專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及疊層搭載多個(gè)半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
近年來，為實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體器件的小型化或高密度組裝化等，在1個(gè)封裝體內(nèi)疊層封裝多個(gè)半導(dǎo)體元件(半導(dǎo)體芯片)的疊層型多芯片封裝體，開始實(shí)用化。在這樣的疊層型多芯片封裝體中，多個(gè)半導(dǎo)體元件，借助小片粘接材料等粘接劑，依次疊層在電路基板等安裝基板上，并通過鍵合引線電連接各半導(dǎo)體元件的電極焊盤和電路基板等的電極部。另外，通過用密封樹脂封裝這樣的疊層結(jié)構(gòu)體，構(gòu)成疊層型多芯片封裝體。
可是，在上述的疊層型多芯片封裝體中，在上段側(cè)的半導(dǎo)體元件比下段側(cè)的半導(dǎo)體元件小的情況下，上段側(cè)的半導(dǎo)體元件不干涉下段側(cè)的半導(dǎo)體元件的鍵合引線。但是，在這樣的構(gòu)成中，由于大幅度限制可使用的半導(dǎo)體元件，因此推進(jìn)將應(yīng)用范圍擴(kuò)展到同形狀的半導(dǎo)體元件彼此間或上段側(cè)比下段側(cè)大的半導(dǎo)體元件。此時(shí)，當(dāng)在同形狀的半導(dǎo)體元件彼此間層疊或在上段側(cè)上疊層比下段側(cè)大的形狀的半導(dǎo)體元件的情況下，下段側(cè)的半導(dǎo)體元件的鍵合引線和上段側(cè)的半導(dǎo)體元件接觸，其結(jié)果，防止發(fā)生絕緣不良或短路等成為主要問題。
此外，推進(jìn)將疊層型多芯片封裝體的應(yīng)用范圍擴(kuò)展到同形狀的半導(dǎo)體元件彼此間，以及上段側(cè)比下段側(cè)大的半導(dǎo)體元件(例如，參照專利文獻(xiàn)1、2)。
因此，在上下的半導(dǎo)體元件間，配置以使上段側(cè)的半導(dǎo)體元件的下表面的高度大于連接在下段側(cè)的半導(dǎo)體元件上的鍵合引線的高度的方式設(shè)定厚度的襯墊(例如，參照專利文獻(xiàn)3、4)。但是，使用這樣厚的襯墊，阻礙封裝體(半導(dǎo)體器件)的薄型化。此外，也研究了對(duì)半導(dǎo)體元件間的粘接劑層本身付與襯墊功能(例如，參照專利文獻(xiàn)5)，但在此種情況下也阻礙封裝體的薄型化。
此外，當(dāng)在上段側(cè)上疊層比下段側(cè)大的半導(dǎo)體元件的情況下，由于上段側(cè)的半導(dǎo)體元件從下段側(cè)的半導(dǎo)體元件突出地配置，所以該突出部分的下方形成中空狀態(tài)。此外，即使在疊層相同形狀的半導(dǎo)體元件彼此間的半導(dǎo)體器件中，在使上段側(cè)的半導(dǎo)體元件的位置偏移的情況下，上段側(cè)的半導(dǎo)體元件的一部分從下段側(cè)的半導(dǎo)體元件突出，該突出部分的下方形成中空狀態(tài)。這樣，如果上段側(cè)的半導(dǎo)體元件的一部分從下段側(cè)的半導(dǎo)體元件突出，則在上段側(cè)的半導(dǎo)體元件上連接鍵合引線時(shí)的超聲波輸出，向突出部下方的中空部傳播，有產(chǎn)生鍵合引線的連接不良等的問題。
對(duì)于此點(diǎn)，提出通過在上段側(cè)的半導(dǎo)體元件的下表面?zhèn)刃纬山^緣層，來抑制下段側(cè)的半導(dǎo)體元件的鍵合引線與上段側(cè)的半導(dǎo)體元件接觸時(shí)的絕緣不良或短路等的發(fā)生(例如，參照專利文獻(xiàn)6)。利用絕緣層雖對(duì)絕緣不良或短路等的抑制顯出效果，但存在基于絕緣層和粘接劑層的熱膨脹率的差異等，容易產(chǎn)生層間剝離的問題。此外，由于除半導(dǎo)體元件的粘接工序外，需要絕緣層的形成工序，因此存在疊層型多芯片封裝體的制造工時(shí)、制造成本增加的問題。
此外，因在上段側(cè)的半導(dǎo)體元件引線鍵合時(shí)的負(fù)荷，半導(dǎo)體元件產(chǎn)生撓曲。這樣的撓曲成為半導(dǎo)體元件產(chǎn)生裂紋等的原因，同時(shí)也成為鍵合引線連接不良的原因。此外，因上段側(cè)的半導(dǎo)體元件撓曲，存在使連接在下段側(cè)的半導(dǎo)體元件上的鍵合引線產(chǎn)生變形或連接不良等的問題。此外，在上下的半導(dǎo)體元件間配置外形比其小的襯墊或粘接層，即使在使上段側(cè)的半導(dǎo)體元件的大小從下段側(cè)的半導(dǎo)體元件伸出的情況下，也使上段側(cè)的半導(dǎo)體元件的一部分，其下方形成為中空狀態(tài)。在此種情況下也出現(xiàn)同樣的問題。
另外，當(dāng)在上段側(cè)上搭載比下段側(cè)大的半導(dǎo)體元件的情況下，由于上段側(cè)的半導(dǎo)體元件從下段側(cè)的半導(dǎo)體元件突出地配置，因此因向上段側(cè)引線鍵合時(shí)的負(fù)荷，半導(dǎo)體元件產(chǎn)生撓曲。這樣的撓曲成為半導(dǎo)體元件產(chǎn)生裂紋等的原因，并存在使連接在下段側(cè)的半導(dǎo)體元件上的鍵合引線產(chǎn)生變形或連接不良等的問題。這樣的問題不局限于在上段側(cè)上搭載比下段側(cè)大的半導(dǎo)體元件時(shí)，即使是相同形狀的半導(dǎo)體元件，在以在上段側(cè)的半導(dǎo)體元件的下方產(chǎn)生中空部的方式配置的情況下，也出現(xiàn)同樣的問題。
另外，在專利文獻(xiàn)1中，記載了在上段側(cè)疊層比下段側(cè)大的半導(dǎo)體元件的構(gòu)成中，在將下段側(cè)的半導(dǎo)體元件搭載在基板上后，進(jìn)行樹脂密封，在該樹脂密封部上搭載上段側(cè)的半導(dǎo)體元件的疊層型半導(dǎo)體器件。根據(jù)這樣的構(gòu)成，由于在上段側(cè)的半導(dǎo)體元件的下部存在樹脂密封部，因此能夠防止鍵合不良或半導(dǎo)體元件的裂紋等，相反，由于在搭載各半導(dǎo)體元件后，需要進(jìn)行樹脂密封工序，因此存在制造工時(shí)、制造成本增加的問題。另外，由于需要用于樹脂密封各半導(dǎo)體元件的空間，因此阻礙疊層型多芯片封裝體(半導(dǎo)體器件)的薄型化或小型化。
專利文獻(xiàn)1特開2001-217384號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開2002-270760號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3特開2003-261233號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4特開2003-218316號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5特開2003-100953號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)6特開2002-222913號(hào)公報(bào)如上所述，在采用以往的疊層型多芯片封裝體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件中，因下段側(cè)的半導(dǎo)體元件的鍵合引線和上段側(cè)的半導(dǎo)體元件的接觸導(dǎo)致的絕緣不良或短路等的發(fā)生，成為阻礙封裝體的薄型化的主要原因。此外，設(shè)在上段側(cè)的半導(dǎo)體元件的下表面?zhèn)鹊慕^緣層，雖對(duì)上述的絕緣不良或短路等的抑制顯出效果，但導(dǎo)致起因于絕緣層和粘接劑層的熱膨脹率差異等的層間剝離或制造成本的增加等。進(jìn)而，在上段側(cè)的半導(dǎo)體元件的下方產(chǎn)生中空部的疊層結(jié)構(gòu)中，因向上段側(cè)半導(dǎo)體元件的引線鍵合時(shí)產(chǎn)生的撓曲，存在產(chǎn)生半導(dǎo)體元件的裂紋或下段側(cè)半導(dǎo)體元件的鍵合引線的變形、連接不良等的問題。
此外，在以往的疊層型多芯片封裝體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件中，當(dāng)在上段側(cè)疊層比下段側(cè)大的半導(dǎo)體元件，或偏置地疊層上段側(cè)的半導(dǎo)體元件的情況下，上段側(cè)的半導(dǎo)體元件的一部分從下段側(cè)的半導(dǎo)體元件突出，不可避免該突出部的下方形成為中空狀態(tài)。如果突出部的下方形成為中空狀態(tài)，就會(huì)導(dǎo)致向上段側(cè)的半導(dǎo)體元件連接的鍵合引線出現(xiàn)連接不良，或上段側(cè)的半導(dǎo)體元件因引線鍵合時(shí)撓曲產(chǎn)生裂紋等的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決這樣的問題而提出的，其目的在于提供一種半導(dǎo)體器件，其除能夠防止起因于下段側(cè)的半導(dǎo)體元件的鍵合引線和上段側(cè)的半導(dǎo)體元件的接觸的絕緣不良或短路等的發(fā)生外，還能夠抑制半導(dǎo)體元件間的不良剝離或制造成本的增加等。此外，目的在于提供一種半導(dǎo)體器件，在上段側(cè)的半導(dǎo)體元件的下方產(chǎn)生中空部的疊層結(jié)構(gòu)中，能夠防止在上段側(cè)的半導(dǎo)體元件上鍵合時(shí)的撓曲的發(fā)生。
另外，目的在于提供一種半導(dǎo)體器件，其在上段側(cè)上配置有比下段側(cè)大的半導(dǎo)體元件的疊層結(jié)構(gòu)或相對(duì)于下段側(cè)的半導(dǎo)體元件偏置地配置上段側(cè)的半導(dǎo)體元件的疊層結(jié)構(gòu)中，能夠抑制起因于上段側(cè)的半導(dǎo)體元件的突出部的鍵合引線連接不良或半導(dǎo)體元件的裂紋發(fā)生等。
本發(fā)明的一方式的半導(dǎo)體器件，其特征在于，具備具有電極部的基板；第1半導(dǎo)體元件，具有通過第1鍵合引線連接在所述電極部上的第1電極焊盤，并且粘接在所述基板上；以及第2半導(dǎo)體元件，具有通過第2鍵合引線連接在所述電極部上的第2電極焊盤，并且用由同一材料形成且彈性率不同的2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層在所述第1半導(dǎo)體元件上進(jìn)行粘接。
本發(fā)明的另一方式的半導(dǎo)體器件，其特征在于進(jìn)一步在具有上述的2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層的半導(dǎo)體器件中，所述第2半導(dǎo)體元件具有從所述第1半導(dǎo)體元件的外周向外側(cè)突出的部分，并且在所述第2半導(dǎo)體元件的突出部分和所述基板的之間，通過用所述第2半導(dǎo)體元件的粘接時(shí)的溫度軟化或熔融所述2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層上的第1層來充填。
本發(fā)明的另一方式的半導(dǎo)體器件，其特征在于，具備具有電極部的基板；第1半導(dǎo)體元件，具有通過第1鍵合引線連接在所述電極部上的第1電極焊盤，并且粘接在所述基板上；以及第2半導(dǎo)體元件，具有通過第2鍵合引線連接在所述電極部上的第2電極焊盤，并且通過包括相對(duì)于粘接時(shí)的溫度可維持固態(tài)狀態(tài)的絕緣性填料的粘接劑層粘接到所述第1半導(dǎo)體元件上，并具有由所述第1半導(dǎo)體元件的外周向外側(cè)突出的部分；在所述第2半導(dǎo)體元件的突出部分和所述基板的之間，通過用所述第2半導(dǎo)體元件的粘接時(shí)的溫度軟化或熔融所述粘接劑層來充填。
本發(fā)明的另一方式的半導(dǎo)體器件，其特征在于，具備具有電極部的基板；第1半導(dǎo)體元件，具有通過第1鍵合引線連接在所述電極部上的第1電極焊盤，并且搭接在所述基板上；以及第2半導(dǎo)體元件，具有通過第2鍵合引線連接在所述電極部上的第2電極焊盤，并且搭接在所述第1半導(dǎo)體元件上，同時(shí)具有由所述第1半導(dǎo)體元件的外周向外側(cè)突出的部分；所述第2半導(dǎo)體元件的突出部分，由設(shè)在所述基板上的絕緣性柱狀體支持。
根據(jù)本發(fā)明的一方式的半導(dǎo)體器件，由于相對(duì)于第1半導(dǎo)體元件，用同一材料且彈性率不同的2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層粘接第2半導(dǎo)體元件，因此除能夠防止第1鍵合引線的變形或連接不良、第1鍵合引線和第2半導(dǎo)體元件的接觸等外，還能夠良好且低成本地粘接第1及第2半導(dǎo)體元件間，同時(shí)能夠抑制粘接工序后的元件間的剝離等。此外，根據(jù)本發(fā)明的其它方式的半導(dǎo)體器件，由于在第2半導(dǎo)體元件的從第1半導(dǎo)體元件的外周突出的部分的下方充填粘接劑層，所以能夠抑制起因于突出部下方的中空部的第2半導(dǎo)體元件的裂紋或鍵合不良等。
此外，根據(jù)本發(fā)明的其它方式的半導(dǎo)體器件，由于利用設(shè)在基板上的絕緣性柱狀體，支持第2半導(dǎo)體元件的從第1半導(dǎo)體元件的外周突出的部分，所以能夠抑制起因于第2半導(dǎo)體元件的突出部分的鍵合引線的連接不良或半導(dǎo)體元件的裂紋等。由此，能夠提供薄型且可靠性優(yōu)異的疊層型半導(dǎo)體器件。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的簡要構(gòu)成的剖面圖。
圖2是表示圖1所示的半導(dǎo)體器件的第1半導(dǎo)體元件和第2半導(dǎo)體元件的粘接所用的2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層的構(gòu)成的剖面圖。
圖3是表示圖2所示的2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層的一例制造工序的剖面圖。
圖4是用剖面表示根據(jù)本發(fā)明的第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的制造工序的主要部位的圖示。
圖5是表示在根據(jù)第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件上應(yīng)用柱狀凸起的構(gòu)成例的剖面圖。
圖6是表示應(yīng)用柱狀凸起的半導(dǎo)體器件的其它例的剖面圖。
圖7是表示根據(jù)本發(fā)明的第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的簡要構(gòu)成的俯視圖。
圖8是表示根據(jù)本發(fā)明的第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的簡要構(gòu)成的剖面圖。
圖9是用剖面表示根據(jù)本發(fā)明的第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的制造工序的主要部位的圖示。
圖10是用于說明圖7所示的半導(dǎo)體器件中的第2半導(dǎo)體元件的突出部的尺寸(中空量)的圖示。
圖11是表示第2半導(dǎo)體元件的突出部的尺寸(中空量)和中空部的充填所需的粘接劑層的厚度的一例關(guān)系的圖示。
圖12是表示根據(jù)本發(fā)明的第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的變形例的俯視圖。
圖13是表示根據(jù)本發(fā)明的第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的變形例的剖面圖。
圖14是表示根據(jù)本發(fā)明的第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的簡要構(gòu)成的俯視圖。
圖15是表示根據(jù)本發(fā)明的第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的簡要構(gòu)成的剖面圖。
圖16是表示根據(jù)本發(fā)明的第4實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的簡要構(gòu)成的俯視圖。
圖17是圖16所示的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖18是表示用于圖16所示的半導(dǎo)體器件的絕緣性柱狀體的其它構(gòu)成例的剖面圖。
圖19是表示用于圖16所示的半導(dǎo)體器件的絕緣性柱狀體的又一其它構(gòu)成例的剖面圖。
圖20是表示用于圖16所示的半導(dǎo)體器件的絕緣性柱狀體的再一其它構(gòu)成例的剖面圖。
圖21是用剖面表示根據(jù)本發(fā)明的第4實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的制造工序的主要部位的圖示。
圖22是表示根據(jù)本發(fā)明的第5實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的簡要構(gòu)成的俯視圖。
圖23是從圖16所示的半導(dǎo)體器件的正面方向看的剖面圖。
圖24是從圖16所示的半導(dǎo)體器件的側(cè)面方向看的剖面圖。
符號(hào)說明1、30、40-半導(dǎo)體器件，2-電路基板，4-電極部，5-第1半導(dǎo)體元件，6-第1粘接劑層，7-第1鍵合引線，8-第2半導(dǎo)體元件，9-第2粘接劑層(2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層)，10-第1層，11-第2層，23-柱狀凸起，31-突出部，41-第2粘接劑層，42-絕緣性填料，101、120-半導(dǎo)體器件，102-電路基板，104-電極部，105、121-第1半導(dǎo)體元件，106、122-第1粘接劑層，107、123-第1鍵合引線，108、124-第2半導(dǎo)體元件，109、125-第2粘接劑層，110、130-突出部，111-絕緣性柱狀體，112-樹脂柱，113-加強(qiáng)材料，114、115-樹脂層，116-阻擋框，117、126-第2鍵合引線，127-第3半導(dǎo)體元件，128-第3粘接劑層，129-第3鍵合引線。
具體實(shí)施例方式
以下，參照

實(shí)施本發(fā)明的方式。另外，以下，基于

本發(fā)明的實(shí)施方式，但這些附圖是為圖解而提供的，本發(fā)明并不局限于這些附圖。
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的簡要構(gòu)成的剖面圖。該圖所示的半導(dǎo)體器件(半導(dǎo)體封裝體)1，作為元件安裝基板，具有電路基板2。電路基板2，能夠采用樹脂基板、陶瓷基板、玻璃基板等由各種材料構(gòu)成的基板。作為樹脂基板，使用一般的多層鍍銅膜疊層板(多層印刷布線板)等。在電路基板2的下表面?zhèn)?，形成軟焊料凸起等外部連接端子3。另外，在成為電路基板2的元件安裝面的上表面?zhèn)?，設(shè)置例如通過內(nèi)層布線(未圖示)與外部連接端子3電連接的電極部4。該電極部4成為引線鍵合部。
在上述的電路基板2的安裝面(上面)上，通過第1粘接劑層6粘接第1半導(dǎo)體元件5。第1粘接劑層6，采用一般的小片粘接材(小片粘接薄膜等)。設(shè)在第1半導(dǎo)體元件5的上表面?zhèn)鹊牡?電極焊盤，經(jīng)由第1鍵合引線7與電路基板2的電極部4電連接。在第1半導(dǎo)體元件5上，例如采用第2粘接劑層9粘接與其同形狀的第2半導(dǎo)體元件8。
用于粘接第1半導(dǎo)體元件5和第2半導(dǎo)體元件8的第2粘接劑層9，如圖2所示，具有由配置在第1半導(dǎo)體元件5側(cè)的第1層10和配置在第2半導(dǎo)體元件側(cè)的第2層11形成的2層結(jié)構(gòu)。上述第1層10和第2層11，除用同一材料即同一粘接劑用樹脂材料形成之外，具有不同的彈性率。第1層10和第2層11，基于這樣的彈性率，軟化或熔融溫度有所不同。具體是，第1層10用第2半導(dǎo)體元件8的粘接時(shí)的溫度軟化或熔融，第2層11相對(duì)于粘接時(shí)的溫度維持層形狀。
即，第2粘接劑層9上的第1層10，用第2半導(dǎo)體元件8的粘接時(shí)的溫度軟化或熔融，起到作為粘接劑的作用。另外，第2層11，相對(duì)于第2半導(dǎo)體元件8的粘接時(shí)的溫度維持層形狀，起到作為絕緣層的作用，防止發(fā)生伴隨第2半導(dǎo)體元件8和第1鍵合引線7的接觸的絕緣不良或短路等。這樣的2層結(jié)構(gòu)的第2粘接劑層9的形成材料，采用相同的粘接劑用樹脂材料，例如環(huán)氧樹脂這樣的熱硬化性的絕緣樹脂材料。2層結(jié)構(gòu)的第2粘接劑層9，例如可通過使形成第1層10和第2層11時(shí)的熱硬化性樹脂清漆的干燥溫度或干燥時(shí)間不同來獲得。
2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層9，例如按以下制作。首先，如圖3(a)所示，在將環(huán)氧樹脂清漆(A步驟)涂敷在成為支持體的薄膜基體材料12上后，例如在150℃使該涂敷層干燥，形成半硬化狀態(tài)(B步驟)的第2層11。接著，在第2層11上，再次涂敷相同的環(huán)氧樹脂清漆(A步驟)，例如在130℃使該涂敷層干燥，形成半硬化狀態(tài)(B步驟)的第1層10。這樣的2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層9，被用作在將第2半導(dǎo)體元件8粘接在第1半導(dǎo)體元件5上時(shí)的粘接劑薄膜。此外，2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層9也可以直接形成在第2半導(dǎo)體元件8的背面上。
如上所述，通過用不同的溫度干燥環(huán)氧樹脂清漆，能夠形成彈性率進(jìn)而軟化或熔融溫度不同的第1層10和第2層11。具體是，在用大于等于第1層10的干燥溫度(大于等于130℃)且低于第2層11的干燥溫度(低于150℃)的溫度加熱時(shí)，第2層11維持層形狀，而只有第1層10軟化或熔融。因而，通過將第2半導(dǎo)體元件8的粘接時(shí)的溫度設(shè)定在上述的溫度范圍(例如大于等于130℃且小于150℃)，除能夠維持第2層11的層形狀，起到作為絕緣層的作用外，還能夠使第1層10軟化或熔融，使其起到良好地作為粘接劑的作用。
另外，代替上述的環(huán)氧樹脂清漆的干燥溫度的控制，通過使涂敷環(huán)氧樹脂清漆后的干燥時(shí)間不同，也能夠得到具有第1層10和第2層11的2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層9。在此種情況下，在將例如環(huán)氧樹脂清漆(A步驟)涂敷在成為支持體的薄膜基體材料12上后，例如用預(yù)定的溫度使該涂敷層干燥，形成半硬化狀態(tài)(B步驟)的第2層11。接著，在第2層11上，再次涂敷環(huán)氧樹脂清漆(A步驟)，用與第2層11相同的溫度且用比第2層11短的時(shí)間使該涂敷層干燥。這樣也能夠得到彈性率進(jìn)而軟化或熔融溫度不同的第1層10和第2層11。
采用2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層9粘接在第1半導(dǎo)體元件5上的第2半導(dǎo)體元件8，在設(shè)在其上表面?zhèn)鹊牡?電極焊盤上連接第2鍵合引線13，進(jìn)而通過第2鍵合引線13，與電路基板2的電極部4電連接。另外，通過采用例如環(huán)氧樹脂這樣的密封樹脂14密封疊層、配置在電路基板2上的第1半導(dǎo)體元件5及第2半導(dǎo)體元件8，構(gòu)成疊層型多芯片封裝體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件1。
另外，在圖1中，說明了疊層2個(gè)半導(dǎo)體元件5、8的結(jié)構(gòu)，但是半導(dǎo)體元件的疊層數(shù)并不局限于此，當(dāng)然也可以是3個(gè)或3個(gè)以上。在疊層3個(gè)或3個(gè)以上的半導(dǎo)體元件，構(gòu)成半導(dǎo)體器件的情況下，半導(dǎo)體元件間的粘接，采用2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層，即采用具有用半導(dǎo)體元件的粘接時(shí)的溫度軟化或熔融的第1層和維持層形狀的第2層的粘接劑層。
上述的第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件1，例如可按以下制作。關(guān)于半導(dǎo)體器件1的制造工序，參照?qǐng)D4說明。如圖4(a)所示，在電路基板2上，采用第1粘接劑層6粘接第1半導(dǎo)體元件5。接著，實(shí)施引線鍵合工序，用第1鍵合引線7電連接電路基板2的電極部4和第1半導(dǎo)體元件5的電極焊盤。然后，如圖4(b)所示，將粘接搭載有第1半導(dǎo)體元件5的電路基板2載置在加熱臺(tái)21上。
另外，在第2半導(dǎo)體元件8的下表面?zhèn)?，粘附基于圖3所示的制造工序等制作的2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層(2層結(jié)構(gòu)的粘接劑薄膜)9。此時(shí)，2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層9，以將第2層11即相對(duì)于粘接時(shí)的溫度維持層形狀的第2層11配置在第2半導(dǎo)體元件8側(cè)的方式粘附。第1層10以與第1半導(dǎo)體元件5相接的方式配置。用安裝工具22保持這樣粘附2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層9的第2半導(dǎo)體元件8。安裝工具22，例如具有半導(dǎo)體元件8的吸附保持單元和加熱機(jī)構(gòu)。另外，2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層9，也可以在第2半導(dǎo)體元件8的下面，依次涂敷熱硬化性樹脂清漆等地形成。
接著，如圖4(c)所示，在與第1半導(dǎo)體元件5位置對(duì)準(zhǔn)后，使保持在安裝工具22上的第2半導(dǎo)體元件8下降，使第2粘接劑層9與第1半導(dǎo)體元件5接觸，同時(shí)采用加熱臺(tái)21及安裝工具22中的至少一方，加熱第2粘接劑層9。此時(shí)的加熱溫度，設(shè)為大于等于第1層10的干燥溫度且小于第2層11的干燥溫度。在如上所述用150℃干燥第2層11，用130℃干燥第1層10的情況下，將第2粘接劑層9的加熱溫度(第2半導(dǎo)體元件8的粘接時(shí)的溫度)，設(shè)為例如140±5℃。
在用上述的溫度加熱第2粘接劑層9的情況下，第1層10軟化或熔融，起到作為粘接第1半導(dǎo)體元件5和第2半導(dǎo)體元件8的粘接劑的作用。此外，由于第1層10在加熱時(shí)軟化或熔融，因此第1鍵合引線7進(jìn)入到第1層10內(nèi)。由此，能夠防止第1鍵合引線7因壓壞而產(chǎn)生變形或連接不良等。另外，由于第2層11相對(duì)于上述的加熱溫度維持層形狀，起到作為絕緣層的作用，因此能夠防止進(jìn)入到第1層10內(nèi)的第1鍵合引線7與第2半導(dǎo)體元件8接觸。由此，能夠有效地防止發(fā)生伴隨第1鍵合引線7與第2半導(dǎo)體元件8的接觸的絕緣不良或短路等。
在2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層9中，第1層10的厚度根據(jù)第1鍵合引線7的高度適宜設(shè)定。例如，在第1鍵合引線7的高度(第1半導(dǎo)體元件5上的最大高度)為60±15μm的情況下，優(yōu)選用加熱溫度軟化或熔融的第1層10的厚度為例如75±15μm。另外，相對(duì)于加熱溫度維持層形狀的第2層11的厚度，只要能夠得到作為絕緣層的功能就可以，例如優(yōu)選設(shè)定在10μm左右。如果第2層11的厚度太厚，則阻礙半導(dǎo)體器件1的薄型化。
在采用2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層9，將第2半導(dǎo)體元件8粘接在第1半導(dǎo)體元件5上后，實(shí)施引線鍵合工序，用第2鍵合引線13電連接電路基板2的電極部4和第2半導(dǎo)體元件8的電極焊盤。其后，通過實(shí)施外部連接端子3的形成工序、利用密封樹脂14的樹脂密封工序等，得到疊層型多芯片封裝體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件1。
如上所述，通過采用彈性率不同的2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層9，除能夠防止第1鍵合引線7的變形或連接不良，以及第1鍵合引線7和第2半導(dǎo)體元件8的接觸等外，還能夠在第1半導(dǎo)體元件5上良好且低成本地粘接第2半導(dǎo)體元件8。此外，由于用同一材料形成2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層9，因此在第2半導(dǎo)體元件8的粘接工序后，不會(huì)產(chǎn)生層間剝離等，進(jìn)而能夠抑制粘接所需的制造工時(shí)或制造成本的增加。
即，在以往的采用絕緣層和粘接劑層的疊層結(jié)構(gòu)中，因絕緣層和粘接劑層的熱膨脹率差異等，導(dǎo)致層間剝離等，但在用同一材料形成的2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層9中，不會(huì)因熱膨脹率差異等而產(chǎn)生層間剝離。進(jìn)而，通過采用2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層9，粘接第1半導(dǎo)體元件5和第2半導(dǎo)體元件8，由于粘接工序本身能夠取為與以往的采用1層結(jié)構(gòu)的小片粘接薄膜的粘接工序相同，因此不會(huì)導(dǎo)致粘接所需的制造工時(shí)或制造成本的增加。即，能夠削減以往的形成絕緣層所需的工時(shí)或成本。
此外，由于用具有作為絕緣層的功能的第2層11，防止第1鍵合引線7和第2半導(dǎo)體元件8的接觸，因此能夠?qū)⒌?粘接劑層9的厚度，設(shè)定在可不使第1鍵合引線7變形地收進(jìn)第1層10的范圍內(nèi)。因而，與通過襯墊設(shè)定第1半導(dǎo)體元件和第2半導(dǎo)體元件之間的間隔的以往的疊層型半導(dǎo)體器件相比，能夠謀求半導(dǎo)體器件1的薄型化。即，能夠?qū)崿F(xiàn)薄型化和可靠性的提高兩立的疊層型多芯片封裝體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件1。
在上述的實(shí)施方式中，按具有作為粘接劑的功能的第1層10的厚度，預(yù)定從第1半導(dǎo)體元件5到具有作為絕緣層的功能的第2層11的距離，換句話講，即為配置第1鍵合引線7的部分高度，但是，例如，如圖5所示，也可以在不用于連接第1半導(dǎo)體元件5的電極焊盤上形成柱狀凸起23，預(yù)定第1半導(dǎo)體元件5及第2半導(dǎo)體元件8間的距離。由此，能夠更可靠地防止第2層11與第1鍵合引線7的接觸造成的損傷或變形等。
圖5所示的半導(dǎo)體器件1，在不用于連接第1半導(dǎo)體元件5的電極焊盤，即非連接焊盤上，形成由金屬材料或樹脂材料等構(gòu)成的柱狀凸起23。柱狀凸起23的高度，設(shè)定為高于第1鍵合引線7的高度。第2半導(dǎo)體元件8，由于柱狀凸起23具有作為襯墊的功能，因此不會(huì)由此向下下降。因而，能夠防止第1鍵合引線7與第2層11接觸，能夠更可靠地防止第1鍵合引線7的損傷或變形等。柱狀凸起23也可以形成在1處，但優(yōu)選設(shè)置在通過第1半導(dǎo)體元件5的重心的3處或3處以上。
柱狀凸起23，對(duì)于用1層結(jié)構(gòu)的粘接劑層粘接第1半導(dǎo)體元件和第2半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體器件也有效。圖6是表示用1層結(jié)構(gòu)的粘接劑層24粘接有第1半導(dǎo)體元件5和第2半導(dǎo)體元件8的半導(dǎo)體器件。在這樣的半導(dǎo)體器件中，在第1半導(dǎo)體元件5的非連接焊盤上，形成柱狀凸起23。柱狀凸起23的高度設(shè)定為大于第1鍵合引線7的高度。因而，能夠防止第1鍵合引線7與第2層11的接觸。
接著，參照?qǐng)D7及圖8說明根據(jù)本發(fā)明的第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件。圖7是表示根據(jù)第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的簡要構(gòu)成的俯視圖，圖8是其剖面圖。另外，對(duì)于與所述第1實(shí)施方式相同的部分，附加同一符號(hào)，并部分省略其說明。
圖7及圖8所示的半導(dǎo)體器件30，與所述的第1實(shí)施方式同樣，通過第1粘接劑層6將第1半導(dǎo)體元件5粘接在電路基板2上。第1半導(dǎo)體元件5的電極焊盤，通過第1鍵合引線7與電路基板2的電極部4電連接。在第1半導(dǎo)體元件5上，采用具有第1層10和第2層11的2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層9，粘接第2半導(dǎo)體元件8。第2半導(dǎo)體元件8的電極焊盤，通過第2鍵合引線13與電路基板2的電極部4電連接。
第2半導(dǎo)體元件8，相對(duì)于第1半導(dǎo)體元件5偏置地配置。因而，相當(dāng)于第2半導(dǎo)體元件8的引線鍵合部的兩端部，從第1半導(dǎo)體元件5的外周向外側(cè)突出。由于在這些突出部31的下側(cè)不存在第1半導(dǎo)體元件5，因此原樣不變地在第2半導(dǎo)體元件8的下方，具體是突出部31的下方形成中空部。如果對(duì)具有這樣的突出部31的第2半導(dǎo)體元件8的電極焊盤實(shí)施引線鍵合，由于第2半導(dǎo)體元件8因鍵合時(shí)的負(fù)荷撓曲，因此存在在第2半導(dǎo)體元件8上產(chǎn)生裂紋等，或產(chǎn)生鍵合不良等的問題。
因此，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件30中，在第2半導(dǎo)體元件8的突出部31和電路基板2之間的空間內(nèi)，通過用粘接第2半導(dǎo)體元件8時(shí)的加熱溫度(粘接時(shí)的溫度)軟化或熔融2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層9上的第1層10來填充。即，為了不在突出部31的下方產(chǎn)生中空部，將用加熱溫度軟化或熔融的第1層10的一部分充填到第2半導(dǎo)體元件8的突出部31的下方。由此，由于在第2半導(dǎo)體元件8的突出部31的下方，存在構(gòu)成第1層10的粘接劑樹脂，所以在引線鍵合時(shí)第2半導(dǎo)體元件8不撓曲，能夠防止第2半導(dǎo)體元件8發(fā)生裂紋或鍵合不良等。
上述的第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件30，例如可按以下制作。另外，對(duì)于與根據(jù)第1實(shí)施方式形成的半導(dǎo)體器件1的制造工序相同的部分，省略部分說明。首先，如圖9(a)所示，將粘接搭載有第1半導(dǎo)體元件5的電路基板2，放置在加熱臺(tái)21上。另外，用安裝工具22保持在下表面?zhèn)日掣接?層結(jié)構(gòu)的粘接劑層9的第2半導(dǎo)體元件8。另外，2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層9，也可以通過在第2半導(dǎo)體元件8的下面依次涂敷熱硬化性樹脂清漆而形成。
在粘附在第2半導(dǎo)體元件8的下面的2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層9上，相對(duì)于加熱溫度可維持層形狀的第2層11的厚度，與第1實(shí)施方式同樣，只要是能夠得到作為絕緣層的功能的厚度(例如10μm)就可以。另外，第1層10不只是粘接第1半導(dǎo)體元件5和第2半導(dǎo)體元件8，需要設(shè)定成能夠供給可以充分充填第2半導(dǎo)體元件8的突出部31的下方的絕緣樹脂的厚度。但是，如果構(gòu)成第1層10的粘接劑樹脂(絕緣樹脂)的量過多，第1層10就會(huì)從第2半導(dǎo)體元件8的外周部突出，出現(xiàn)不妥當(dāng)。
因此，2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層9上的第1層10，即用加熱溫度軟化或熔融的粘接劑樹脂層10的厚度，考慮第1半導(dǎo)體元件5和第2半導(dǎo)體元件8的粘接所需的量、和第2半導(dǎo)體元件8的突出部31的下方(中空部)的充填所需的量而設(shè)定。例如，如圖10所示，在第2半導(dǎo)體元件8的寬度W2為10mm(整體形狀為10×10mm)，突出部31的寬度(中空量)為xmm，第1半導(dǎo)體元件5的寬度W1為(10-2x)mm，臺(tái)階差(從基板2表面到第1半導(dǎo)體元件5的上面的高度)為0.2mm的情況下，充填中空量為xmm的突出部31下方的中空部所需的第1層10的厚度，例如，如圖11所示。
下面，如圖9(b)所示，在與第1半導(dǎo)體元件5位置對(duì)準(zhǔn)后，降下保持在安裝工具22上的第2半導(dǎo)體元件8，用適度的壓力，使第2粘接劑層9與第1半導(dǎo)體元件5接觸，同時(shí)采用加熱臺(tái)21及安裝工具22中的至少一方，加熱第2粘接劑層9。此時(shí)的加熱溫度，與第1實(shí)施方式同樣，設(shè)為大于等于第1層10的干燥溫度且小于第2層11的干燥溫度。在該加壓、加熱工序中，由于按如上所述控制2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層9上的第1層10的厚度，因此不會(huì)使第1層10由第2半導(dǎo)體元件8的外周部突出，能夠用構(gòu)成第1層10的粘接劑樹脂(絕緣樹脂)，良好地充填第2半導(dǎo)體元件8的突出部31下方的中空部。
在將第2半導(dǎo)體元件8粘接在第1半導(dǎo)體元件5上，同時(shí)用粘接劑樹脂(絕緣樹脂)充填第2半導(dǎo)體元件8的突出部31下方的中空部后，用第2鍵合引線13，電連接電路基板2的電極部4和第2半導(dǎo)體元件8的電極焊盤。此時(shí)，由于在相當(dāng)于第2半導(dǎo)體元件8的引線鍵合部的突出部31下方，埋入粘接劑樹脂，所以能夠防止引線鍵合時(shí)的第2半導(dǎo)體元件8的撓曲。因而，能夠大幅度抑制因鍵合時(shí)的負(fù)荷在第2半導(dǎo)體元件8產(chǎn)生的裂紋或鍵合不良等。然后，與第1實(shí)施方式同樣，通過實(shí)施外部連接端子的形成工序、利用密封樹脂的密封工序等，得到疊層型多芯片封裝體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件30。
根據(jù)上述的第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件30，與第1實(shí)施方式同樣，除能夠良好且低成本地粘接第1半導(dǎo)體元件5及第2半導(dǎo)體元件8外，能夠大幅度抑制起因于第2半導(dǎo)體元件8的偏置配置的第2半導(dǎo)體元件8的裂紋或鍵合不良等。另外，這樣的構(gòu)成及效果不只局限于偏置地配置第2半導(dǎo)體元件8的情況，例如，如圖12及圖13所示，在第1半導(dǎo)體元件5上配置形狀比其大的第2半導(dǎo)體元件8的情況下，也有效地發(fā)揮作用。
圖12及圖13所示的半導(dǎo)體器件30，在第1半導(dǎo)體元件5上，采用2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層9粘接形狀比其大的第2半導(dǎo)體元件8。因而，相當(dāng)于第2半導(dǎo)體元件8的引線鍵合部的外周部，由第1半導(dǎo)體元件5的外周向外側(cè)突出。這些突出部31下方的中空部，分別通過用粘接第2半導(dǎo)體元件8時(shí)的加熱溫度(粘接時(shí)的溫度)軟化或熔融2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層9上的第1層10被充填。因而，由于在第2半導(dǎo)體元件8的突出部31的下方，存在構(gòu)成第1層10的粘接劑樹脂，所以在引線鍵合時(shí)第2半導(dǎo)體元件8不撓曲，能夠防止第2半導(dǎo)體元件8發(fā)生裂紋或鍵合不良等。
接著，參照?qǐng)D14及圖15說明根據(jù)本發(fā)明的第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件。圖14是表示根據(jù)第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的簡要構(gòu)成的俯視圖，圖15是其剖面圖。另外，對(duì)于與所述第1及第2實(shí)施方式相同的部分，附加同一符號(hào)，并部分省略其說明。
圖14及圖15所示的半導(dǎo)體器件40，與所述第1及第2實(shí)施方式同樣，通過第1粘接劑層6，將第1半導(dǎo)體元件5粘接在電路基板2上。第1半導(dǎo)體元件5的電極焊盤，通過第1鍵合引線7與電路基板2的電極部4電連接。在第1半導(dǎo)體元件5上，通過第2粘接劑層41粘接第2半導(dǎo)體元件8。第2半導(dǎo)體元件8的電極焊盤，通過第2鍵合引線13與電路基板2的電極部4電連接。
將第2半導(dǎo)體元件8粘接在第1半導(dǎo)體元件5上的第2粘接劑層41，且有相對(duì)于粘接時(shí)的溫度(加熱溫度)可維持固態(tài)狀態(tài)的絕緣性填料42，該絕緣性填料42具有作為保持第1半導(dǎo)體元件5及第2半導(dǎo)體元件8間的距離的襯墊的功能。因而，除能夠防止第1鍵合引線7的變形或連接不良、以及第1鍵合引線7和第2半導(dǎo)體元件8的接觸等外，還能夠良好且低成本地在第1半導(dǎo)體元件5上粘接第2半導(dǎo)體元件8。
配置在第2粘接劑層41內(nèi)的絕緣性填料42，例如由相對(duì)于粘接第2半導(dǎo)體元件8時(shí)的溫度(加熱溫度)能維持耐熱性和形狀的、具有強(qiáng)度(形狀維持功能)的絕緣性樹脂構(gòu)成，其具體的材料不特別限定。作為絕緣性填料42的具體的構(gòu)成材料，可列舉聚酰亞胺樹脂、硅樹脂、丙烯酸類樹脂、氨基甲酸乙酯樹脂等熱硬化性樹脂。采用具有由這樣的絕緣性樹脂構(gòu)成的絕緣性填料42的粘接劑樹脂(環(huán)氧樹脂等)，將第2半導(dǎo)體元件8粘接在第1半導(dǎo)體元件5上。
進(jìn)而，相對(duì)于第1半導(dǎo)體元件5偏置地配置第2半導(dǎo)體元件8。因而，相當(dāng)于第2半導(dǎo)體元件8的引線鍵合部的兩端部，從第1半導(dǎo)體元件5的外周向外側(cè)突出。在這些突出部31的下方，通過用粘接第2半導(dǎo)體元件8時(shí)的加熱溫度(粘接時(shí)的溫度)軟化或熔融第2粘接劑層41來填充。即，以使不在突出部31的下方產(chǎn)生中空部地，向第2半導(dǎo)體元件8的突出部31的下方，充填用加熱溫度軟化或熔融的第2粘接劑層41的一部分。第2粘接劑層41的厚度，與第2實(shí)施方式同樣，優(yōu)選根據(jù)中空部的充填量適宜設(shè)定。
根據(jù)上述的第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件40，與第1及第2實(shí)施方式同樣，除能夠良好且低成本地粘接第1半導(dǎo)體元件5及第2半導(dǎo)體元件8間外，還能夠大幅度抑制起因于第2半導(dǎo)體元件8的偏置配置的第2半導(dǎo)體元件8的裂紋或鍵合不良等。這樣的構(gòu)成及效果，與第2實(shí)施方式同樣，在第1半導(dǎo)體元件上配置形狀比其大的第2半導(dǎo)體元件的情況下，也有效地發(fā)揮作用。
圖16、17是表示根據(jù)本發(fā)明的第4實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的簡要構(gòu)成的俯視、剖面圖。該圖所示的半導(dǎo)體器件(半導(dǎo)體封裝體)101，作為元件安裝基板，具有電路基板102。電路基板102，能夠采用樹脂基板、陶瓷基板、玻璃基板等由各種材料構(gòu)成的基板。作為樹脂基板，使用一般的多層鍍銅膜疊層板(多層印刷布線板)等。在電路基板102的下表面?zhèn)?，形成軟焊料凸起等外部連接端子103。另外，在成為電路基板102的元件安裝面的上表面?zhèn)?，設(shè)置例如通過內(nèi)層布線(未圖示)與外部連接端子103電連接的電極部104。該電極部104成為引線鍵合部。
在電路基板102的安裝面(上面)上，通過第1粘接劑層106粘接第1半導(dǎo)體元件105。第1粘接劑層106，采用一般的小片粘接材料(小片粘接薄膜等)。設(shè)在第1半導(dǎo)體元件105的上表面?zhèn)鹊牡?電極焊盤，經(jīng)由第1鍵合引線107與電路基板102的電極部104電連接。在第1半導(dǎo)體元件105上，通過第2粘接劑層109粘接比其形狀大的第2半導(dǎo)體元件108。第2粘接劑層109，與第1粘接劑層106同樣，采用一般的小片粘接材料(小片粘接薄膜等)。
如上所述，由于第2半導(dǎo)體元件108具有比第1半導(dǎo)體元件105大的形狀，因此相當(dāng)于第2半導(dǎo)體元件108的引線鍵合部的外周部，由第1半導(dǎo)體元件105的外周向外側(cè)突出。由于在相當(dāng)于第2半導(dǎo)體元件108的外周部的突出部110的下側(cè)不存在第1半導(dǎo)體元件105，因此照原樣地形成第2半導(dǎo)體元件108的突出部110向中空部突出的狀態(tài)。如果對(duì)具有這樣的突出部110的第2半導(dǎo)體元件108的電極焊盤實(shí)施引線鍵合，由于第2半導(dǎo)體元件108因鍵合時(shí)的負(fù)荷撓曲，因此存在在第2半導(dǎo)體元件108上產(chǎn)生裂紋等，或產(chǎn)生鍵合不良等的問題。
因此，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件101中，在第2半導(dǎo)體元件108的突出部110的下方，預(yù)先設(shè)置絕緣性柱狀體111。即，第2半導(dǎo)體元件108的突出部110，由設(shè)在電路基板102的預(yù)定位置上的絕緣性柱狀體111支持。在該實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件101中，各突出部110，由多個(gè)例如3個(gè)絕緣性柱狀體111支持在第2半導(dǎo)體元件108的每一邊上。配設(shè)在第2半導(dǎo)體元件108的各邊的每一邊上的絕緣性柱狀體111的數(shù)量也可以是1個(gè)，但從提高剛性，并使疊層時(shí)或連接時(shí)的負(fù)荷分散的角度考慮，優(yōu)選，由多個(gè)絕緣性柱狀體111支持在第2半導(dǎo)體元件108的每邊上。
支持突出部110的絕緣性柱狀體111，至少由絕緣性樹脂等絕緣材料構(gòu)成與第2半導(dǎo)體元件108的搭接部。圖16所示的半導(dǎo)體器件101中的絕緣性柱狀體111，是通過柱狀涂敷例如環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、硅樹脂、丙烯酸類樹脂等熱硬化性樹脂形成的。此外，也可以根據(jù)絕緣性柱狀體111的高度，例如，如圖18所示，重疊形成多個(gè)樹脂柱112。由此，能夠減小絕緣性柱狀體111的高度的偏差等。重疊的樹脂柱112的個(gè)數(shù)，可根據(jù)絕緣性柱狀體111的高度和成為樹脂柱112的形成材料的樹脂組成物的粘度等適宜設(shè)定。圖18是表示依次涂敷形成3個(gè)樹脂柱112的狀態(tài)。
此外，在謀求提高絕緣性柱狀體111的成型性或強(qiáng)度等方面，例如，如圖19所示，也可以在絕緣性柱狀體111的內(nèi)部配置加強(qiáng)材料113。加強(qiáng)材料113，可采用例如絕緣性樹脂成型體或絕緣性無機(jī)物(玻璃或陶瓷等)、或金屬部件等。具有這樣的加強(qiáng)材料113的絕緣性柱狀體111，首先在電路基板2上形成下部樹脂層114，在其上配置加強(qiáng)材料113，然后形成成為與第2半導(dǎo)體元件108的搭接部的上部樹脂層115，這樣進(jìn)行制作。通過在絕緣性柱狀體111的內(nèi)部配置加強(qiáng)材料113，能夠減小絕緣性柱狀體111的高度的偏差等，并且通過提高強(qiáng)度或硬度，進(jìn)一步易于引線鍵合。
此外，如圖20所示，也可以預(yù)先采用高粘度的樹脂組成物，設(shè)置阻擋框116，在其內(nèi)部形成絕緣性柱狀體111。通過在絕緣性柱狀體111的外周設(shè)置阻擋框116，即使是比較高的絕緣性柱狀體111，也能夠良好地形成，此外還能夠抑制絕緣性柱狀體111的疊層時(shí)或連接時(shí)的倒塌等。另外，由于能夠抑制形成絕緣性柱狀體111時(shí)的樹脂材料向平面方向的擴(kuò)展，因此能夠防止樹脂附著到在電路基板102上的電極部104上等。
搭載在第1半導(dǎo)體元件105上的第2半導(dǎo)體元件108，在設(shè)在其上表面?zhèn)鹊牡?電極焊盤上連接第2鍵合引線117，進(jìn)而通過第2鍵合引線117與電路基板102的電極部4電連接。在對(duì)第2半導(dǎo)體元件108實(shí)施引線鍵合時(shí)，由于第2半導(dǎo)體元件108的突出部110，由設(shè)在電路基板102上的絕緣性柱狀體111支持，因此能夠抑制引線鍵合時(shí)的負(fù)荷造成的第2半導(dǎo)體元件108的撓曲。由此，能夠有效地防止因第2半導(dǎo)體元件108撓曲而發(fā)生的裂紋或鍵合不良(連接不良)等。進(jìn)而，來能夠防止起因于第2半導(dǎo)體元件108的撓曲的第1鍵合引線107的變形或連接不良等。
然后，通過采用例如環(huán)氧樹脂這樣的密封樹脂118，密封疊層、配置在電路基板102上的第1半導(dǎo)體元件105及第2半導(dǎo)體元件108，構(gòu)成疊層型多芯片封裝體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件101。另外，在圖16中，說明了疊層2個(gè)半導(dǎo)體元件105、108的結(jié)構(gòu)，但是半導(dǎo)體元件的疊層數(shù)并不局限于此，當(dāng)然也可以是3個(gè)或3個(gè)以上。即使在疊層3個(gè)或3個(gè)以上的半導(dǎo)體元件構(gòu)成半導(dǎo)體器件的情況下，通過分別由絕緣性柱狀體支持第2段或第2段以上的半導(dǎo)體元件的突出部，也能夠有效地防止發(fā)生元件裂紋或鍵合不良等。
上述的第4實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件101，例如可按以下制作。關(guān)于半導(dǎo)體器件101的制造工序，參照?qǐng)D21說明。首先，如圖21(a)所示，在電路基板102上，采用第1粘接劑層106粘接第1半導(dǎo)體元件105。接著，實(shí)施引線鍵合工序，用第1鍵合引線107電連接電路基板102的電極部104和第1半導(dǎo)體元件105的電極焊盤。
接著，如圖21(b)所示，在粘接搭載有第1半導(dǎo)體元件105的電路基板102的預(yù)定的位置上形成絕緣性柱狀體111。絕緣性柱狀體111，如上所述，通過柱狀涂敷環(huán)氧樹脂等熱硬化性樹脂而形成。絕緣性柱狀體111，如圖18所示，也可以以重疊多個(gè)樹脂柱的方式形成。此外，也可以采用具有圖19或圖20所示結(jié)構(gòu)的絕緣性柱狀體111。無論采用哪種結(jié)構(gòu)，都至少由絕緣性樹脂形成與第2半導(dǎo)體元件108的搭接部。進(jìn)而，在第1半導(dǎo)體元件105上，載置成為第2粘接劑層109的小片粘接材料等。
接著，如圖21(c)所示，在第1半導(dǎo)體元件105上位置對(duì)準(zhǔn)地配置第2半導(dǎo)體元件108后，用適度的加壓力使第2半導(dǎo)體元件108與第1半導(dǎo)體元件105接觸，同時(shí)加熱第2粘接劑層109，將第2半導(dǎo)體元件108粘接在第1半導(dǎo)體元件105上。此時(shí)，第2半導(dǎo)體元件108的突出部110與絕緣性柱狀體111接觸，粘接突出部110和絕緣性柱狀體111。這樣，用絕緣性柱狀體111支持第2半導(dǎo)體元件108的突出部110。
然后，如圖21(d)所示，對(duì)第2半導(dǎo)體元件108實(shí)施引線鍵合工序，用第2鍵合引線117電連接電路基板102的電極部104和第2半導(dǎo)體元件108的電極焊盤。此時(shí)，第2半導(dǎo)體元件108的突出部110，由絕緣性柱狀體111支持，由于能夠抑制引線鍵合時(shí)的負(fù)荷造成的第2半導(dǎo)體元件108的撓曲，因此能夠有效地防止第2半導(dǎo)體元件108的裂紋或鍵合不良，或第1鍵合引線107的變形或連接不良等。另外，通過實(shí)施外部連接端子103的形成工序、利用密封樹脂118的樹脂密封工序等，可得到疊層型多芯片封裝體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件101。
如上所述，通過由絕緣性柱狀體111支持第2半導(dǎo)體元件108的突出部110，能夠有效地防止起因于突出部110的元件裂紋或鍵合引線的連接不良等。此外，由于擴(kuò)大連接條件即負(fù)荷或超聲波輸出的選擇范圍，因此能夠更好地對(duì)第2半導(dǎo)體元件108實(shí)施引線鍵合。進(jìn)而，由于絕緣性柱狀體111也不阻礙半導(dǎo)體器件101的薄型化或小型化等，因此在上段側(cè)上疊層比下段側(cè)的半導(dǎo)體元件105大的半導(dǎo)體元件108的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)小型、薄型且可靠性優(yōu)異的疊層型多芯片封裝體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件1。
接著，關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的第5實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件，參照?qǐng)D22、圖23及圖24進(jìn)行說明。圖22是表示根據(jù)第5實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的簡要構(gòu)成的俯視圖，圖23是從其正面方向看的剖面圖，圖24是從側(cè)面方向看的剖面圖。另外，對(duì)于與前述第4實(shí)施方式相同的部分，附加同一符號(hào)，并部分省略其說明。
圖22、圖23及圖24所示的半導(dǎo)體器件120，與前述第1實(shí)施方式同樣，通過第1粘接劑層122，將第1半導(dǎo)體元件121粘接在電路基板102上。第1半導(dǎo)體元件121的電極焊盤，通過第1鍵合引線123，與電路基板102的電極部104電連接。在第1半導(dǎo)體元件121上，通過第2粘接劑層125，粘接形狀比其小的第2半導(dǎo)體元件124。第2半導(dǎo)體元件124的電極焊盤，通過第2鍵合引線126，與電路基板102的電極部104電連接。
在第2半導(dǎo)體元件124上，通過第3粘接劑層128，粘接第3半導(dǎo)體元件127。第3半導(dǎo)體元件127的電極焊盤，通過第3鍵合引線129，與電路基板102的電極部104電連接。在第1粘接劑層122、第2粘接劑層125和第3粘接劑層128上，與上述的第4實(shí)施方式同樣，采用通常的小片粘接材料。此處，相對(duì)于第2半導(dǎo)體元件121偏置地配置第3半導(dǎo)體元件127。因而，相當(dāng)于第3半導(dǎo)體元件127的引線鍵合部的端部，由第2半導(dǎo)體元件124的外周向外側(cè)突出。
該第3半導(dǎo)體元件127的突出部130，與上述的第1實(shí)施方式同樣，由設(shè)在電路基板102上的絕緣性柱狀體111支持。在該實(shí)施方式中，由3個(gè)絕緣性柱狀體111支持突出部130。關(guān)于絕緣性柱狀體111，與上述的第4實(shí)施方式同樣，能夠采用柱狀涂敷環(huán)氧樹脂等熱硬化型樹脂形成的、以重疊多個(gè)樹脂柱的方式形成的、以及具有圖19或圖20所示的結(jié)構(gòu)的等多種形態(tài)。另外，雖省略了圖示，但疊層、配置在電路基板102上的第1半導(dǎo)體元件121、第2半導(dǎo)體元件124及第3半導(dǎo)體元件127，用環(huán)氧樹脂等密封樹脂密封，由此構(gòu)成疊層型多芯片封裝體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件120。
在上述的第5實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件120中，由于用絕緣性柱狀體111，支持配置在第2半導(dǎo)體元件124上的第3半導(dǎo)體元件127，即相對(duì)于第2半導(dǎo)體元件124偏置的第3半導(dǎo)體元件127的突出部130，所以能夠有效地防止起因于突出部130的元件裂紋或鍵合引線的連接不良等。因而，即使在相對(duì)于下段側(cè)的半導(dǎo)體元件124偏置地在上段側(cè)上疊層半導(dǎo)體元件127的情況下，也能夠?qū)崿F(xiàn)小型、薄型且可靠性優(yōu)異的疊層型多芯片封裝體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件120。
此處，在圖22～圖24所示的半導(dǎo)體器件120中，表示通過第2半導(dǎo)體元件124，在第1半導(dǎo)體元件121上搭載有第3半導(dǎo)體元件127的構(gòu)成，但在代替第2半導(dǎo)體元件124，配置襯墊芯片的情況下，也能夠采用相同的構(gòu)成。此外，不局限于3段疊層半導(dǎo)體元件(包括襯墊芯片)的情況，即使在2段疊層半導(dǎo)體元件或4段或4段以上疊層半導(dǎo)體元件的情況下，通過用絕緣型柱狀體支持第2段或第2段以上的半導(dǎo)體元件的突出部，也能夠有效地防止元件裂紋或鍵合不良等的發(fā)生。
另外，本發(fā)明并不局限于上述的實(shí)施方式，能夠用于疊層搭載多個(gè)半導(dǎo)體元件的各種半導(dǎo)體器件。對(duì)于這樣的半導(dǎo)體器件，也包括在本發(fā)明內(nèi)。此外，本發(fā)明的實(shí)施方式，在本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)，能夠擴(kuò)展或變更，該擴(kuò)展或變更后的實(shí)施方式也包括在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，具備具有電極部的基板；第1半導(dǎo)體元件，具有通過第1鍵合引線連接在所述電極部上的第1電極焊盤，并且粘接在所述基板上；以及第2半導(dǎo)體元件，具有通過第2鍵合引線連接在所述電極部上的第2電極焊盤，并且用由同一材料形成且彈性率不同的2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層粘接到所述第1半導(dǎo)體元件上。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層具有第1層，配置在所述第1半導(dǎo)體元件側(cè)，以所述第2半導(dǎo)體元件的粘接時(shí)的溫度軟化或熔融；和第2層，配置在所述第2半導(dǎo)體元件側(cè)，相對(duì)于所述第2半導(dǎo)體元件的粘接時(shí)的溫度維持層形狀。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述第2半導(dǎo)體元件具有從所述第1半導(dǎo)體元件的外周向外側(cè)突出的部分，并且所述第2半導(dǎo)體元件的突出部分和所述基板之間，通過以所述第2半導(dǎo)體元件的粘接時(shí)的溫度軟化或熔融的所述2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層中的第1層來填充。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于在所述第1半導(dǎo)體元件和所述第2半導(dǎo)體元件之間，配置有設(shè)置在所述第1半導(dǎo)體元件的非連接焊盤上的柱狀凸起。
5.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，具備具有電極部的基板；第1半導(dǎo)體元件，具有通過第1鍵合引線連接在所述電極部上的第1電極焊盤，并且粘接在所述基板上；以及第2半導(dǎo)體元件，具有通過第2鍵合引線連接在所述電極部上的第2電極焊盤，并且通過含有相對(duì)于粘接時(shí)的溫度維持固態(tài)狀態(tài)的絕緣性填料的粘接劑層粘接到所述第1半導(dǎo)體元件上，并具有從所述第1半導(dǎo)體元件的外周向外側(cè)突出的部分；所述第2半導(dǎo)體元件的突出部分和所述基板之間，通過以所述第2半導(dǎo)體元件的粘接時(shí)的溫度軟化或熔融的所述粘接劑層來填充。
6.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，具備具有電極部的基板；第1半導(dǎo)體元件，具有通過第1鍵合引線連接在所述電極部上的第1電極焊盤，并且搭載在所述基板上；以及第2半導(dǎo)體元件，具有通過第2鍵合引線連接在所述電極部上的第2電極焊盤，并且搭載在所述第1半導(dǎo)體元件上，且具有從所述第1半導(dǎo)體元件的外周向外側(cè)突出的部分；所述第2半導(dǎo)體元件的突出部分，由設(shè)置在所述基板上的絕緣性柱狀體支持。
7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述絕緣性柱狀體，至少與所述第2半導(dǎo)體元件的接觸部由絕緣性樹脂構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述絕緣性柱狀體在其內(nèi)部配置有加強(qiáng)材料。
9.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于在所述絕緣性柱狀體的外周部設(shè)置有阻擋框。
10.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述第2半導(dǎo)體元件比所述第1半導(dǎo)體元件大，或者偏置搭載在所述第1半導(dǎo)體元件上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，具備具有電極部的基板；第1半導(dǎo)體元件，具有通過第1鍵合引線連接在所述電極部上的第1電極焊盤，并且粘接在所述基板上；以及第2半導(dǎo)體元件，具有通過第2鍵合引線連接在所述電極部上的第2電極焊盤，并且用由同一材料形成且彈性率不同的2層結(jié)構(gòu)的粘接劑層粘接到所述第1半導(dǎo)體元件上。
文檔編號(hào)H01L25/065GK1700467SQ200510070829
公開日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2005年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月20日
發(fā)明者芳村淳, 小牟田直幸, 沼田英夫 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝