專利名稱：半導(dǎo)體封裝的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在具有貫通電極的介入片上層疊多個(gè)半導(dǎo)體芯片而構(gòu)成的半導(dǎo)體封裝的制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，以高密度安裝放置了集成電路的多個(gè)半導(dǎo)體芯片、在短的期間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高功能的系統(tǒng)的“封裝中的系統(tǒng)”(System in Package)技術(shù)越來越引人注目。特別是，以三維方式層疊多個(gè)半導(dǎo)體芯片、可實(shí)現(xiàn)大幅度的小型化的層疊型封裝的要求越來越多。作為適應(yīng)這樣的要求的技術(shù)，例如，如在特開2005-236245號公報(bào)中公開的那樣，提出了在半導(dǎo)體芯片的內(nèi)部形成貫通電極、在被稱為介入片的安裝用的芯片上層疊了的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)。
專利文獻(xiàn)1特開2005-236245號公報(bào)在制造上述那樣的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)時(shí)，以前準(zhǔn)備減薄了的、分成了各個(gè)小片的介入片、在該分成了各個(gè)小片的介入片上層疊多個(gè)半導(dǎo)體芯片(功能芯片)。
但是，如果按照上述的以前的制造方法，則減薄了的、分成了各個(gè)小片的介入片的操作(handling)是困難的，難以謀求作業(yè)性的提高。其結(jié)果，在半導(dǎo)體芯片中容易發(fā)生裂紋不良等，有時(shí)會使成品率下降。因此，可考慮通過增加介入片的厚度來謀求操作性能的提高，但存在不僅封裝整體的厚度增加、而且貫通電極的形成或電極材料填充變得顯著地困難這樣的不良情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述這樣的狀況形成的，其目的在于提供各工序間的操作變得容易、可謀求作業(yè)性的提高的半導(dǎo)體封裝的制造方法。
為了達(dá)到上述目的，在與本發(fā)明有關(guān)的半導(dǎo)體封裝的制造方法中，在半導(dǎo)體晶片狀態(tài)的上述半導(dǎo)體晶片的第1面上層疊上述多個(gè)半導(dǎo)體芯片；形成模塑樹脂，以覆蓋上述半導(dǎo)體芯片的整體；其后，通過切割上述半導(dǎo)體晶片，對分成了各個(gè)小片的多個(gè)半導(dǎo)體封裝進(jìn)行成形。
較為理想的是，在上述樹脂模塑工序之后，通過從上述半導(dǎo)體晶片的與上述第1面相反的第2面一側(cè)研磨來減薄上述半導(dǎo)體晶片；在上述半導(dǎo)體晶片的被研磨了的第2面上形成安裝用的外部端子。
或者，在上述半導(dǎo)體晶片上層疊上述多個(gè)半導(dǎo)體芯片之前，最好在上述半導(dǎo)體晶片狀態(tài)的上述半導(dǎo)體晶片的與上述第1面相反的第2面上粘接增強(qiáng)用基體材料。作為增強(qiáng)用基體材料，可使用玻璃板。在上述半導(dǎo)體晶片的上述第2面上粘接了上述增強(qiáng)用基體材料后，通過研磨上述半導(dǎo)體晶片的上述第1面來減薄上述半導(dǎo)體晶片，可以在上述減薄了的半導(dǎo)體晶片的上述第1面上層疊上述多個(gè)半導(dǎo)體芯片。再者，可以在上述半導(dǎo)體晶片上層疊上述多個(gè)半導(dǎo)體芯片之前，在上述第1面上形成再布線層。
在上述樹脂模塑工序之后，最好除去上述增強(qiáng)用基體材料，并在上述半導(dǎo)體晶片的上述第2面上形成安裝用的外部端子。或者，在粘接上述增強(qiáng)用基體材料之前，預(yù)先在上述半導(dǎo)體晶片的上述第2面上形成安裝用外部端子。
按照本發(fā)明，由于在半導(dǎo)體晶片狀態(tài)的介入片上層疊多個(gè)半導(dǎo)體芯片，并且在樹脂模塑后進(jìn)行切割，故提高了各工序中的操作和作業(yè)性。以前必須處理薄且小的介入片，操作是非常困難的。
通過在樹脂模塑工序后(切割之前)減薄半導(dǎo)體晶片，提高了研磨工序中的操作性。
另一方面，通過在半導(dǎo)體晶片上粘接增強(qiáng)用基體材料，提高了機(jī)械的強(qiáng)度，進(jìn)而提高了操作性。此外，通過減薄粘接在增強(qiáng)用基體材料上的半導(dǎo)體晶片，可在介入片的表面背面的兩面上形成布線層。
通過在半導(dǎo)體晶片的與增強(qiáng)用基體材料粘接的一側(cè)的面上預(yù)先形成安裝用外部端子，外部端子的形成變得容易。即，可避免由于殘存的粘接劑等的原因使外部端子的形成變得困難的事態(tài)。


圖1是表示可應(yīng)用于與本發(fā)明有關(guān)的半導(dǎo)體封裝的半導(dǎo)體芯片(A)及其層疊體(B)的結(jié)構(gòu)的概略剖面圖。
圖2是表示可應(yīng)用于與本發(fā)明有關(guān)的半導(dǎo)體封裝的介入片用的硅晶片的概略平面圖。
圖3是表示與本發(fā)明第1實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體封裝的制造工序(1-1，1-2)的剖面圖，與圖2的A-A方向的剖面相對應(yīng)。
圖4是表示與本發(fā)明的第1實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體封裝的制造工序(1-3，1-4)的剖面圖，與圖2的A-A方向的剖面相對應(yīng)。
圖5是表示與第1實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體封裝的制造工序(1-5，1-6)的剖面圖，與圖2的A-A方向的剖面相對應(yīng)。
圖6是表示與本發(fā)明的第2實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體封裝的制造工序(2-1～2-3)的剖面圖，與圖2的A-A方向的剖面相對應(yīng)。
圖7是表示與第2實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體封裝的制造工序(2-4，2-5)的剖面圖，與圖2的A-A方向的剖面相對應(yīng)。
圖8是表示與第2實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體封裝的制造工序(2-6，2-7)的剖面圖，與圖2的A-A方向的剖面相對應(yīng)。
圖9是表示與第2實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體封裝的制造工序(2-8，2-9)的剖面圖，與圖2的A-A方向的剖面相對應(yīng)。
圖10是表示與本發(fā)明的第3實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體封裝的制造工序(3-1～3-3)的剖面圖，與圖2的A-A方向的剖面相對應(yīng)。
圖11是表示與第3實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體封裝的制造工序(3-4，3-5)的剖面圖，與圖2的A-A方向的剖面相對應(yīng)。
圖12是表示與第3實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體封裝的制造工序(3-6，3-7)的剖面圖，與圖2的A-A方向的剖面相對應(yīng)。
圖13是表示與第3實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體封裝的制造工序(3-8)的剖面圖，與圖2的A-A方向的剖面相對應(yīng)。
具體實(shí)施例方式
以下，使用實(shí)施例詳細(xì)地說明用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式。圖1是表示可應(yīng)用于與本發(fā)明有關(guān)的半導(dǎo)體封裝的半導(dǎo)體芯片(A)及其層疊體(B)的結(jié)構(gòu)的概略剖面圖。圖2是表示可應(yīng)用于與本發(fā)明有關(guān)的半導(dǎo)體封裝的介入片用的硅晶片的概略平面圖。半導(dǎo)體芯片100成為在設(shè)置了貫通電極104的半導(dǎo)體襯底102的表面背面的兩面上形成了凸點(diǎn)106的結(jié)構(gòu)。再有，也可以是只在半導(dǎo)體襯底102的單側(cè)形成凸點(diǎn)106的結(jié)構(gòu)。希望半導(dǎo)體襯底102的厚度從貫通電極的深度算起是20-100μm。為了說明的方便起見，假定將如(B)圖那樣層疊了半導(dǎo)體芯片100的結(jié)構(gòu)稱為芯片層疊體120。將芯片層疊體120層疊在介入片上。在本發(fā)明中，采用了在晶片W狀態(tài)的介入片上層疊半導(dǎo)體芯片100的方法。
圖3～圖5是表示與本發(fā)明第1實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體封裝的制造工序的剖面圖，與圖2的A-A方向的剖面相對應(yīng)。以下說明與本發(fā)明第1實(shí)施例有關(guān)的制造工序。首先，如圖3(1-1)中所示，在介入片形成用的硅晶片112(W)的內(nèi)部形成多個(gè)貫通電極114。硅晶片112的厚度約為500-1000μm。貫通電極114的上端在硅晶片112的表面上露出。在硅晶片112的表面上形成了布線層(再布線)118。在貫通電極114的上端形成了凸點(diǎn)116。雖然未圖示，但在布線層118上和貫通電極114以外的部分的表面上形成了絕緣膜。貫通電極的深度可定為20-100μm。
作為凸點(diǎn)106、116的材質(zhì)，可使用能熔融連接的SnAg、SnPb、Cu+SnAg、Au+SnAg等。作為貫通電極104、114的材質(zhì)，可使用Cu、Al、W、Au、Ag、多晶硅等。此外，作為絕緣膜，可使用SiO2、SiN、聚酰亞胺等。
其次，如圖3(1-2)中所示，利用眾所周知的方法在硅晶片112的規(guī)定的位置上層疊半導(dǎo)體芯片100，對芯片層疊體120進(jìn)行成形。在芯片層疊體120中，電連接了各半導(dǎo)體芯片100。
其次，如圖4(1-3)中所示，從芯片層疊體120的側(cè)面注入填充樹脂122，通過加熱使其固化?；蛘?，也可采用在層疊半導(dǎo)體芯片100之前在安裝半導(dǎo)體芯片100的中央附近預(yù)先供給填充樹脂、在半導(dǎo)體芯片100的層疊時(shí)使其暫時(shí)固化、一層一層地層疊半導(dǎo)體芯片100并進(jìn)行樹脂密封的方法。作為填充樹脂122，可使用由環(huán)氧材料和氧化硅(填充劑)構(gòu)成的熱固化性樹脂。再有，為了密封窄的間隙，也可使用不混入氧化硅的樹脂。
其次，如圖4(1-4)中所示，用模塑樹脂124一并地對硅晶片112的整個(gè)表面進(jìn)行過模塑。關(guān)于過模塑，可利用使用了規(guī)定的尺寸的模具的傳遞模塑方式來成形。作為模塑樹脂的材料，可使用環(huán)氧樹脂。
其次，如圖5(1-5)中所示，研磨硅晶片112的背面直到貫通電極114的下端露出。接著，如圖5(1-6)中所示，在硅晶片112的背面的規(guī)定的位置上形成外部端子126。作為外部端子126的材料，可使用SnPb、SnAg等。其后，通過沿切割線進(jìn)行切斷，完成分成了各個(gè)小片的多個(gè)半導(dǎo)體封裝(BGA)。在母板(安裝布線基板)上安裝已完成的半導(dǎo)體封裝。
如上所述，按照本發(fā)明的第1實(shí)施例，由于可在晶片標(biāo)準(zhǔn)厚度的狀態(tài)下進(jìn)行半導(dǎo)體芯片的層疊和過模塑，故各工序間的操作變得容易。此外，由于在過模塑后研磨了硅晶片，故可抑制因強(qiáng)度不足引起的缺陷的發(fā)生，容易進(jìn)行減薄。
圖6～圖9是表示與本發(fā)明第2實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體封裝的制造工序的剖面圖，與圖2的A-A方向的剖面相對應(yīng)。以下說明與本發(fā)明第2實(shí)施例有關(guān)的制造工序。再有，在本實(shí)施例中，對于與上述的第1實(shí)施例為同一或?qū)?yīng)的構(gòu)成要素，附以同一參照符號，省略重復(fù)的說明。
首先，如圖6(2-1)中所示，在介入片形成用的硅晶片212(W)的內(nèi)部形成多個(gè)貫通電極214。硅晶片212的厚度約為500-1000μm。貫通電極214的上端在硅晶片212的表面上露出。在硅晶片212的表面上形成了布線層(再布線)218。在貫通電極214上形成了凸點(diǎn)焊盤。雖然未圖示，但在布線層218上和貫通電極214上形成了絕緣膜。貫通電極的深度可定為20-100μm。
作為貫通電極214的材質(zhì)，可使用Cu、Al、W、Au、Ag、多晶硅等。此外，作為絕緣膜，可使用SiO2、SiN、聚酰亞胺等。
其次，如圖6(2-2)中所示，經(jīng)粘接劑215將玻璃板232粘貼到硅晶片212的布線層一側(cè)的表面上。玻璃板232的外徑比硅晶片212的外徑約大500-2000μm或與硅晶片212的外徑相同，使用厚度為500-1000μm且平面精度良好的板材。此外，作為粘接劑215的厚度，最好約為10-100μm。
其次，如圖6(2-3)中所示，研磨硅晶片212的表面直到貫通電極214露出。其后，根據(jù)需要，如圖7(2-4)中所示，在規(guī)定的位置上形成再布線217和凸點(diǎn)216。再者，在貫通電極214以外的部分的表面和再布線上形成絕緣層。此時(shí)，硅晶片212的的厚度為20-100μm。
其次，如圖7(2-5)中所示，利用眾所周知的方法在硅晶片212的規(guī)定的位置上層疊半導(dǎo)體芯片100，對芯片層疊體120進(jìn)行成形。在芯片層疊體120中，電連接了各半導(dǎo)體芯片100。
其次，如圖8(2-6)中所示，從芯片層疊體120的側(cè)面注入填充樹脂222，通過加熱使其固化。或者，也可采用在層疊半導(dǎo)體芯片100之前在安裝半導(dǎo)體芯片100的中央附近預(yù)先供給填充樹脂、在半導(dǎo)體芯片100的層疊時(shí)使其暫時(shí)固化、一層一層地層疊半導(dǎo)體芯片100并進(jìn)行樹脂密封的方法。作為填充樹脂222，可使用由環(huán)氧材料和氧化硅(填充劑)構(gòu)成的熱固化性樹脂。再有，為了密封窄的間隙，也可使用不混入氧化硅的樹脂。
其次，如圖8(2-7)中所示，用模塑樹脂224一并地對硅晶片212的整個(gè)表面進(jìn)行過模塑。關(guān)于過模塑，可利用使用了規(guī)定的尺寸的模具的傳遞模塑方式來成形。作為模塑樹脂的材料，可使用環(huán)氧樹脂。
其次，如圖9(2-8)中所示，從硅晶片212剝離玻璃板232和粘接劑215。接著，如圖9(2-9)中所示，在硅晶片212的背面的規(guī)定的位置上設(shè)置外部端子226。作為外部端子226的材料，可使用SnPb、SnAg等。其后，通過沿切割線進(jìn)行切斷，完成分成了各個(gè)小片的多個(gè)半導(dǎo)體封裝(BGA)。在母板(安裝布線基板)上安裝已完成的半導(dǎo)體封裝。
如上所述，按照本發(fā)明的第2實(shí)施例，除了上述的第1實(shí)施例的效果外，由于可在硅晶片的表面背面的兩面上形成再布線，故可與多品種相對應(yīng)。此外，由于用玻璃板支撐了硅晶片，故到過模塑工序?yàn)橹咕哂锌梢种乒杈穆N曲的效果。再有，作為粘接到硅晶片上的增強(qiáng)用基體材料，也可使用玻璃以外的材質(zhì)的材料。
圖10～圖13是表示與本發(fā)明第3實(shí)施例有關(guān)的半導(dǎo)體封裝的制造工序的剖面圖，與圖2的A-A方向的剖面相對應(yīng)。以下說明與本發(fā)明第3實(shí)施例有關(guān)的制造工序。再有，在本實(shí)施例中，對于與上述的第1和第2實(shí)施例為同一或?qū)?yīng)的構(gòu)成要素，附以同一參照符號，省略重復(fù)的說明。
首先，如圖10(3-1)中所示，在介入片形成用的硅晶片312(W)的內(nèi)部形成多個(gè)貫通電極314。硅晶片312的厚度約為500-1000μm。貫通電極314的上端在硅晶片312的表面上露出。在硅晶片312的表面上形成了布線層(再布線)318、凸點(diǎn)焊盤316和外部端子319。此外，雖然未圖示，但在布線層318上和貫通電極314以外的部分的表面上形成了絕緣膜。貫通電極的深度可定為20-100μm。
作為貫通電極314的材質(zhì)，可使用Cu、Al、W、Au、Ag、多晶硅等。此外，作為絕緣膜，可使用SiO2、SiN、聚酰亞胺等。
其次，如圖10(3-2)中所示，經(jīng)粘接劑330將玻璃板332粘貼到硅晶片312的外部端子319一側(cè)的表面上。玻璃板332的外徑比硅晶片312的外徑約大500-2000μm或與硅晶片312的外徑相同，使用厚度為500-1000μm且平面精度良好的板材。此外，作為粘接劑315的厚度，最好約為10-100μm。
其次，如圖10(3-3)中所示，研磨硅晶片312的表面直到貫通電極314露出。其后，根據(jù)需要，如圖11(3-4)中所示，在規(guī)定的位置上形成再布線322和凸點(diǎn)324。再者，在貫通電極314以外的部分的表面和再布線322上形成絕緣層。此時(shí)，硅晶片312的的厚度為20-100μm。
其次，如圖11(3-5)中所示，利用眾所周知的方法在硅晶片312的規(guī)定的位置上層疊半導(dǎo)體芯片100，對芯片層疊體120進(jìn)行成形。在芯片層疊體120中，電連接了各半導(dǎo)體芯片100。
其次，如圖12(3-6)中所示，從芯片層疊體120的側(cè)面注入填充樹脂323，通過加熱使其固化。或者，也可采用在層疊半導(dǎo)體芯片100之前在安裝半導(dǎo)體芯片100的中央附近預(yù)先供給填充樹脂、在半導(dǎo)體芯片100的層疊時(shí)使其暫時(shí)固化、一層一層地層疊半導(dǎo)體芯片100并進(jìn)行樹脂密封的方法。作為填充樹脂323，可使用由環(huán)氧材料和氧化硅(填充劑)構(gòu)成的熱固化性樹脂。再有，為了密封窄的間隙，也可使用不混入氧化硅的樹脂。
其次，如圖12(3-7)中所示，用模塑樹脂325一并地對硅晶片312的整個(gè)表面進(jìn)行過模塑。關(guān)于過模塑，可利用使用了規(guī)定的尺寸的模具的傳遞模塑方式來成形。作為模塑樹脂的材料，可使用環(huán)氧樹脂。
其次，如圖13(3-8)中所示，從硅晶片312剝離玻璃板332和粘接劑330。接著，其后，通過沿切割線進(jìn)行切斷，完成分成了各個(gè)小片的多個(gè)半導(dǎo)體封裝(BGA)。在母板(安裝布線基板)上安裝已完成的半導(dǎo)體封裝。
如上所述，按照本發(fā)明的第3實(shí)施例，除了上述的第1和第2實(shí)施例的效果外，由于在由粘接劑污染焊盤之前預(yù)先設(shè)置了外部端子319，故提高了介入片與外部端子319的連接的可靠性。
以上，用實(shí)施例說明了本發(fā)明，但本發(fā)明不由實(shí)施例的范圍來限定，在各項(xiàng)權(quán)利要求中記載了的技術(shù)的思想的范圍內(nèi)，當(dāng)然可適當(dāng)?shù)刈兏O(shè)計(jì)。
權(quán)利要求
1.一種在具有貫通電極的介入片上層疊多個(gè)半導(dǎo)體芯片而構(gòu)成的半導(dǎo)體封裝的制造方法，其特征在于在介入片用的半導(dǎo)體晶片的第1面上層疊上述多個(gè)半導(dǎo)體芯片，形成模塑樹脂，以覆蓋上述半導(dǎo)體芯片的整體，其后，通過切割上述半導(dǎo)體晶片，對分成了各個(gè)小片的多個(gè)半導(dǎo)體封裝進(jìn)行成形。
2.如權(quán)利要求1中所述的半導(dǎo)體封裝的制造方法，其特征在于在上述樹脂模塑工序之后，從上述半導(dǎo)體晶片的與上述第1面相反的第2面一側(cè)研磨上述半導(dǎo)體晶片。
3.如權(quán)利要求1中所述的半導(dǎo)體封裝的制造方法，其特征在于在上述半導(dǎo)體晶片上層疊上述多個(gè)半導(dǎo)體芯片之前，在上述半導(dǎo)體晶片的與上述第1面相反的第2面上粘接增強(qiáng)用基體材料。
4.如權(quán)利要求3中所述的半導(dǎo)體封裝的制造方法，其特征在于上述增強(qiáng)用基體材料是玻璃板。
5.如權(quán)利要求3或4中所述的半導(dǎo)體封裝的制造方法，其特征在于在上述樹脂模塑工序之后，除去上述增強(qiáng)用基體材料，在上述半導(dǎo)體晶片的上述第2面上形成外部端子。
6.如權(quán)利要求3或4中所述的半導(dǎo)體封裝的制造方法，其特征在于在粘接上述增強(qiáng)用基體材料之前，預(yù)先在上述半導(dǎo)體晶片的上述第2面上形成安裝用外部端子。
7.如權(quán)利要求3、4、5或6中所述的半導(dǎo)體封裝的制造方法，其特征在于在上述半導(dǎo)體晶片的上述第2面上粘接了上述增強(qiáng)用基體材料后，研磨上述半導(dǎo)體晶片的上述第1面，在上述半導(dǎo)體晶片的被研磨了的上述第1面上層疊上述多個(gè)半導(dǎo)體芯片。
8.如權(quán)利要求3、4、5、6或7中所述的半導(dǎo)體封裝的制造方法，其特征在于在上述半導(dǎo)體晶片上層疊上述多個(gè)半導(dǎo)體芯片之前，在上述第1面上形成再布線層。
9.如權(quán)利要求2中所述的半導(dǎo)體封裝的制造方法，其特征在于在研磨上述半導(dǎo)體晶片的工序之后，在上述半導(dǎo)體晶片的上述第2面上形成外部端子。
全文摘要
本發(fā)明提供各工序間的操作變得容易、可謀求作業(yè)性的提高的半導(dǎo)體封裝的制造方法。在與本發(fā)明有關(guān)的半導(dǎo)體封裝的制造方法中，在介入片用的半導(dǎo)體晶片的第1面上層疊上述多個(gè)半導(dǎo)體芯片；形成模塑樹脂，以覆蓋上述半導(dǎo)體芯片的整體；其后，通過切割上述半導(dǎo)體晶片，對分成了各個(gè)小片的多個(gè)半導(dǎo)體封裝進(jìn)行成形。
文檔編號H01L21/50GK101017786SQ200610160458
公開日2007年8月15日 申請日期2006年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月8日
發(fā)明者江川良實(shí) 申請人:沖電氣工業(yè)株式會社