電解めっきにより、前記積層チップ構造体と前記治具の突出開口部の側面との間隔に外側に突出する突出金属部を充填することに基づいて、垂直方向に並んで配置された複数の前記ワイヤ端子に接続される共通電極を得る工程と、
    前記めっき給電部材及び前記治具を前記積層チップ構造体から除去する工程とを有することを特徴とする積層型半導体装置の製造方法。
  6. 前記治具の開口部に前記積層チップ構造体を形成する工程において、
    前記積層チップ構造体と前記治具の突出開口部以外の開口部の側面との間にクリアランスが存在し、
    前記共通電極を得る工程において、
    前記クリアランス上の前記積層チップ構造体の側面に前記突出金属部に繋がる繋り部が同時に形成され、
    前記めっき給電部材及び前記治具を除去する工程の後に、
    前記突出金属部及び前記繋り部を、外面から前記繋り部が消失するまでエッチングすることにより、前記共通電極を得る工程をさらに有することを特徴とする請求項５に記載の積層型半導体装置の製造方法。
  7. 前記治具の開口部に前記積層チップ構造体を形成する工程において、
    前記積層チップ構造体と前記治具の突出開口部以外の開口部の側面との間にクリアランスが存在し、
    前記共通電極を得る工程の前に、
    前記積層チップ構造体と前記治具の開口部の側面との隙間に前記積層チップ構造体の上部まで樹脂体を充填する工程と、
    前記積層チップ構造体と前記治具の突出開口部の側面との間隔に充填された前記樹脂体を除去して前記めっき給電部材を露出させ、前記クリアランスに充填された前記樹脂体を残す工程とをさらに有することを特徴とする請求項５に記載の積層型半導体装置の製造方法。
  8. 前記治具の開口部に前記積層チップ構造体を形成する工程において、
    前記ワイヤ端子は前記半導体チップの側方の前記絶縁層から外側に延在しており、
    前記共通電極を形成する工程において、
    前記ワイヤ端子の先端部が前記突出開口部の中に配置されることを特徴とする請求項５又は６に記載の積層型半導体装置の製造方法。
  9. 前記治具の開口部に前記積層チップ構造体を形成する工程において、
    最上の前記半導体チップの上面に前記絶縁層がさらに形成されおり、全ての前記ワイヤ端子は前記絶縁層にそれぞれ埋め込まれており、かつ
    前記ワイヤ端子の先端面は前記半導体チップの側方の前記絶縁層の外面と同一位置に配置され、
    前記共通電極を形成する工程において、
    前記ワイヤ端子の先端面が前記共通電極に接続されることを特徴とする請求項５又は６に記載の積層型半導体装置の製造方法。
  10. 前記共通電極は、銅から形成されることを特徴とする請求項５又は６に記載の積層型半導体装置の製造方法。
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