(57)【要約】【課題】中継基板の製作時間を短縮化でき、半導体装置の製造効率が向上可能な中継基板構造体及びこれを用いた半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】ダイシング領域７を挟んで複数の単位領域６が形成された中継基板構造体１であって、基板１０と、基板１０上に形成された第１絶縁膜１２と、第１絶縁膜１２上に互いに平行して形成された複数の配線１４であって、それぞれダイシング領域７を横切って複数の単位領域６にわたり形成された配線１４と、配線１４および第１絶縁膜１２上に形成された第２絶縁膜１６であって、複数の単位領域６それぞれの周辺領域において配線１４の一部を露出する窓部１７を有する第２絶縁膜１６とを備える【選択図】図１
2008066389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイシング領域を挟んで複数の単位領域が形成された中継基板構造体であって、
基板と、
前記基板上に形成された第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜上に互いに平行して形成された複数の配線であって、それぞれ前記ダイシング領域を横切って前記複数の単位領域にわたり形成された配線と、
前記配線および前記第１絶縁膜上に形成された第２絶縁膜であって、前記複数の単位領域それぞれの周辺領域において前記配線の一部を露出する窓部を有する第２絶縁膜と
を備えることを特徴とする中継基板構造体。
【請求項２】
行列状に配置された複数の単位領域及び前記単位領域の周囲を取り囲むダイシング領域を平面パターンとして定義した中継基板構造体であって、
基板と、
前記基板上の第１絶縁膜と、
前記ダイシング領域を行方向に横切って前記複数の単位領域及び前記ダイシング領域上を延伸するように、前記第１絶縁膜上に列方向に配列された複数の配線と、
前記複数の配線を含んで前記第１絶縁膜上に形成され、前記複数の配線の一部を露出するように、前記複数の単位領域内のそれぞれの周辺領域に並んで配置された複数の窓部を有する第２絶縁膜
とを備えることを特徴とする中継基板構造体。
【請求項３】
前記窓部が、前記周辺領域に複数列配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の中継基板構造体。
【請求項４】
前記基板、前記第１絶縁膜、前記配線、前記第２絶縁膜の総厚が、前記第２絶縁膜から露出した配線と電気的に接続される半導体チップの厚さと同一であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の中継基板構造体。
【請求項５】
行列状に配置され、周辺領域に複数のパッドを有し、行方向に隣接する複数のパッドがそれぞれ電気的に接続された複数の単位領域及び前記単位領域それぞれの周囲を取り囲むダイシング領域を有する中継基板構造体から、必要な単位領域の数を選択して必要な大きさの中継基板を切り出す工程と、
複数のパッドが形成された実装基板上に第１半導体チップを搭載する工程と、
前記第１半導体チップ上に前記中継基板及び第２半導体チップをそれぞれ並べて搭載する工程と、
前記第２半導体チップ上のパッドを、前記中継基板上のパッドを介して前記実装基板上のパッドにボンディングワイヤを用いて接続する工程
とを有することを特徴とする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、半導体装置に係り、特に、複数のチップを積層したマルチチップパッケージ型の半導体装置に用いられる中継基板構造体及びこれを用いた半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯機器等の電子機器の高機能化及び小型化の要求に伴い、単一のパッケージ内に複数のチップを搭載するマルチチップパッケージ（ＭＣＰ）型の半導体装置が用いられている。ＭＣＰにおいては、搭載されるチップの外形がそれぞれ異なる場合がある。特に、外形が大きいチップ上に外形が極端に小さいチップを搭載する場合は、チップ上の端子とその端子に接続される基板上の端子との距離が長くなるため、ボンディングが困難になる。そこで、チップ上の端子と基板上の端子とを、中継基板を介して電気的に接続する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
しかしながら、従来は、パッドの位置や大きさに応じた専用の中継基板を用意していたため、中継基板の製作時間を別途必要とし、半導体装置の製造効率が悪くなっていた。
【特許文献１】特開２００１−１０２５１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、中継基板の製作時間を短縮化でき、半導体装置の製造効率が向上可能な中継基板構造体及びこれを用いた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】
【０００５】
本発明の態様によれば、ダイシング領域を挟んで複数の単位領域が形成された中継基板構造体であって、基板と、基板上に形成された第１絶縁膜と、第１絶縁膜上に互いに平行して形成された複数の配線であって、それぞれダイシング領域を横切って複数の単位領域にわたり形成された配線と、配線および第１絶縁膜上に形成された第２絶縁膜であって、複数の単位領域それぞれの周辺領域において配線の一部を露出する窓部を有する第２絶縁膜とを備える中継基板構造体が提供される。
【０００６】
本発明の他の態様によれば、行列状に配置された複数の単位領域及び単位領域の周囲を取り囲むダイシング領域を平面パターンとして定義した中継基板構造体であって、基板と、基板上の第１絶縁膜と、ダイシング領域を行方向に横切って複数の単位領域及びダイシング領域上を延伸するように、第１絶縁膜上に列方向に配列された複数の配線と、複数の配線を含んで第１絶縁膜上に形成され、複数の配線の一部を露出するように、複数の単位領域内のそれぞれの周辺領域に並んで配置された複数の窓部を有する第２絶縁膜とを備える中継基板構造体が提供される。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、行列状に配置され、周辺領域に複数のパッドを有し、行方向に隣接する複数のパッドがそれぞれ電気的に接続された複数の単位領域及び単位領域それぞれの周囲を取り囲むダイシング領域を有する中継基板構造体から、必要な単位領域の数を選択して必要な大きさの中継基板を切り出す工程と、複数のパッドが形成された実装基板上に第１半導体チップを搭載する工程と、第１半導体チップ上に中継基板及び第２半導体チップをそれぞれ並べて搭載する工程と、第２半導体チップ上のパッドを、中継基板上のパッドを介して実装基板上のパッドにボンディングワイヤを用いて接続する工程とを有する半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、中継基板の製作時間を短縮化でき、半導体装置の製造効率が向上可能な中継基板構造体及びこれを用いた半導体装置の製造方法が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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。
【００１０】
（中継基板構造体）
本発明の実施の形態に係る中継基板構造体１は、図１の平面図に例示するように、基板上に複数の単位領域６及び単位領域６の周囲を取り囲むダイシング領域７が定義されている。そして、図１のＡ−Ａ方向からみた断面図である図２に例示するように、中継基板構造体１は、基板１０と、基板１０上に形成された第１絶縁膜１２と、この第１絶縁膜１２上に形成された配線１４と、第１絶縁膜１２及び配線１４上に形成され、配線１４の一部を露出するように、複数の単位領域６内のそれぞれの周辺領域に並んで配置された複数の窓部１７を有する第２絶縁膜１６とを備える。
【００１１】
図２においては、１本の配線１４が、単位領域６とダイシング領域７を横切るように、第１絶縁膜１２上を行方向（紙面左右方向）に延伸するように示しているが、配線１４は、図１において行方向に隣接する複数の単位領域６間のダイシング領域７全体を横切るように、列方向（紙面上下方向）に複数本配置されている。
【００１２】
複数の単位領域６は、図１に示すように、行方向及び列方向に並ぶように行列状（マトリクス状）に配置されている。図１においては、行方向より列方向の長さが長い長方形に定義された単位領域６の例を示すが、単位領域６の外形は、行方向の長さの方が長い長方形に定義されても構わないし、正方形に定義されても構わない。ダイシング領域７は、切削装置等で切り出せる程度の間隔があれば十分であり、例えば、隣り合う単位領域６の間の間隔を８０〜１００μｍとすることができる。
【００１３】
図２に示す基板１０は、有機系の種々な合成樹脂、セラミック及びガラス等の無機系の材料が採用可能であるが、シリコン基板を用いるのが好ましい。シリコン基板は、ポリイミド樹脂等の有機系の合成樹脂等に比べて加工性が高く、半導体製造装置のマウンタ等を用いて製造できるので、製作工程を簡略化でき、製造時間を短縮化できる。基板１０の全面を覆う第１絶縁膜１２としては、熱酸化膜やシリコン窒化膜等が利用可能である。
【００１４】
図１のＢ−Ｂ方向からみた図３の断面図、及び図１のＣ−Ｃ方向からみた図４の断面図に示すように、第１絶縁膜１２上には、それぞれ同一の配線幅を有する複数の配線１４が、図１の行方向にそれぞれ並行に延伸している。複数の配線１４の配線ピッチは、ワイヤボンディングに好適な幅、例えば、６５〜１００μｍとすることができる。
【００１５】
第２絶縁膜（パッシベーション膜）１６としては、シリコン窒化膜、ＰＳＧ膜、ＢＰＳＧ膜等が利用可能である。複数の窓部１７は、図１に示すように、単位領域６の周辺領域に沿って列方向に並んでいる。図１では、複数の窓部１７が、単位領域６の対向する長辺にそれぞれ沿うように列方向に並んでおり、一辺が約６５〜１００μｍの四角形状を有している。窓部１７から露出された部分の配線１４は、ワイヤボンディングするための複数のパッド１４ａとして機能する。なお、窓部１７の数は特に限定されないが、図１に例示したように、複数列に配置されるのが好ましい。窓部１７を複数列に配置することにより、ボンディング可能な場所が増加するため、ボンディングの自由度が高くなる。
【００１６】
基板１０、第１絶縁膜１２、配線１４及び第２絶縁膜１６の総厚は、第２絶縁膜１６から露出した部分の配線１４（パッド１４ａ）と電気的に接続される半導体チップの厚さと同一とすることにより、ボンディングが容易になる共に半導体装置の組立を容易にすることができる。接続される半導体チップの厚みと、基板１０、第１絶縁膜１２、配線１４及び第２絶縁膜１６の総厚との差が大きい場合は、基板１０の裏面を研磨等することにより総厚を調節してもよい。
【００１７】
（中継基板構造体の使用方法）
図１〜４に示す中継基板構造体１を使用する場合は、図５のフローチャートに例示するように、ステップＳ１において、図２に示したように、シリコン基板等の基板１０上に第１絶縁膜１２をＣＶＤ法、ＰＶＤ法等により堆積する。ステップＳ２に示す配線工程において、図３及び図４に示す複数の配線１４をスパッタリング、真空蒸着、ＣＶＤ等の金属膜の堆積技術とフォトリソグラフィー技術からなるメタライゼーション技術を用いて形成する。
【００１８】
ステップＳ３において、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法等を用いて第２絶縁膜（パッシベーション膜）１６を第１絶縁膜１２上及び配線１４上に形成する。ステップＳ４において、フォトリソグラフィー技術による選択エッチング技術を用いて、図３に示すように、窓部１７を選択的に形成し、窓部１７から配線１４の一部露出させることにより、図１に示すように、周辺領域に複数のパッド１４ａを定義（配置）する。この結果、行方向に隣接する複数のパッドがそれぞれ電気的に接続された複数の単位領域６及び単位領域６の周囲を取り囲むダイシング領域７を有する中継基板構造体１を形成する。
【００１９】
ステップＳ５において、ダイシング装置を用い、図１の中継基板構造体１を必要な単位領域６の数を選んで必要な大きさに分離し、複数の中継基板を製造する。複数の配線１４が、複数の単位領域６を貫通して共通の配線として形成されているので、複数の単位領域６を含む大きな面積の中継基板を切り出しても、その右端に位置するパッド１４ａと左端に位置するパッド１４ａとの電気的な接続が保証される。
【００２０】
中継基板のそれぞれの大きさは、図６において後述する実装基板４と実装基板４上に積層する第１半導体チップ３と第１半導体チップ３上に搭載される第２半導体チップ２との大きさの３者の関係に基づいて、その単位領域６の数が決定される。言い換えれば、第２半導体チップ２上のパッド２４と電気的に接続される実装基板４上のパッド４４とを一定以上の歩留まりでワイヤボンディング可能な距離の関係に基づいて、単位領域６の必要数が決定される。
【００２１】
例えば、第１半導体チップ３に比べて第２半導体チップ２が極端に小さい場合は、ダイシングラインに沿って４つの単位領域６を含ませるようにして、大きな中継基板として切り出すことができる。ダイシングラインに沿って、１つの単位領域６のみを含むように切り出して、最小面積の中継基板を実現してもよい。なお、図１に示すダイシングラインでない部分、例えば、単位領域６内の周辺領域に配置された窓部１７と窓部１７との間の領域に沿って切り出せば、単位領域６の面積に限定されないサイズとすることもできる。
【００２２】
図１〜４に示す中継基板構造体１によれば、パッドの位置や大きさに応じた専用のマスクパターンや、それにより形成された中継基板を用意することなく、複数の単位領域６をマトリクス状に配置することにより、搭載する半導体チップの大きさに応じて、図１に示す中継基板構造体１から切り出す単位領域６の数を必要に応じて選択して決定できるので、中継基板の製作に必要な時間が短縮化でき、半導体装置の製造効率が向上する。
【００２３】
また、図１〜図４に示す中継基板構造体１によれば、パッド１４ａが複数列配置されるので、ボンディング場所選択の自由度も高くなり、パッドの位置に応じた専用のマスクパターンやそれによる中継基板を用意する必要も無くなるため、半導体装置の製造効率が向上する。
【００２４】
（半導体装置）
図６及び図７に、図１に示す中継基板構造体１から切り出した中継基板１Ａを用いて半導体装置を組み立てた場合の例を示す。なお、図６及び図７においては、第２絶縁膜１６の図示を省略している。図７に示すように、複数のパッド４４を有する実装基板４上に接着材層５１を介して第１半導体チップ３が搭載されている。第１半導体チップ３は、上面に複数のパッド３４を有している。第１半導体チップ３上のパッド３４と実装基板４上のパッド４４がボンディングワイヤ３８により電気的に接続されている。
【００２５】
図６及び図７において、第１半導体チップ３上には、接着材層５２を介して第１半導体チップ３より外形が小さい第２半導体チップ２が配置されている。第２半導体チップ２の上面には、対向する２辺に沿ってそれぞれ複数のパッド２４が配置されている。一方の辺に隣接する複数のパッド２４は、ボンディングワイヤ２８を介して実装基板４上の複数のパッド４４にそれぞれ接続されている。一方の辺に対向する他方の辺に隣接する複数のパッド２４は、ボンディングワイヤ１９を介して中継基板１Ａに電気的に接続されている。
【００２６】
中継基板１Ａは、図６及び図７において、第１半導体チップ３の右側の領域上に第２半導体チップ２と並んで配置されている。図７に示すように、中継基板１Ａの厚さは第２半導体チップ２と同等の厚さを有している。中継基板１Ａの上面には対向する２辺に沿ってそれぞれ複数のパッド１４ａが配置されている。一方の辺に隣接する複数のパッド１４ａは、ボンディングワイヤ１８を介して実装基板４上の複数のパッド４４にそれぞれ接続されている。他方の辺に隣接する複数のパッド１４ａは、ボンディングワイヤ１９を介して第２半導体チップ２のパッド２４に接続されている。
【００２７】
（半導体装置の製造方法）
図６及び図７に示す半導体装置を製造する場合は、図５のステップＳ５において説明したように、図１〜図４に示す中継基板構造体１から、図６の実装基板４上に積層する第２半導体チップ２の大きさに応じて必要な単位領域６の数を選択して必要な大きさの中継基板１Ａを切り出す。その後、実装基板４上に接着材層５１を配置し、第１半導体チップ３を搭載し、ボンディングワイヤ３８を用いて第１半導体チップ３上のパッド３４と実装基板４上のパッド３４とを接続する。
【００２８】
第１半導体チップ３上に、接着材層５２，５３を介して図１の中継基板構造体１から切り出して作成した中継基板１Ａ及び第２半導体チップ２をそれぞれ並べて搭載する。第２半導体チップ２上のパッド２４の一部をボンディングワイヤ２８を介して実装基板４上のパッド４４に接続する。パッド４４に接続されたパッド２４に対向する辺に隣接するパッド２４を、ボンディングワイヤ１９を用いて中継基板１Ａ上のパッド１４ａに接続する。
【００２９】
図１〜４に示す中継基板構造体１を用いた図６及び図７に示す半導体装置の製造方法によれば、パッドの位置や大きさに応じた専用のマスクパターンや、それによる中継基板を別途用意する必要がなく、使用するチップの大きさに応じて単位領域の数を選択することにより、中継基板の大きさを決定することができるので、中継基板の製作時間が短縮化でき、半導体装置の製造効率を向上させることができる。  
本発明は上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。また、本発明はここでは具体的に記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態に係る中間基板実装体の一例を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ方向からみた場合の中間基板実装体の断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ方向からみた場合の中間基板実装体の断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ方向からみた場合の中間基板実装体の断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る中間基板実装体の使用方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態に係る中間基板実装体を用いた半導体装置の一例を示す平面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る中間基板実装体を用いた半導体装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…中継基板構造体
１Ａ…中継基板
２…第２半導体チップ
３…第１半導体チップ
４…実装基板
６…単位領域
７…ダイシング領域
１０…基板
１２…第１絶縁膜
１４…配線
１４ａ…パッド
１６…第２絶縁膜
１７…窓部
【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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