半導(dǎo)體裝置的制造方法及半導(dǎo)體裝置的制造方法
【專利說明】半導(dǎo)體裝置的制造方法及半導(dǎo)體裝置
[0001][相關(guān)申請案]
[0002]本申請案享有以日本專利申請案2014-52125號(申請日:2014年3月14日)為基礎(chǔ)申請案的優(yōu)先權(quán)。本申請案通過參照該基礎(chǔ)申請案而包含基礎(chǔ)申請案的全部內(nèi)容。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明的實施方式涉及一種將具有多個半導(dǎo)體芯片的積層體連接在基板的半導(dǎo)體裝置的制造方法及半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0004]半導(dǎo)體裝置存在將積層有多個半導(dǎo)體芯片的積層體搭載在基板者(chip onchip (芯片堆疊)型)。在位于積層體之間的半導(dǎo)體芯片,形成有例如稱為TSV(ThroughSilicon Via,硅通道)的貫通通道,且設(shè)置有接合在該貫通通道的金屬電極。而且,通過將各半導(dǎo)體芯片的金屬電極接合而將各芯片間電性連接。在最上層的半導(dǎo)體芯片,與保護(hù)膜一同形成有連接在電極的再配線(RDL: Re-Distribut1n Layer,再配線層)。
[0005]在基板上形成有多個焊料凸塊,將該焊料凸塊與使間隙中填充有UF(Under Fill,底部填充)樹脂的積層體的上下倒置的最上層的再配線的電極倒裝芯片連接,并將整體樹脂塑模,由此完成半導(dǎo)體裝置。
[0006]此處,基板的厚度通常較薄而為覆于等于一百幾十μ m,在經(jīng)由焊料凸塊將積層體連接在基板時,如果基板熱收縮并變形而產(chǎn)生翹曲,則有在焊料接合部產(chǎn)生龜裂而斷裂之虞。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明提供一種可抑制在焊料接合部產(chǎn)生龜裂的半導(dǎo)體裝置的制造方法及半導(dǎo)體裝置。
[0008]根據(jù)本實施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法,對包含第I電極焊墊的第I半導(dǎo)體芯片,搭載包含第I貫通通道及接合在所述第I貫通通道的第2電極焊墊的至少一片第2半導(dǎo)體芯片,所述第2半導(dǎo)體芯片的搭載是以第I電極焊墊與第2電極焊墊位置對準(zhǔn)。其次,對第2半導(dǎo)體芯片以所述第2電極焊墊與第3電極焊墊位置對準(zhǔn)的方式搭載第3半導(dǎo)體芯片,該第3半導(dǎo)體芯片包含第2貫通通道、在一面接合在所述第2貫通通道的第3電極焊墊、在另一面以接合在所述第2貫通通道的方式隔著保護(hù)膜而形成的配線、及以接合在所述配線的方式形成的第4電極焊墊。
[0009]然后,將第I至第3電極焊墊接合,且將樹脂填充至包含第I半導(dǎo)體芯片、第2半導(dǎo)體芯片及第3半導(dǎo)體芯片的積層體的間隙。然后,在一面?zhèn)刃纬捎泻噶贤箟K并且配置有黏接材的基板上的所述焊料凸塊與各積層體的第4電極焊墊位置對準(zhǔn)而接合,并且利用黏接材將多個積層體固定。最后,利用塑模樹脂將積層體及基板的一面密封后,將多個所述積層體單片化。
【附圖說明】
[0010]圖1 (a)-(d)是第I實施方式,且是構(gòu)成積層體的各半導(dǎo)體芯片及金屬基板的分解剖面圖。
[0011]圖2是第I實施方式,(a)是中間半導(dǎo)體芯片的俯視圖,(b)是中間半導(dǎo)體芯片的仰視圖。
[0012]圖3是第I實施方式,(a)是最上級半導(dǎo)體芯片的俯視圖,(b)是最上級半導(dǎo)體芯片的仰視圖。
[0013]圖4是第I實施方式,且是表示積層有各半導(dǎo)體芯片及金屬基板的狀態(tài)的剖面圖。
[0014]圖5是第I實施方式,且是表示將UF樹脂填充至各半導(dǎo)體芯片的間隙而構(gòu)成積層體的狀態(tài)的剖面圖。
[0015]圖6是第I實施方式,且是表示在基板上搭載有焊料凸塊及黏接材的狀態(tài)的俯視圖。
[0016]圖7是第I實施方式,且是表示將積層體焊接在基板并且通過黏接材而將四角落固定的狀態(tài)的剖面圖。
[0017]圖8是第I實施方式,且是表示利用塑模樹脂將基板上的積層體密封的狀態(tài)的剖面圖。
[0018]圖9是第I實施方式,且是表示在基板的下表面?zhèn)冉雍嫌泻噶锨虻臓顟B(tài)的剖面圖。
[0019]圖10是第I實施方式,且是表示通過封裝切割而將各半導(dǎo)體器件單片化的狀態(tài)的剖面圖。
[0020]圖11的(a)是在基板上僅搭載有焊料凸塊的狀態(tài)的剖面圖,(b)是該狀態(tài)的俯視圖。
[0021]圖12是在基板上搭載有積層體的狀態(tài)的剖面圖。
[0022]圖13是表示在焊料接合部產(chǎn)生龜裂的狀態(tài)的剖面圖。
[0023]圖14是表示第2實施方式的相當(dāng)于圖6的圖。
[0024]圖15是表示第2實施方式的相當(dāng)于圖7的圖。
[0025]圖16是表示第3實施方式的相當(dāng)于圖6的圖。
【具體實施方式】
[0026](第I實施方式)
[0027]以下,參照圖1至圖13對第I實施方式進(jìn)行說明。如圖1及圖4所示,在金屬基板I上搭載有最下級的半導(dǎo)體芯片(例如娃芯片)2。在例如幾mm?十幾mm見方左右的呈矩形狀的半導(dǎo)體芯片2的上表面?zhèn)?,形成有組件或電路(例如存儲器單元及其周邊電路等)(未圖示),為了將該組件或電路與形成在其他芯片的組件或電路電性連接,而在芯片的中央部分形成有金屬電極焊墊3。
[0028]圖1中僅圖示I片的半導(dǎo)體芯片4以位于所述半導(dǎo)體芯片2與最上級的半導(dǎo)體芯片5的中間的方式積層。在半導(dǎo)體芯片4,以對應(yīng)于半導(dǎo)體芯片2的金屬電極焊墊3的形成位置的方式在中央部分形成有貫通通道6。貫通通道6與通道6H是在通道6H內(nèi)經(jīng)由絕緣膜(未圖示)填充填充材6M(例如銅)而形成。在半導(dǎo)體芯片4的上表面?zhèn)扰c下表面?zhèn)龋謩e形成有接合在貫通通道6的金屬電極焊墊7U、7D(參照圖2(a)、(b))。
[0029]在最上級的半導(dǎo)體芯片5,亦與半導(dǎo)體芯片4同樣地形成有貫通通道8。而且,在半導(dǎo)體芯片5的下表面,形成有接合在貫通通道8的金屬電極焊墊9,在上表面以隔著保護(hù)膜10而接合在貫通通道8的方式形成有再配線11 (最上層配線)。在再配線11,為了與下述基板12電性連接,而形成有金屬電極焊墊13 (參照圖3(a)、(b))。此處,圖1等所示的剖面為圖3(a)的A-A’剖面。此外,各半導(dǎo)體芯片2、4、5的厚度例如為30μπι?50μπι左右。
[0030]圖4是表不金屬基板1、最下級的半導(dǎo)體芯片2、2片中間半導(dǎo)體芯片4及最上級的半導(dǎo)體芯片5相互接合的狀態(tài),即表示積層體14。最下級的半導(dǎo)體芯片2通過例如如芯片黏著膜的黏接材而黏接在金屬基板I。各半導(dǎo)體芯片2、4、5以使各者具有的金屬電極焊墊3、7、9的位置對準(zhǔn)的方式搭載,各金屬電極焊墊3、7、9通過熱壓接而接合。而且,如圖5所示,將UF樹脂15填充至各半導(dǎo)體芯片2、4、5的間隙。
[0031 ] 如圖6所示,在搭載積層體14之前的狀態(tài)的基板12,焊料凸塊16對準(zhǔn)于半導(dǎo)體芯片5的形成有金屬電極焊墊13的位置而配置。例如相對于I個積層體14而16個焊料凸塊16以配置有其等的外形呈矩形狀的方式形成有配置區(qū)域17。此外,為了在基板12搭載多個(該例中為2個)積層體14,焊料凸塊16的形成區(qū)域17亦設(shè)置有2個。
[0032]而且,本實施方式中,預(yù)先在基板12配置焊料凸塊16及黏接材18。黏接材18如上所述,在16個焊料凸塊16的配置外形呈矩形狀的情形時,以位于對應(yīng)其配置區(qū)域17的四角落的焊料凸塊16Α?16D的外側(cè)附近的方式,使黏接材18Α?18D分別對應(yīng)而配置。換言之,黏接材18Α?18D以位于配置區(qū)域的對角線的延長線上的方式配置。此外,黏接材18Α?18D如圖7所不,在將積層體14搭載在基板12上時,以位于積層體14側(cè)的半導(dǎo)體芯片5的四角落的方式配置。
[0033]圖7的右側(cè)表示將積層體14搭載(接合)在基板12之前的狀態(tài),圖7的左側(cè)表示將積層體14搭載在基板12之后的狀態(tài)。此時,2個積層體14以上下倒置的狀態(tài),以使各半導(dǎo)體芯片5的金屬電極焊墊13的位置與所對應(yīng)的焊料凸塊16的形成位置對準(zhǔn)的方式搭載,例如在高溫狀態(tài)下施加負(fù)荷而熱壓接來進(jìn)行焊接。再者,亦可根據(jù)需要使用超聲波等進(jìn)行加熱。
[0034]而且,黏接材18在將積層體14焊接在基板12時被加熱,其后被冷卻而固化,從而將積層體14的四角落固定。由此,即便在基板12因熱收縮等而欲變形的情形時,亦可通過利用黏接材18將積層體14的四角落固定在基板12而防止變形,從而抑制產(chǎn)生龜裂。
[0035]然后,如圖8所示,搭載在基板12的積層體14通過塑模樹脂19而密封。然后,如圖9所示對準(zhǔn)于配置在基板12的下表面?zhèn)鹊碾姌O焊墊(未圖示)而接合焊料球20。然后,在該狀態(tài)下進(jìn)行封裝切割,如圖10所示將內(nèi)含各積層體14的部分單片化,從而完成成為單體的BGA(Ball Grid Array,球狀柵格陣列)封裝的半導(dǎo)體器件21 (半導(dǎo)體裝置)。
[0036]此處,如本實施方式般,參照圖11?圖13對不使用黏接材18的情形時產(chǎn)生的問題進(jìn)行說明。圖11是相當(dāng)圖6的圖,在基板12僅配置焊料凸塊16。在該狀態(tài)下,