專利名稱：半導體裝置及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體裝置及其制造方法，特別是涉及一種被小型化至CSP(Chip Size Package)水平的半導體裝置及其制造方法。
另外，如1999年的日經(jīng)微型設備2月號p38～p67和電子材料9月號p21～p85所示的那樣，提供把晶片處理工序和組件安裝工序一體化的晶片水平的CSP型半導體裝置。它的特征與以往的由單芯片制作的CSP型相比，抑制了插入件等的零件數(shù)量和工序數(shù)量的削減導致的制造成本，謀求封裝整體的低成本化。
雖然以上所述的使用了導線的疊層水平的CSP型半導體裝置也追求小型化，但是，因為有必要在第一半導體芯片51的表面上確保第二半導體芯片52的接合區(qū)域，所以很難縮小與芯片表面平行方向(橫向)的尺寸。
另外，如以上所述，因為有必要確保接合區(qū)域，所以即使在例如單純要增大存儲器時，也會產生變更上層芯片和下層芯片的設計的需要。
另外，由于引線接合裝置的能力，導線間隔的限制，空間的導線形狀控制很困難，不適合于大型LSI的多管腳封裝。
另一方面，雖然晶片水平的CSP型半導體裝置具有在平面上幾乎小型化到芯片尺寸的優(yōu)點，但因為很難進行層疊，所以，雖然希望進一步的高密度化，但是所述的以往的半導體裝置中，在這方面也有局限性。
為了解決以上所述問題，本發(fā)明的半導體裝置是在帶襯底表面上面朝下配置有第一半導體芯片，在第一半導體芯片的背面上面朝上配置有第二半導體芯片的半導體裝置，其特征在于具有形成在帶襯底的表面上的布線圖形；形成在帶襯底的背面上的安裝用外部端子；與所述布線圖形相連接的第一半導體芯片的外部端子；形成在第二半導體芯片的表面上的結合區(qū)；連接著該結合區(qū)和布線圖形的接合線；密封了帶襯底的表面上、接合線、第一和第二半導體芯片的樹脂。
根據(jù)以上所述半導體裝置，通過帶襯底上的布線圖形和外部端子連接第一半導體芯片，通過接合線使第二半導體芯片連接帶襯底的布線圖形。這樣，因為減少了使用接合線的芯片，所以能提高第二半導體芯片的芯片設計的自由度和靈活性。另外，因為沒有必要在第一半導體芯片的表面上確保接合區(qū)域，所以能縮小與芯片表面平行方向(橫向)的尺寸，能實現(xiàn)半導體裝置的小型化、高密度化。另外，因為接合線的線間隔的限制、空間上的導線形狀控制變得容易，所以能避免導線引起的可靠性下降，能提高半導體裝置的可靠性。
本發(fā)明的半導體裝置是在帶襯底表面上面朝下配置有第一半導體芯片，在第一半導體芯片的背面上面朝上配置有第二半導體芯片，在第二半導體芯片的表面上面朝上配置有第三半導體芯片的半導體裝置，其特征在于具有形成在帶襯底的表面上的布線圖形；
形成在帶襯底的背面上的安裝用外部端子；與所述布線圖形相連接的第一半導體芯片的外部端子；形成在第二半導體芯片的表面上的第一結合區(qū)；形成在第三半導體芯片的表面上的第二結合區(qū)；使第一結合區(qū)和第二結合區(qū)分別與布線圖形相連接的接合線；密封了帶襯底的表面上、接合線、第一至第三半導體芯片的樹脂。
另外，在本發(fā)明的半導體裝置中，還能包含在所述外部端子和第一半導體芯片的表面之間形成的金屬端子；密封了該金屬端子的周圍和第一半導體芯片的表面的樹脂。
另外，在本發(fā)明的半導體裝置中，所述金屬端子最好由鍍膜或金屬球形成。
另外，在本發(fā)明的半導體裝置中，還包含密封了所述外部端子的周圍和第一半導體芯片的表面的樹脂，該外部端子的表面還能從樹脂露出。
本發(fā)明的半導體裝置是在帶襯底表面上面朝下配置有第一半導體芯片，在第一半導體芯片的背面上面朝下配置有第二半導體芯片，在第二半導體芯片的背面上面朝上配置有第三半導體芯片的半導體裝置，其特征在于具有形成在帶襯底的表面上的布線圖形；形成在帶襯底的背面上的安裝用外部端子；與所述布線圖形相連接的第一半導體芯片的外部端子；與所述布線圖形相連接的第二半導體芯片的外部端子；形成在第三半導體芯片的表面上的結合區(qū)；連接該結合區(qū)和布線圖形的接合線；密封了帶襯底的表面上、接合線、第一至第三半導體芯片的樹脂。
另外，在本發(fā)明的半導體裝置中，還能包含在所述外部端子和第一、第二半導體芯片的各表面之間形成的金屬端子；密封了該金屬端子的周圍和第一、第二半導體芯片的表面上的樹脂。
另外，在本發(fā)明的半導體裝置中，所述金屬端子最好由鍍膜或金屬球形成。
另外，在本發(fā)明的半導體裝置中，還能包含密封了所述外部端子的周圍和第一半導體芯片的表面的樹脂，該外部端子的表面從樹脂露出。
本發(fā)明的半導體裝置的制造方法的特征在于具有準備在表面具有外部端子的第一半導體芯片和在表面具有結合區(qū)的第二半導體芯片，準備在表面具有布線圖形的帶襯底的工序；在第一半導體芯片的背面上面朝土配置第二半導體芯片的工序；在帶襯底的表面上面朝下配置第一半導體芯片，接合連接外部端子和布線圖形的工序；通過接合線連接結合區(qū)和布線圖形的工序；通過樹脂密封帶襯底的表面上、接合線、第一和第二半導體芯片的工序。
本發(fā)明的半導體裝置的制造方法其特征在于具有準備在表面具有外部端子的第一半導體芯片、在表面具有第一結合區(qū)的第二半導體芯片以及在表面具有第二結合區(qū)的第三半導體芯片，準備在表面上具有布線圖形的帶襯底的工序；在第一半導體芯片的背面上面朝上配置第二半導體芯片的工序；在第二半導體芯片的表面上面朝上配置第三半導體芯片的工序；在帶襯底的表面上面朝下配置第一半導體芯片，接合連接外部端子和布線圖形的工序；通過接合線把第一、第二結合區(qū)分別與布線圖形相連接的工序；通過樹脂密封帶襯底的表面上、接合線、第一至第三半導體芯片的工序。
本發(fā)明的半導體裝置的制造方法的特征在于具有準備在多個芯片區(qū)域各自的表面上形成了電極取出用的第一金屬端子的半導體片的工序；準備在表面上形成了電極取出用的第二金屬端子的第一半導體芯片的工序；在所述半導體片表面的芯片區(qū)域上面朝上配置第一半導體芯片的工序；通過第一樹脂密封半導體片上、第一金屬端子、第一半導體芯片和第二金屬端子的工序；
通過除去所希望的量的第一樹脂，使第一金屬端子和第二金屬端子的各表面露出的工序；在第一金屬端子和第二金屬端子的各表面上配置外部端子的工序；通過分割半導體片，形成與第一半導體芯片一體化的第二半導體芯片的工序；在第二半導體芯片的背面上面朝上配置具有結合區(qū)的第三半導體芯片的工序；準備在表面上具有布線圖形的帶襯底的工序；在帶襯底的表面上面朝下配置第一半導體芯片，接合連接外部端子和布線圖形的工序；通過接合線把結合區(qū)和布線圖形相連接的工序；通過第二樹脂把帶襯底的表面上、接合線、第一至第三半導體芯片密封的工序。
本發(fā)明的半導體裝置的制造方法其特征在于具有準備在多個芯片區(qū)域各自的表面上形成了電極取出用的第一金屬端子的半導體片的工序；準備在表面上形成了電極取出用的第二金屬端子的第一半導體芯片的工序；在所述半導體片表面的芯片區(qū)域上面朝上配置第一半導體芯片的工序；通過第一樹脂密封半導體片上、第一金屬端子、第一半導體芯片和第二金屬端子的工序；通過除去所希望的量的第一樹脂，使第一金屬端子和第二金屬端子的各表面露出的工序；在第一金屬端子和第二金屬端子的各表面上配置外部端子的工序；通過分割半導體片，形成與第一半導體芯片一體化的第二半導體芯片的工序；在第二半導體芯片的背面上面朝上配置具有第一結合區(qū)的第三半導體芯片的工序；在第三半導體芯片的表面上面朝上配置具有第二結合區(qū)的第四半導體芯片的工序；準備在表面具有布線圖形的帶襯底的工序；在帶襯底的表面上面朝下配置第一半導體芯片，接合連接外部端子和布線圖形的工序；通過接合線把第一、第二結合區(qū)分別與布線圖形相連接的工序；通過第二樹脂把帶襯底的表面上、接合線、第一至第四半導體芯片密封的工序。


圖1是簡要表示本發(fā)明的實施例1的半導體裝置的剖視圖。
圖2是局部放大了圖1所示的金屬端子區(qū)域的剖視圖。
圖3是簡要表示本發(fā)明的實施例2的半導體裝置的剖視圖。
圖4是簡要表示本發(fā)明的實施例3的半導體裝置的剖視圖。
圖5是簡要表示本發(fā)明的實施例4的半導體裝置的剖視圖。
圖6(A)～(D)是表示使圖5所示的第一、第三半導體芯片一體化的制造方法的剖視圖。
圖7是簡要表示本發(fā)明的實施例5的半導體裝置的剖視圖。
圖8是簡要表示本發(fā)明的實施例6的半導體裝置的剖視圖。
圖9是簡要表示以往的半導體裝置的一個例子的剖視圖。
下面簡要說明附圖符號。
1-帶襯底；2-布線圖形；3-焊錫凸起；4、20、35-接合線；5、16、28-密封樹脂；6-電極取出用墊；7-最終保護絕緣層；8-聚酰亞胺層；9-緊貼層；10-Cu板層；11、51-第一半導體芯片；12、52-第二半導體芯片；13、25-再布線層；14、26-金屬端子；14a-異種金屬帽；17、18、27、31、32-焊錫球；19、22-第三半導體芯片；21、23、24、34、59-絕緣性粘合層；29-磨床；30-半導體片；33-第四半導體芯片；53-安裝用外部端子；54-導線；55-絕緣襯底；56-樹脂；58-布線部。
具體實施例方式
下面，參照附圖，就本發(fā)明的實施例加以說明。
圖1是簡要表示本發(fā)明的實施例1的半導體裝置的剖視圖。
如圖1所示，該半導體裝置具有撓性帶等的帶襯底1，在該帶襯底1的上表面上形成了布線圖形2。在帶襯底1的下表面上形成多個作為安裝用外部端子的焊錫凸起3，焊錫凸起3與布線圖形2電連接。
在帶襯底1的上表面上通過面朝下接合配置有第一半導體芯片11。在第一半導體芯片11的有源面下(下表面)的外周上配置有電極取出用墊(圖中未顯示)，在電極取出用墊之下配置有再布線層13。在再布線層13之下形成了金屬端子14。用密封樹脂16覆蓋了第一半導體芯片11的有源面、再布線層13和金屬端子14。金屬端子14的下表面從密封樹脂16露出。該露出的金屬端子14的下表面上形成了作為外部端子的焊錫球17。該焊錫球17與帶襯底1的布線圖形2相連接。
第二半導體芯片12通過絕緣性粘合層23連接到第一半導體芯片11背面(與有源面相反一側的面)上。絕緣性粘合層23是用于使第二半導體芯片12和第一半導體芯片11電氣絕緣，并且把第一半導體芯片11的背面和第二半導體芯片12接合在一起的層。第二半導體芯片12與第一半導體芯片11的大小幾乎相同，但是并未特別限定半導體芯片的大小。
在第二半導體芯片12的有源面(表面)的外周上形成了多個結合區(qū)(圖中未顯示)。各結合區(qū)上連接了接合線4的一端，接合線4的另一端與帶襯底1的布線圖形2相連接。通過密封樹脂5成形封裝了帶襯底1的上表面上、第一、第二半導體芯片11、12以及接合線4。
圖2是局部放大了圖1所示的金屬端子區(qū)域的剖視圖。
在第一半導體芯片11的有源面上形成了電極取出用墊6。該電極取出用墊6與第一半導體芯片11內的Al和Cu等各種金屬布線(圖中未顯示)相連接，各種金屬布線通過層間絕緣膜與MOS晶體管等半導體元件電連接。該半導體元件被制作入第一半導體芯片11的內部。
在包含電極取出用墊6的第一半導體芯片11的整個面上形成了由氧化硅膜和氮化硅膜等構成的最終保護絕緣層7。在該最終保護絕緣層7上形成了位于電極取出用墊6上的開口部。在最終保護絕緣層7上形成了厚度例如為數(shù)十～100μm左右的聚酰亞胺層8。該聚酰亞胺層8是用于緩沖對半導體源元件的應力的層。在聚酰亞胺層8上形成了開口部，該開口部把最終保護絕緣層的開口部開口。
在該開口部內以及聚酰亞胺層8上形成了緊貼層9。該緊貼層9是由Ti和W、TiW、Cr、Ni、TiCu、Pt等高熔點金屬、其合金或其氮化膜等任意一種構成的層。在該緊貼層9上形成Cu板層10。該Cu板層10除了Cu，還可以是由Ni、Ag、Au或它們的合金構成的層。
在Cu板層10之上形成了厚度數(shù)μm～數(shù)十μm左右的再布線層13。再布線層13是電鍍Cu形成的膜。再布線層13的一端上形成金屬端子14，該金屬端子14是通過Cu的選擇電鍍形成膜的。在金屬端子14之上，按照需要，形成用于防止氧化的異種金屬帽14a。該異種金屬帽14a是由與金屬端子不同種類的材料構成的，例如由Ni、Au、Pt等構成。金屬端子14通過再布線層13與電極取出用墊6電連接。
下面，就制造圖1所示的半導體裝置的方法加以說明。
首先，準備在表面上具有焊錫球17的第一半導體芯片11和具有結合區(qū)的第二半導體芯片12。并且，在后面將描述第一半導體芯片的制造方法。
接著，在第一半導體芯片11的背面上涂抹了絕緣性粘合層23后，在第一半導體芯片11的背面上放上第二半導體芯片12的背面，通過絕緣性粘合層23，把第一半導體芯片11和第二半導體芯片12接合。
接著，準備帶襯底1。在該帶襯底1的上表面上形成了布線圖形2。接著，把帶襯底1的布線圖形2和焊錫球17對位，把第一半導體芯片和第二半導體芯片層疊形成的一體化的半導體裝置通過面朝下接合安裝在帶襯底1上。據(jù)此，第一半導體芯片11通過焊錫球17與布線圖形2電連接。
接著，通過接合線4把第二半導體芯片12的結合區(qū)和帶襯底1的布線圖形2相連接。據(jù)此，通過接合線4把第二半導體芯片12電氣連接到布線圖形2上。接著，通過密封樹脂5成形封裝該接合線4、帶襯底1上、第一和第二半導體芯片11、12。接著，在帶襯底1的下表面上安裝焊錫凸起3。這樣，形成了半導體裝置。
在此，就制造第一半導體芯片11的方法加以說明。
首先，準備半導體片。在半導體片的第一半導體芯片區(qū)域內部形成了MOS晶體管等半導體元件、與它電連接接的各種金屬布線、層間絕緣膜等。接著，在各種金屬布線的一端形成電極取出用墊6。接著，在包含該墊6的整個面上，通過CVD(Chemical Vapor Deposition)法形成由氧化硅膜和氮化硅膜構成的最終保護絕緣層7。
接著，通過蝕刻，在該最終保護絕緣層7上形成位于電極取出用墊6的開口部。通過該開口部，該墊6的表面露出。并且，在該工序中，也能直接使用感光性聚酰亞胺形成開口圖形，能簡略光敏抗蝕劑的涂抹、蝕刻和剝離處理。接著，在最終保護絕緣層7之上涂抹例如數(shù)十～100μm左右的聚酰亞胺層8。接著，通過蝕刻，在該聚酰亞胺層8上形成位于電極取出用墊6的上方的開口部。通過該開口部，該墊6的表面露出。
然后，在開口部內和聚酰亞胺層8上形成由高熔點金屬構成的緊貼層9。接著，在該緊貼層9之上通過濺射法形成Cu板層10。接著，在Cu板層10之上通過選擇電鍍法形成厚度數(shù)μm～數(shù)十μm左右的Cu層。接著，以該Cu層為掩模，通過選擇蝕刻Cu板層10和緊貼層9，在聚酰亞胺層8之上隔著緊貼層9形成再布線層13，再布線層13的一端與電極取出用墊6電連接。
接著，在含有再布線層13的整個面上涂布光敏抗蝕劑，通過使該光敏抗蝕劑曝光、顯影，在聚酰亞胺層8上形成具有位于再布線層13的另一端上的開口部的光致抗蝕圖。在金屬端子14的露出部分涂抹了焊劑(圖中未顯示)后，用自動搭載機在必要的金屬端子14上搭載焊錫球。接著，在金屬端子14和焊錫球17上進行170～200℃左右的熱處理。據(jù)此，在金屬端子14上熔敷了焊錫球17，形成了外部端子。
并且，成為外部端子的焊錫球17最好使用直徑150～300μm、由Pb/Sn60～70wt％的材料構成的BGA(Boll Grid Array)用的材料。另外，能按照用途，適當選擇焊錫球17的尺寸。焊錫成分能使用含有Ag/Sn類和Cu和Bi的無Pb材料。另外，外部端子并不局限于焊錫球17，取代搭載焊錫球的方法，也能使用通過印刷法、電鍍法和金屬流法形成的安裝用外部端子。
然后，使用分割鋸或激光切斷樹脂16和半導體片。據(jù)此，把晶片分割為各芯片，在形態(tài)上變?yōu)榈谝话雽w芯片11。這樣，就制造了第一半導體芯片11。
根據(jù)所述實施例1，作為第一半導體芯片11的外部端子使用了焊錫球17，在第一半導體芯片11的背面上層疊配置第二半導體芯片12，通過接合線4把第二半導體芯片12與帶襯底1的布線圖形2相連接。這樣，因為使用了接合線的芯片比以往的減少了，所以能提高第二半導體芯片12的芯片設計的自由度、靈活性。換言之，當單純想增大存儲器時，沒有必要變更上層芯片和下層芯片的設計，只增加能使用基本相同的設計的LSI的芯片層。
另外，在實施例1中，使用了接合線的芯片只有第二半導體芯片12。因此，沒有必要象以往的半導體裝置那樣，在第一半導體芯片51的表面確保接合區(qū)域。因此，能縮小與芯片表面平行方向(橫向)的尺寸，能縮小封裝的上表面的面積。據(jù)此，能實現(xiàn)搭載了該半導體裝置的商品的小型化、高密度化、輕型化，能實現(xiàn)低成本化。
另外，在本實施例中，如上所述，因為使用了接合線的芯片比以往的減少了，所以導線間隔的限制、空間上的導線形狀的控制變得容易。據(jù)此，能提高成品率，避免導線引起的可靠性下降。另外，對大型LSI的多管腳封裝的適用也變得容易。
并且，在所述實施例1中，通過鍍膜在第一半導體芯片11上形成了金屬端子，但是并不局限于磁額，也可以通過焊錫球第一半導體芯片11上形成金屬端子。此時，也能通過與所述的制造方法同樣的方法制造。
圖3是簡要表示本發(fā)明的實施例2的半導體裝置的剖視圖，對與圖1相同的部分采用了相同的符號，只對不同的部分加以說明。
在第一半導體芯片11的再布線層13之下配置有作為外部端子的焊錫球18。焊錫球18的表面從密封樹脂16露出，該露出的部分與帶襯底1的布線圖形2相連接。
當制造第一半導體芯片11時，在再布線層13的表面上旋轉涂抹了或噴涂了焊劑(圖中未顯示)后，用自動搭載機在必要的再布線層13上搭載焊錫球18。接著，在再布線層13和焊錫球17上進行170～200℃左右的熱處理。據(jù)此，在再布線層13上熔敷焊錫球。
然后，通過鑄模裝置，涂上給定厚度的環(huán)氧等的密封樹脂16，使其覆蓋半導體片的有源面(表面)、再布線層13、焊錫球18。接著，用等離子體裝置，使用基于氧混合氣的等離子體，對密封樹脂16進行蝕刻。據(jù)此，使焊錫球18的表面從密封樹脂16露出。
接著，進行電氣特性的檢查，進行零件編號的印刷。接著，使用分割鋸或激光切斷樹脂16和半導體片。據(jù)此，把晶片分割為各芯片，在形態(tài)上成為第一半導體芯片11。
在所述實施例2中，也能取得與實施例1同樣的效果。
另外，在實施例2中，當制造第一半導體芯片時，因為不需要實施例1那樣的嚴密控制金屬端子的形成和密封樹脂的厚度的工序，所以能簡化工序，從而能提高生產能力和降低制造成本。
圖4是簡要表示本發(fā)明的實施例3的半導體裝置的剖視圖，對與圖1相同的部分采用了相同的符號，只對不同的部分加以說明。
在第二半導體芯片12的有源面(表面)的中央部上通過絕緣性粘合層24層疊配置有第三半導體芯片19。絕緣性粘合層24把第三半導體芯片19的背面和在第二半導體芯片12的有源面接合在一起，并且，使彼此間絕緣。
在第三半導體芯片19的有源面的外周上形成了多個結合區(qū)(圖中未顯示)。接合線20的一端與各結合區(qū)相連接，接合線20的另一端與帶襯底1的布線圖形2相連接。通過密封樹脂5成形封裝了帶襯底1的上表面上、第一～第三半導體芯片11、12、19以及接合線4、20。
下面，就制造圖4所示的半導體裝置的方法加以說明。但是，對于與基于實施例1的半導體裝置的制造方法相同的部分，省略了說明。
在第一半導體芯片11的背面上通過絕緣性粘合層23配置有第二半導體芯片12后，在第二半導體芯片12的有源面上通過絕緣性粘合層24配置第三半導體芯片19。
接著，把一體形成了第一～第三半導體芯片11、12、19的半導體裝置通過面朝下接合安裝到帶襯底1上后，通過接合線4把第二半導體芯片12的結合區(qū)和帶襯底1的布線圖形2相連接，通過接合線20把第三半導體芯片19的結合區(qū)和帶襯底1的布線圖形2相連接。據(jù)此，第二和第三半導體芯片12、19分別通過接合線4、20與布線圖形2電連接。接著，通過密封樹脂5成形封裝了該接合線4、20、帶襯底1上、第一～第三半導體芯片11、12、19。
在所述實施例3中，使用接合線與帶襯底的布線圖形相連接的芯片與以往的技術同樣是兩個，但因為在第二半導體芯片12之下層疊配置有第一半導體芯片11，所以能實現(xiàn)LSI封裝的小型化、高密度化。
圖5是簡要表示本發(fā)明的實施例4的半導體裝置的剖視圖，對與圖1相同的部分采用了相同的符號。
如圖5所示，在第一半導體芯片11的有源面(下表面)的中央部下通過絕緣性粘合層21接合了第三半導體芯片22。絕緣性粘合層21是用于把第三半導體芯片22和第一半導體芯片11電連接接，并且，把第一半導體芯片11的有源面和第三半導體芯片的背面接合的層。
在第一半導體芯片11的有源面的外周上配置有電極取出用墊(圖中未顯示)，在電極取出用墊之上配置有再布線層13。在再布線層13之上形成了金屬端子14。另外，在第三半導體芯片22的有源面的外周上配置有電極取出用墊(圖中未顯示)，在電極取出用墊之上配置有再布線層25。在再布線層25之上形成了金屬端子26。預先在芯片內對墊和再布線圖形進行布局，使金屬端子14、26彼此不干涉。
通過密封樹脂28封裝成形第一半導體芯片11的有源面、再布線層13、金屬端子14、第三半導體芯片22的有源面、再布線層25、和金屬端子26。金屬端子14、26的下表面從密封樹脂28露出。該流出的金屬端子14、26的下表面上形成了作為外部端子的焊錫球17、27，變?yōu)闊o線的疊層封裝。
在帶襯底1的上表面上形成了布線圖形2。在帶襯底1的下表面上形成了多個作為安裝用外部端子的焊錫凸起3，焊錫凸起3與布線圖形2電連接。在帶襯底1的上表面上通過面朝下接合配置有第一、第三半導體芯片11、22。焊錫球17、27與帶襯底1的布線圖形2接合。
在第一半導體芯片11的背面(與有源面相反一側的面)上通過絕緣性粘合層23接合到在第一半導體芯片11的背面(與有源面相反一側的面)上。絕緣性粘合層23是用于把第二半導體芯片12和第一半導體芯片11電氣絕緣，并且把第一半導體芯片11的背面和第二半導體芯片12的背面接合的層。第二半導體芯片12與第一半導體芯片11的大小幾乎相同，但是并不限定半導體芯片的大小。
在第二半導體芯片12的有源面(表面)的外周上形成了多個結合區(qū)(圖中未顯示)。在各結合區(qū)上連接了接合線4的一端，接合線4的另一端與帶襯底1的布線圖形2相連接。通過密封樹脂5成形封裝了帶襯底1的上表面上、第一～第三半導體芯片11、12、22以及接合線4。
接著，參照圖6，就制造圖5所示的半導體裝置的方法加以說明。圖6(A)～(D)是表示使圖5所示的第一、第三半導體芯片一體化的制造方法的剖視圖。
首先，如圖6(A)所示，在基片加工中準為形成了再布線層13和金屬端子14的半導體片30，準備第三半導體芯片22。在此，第三半導體芯片22是把形成了金屬端子的半導體片切割，得到的各芯片。
接著，在半導體片30上通過熱壓接薄板等的絕緣性粘合層21配置多個第三半導體芯片22。即通過絕緣性粘合層21把第三半導體芯片22的背面接合到晶片30的芯片區(qū)域的中央部上。此時，半導體片30和第三半導體芯片22的對準是以該半導體片30上形成的搭載識別標記為基準進行的。該搭載識別標記是在基片加工的光刻工序中，對劃線區(qū)域進行統(tǒng)一刻膜而形成的。并且，第三半導體芯片22是使用了其厚度(包含金屬端子26的芯片的厚度)被磨削為比半導體片30的金屬端子14的高度還薄的芯片。
然后，如圖6(B)所示，通過鑄模裝置，澆鑄環(huán)氧等的密封樹脂28，使其覆蓋半導體片30的有源面(表面)、再布線層13、金屬端子14、第三半導體芯片22、再布線層25和金屬端子26。接著，用磨床29把該密封樹脂28磨削掉所希望的量。在此，所希望的量是指使金屬端子14、26的頭部(上部)露出的程度的磨削量。
并且，在此，在磨削密封樹脂28時使用了磨床29，但是并不局限于此，也能通過其它的方法進行磨削。例如，能使用對晶片的整個表面上進行統(tǒng)一的機械磨削的方式、基于使用了氧和CF4或NF3或它們的混合氣體的干蝕刻機的蝕刻。
接著，如圖6(C)所示，在金屬端子14、26的露出部分涂抹了焊劑(圖中未顯示)后，用自動搭載機在必要的金屬端子14、26上搭載焊錫球17、27。接著，在金屬端子14、26和焊錫球17、27上進行170～200℃左右的熱處理。據(jù)此，在金屬端子14、26上熔敷了焊錫球17、27。
并且，與實施例1同樣，成為安裝用外部端子17、27的焊錫球最好使用BGA用的材料。另外，能按照用途，適當選擇安裝用外部端子17、27的尺寸。焊錫成分能使用含有Ag/Sn類和Cu和Bi的無Pb材料。另外，外部端子并不局限于焊錫球，如果不搭載焊錫球，也能使用通過印刷法、電鍍法和金屬流法形成的安裝用外部端子。
然后，如圖6(D)所示，使用分割鋸或激光切斷樹脂28和半導體片30，使其成為在第一半導體芯片上層疊了第三半導體芯片的結構。據(jù)此，把晶片分割為各芯片。
然后，在第一半導體芯片11的背面上涂抹了絕緣性粘合層23后，在第一半導體芯片11的背面上放上第二半導體芯片12的別面，通過絕緣性粘合層23，把第一半導體芯片11和第二半導體芯片12接合。
接著，準備帶襯底1。在該帶襯底1的上表面上形成了布線圖形2。接著，把帶襯底1的布線圖形2和焊錫球17、27對位，把第一半導體芯片～第三半導體芯片層疊形成的一體化的半導體裝置通過面朝下接合安裝在帶襯底1上。據(jù)此，第一半導體芯片11通過焊錫球17、27與布線圖形2電連接。
接著，通過接合線4把第二半導體芯片12的結合區(qū)和帶襯底1的布線圖形2相連接。據(jù)此，通過接合線4把第二半導體芯片12電氣連接到布線圖形2上。接著，通過密封樹脂5成形封裝該接合線4、帶襯底1上、第一～第三半導體芯片11、12、22。接著，在帶襯底1的下表面上安裝焊錫凸起3。這樣一來，就形成了半導體裝置。
所述實施例4中也能取得與實施例1同樣的效果，并且，在第一半導體芯片11的下表面上配置有第三半導體芯片22，所以能實現(xiàn)更高密度化。
圖7是簡要表示本發(fā)明的實施例5的半導體裝置的剖視圖，對與圖5相同的部分采用了相同的符號，只對不同的部分加以說明。
在第一半導體芯片11的再布線層13之下配置有作為外部端子的焊錫球31。在第三半導體芯片22的再布線層25之下配置有作為外部端子的焊錫球32。焊錫球31、32的表面從密封樹脂28露出，該露出的部分與帶襯底1的布線圖形2相連接。
下面，就圖7所示的半導體裝置的制造方法加以說明。
首先，在基片加工中準備形成了再布線層13的半導體片，準備第三半導體芯片22。在此，第三半導體芯片22是把形成了再布線層25的半導體片切割，得到的各芯片。
接著，在半導體片上通過熱壓接薄板等的絕緣性粘合層21配置多個第三半導體芯片22。即通過絕緣性粘合層21把第三半導體芯片22的背面接合到晶片的芯片區(qū)域的中央部上。此時，半導體片和第三半導體芯片22的對準是以該晶片上形成的搭載識別標記為基準進行的。該搭載識別標記是在基片加工的光刻工序中，對劃線區(qū)域進行統(tǒng)一刻膜而形成的。
接著，在再布線層13、25之上旋轉涂抹了或噴涂了焊劑(圖中未顯示)后，用自動搭載機在必要的再布線層13、25上搭載焊錫球31、32。接著，在再布線層13、25和焊錫球31、32上進行170～200℃左右的熱處理。據(jù)此，在再布線層13、25上熔敷焊錫球31、32。
然后，通過鑄模裝置，涂上給定厚度的環(huán)氧等的密封樹脂28，使其覆蓋半導體片的有源面(表面)、再布線層13、焊錫球31、第三半導體芯片22、再布線層25、焊錫球32。接著，用等離子體裝置，使用基于氧混合氣的等離子體，對密封樹脂28進行蝕刻。據(jù)此，使焊錫球31、32的表面從密封樹脂28露出。
接著，使用分割鋸或激光切斷樹脂28和半導體片，使其成為在第一半導體芯片上層疊了第三半導體芯片的結構。據(jù)此，把晶片分割為各芯片。
因為此后的制造工序與實施例4相同，所以省略其說明。
所述實施例5中也能取得與實施例5同樣的效果。
另外，在實施例5中，因為在制造第一、第三半導體芯片時，不需要象實施例4那樣的嚴密控制金屬端子的形成和密封樹脂的厚度的工序，所以能簡化工序，能提高生產能力和降低制造成本。
圖8是簡要表示本發(fā)明的實施例6的半導體裝置的剖視圖，對與圖5相同的部分采用了相同的符號，只對不同的部分加以說明。
在第二半導體芯片12的有源面(表面)的中央部上通過絕緣性粘合層34層疊配置有第四半導體芯片33。絕緣性粘合層34把第四半導體芯片33的背面和在第二半導體芯片12的有源面接合在一起，并且，使彼此間絕緣。
在第四半導體芯片33的有源面的外周上形成了多個結合區(qū)(圖中未顯示)。接合線35的一端與各結合區(qū)相連接，接合線35的另一端與帶襯底1的布線圖形2相連接。通過密封樹脂5成形封裝了帶襯底1的上表面上、第一～第四半導體芯片11、12、19、33以及接合線4、35。
下面，就制造圖8所示的半導體裝置的方法加以說明。但是，對于與基于實施例4的半導體裝置的制造方法相同的部分，省略其說明。
在第一半導體芯片11的背面上通過絕緣性粘合層23配置有第二半導體芯片12后，在第二半導體芯片12的有源面上通過絕緣性粘合層34配置第四半導體芯片33。
接著，把一體形成了第一～第四半導體芯片11、12、22、33的半導體裝置通過面朝下接合安裝到帶襯底1上后，通過接合線4把第二半導體芯片12的結合區(qū)和帶襯底1的布線圖形2相連接，通過接合線35把第四半導體芯片33的結合區(qū)和帶襯底1的布線圖形2相連接。據(jù)此，第二和第四半導體芯片12、33分別通過接合線4、35與布線圖形2電連接。接著，通過密封樹脂5成形封裝了該接合線4、35、帶襯底1上、第一～第四半導體芯片11、12、19、33。
在所述實施例6中，使用接合線與帶襯底的布線圖形相連接的芯片與以往的技術同樣是兩個，但是，因為在第二半導體芯片12之下層疊配置有第一、第三半導體芯片11、22，所以能實現(xiàn)LSI封裝的更小型化、高密度化。
另外，本發(fā)明并不局限于所述實施例1～實施例6，而是還能進行各種變更后實施。例如所述的半導體裝置也能適用于存儲器和邏輯等各種LSI。另外，面朝下配置的半導體芯片的密封樹脂16、28對于金屬端子和焊錫球的位置偏移、防止落下、金屬端子的加強有很大意義，最終用樹脂5再度密封，所以不再需要表面保護等。
綜上所述，根據(jù)本發(fā)明，在帶襯底表面上面朝下配置第一半導體芯片，在第一半導體芯片的背面上面朝上配置第二半導體芯片，通過外部端子把第一半導體芯片和帶襯底的布線圖形相連接，通過接合線把第二半導體芯片和帶襯底的布線圖形相連接。因此，能夠提供可以實現(xiàn)高密度化的可靠性高的半導體裝置及其制造方法。
權利要求
1.一種半導體裝置，在帶襯底表面上面朝下配置有第一半導體芯片，在第一半導體芯片的背面上面朝上配置有第二半導體芯片，其特征在于具有形成在帶襯底的表面上的布線圖形；形成在帶襯底的背面上的安裝用外部端子；與所述布線圖形相連接的第一半導體芯片的外部端子；形成在第二半導體芯片的表面上的結合區(qū)；連接著該結合區(qū)和布線圖形的接合線；密封了帶襯底的表面上、接合線、第一和第二半導體芯片的樹脂。
2.一種半導體裝置，在帶襯底表面上面朝下配置有第一半導體芯片，在第一半導體芯片的背面上面朝上配置有第二半導體芯片，在第二半導體芯片的表面上面朝上配置有第三半導體芯片，其特征在于具有形成在帶襯底的表面上的布線圖形；形成在帶襯底的背面上的安裝用外部端子；與所述布線圖形相連接的第一半導體芯片的外部端子；形成在第二半導體芯片的表面上的第一結合區(qū)；形成在第三半導體芯片的表面上的第二結合區(qū)；使第一結合區(qū)和第二結合區(qū)分別與布線圖形相連接的接合線；密封了帶襯底的表面上、接合線、第一至第三半導體芯片的樹脂。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的半導體裝置，其特征在于還包含形成在所述外部端子和第一半導體芯片的表面之間的金屬端子；密封了該金屬端子的周圍和第一半導體芯片表面的樹脂。
4.根據(jù)權利要求3所述的半導體裝置，其特征在于所述金屬端子用鍍膜或金屬球形成。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的半導體裝置，其特征在于還包含密封了所述外部端子的周圍和第一半導體芯片的表面的樹脂，該外部端子的表面從樹脂中露出。
6.一種半導體裝置，在帶襯底表面上面朝下配置有第一半導體芯片，在第一半導體芯片的背面上面朝下配置有第二半導體芯片，在第二半導體芯片的背面上面朝上配置有第三半導體芯片，其特征在于具有形成在帶襯底的表面上的布線圖形；形成在帶襯底的背面上的安裝用外部端子；與所述布線圖形相連接的第一半導體芯片的外部端子；與所述布線圖形相連接的第二半導體芯片的外部端子；形成在第三半導體芯片的表面上的結合區(qū)；連接該結合區(qū)和布線圖形的接合線；密封了帶襯底的表面上、接合線、第一至第三半導體芯片的樹脂。
7.一種半導體裝置，在帶襯底表面上面朝下配置有第一半導體芯片，在第一半導體芯片的背面上面朝下配置有第二半導體芯片，在第二半導體芯片的背面上面朝上配置有第三半導體芯片，在第三半導體芯片的表面上面朝上配置有第四半導體芯片，其特征在于具有形成在帶襯底的表面上的布線圖形；形成在帶襯底的背面上的安裝用外部端子；與所述布線圖形相連接的第一半導體芯片的外部端子；與所述布線圖形相連接的第二半導體芯片的外部端子；形成在第三半導體芯片的表面上的第一結合區(qū)；形成在第四半導體芯片的表面上的第二結合區(qū)；使第一和第二結合區(qū)分別與布線圖形相連接的接合線；密封了帶襯底的表面上、接合線、第一至第四半導體芯片的樹脂。
8.根據(jù)權利要求6或7所述的半導體裝置，其特征在于還包含形成在所述外部端子和第一、第二半導體芯片的各表面之間的金屬端子；密封了該金屬端子的周圍、第一半導體芯片和第二半導體芯片的表面上的樹脂。
9.根據(jù)權利要求8所述的半導體裝置，其特征在于所述金屬端子用鍍膜或金屬球形成。
10.根據(jù)權利要求6或7所述的半導體裝置，其特征在于還包含密封了所述外部端子的周圍、第一半導體芯片和第二半導體芯片的表面上的樹脂，該外部端子的表面從樹脂中露出。
11.一種半導體裝置的制造方法，其特征在于具有準備在表面上具有外部端子的第一半導體芯片和在表面上具有結合區(qū)的第二半導體芯片，并準備在表面上具有布線圖形的帶襯底的工序；在第一半導體芯片的背面上面朝上配置第二半導體芯片的工序；在帶襯底的表面上面朝下配置第一半導體芯片，接合連接外部端子和布線圖形的工序；通過接合線來連接結合區(qū)和布線圖形的工序；通過樹脂來密封帶襯底的表面上、接合線、第一和第二半導體芯片的工序。
12.一種半導體裝置的制造方法，其特征在于具有準備在表面上具有外部端子的第一半導體芯片、在表面上具有第一結合區(qū)的第二半導體芯片、以及在表面上具有第二結合區(qū)的第三半導體芯片，并準備在表面上具有布線圖形的帶襯底的工序；在第一半導體芯片的背面上面朝上配置第二半導體芯片的工序；在第二半導體芯片的表面上面朝上配置第三半導體芯片的工序；在帶襯底的表面上面朝下配置第一半導體芯片，并接合連接外部端子和布線圖形的工序；通過接合線使第一、第二結合區(qū)分別與布線圖形相連接的工序；通過樹脂來密封帶襯底的表面上、接合線、第一至第三半導體芯片的工序。
13.一種半導體裝置的制造方法，其特征在于具有準備在多個芯片區(qū)域各自的表面上形成有電極取出用的第一金屬端子的半導體片的工序；準備在表面上形成有電極取出用的第二金屬端子的第一半導體芯片的工序；在所述半導體片表面的芯片區(qū)域上面朝上配置第一半導體芯片的工序；通過第一樹脂來密封半導體片上、第一金屬端子、第一半導體芯片和第二金屬端子的工序；通過除去所希望的量的第一樹脂，使第一金屬端子和第二金屬端子各自的表面露出的工序；在第一金屬端子和第二金屬端子各自的表面上配置外部端子的工序；通過分割半導體片，形成與第一半導體芯片一體化的第二半導體芯片的工序；在第二半導體芯片的背面上面朝上配置具有結合區(qū)的第三半導體芯片的工序；準備在表面上具有布線圖形的帶襯底的工序；在帶襯底的表面上面朝下配置第一半導體芯片，接合連接外部端子和布線圖形的工序；通過接合線來連接結合區(qū)和布線圖形的工序；通過第二樹脂來密封帶襯底的表面上、接合線、第一至第三半導體芯片的工序。
14.一種半導體裝置的制造方法，其特征在于具有準備在多個芯片區(qū)域各自的表面上形成有電極取出用的第一金屬端子的半導體片的工序；準備在表面上形成有電極取出用的第二金屬端子的第一半導體芯片的工序；在所述半導體片表面的芯片區(qū)域上面朝上配置第一半導體芯片的工序；通過第一樹脂來密封半導體片上、第一金屬端子、第一半導體芯片和第二金屬端子的工序；通過除去所希望的量的第一樹脂，使第一金屬端子和第二金屬端子各自的表面露出的工序；在第一金屬端子和第二金屬端子各自的表面上配置外部端子的工序；通過分割半導體片，形成與第一半導體芯片一體化的第二半導體芯片的工序；在第二半導體芯片的背面上面朝上配置具有第一結合區(qū)的第三半導體芯片的工序；在第三半導體芯片的表面上面朝上配置具有第二結合區(qū)的第四半導體芯片的工序；準備在表面上具有布線圖形的帶襯底的工序；在帶襯底的表面上面朝下配置第一半導體芯片，接合連接外部端子和布線圖形的工序；通過接合線使第一和第二結合區(qū)分別與布線圖形相連接的工序；通過第二樹脂來密封帶襯底的表面上、接合線、第一至第四半導體芯片的工序。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能實現(xiàn)小型化、高密度化的可靠性高的半導體裝置及其制造方法。該半導體裝置在帶襯底(1)表面上面朝下配置有第一半導體芯片(11)，在第一半導體芯片的背面上面朝上配置有第二半導體芯片(12)，它具有形成在帶襯底的表面上的布線圖形(2)；形成在帶襯底的背面上的焊錫凸起(3)；與所述布線圖形相連接的第一半導體芯片的焊錫球(17)；形成在第二半導體芯片的表面上的結合區(qū)；連接著該結合區(qū)和布線圖形的接合線(4)；密封了帶襯底的表面上、接合線、第一和第二半導體芯片的樹脂(5)。
文檔編號H01L23/538GK1402349SQ02127399
公開日2003年3月12日 申請日期2002年8月5日 優(yōu)先權日2001年8月3日
發(fā)明者兩角幸男 申請人:精工愛普生株式會社