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JP5482400B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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JP5482400B2
JP5482400B2 JP2010097754A JP2010097754A JP5482400B2 JP 5482400 B2 JP5482400 B2 JP 5482400B2 JP 2010097754 A JP2010097754 A JP 2010097754A JP 2010097754 A JP2010097754 A JP 2010097754A JP 5482400 B2 JP5482400 B2 JP 5482400B2
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Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関し、例えば、半導体素子を実装する半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, for example, a method for manufacturing a semiconductor device on which a semiconductor element is mounted.

近年、半導体素子を3次元に実装する技術が開発されている。例えば、基板上面の凹部に第1の電子部品を実装し、凹部上に第2の電子部品を実装する技術が知られている(例えば、特許文献1)。例えば、基板上面の凹部内にICチップを実装し、凹部上にICモジュールを実装する技術が知られている(例えば、特許文献2)。   In recent years, techniques for mounting semiconductor elements in three dimensions have been developed. For example, a technique is known in which a first electronic component is mounted in a recess on the upper surface of a substrate, and a second electronic component is mounted on the recess (for example, Patent Document 1). For example, a technique is known in which an IC chip is mounted in a recess on the upper surface of a substrate, and an IC module is mounted on the recess (for example, Patent Document 2).

実開平7−42165号公報Japanese Utility Model Publication No. 7-42165 特開2004−265955号公報JP 2004-265955 A

半導体素子を3次元に実装する場合、低コストで半導体素子を実装することが求められている。例えば、低コスト化のため、凹部上の半導体素子に荷重をかけて半導体素子を実装する場合、半導体素子が破損してしまう場合がある。本半導体装置の製造方法は、半導体素子の破損を抑制することを目的とする。   When a semiconductor element is mounted three-dimensionally, it is required to mount the semiconductor element at a low cost. For example, when a semiconductor element is mounted by applying a load to the semiconductor element on the recess for cost reduction, the semiconductor element may be damaged. The manufacturing method of this semiconductor device aims at suppressing damage to a semiconductor element.

例えば、上面に凹部を備える基板の前記凹部の底面上に第1半導体素子をフェースアップで実装する工程と、前記第1半導体素子の上面上に弾性体として弾性体シートを配置する工程と、第2半導体素子の下面が前記弾性体の上面に接するように前記第2半導体素子の上面に荷重をかけて前記第2半導体素子を前記基板に接合する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法を用いることができる。 For example, a step of mounting a first semiconductor element face up on the bottom surface of the recess of a substrate having a recess on the top surface, a step of disposing an elastic sheet as an elastic body on the top surface of the first semiconductor element, A step of applying a load to the upper surface of the second semiconductor element so that the lower surface of the semiconductor element is in contact with the upper surface of the elastic body, and bonding the second semiconductor element to the substrate. The manufacturing method can be used.

本半導体装置の製造方法によれば、半導体素子の破損を抑制することができる。   According to the method for manufacturing a semiconductor device, damage to the semiconductor element can be suppressed.

図1(a)から図1(d)は、実施例1に係る半導体装置の製造方法を示す図である。FIG. 1A to FIG. 1D are diagrams illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. 図2(a)から図2(d)は、実施例2に係る半導体装置の製造方法を示す断面図(その1)である。FIG. 2A to FIG. 2D are cross-sectional views (part 1) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment. 図3(a)から図3(c)は、実施例2に係る半導体装置の製造方法を示す断面図(その2)である。FIG. 3A to FIG. 3C are cross-sectional views (part 2) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment. 図4(a)から図4(d)は、実施例3に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。FIG. 4A to FIG. 4D are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment.

以下、図面を参照に実施例について説明する。   Embodiments will be described below with reference to the drawings.

図1(a)から図1(d)は、実施例1に係る半導体装置の製造方法を示す図である。図1(a)のように、絶縁性の基板10の上面に凹部18を形成する。基板10は、例えばセラミック基板または樹脂基板である。図1(b)のように、凹部18内に第1半導体素子30を実装する。例えば、第1半導体素子30を凹部18の底面にフェースアップ実装する。図1(c)のように、第1半導体素子30の上面上に弾性体40を配置する。図1(d)のように、第2半導体素子50の下面が弾性体40の上面に接するように第2半導体素子50の上面に荷重60をかけて第2半導体素子50を基板10に接合する。例えば、第2半導体素子50をバンプ52を用い基板10にフリップチップ実装する。第1半導体素子30および第2半導体素子50は、例えばLSI(Large Scale Integrated Circuit)等のシリコンチップとすることができる。   FIG. 1A to FIG. 1D are diagrams illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. As shown in FIG. 1A, a recess 18 is formed on the upper surface of the insulating substrate 10. The substrate 10 is, for example, a ceramic substrate or a resin substrate. As shown in FIG. 1B, the first semiconductor element 30 is mounted in the recess 18. For example, the first semiconductor element 30 is mounted face up on the bottom surface of the recess 18. As shown in FIG. 1C, the elastic body 40 is disposed on the upper surface of the first semiconductor element 30. As shown in FIG. 1D, a load 60 is applied to the upper surface of the second semiconductor element 50 so that the lower surface of the second semiconductor element 50 is in contact with the upper surface of the elastic body 40, and the second semiconductor element 50 is bonded to the substrate 10. . For example, the second semiconductor element 50 is flip-chip mounted on the substrate 10 using the bumps 52. The first semiconductor element 30 and the second semiconductor element 50 may be silicon chips such as an LSI (Large Scale Integrated Circuit), for example.

実施例1によれば、第2半導体素子50の上面に荷重60をかけ第2半導体素子50と基板10とを接合させるため、低コストに第2半導体素子50を凹部18上に実装することができる。さらに、第1半導体素子30と第2半導体素子50との間に弾性体が配置されているため、図1(d)における荷重60に起因し、第2半導体素子50が破損することを抑制することができる。特に、半導体装置を小型化する場合、第2半導体素子50の膜厚を薄くすることなり、第2半導体素子50が破損し易くなる。実施例1においては、このような場合においても第2半導体素子50の破損を抑制し、半導体装置の小型化が可能となる。   According to the first embodiment, since the load 60 is applied to the upper surface of the second semiconductor element 50 and the second semiconductor element 50 and the substrate 10 are joined, the second semiconductor element 50 can be mounted on the recess 18 at low cost. it can. Furthermore, since the elastic body is disposed between the first semiconductor element 30 and the second semiconductor element 50, the second semiconductor element 50 is prevented from being damaged due to the load 60 in FIG. be able to. In particular, when the semiconductor device is downsized, the thickness of the second semiconductor element 50 is reduced, and the second semiconductor element 50 is easily damaged. In the first embodiment, even in such a case, damage to the second semiconductor element 50 is suppressed, and the semiconductor device can be downsized.

基板10としては、セラミック基板または樹脂基板を用いることができる。第2半導体素子50の上面に荷重をかけ第2半導体素子50を基板10に接合させる場合、基板10の反発力があることが好ましい。よって、基板10は樹脂層を含むことが好ましい。より好ましくは、基板10のうち少なくとも凹部18の底面より上部は、樹脂層であることが好ましい。   As the substrate 10, a ceramic substrate or a resin substrate can be used. When a load is applied to the upper surface of the second semiconductor element 50 to bond the second semiconductor element 50 to the substrate 10, it is preferable that there is a repulsive force of the substrate 10. Therefore, the substrate 10 preferably includes a resin layer. More preferably, at least the upper part of the substrate 10 above the bottom surface of the recess 18 is a resin layer.

また、図1(d)のように、第2半導体素子50の上面に荷重をかけ、第2半導体素子50を基板10にフリップチップ接合することにより、低コストの接合が可能となる。   Further, as shown in FIG. 1D, by applying a load to the upper surface of the second semiconductor element 50 and flip-chip bonding the second semiconductor element 50 to the substrate 10, low-cost bonding can be performed.

実施例2は、弾性体として樹脂シートを用いる例である。図2(a)から図3(c)は、実施例2に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。図2(a)のように、基板10は、多層配線層12、コア層14および多層配線層16が積層し設けられている。ここで、多層配線層12の表面および内部と、多層配線層12の内部に形成されている配線層は省略している。また、多層配線層12は、配線が表面に1層のみ形成されているものも含むものである。多層配線層12、コア層14および多層配線層16の膜厚はそれぞれ、例えば0.4mm、0.3mmおよび0.6mmとすることができる。基板10には凹部18が設けられている。凹部18は上側の幅が下側の幅より大きい段差を含んでいる。凹部18の下側の大きさは例えば6mm×6mmであり、上側の大きさは8mm×8mmである。凹部18は、ルータ加工法またはレーザ加工法を用い形成することができる。例えばレーザ法を用いることができる。その後、削り残りを洗浄する。表面に露出している基板10の配線および凹部18の底面26のコア層14上にNiをめっきし、次いでAuめっきする。基板10の上面上の凹部18の外側にパッドとして金属層20が設けられている。凹部18内の段差の段差面24にパッドとして金属層22が設けられている。多層配線層12および16は、例えばセラミック層または樹脂層であり、好ましくは樹脂層である。コア層14は、例えば第1半導体素子30の放熱用金属層であり、例えばCuを含む金属である。コア層14を放熱用に用いるため、凹部18の底面26は例えばコア層14に達していることが好ましい。金属層20および22は、例えばAuを含む金属である。   Example 2 is an example using a resin sheet as an elastic body. FIG. 2A to FIG. 3C are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment. As shown in FIG. 2A, the substrate 10 is provided with a multilayer wiring layer 12, a core layer 14, and a multilayer wiring layer 16 laminated. Here, the surface and the inside of the multilayer wiring layer 12 and the wiring layer formed inside the multilayer wiring layer 12 are omitted. The multilayer wiring layer 12 includes one in which only one layer of wiring is formed on the surface. The film thicknesses of the multilayer wiring layer 12, the core layer 14, and the multilayer wiring layer 16 can be set to, for example, 0.4 mm, 0.3 mm, and 0.6 mm, respectively. The substrate 10 is provided with a recess 18. The recess 18 includes a step whose upper width is larger than the lower width. The size of the lower side of the recess 18 is, for example, 6 mm × 6 mm, and the size of the upper side is 8 mm × 8 mm. The recess 18 can be formed using a router processing method or a laser processing method. For example, a laser method can be used. Thereafter, the remaining shavings are washed. Ni is plated on the wiring of the substrate 10 exposed on the surface and the core layer 14 on the bottom surface 26 of the recess 18, and then Au plating. A metal layer 20 is provided as a pad outside the recess 18 on the upper surface of the substrate 10. A metal layer 22 is provided as a pad on the step surface 24 of the step in the recess 18. The multilayer wiring layers 12 and 16 are, for example, ceramic layers or resin layers, and preferably resin layers. The core layer 14 is a metal layer for heat dissipation of the first semiconductor element 30, for example, and is a metal containing Cu, for example. Since the core layer 14 is used for heat dissipation, it is preferable that the bottom surface 26 of the recess 18 reaches the core layer 14, for example. The metal layers 20 and 22 are, for example, a metal containing Au.

図2(b)のように、凹部18の底面26にダイボンド剤28として、例えば接着剤を塗布する。図2(c)のように、凹部18の底面26にダイボンド剤28を介して第1半導体素子30をフェースアップ実装する。第1半導体素子30の大きさは例えば5mm×5mmであり、厚さは例えば200μmである。第1半導体素子30のパッドおよび金属層20および22上を例えば酸素アッシャを用い洗浄する。第1半導体素子30のパッドと基板10の金属層22とをボンディングワイヤ32を用い接続する。第1半導体素子30のパッドは、第1半導体素子30に電源や入出力信号を入出力するための端子である。ワイヤ32としては、例えばAuまたはCuを少なくとも含むワイヤを用いることができる。ワイヤ32の直径は例えば25μmとすることができる。凹部18の深さは例えば600μm、底面26から段差面24までの高さは、例えば200μmである。凹部18の深さは、ボンディングワイヤ32の最上部が基板10の上面より高くならないような深さとすることが好ましい。これにより、ワイヤ32の上部が第2半導体素子50等に接触することを抑制することができる。   As shown in FIG. 2B, for example, an adhesive is applied to the bottom surface 26 of the recess 18 as the die bond agent 28. As shown in FIG. 2C, the first semiconductor element 30 is mounted face up on the bottom surface 26 of the recess 18 via a die bond agent 28. The size of the first semiconductor element 30 is, for example, 5 mm × 5 mm, and the thickness is, for example, 200 μm. The pads of the first semiconductor element 30 and the metal layers 20 and 22 are cleaned using, for example, an oxygen asher. The pads of the first semiconductor element 30 and the metal layer 22 of the substrate 10 are connected using bonding wires 32. The pads of the first semiconductor element 30 are terminals for inputting / outputting power and input / output signals to / from the first semiconductor element 30. As the wire 32, for example, a wire containing at least Au or Cu can be used. The diameter of the wire 32 can be set to 25 μm, for example. The depth of the recess 18 is, for example, 600 μm, and the height from the bottom surface 26 to the step surface 24 is, for example, 200 μm. The depth of the recess 18 is preferably set to such a depth that the uppermost portion of the bonding wire 32 does not become higher than the upper surface of the substrate 10. Thereby, it can suppress that the upper part of the wire 32 contacts the 2nd semiconductor element 50 grade | etc.,.

図2(d)のように、第1半導体素子30上に、シート状の弾性体40を配置し、必要に応じて、硬化させる。硬化条件は、例えば温度が150℃〜250℃、時間が10分〜60分であり、例えば200℃、30分である。弾性体40の大きさは例えば2mm×2mmである。弾性体40は第1半導体素子30の中央部に配置することにより、第1半導体素子30の周辺に配置されたワイヤ32を破損させることを抑制できる。弾性体40の膜厚は、凹部18の底面26から図3(b)で説明する第2半導体素子50の下面までの高さとほぼ等しいことが好ましい。例えば、400μmとすることができる。弾性体40としては、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂の少なくとも一つを含む樹脂シートまたはこれらの樹脂を硬化させた樹脂シートを用いることができる。また、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂の少なくとも一つの樹脂にゴム系フィラーを含ませてもよい。さらに、無機系フィラーを含ませてもよい。例えば、樹脂シートの弾性率が5GPa以上の場合、第2半導体素子50を基板10に接合させる際に、第2半導体素子50が破損することがある。そこで、弾性体40の弾性率は5GPa未満が好ましい。   As shown in FIG. 2D, a sheet-like elastic body 40 is disposed on the first semiconductor element 30 and cured as necessary. The curing conditions are, for example, a temperature of 150 ° C. to 250 ° C. and a time of 10 minutes to 60 minutes, for example, 200 ° C. and 30 minutes. The size of the elastic body 40 is, for example, 2 mm × 2 mm. By disposing the elastic body 40 at the center of the first semiconductor element 30, it is possible to suppress damage to the wires 32 disposed around the first semiconductor element 30. The thickness of the elastic body 40 is preferably substantially equal to the height from the bottom surface 26 of the recess 18 to the lower surface of the second semiconductor element 50 described with reference to FIG. For example, it can be 400 μm. As the elastic body 40, a resin sheet containing at least one of a polyimide resin, an epoxy resin, and an acrylic resin, or a resin sheet obtained by curing these resins can be used. Further, a rubber filler may be included in at least one of a polyimide resin, an epoxy resin, and an acrylic resin. Further, an inorganic filler may be included. For example, when the elastic modulus of the resin sheet is 5 GPa or more, the second semiconductor element 50 may be damaged when the second semiconductor element 50 is bonded to the substrate 10. Therefore, the elastic modulus of the elastic body 40 is preferably less than 5 GPa.

図3(a)のように、金属層20を覆うようにNCP42(Non Conductive Paste)を塗布する。NCPは、例えばアンダーフィル剤であり、エポキシ等の絶縁性の樹脂に無機フィラーを含有させたものである。また、NCPとして横方向に絶縁性が確保された導電性樹脂を用いることもできる。   As shown in FIG. 3A, NCP42 (Non Conductive Paste) is applied so as to cover the metal layer 20. NCP is, for example, an underfill agent, which is an insulating resin such as epoxy containing an inorganic filler. Further, as NCP, a conductive resin in which insulation is secured in the lateral direction can also be used.

図3(b)のように、第2半導体素子50の下面にはバンプ52が形成されている。第2半導体素子50の大きさは例えば11mm×11mmであり、厚さは例えば200μmである。バンプ52は、第2半導体素子50に電源や入出力信号を入出力するための端子である。バンプ52は、例えばAuバンプ等の金属バンプであり、スタッドバンプ法またはメッキ法により形成されたバンプである。バンプ52としてはAu以外にも例えばCuを用いることができる。バンプ52の高さは、例えば50μmである。バンプ52と金属層20とを位置合わせする。第2半導体素子50の上面に荷重60を加える。荷重60の大きさは、例えば1つのバンプ52あたり10〜50gfとする。例えば1つのバンプあたり35gfとする。また、例えば第2半導体素子50を、120〜250℃の温度で3〜30秒間加熱する。例えば210℃の温度で20秒間加熱する。これにより、第2半導体素子50と基板10とを、バンプ52と金属層20とを介し電気的に接合させることができる。また、NCP42を熱硬化型樹脂とすることにより、第2半導体素子50の加熱の際にNCP42を硬化させ、第2半導体素子50と基板10との機械的接合を強化することもできる。第2半導体素子50の上面から荷重60をかけ第2半導体素子50を基板10に接合する方法としては、例えば超音波接合、圧接接合または熱圧着接合を用いることができる。以上により、図3(c)のように、実施例2に係る半導体装置が完成する。   As shown in FIG. 3B, bumps 52 are formed on the lower surface of the second semiconductor element 50. The size of the second semiconductor element 50 is, for example, 11 mm × 11 mm, and the thickness is, for example, 200 μm. The bumps 52 are terminals for inputting / outputting power and input / output signals to / from the second semiconductor element 50. The bump 52 is a metal bump such as an Au bump, for example, and is a bump formed by a stud bump method or a plating method. For example, Cu can be used as the bump 52 in addition to Au. The height of the bump 52 is, for example, 50 μm. The bump 52 and the metal layer 20 are aligned. A load 60 is applied to the upper surface of the second semiconductor element 50. The magnitude of the load 60 is, for example, 10 to 50 gf per bump 52. For example, it is 35 gf per bump. Further, for example, the second semiconductor element 50 is heated at a temperature of 120 to 250 ° C. for 3 to 30 seconds. For example, heating is performed at a temperature of 210 ° C. for 20 seconds. Thereby, the second semiconductor element 50 and the substrate 10 can be electrically bonded via the bump 52 and the metal layer 20. Further, by using NCP42 as a thermosetting resin, the NCP42 can be cured when the second semiconductor element 50 is heated, and the mechanical bonding between the second semiconductor element 50 and the substrate 10 can be strengthened. As a method of applying the load 60 from the upper surface of the second semiconductor element 50 and bonding the second semiconductor element 50 to the substrate 10, for example, ultrasonic bonding, pressure welding, or thermocompression bonding can be used. Thus, the semiconductor device according to Example 2 is completed as shown in FIG.

実施例2のように、第1半導体素子30上に弾性体40として弾性体シートを配置することができる。これにより、簡単に、第2半導体素子50の破損を抑制することができる。   As in the second embodiment, an elastic sheet can be arranged as the elastic body 40 on the first semiconductor element 30. Thereby, damage to the second semiconductor element 50 can be easily suppressed.

また、第2半導体素子50を基板10に接合する際は、第2半導体素子50に形成された金属バンプ52と基板10の凹部18の外側の上面に形成された金属層20とを接続する。このように、荷重60により金属バンプ52と金属層20とを接合させることにより、第2半導体素子50と基板10との電気的および機械的な接合がより簡単に可能となる。なお、第2半導体素子50に金属層(例えばバッド)を設け、基板10の凹部18の外側に金属バンプを設けてもよい。つまり、第2半導体素子50の下面と基板10の凹部18の外側の上面との一方に形成された金属バンプ52と、第2半導体素子50の下面と基板10の凹部18の外側の上面との他方に形成された金属層20と、を接合すればよい。   Further, when the second semiconductor element 50 is bonded to the substrate 10, the metal bumps 52 formed on the second semiconductor element 50 and the metal layer 20 formed on the upper surface outside the recess 18 of the substrate 10 are connected. Thus, by joining the metal bump 52 and the metal layer 20 with the load 60, the electrical and mechanical joining between the second semiconductor element 50 and the substrate 10 can be more easily performed. Note that a metal layer (for example, a bad) may be provided on the second semiconductor element 50, and metal bumps may be provided outside the recess 18 of the substrate 10. That is, the metal bump 52 formed on one of the lower surface of the second semiconductor element 50 and the upper surface outside the recess 18 of the substrate 10, and the lower surface of the second semiconductor element 50 and the upper surface outside the recess 18 of the substrate 10. What is necessary is just to join the metal layer 20 formed in the other.

さらに、第1半導体素子30を凹部18に実装する際は、凹部18の底面26上に第1半導体素子30をフェースアップで実装することができる。これにより、第1半導体素子30の下面は凹部18の底面26に全面に渡り接合している。よって、弾性体40を介し荷重60が第1半導体素子30に加わっても第1半導体素子30が破損することを抑制することができる。   Furthermore, when mounting the first semiconductor element 30 in the recess 18, the first semiconductor element 30 can be mounted face up on the bottom surface 26 of the recess 18. Thereby, the lower surface of the first semiconductor element 30 is joined to the entire bottom surface 26 of the recess 18. Therefore, even if the load 60 is applied to the first semiconductor element 30 through the elastic body 40, the first semiconductor element 30 can be prevented from being damaged.

さらに、凹部18は、上側の幅が下側の幅より大きい段差を含み、第1半導体素子30と段差に形成された段差面24とをワイヤ32を用い接続することができる。これにより、短いワイヤ32を用い第1半導体素子30と基板10とを電気的に接続させることができる。   Further, the recess 18 includes a step whose upper width is larger than the lower width, and the first semiconductor element 30 and the step surface 24 formed at the step can be connected using the wire 32. Thereby, the 1st semiconductor element 30 and the board | substrate 10 can be electrically connected using the short wire 32. FIG.

さらに、基板10は、コア層14と、コア層14上に形成された多層配線層16と、を含み、凹部18はコア層14に達しており、第1半導体素子30をコア層14上に実装することが好ましい。これにより、コア層14を介し、第1半導体素子30の熱を放出させることができる。なお、コア層14下の多層配線層12は設けられていなくともよい。   Further, the substrate 10 includes a core layer 14 and a multilayer wiring layer 16 formed on the core layer 14, and the recess 18 reaches the core layer 14, and the first semiconductor element 30 is placed on the core layer 14. It is preferable to implement. Thereby, the heat of the first semiconductor element 30 can be released through the core layer 14. Note that the multilayer wiring layer 12 under the core layer 14 may not be provided.

実施例3は弾性体としてポッティング剤を用いる例である。図4(a)から図4(d)は、実施例3に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。図2(a)から図2(c)と同様の工程を行う。図2(a)において、ルータ法を用い凹部18を形成する。凹部18の下側の大きさは例えば7mm×7mmであり上側の大きさは例えば9mm×9mmとする。図2(b)において、大きさが6mm×6mmあり厚さが300μmである第1半導体素子30を底面26にフェースアップ実装する。その他の工程は、実施例1の図2(a)から図2(c)と同様であり説明を省略する。図4(a)のように第1半導体素子30上に液状の熱硬化型樹脂である液状部材41を配置する。液状部材41としては、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂およびアクリル樹脂の少なくとも一つの樹脂等のポッティング剤を用いることができる。例えばエポキシ樹脂を含む液状部材41を用いる。液状部材41はワイヤ32を覆うように配置する。液状部材41を例えば150℃の温度で30分熱処理し硬化させる。これにより、液状部材41から弾性体40が形成される。図4(b)のように、実施例2の図3(a)と同様に、金属層20を覆うようにNCP42を設ける。   Example 3 is an example in which a potting agent is used as an elastic body. FIG. 4A to FIG. 4D are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment. The same steps as those in FIGS. 2A to 2C are performed. In FIG. 2A, the recess 18 is formed by using the router method. The lower size of the recess 18 is, for example, 7 mm × 7 mm, and the upper size is, for example, 9 mm × 9 mm. In FIG. 2B, the first semiconductor element 30 having a size of 6 mm × 6 mm and a thickness of 300 μm is mounted face up on the bottom surface 26. The other steps are the same as those in FIG. 2A to FIG. 2C of the first embodiment, and a description thereof will be omitted. As shown in FIG. 4A, a liquid member 41 that is a liquid thermosetting resin is disposed on the first semiconductor element 30. As the liquid member 41, for example, a potting agent such as at least one of a polyimide resin, an epoxy resin, and an acrylic resin can be used. For example, the liquid member 41 containing an epoxy resin is used. The liquid member 41 is disposed so as to cover the wire 32. For example, the liquid member 41 is heat-treated at a temperature of 150 ° C. for 30 minutes to be cured. Thereby, the elastic body 40 is formed from the liquid member 41. As shown in FIG. 4B, the NCP 42 is provided so as to cover the metal layer 20 as in FIG. 3A of the second embodiment.

図4(c)のように、実施例2の図3(b)と同様に、第2半導体素子50の上面に荷重60を加える。第2半導体素子50の大きさは例えば11.5mm×11.5mmであり、厚さは例えば200μmである。荷重60の大きさは、例えば1つのバンプあたり40gfとする。第2半導体素子50をNCP42を介して、例えば200℃の温度で10秒間加熱する。これにより、第2半導体素子50と基板10とをバンプ52を介し接続することができる。以上により、図4(d)のように、実施例3に係る半導体装置が完成する。   As shown in FIG. 4C, a load 60 is applied to the upper surface of the second semiconductor element 50 in the same manner as in FIG. The size of the second semiconductor element 50 is, for example, 11.5 mm × 11.5 mm, and the thickness is, for example, 200 μm. The magnitude of the load 60 is 40 gf per bump, for example. The second semiconductor element 50 is heated through the NCP 42 at a temperature of, for example, 200 ° C. for 10 seconds. Thereby, the second semiconductor element 50 and the substrate 10 can be connected via the bumps 52. Thus, the semiconductor device according to Example 3 is completed as shown in FIG.

図4(a)から図4(d)において、液状部材41を塗布せず、その他の工程は実施例3で例示した方法と同じとした比較例に係る半導体装置を作製した。比較例においては、図4(c)の荷重60をかけた際に、第2半導体素子50に割れが発生した。一方、実施例3において例示した方法で作製した半導体装置においては、第2半導体素子50の割れは発生しなかった。このように、実施例3によれば、第2半導体素子50の破損を抑制することができる。   4A to 4D, a semiconductor device according to a comparative example was manufactured in which the liquid member 41 was not applied and the other steps were the same as the method illustrated in Example 3. In the comparative example, when the load 60 in FIG. 4C was applied, the second semiconductor element 50 was cracked. On the other hand, in the semiconductor device manufactured by the method illustrated in Example 3, the second semiconductor element 50 did not crack. Thus, according to the third embodiment, damage to the second semiconductor element 50 can be suppressed.

さらに、図4(a)のように、第1半導体素子30上に熱硬化型樹脂を配置する。熱硬化樹脂に熱を加えることにより熱硬化樹脂を硬化させ弾性体40を形成することができる。これにより、弾性体40を形成することができる。また、図4(a)のように、液状部材41がワイヤ32を覆うことにより、ワイヤ32を保護することができる。   Further, as shown in FIG. 4A, a thermosetting resin is disposed on the first semiconductor element 30. By applying heat to the thermosetting resin, the thermosetting resin can be cured to form the elastic body 40. Thereby, the elastic body 40 can be formed. Further, as shown in FIG. 4A, the liquid member 41 covers the wire 32 so that the wire 32 can be protected.

実施例1から実施例3において、第2半導体素子50の上面に熱放出用の導電層を接触させてもよい。さらに、第1半導体素子30上に1または複数の半導体素子を積層させてもよい。例えば、第1半導体素子30上に1または複数の別の半導体素子をフェースアップで積層し、最上の半導体素子の上に弾性体40を配置してもよい。第2半導体素子50上に1または複数の半導体素子を積層させてもよい。例えば第2半導体素子50の上面上に1または複数の別の半導体素子をフェースアップで積層してもよい。   In the first to third embodiments, a heat release conductive layer may be brought into contact with the upper surface of the second semiconductor element 50. Furthermore, one or more semiconductor elements may be stacked on the first semiconductor element 30. For example, one or more other semiconductor elements may be stacked face up on the first semiconductor element 30 and the elastic body 40 may be disposed on the uppermost semiconductor element. One or more semiconductor elements may be stacked on the second semiconductor element 50. For example, one or more other semiconductor elements may be stacked face up on the upper surface of the second semiconductor element 50.

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

実施例1〜3を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
(付記1):上面に凹部を備える基板の前記凹部内に第1半導体素子を実装する工程と、前記第1半導体素子の上面上に弾性体を配置する工程と、第2半導体素子の下面が前記弾性体の上面に接するように前記第2半導体素子の上面に荷重をかけて前記第2半導体素子を前記基板に接合する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記2):前記基板は樹脂層を含むことを特徴とする付記1記載の半導体装置の製造方法。
(付記3):前記第2半導体素子を前記基板に接合する工程は、前記第2半導体素子を前記基板にフリップチップ接合する工程を含むことを特徴とする付記1または2記載の半導体装置の製造方法。
(付記4):前記第2半導体素子を前記基板に接合する工程は、前記第2半導体素子の下面と前記基板の前記凹部の外側の上面との一方に形成された金属バンプと、前記第2半導体素子の下面と前記基板の前記凹部の外側の上面との他方に形成された金属層と、を接合する工程を含むことを特徴とする付記1から3のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
(付記5):前記第1半導体素子上に弾性体を配置する工程は、前記第1半導体上に弾性体シートを配置する工程を含むことを特徴とする付記1から4のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
(付記6):前記第1半導体素子上に弾性体を配置する工程は、前記第1半導体上に熱硬化型樹脂を配置する工程と、前記熱硬化樹脂に熱を加えることにより前記熱硬化樹脂を硬化させ前記弾性体を形成する工程と、を含むことを特徴とする付記1から4のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
(付記7):前記第1半導体素子を実装する工程は、前記凹部の底面上に前記第1半導体素子をフェースアップで実装する工程であることを特徴とする付記1から6のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
(付記8):前記凹部は、上側の幅が下側の幅より大きい段差を含み、前記第1半導体素子と前記段差に形成された段差面とをワイヤを用い接続する工程を含むことを特徴とする付記7記載の半導体装置の製造方法。
(付記9):前記基板は、コア層と、前記コア層上に形成された多層配線層と、を含み、前記凹部は前記コア層に達しており、前記第1半導体素子を実装する工程は、前記第1半導体素子を前記コア層上に実装する工程を含むことを特徴とする付記1から8のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
The following additional remarks are disclosed regarding the embodiment including Examples 1 to 3.
(Additional remark 1): The process of mounting a 1st semiconductor element in the said recessed part of the board | substrate provided with a recessed part on the upper surface, the process of arrange | positioning an elastic body on the upper surface of the said 1st semiconductor element, The lower surface of a 2nd semiconductor element is Applying a load to the upper surface of the second semiconductor element so as to be in contact with the upper surface of the elastic body, and bonding the second semiconductor element to the substrate.
(Additional remark 2): The said board | substrate contains a resin layer, The manufacturing method of the semiconductor device of Additional remark 1 characterized by the above-mentioned.
(Appendix 3): The step of bonding the second semiconductor element to the substrate includes the step of flip-chip bonding the second semiconductor element to the substrate. Method.
(Supplementary Note 4): The step of bonding the second semiconductor element to the substrate includes metal bumps formed on one of a lower surface of the second semiconductor element and an upper surface outside the concave portion of the substrate; 4. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of bonding a lower surface of the semiconductor element and a metal layer formed on the other of the upper surface outside the concave portion of the substrate. Production method.
(Supplementary note 5): The step of disposing an elastic body on the first semiconductor element includes a step of disposing an elastic sheet on the first semiconductor. Semiconductor device manufacturing method.
(Additional remark 6): The process of arrange | positioning an elastic body on the said 1st semiconductor element is the process of arrange | positioning a thermosetting resin on the said 1st semiconductor, and adding the heat to the said thermosetting resin, and the said thermosetting resin. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 1 to 4, further comprising: forming the elastic body by curing.
(Appendix 7): The step of mounting the first semiconductor element is a step of mounting the first semiconductor element face up on the bottom surface of the recess. The manufacturing method of the semiconductor device of description.
(Supplementary Note 8): The concave portion includes a step in which an upper width is larger than a lower width, and includes a step of connecting the first semiconductor element and a step surface formed in the step using a wire. The method for manufacturing a semiconductor device according to appendix 7.
(Supplementary Note 9): The substrate includes a core layer and a multilayer wiring layer formed on the core layer, the recess reaches the core layer, and the step of mounting the first semiconductor element includes The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 1 to 8, further comprising a step of mounting the first semiconductor element on the core layer.

10 基板
12、16 多層配線層
14 コア層
18 凹部
20、22 金属層
24 段差面
30 第1半導体素子
32 ワイヤ
40 弾性体
50 第2半導体素子
52 バンプ
60 荷重
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Board | substrate 12, 16 Multilayer wiring layer 14 Core layer 18 Recessed part 20, 22 Metal layer 24 Step surface 30 1st semiconductor element 32 Wire 40 Elastic body 50 2nd semiconductor element 52 Bump 60 Load

Claims (5)

上面に凹部を備える基板の前記凹部の底面上に第1半導体素子をフェースアップで実装する工程と、
前記第1半導体素子の上面上に弾性体として弾性体シートを配置する工程と、
第2半導体素子の下面が前記弾性体の上面に接するように前記第2半導体素子の上面に荷重をかけて前記第2半導体素子を前記基板に接合する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Mounting the first semiconductor element face up on the bottom surface of the recess of the substrate having a recess on the top surface;
Disposing an elastic sheet as an elastic body on the upper surface of the first semiconductor element;
Applying a load to the upper surface of the second semiconductor element so that the lower surface of the second semiconductor element is in contact with the upper surface of the elastic body, and bonding the second semiconductor element to the substrate;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
上面に凹部を備える基板の前記凹部の底面上に第1半導体素子をフェースアップで実装する工程と、
前記第1半導体素子の上面上に熱硬化型樹脂である液状部材を配置する工程と、
前記液状部材を熱硬化させ弾性体を形成する工程と、
第2半導体素子の下面が前記弾性体の上面に接するように前記第2半導体素子の上面に荷重をかけて前記第2半導体素子を前記基板にフリップチップ接合する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Mounting the first semiconductor element face up on the bottom surface of the recess of the substrate having a recess on the top surface;
Disposing a liquid member which is a thermosetting resin on the upper surface of the first semiconductor element;
Forming the elastic body by thermosetting the liquid member;
Applying a load to the upper surface of the second semiconductor element so that the lower surface of the second semiconductor element is in contact with the upper surface of the elastic body, and flip-chip bonding the second semiconductor element to the substrate;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記基板は樹脂層を含むことを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置の製造方法。   3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the substrate includes a resin layer. 前記第2半導体素子を前記基板に接合する工程は、前記第2半導体素子を前記基板にフリップチップ接合する工程を含むことを特徴とする請求項記載の半導体装置の製造方法。 The second step of bonding the semiconductor element to the substrate, a method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, comprising the step of flip-chip bonding the second semiconductor element to the substrate. 前記凹部は、上側の幅が下側の幅より大きい段差を含み、前記第1半導体素子と前記段差に形成された段差面とをワイヤを用い接続する工程を含むことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。   The concave portion includes a step in which an upper width is larger than a lower width, and includes a step of connecting the first semiconductor element and a step surface formed in the step using a wire. 5. A method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 4.
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