(57)【要約】      （修正有）【課題】ボンディングワイヤーと半導体チップとの短絡を防止する。【解決手段】積層基台２と、前記積層基台上に配置し、ボンディングパッド６を有する下層半導体チップ５と、前記ボンディングパッドに接続されるボンディングワイヤー７と、前記下層半導体チップ上に絶縁性の接着剤８を介して積層され、前記ボンディングパッドに対応する位置に形成され、側壁に達するまで外周に向かって薄くなるように形成され、前記ボンディングワイヤーを収容するオーバーハング部１０を有する上層半導体チップ９とを具備し、前記オーバーハング部の表面は前記接着剤で覆われていることを特徴とする半導体装置。その結果、ボンディングワイヤーと半導体チップとの短絡を効果的に防止する。【選択図】図１
2010182890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層基台と、
前記積層基台上に配置し、ボンディングパッドを有する下層半導体チップと、
前記ボンディングパッドに接続されるボンディングワイヤーと、
前記下層半導体チップ上に絶縁性の接着剤を介して積層され、前記ボンディングパッド
に対応する位置に形成され、側壁に達するまで外周に向かって薄くなるように形成され、
前記ボンディングワイヤーを収容するオーバーハング部を有する上層半導体チップと、
を具備し、
前記オーバーハング部の表面は前記接着剤で覆われていることを特徴とする半導体装置
。
【請求項２】
積層基台と、
前記積層基台上に配置し、ボンディングパッドを有する下層半導体チップと、
前記ボンディングパッドに接続されるボンディングワイヤーと、
前記下層半導体チップの上面に絶縁性の接着剤を介して積層され、前記ボンディングパ
ッドに対応する位置に形成され、前記ボンディングパッドよりも内側に始点を有し、側壁
に達する終点まで外周に向かって薄くなるように形成され、前記ボンディングワイヤーを
収容するオーバーハング部を有する上層半導体チップと、
を具備し、
前記オーバーハング部の表面は前記接着剤で覆われていることを特徴とする半導体装置
。
【請求項３】
前記上層半導体チップと前記下層半導体チップの面積が同じで、前記上層半導体チップ
の上面から見た場合に前記下層半導体チップが重なるように積層されていることを特徴と
する請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
ダイシングエリアによって囲まれた上層半導体チップを複数有する半導体ウエハの前記
ダイシングエリアの下面を削ることにより、前記上層半導体チップの端部にオーバーハン
グ部を形成する工程と、
前記半導体ウエハの下面に接着剤を塗布する工程と、
前記半導体ウエハの前記ダイシングエリア及び前記接着剤を削ることにより前記上層半
導体チップを分離する工程と、
積層基台上に配置し、端部にボンディングパッドを有する下層半導体チップの前記ボン
ディングパッドにボンディングワイヤーを接続する工程と、
前記ボンディングパッド上に前記オーバーハング部が来るように前記上層半導体チップ
を積層する工程と、
からなる半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記半導体ウエハの下面に接着剤を塗布する工程によって、前記接着剤は前記オーバー
ハング部を埋めるように形成され、
その後、前記オーバーハング部に形成された前記接着剤の上部の一部をレーザーアブレ
ーションにより除去することを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に係わり、複数の半導体チップが積層
された半導体装置の半導体チップの形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップを積層してパッケージに封止するスタックＭＣＰ（Ｍｕｌｔｉ  Ｃｈｉｐ
Ｐａｋｅｇｅ）技術において、特許文献１にあるように下層半導体チップのボールボン
ディングする隙間を確保するために、下層半導体チップのボンディングパッドに対応する
上層半導体チップの端部を湾曲した形状に加工する。また、この湾曲した部分の表面には
絶縁膜が存在しているのでボンディングワイヤーとの短絡について懸念する必要がなく、
チップをより薄くすることができる。
【０００３】
しかし、この湾曲した形状に絶縁膜を形成する必要があるため工程が複雑となってしま
う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２１６６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記点に鑑み、ボンディングワイヤーと半導体チップとの短絡を効果的に防止
する半導体装置及びその半導体装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の一態様は、積層基台と、前記積層基台上に配置し、端部にボンディングパッ
ドを有する下層半導体チップと、前記ボンディングパッドに接続されるボンディングワイ
ヤーと、前記下層半導体チップ上に絶縁性の接着剤を介して積層され、前記ボンディング
パッドに対応する位置に形成され、側壁に達するまで外周に向かって薄くなるように形成
され、前記ボンディングワイヤーを収容するオーバーハング部を有する上層半導体チップ
と、を具備し、前記オーバーハング部の表面は前記接着剤で覆われていることを特徴とし
ている。
【０００７】
また、この発明の一態様は、ダイシングエリアによって囲まれた上層半導体チップを複
数有する半導体ウエハの前記ダイシングエリアの下面を削ることにより、前記上層半導体
チップの端部にオーバーハング部を形成する工程と、前記半導体ウエハの下面に接着剤を
塗布する工程と、前記半導体ウエハの前記ダイシングエリア及び前記接着剤を削ることに
より前記上層半導体チップを分離する工程と、積層基台上に配置し、端部にボンディング
パッドを有する下層半導体チップの前記ボンディングパッドにボンディングワイヤーを接
続する工程と、前記ボンディングパッド上に前記オーバーハング部が来るように前記上層
半導体チップを積層する工程と、からなることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ボンディングワイヤーと半導体チップとの短絡を効果的に防止する半
導体装置及びその半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）は本発明の第１の実施形態におけるＭＣＰの模式的な平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図２】図２は本発明の第１の実施形態に係わるＭＣＰに積層される半導体チップの製造工程を示す模式的な断面図である。
【図３】図３は図２に続く、本発明の第１の実施形態に係わるＭＣＰに積層される半導体チップの製造工程を示す模式的な断面図である。
【図４】図４は図３に続く、本発明の第１の実施形態に係わるＭＣＰに積層される半導体チップの製造工程を示す模式的な断面図である。
【図５】図５は図４に続く、本発明の第１の実施形態に係わるＭＣＰに積層される半導体チップの製造工程を示す模式的な断面図である。
【図６】図６は図５に続く、本発明の第１の実施形態に係わるＭＣＰの製造工程を示す模式的な断面図である。
【図７】図７は本発明の第１の実施形態の変形例に係わるＭＣＰに積層される半導体チップの製造工程を示す模式的な断面図である。
【図８】図８は図７における模式的な平面図である。
【図９】図９は本発明の第２の実施形態におけるＭＣＰの模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、
同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なもので
あり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。また、図
面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論であ
る。
【００１１】
［第１の実施形態］
第1の実施形態は本発明に係る半導体装置及び半導体装置の製造方法であり、オーバー
ハング部を有する上層半導体チップのオーバーハング部の表面に接着剤が形成され、この
接着剤によりオーバーハング部に収容されたボンディングワイヤーと上層半導体チップと
の短絡を防止するものである。
【００１２】
図１に第１の実施形態に係るＭＣＰの構成を示す。図１（ａ）は第１の実施形態に係る
ＭＣＰの平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００１３】
（１）第１の実施形態に係るＭＣＰの構造
図１（ａ）に示すように積層基台２には複数のボンディングパッド３が形成されている
。この積層基台２上に同じ面積を有する下層半導体チップ５、上層半導体チップ９及び最
上層半導体チップ１４が重なるように積層されている。また、最上層半導体チップ１４の
上面には複数のボンディングパッド１６が形成されている。ボンディングパッド３とボン
ディングパッド１６はボンディングワイヤー１７で電気的に接続されている。
【００１４】
図１（ｂ）に示されるように、下面に外部接続電極１が形成された積層基台２が最下層
に配置されている。積層基台２の上面には例えば、接着シートまたはＤＡ（Ｄｉｅ  Ａｔ
ｔａｃｈ）剤からなる接着剤４が配置され、この接着剤４を介して下層半導体チップ５が
、下面が積層基台２の上面と対向するように形成されている。下層半導体チップ５は、回
路素子の外側に相当するチップ周辺部にボンディングパッド６を有し、ボンディングパッ
ド６はいわゆる周辺パッドといわれている。ボンディングパッド３とボンディングパッド
６はボンディングワイヤー７で電気的に接続されている。
【００１５】
下層半導体チップ５の上面には、例えば、ＤＡ剤からなる接着剤８を介して上層半導体
チップ９が配置されている。この上層半導体チップ９には、ボンディングパッド６に対応
する位置に形成され、ボンディングパッド６よりも下層半導体チップ５の内側に始点を有
し、上層半導体チップ９の側壁に達する終点まで外周に向かって薄くなるように形成され
、ボンディングワイヤー７を収容するオーバーハング部１０が形成されている。また、オ
ーバーハング部１０の表面には接着剤８が形成されている。
【００１６】
すなわち、ボンディングワイヤー７はボンディングパッド６上で下層半導体チップ５の
主平面に対して垂直方向に下層半導体チップ５の側面に行くに従い高くなるように延び、
最高点に達した後ボンディングパッド３に向い低くなっていく。ここで、下層半導体チッ
プ５の上面からボンディングワイヤー７の最高点までの距離をループ高さ（ＬＨ１）と定
義する。なお、ボンディングワイヤー７の最高点は、下層半導体チップ５上にある必要は
なく、下層半導体チップ５の外側にあっても良い。
【００１７】
上層半導体チップ９の上面には複数のボンディングパッド１１が形成されている。ボン
ディングパッド３とボンディングパッド１１はボンディングワイヤー１２で電気的に接続
されている。上層半導体チップ９上には、例えば、ＤＡ剤からなる接着剤１３を介して上
層半導体チップ９と同じ構造を有する最上層半導体チップ１４が形成されている。この最
上層半導体チップ１４には、ボンディングパッド１１に対応する位置に形成され、ボンデ
ィングパッド１１よりも上層半導体チップ９の内側に始点を有し、最上層半導体チップ１
４の側壁に達する終点まで外周に向かって薄くなるように形成され、ボンディングワイヤ
ー１２を収容するオーバーハング部１５が形成されている。また、オーバーハング部１５
の表面には接着剤１３が形成されている。
【００１８】
すなわち、ボンディングワイヤー１２はボンディングパッド１１上で上層半導体チップ
９の主平面に対して垂直方向に上層半導体チップ９の側面に行くに従い高くなるように延
び、最高点に達した後ボンディングパッド３に向い低くなっていく。ここで、上層半導体
チップ９の上面からボンディングワイヤー１２の最高点までの距離をループ高さ（ＬＨ２
）と定義する。なお、ボンディングワイヤー１２の最高点は、上層半導体チップ９上にあ
る必要はなく、上層半導体チップ９の外側にあっても良い。
【００１９】
これら下層半導体チップ５、上層半導体チップ９及び最上層半導体チップ１４がモール
ド樹脂（図示せず）等で覆われている。
【００２０】
（２）第１の実施形態に係るＭＣＰの製造方法
第１の実施形態に係るＭＣＰの製造方法を図２乃至図６に示す。図２乃至図５は複数の
半導体チップが形成されたウエハの一部の断面図である。実際のウエハは図２乃至図５の
構造を繰り返す構造になっている。図６は図１（ｂ）の断面に相当する断面図である。
【００２１】
最初に図２に示すように、複数の半導体チップ２０−１乃至２０−３が形成されたウエ
ハ２０を製造する。半導体チップ２０−１と半導体チップ２０−２間にはダイシングライ
ン２０−４が、半導体チップ２０−２と半導体チップ２０−３間には２０−５が形成され
ている。それぞれの半導体チップ２０−１乃至２０−３には表面にボンディングパッド２
１が形成されている。ダイシングライン２０−４、２０−５の幅は１００ｕｍから２００
ｕｍ程度である。
【００２２】
このボンディングパッド２１が形成されている面を「ウエハ表面」とし、ボンディング
パッド２１が形成されている面と反対側の面を「ウエハ裏面」と定義する。なお、半導体
チップ２０−１乃至２０−３中には回路素子等が形成されているが説明の便宜上図示を省
略する。
【００２３】
ウエハ裏面を上にして、ダイシングライン２０−４、２０−５に溝２２を形成する。こ
の溝２２は、例えば、幅５００ｕｍ程度の幅を有するブレード２３を用いウエハ２０の途
中、最も深い位置でウエハ表面から８０ｕｍ程度まで削ることにより形成する。後に、こ
の溝２２が図１に示したオーバーハング部１０、１５となる。なお、ブレードの形や半径
を変えることによって、オーバーハング部１０、１５の形状とループ高さＬＨ１、ＬＨ２
を調整することができる。なお、溝２２はダイシングライン２０―４、２０−５から半導
体チップ２０−１乃至２０−３にはみ出しても構わない。
【００２４】
次に、図３に示すように、研削用砥石などを用いて半導体チップ２０−１乃至２０−３
を所望の厚さ、例えば、１５０ｕｍ程度まで削る。その結果、溝２２の最も深い位置の深
さが７０ｕｍ程度になる。
【００２５】
次に、図４に示すように、液体状のDie Attach剤（DA剤）２４を２０〜３０ｕｍの厚さ
になるようにスピン塗布し、１３０度から１８０度で仮キュアを行い硬化させる。このと
き、溝２２の表面の湾曲した箇所をDA剤で覆うことができる。また、ＤＡ剤の膜厚は２０
〜３０ｕｍ程度であるため溝２２を完全に埋めることなく、溝２２の表面に沿ってＵ字型
に形成される。また、このＤＡ剤は半導体チップ間を接着する接着剤として作用するとと
もに、絶縁性を有している。また、ＤＡ剤は仮キュア後においては粘性は高くなく、ブレ
ードで切断しても形状は崩れないし、ダイシングテープに取り付け、取り外しをしても形
状は崩れない。
【００２６】
次に、図５に示すように、ＤＡ剤２４をダイシングテープ２５に接するように取り付け
た後、ウエハ表面を上にし、ダイシングライン２０−４、２０−５においてブレードを用
いウエハ２０とＤＡ剤２４をダイシングする。この工程で用いられるブレードの幅はダイ
シングライン２０−４、２０−５の幅より狭い幅、４０ｕｍから１００ｕｍ程度を有して
いる。この工程により、半導体チップ２０−１乃至２０−３が複数の半導体チップに分離
される。
【００２７】
その後、図６に示すように、半導体チップ２０−１をピックアップし、ボンディングパ
ッド３とボンディングパッド６がボンディングワイヤー７で接続された下層半導体チップ
５上に積層する。ここで、ボンディングワイヤー７のループ高さＬＨ１は７０ｕｍ〜５０
ｕｍ程度になるようにボンディングされている。ここで溝２２の深さは７０ｕｍ程度であ
る。仮に、ボンディングワイヤー７と半導体チップ２０−１が接触したとしてもＤＡ剤２
４が絶縁性を有するため、ボンディングワイヤー７と半導体チップ２０−１の短絡は発生
しない。
【００２８】
この後、１３０度から１８０度で仮キュアより長い時間キュアすることにより（本キュ
ア）ＤＡ剤が粘性を有し、下層半導体チップ５と半導体チップ２０−１（図１（ｂ）の上
層半導体チップ９）が接着される。その後、半導体チップ２０−１のボンディングパッド
２１（図１（ｂ）のボンディングパッド１１）とボンディングパッド３をボンディングワ
イヤー１２で接続する。その後、半導体チップ２０−１上に半導体チップ２０−１と同様
の形状を有する半導体チップ（図１（ｂ）の最上層半導体チップ１４）を重なるように積
層し本キュアする。その後、ボンディングパッド１６とボンディングパッド３をボンディ
ングワイヤー１７で接続する。その後は周知の工程を経て図１に示すＭＣＰが形成される
。
【００２９】
（３）第１の実施形態に係るＭＣＰの効果
本実施形態によれば、ボンディングワイヤー７を収容するオーバーハング部１０の表面
には絶縁性を有する接着剤８が形成されている。その結果、例えば、ボンディングワイヤ
ー７が製造工程によりワイヤー流れを起こしオーバーハング部１０と接触したとしてもボ
ンディングワイヤー７と上層半導体チップ９との短絡を防止することができる。
【００３０】
また、下層半導体チップ５と上層半導体チップを接続する接着剤８をオーバーハング部
１０の表面にも形成することにより、ボンディングワイヤー７と上層半導体チップ９との
短絡を防止用の絶縁膜に用いている。すなわち、接着剤８と異なる絶縁膜、例えば、シリ
コン酸化膜またはポリイミド等の有機材をオーバーハング部１０の表面に形成する場合に
比べて工程を大幅に簡略化できる。
【００３１】
また、接着剤８にＤＡ剤を用いることにより、オーバーハング部１０の表面を覆う絶縁
膜を形成するのに必要な温度は１３０度から１８０度の低い温度で済む。この温度は、ワ
イヤーボンディング時に必要な温度、２８０度よりも低い。その結果、半導体チップのウ
エハ反り特性変動を防止することができる。一方、シリコン酸化膜をＣＶＤ法で形成する
場合には３００度から４５０度の温度が必要となり、ウエハ反りが発生する可能性が高く
なる。
【００３２】
また、ボンディングワイヤー７と上層半導体チップ９の接触を防止するためにループ高
さＬＨ１の高さを低くする必要がない。その結果、ワイヤーボンディングを容易に行うこ
とができる。
【００３３】
また、オーバーハング部１０の大きさを小さくすることができる。その結果、半導体チ
ップを薄くすることができ、ＭＣＰの縮小化ができる。
【００３４】
なお、上述した効果は上層半導体チップ９に関して述べたが、最上層半導体チップ１４
に関しても同様の効果を有する。
【００３５】
［第１の実施形態に係るＭＣＰの製造方法の変形例］
第１の実施形態に係るＭＣＰの製造方法の変形例は、ＤＡ剤２４を塗布する工程におい
て、溝２２がＤＡ剤２４で埋まってしまう場合について示す。
【００３６】
図３に示す工程までは第１の実施形態と同様である。その後、図７に示すように、液体
状のDie Attach剤（DA剤）２４を２０〜３０ｕｍの厚さになるようにスピン塗布し、１３
０度から１８０度で仮キュアを行い硬化させる。ここで、溝２２の幅、スピン塗布の条件
によっては、溝２２はＤＡ剤２４で完全に埋まってしまう。
【００３７】
次に、溝２２中に埋まったＤＡ剤２４の一部をレーザーアブレーションを用いて除去す
る。その結果、図４に示す構造が得られる。ここで、リソグラフィを用いてパターン形成
しＤＡ剤２４を除去することも可能である。しかし、工程が複雑になるため、レーザーア
ブレーションを用いてＤＡ剤の一部を除去するのが好ましい。
【００３８】
また、ＤＡ剤２４を除去する除去領域２６は、図７を上面から見た平面図に相当する図
８に示すように、全ての溝２２上を除去する必要はない。少なくとも下層に位置する半導
体チップに接続されるボンディングワイヤーに対応する領域が除去されていればよい。す
なわち、レーザーアブレーションを用いると、レーザーを除去領域２６に照射することに
より迅速にＤＡ剤２４を除去することができる。その後の工程は第１の実施形態と同様で
ある。
【００３９】
第１の実施形態に係るＭＣＰの製造方法の変形例においても、第１の実施形態の構造を
製造することができ、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００４０】
［第２の実施形態］
第２の実施形態は、下層半導体チップと上層半導体チップ間、上層半導体チップと最上
層半導体チップ間にスペーサチップを形成する場合である。なお、説明の便宜上前記実施
形態１にて説明した図面と同じ機能を有する部材については同じ符号を付記し、その説明
を省略する。
【００４１】
（１）第２の実施形態に係るＭＣＰの構造
図９に第２の実施形態に係るＭＣＰの断面図を示す。なお、平面図は第１の実施形態に
係るＭＣＰの平面図、図１（ａ）と同様である。
【００４２】
図９に示すように、下層半導体チップ５上に例えば、ＤＡ剤からなる接着剤３１を介し
て第１スペーサチップ３２が形成されている。この第１スペーサチップ３２上には例えば
、ＤＡ剤からなる接着剤８を介して上層半導体チップ９が配置されている。また、第１ス
ペーサチップ３２の面積は上層半導体チップ９の面積より小さく、第１スペーサチップ３
２はオーバーハング部１０の下には配置されない。すなわち、オーバーハング部１０の下
に第１スペーサチップ３２と接着剤３１の厚さ分だけスペースが形成される。
【００４３】
同様に、上層半導体チップ９上に例えば、ＤＡ剤からなる接着剤３３を介して第２スペ
ーサチップ３４が形成されている。この、第２スペーサチップ３４上には例えば、ＤＡ剤
からなる接着剤１３を介して最上層半導体チップ１４が配置されている。また、第２スペ
ーサチップ３４の面積は最上層半導体チップ１４の面積より小さく、第２スペーサチップ
３４はオーバーハング部１５の下には配置されない。すなわち、オーバーハング部１５の
下に第２スペーサチップ３４と接着剤３３の厚さ分だけスペースが形成される。
【００４４】
（２）第１の実施形態に係るＭＣＰの効果
本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えてオーバーハング部１０の下に第１
スペーサチップ３２と接着剤３１の厚さ分だけスペースが形成される。その結果、第１の
実施形態よりもループ高さＬＨ１を高くすることができる。
【００４５】
また、ファーストボンディングを半導体チップ側のボンディングパッドに行う逆ボンデ
ィングを用いることなく、正ボンディングでボンディングワイヤーをボンディングするこ
とが可能となる。その結果、半導体チップ側のボンディングパッドにバンプを形成する必
要が無く、チップダメージを軽減できる。
【００４６】
また、オーバーハング部１０を形成する際の溝２２の深さを浅くすることができる。す
なわち、オーバーハング部１０における下層半導体チップ９の厚さを厚くすることができ
る。その結果、ボンディングパッド１１の下にオーバーハング部１０が形成される場合に
、ボンディングダメージによるチップ破壊の確率を減らすことができる。
【００４７】
［むすび］  
本発明によれば、ボンディングワイヤーと半導体チップとの短絡を効果的に防止する半
導体装置及びその半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００４８】
本発明の例は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で、各構成要素を変形して具体化できる。また、上述の実施形態に開示されている複数の
構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を構成できる。例えば、上述の実施形態に開
示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよいし、異なる実施形態の構成要
素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
２：積層基台、５：下層半導体チップ、８：接着剤、９：上層半導体チップ、１０：オ
ーバーハング部、１３：接着剤、１４：最上層半導体チップ、１５：オーバーハング部、
２０：ウエハ、２２：溝、２４：ＤＡ剤、２６：除去領域、３２：スペーサチップ、３４
：スペーサチップ
【図１】
2010182890.tif 000003
【図２】
2010182890.tif 000004
【図３】
2010182890.tif 000005
【図４】
2010182890.tif 000006
【図５】
2010182890.tif 000007
【図６】
2010182890.tif 000008
【図７】
2010182890.tif 000009
【図８】
2010182890.tif 000010
【図９】
2010182890.tif 000011