專利名稱：層疊型半導(dǎo)體模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在第1半導(dǎo)體裝置上層疊第2半導(dǎo)體裝置而構(gòu)成立體的層疊型半導(dǎo)體模塊的結(jié)構(gòu)，特別涉及其安裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著對包括移動電話機(jī)或數(shù)碼照相機(jī)等的各種電子設(shè)備的小型化以及高性能化的要求，一直引人注目的有使在半導(dǎo)體基板上搭載有電子部件、尤其是1個或多個半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體裝置彼此層疊而構(gòu)成的層疊型半導(dǎo)體模塊。
層疊型半導(dǎo)體模塊通過使半導(dǎo)體裝置彼此層疊，能夠使電路基板上的占有面積大幅度減少。而且，由于各半導(dǎo)體芯片在搭載于半導(dǎo)體基板之前，已經(jīng)通過實(shí)施篩選試驗而僅將確認(rèn)為優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的進(jìn)行利用，能夠較易保證作為模塊的可靠性。
但是，在形成有布線的半導(dǎo)體基板之上搭載半導(dǎo)體芯片的方法，由于在將半導(dǎo)體芯片搭載于半導(dǎo)體基板之際，半導(dǎo)體基板容易發(fā)生翹曲，所以，所層疊的半導(dǎo)體裝置之間的連接可靠性變差。并且，還存在著難以搭載不同種芯片的問題。
對于該問題，作為第1現(xiàn)有例公開了其結(jié)構(gòu)為，具備第1半導(dǎo)體基板；第1半導(dǎo)體芯片，搭載于該第1半導(dǎo)體基板上；第2半導(dǎo)體基板；第2半導(dǎo)體芯片，搭載于該第2半導(dǎo)體基板上；突出電極，將第2半導(dǎo)體基板和第1半導(dǎo)體基板連接使得第2半導(dǎo)體基板保持在第1半導(dǎo)體芯片上；和封固材料，其以包括該突出電極的配置區(qū)域的方式而封固第2半導(dǎo)體芯片(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
由此，封固第2半導(dǎo)體芯片的封固材料不僅對第2半導(dǎo)體基板中突出電極的配置區(qū)域進(jìn)行加固，而且能夠?qū)υ诘?半導(dǎo)體基板上層疊了第2半導(dǎo)體基板時的半導(dǎo)體層疊模塊的高度增大進(jìn)行抑制。并且，還可以使搭載有第2半導(dǎo)體芯片的第2半導(dǎo)體基板的翹曲減低。因此，如上所述，半導(dǎo)體裝置彼此層疊而構(gòu)成的半導(dǎo)體模塊，可以抑制第1半導(dǎo)體基板和第2半導(dǎo)體基板之間的連接可靠性變差，同時可以實(shí)現(xiàn)節(jié)省搭載有半導(dǎo)體芯片的區(qū)域的空間。
另外，作為第2現(xiàn)有例公開了其結(jié)構(gòu)為在多個半導(dǎo)體芯片層疊而構(gòu)成的層疊型模塊中，各半導(dǎo)體芯片不僅在與層疊方向垂直的上面具備安裝之際所使用的安裝用端子和用于檢查質(zhì)量的檢查用端子，而且在與層疊方向垂直的下面具備與鄰接的其他半導(dǎo)體芯片的安裝用端子連接的安裝用焊盤(pad)、和與檢查用端子電導(dǎo)通的檢查用焊盤(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。
在這樣構(gòu)成的層疊型模塊中，通過使層疊的半導(dǎo)體芯片的檢查用端子與安裝完畢的半導(dǎo)體芯片的檢查用焊盤接合，從與安裝完畢的半導(dǎo)體芯片的檢查用焊盤電導(dǎo)通的檢查用端子輸入檢查用信號而進(jìn)行檢查。在檢查結(jié)為良好的情況下，在安裝完畢的半導(dǎo)體芯片的同一平面、即在與層疊方向垂直的平面上使檢查完畢的層疊半導(dǎo)體芯片相對基板平行移動，并通過使層疊的半導(dǎo)體芯片的安裝用端子與安裝完畢的半導(dǎo)體芯片的安裝用焊盤連接而進(jìn)行層疊。
由此，能夠在層疊之前容易地對層疊的各半導(dǎo)體芯片進(jìn)行質(zhì)量檢查。而且，由于無需將層疊的各半導(dǎo)體芯片搭載于半導(dǎo)體基板，所以，能夠使整體尺寸減??；并且，由于不需要用于將半導(dǎo)體芯片搭載于半導(dǎo)體基板的工時，所以，能夠減少制造所需的時間或人手，還可以使層疊模塊的成品率提高。
專利文獻(xiàn)1特開2004-281919號公報專利文獻(xiàn)2特開2004-281633號公報在所述第1現(xiàn)有例中，連接第2半導(dǎo)體裝置和第1半導(dǎo)體裝置的突出電極(焊錫球狀凸塊(ball bump))，位于第2半導(dǎo)體基板的背面?zhèn)?，與半導(dǎo)體芯片搭載區(qū)域相比還位于外周區(qū)域，即連接得與封固材料的配置區(qū)域相當(dāng)。因此，在半導(dǎo)體芯片尺寸大或搭載了多個的情況下，第2半導(dǎo)體基板和第1半導(dǎo)體基板的形狀也變大，使得焊錫球狀凸塊配置在較寬區(qū)域。由此，在施加有來自外部的碰撞或熱應(yīng)力等之際，容易發(fā)生連接不良，易于導(dǎo)致第1現(xiàn)有例的半導(dǎo)體裝置可靠性降低。
而且，在第2現(xiàn)有例中，是在半導(dǎo)體基板上直接層疊半導(dǎo)體芯片的構(gòu)成，并且，需要對半導(dǎo)體芯片設(shè)置支柱(pier)。因此，在與現(xiàn)有的半導(dǎo)體芯片進(jìn)行比較時，芯片面積增大。并且，需要對半導(dǎo)體芯片進(jìn)行形成支柱的加工處理，使半導(dǎo)體芯片的制造工序變得復(fù)雜。由于這些，導(dǎo)致存在著半導(dǎo)體芯片的成本增加的課題。進(jìn)而，也難以對層疊之前的半導(dǎo)體芯片進(jìn)行篩選試驗來充分確認(rèn)其可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，解決所述問題，不僅對層疊的半導(dǎo)體裝置進(jìn)行各自的可靠性確認(rèn)，而且在層疊時以及層疊后，即使施加由外部負(fù)荷或熱應(yīng)力等引起的負(fù)荷也難以產(chǎn)生連接不良，從而，提供一種可靠性高的層疊型半導(dǎo)體模塊。
本發(fā)明所涉及的層疊型半導(dǎo)體模塊，將在第1半導(dǎo)體基板搭載有第1半導(dǎo)體芯片的第1半導(dǎo)體裝置之上，層疊了在第2半導(dǎo)體基板的上面搭載有第2半導(dǎo)體芯片的第2半導(dǎo)體裝置而構(gòu)成的層疊型半導(dǎo)體模塊作為對象，在第1半導(dǎo)體基板的上面設(shè)置有第1連接用端子，并且，在第1半導(dǎo)體基板的下面設(shè)置有外部連接用端子，在第2半導(dǎo)體基板的下面的與第2半導(dǎo)體芯片對置的區(qū)域設(shè)置有第2連接用端子，第1連接用端子和第2連接用端子通過導(dǎo)電性連接部件連接。
通過采用這樣的構(gòu)成，由于第2連接用端子在第2半導(dǎo)體基板的下面，設(shè)置與搭載有第2半導(dǎo)體芯片的區(qū)域?qū)χ玫膮^(qū)域，所以，在通過導(dǎo)電性連接部件將第2連接用端子與第1半導(dǎo)體基板的第1連接用端子連接之際，可以防止由于作為剛體的第2半導(dǎo)體芯片的特性而引起的第2半導(dǎo)體基板甚至層疊型半導(dǎo)體模塊中翹曲的發(fā)生。
而且，在本發(fā)明所涉及的層疊型半導(dǎo)體模塊中，優(yōu)選第1半導(dǎo)體芯片搭載于第1半導(dǎo)體基板的中央部；優(yōu)選第2半導(dǎo)體芯片搭載于第2半導(dǎo)體基板的中央部。
這樣，如果第1半導(dǎo)體芯片搭載配置在形成有第1連接用端子的第1半導(dǎo)體基板上面的中央?yún)^(qū)域，則由于能夠使外部連接用突起電極以格柵陣列狀配置在第1半導(dǎo)體基板的整個面，所以，能夠使外部連接用突起電極的配置間距增大。而且，如果第1半導(dǎo)體芯片配置在設(shè)置有外部連接用突起電極的第1半導(dǎo)體基板下面的中央?yún)^(qū)域，則由于在第1半導(dǎo)體基板的形成有第1連接用端子的面上不存在第1半導(dǎo)體芯片，所以，可以增大用于和第2連接用端子連接的第1連接用端子的配置自由度。并且，如果第2半導(dǎo)體芯片設(shè)置在第2半導(dǎo)體基板的中央?yún)^(qū)域，則第2連接用端子也設(shè)置在該區(qū)域。即，形成有第2連接用端子的區(qū)域，是在隔著半導(dǎo)體基板而對置的面上搭載有半導(dǎo)體芯片，且為第2半導(dǎo)體基板的中央?yún)^(qū)域。因此，即使外部負(fù)荷或熱應(yīng)力等的負(fù)荷起作用，也可以減小施加于連接部的應(yīng)力，抑制連接不良的產(chǎn)生，由此，可以大幅度改善連接可靠性。
而且，在本發(fā)明所涉及的層疊型半導(dǎo)體模塊中，優(yōu)選搭載有第2半導(dǎo)體芯片的區(qū)域，比搭載有第1半導(dǎo)體芯片的區(qū)域大。
這樣，作為剛體的第2半導(dǎo)體芯片的搭載區(qū)域增大，在增加第2連接用端子的配置自由度的同時，還可以配置多個第2連接用端子。
而且，在本發(fā)明所涉及的層疊型半導(dǎo)體模塊中，第2半導(dǎo)體芯片優(yōu)選由配置在同一平面上的多個半導(dǎo)體芯片構(gòu)成；或者也可以優(yōu)選由層疊的多個半導(dǎo)體芯片構(gòu)成。這樣，在第2半導(dǎo)體芯片由多個芯片構(gòu)成的情況下，可以通過倒裝法(flip chip)方式、引線接合(wire bonding)方式以及TAB(Tape Automated Bonding)方式中的至少一種方式或至少兩種方式的組合，將第2半導(dǎo)體芯片安裝倒第二半導(dǎo)體基板上。
如果采用這種安裝方式，例如若在第2半導(dǎo)體基板上通過利用了凸塊的倒裝法方式來安裝半導(dǎo)體晶片，則可以得到低阻抗的傳送線路?；蛘?，若通過例如引線接合方式來進(jìn)行安裝，則可以簡化第2半導(dǎo)體基板的布線圖案構(gòu)成，而且，由于能夠利用通用的安裝機(jī)器，所以，可以獲得高成品率且低成本的層疊型半導(dǎo)體模塊。另外，若通過TAB方式來搭載半導(dǎo)體芯片，則不僅能夠容易地進(jìn)行立體布線，而且，也能容易進(jìn)行與倒裝法方式或引線接合方式等組合的安裝。并且，通過使半導(dǎo)體芯片的安裝方式采用倒裝法方式、引線接合方式以及TAB方式中任意兩種方式的組合，能夠在狹小的區(qū)域高密度地安裝半導(dǎo)體芯片。
而且，在本發(fā)明所涉及的層疊型半導(dǎo)體模塊中，也可以設(shè)置用于對第2半導(dǎo)體裝置和第2半導(dǎo)體芯片進(jìn)行粘接和封固的樹脂。
如果采用這種構(gòu)成，則由于以樹脂覆蓋的搭載了第2半導(dǎo)體芯片的區(qū)域，對半導(dǎo)體芯片的剛性附加了樹脂的剛性，所以，可以進(jìn)一步抑制通過導(dǎo)電性連接部件使第2連接用端子與第1半導(dǎo)體基板的第1連接用端子連接之際所產(chǎn)生的翹曲。例如，在通過引線接合方式安裝第2半導(dǎo)體芯片的情況下，由于直至引線部都設(shè)置有保護(hù)樹脂，所以，可進(jìn)一步附加由保護(hù)樹脂而產(chǎn)生的剛性。另外，第2連接用端子設(shè)置在對置的第2半導(dǎo)體芯片的搭載區(qū)域，也可以是第2連接用端子的一部分設(shè)置在用于將第2半導(dǎo)體芯片粘接和封固于第2半導(dǎo)體裝置的樹脂區(qū)域；在通過倒裝法方式安裝第2半導(dǎo)體芯片的情況下，也可以積極地形成由樹脂而構(gòu)成的焊腳凸緣(fillet)。
而且，在本發(fā)明所涉及的層疊型半導(dǎo)體模塊中，第2連接用端子以格柵陣列狀配置在與第2半導(dǎo)體芯片的周緣區(qū)域相當(dāng)?shù)膮^(qū)域，并通過導(dǎo)電性連接部件連接同樣配置成格柵陣列狀的第1連接用端子，其進(jìn)行連接的導(dǎo)電性連接部件的形狀可為球狀體、柱狀體、半球體、吊鍾狀等形狀，其材料可以是具有導(dǎo)電性的物質(zhì)或凸塊。
如果采用該構(gòu)成，則可以實(shí)現(xiàn)小型、薄型且高密度層疊的層疊型半導(dǎo)體模塊。這樣，通過將第1半導(dǎo)體裝置和第2半導(dǎo)體裝置進(jìn)行連接，可以層疊由不同種封裝構(gòu)成的半導(dǎo)體裝置。
而且，在本發(fā)明所涉及的層疊型半導(dǎo)體模塊中，第1半導(dǎo)體裝置的外部連接用突起電極，也可以由導(dǎo)電性球體、柱狀體或形成在第1半導(dǎo)體裝置的外部連接用端子面上的電鍍凸塊或引線凸塊構(gòu)成，并以格柵陣列狀配置在第1半導(dǎo)體基板上。
如果采用該構(gòu)成，則能夠?qū)﹄娮釉O(shè)備的電路基板進(jìn)行可靠性良好的連接，而且，由于能夠減小電路基板中的占有面積，所以，可以使電路基板更加高功能化、小型化、薄型化。
并且，在本發(fā)明所涉及的層疊型半導(dǎo)體模塊中，也可以使第1半導(dǎo)體基板和第2半導(dǎo)體基板為相同大??；而且，還可以在第2半導(dǎo)體基板的搭載有第2半導(dǎo)體芯片的面上再搭載電子部件。
如果采用該構(gòu)成，不僅能夠充分確保搭載于第2半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體芯片的搭載區(qū)域，而且，還能夠在第2半導(dǎo)體芯片的附近區(qū)域配置電阻、電容器、以及感應(yīng)器等電子部件，由此，能夠更有效地抑制第2半導(dǎo)體芯片的電噪聲。這樣，通過在第2半導(dǎo)體基板上搭載電子部件，使得電路基板上不需安裝這些電子部件，能夠進(jìn)一步使電路基板高功能化。
而且，在本發(fā)明所涉及的層疊型半導(dǎo)體模塊中，第1半導(dǎo)體基板以及第2半導(dǎo)體基板的基體材料，可以從玻璃環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、芳香族聚酰胺樹脂，氧化鋁陶瓷、氮化鋁陶瓷、玻璃以及石英中選擇出的1種而構(gòu)成。
如果采用該構(gòu)成，由于通過第1半導(dǎo)體基板和第2半導(dǎo)體基板由相同材料制成，可以使熱膨脹系數(shù)相同，所以，可以使由熱應(yīng)力而引起的影響大幅度降低，從而，能夠?qū)崿F(xiàn)高可靠性的層疊型半導(dǎo)體模塊。
根據(jù)本發(fā)明所涉及的層疊型半導(dǎo)體模塊，不僅可以對層疊的各半導(dǎo)體裝置的可靠性進(jìn)行確認(rèn)，而且在層疊時以及層疊后，即使施加由外部負(fù)荷或熱應(yīng)力而引起的負(fù)荷也難以產(chǎn)生連接不良，使可靠性提高。


圖1是第1實(shí)施方式所涉及的層疊型半導(dǎo)體模塊的剖視圖。
圖2是從第2半導(dǎo)體裝置側(cè)觀察到的第1實(shí)施方式的層疊型半導(dǎo)體模塊的俯視圖。
圖3是第1實(shí)施方式的第1變形例的層疊型半導(dǎo)體模塊的俯視圖。
圖4是第1實(shí)施方式的第2變形例的層疊型半導(dǎo)體模塊的俯視圖。
圖5是第2實(shí)施方式所涉及的層疊型半導(dǎo)體模塊的剖視圖。
圖6是從第2半導(dǎo)體裝置側(cè)觀察到的第2實(shí)施方式的層疊型半導(dǎo)體模塊的俯視圖。
圖7是第2實(shí)施方式的第1變形例的層疊型半導(dǎo)體模塊的俯視圖。
圖8是第3實(shí)施方式所涉及的層疊型半導(dǎo)體模塊的剖視圖。
圖9是第4實(shí)施方式所涉及的層疊型半導(dǎo)體模塊的剖視圖。
圖中100、100A、100B-層疊型半導(dǎo)體模塊，110-第1半導(dǎo)體裝置，111-第1半導(dǎo)體基板，112-第1半導(dǎo)體芯片，115-貫通導(dǎo)體，116-第1連接用端子，117-芯片連接用端子，118-外部連接用端子，119-外部連接用突起電極，121-芯片連接用突起電極，122-樹脂，150、150B-第2半導(dǎo)體裝置，151-第2半導(dǎo)體基板，152、152A-第2半導(dǎo)體芯片，155-貫通導(dǎo)體，156-第2連接用端子，157-芯片連接用端子，158-內(nèi)部支柱(inner pier)，159-內(nèi)層布線，160、160B-表層布線，161-芯片連接用突起電極，162-樹脂，171-電子部件，180-導(dǎo)電性連接部件，200、200A-層疊型半導(dǎo)體模塊，210-第1半導(dǎo)體裝置，211-第1半導(dǎo)體基板，212-第1半導(dǎo)體芯片，215-貫通導(dǎo)體，216-第1連接用端子，217-芯片連接用端子，218-外部連接用端子，219-外部連接用突起電極，221-芯片連接用突起電極，222-樹脂，250-第2半導(dǎo)體裝置，251-第2半導(dǎo)體基板，252、252A、252B-第2半導(dǎo)體芯片，255-貫通導(dǎo)體，256-第2連接用端子，257-芯片連接用端子，258-內(nèi)部支柱，259-內(nèi)層布線，260-表層布線，261、261A、261B-芯片連接用突起電極，262-樹脂，280-導(dǎo)電性連接部件，300-層疊型半導(dǎo)體模塊，310-第1半導(dǎo)體裝置，311-第1半導(dǎo)體基板，312-第1半導(dǎo)體芯片，315-貫通導(dǎo)體，316-第1連接用端子，317-芯片連接用端子，318-外部連接用端子，319-外部連接用突起電極，321-芯片連接用突起電極，322-樹脂，350-第2半導(dǎo)體裝置，351-第2半導(dǎo)體基板，352-第2半導(dǎo)體芯片，355-貫通導(dǎo)體，356-第2連接用端子，357-芯片連接用端子，358-內(nèi)部支柱，359-內(nèi)層布線，360-表層布線，361-芯片連接用突起電極，362-樹脂，380-導(dǎo)電性連接部件，400-層疊型半導(dǎo)體模塊，410-第1半導(dǎo)體裝置，411-第1半導(dǎo)體基板，412、412A、412B-第1半導(dǎo)體芯片，415-貫通導(dǎo)體，416-第1連接用端子，417-芯片連接用端子，418-外部連接用端子，419-外部連接用突起電極，421-芯片連接用突起電極，422-樹脂，423-引線(wire lead)，424-保護(hù)樹脂，450-第2半導(dǎo)體裝置，451-第2半導(dǎo)體基板，452、452A、452B-第2半導(dǎo)體芯片，455-貫通導(dǎo)體，456-第2連接用端子，457-芯片連接用端子，461-芯片連接用突起電極，462-樹脂，463-引線，464-保護(hù)樹脂，480-導(dǎo)電性連接部件。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。但是，本發(fā)明并非限定于以下的各實(shí)施方式。另外，在各個附圖中，各厚度或長度等在附圖的制成上與實(shí)際的形狀不同。而且，半導(dǎo)體芯片的電極、半導(dǎo)體基板的各連接用端子、內(nèi)層布線以及表層布線的個數(shù)以及形狀也與實(shí)際不同，采用了易于圖示的個數(shù)以及形狀。并且，對于相同的要素，也有省略其說明的情況。
(第1實(shí)施方式)圖1表示本發(fā)明第1實(shí)施方式所涉及的層疊型半導(dǎo)體模塊100的剖視結(jié)構(gòu)；圖2表示層疊型半導(dǎo)體模塊100的俯視結(jié)構(gòu)。
層疊型半導(dǎo)體模塊100構(gòu)成為，在第1半導(dǎo)體基板111搭載有第1半導(dǎo)體芯片112的第1半導(dǎo)體裝置110上，層疊了在第2半導(dǎo)體基板151的上面搭載有第2半導(dǎo)體芯片152的第2半導(dǎo)體裝置150。
在具有多層布線結(jié)構(gòu)的第1半導(dǎo)體基板111的上面的中央部，設(shè)置有配置第1半導(dǎo)體芯片112的區(qū)域；在第1半導(dǎo)體基板111的內(nèi)部，設(shè)置有從上面延伸到下面的多個貫通導(dǎo)體115。在第1半導(dǎo)體基板111的上面，設(shè)置有用于連接第2半導(dǎo)體裝置150的第1連接用端子116和用于連接第1半導(dǎo)體芯片112的芯片連接用端子117；這些第1連接用端子116以及芯片連接用端子117與貫通導(dǎo)體115的上端連接。第1連接用端子116在第1半導(dǎo)體芯片112的周邊區(qū)域配置成格柵陣列狀。而且，外部連接用端子118在第1半導(dǎo)體基板111的下面設(shè)置成格柵陣列狀，且該外部連接用端子118與貫通導(dǎo)體115的下端連接。在外部連接用端子118的下面，設(shè)置有用于將層疊型半導(dǎo)體模塊100連接到電路基板(未圖示)的外部連接用突起電極119。所謂格柵陣列狀是指，效仿作為表面安裝型封裝的一種即BGA(Ball Grid Array)而呈矩陣狀的配置狀態(tài)，但是，這里是由配置在平面上的多條線(line)構(gòu)成的配置狀態(tài)。
另外，設(shè)置在第1半導(dǎo)體基板111的上面的第1連接用端子116以及芯片連接用端子117，與設(shè)置在下面的外部連接用端子118的連接，也可以代替通過貫通導(dǎo)體115的連接，而通過由內(nèi)部支柱(未圖示)、內(nèi)層布線(未圖示)以及形成在第1半導(dǎo)體基板111的上面和下面的表層布線(未圖示)等構(gòu)成的布線圖案來連接。
并且，對于第1連接用端子116、芯片連接用端子117以及外部連接用端子118的布線圖案，雖然省略了圖示，但是也可以采用第1連接用端子116位于布線圖案的中間的連接，即，采用按芯片連接用端子117、第1連接用端子116以及外部連接用端子118的順序串聯(lián)連接的布線圖案。通過采用這樣的構(gòu)成，由于在對第1半導(dǎo)體裝置110進(jìn)行電氣檢查的同時，還能夠?qū)Φ?連接用端子116的導(dǎo)通不良進(jìn)行檢查，所以，能夠僅層疊確認(rèn)為優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的第1半導(dǎo)體裝置110。因此，作為層疊構(gòu)成的模塊可實(shí)現(xiàn)高成品率。
作為第1半導(dǎo)體基板111的基體材料，可以使用玻璃環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、芳香族聚酰胺樹脂，氧化鋁陶瓷、氮化鋁陶瓷、玻璃或石英等，但是在能夠低價制作多層布線結(jié)構(gòu)方面優(yōu)選利用樹脂基體材料。
外部連接用突起電極119由導(dǎo)電性球狀或柱狀體，或形成在外部連接用端子118的面上的電鍍凸塊或引線凸塊構(gòu)成，并被配置在以格柵陣列狀設(shè)置在第1半導(dǎo)體基板111的外部連接用端子118上。另外，在電鍍凸塊的情況下，其形狀可以是多邊柱狀、角錐臺狀、或圓錐臺狀等。在導(dǎo)電性球體的情況下，可以例如通過焊劑(flux)將錫(Sn)類焊錫球體粘接固定在第1半導(dǎo)體基板111的外部連接用端子118，在與電路基板(未圖示)連接時，也可以同時與外部連接用端子118連接。另外，代替錫類焊錫球體，也可以利用導(dǎo)電性的樹脂球體。
在第1半導(dǎo)體芯片112中配置在形成有電路的面的周緣部的電極端子(未圖示)之上，設(shè)置有用于在第1半導(dǎo)體基板111的芯片連接用端子117上進(jìn)行倒裝法安裝的芯片連接用突起電極121。另外，該第1半導(dǎo)體芯片112，利用硅單晶基板并通過公知方法形成電路，且在安裝前進(jìn)行研磨而變薄。但是，根據(jù)模塊構(gòu)成，也可以不進(jìn)行研磨，或不是硅單晶基板，而是化合物半導(dǎo)體基板或SOI基板等。
而且，第1半導(dǎo)體芯片112和第1半導(dǎo)體基板111，通過填充在兩者間隙之間的樹脂122而連接封固，作為樹脂122的材料，能夠利用例如絕緣性粘合薄膜(NCF)、各向異性導(dǎo)電薄膜(ACF)或液狀樹脂等。在使用液狀樹脂的情況下，只要在將芯片連接用突起電極121和芯片連接用端子117連接之后，填充液狀樹脂即可。另外，各向異性導(dǎo)電薄膜(ACF)能夠?qū)π酒B接用突起電極121和第1半導(dǎo)體基板111的芯片連接用端子117進(jìn)行電連接。
第2半導(dǎo)體基板151具有與第1半導(dǎo)體基板111相同的多層布線結(jié)構(gòu)，在其上面設(shè)置有配置第2半導(dǎo)體芯片152的區(qū)域，且在第2半導(dǎo)體基板151的內(nèi)部設(shè)置有從上面延伸至下面的多個貫通導(dǎo)體155。在第2半導(dǎo)體基板151的下面設(shè)置有用于和第1半導(dǎo)體裝置110連接的第2連接用端子156、在其上面設(shè)置有用于連接第2半導(dǎo)體芯片152的芯片連接用端子157；第2連接用端子156與貫通導(dǎo)體155的下端連接、芯片連接用端子157與貫通導(dǎo)體155的上端連接。第2連接用端子156在第2半導(dǎo)體基板151的下面，設(shè)置在與搭載有第2半導(dǎo)體芯片152的區(qū)域隔著第2半導(dǎo)體基板151而對置的區(qū)域，并以格柵陣列狀配置在與第2半導(dǎo)體芯片152的周緣區(qū)域相當(dāng)?shù)膮^(qū)域。即，在第2半導(dǎo)體裝置150中，第2連接用端子156隔著第2半導(dǎo)體基板151設(shè)置在搭載有第2半導(dǎo)體芯片152的區(qū)域內(nèi)。
另外，作為替代設(shè)置在第2半導(dǎo)體基板151的下面的第2連接用端子156和設(shè)置在上面的芯片連接用端子157，通過貫通導(dǎo)體155而連接，也可以通過由內(nèi)部支柱158、內(nèi)層布線159以及形成在第2半導(dǎo)體基板151的上面以及下面的表層布線160等構(gòu)成的布線圖案來進(jìn)行連接。
第2半導(dǎo)體基板151的基體材料，優(yōu)選利用與第1半導(dǎo)體基板111相同的基體材料。通過利用相同基體材料來形成半導(dǎo)體基板，由于可使熱膨脹系數(shù)相同并能使熱應(yīng)力降到最小值，所以，能夠大幅提高半導(dǎo)體裝置的可靠性。
在第1實(shí)施方式中，第2半導(dǎo)體芯片152的搭載面積，比第1半導(dǎo)體芯片112的搭載面積要大。而且，在配置于第2半導(dǎo)體芯片152下面的電路的周緣部的電極端子(未圖示)之上，形成有用于在第2半導(dǎo)體基板151的芯片連接用端子157上進(jìn)行倒裝法安裝的芯片連接用突起電極161。第2半導(dǎo)體芯片152朝向第2半導(dǎo)體基板151的安裝方法和第2半導(dǎo)體芯片152的形成方法，與第1半導(dǎo)體芯片112相同。
而且，第2半導(dǎo)體芯片152和第2半導(dǎo)體基板151，由填充于兩者間隙之間的樹脂162連接封固，該樹脂材料是與第1半導(dǎo)體芯片112的情況相同。
利用上述的構(gòu)成部件，第1半導(dǎo)體裝置110通過芯片連接用突起電極121，將第1半導(dǎo)體芯片112與第1半導(dǎo)體基板111的芯片連接用端子117連接，并向第1半導(dǎo)體基板111和第1半導(dǎo)體芯片112的間隙注入樹脂122，通過進(jìn)行加熱、加壓而將二者粘接封固。接著，在第1半導(dǎo)體基板111的外部連接用端子118的面上設(shè)置外部連接用突起電極119。由此，可以制作第1半導(dǎo)體裝置110。另外，在利用各向異性導(dǎo)電薄膜(ACF)作為樹脂122時，在將各向異性導(dǎo)電膜粘貼在第1半導(dǎo)體基板111的芯片連接用端子117的形成區(qū)域之后，對第1半導(dǎo)體芯片112進(jìn)行定位，然后，如果進(jìn)行加壓、加熱，則能夠同時進(jìn)行連接和封固。另外，第2半導(dǎo)體裝置150的制作方法，除了外部連接用端子118以及外部連接用突起電極119的制作以外，與第1半導(dǎo)體裝置110的制作方法相同。
通過使如此制作的第1半導(dǎo)體裝置110的形成有第1連接用端子116的面與第2半導(dǎo)體裝置150的形成有第2連接用端子156的面對置，并通過導(dǎo)電性連接部件180使第1連接用端子116和第2連接用端子156連接，由此，構(gòu)成了層疊型半導(dǎo)體模塊100。
導(dǎo)電性連接部件180在本實(shí)施方式中由具有導(dǎo)電性的柱狀體構(gòu)成，但是，其形狀不限定于柱狀體，也可以是多邊柱狀、角錐臺狀、或圓錐臺狀。而且，也可以代替具有導(dǎo)電性的柱狀體而利用導(dǎo)電性球體，例如可以利用錫類焊錫球體或樹脂球體。在導(dǎo)電性連接部件180利用導(dǎo)電性樹脂球體時，通過導(dǎo)電性粘合劑等在第1連接用端子116上預(yù)先固定導(dǎo)電性樹脂球體，并定位第2連接用端子156，通過使導(dǎo)電性粘合劑固化，使得第1半導(dǎo)體裝置110與第2半導(dǎo)體裝置150連接。另外，導(dǎo)電性連接部件180除了可以使用具有導(dǎo)電性的柱狀體或?qū)щ娦郧蝮w以外，還能夠利用焊錫球體。在利用焊錫球體時，通過加熱焊錫球體，使其熔化而能焊錫連接第1半導(dǎo)體裝置110和第2半導(dǎo)體裝置150。
在這樣構(gòu)成的層疊型半導(dǎo)體模塊100中，由于第2半導(dǎo)體裝置150的第2連接用端子156，設(shè)置在與搭載有第2半導(dǎo)體芯片152的區(qū)域隔著第2半導(dǎo)體基板151而對置的第2半導(dǎo)體基板151的下面，所以，與第2連接用端子156連接的導(dǎo)電性連接部件180以及與導(dǎo)電性連接部件180連接的第1連接用端子116，也配置在第2半導(dǎo)體基板151的搭載有第2半導(dǎo)體芯片152的區(qū)域。而且，由于第2半導(dǎo)體芯片152的搭載區(qū)域位于第2半導(dǎo)體基板151的中央部，所以，第1半導(dǎo)體裝置110和第2半導(dǎo)體裝置150的連接部分位于中央?yún)^(qū)域。因此，能夠抑制第2半導(dǎo)體基板151的翹曲，在通過導(dǎo)電性連接部件180連接第1連接用端子116之際，難以產(chǎn)生由翹曲引起的連接不良。并且，即使層疊型半導(dǎo)體模塊100因溫度變化而產(chǎn)生熱變形，也會由于能夠使施加在位于中央?yún)^(qū)域的連接部的熱應(yīng)力變小，而能夠大幅度地改善作為層疊型半導(dǎo)體模塊100的可靠性。
而且，由于分別搭載于形成層疊型半導(dǎo)體模塊100的第1半導(dǎo)體裝置110以及第2半導(dǎo)體裝置150的第1半導(dǎo)體芯片112和第2半導(dǎo)體芯片152，通過倒裝法方式搭載于各基板，所以，可以實(shí)現(xiàn)小型且薄型的層疊型半導(dǎo)體模塊100。
另外，本實(shí)施方式所涉及的層疊型半導(dǎo)體模塊100，例如第1半導(dǎo)體芯片112是控制存儲器的控制用IC；第2半導(dǎo)體芯片152是適于作為存儲器的存儲器模塊。而且，代替控制用IC，也可以將第1半導(dǎo)體芯片112作為DSP(digital signal processor)?；蛘?，也可以在將第1半導(dǎo)體芯片112作為DSP、將第2半導(dǎo)體芯片152作為攝像元件的攝像模塊中使用。這樣，通過層疊半導(dǎo)體裝置，使其能夠適用于需要小型且薄型的各種模塊。
并且，在本實(shí)施方式中，使第2半導(dǎo)體芯片152制成為圖2所示的正方形狀，但是本發(fā)明并非限定于這樣的形狀，例如，也可以是如圖3所示的長方形狀。圖3表示本實(shí)施方式的第1變形例所涉及的層疊型半導(dǎo)體模塊100A的俯視構(gòu)成。
層疊型半導(dǎo)體模塊100A，其第2半導(dǎo)體裝置150的第2半導(dǎo)體芯片152A是長方形狀。由此，第2半導(dǎo)體基板151的芯片連接用端子(未圖示)的配置位置的一部分，與圖1以及圖2所示的層疊型半導(dǎo)體模塊100不同，而導(dǎo)電性連接部件180以及第1連接用端子116的配置位置也與層疊型半導(dǎo)體模塊100不同；但除此以外，其構(gòu)成與層疊型半導(dǎo)體模塊100相同。如圖3所示，在層疊型半導(dǎo)體模塊100A中，導(dǎo)電性連接部件180不僅形成在第2半導(dǎo)體芯片152A的搭載區(qū)域，還形成在與形成有樹脂162的區(qū)域相對的區(qū)域。這樣，即使連接第1半導(dǎo)體裝置110和第2半導(dǎo)體裝置150的導(dǎo)電性連接部件180的配置區(qū)域的一部分，形成在與樹脂162隔著第2半導(dǎo)體基板151而相對的區(qū)域，也可以獲得與層疊型半導(dǎo)體模塊100相同的效果。
圖4表示本實(shí)施方式的第2變形例所涉及的層疊型半導(dǎo)體模塊100B的剖面構(gòu)成。層疊型半導(dǎo)體模塊100B，其特征在于，在第2半導(dǎo)體裝置150B的第2半導(dǎo)體基板151上，不僅安裝有第2半導(dǎo)體芯片152，而且在其周邊區(qū)域還安裝有由無源部件等構(gòu)成的電子部件171。
隨之，對第2半導(dǎo)體基板151的表層布線160B，也變更成與圖1所示的層疊型半導(dǎo)體模塊100不同的圖案形狀。并且，為了安裝電子部件171，還對第2半導(dǎo)體基板151的布線構(gòu)成與第1半導(dǎo)體基板111的布線構(gòu)成等進(jìn)行了局部變更(未圖示)。
這樣，在第2半導(dǎo)體基板151上安裝電子部件，不僅能夠獲得與層疊型半導(dǎo)體模塊100相同的效果，而且，通過安裝例如防止噪聲等所利用的電容器芯片(chip condenser)等電子部件171，可以減少一般電路基板安裝所要求的電子部件的部件數(shù)。因此，可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高性能、小型且薄型的層疊型半導(dǎo)體100B。
另外，在該第1實(shí)施方式中，采用了對第1半導(dǎo)體芯片112以及第2半導(dǎo)體芯片152都通過倒裝法方式進(jìn)行安裝的構(gòu)成，但是，例如也可以分別通過引線接合方式或TAB方式來進(jìn)行安裝。而且，也可以使第1半導(dǎo)體芯片112和第2半導(dǎo)體芯片152的安裝方式分別通過其他的方式來進(jìn)行。
(第2實(shí)施方式)圖5表示本發(fā)明第2實(shí)施方式所涉及的層疊型半導(dǎo)體模塊200的剖面結(jié)構(gòu)；圖6表示層疊型半導(dǎo)體模塊200的俯視結(jié)構(gòu)。
層疊型半導(dǎo)體模塊200構(gòu)成為，在第1半導(dǎo)體基板211搭載有第1半導(dǎo)體芯片212的第1半導(dǎo)體裝置210之上，層疊了在第2半導(dǎo)體基板251的上面搭載有第2半導(dǎo)體芯片252的第2半導(dǎo)體裝置250。第2實(shí)施方式的特征在于，第2半導(dǎo)體芯片252由配置在同一面上的多個半導(dǎo)體芯片構(gòu)成。
在具有多層布線結(jié)構(gòu)的第1半導(dǎo)體基板211的上面的中央部，設(shè)置有配置第1半導(dǎo)體芯片212的區(qū)域；在第1半導(dǎo)體基板211的內(nèi)部，設(shè)置有從上面延伸到下面的多個貫通導(dǎo)體215。在第1半導(dǎo)體基板211的上面，設(shè)置有用于與第2半導(dǎo)體裝置250連接的第1連接用端子216和用于連接第1半導(dǎo)體芯片212的芯片連接用端子217；這些第1連接用端子216以及芯片連接用端子217，與貫通導(dǎo)體215的上端連接。第1連接用端子216以格柵陣列狀配置在第1半導(dǎo)體芯片212的周圍區(qū)域。而且，用于與電路基板連接的外部連接用端子218以格柵陣列狀設(shè)置在第1半導(dǎo)體基板211的下面，且該外部連接用端子218與貫通導(dǎo)體215的下端連接。在外部連接用端子218的下面，設(shè)置有用于將層疊型半導(dǎo)體模塊200與電路基板(未圖示)連接的外部連接用突起電極219。
與第1實(shí)施方式相同，設(shè)置在第1半導(dǎo)體基板211的上面的第1連接用端子216以及芯片連接用端子217，與設(shè)置在下面的外部連接用端子218的連接，可以代替由貫通導(dǎo)體115實(shí)現(xiàn)的連接，而通過由內(nèi)部支柱(未圖示)、內(nèi)層布線(未圖示)以及表層布線(未圖示)等構(gòu)成的布線圖案來連接。由此，第1連接用端子216、芯片連接用端子217以及外部連接用端子218的布線圖案也與第一實(shí)施方式相同，可以采用使第1連接用端子216位于布線圖案的中間來進(jìn)行連接，由于在對第1半導(dǎo)體裝置210進(jìn)行電氣檢查的同時，能夠?qū)Φ?連接用端子216的導(dǎo)通不良進(jìn)行檢查，所以，可以只層疊確認(rèn)為優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的第1半導(dǎo)體裝置210。因此，作為層疊構(gòu)成的模塊能夠?qū)崿F(xiàn)高成品率。
而且，作為第1半導(dǎo)體基板211的基體材料，可以利用玻璃環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、芳香族聚酰胺樹脂，氧化鋁陶瓷、氮化鋁陶瓷、玻璃以及石英等，但是在能夠低價制作多層布線結(jié)構(gòu)方面與第1實(shí)施方式相同，優(yōu)選利用樹脂基體材料。并且，外部連接用突起電極219的形狀與材料，也與第1實(shí)施方式相同。
在配置于第1半導(dǎo)體芯片212中形成有電路的面的周緣部的電極端子(未圖示)之上，設(shè)置有用于在第1半導(dǎo)體基板211的芯片連接用端子217上進(jìn)行倒裝法安裝的芯片連接用突起電極221。另外，第1半導(dǎo)體芯片212與第1實(shí)施方式相同，利用硅單晶基板并通過公知方法形成電路，且進(jìn)行研磨等加工得較薄。但是，根據(jù)模塊構(gòu)成，也可以不進(jìn)行研磨而利用，或可以不是硅單晶基板，而是化合物半導(dǎo)體基板或SOI基板等。用于連接和封固第1半導(dǎo)體芯片212和第1半導(dǎo)體基板211間隙的樹脂222的材料，也與第1實(shí)施方式相同。
第2半導(dǎo)體基板251與第1半導(dǎo)體基板211相同具有多層布線結(jié)構(gòu)，在其上面設(shè)置有配置2個第2半導(dǎo)體芯片252(252A以及252B)的區(qū)域，并在第2半導(dǎo)體基板251的內(nèi)部設(shè)置有從上面延伸至下面的多個貫通導(dǎo)體255。在第2半導(dǎo)體基板251的下面，設(shè)置有用于和第1半導(dǎo)體裝置210連接的第2連接用端子256；在上面設(shè)置有用于和第2半導(dǎo)體芯片252連接的芯片連接用端子257；第2連接用端子256與貫通導(dǎo)體255的下端連接，芯片連接用端子257與貫通導(dǎo)體255的上端連接。第2連接用端子256在第2半導(dǎo)體基板251的下面，設(shè)置在與搭載有第2半導(dǎo)體芯片252的區(qū)域隔著第2半導(dǎo)體基板251而相對的區(qū)域，并以格柵陣列狀配置在與第2半導(dǎo)體芯片252的周緣區(qū)域相當(dāng)?shù)膮^(qū)域。
另外，設(shè)置在第2半導(dǎo)體基板251的下面的第2連接用端子256和設(shè)置在其上面的芯片連接用端子257，通過貫通導(dǎo)體255連接，代替該連接方法，也可以通過由內(nèi)部支柱258、內(nèi)層布線259以及表層布線260等構(gòu)成的布線圖案來連接。
并且，第2半導(dǎo)體基板251的基體材料，優(yōu)選利用與第1半導(dǎo)體基板211相同的基體材料。由于通過利用相同基體材料來形成半導(dǎo)體基板，能使熱膨脹系數(shù)相同并能使熱應(yīng)力降到最小值，所以，可大幅提高半導(dǎo)體裝置的可靠性。
在第2實(shí)施方式中，第2半導(dǎo)體芯片252由第2半導(dǎo)體芯片252A以及第2半導(dǎo)體芯片252B這2塊半導(dǎo)體芯片構(gòu)成，這2塊半導(dǎo)體芯片在第2半導(dǎo)體基板251的上面的大致中央?yún)^(qū)域，被配置成相互具有最小的間隙。另外，第2半導(dǎo)體芯片252也與第1半導(dǎo)體芯片212相同，通過公知的方法而形成。
第2半導(dǎo)體芯片252和第2半導(dǎo)體基板251的間隙以及第2半導(dǎo)體芯片252A和252B的間隙，都由在兩者的間隙中填充的樹脂262粘接和封固，使得第2半導(dǎo)體芯片252A和252B經(jīng)由樹脂262而連續(xù)性配置。此時，第2半導(dǎo)體芯片252A和252B總共的占有區(qū)域，比第1半導(dǎo)體芯片212的占有區(qū)域要大，第2半導(dǎo)體基板251和第1半導(dǎo)體基板211是幾乎相同的大小。另外，樹脂262的材料與第1半導(dǎo)體裝置210中所利用的樹脂222相同，也與第1實(shí)施方式的相同。
而且，第2半導(dǎo)體芯片252A和252B，在配置于兩者下面的電路周緣部的電極端子(未圖示)上，分別設(shè)置有用于在第2半導(dǎo)體基板251的芯片連接用端子257上進(jìn)行倒裝法安裝的芯片連接用突起電極261(261A以及261B)。
利用了上述構(gòu)成部件的第1半導(dǎo)體裝置210的制作方法以及第2半導(dǎo)體裝置250的制作方法，與第1實(shí)施方式相同；通過利用導(dǎo)電性連接部件280使第1半導(dǎo)體裝置210的第1連接用端子216和第2半導(dǎo)體裝置250的第2連接用端子256連接，而構(gòu)成層疊型半導(dǎo)體模塊200的方法，也與第1實(shí)施方式相同。
在這樣構(gòu)成的層疊型半導(dǎo)體模塊200中，如圖5以及圖6所示，第2連接用端子256，以格柵陣列狀設(shè)置在與平面狀搭載有第2半導(dǎo)體芯片252A以及252B的區(qū)域隔著第2半導(dǎo)體基板251而對置對的第2半導(dǎo)體基板251的下面。由于通過采用這樣的構(gòu)成能夠減少翹曲，所以，在將第2半導(dǎo)體裝置250層疊在第1半導(dǎo)體裝置210的情況下，就難以產(chǎn)生連接不良。并且，由于即使層疊型半導(dǎo)體模塊200受到溫度變化，也能夠使熱應(yīng)力變小，所以，難以產(chǎn)生連接部的連接不良，可實(shí)現(xiàn)高可靠性的模塊。
另外，在本實(shí)施方式中，對第2半導(dǎo)體芯片252由1塊芯片252A以及另1塊芯片252B這兩塊芯片構(gòu)成的例子進(jìn)行了說明，但是，本發(fā)明不限定于2塊半導(dǎo)體芯片，也可以由3塊以上構(gòu)成第2半導(dǎo)體芯片252。而且，在第2半導(dǎo)體基板251上，可以不僅搭載第2半導(dǎo)體芯片252，還可以搭載其他的電子部件。
而且，在本實(shí)施方式中，導(dǎo)電性連接部件280設(shè)置在第2半導(dǎo)體芯片252的搭載區(qū)域，但是，也可以如圖7所示，還包括樹脂262的區(qū)域內(nèi)。圖7表示本實(shí)施方式的第1變形例所涉及的層疊型半導(dǎo)體模塊200A的俯視構(gòu)成。這樣，導(dǎo)電性連接部件280設(shè)置成其一部分從第2半導(dǎo)體芯片252的占有區(qū)域露出，該露出是隔著第二半導(dǎo)體基板251形成有樹脂262的區(qū)域內(nèi)。另外，第2半導(dǎo)體基板251與第1半導(dǎo)體基板211(未圖示)是大致相同的形狀，除了由導(dǎo)電性連接部件280的配置位置不同而引起的第1連接用端子216和第2連接用端子256的配置場所不同以外，與本實(shí)施方式的層疊型半導(dǎo)體模塊200是相同的構(gòu)成。
另外，在第2實(shí)施方式中，對第1半導(dǎo)體芯片212以及第2半導(dǎo)體芯片252都采用了通過倒裝法方式進(jìn)行安裝的構(gòu)成，但是，也可以分別通過例如引線接合方式進(jìn)行安裝，還可以通過TAB方式進(jìn)行安裝?；蛘?，也可以分別通過其他的方式來進(jìn)行第1半導(dǎo)體芯片212和第2半導(dǎo)體芯片252的安裝方式。并且，也可以分別通過其他的方式對第2半導(dǎo)體芯片252A和252B進(jìn)行安裝。
(第3實(shí)施方式)圖8表示本發(fā)明第3實(shí)施所涉及的層疊型半導(dǎo)體模塊300的剖面結(jié)構(gòu)。
層疊型半導(dǎo)體模塊300構(gòu)成為，在第1半導(dǎo)體基板311的下面搭載有第1半導(dǎo)體芯片312的第1半導(dǎo)體裝置310上，層疊有在第2半導(dǎo)體基板351的上面搭載有第2半導(dǎo)體芯片352的第2半導(dǎo)體裝置350。第3實(shí)施方式的特征在于，第1半導(dǎo)體芯片312配置在第1半導(dǎo)體基板311的下面。
在具有多層布線結(jié)構(gòu)的第1半導(dǎo)體基板311的下面的中央部，設(shè)置有配置第1半導(dǎo)體芯片312的區(qū)域；在第1半導(dǎo)體基板311的內(nèi)部，設(shè)置有從上面延伸到下面的多個貫通導(dǎo)體315。在第1半導(dǎo)體基板311的上面，設(shè)置有用于與第2半導(dǎo)體裝置350連接的第1連接用端子316，其與貫通導(dǎo)體315的上端連接。而且，在第1半導(dǎo)體基板311的下面，設(shè)置有用于連接第1半導(dǎo)體芯片312的芯片連接用端子317、和用于與電路基板連接的外部連接用端子318；這些連接用端子317和外部連接用端子318與貫通導(dǎo)體315的下端連接。外部連接用端子318以格柵陣列狀配置在第1半導(dǎo)體芯片312的周邊，在外部連接用端子318的下面，設(shè)置有用于將層疊型半導(dǎo)體模塊300與電路基板(未圖示)連接的外部連接用突起電極319。
和第1實(shí)施方式相同，設(shè)置在第1半導(dǎo)體基板311的上面的第1連接用端子316和設(shè)置在下面的芯片連接用端子217、以及外部連接用端子318的連接，可以代替貫通導(dǎo)體315，而通過由內(nèi)部支柱(未圖示)、內(nèi)層布線(未圖示)以及表層布線(未圖示)等構(gòu)成的布線圖案，分別使必要的端子彼此連接。由此，與第1實(shí)施方式相同，能夠使第1半導(dǎo)體裝置310的電氣檢查和第1連接用端子316的導(dǎo)通不良檢查同時進(jìn)行，從而可以僅層疊確認(rèn)為優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的第1半導(dǎo)體裝置310，由此，作為層疊構(gòu)成的模塊可實(shí)現(xiàn)高成品率。
第2半導(dǎo)體基板351與第1半導(dǎo)體基板311相同具有多層布線結(jié)構(gòu)，在其上面設(shè)置有配置第2半導(dǎo)體芯片352的區(qū)域，且在第2半導(dǎo)體基板351的內(nèi)部設(shè)置有從上面延伸至下面的多個貫通導(dǎo)體355。在第2半導(dǎo)體基板351的下面，設(shè)置有用于與第1半導(dǎo)體裝置310連接的第2連接用端子356；在其上面設(shè)置有用于連接第2半導(dǎo)體芯片352的芯片連接用端子357；第2連接用端子356與貫通導(dǎo)體355的下端連接，芯片連接用端子357與貫通導(dǎo)體355的上端連接。第2連接用端子356在第2半導(dǎo)體基板351的下面，設(shè)置在與搭載有第2半導(dǎo)體芯片352的區(qū)域隔著第2半導(dǎo)體基板351而對置的區(qū)域，并以格柵陣列狀配置在與第2半導(dǎo)體芯片352的周緣區(qū)域相當(dāng)?shù)膮^(qū)域。
另外，設(shè)置在第2半導(dǎo)體基板351的下面的第2連接用端子356和設(shè)置在其上面的芯片連接用端子357，通過貫通導(dǎo)體355連接，代替該連接方法，也可以通過由內(nèi)部支柱358、內(nèi)層布線359以及表層布線360等構(gòu)成的布線圖案來連接。
第1半導(dǎo)體基板311和第2半導(dǎo)體基板351的基體材料與第1實(shí)施方式相同，以使第1半導(dǎo)體基板311和第2半導(dǎo)體基板351的基體材料相同為佳。由于通過利用相同基體材料來形成半導(dǎo)體基板，能使熱膨脹系數(shù)相同并能使熱應(yīng)力降到最小值，所以，可大幅提高半導(dǎo)體裝置的可靠性。
為了在形成有電極端子(未圖示)的面上分別倒裝法安裝第1半導(dǎo)體基板311以及第2半導(dǎo)體基板351，在第1半導(dǎo)體芯片312以及第2半導(dǎo)體芯片352中，設(shè)置有芯片連接用突起電極321以及芯片連接用突起電極361，其中，所述電極端子配置在形成有電路的面的周緣部。而且，第1半導(dǎo)體芯片312和第1半導(dǎo)體基板311的間隙、以及第2半導(dǎo)體芯片352和第2半導(dǎo)體基板351的間隙，分別由在兩者的間隙中填充的樹脂322以及樹脂362粘接和封固，這些樹脂322以及樹脂362的材料與第1實(shí)施方式相同。
利用了上述構(gòu)成部件的第1半導(dǎo)體裝置310以及第2半導(dǎo)體裝置350的制作方法，與第1實(shí)施方式相同；通過利用導(dǎo)電性連接部件380使第1半導(dǎo)體裝置310的第1連接用端子316和第2半導(dǎo)體裝置350的第2連接用端子356連接，構(gòu)成層疊型半導(dǎo)體模塊300的方法，也與第1實(shí)施方式相同。
這樣構(gòu)成的層疊型半導(dǎo)體模塊300，由于導(dǎo)電性連接部件380形成在與搭載有第2半導(dǎo)體芯片352的區(qū)域隔著第2半導(dǎo)體基板351而對置的第2半導(dǎo)體基板351的下面，所以，使得翹曲減少。因此，在將第2半導(dǎo)體裝置350層疊在第1半導(dǎo)體裝置310的情況下，難以產(chǎn)生連接不良。并且，由于即使該層疊型半導(dǎo)體模塊300受到溫度變化，也能夠使施加于連接部的熱應(yīng)力變小，所以，難以產(chǎn)生連接部的連接不良，由此，實(shí)現(xiàn)了模塊的高可靠性。
而且，由于第1半導(dǎo)體芯片312搭載在與第1半導(dǎo)體基板311的外部連接用端子318相同的面上，而非搭載在與第2半導(dǎo)體裝置350的連接面上，所以，可以使通過導(dǎo)電性連接部件380將第2半導(dǎo)體裝置350層疊于第1半導(dǎo)體裝置310的作業(yè)工序容易進(jìn)行。并且，由于沒有對配置第1連接用端子316的位置進(jìn)行制約，所以，可以使設(shè)計的自由度大幅度擴(kuò)大。
而且，在第2半導(dǎo)體裝置350的第2半導(dǎo)體基板351上，不僅可以安裝第2半導(dǎo)體芯片352，還可以安裝其他的電子部件。這樣，可以實(shí)現(xiàn)更高功能的層疊型半導(dǎo)體模塊300。并且，第二半導(dǎo)體芯片352也可以由多個半導(dǎo)體芯片構(gòu)成。
另外，在第3實(shí)施方式中，第1半導(dǎo)體芯片312以及第2半導(dǎo)體芯片352都采用了通過倒裝法方式進(jìn)行安裝的構(gòu)成，但是，也可以分別通過例如引線接合方式進(jìn)行安裝，還可以通過TAB方式進(jìn)行安裝?；蛘?，也可以分別通過其他的方式來進(jìn)行第1半導(dǎo)體芯片312和第2半導(dǎo)體芯片352的安裝方式。
(第4實(shí)施方式)圖9表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式所涉及的層疊型半導(dǎo)體模塊400的剖面結(jié)構(gòu)。層疊型半導(dǎo)體模塊400構(gòu)成為在第1半導(dǎo)體基板411搭載有第1半導(dǎo)體芯片412的第1半導(dǎo)體裝置410之上，層疊有在第2半導(dǎo)體基板451的上面搭載有第2半導(dǎo)體芯片452的第2半導(dǎo)體裝置450。第4實(shí)施方式的特征在于，多個半導(dǎo)體芯片層疊的第2半導(dǎo)體芯片452搭載于第2半導(dǎo)體基板451的同時，多個半導(dǎo)體芯片層疊的第1半導(dǎo)體芯片412也搭載于第1半導(dǎo)體基板411。
在具有多層布線結(jié)構(gòu)的第1半導(dǎo)體基板411的上面，設(shè)置有配置第1半導(dǎo)體芯片412的區(qū)域；在第1半導(dǎo)體基板411的內(nèi)部，設(shè)置有從上面延伸到下面的多個貫通導(dǎo)體415。在第1半導(dǎo)體基板411的上面，設(shè)置有用于與第2半導(dǎo)體裝置450連接的第1連接用端子416、和用于連接第1半導(dǎo)體芯片412的芯片連接用端子417；這些第1連接用端子416以及芯片連接用端子417與貫通導(dǎo)體415的上端連接。第1連接用端子416以格柵陣列狀配置在第1半導(dǎo)體芯片412的周邊區(qū)域。而且，在第1半導(dǎo)體基板411的下面，以格柵陣列狀設(shè)置有用于與電路基板(未圖示)連接的外部連接用端子418，該外部連接用端子418與貫通導(dǎo)體415的下端連接。在外部連接用端子418的下面，設(shè)置有用于將層疊型半導(dǎo)體模塊400與電路基板(未圖示)連接的外部連接用突起電極419。
和第1實(shí)施方式相同，設(shè)置在第1半導(dǎo)體基板411的上面的第1連接用端子416以及芯片連接用端子417，和設(shè)置在下面的外部連接用端子418的連接，代替貫通導(dǎo)體415的連接，也可以通過由內(nèi)部支柱(未圖示)、內(nèi)層布線(未圖示)以及表層布線(未圖示)等構(gòu)成的布線圖案來連接。由此，第1連接用端子416、芯片連接用端子417以及外部連接用端子418的布線圖案也與第1實(shí)施方式相同，可以使第1連接用端子416位于布線圖案的中間來進(jìn)行連接；由于在對第1半導(dǎo)體裝置410進(jìn)行電氣檢查的同時，也能對第1連接用端子416的導(dǎo)通不良進(jìn)行檢查，所以，可以僅層疊確認(rèn)為優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的第1半導(dǎo)體裝置410。因此，作為層疊構(gòu)成的模塊可實(shí)現(xiàn)高成品率。
在第4實(shí)施方式中，第1半導(dǎo)體芯片412由第1半導(dǎo)體芯片412A和第1半導(dǎo)體芯片412B這2塊半導(dǎo)體芯片構(gòu)成，并且，這2塊半導(dǎo)體芯片層疊在第1半導(dǎo)體基板411的上面。在配置于第1半導(dǎo)體芯片412A下面的電路周緣部的電極端子(未圖示)之上，形成有用于將第1半導(dǎo)體芯片412A倒裝法安裝在位于第1半導(dǎo)體基板411上面的芯片連接用端子417上的芯片連接用突起電極421。第1半導(dǎo)體基板411和第1半導(dǎo)體芯片412A通過填充在兩者間隙之間的樹脂422而被粘接和封固；第1半導(dǎo)體芯片412A和第1半導(dǎo)體芯片412B利用粘合劑，使第1半導(dǎo)體芯片412B粘接固定在第1半導(dǎo)體芯片412A之上。利用引線(wire lead)423以引線接合方式使第1半導(dǎo)體基板411的芯片連接用端子417和第1半導(dǎo)體芯片412B的電極端子(未圖示)連接，并設(shè)置有用于保護(hù)第1半導(dǎo)體芯片412B和引線423的保護(hù)樹脂424。
第2半導(dǎo)體基板451與第1半導(dǎo)體基板411相同具有多層布線結(jié)構(gòu)，在其上面設(shè)置有配置第2半導(dǎo)體芯片452的區(qū)域，且在第2半導(dǎo)體基板451的內(nèi)部設(shè)置有從上面延伸至下面的多個貫通導(dǎo)體455。在第2半導(dǎo)體基板451的下面，設(shè)置有用于與第1半導(dǎo)體裝置410連接的第2連接用端子456；在其上面設(shè)置有用于連接第2半導(dǎo)體芯片452的芯片連接用端子457；第2連接用端子456與貫通導(dǎo)體455的下端連接，芯片連接用端子457與貫通導(dǎo)體455的上端連接。第2連接用端子456在第2半導(dǎo)體基板451的下面，設(shè)置在與搭載有第2半導(dǎo)體芯片452的區(qū)域隔著第2半導(dǎo)體基板451而對置的區(qū)域，并且以格柵陣列狀配置在與第2半導(dǎo)體芯片452的周緣區(qū)域相當(dāng)?shù)膮^(qū)域。
另外，雖然未圖示，但是設(shè)置在第2半導(dǎo)體基板451的下面的第2連接用端子456和設(shè)置在上面的芯片連接用端子457的連接，也可以代替貫通導(dǎo)體455而通過由內(nèi)部支柱(未圖示)、內(nèi)層布線(未圖示)以及表層布線(未圖示)等構(gòu)成的布線圖案來連接，這與第1實(shí)施方式相同。
在第4實(shí)施方式中，第2半導(dǎo)體芯片452由第2半導(dǎo)體芯片452A和第2半導(dǎo)體芯片452B這2塊半導(dǎo)體芯片構(gòu)成，這2塊半導(dǎo)體芯片層疊在第2半導(dǎo)體基板451的上面。在配置于第2半導(dǎo)體芯片452A下面的電路周緣部的電極端子(未圖示)之上，形成有用于將第2半導(dǎo)體芯片452A倒裝法安裝在位于第2半導(dǎo)體基板451上面的芯片連接用端子457的芯片連接用突起電極461。第2半導(dǎo)體基板451和第2半導(dǎo)體芯片452A通過填充在兩者間隙之間的樹脂462而被粘接和封固；第2半導(dǎo)體芯片452A和第2半導(dǎo)體芯片452B利用粘合劑，在第2半導(dǎo)體芯片452A之上粘接固定第2半導(dǎo)體芯片452B。利用引線463以引線接合方式使第2半導(dǎo)體基板451的芯片連接用端子457和第2半導(dǎo)體芯片452B的電極端子(未圖示)連接，并設(shè)置有用于保護(hù)第2半導(dǎo)體芯片452B和引線463的保護(hù)樹脂464。而且，在第2半導(dǎo)體基板451可以不只安裝第2半導(dǎo)體芯片452，還可以安裝另外其他的電子部件。
在本實(shí)施方式中，雖然如圖9所示，使層疊于第2半導(dǎo)體芯片452A之上的第2半導(dǎo)體芯片452B形成為比第2半導(dǎo)體芯片452A大的形狀，但是也可以使第2半導(dǎo)體芯片452A較大，需要使第2半導(dǎo)體芯片452A和第2半導(dǎo)體芯片452B中得至少一方，比第1半導(dǎo)體芯片412的占有面積大。不過，在第2半導(dǎo)體芯片452A和452B不具有相同形狀的情況下，只要將第2半導(dǎo)體芯片452A和452B中較大的一方作為第2半導(dǎo)體芯片452的搭載區(qū)域，并在與其周緣區(qū)域隔著第2半導(dǎo)體基板451而對置的區(qū)域?qū)⒌?連接用端子456配置成格柵陣列狀即可。
第1半導(dǎo)體基板411和第2半導(dǎo)體基板451的基體材料，可以利用玻璃環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、芳香族聚酰胺樹脂，氧化鋁陶瓷、氮化鋁陶瓷、玻璃以及石英等，但是在能夠低價制作多層布線結(jié)構(gòu)方面優(yōu)選利用樹脂基體材料。并且，通過利用相同基體材料來形成第1半導(dǎo)體基板411的基體材料和第2半導(dǎo)體基板451的基體材料，可使熱膨脹系數(shù)相同并能使熱應(yīng)力降到最小值，由此，能夠大幅提高半導(dǎo)體裝置的可靠性。
而且，第1半導(dǎo)體芯片412A和第1半導(dǎo)體芯片412B，沒有必要是分別形成在相同硅單晶基板上的半導(dǎo)體元件，也可以是一方利用硅基板，而另一方利用化合物半導(dǎo)體基板。并且，還可以利用SOI基板。對此，第2半導(dǎo)體芯片452A和第2半導(dǎo)體芯片452B也同樣。
利用了上述構(gòu)成部件的第1半導(dǎo)體裝置410以及第2半導(dǎo)體裝置450的制作方法，與第1實(shí)施方式相同；通過利用導(dǎo)電性連接部件480使第1半導(dǎo)體裝置410的第1連接用端子416和第2半導(dǎo)體裝置450的第2連接用端子456連接，來構(gòu)成層疊型半導(dǎo)體模塊400的方法，也與第1實(shí)施方式相同。另外，導(dǎo)電性連接部件480的材料以及連接法也與第1實(shí)施方式相同。
這樣構(gòu)成的層疊型半導(dǎo)體模塊400，通過搭載于第1半導(dǎo)體基板411的第1半導(dǎo)體芯片412和搭載于第2半導(dǎo)體基板451上的第2半導(dǎo)體芯片452，分別是將2塊半導(dǎo)體芯片層疊而構(gòu)成的，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高功能的模塊。而且，作為這樣的構(gòu)成，在通過導(dǎo)電性連接部件480將第1半導(dǎo)體裝置410和第2半導(dǎo)體裝置450連接的情況下，也能夠使翹曲引起的連接不良難以產(chǎn)生。并且，由于即使層疊型半導(dǎo)體模塊400受到溫度變化，也能夠減小連接部上所產(chǎn)生的熱應(yīng)力，所以，使得連接部處難以產(chǎn)生連接不良，從而，實(shí)現(xiàn)了高可靠性的層疊型半導(dǎo)體模塊。
另外，在本實(shí)施方式中，第1半導(dǎo)體芯片412以及第2半導(dǎo)體芯片452，都采用了在層疊時對成為下部的各自的半導(dǎo)體芯片通過倒裝法方式、對成為上部的半導(dǎo)體芯片通過引線接合方式進(jìn)行安裝的構(gòu)成，但是，本發(fā)明不限定于此，也可以分別對成為下部的半導(dǎo)體芯片通過倒裝法方式、對成為上部的半導(dǎo)體芯片通過TAB方式進(jìn)行安裝?；蛘撸瑢ι喜肯虏康冒雽?dǎo)體芯片都通過TAB方式進(jìn)行安裝。而且，也可以分別通過其他的方式來進(jìn)行第1半導(dǎo)體芯片412和第2半導(dǎo)體芯片452的安裝方式。
工業(yè)上的可利用性本發(fā)明的層疊型半導(dǎo)體模塊，能夠減小由2個半導(dǎo)體裝置層疊時或?qū)盈B型半導(dǎo)體模塊向電路基板搭載時所產(chǎn)生的熱應(yīng)力而引起的翹曲，由此，能夠防止連接不良。并且，即使對模塊施加溫度變化，也難以產(chǎn)生由熱應(yīng)力引起的連接部的連接不良，可實(shí)現(xiàn)高可靠性的模塊，因此，適用于移動電話機(jī)與數(shù)碼相機(jī)等的電子設(shè)備領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種層疊型半導(dǎo)體模塊，在第1半導(dǎo)體基板搭載有第1半導(dǎo)體芯片的第1半導(dǎo)體裝置之上，層疊了在第2半導(dǎo)體基板的上面搭載有第2半導(dǎo)體芯片的第2半導(dǎo)體裝置而構(gòu)成，在所述第1半導(dǎo)體基板的上面設(shè)置有第1連接用端子，并且，在所述第1半導(dǎo)體基板的下面設(shè)置有外部連接用端子；在所述第2半導(dǎo)體基板的下面的與所述第2半導(dǎo)體芯片對置的區(qū)域設(shè)置有第2連接用端子；通過導(dǎo)電性連接部件連接所述第1連接用端子和所述第2連接用端子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊型半導(dǎo)體模塊，其特征在于，所述第1半導(dǎo)體芯片搭載于所述第1半導(dǎo)體基板的中央部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層疊型半導(dǎo)體模塊，其特征在于，搭載有所述第2半導(dǎo)體芯片的區(qū)域，比搭載有所述第1半導(dǎo)體芯片的區(qū)域大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層疊型半導(dǎo)體模塊，其特征在于，所述第2半導(dǎo)體芯片由配置在同一平面上的多個半導(dǎo)體芯片構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層疊型半導(dǎo)體模塊，其特征在于，所述第2半導(dǎo)體芯片由層疊的多個半導(dǎo)體芯片構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種層疊型半導(dǎo)體模塊。該層疊型半導(dǎo)體模塊(100)，通過在第1半導(dǎo)體基板(111)搭載有第1半導(dǎo)體芯片(112)的第1半導(dǎo)體裝置(110)上，層疊在第2半導(dǎo)體基板(151)的上面搭載有第2半導(dǎo)體芯片(152)的第2半導(dǎo)體裝置(150)而構(gòu)成。在第1半導(dǎo)體基板之上設(shè)置有第1連接用端子(116)，在第1半導(dǎo)體基板的下面設(shè)置有外部連接用端子(118)。在第2半導(dǎo)體基板下面的與第2半導(dǎo)體芯片對置的區(qū)域設(shè)置有第2連接用端子(156)。通過導(dǎo)電性連接部件(180)連接第1連接用端子和第2連接用端子。由此，不僅可對每個半導(dǎo)體裝置的可靠性進(jìn)行確認(rèn)，且在層疊時和層疊后難以產(chǎn)生連接不良，實(shí)現(xiàn)了高可靠性。
文檔編號H01L23/488GK1956190SQ20061010860
公開日2007年5月2日 申請日期2006年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月27日
發(fā)明者川端毅, 福田敏行 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社