(57)【要約】      （修正有）【課題】製造が簡便で、素子形成面への悪影響がないチップスタック型マルチチップパッケージを提供する。【解決手段】第一の半導体チップ２０と、前記第一の半導体チップ２０に積層される第二の半導体チップ３０、前記第一の半導体チップ２０と前記第二の半導体チップ３０との間に積層される絶縁フィルム４０とを具備し、前記第一の半導体チップ２０は、絶縁フィルム４０と対向する面とは反対側の面に電極パッド２１を有し、前記第二の半導体チップ３０は、絶縁フィルム４０と対向する面に電極パッド３１を有し、前記絶縁フィルム４０は、第二の半導体チップ３０と対向する面に接合パッド４１を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の半導体チップと、
前記第一の半導体チップに積層される第二の半導体チップと、
前記第一の半導体チップと前記第二の半導体チップとの間に設けられた絶縁フィルムと
を具備し、
前記第一の半導体チップは、前記絶縁フィルムと対向する面とは反対側の面に電極パッドを有し、
前記第二の半導体チップは、前記絶縁フィルムと対向する面に電極パッドを有し、
前記絶縁フィルムは、第二の半導体チップと対向する面に接合パッドを有する
チップスタック型マルチチップパッケージ。
【請求項２】
前記接合パッドにボールバンブを形成し、当該ボールバンブをインターポーザ基板にワイヤーボンディングすると共に、前記ボールバンブを前記第二の半導体チップにおける電極パッドと電気的に接続させた請求項１記載のチップスタック型マルチチップパッケージ。
【請求項３】
前記絶縁フィルムの接合パッドを、前記第二の半導体チップの電極パッドと鏡面位置を成す位置に設けた請求項１又は２に記載のチップスタック型マルチチップパッケージ。
【請求項４】
第一の半導体チップを、インターポーザ基板の上にフリップチップ接続するステップと、
第二の半導体チップの電極パッドと鏡面位置を成す位置に接合パッドを設けた絶縁フィルムを、接合パッドのある面を上向きにして前記第一の半導体チップの上に積層するステップと、
前記接合パッドに第一のボールバンブを形成するステップと、
前記第一のボールバンブをインターポーザ基板にワイヤボンディングするステップと、
第二の半導体チップの電極パッドに第二のボールバンブを形成するステップと、
前記第一のボールバンブと前記第二のボールバンブとが重なり合うように、第二の半導体チップを絶縁フィルムの上にフリップチップ接続するステップと
を有するチップスタック型マルチチップパッケージの組立方法。
【請求項５】
第一の半導体チップを、インターポーザ基板の上にフリップチップ接続するステップと、
第二の半導体チップの電極パッドと鏡面位置を成す位置に接合パッドを設けた絶縁フィルムを、接合パッドのある面を上向きにして前記第一の半導体チップの上に積層するステップと、
前記接合パッドに第一のボールバンブを形成するステップと、
前記第一のボールバンブをインターポーザ基板にワイヤボンディングするステップと、
前記第一のボールバンブの上に第二のボールバンブを形成するステップと、
前記第二のボールバンブが電極パッドと重なり合うように、第二の半導体チップを絶縁フィルムの上にフリップチップ接続するステップと
を有するチップスタック型マルチチップパッケージの組立方法。
【請求項６】
半導体チップの電極パッドと鏡面位置を成す位置に接合パッドを設けた絶縁フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップスタック型マルチチップパッケージ、その組立方法及び絶縁フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
チップスタック型マルチチップパッケージ（ＭＣＰ）は、１つのパッケージに複数の半導体チップを搭載する半導体装置である。近年、製品の薄型化のために、その基板上に装着されるチップスタック型マルチチップパッケージにも薄型化が求められている。
【０００３】
図１に、従来のチップスタック型マルチチップパッケージを示す。このチップスタック型マルチチップパッケージは、同一サイズの半導体チップ１００，１０５をスペーサ無しで積層する。図１を参照すると、第一の半導体チップ１００の上面に電極パッド１０１が設けられている。この電極パッド１０１の上にボールバンプ１０２が形成され、ボールバンプ１０２の上面をボンド点とするボンディングが金ワイヤー１０３によって行われている。ボールバンプ１０２の上には、さらに第二のボールバンプ１０４が形成され、ふたつのボールバンプ１０２，１０４を介して第二の半導体チップ１０５が積層されている。第二の半導体チップ１０５は、第一の半導体チップ１００と同一サイズで、電極パッド１０６を上面にしてマウントされている。第一の半導体チップと第二の半導体チップとの間は接着剤１０７を介して固定されている。
【０００４】
図２に、従来の他のチップスタック型マルチチップパッケージを示す。図２に示すチップスタック型マルチチップパッケージは、第一の半導体チップ１１１をフリップチップ接続により接続し、第二の半導体チップ１１２をスペーサ無しで第一の半導体チップ１１１に積層する。図２において、第一の半導体チップ１１１は、接続バンプ１１３を介してフリップチップ接続によってインターポーザ基板１１０に接続されている。フリップチップ接続された半導体チップ１１１の上面には、同一サイズの第二の半導体チップ１１２が電極パッド面を上面にして接着剤１１４によりマウントされている。
【０００５】
これら従来のチップスタック型マルチチップパッケージでは、最上段の半導体チップにおける上面にボンディングが行われることになり、最上段の半導体チップにおける上面にボンディングワイヤー高さを確保する必要がある。このボンディングワイヤー高さは、チップ上面とパッケージ上面との距離ｈをボンディングワイヤー高さのばらつきも考慮してある程度余裕を持って確保する必要がある。従って、これら従来のスタック型マルチチップパッケージでは、パッケージ厚が厚くなってしまう。
【０００６】
図３に、従来のその他のチップスタック型マルチチップパッケージを示す。このチップスタック型マルチチップパッケージは、特開２００５−１７５２６０号公報（特許文献１参照）に記載されたものである。図３において、インターポーザ基板１２０上に、第一の半導体チップ１２１と第二の半導体チップ１２２の二枚の半導体チップが積層されている。第一の半導体チップ１２１は、金バンプ１２３により、インターポーザ基板１２０上へフリップチップ接続されている。第一の半導体チップ１２１の上面側には、まずポリイミド層（絶縁層）１２６が形成され、この上に銅の導電層１２７が積層されている。これら２つの層１２６、１２７は配線層１２８を構成する。
【０００７】
この配線層１２８は、第二の半導体チップ１２２の金バンプ１２４によるフリップチップ接続と、ボンディングワイヤー１２５によるボンディングとを共に考慮した所定のパターンに形成される。配線層１２８の電極パッド部は、ボンディングワイヤー１２５でインターポーザ基板１２０にボールボンディングされる。ボンディングワイヤー１２５は、インターポーザ基板１２０にファーストボンディングされ、配線層１２８の電極パッド部に直接セカンドボンディングされている。第二の半導体チップ１２２は、第一の半導体チップ１２１上面にフリップチップ接続される。
【０００８】
特許文献１に記載された発明では、最上段チップの上面にボンディングを行わないため、そのボンディング高さを確保する必要がなくチップ上面とパッケージ上面との距離ｈをぎりぎりまで小さくすることができ、パッケージ厚をより薄くすることができる。また、チップ上面にボンディングする方法に比べ、ボンディングワイヤー長さを短くすることができる。樹脂封入時のボンディングワイヤー流れはワイヤー長さに比例するので、ワイヤー長さを短くすることはボンディングワイヤー流れを抑えることに繋がり、結果としてボンディングワイヤー同士の接触による組立不良を少なくすることができる。
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１７５２６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載された発明では、第一の半導体チップ１２１がインターポーザ基板１２０にフリップチップ接続されているが、その第一の半導体チップ１２１の上面には、ポリイミドの絶縁層１２６と銅の導電層１２７とが形成されている。すなわち、第一の半導体チップ１２１における素子形成面とは反対側の面には、ポリイミドのパターンと、銅のパターンとを形成しなければならない。従って、特許文献１に記載された発明では、積層する半導体チップの製造工程が複雑になるという問題点がある。また、第一の半導体チップ１２１における素子形成面とは反対側の面に、ポリイミドのパターンと、銅のパターンとを形成する過程において、第一の半導体チップ１２１における素子形成面に対して悪影響を及ぼす恐れもある。本発明の目的は、製造が簡便で、素子形成面への悪影響がないチップスタック型マルチチップパッケージを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号・符号を用いて、［課題を解決するための手段］を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１２】
本発明によるチップスタック型マルチチップパッケージは、第一の半導体チップ（２０）と、前記第一の半導体チップ（２０）に積層される第二の半導体チップ（３０）と、前記第一の半導体チップ（２０）と前記第二の半導体チップ（３０）との間に設けられた絶縁フィルム（４０）とを具備する。前記第一の半導体チップ（２０）は、前記絶縁フィルム（４０）と対向する面とは反対側の面に電極パッド（２１）を有し、前記第二の半導体チップ（３０）は、前記絶縁フィルム（４０）と対向する面に電極パッド（３１）を有し、前記絶縁フィルム（４０）は、第二の半導体チップ（３０）と対向する面に接合パッド（４１）を有する。
【００１３】
また、本発明によるチップスタック型マルチチップパッケージは、前記接合パッド（４１）にボールバンブ（５１）を形成し、当該ボールバンブ（５１）をインターポーザ基板（１０）にワイヤーボンディングすると共に、前記ボールバンブ（５１）を前記第二の半導体チップ（３０）における電極パッド（３１）と電気的に接続させる。また、本発明によるチップスタック型マルチチップパッケージは、前記絶縁フィルム（４０）の接合パッド（４１）を、前記第二の半導体チップ（３０）の電極パッド（３１）と鏡面位置を成す位置に設ける。
【００１４】
また、本発明によるチップスタック型マルチチップパッケージの組立方法は、第一の半導体チップ（２０）を、インターポーザ基板（１０）の上にフリップチップ接続するステップと、第二の半導体チップ（３０）の電極パッド（３１）と鏡面位置を成す位置に接合パッド（４１）を設けた絶縁フィルム（４０）を、接合パッド（４１）のある面を上向きにして前記第一の半導体チップ（２０）の上に積層するステップと、前記接合パッド（４１）に第一のボールバンブ（５１）を形成するステップと、前記第一のボールバンブ（５１）をインターポーザ基板（１０）にワイヤボンディングするステップと、第二の半導体チップ（３０）の電極パッド（３１）に第二のボールバンブ（５２）を形成するステップと、前記第一のボールバンブ（５１）と前記第二のボールバンブ（５２）とが重なり合うように、第二の半導体チップ（３０）を絶縁フィルム（４０）の上にフリップチップ接続するステップとを有する。
【００１５】
また、本発明によるチップスタック型マルチチップパッケージの組立方法は、第一の半導体チップ（２０）を、インターポーザ基板（１０）の上にフリップチップ接続するステップと、第二の半導体チップ（３０）の電極パッド（３１）と鏡面位置を成す位置に接合パッド（４１）を設けた絶縁フィルム（４０）を、接合パッド（４１）のある面を上向きにして前記第一の半導体チップ（２０）の上に積層するステップと、前記接合パッド（４１）に第一のボールバンブ（５１）を形成するステップと、前記第一のボールバンブ（５１）をインターポーザ基板（１０）にワイヤボンディングするステップと、前記第一のボールバンブ（５１）の上に第二のボールバンブ（５２）を形成するステップと、前記第二のボールバンブ（５２）が電極パッド（３１）と重なり合うように、第二の半導体チップ（３０）を絶縁フィルム（４０）の上にフリップチップ接続するステップとを有する。
【００１６】
また、本発明による絶縁フィルムは、半導体チップ（３０）の電極パッド（３１）と鏡面位置を成す位置に接合パッド（４１）を設ける。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、表面に接合パッドの形成された絶縁フィルムを用いるため、製造が簡便で、素子形成面への悪影響がないチップスタック型マルチチップパッケージを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図４は、本発明によるチップスタック型マルチチップパッケージの一実施形態を示す断面図である。図４に示すように、インターポーザ基板１０の上面に、ほぼ同一サイズの第一の半導体チップ２０と第二の半導体チップ３０とが積層されている。インターポーザ基板１０は、上面に電極パッド１１，１２を有している。電極パッド１１は、第一の半導体チップ２０と電気的に接続され、電極パッド１２は、第二の半導体チップ３０と電気的に接続される。インターポーザ基板１０の下面には、マザーボードとの接続用となる半田ボール９０が融着されている。
【００１９】
第一の半導体チップ２０は、電極パッド２１を有している。この電極パッド２１は、インターポーザ基板１０の電極パッド１１と電気的に接続される。第二の半導体チップ３０は、電極パッド３１を有している。この電極パッド３１は、インターポーザ基板１０の電極パッド１２と電気的に接続される。第一の半導体チップ２０の電極パッド２１も、第二の半導体チップ３０の電極パッド３１も下向きに配置されており、第一の半導体チップ２０も、第二の半導体チップ３０も、フリップチップ接続されている。
【００２０】
第一の半導体チップ２０と第二の半導体チップ３０との間には、ほぼ同一サイズの絶縁フィルム４０が積層されている。絶縁フィルム４０は、電気を通さない薄膜状の部材で成る。この絶縁フィルム４０の片面には、接合パッド４１が設けられている。この接合パッド４０は、ボールバンブを形成するために設けたもので、ボールバンブと接合できる部材、例えば導電体で成る。図示するように、絶縁フィルム４０は、接合パッド４１を有する面を上向きにして挿入されている。
【００２１】
図４において、インターポーザ基板１０における電極パッド１１の上には、ボールバンプ５０が形成されている。第一の半導体チップ２０は、このボールバンブ５０に電極パッド２１を接触させてフリップチップ接続され、接着剤７０を介して、インターポーザ基板１０の上面にマウントされている。インターポーザ基板１０にマウントされた第一の半導体チップ２０の上面には絶縁フィルム４０が貼付されている。絶縁フィルム４０は、第一の半導体チップ２０と第二の半導体チップ３０との間を電気的に遮断する。
【００２２】
絶縁フィルム４０の上面には、接合パッド４１が設けられており、この接合パッド４１の上には、ボールバンブ５１が形成されている。ボールバンプ５１は、ボンディングワイヤー６０によって、インターポーザ基板１０の電極パッド１２に接続される。ボールバンブ５１の上にはボールバンブ５２が形成されているが、このボールバンブ５２は、ボンディングワイヤー６０を介して、インターポーザ基板１０の電極パッド１２と電気的に接続されている。第二の半導体チップ３０は、このボールバンブ５２に電極パッド３１を接触させてフリップチップ接続され、接着剤７１を介して、第一の半導体チップ２０の上にマウントされている。
【００２３】
インターポーザ基板１０の上に組立てられた第一の半導体チップ２０、第二の半導体チップ３０、絶縁フィルム４０、ボールバンブ５０〜５２、ボンディングワイヤー６０などの部品が、樹脂８０で封止されることにより、チップスタック型マルチチップパッケージの半導体装置が構成される。
【００２４】
図５に、第二の半導体チップの電極パッドと、絶縁フィルムの接合パッドとの位置関係を例示する。図示するように、半導体チップの電極パッドは、左端に三つ、右端に三つ並んでいる。左端の電極パッドは、下から等間隔に並んでいるが、右端の電極パッドは、下一つと上二つとが間隔を空けて並んでいる。一方、絶縁フィルムの接合パッドは、左端に三つ、右端に三つ並んでいる。左端の接合パッドは、下一つと上二つとが間隔を空けて並んでいるが、右端の接合パッドは、下から等間隔に並んでいる。
【００２５】
図５に示すように、第二の半導体チップにおける電極パッドは、絶縁フィルムにおける接合パッドと鏡面位置を成している。従って、第二の半導体チップはその電極パッドが下向きになるように、絶縁フィルムはその接合パッドが上向きになるように重ね合わせると、第二の半導体チップにおける各電極パッドと、絶縁フィルムにおける各接合パッドとが重なり合うようになっている。この間にボールバンブを形成し、インターポーザ基板と接続されたボンディングワイヤーをボンディングすれば、容易に、第二の半導体チップをフリップチップ接続することができる。
【００２６】
図６〜９に、図４に示したチップスタック型マルチチップパッケージの組立方法の一例を示す。まず、図６に示すように、インターポーザ基板１０の上面に第一の半導体チップ２０をフリップチップ接続する。インターポーザ基板１０の電極パッド１１にボールバンブ５０を形成し、接着剤７０を塗布する。そして、ボールバンブ５０と電極パッド２１とが接触するように第一の半導体チップ２０をマウントする。
【００２７】
次に、第一の半導体チップ２０の上に、絶縁フィルム４０を積層する。図７に示すように、絶縁フィルム４０は、その接合パッド４１が上面になるように、フリップチップ接続した第一の半導体チップ２０の上面に貼り付ける。続いて、接合パッド４１の上にボールバンプ５１を形成する。接合パッドのパッド位置は、絶縁フィルム４０に積層する第二の半導体チップ３０における電極パッドのパッド位置と鏡面位置を成す位置に配置しているので、鏡面位置にある各接合パッドについてボールバンプを形成する。
【００２８】
そして、このボールバンプ５１と、インターポーザ基板１０上の電極パッド１２とを、ボンディングワイヤー６０でワイヤーボンディングする。このワイヤーボンディングは、好ましくは、電極パッド１２をファーストボンド点とし、ボールバンプ５１をセカンドボンド点とする逆ボンディングを用いる。逆ボンディングにより、ボンディングワイヤー６０のワイヤー高さを低く抑えることができる。
【００２９】
次に、図８に示すように、第二の半導体チップ３０の電極パッド３１にボールバンプ５２を形成する。電極パッドのパッド位置は、第二の半導体チップ３０を積層する絶縁フィルム４０における接合パッドのパッド位置と鏡面位置を成す位置に配置しているので、鏡面位置にある各電極パッドについてボールバンプを形成する。図示するように、第二の半導体チップ３０を逆さまにし、電極パッド３１を上向きにして、その電極パッド３１の上にボールバンプ５２を形成する。
【００３０】
次に、図９に示すように、絶縁フィルム４０の上面に接着剤７１を塗布し、第二の半導体チップ３０をマウントする。電極パッド３１のある面を下向きにして、第二の半導体チップ３０を絶縁フィルム４０の上に貼り付ける。この際、第二の半導体チップ３０の電極パッド３１に接合されたボールバンプ５２と、絶縁フィルム４０の接合パッド４１に接合されたボールバンプ５１とが重なり合うようにマウントする。最後に、樹脂８０を封入することによって、各部品をインターポーザ基板１０上に封止すれば、スタック型マルチチップパッケージの半導体装置が完成する。
【００３１】
図６，図７，図１０，及び図１１に、図４に示したチップスタック型マルチチップパッケージの組立方法の他の例を示す。なお、図６及び図７の工程は上述したので、その説明を省略する。さて、図６及び図７の工程を経て、ボールバンプ５１と、インターポーザ基板１０上の電極パッド１２とを、ボンディングワイヤー６０でワイヤーボンディングしたら、図１０に示すように、さらに、ボンディングワイヤー６０上にボールバンプ５２を形成する。
【００３２】
次に、図１１に示すように、絶縁フィルム４０の上面に接着剤７１を塗布し、第二の半導体チップ３０をマウントする。電極パッド３１のある面を下向きにして、第二の半導体チップ３０を絶縁フィルム４０の上に貼り付ける。この際、第二の半導体チップ３０における電極パッド３１と、ボールバンブ５１の上に形成されたボールバンプ５２とが重なり合うようにマウントする。最後に、樹脂８０を封入することによって、各部品をインターポーザ基板１０上に封止すれば、スタック型マルチチップパッケージの半導体装置が完成する。
【００３３】
以上、スタックする半導体チップが二枚の場合について説明した。しかし、本発明によれば、スタックする半導体チップは二枚に限らず、それ以上の枚数になってもスタック型マルチチップパッケージを作ることができる。すなわち、積層する半導体チップが三枚以上になっても、接合パッドを有する絶縁フィルムを挿入することによって、積層する半導体チップをフリップチップ接続すること、すなわち、電極パッドを有する半導体チップの下面側にてボンディングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、従来のチップスタック型マルチチップパッケージを示す図である。
【図２】図２は、従来の他のチップスタック型マルチチップパッケージを示す図である。
【図３】図３は、従来のその他のチップスタック型マルチチップパッケージを示す図である。
【図４】図４は、本発明によるチップスタック型マルチチップパッケージの一実施形態を示す断面図である。
【図５】図５は、電極パッドと接合パッドとの位置関係を説明する図である。
【図６】図６は、チップスタック型マルチチップパッケージの組立方法の一例を示す図である。
【図７】図７は、チップスタック型マルチチップパッケージの組立方法の一例を示す図である。
【図８】図８は、チップスタック型マルチチップパッケージの組立方法の一例を示す図である。
【図９】図９は、チップスタック型マルチチップパッケージの組立方法の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、チップスタック型マルチチップパッケージの組立方法の他の例を示す図である。
【図１１】図１１は、チップスタック型マルチチップパッケージの組立方法の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０，１１０，１２０  インターポーザ基板
１１，１２，２１，３１，１０１，１０６  電極パッド
２０，３０，１００，１０５，１１１，１１２，１２１，１２２  半導体チップ
４０  絶縁フィルム
４１  接合パッド
５０，５１，５２，１０２，１０４，１１３，１２３，１２４  ボールバンブ
６０，１０３，１２５  ボンディングワイヤー
７０，７１，１０７，１１４  接着剤
８０  樹脂
９０  半田ボール
１２６  ポリイミド層
１２７  導電層
１２８  配線層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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