(57)【要約】【課題】優れた信頼性を持って受動部品を実装でき、インターポーザー上の省スペース化及び半導体モジュールの小型化を可能にする半導体モジュールならびにその製造方法を提供する。【解決手段】インターポーザー１０上にＩＣチップ１２を搭載してなる半導体モジュール１において、ＩＣチップ１２は、その裏面１２ｂ側に形成されたＩＣチップ側接続パッド部１８とパッド間配線１７とを有してなり、インターポーザー１０は、その主面１０ａ側に形成されたボンディングパッド２１を有し、ＩＣチップ１２の裏面１２ｂのＩＣチップ側接続パッド部１８上に受動部品１４’が搭載され、ＩＣチップ１２のＩＣチップ側接続パッド部１８とインターポーザー１０のボンディングパッド２１とがボンディングワイヤ２５によって電気的に接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インターポーザー上に、能動面が前記インターポーザー側を向くように実装されたＩＣチップを搭載してなる半導体モジュールにおいて、
前記ＩＣチップは、その裏面側に形成された接続パッドを有し、
前記インターポーザーは、その表面側に形成された導電接続部を有してなり、
前記ＩＣチップの前記裏面の前記接続パッド上に受動部品が搭載され、
前記ＩＣチップの前記接続パッドと前記インターポーザーの前記導電接続部とがボンディングワイヤによって電気的に接続されていることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項２】
前記ＩＣチップの裏面に前記接続パッドと電気的に接続された配線が設けられ、
前記配線は、金、銀、銅、ニッケルのうち１つもしくは２つ以上の材料からなることを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記配線の表面に絶縁層が形成されることを特徴とする請求項２に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記ＩＣチップの能動面に電極端子が設けられ、該電極端子は金バンプ若しくははんだバンプにより構成され、前記電極端子が前記インターポーザー側のＩＣチップ接続用電極に対して接続されるように、前記インターポーザー上に前記ＩＣチップをフリップチップ実装することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【請求項５】
前記ＩＣチップと前記インターポーザーとが、異方性導電性フィルム、異方性導電性ペースト、非導電性ペースト、のうちのいずれかからなる第１接合材により接合されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【請求項６】
前記ＩＣチップと前記インターポーザーとの間に、アンダーフィル材からなる第１接合材が充填されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【請求項７】
前記受動部品は、前記接続パッド上に供給される第２接合材を介して接合されることを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項８】
前記第２接合材は、無鉛はんだ或いは導電性樹脂からなることを特徴とする請求項７記載の半導体モジュール。
【請求項９】
前記接続パッドは、金又はアルミから形成されることを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項１０】
前記受動部品は、その電極の表面に金めっきが施されていることを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項１１】
前記ＩＣチップ及び前記受動部品は、モールド材により封止された形態であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【請求項１２】
インターポーザー上にＩＣチップを搭載してなる半導体モジュールの製造方法において、
ＩＣウェハの裏面側に接続パッドを形成する工程と、
前記ＩＣウェハをダイシングして複数のＩＣチップを形成する工程と、
前記インターポーザーシート上に前記ＩＣチップを搭載する工程と、
前記ＩＣチップの前記接続パッド上へ受動部品を搭載する工程と、
前記ＩＣチップの前記接続パッドと前記インターポーザーシートの導電接続部とをワイヤーボンディングする工程と、
前記ＩＣチップ及び前記受動部品をモールド材によって封止する工程と、
前記インターポーザーシートをダイシングして複数のインターポーザーを形成する工程と、を備えたことを特徴とする半導体モジュールの製造方法。
【請求項１３】
前記ＩＣウェハの裏面側に接続パッドを形成する工程において、
前記接続パッドと同時に配線を形成し、
前記接続パッド及び前記配線を、めっき法、印刷法、インクジェット法、スパッタ法及びディスペンス法のいずれかを用いて形成することを特徴とする請求項１１記載の半導体モジュールの製造方法。
【請求項１４】
前記ＩＣチップの前記接続パッド上へ受動部品を搭載する工程において、
前記受動部品を、印刷法、ディスペンス法、インクジェット法のいずれかによって前記接続パッド上へ供給する第２接合材により、前記接続パッドと接合させることを特徴とする請求項１１記載の半導体モジュールの製造方法。
【請求項１５】
前記第２接合材として無鉛はんだ或いは導電性樹脂を用い、加熱することによって前記受動部品を前記接続パッドへと接合させることを特徴とする請求項１３記載の半導体モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体モジュールならびにその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体モジュールは、インターポーザー上にＩＣチップ（ＩＣチップ）、抵抗、コンデンサ及びコイル等の受動部品を平面的に配置した構成となっている。また、ＩＣチップに至っては、複数のＩＣチップを積層構造とすることにより小型化が図られており、ＩＣチップとインターポーザーとの電気的な接続方法として、ワイヤーボンディングもしくは貫通電極により行なうことが一般的に用いられる方法であった。
【０００３】
特許文献１には、モジュール基材上にベアチップ半導体とボンディング対応の電極を有する受動部品を実装し、これらのチップの電極上に設けたバンプによってマザーボー
ドに接続する方法が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、はんだバンプをキャリア上に設けることで各ＩＣチップを各接続パッドでキャリアに接合できるような構成が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、半導体装置と該半導体装置を実装する配線基板との電気的な接続を、配線基板に形成された貫通電極により行なうことが開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２２００８９号公報
【特許文献２】特開平５−２０６３７９号公報
【特許文献３】特開２００２−３５９３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来技術には、以下のような問題が存在する。
近年、ＩＣチップ及び受動部品の高集積化に伴いＩＣチップ等の外部接続端子が狭小化、狭ピッチ化される傾向にあり、それに従いインターポーザー上に形成される配線パターンも狭ピッチ化される傾向にある。このような構成では、半導体モジュールとしての小型化を図ることは困難であるとともに、配線間の短絡の虞もあることから品質信頼性の問題もあった。
【０００７】
ＩＣチップを高密度実装することを目的として、複数のＩＣチップを一つのＩＣパッケージに３次元的に納めるシステムインパッケージ（Ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ｐａｃｋａｇｅ；ＳｉＰ）の実用化が進められてきている。このＳＩＰ技術は、超小型化を必須とする携帯電話やデジタルカメラなどのモバイル製品を中心に急速に広まってきており、異機種チップの混載や大容量メモリの搭載等を可能とすることにより、機器の小型軽量化を図ることができるというものである。
【０００８】
最近においては、ＳＩＰ技術を応用してＩＣチップ上に複数の受動部品を搭載した形態が提案され始めている。この構成では、搭載した受動部品の電極とインターポーザーの電極とがワイヤーボンディングにより接続されている。しかしながら、受動部品の上部に設けられた電極上からボンディングワイヤが直接配されることから、ボンディングワイヤのループ高さ分だけ半導体モジュールの厚みが増していた。また、ボンディングワイヤの低プロファイル化、つまりワイヤループの高さを低く抑えようとする場合には、ボンディングワイヤがＩＣチップの端部に接触してショートを引き起こしたり、ボンディングワイヤが切れてしまう虞があった。
このようなことから、品質の信頼性を確保しつつ半導体モジュールの薄型化（小型化）を図ることが課題となっていた。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、優れた信頼性を持って受動部品を実装でき、インターポーザー上の省スペース化及び半導体モジュールの小型化を可能にする半導体モジュールならびにその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の半導体モジュールは、上記課題を解決するために、インターポーザー上に、能動面が前記インターポーザー側を向くように実装されたＩＣチップを搭載してなる半導体モジュールにおいて、ＩＣチップは、その裏面側に形成された接続パッドを有し、インターポーザーは、その表面側に形成された導電接続部を有してなり、ＩＣチップの裏面の接続パッド上に受動部品が搭載され、ＩＣチップの接続パッドとインターポーザーの導電接続部とがボンディングワイヤによって電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１１】
このような構造によれば、ＩＣチップとインターポーザーとの電気的導通が、接続パッド及び導電接続部間のワイヤーボンディングにより行なわれている。受動部品の電極からではなく、接続パッドから接続を取ることによって、受動部品上からボンディングワイヤが突出していた従来の構成と比べると半導体モジュール全体を薄型化することができる。また、ボンディングワイヤのループ高さは、従来のように受動部品の電極に直接接合された形態よりも、ＩＣチップの裏面上に形成された接続パッドに接合する本発明の形態の方が低く抑えることができるので、半導体モジュールの更なる薄型化を実現することができる。また、ＩＣチップ上に受動部品を搭載した構成となっているので、インターポーザー上の省スペース化に伴う半導体モジュールの小型化を図ることができるとともに、インターポーザー上の配線の引き廻しを少なくすることができる。
以上のことから、インターポーザーの配線設計の自由度が増すのでデザイン対応力を向上させることが可能となる。
【００１２】
また、ＩＣチップとインターポーザーとはワイヤーボンディングによる接続であることから、貫通電極を用いることなく電気的に接続することができる。よって、貫通電極用の孔をＩＣチップに形成する必要がなく、作業工程数が削減されるとともに低コスト化を図ることができる。
【００１３】
また、ＩＣチップの裏面に、前記接続パッドと電気的に接続された配線が設けられ、配線は、金、銀、銅、ニッケルのうち１つもしくは２つ以上の材料からなることも好ましい。
これらの材料を用いることで、安価に且つ接続信頼性に優れた配線を形成することができる。
【００１４】
また、配線の表面に絶縁層が形成されることも好ましい。
このような構造によれば、配線の表面に絶縁層を形成することにより、配線間の短絡を防ぐことができる。
【００１５】
また、ＩＣチップの能動面に電極端子が設けられ、電極端子は金バンプ若しくははんだバンプにより構成され、電極端子がインターポーザー側のＩＣチップ接続用電極に対して接続されるように、インターポーザー上にＩＣチップをフリップチップ実装することも好ましい。
このような構造によれば、フリップチップ実装技術により、小型化が図れるとともに実装が容易となる。また、ベアチップ（ＩＣチップ）をそのまま実装するため、短時間で生産でき、ローコスト化への対応力に優れたものとすることができる。
【００１６】
また、ＩＣチップとインターポーザーとが、異方性導電性フィルム、異方性導電性ペースト、非導電性ペースト、のうちのいずれかからなる第１接合材により接合されたことも好ましい。
このような構造によれば、ＩＣチップがインターポーザーにフリップチップ実装されているため、これら樹脂系接合材（ＡＣＦ、ＡＣＰ、ＮＣＰ）からなる第１接合材を介してＩＣチップがインターポーザー上に密着固定される。したがって、ＩＣチップのインターポーザーに対する接合強度を向上させることができる。導電性粒子を含むＡＣＦ、ＡＣＰにより、フリップチップ実装時に熱圧着することで、圧着部分、つまり、ＩＣチップとインターポーザーとの接続部分における接続方向に対しては導電性を示す一方、接続部分に直交する方向に対しては絶縁性という電気的異方性を示すことになる。電気的異方性は、ＩＣチップ及びインターポーザーの電極端子間に少なくとも一つの導電性粒子が存在することによって可能となる。これらのことから、対向するＩＣチップ及びインターポーザーの電極端子同士を電気的に導通させるだけでなく、接続部分を機械的に固定することができる。一方、ＮＣＰは非導電性であるので、接続してはいけないインターポーザーの電極とＩＣチップの電極端子との絶縁保護を図ることができる。
【００１７】
また、ＩＣチップとインターポーザーとの間に、アンダーフィル材からなる第１接合材が充填されたことも好ましい。
このような構造によれば、ＩＣチップとインターポーザーとの接合にアンダーフィル材からなる第１接合材を用いることにより、ＩＣチップ及びインターポーザー間に生じる熱膨張係数の相違により生じる応力を吸収することができる。これにより、ヒートサイクル等の熱的応力に対する接続信頼性の向上、及び衝撃や折り曲げ等の物理的応力に対する接続信頼性の向上を図ることができる。
【００１８】
また、受動部品は、接続パッド上に供給される第２接合材を介して接合されることも好ましい。
このような構造によれば、受動部品が接続パッド上に第２接合材を介して搭載されるため、これら受動部品が接続パッド上に密着固定される。したがって、受動部品のＩＣチップに対する接合強度を向上させることができる。
【００１９】
また、第２接合材は、無鉛はんだ或いは導電性樹脂からなることも好ましい。
このような構造によれば、無鉛はんだ或いは導電性樹脂からなる第２接合材を用いることにより、受動部品を接続パッド上に良好に接合させることができるとともに、接続パッドとの電気的導通を得ることができる。なお、無鉛はんだを使用すれば環境に配慮することができる。
【００２０】
また、接続パッドは、金又はアルミから形成されることも好ましい。
このような構造によれば、ワイヤーボンディングの際、Ａｕ（Ａｌ）からなる一般的なボンディングワイヤとの接合信頼性がよく、加工も施し易い。
【００２１】
また、受動部品は、その電極の表面に金めっきが施されていることも好ましい。
このような構成によれば、受動部品の表面に金めっきが施されていることから、金、アルミからなるワイヤーボンディングの接合を良好にすることができる。これにより、安定した電気的接続を確保することができる。
【００２２】
また、ＩＣチップ及び受動部品は、モールド材により封止された形態であることも好ましい。
このような構造によれば、ＩＣチップ及び受動部品をモールド材によって封止することでパッケージ化されることから、ＩＣチップ及び受動部品に対する機械的又は化学的な保護が得られるとともに、取り扱いも容易となる。
【００２３】
本発明の半導体モジュールの製造方法によれば、インターポーザー上にＩＣチップを搭載してなる半導体モジュールの製造方法において、ＩＣウェハの裏面側に接続パッドを形成する工程と、ＩＣウェハをダイシングして複数のＩＣチップを形成する工程と、インターポーザーシート上にＩＣチップを搭載する工程と、ＩＣチップの接続パッド上へ受動部品を搭載する工程と、ＩＣチップの接続パッドとインターポーザーシートの導電接続部とをワイヤーボンディングする工程と、ＩＣチップ及び受動部品をモールド材によって封止する工程と、インターポーザーシートをダイシングして複数のインターポーザーを形成する工程と、とを備えたことを特徴とする。
このような製造方法によれば、ＩＣチップと受動部品とを積層構造とすることにより、半導体モジュールを小型化することができる。
【００２４】
また、ＩＣウェハの裏面側に接続パッドを形成する工程において、接続パッドと同時に配線を形成し、接続パッド及び配線を、めっき法、印刷法、インクジェット法、スパッタ法及びディスペンス法のいずれかを用いて形成することも好ましい。
このような製造方法によれば、ＩＣチップの裏面側に配される配線及び接続パッド部の形成をウェハ状態で行なうことにより、配線及び接続パッド部を同時に形成することができるので、工程数が削減されて生産効率が向上する。また、配線の形成においては、めっき法、印刷法、インクジェット法、スパッタ法及びディスペンス法のいずれかを用いて形成されることから、配線の材料等の条件から適宜設定することができる。
【００２５】
ＩＣチップの接続パッド上へ受動部品を搭載する工程において、受動部品を、印刷法、ディスペンス法、インクジェット法のいずれかによって接続パッド上へ供給する第２接合材によって、接続パッドと接合させることも好ましい。
このような製造方法によれば、第２接合材の材料によって供給方法を設定することができる。また、受動部品を第２接合材を介して接続パッド上へと搭載することにより、受動部品と接続パッドとを確実に接合させることができる。
【００２６】
第２接合材として無鉛はんだ或いは導電性樹脂を用い、加熱することによって受動部品を接続パッドへと接合させることも好ましい。
このような製造方法によれば、受動部品と接続パッドとの電気的導通を得るとともに受動部品を接続パッド上に良好に固定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
図１は、本実施の形態における半導体モジュールの構成を示す斜視図であって、図２は、半導体モジュールの概略構成を示す側断面図である。また、図３は、ワイヤーボンディングの態様を示す拡大平面図である。
【００２８】
本実施形態の半導体モジュール１は、図１に示すように、インターポーザー１０と、ＩＣチップ１２と、複数の受動部品１４，１４’と、さらにこれらＩＣチップ１２及び受動部品１４，１４’を埋め込むようにして、インターポーザー１０の主面１０ａ全体に形成されるモールド材１６とからなるシステムインパッケージ（ＳｉＰ）の構成をなすものである。ＩＣチップ１２上に搭載される受動部品１４’は、ワイヤーボンディング方式によりインターポーザー１０と電気的に接続されている。
【００２９】
インターポーザー１０は平面視矩形状を呈し、その主面１０ａの略中央に、能動面１２ａ側を対向させたＩＣチップ１２が実装されている。ＩＣチップ１２は、インターポーザー１０の長辺より短い長辺を有する平面視矩形状を呈しており、その長辺をインターポーザー１０の長辺に沿わせた方向で搭載されている。ＩＣチップ１２は、上述したように、その能動面１２ａをインターポーザー１０の主面１０ａと対向させた状態でフリップチップ実装され、能動面１２ａ及び主面１０ａ間に介在する接合材１５によって、インターポーザー１０上へと固定されている。
【００３０】
インターポーザー１０の主面１０ａには、ＩＣチップ１２の他にも複数の受動部品１４が搭載されている。これら受動部品１４は、ＩＣチップ１２の周辺部に配置されるとともにインターポーザー１０の各辺に沿って配列されている。さらに、ＩＣチップ１２及び受動部品１４とは干渉しない位置に、水晶振動子等の発振素子２４が搭載されている。このような発振素子２４を用いた発振回路を形成することで、半導体モジュール１の発振動作が安定化される。
【００３１】
また、ＩＣチップ１２の裏面１２ｂ上には、複数の受動部品１４’が搭載されている。ＩＣチップ１２に搭載される受動部品１４’は、ＩＣチップ１２の二つの長辺に沿って配置され、ボンディングワイヤ２５を介してインターポーザー１０側と電気的な接続が得られる構成となっている。
【００３２】
ここで、受動部品１４，１４’は、例えば、プルダウン抵抗やプルアップ抵抗等の抵抗、カップリングコンデンサ等のコンデンサ、コイル、インダクタであって、これら受動部品１４，１４’は、図１に示すように一対の電極１４ａ，１４ａを有したものである。特に、受動部品１４’における各電極１４ａの表面には、Ａｕめっきが施されており、これによって、後述するボンディングワイヤー２５との接合性を向上させている。
【００３３】
次に、図１〜３に基づいて半導体モジュールの構成についてより詳しく説明する。
インターポーザー１０は、例えばガラス繊維を含んだエポキシ樹脂（ガラス・エポキシ樹脂）のような汎用樹脂を主体として構成された配線基板であって、各種電子機器のマザーボードに実装する際の中継基板として機能するものである。
【００３４】
図２に示すように、インターポーザー１０の裏面１０ｂ側には、後述の主面１０ａ側における所定のインターポーザー側接続パッド部１９及びボンディングパッド２１に接続された電極部２７が形成されており、それぞれの電極部２７上にバンプボール等を接続することで構成される電極端子２６を複数有している。このインターポーザー１０の電極端子２６が、半導体モジュール１の外部接続端子として機能することになる。
【００３５】
インターポーザー１０の主面１０ａ（上面）には、配線（図示略）及びＩＣチップ接続用電極２２が形成されている。さらに、このＩＣチップ接続用電極２２を避けるようにして、受動部品１４を搭載するためのインターポーザー側接続パッド部１９（接続パッド）と、ワイヤーボンディングによりＩＣチップ１２との電気的な接続を得るためのボンディングパッド２１（導電接続部）とが形成されている。
【００３６】
インターポーザー側接続パッド部１９は、図１に示すように、搭載すべき受動部品１４の数に応じて主面１０ａの周縁に配列されている。インターポーザー側接続パッド部１９は、Ａｌ（アルミニウム）やＡｕ（金）等より平面視矩形状に形成される一対の電極パッド１９ａ，１９ａにより構成されてなるものである。そして、各電極パッド１９ａ，１９ａは、その配置方向をインターポーザー１０の各辺に沿わせた状態で互いに所定間隔をおいて配置されている。このインターポーザー側接続パッド部１９の構成材料については、インターポーザー側接続パッド部１９に必要とされる電気的特性及び物理的特性に応じて適宜変更が可能である。また、ボンディングワイヤ２５の材質によっても適宜変更可能となっている。
【００３７】
このようなインターポーザー側接続パッド部１９上に受動部品１４が搭載されるのであるが、このとき、受動部品１４は、その各電極１４ａ，１４ａが一対の電極パッド１９ａ，１９ａにそれぞれ接続するような方向で配置される。そのため、電極パッド１９ａ，１９ａの配置間隔を受動部品１４の電極１４ａ，１４ａの位置に合わせて適宜設定されるようにする。
【００３８】
図２に示すように、受動部品１４はインターポーザー側接続パッド部１９上に供給される接着材５（第２接合材）を介して搭載されている。接着材５としては、無鉛はんだや導電性を有する樹脂等が用いられ、印刷法、ディスペンス（定量吐出）及びインクジェット法のいずれかにてインターポーザー側接続パッド部１９上に供給される。このような材料を用いることにより、受動部品１４の各電極１４ａ，１４ａが、各インターポーザー側接続パッド部１９の電極パッド１９ａ，１９ａとそれぞれ電気的に接続されるとともに、インターポーザー１０に対して受動部品１４が機械的に固定されることになる。なお、接着材５に関して、環境に配慮する意味では無鉛はんだが好ましい。
【００３９】
ボンディングパッド２１は、図１，２に示すように、Ａｌ又はＡｕ等から例えば平面視矩形状に形成され、インターポーザー１０の主面１０ａの二つの長辺に沿うとともに少なくともインターポーザー側接続パッド部１９よりも内方側（ＩＣチップ１２の近傍）に配置されている。本実施形態におけるボンディングパッド２１は、後述のボンディングワイヤ２５と同様の材料であることが好ましい。
【００４０】
そして、インターポーザー１０には、これらＩＣチップ接続用電極２２、インターポーザー側接続パッド部１９及びボンディングパッド２１を露出させるようにして主面１０ａ全体を覆う絶縁層２が設けられている。本実施形態における絶縁層２は、ＳｉＯ２等により０．１μｍ〜１．０μｍ程度の厚さで形成されている。
このような構成をなすインターポーザー１０の主面１０ａ上にＩＣチップ１２が搭載される。
【００４１】
ＩＣチップ１２は、図１、２に示すように、シリコンにより所定の厚さを有して平面視矩形状に形成され、その能動面１２ａ側にトランジスタやメモリ部、その他の電子部品からなる集積回路（不図示）が形成されてなるものである。能動面１２ａには、複数の電極端子１３が形成されている。電極端子１３は、能動面１２ａに形成された不図示の電極上の所定箇所に、金バンプ若しくははんだバンプ等が形成されることにより構成され、断面視において円形状又は正方形状を呈している。そして、これら電極端子１３の下方には集積回路が形成されないようになっている。
【００４２】
一方、ＩＣチップ１２の能動面１２ａとは反対側の面（裏面１２ｂ）には、その周縁に、複数のＩＣチップ側接続パッド部１８（接続パッド）と、パッド間配線１７とが形成されている。ＩＣチップ側接続パッド部１８は、上記したインターポーザー側接続パッド部１９と同様の構成をなしている。パッド間配線１７は、複数のＩＣチップ側接続パッド部１８のうちのいずれかを繋ぐようにして形成されている。
【００４３】
ＩＣチップ側接続パッド部１８は、Ａｌ（アルミニウム）やＡｕ（金）等より平面視矩形状に形成される一対の電極パッド１８ａ，１８ａを有してなり、各電極パッド１８ａ，１８ａの配置方向が裏面１２ｂの二つの長辺に沿うようにして配列されている。このＩＣチップ側接続パッド部１８の構成材料についても、ＩＣチップ側接続パッド部１８に必要とされる電気的特性及び物理的特性に応じて適宜変更が可能であるとともに、後述するボンディングワイヤ２５の材質によっても適宜変更可能となっている。
【００４４】
そして、このようなＩＣチップ側接続パッド部１８には、当該ＩＣチップ側接続パッド部１８上に供給される接着材５を介して受動部品１４’が搭載されている。このとき、図３に示すように、受動部品１４’の各電極１４ａ，１４ａがＩＣチップ側接続パッド部１８の各電極パッド１８ａ，１８ａにそれぞれ接続されるようにして配置される。
【００４５】
また、図１に示すように、ＩＣチップ１２の裏面１２ｂには、所定のＩＣチップ側接続パッド部１８間を繋ぐようにして配されるパッド間配線１７が形成されている。パッド間配線１７は、金、銀、銅、ニッケルのうちのいずれか１つ、或いは２つ以上を組み合わせてなる材料から構成され、めっき法、印刷法、インクジェット法、スパッタ法、ディスペンス法のいずれかにより形成されたものである。ここで例えば、パッド間配線１７の構成材料をニッケル−金とした場合、本実施形態においては、ニッケルが５．０μｍ、金が０．２〜１．０μｍ程度の厚みを有して形成される。このような材料を用いることで、安価に且つ接続信頼性に優れた配線を形成することができる。
なお、必要に応じてパッド間配線１７の表面にレジスト（絶縁層）を設けてもよく、これにより、電流リークの発生、酸素や水分等による浸食等が防止されるので安定した接続が可能となる。
【００４６】
このようなＩＣチップ１２は、電極端子１３がインターポーザー１０側のＩＣチップ接続用電極２２に対して接続されるように、インターポーザー１０上に実装されている。ＩＣチップ１２は、能動面１２ａ側に形成された電極端子１３とインターポーザー１０側のＩＣチップ接続用電極２２とが接続することによって、インターポーザー１０側との電気的な導通を得ている。そして、ＩＣチップ１２は、ＩＣチップ１２の能動面１２ａとインターポーザー１０の主面１０ａとの隙間に充填される接合材１５（第１接合材）を介してインターポーザー１０へと固定された構成となっている。
【００４７】
接合材１５には、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）、異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Anisotropic Conductive Paste）及び非導電性ペースト（ＮＣＰ：Non-Conductive Paste）、アンダーフィル材のうちのいずれかが用いられている。
【００４８】
ここで、ＡＣＦ、ＡＣＰを用いる場合には、含まれる導電性粒子により、ＩＣチップ１２の電極端子１３とインターポーザー１０のＩＣチップ接続用電極２２との接続部分における接続方向に対しては導電性を示す一方、接続部分に直交する方向に対しては絶縁性という電気的異方性を示すことになる。電気的異方性は、ＩＣチップ１２の電極端子１３とインターポーザー１０のＩＣチップ接続用電極２２との間に少なくとも一つの導電性粒子が存在することによって可能となる。そのため、対向する電極端子１３及びＩＣチップ接続用電極２２同士を電気的に導通させるだけでなく、接続部分が機械的に固定される。
【００４９】
接合材１５としてＮＣＰ及びアンダーフィル材を用いる場合には、電極端子１３及びＩＣチップ接続用電極２２との接続を保持した状態で、ＩＣチップ１２及びインターポーザー１０を固定させることができる。また、ＮＣＰ及びアンダーフィル材は非導電性であるので、接続されてはならないインターポーザー１０側の電極とＩＣチップ１２側の電極との絶縁保護を図ることができる。
【００５０】
このようにして、ＩＣチップ１２がインターポーザー１０に対してフリップチップ実装されることによって、ＩＣチップ１２の能動面１２ａがインターポーザー１０側と電気的に接続されている。
【００５１】
そして、図２，３に示すように、ＩＣチップ１２の裏面１２ｂとインターポーザー１０とは、ＩＣチップ側接続パッド部１８及びボンディングパッド２１間を繋ぐボンディングワイヤ２５によって電気的に接続されている。ボンディングワイヤ２５としては、Ａｌ（アルミニウム）やＡｕ（金）等の金属材料を用いて、例えば、５．０μｍ程度で構成されたものを使用する。ＡｌやＡｕは、電気抵抗が非常に小さく、加工も施し易い。また、受動部品１４’の電極１４ａ，１４ａの表面には金めっきが施されていることから、電極１４ａ，１４ａと上記材料からなるボンディングワイヤ２５との接合性が良い。さらに、ボンディングパッド２１においても、ボンディングワイヤ２５を構成する材料（Ａｌ又はＡｕ等）と同じ材料により形成されていることから、ボンディングパッド２１とボンディングワイヤ２５との接合性が良い。これにより、安定した接続を確保することができる。
【００５２】
このように、ＩＣチップ側接続パッド部１８及びボンディングパッド２１を、ボンディングワイヤ２５と同じ材料により構成することによって、ＩＣチップ側接続パッド部１８及びボンディングパッド２１に対するボンディングワイヤ２５の接合性が良好なものとなる。これにより、ワイヤーボンディングの接続信頼性を向上させることができる。
【００５３】
モールド材１６は、ＩＣチップ１２、受動部品１４，１４’及び発振素子２４の全てを埋め込むようにして、インターポーザー１０の主面１０ａ上に形成されている。モールド材１６としては、所定の粒径のシリカを分散させた熱硬化型エポキシ系樹脂からなるものを使用する。このように、モールド材１６によって、ＩＣチップ１２、受動部品１４，１４’及び発振素子２４を封止することにより、これらＩＣチップ１２、受動部品１４，１４’及び発振素子２４に対する機械的又は化学的な保護を得ることができる。
【００５４】
このような構成の半導体モジュール１は、インターポーザー１０に接続される電極端子２６を介して各種電子機器のマザーボードに実装されることになる。
【００５５】
なお、ＩＣチップ接続用電極２２及び電極部２７は、主面１０ａ及び裏面１０ｂの周辺部にそれぞれ形成される電極素子から引き廻された再配置配線の一部が電極として機能するものである。本実施形態において、電極素子及び再配置配線についての説明は省略してあるがこれは従来公知の構成である。
【００５６】
次に、本実施形態の半導体モジュールの製造方法について説明する。
図４は、ＩＣチップの基体（基板本体）となるシリコンＩＣウェハ及びインターポーザーの基体となる配線基板を示す斜視図である。また、図５，６は、本実施の形態における半導体モジュールの製造手順を示す工程図である。
半導体モジュール１を製造するには、まず、ＩＣチップ１２を製造する必要がある。そのため、まず最初にＩＣチップ１２の製造方法について、図４に基づいて説明し、適宜図２を参照する。
【００５７】
ＩＣチップ１２は、ウェハの状態において一括して配線、ＩＣチップ側接続パッド部１８及びバンプ等の形成を行ってから個々のＩＣチップに分離する、Ｗ−ＣＳＰ（Wafer level Chip Scale Package）技術を利用して形成される。
【００５８】
ＩＣチップ１２を製造するにあたっては、まず、図４に示すような単結晶シリコンからなるシリコンＩＣウェハ４を用意する。そして、その主面４ａ（ＩＣチップ１２の能動面１２ａに相当）に集積回路及び電極を形成し、その後、集積回路、電極を覆うようにしてシリコンＩＣウェハ４上にパッシベーション膜を一面に形成する。このシリコンＩＣウェハ４は、ダイシングラインＬによって区画される複数のＩＣチップ形成領域３を有してなるものである。そして、裏面４ｂにおけるＩＣチップ形成領域３毎に所定数の電極端子１３（図２参照）が存在するように構成される。なお、図４において、集積回路、電極、パッシベーション膜の図示は省略するものとする。
【００５９】
そして、図２，４に示すように、電極端子１３を、主面４ａの各ＩＣチップ形成領域３の周辺部に位置する不図示の電極上に、金バンプ若しくははんだバンプ等を公知の方法で所定高さに一括形成する。また、その高さは適宜設定されるものとするが、全てのバンプの高さを均一として所定パターンで形成する。
【００６０】
次に、シリコンＩＣウェハ４の裏面４ｂ（ＩＣチップ１２の裏面１２ｂに相当）側において、ＩＣチップ形成領域３毎にパッド間配線１７及びＩＣチップ側接続パッド部１８を形成し、必要に応じてパッド間配線１７上にレジストを形成する。そして、ＩＣチップ側接続パッド部１８上の所定の箇所に接着材５を供給して受動部品１４を搭載して固定する。その後、シリコンＩＣウェハ４をダイシングラインＬに沿ってダイシング（切断）することによって、図２に示すようなＩＣチップ１２が複数形成される。このようにして、ＩＣチップ１２を用意する。
【００６１】
次に、半導体モジュール１を製造するには、上記したＩＣチップ１２、複数の受動部品１４，１４’を揃え、さらに、図４に示すような、複数のインターポーザー１０を多面取り可能な配線基板３０（インターポーザーシート）を用意する。
【００６２】
配線基板３０は、ダイシングラインＬによって区画される複数のインターポーザー領域３１を有してなるもので、その主面３０ａには、インターポーザー領域３１毎に所定数のボンディングパッド、インターポーザー側接続パッド部が形成されている。一方、裏面３０ｂには電極端子が既に形成されているものとする。図４において、電極端子、ボンディングパッド、インターポーザー側接続パッド部の図示は省略する。
【００６３】
以下の説明において、半導体モジュール１の製造工程の説明をより分かり易くするために、図４とともに図５，６を参照し、配線基板３０上における１つのインターポーザー領域３１における構成に着目して述べることにする。ここで、図５，６に示す工程図は、配線基板３０上における１つのインターポーザー領域３１における構成を中心に図示してある。
【００６４】
まず、図４及び図５（ａ）に示すように、配線基板３０の主面３０ａにおける各インターポーザー領域３１の所定箇所にフリップチップ方式でＩＣチップ１２を実装し、ＩＣチップ１２の電極端子１３と配線基板３０のＩＣチップ接続用電極２２とを接続する。その後、図５（ｂ）に示すように、ＩＣチップ１２と配線基板３０との隙間に、本実施形態においては、アンダーフィル樹脂（アンダーフィル材）からなる接合材１５を充填する。続いて、加熱及び硬化させることにより、ＩＣチップ１２側の電極端子１３と配線基板３０側のＩＣチップ接続用電極２２とが接合して導通が得られる。接合材１５としてアンダーフィル樹脂を用いることにより、熱的応力、物理的応力に対して接続信頼性が保持される。また、低温且つ短時間で硬化させることができるので、他の電子部品へ与える影響を低く抑えることができる。
【００６５】
また、電極端子１３とＩＣチップ接続用電極２２との接続は、配線基板３０上に異方性導電性樹脂又は非導電性樹脂等からなる接合材を予め塗布しておき、この接合材を加熱或いは溶融させることによっても可能となる。このとき、加熱加圧及び超音波振動を印加することにより、ＩＣチップ１２の電極端子１３が配線基板３０側の所定のＩＣチップ接続用電極２２上にある接合材を排除し、ＩＣチップ１２側の電極端子１３が配線基板３０側のＩＣチップ接続用電極２２と接合または接触することにより導通が得られる。
この場合は、アンダーフィル樹脂による接合材１５を充填する工程が不要となる。
【００６６】
次に、図５（ｃ）に示すように、ＩＣチップ１２のＩＣチップ側接続パッド部１８及び配線基板３０のインターポーザー側接続パッド部１９上に接着材５を供給する。接着材５の供給方法としては、上記した印刷法、ディスペンス（定量吐出）及びインクジェット法のいずれかにてＩＣチップ側接続パッド部１８及びインターポーザー側接続パッド部１９上に供給するものとする。そして、接着材５の上に受動部品１４，１４’をそれぞれ搭載し固定することによって、受動部品１４’及びＩＣチップ側接続パッド部１８、受動部品１４及びインターポーザー側接続パッド部１９を接着材５を介して電気的に接続させる。
【００６７】
なお、受動部品１４，１４’の搭載には、既存のＳＭＴ(Surface Mounting Technology)マウンターやダイボンダーを用いることができる。
【００６８】
その後、図６（ａ）に示すように、ＩＣチップ１２のＩＣチップ側接続パッド部１８と配線基板３０のボンディングパッド２１とをボンディングワイヤ２５により結線する。ボンディングワイヤ２５のボンディングは、例えば超音波振動と熱圧着とを併用したワイヤボンダを使用して行うものとする。
【００６９】
また、ＩＣチップ側接続パッド部１８と配線基板３０上のボンディングパッド２１との結線は、受動部品１４’をＩＣチップ１２上に搭載する前に行っておくこともできる。
【００７０】
また、ボンディングワイヤ２５を形成する前に、プラズマ処理を行ってもよい。これにより、ＩＣチップ１２のＩＣチップ側接続パッド部１８及び配線基板３０のボンディングパッド２１が清浄化される。なお、ここでは図示していないが、受動部品１４’と他の受動部品１４’とをボンディングワイヤ２５を介して接続する構成とすることもできる。
【００７１】
次に、配線基板３０をモールド金型（図示略）に装着して、図６（ｂ）に示すように、ＩＣチップ１２及び受動部品１４，１４’を埋め込むようにして、配線基板３０の主面３０ａ上をモールド材１６で封止する。モールド金型へモールド材１６を注入させる方法は、サイドゲートとよばれる通路から溶融しながら流し込むトランスファモールド方式が一般的であって、このような方式を用いてＩＣチップ１２や受動部品１４，１４’をモールド材１６で封止してパッケージ化する。モールド材１６としては、所定の粒径のシリカを分散させた熱硬化型エポキシ系樹脂からなるものを使用する。
【００７２】
モールド材１６の形成方法としては、上記したモールド金型によるものではなく、スピンコートによる成膜やドライフィルム等を貼着することによっても可能である。
【００７３】
その後、配線基板３０をダイシングラインＬに沿ってダイシングする。具体的には、ダイヤモンドブレード４０を用いて切断するものとしており、ダイシングにより配線基板３０を個片化することにより、図１，２に示すような半導体モジュール１が複数得られる。
【００７４】
なお、配線基板３０をダイシングした後にモールド材１６による封止を行っても良い。
【００７５】
このように、ＩＣチップ１２の裏面１２ｂ側にＩＣチップ側接続パッド部１８及びパッド間配線１７を施して受動部品１４’を搭載した構成とすることにより、ＩＣチップ１２の能動面１２ａとインターポーザー１０との導通は、フリップチップ方式による電極端子１３及びＩＣチップ接続用電極２２の接合にて行われる。そのため、ワイヤーボンディングによる接続は、受動部品１４’とインターポーザー１０側との導通のみとなるため、多数のボンディングワイヤ２５を引き廻す必要がなく、基板上の構成を簡素化することができる。よって、インターポーザー１０の配線設計の自由度が増すのでデザイン対応力を向上させることが可能となる。
【００７６】
このようなフリップチップ実装技術を採用することによって、短時間で生産でき、ローコスト化への対応力に優れたものとすることができる。
【００７７】
また、受動部品１４’の各電極１４ａ，１４ａからではなく、ＩＣチップ側接続パッド部１８からボンディングパッド２１に対してワイヤーボンディングを施すことによって、インターポーザー１０との接続距離を短くすることができるので、ボンディングワイヤ２５の長さを短くすることができる。これにより、接続間の抵抗を抑えることができたり、信号の劣化を低減することができたりする。よって、半導体モジュール１の品質を確保することができる。
【００７８】
さらに、ボンディングワイヤ２５のループが受動部品１４’から突出しないようにできるため、半導体モジュール１の薄型化が可能になるとともにボンディングワイヤ２５の低プロファイル化を図ることも可能である。これにより、ＩＣチップ側接続パッド部１８及びボンディングパッド２１間の抵抗を低減することができたり、信号の劣化を防いだりすることができる。その結果、半導体モジュール１の性能を良好に維持することができる。
【００７９】
さらに、ＩＣチップ１２上にも受動部品１４’を搭載したことで、インターポーザー１０上における実装部品の高集積化に伴う狭ピッチ化が解消される。したがって、半導体モジュール１の小型化を実現することが可能となる。
【００８０】
また、ＩＣチップ１２とインターポーザー１０との接合にアンダーフィル材からなる接合材１５を用いることにより、ＩＣチップ１２及びインターポーザー１０間に生じる熱膨張係数の相違により生じる応力を吸収することができる。これにより、ヒートサイクル等の熱的応力に対する接続信頼性の向上、及び衝撃や折り曲げ等の物理的応力に対する接続信頼性の向上を図ることができる。
【００８１】
また、ＩＣチップ１２とインターポーザー１０とはワイヤーボンディングによる接続であることから、貫通電極を用いることなく電気的に接続することができる。よって、貫通電極用の孔をＩＣチップ１２に形成する必要がなく、作業工程数が削減されるとともに低コスト化を図ることができる。
【００８２】
なお、受動部品１４は、ＩＣチップ１２の動作および電気的接続の妨げにならない限り、インターポーザー１０のどの位置に配置してもよい。また、図７に示すように、受動部品１４の底面に接着層５０を予め形成しておいてもよく、この場合、受動部品１４の底面全体に接着層５０が形成されている。接着層５０の形成は、受動部品１４が個片化される前に、複数の受動部品１４の集合体の裏面に導電性を有する接着材を塗布するか、或いはフィルム状の接着テープ等を貼着することにより行なわれ、これらをダイシングすることにより接着層５０を有した受動部品１４が複数得られる。これにより、製造工程が簡略化することができる。また、接着層５０は受動部品１４と略同一の大きさに形成されるので、ＩＣチップ１２上で、受動部品１４が搭載される領域以外には接着層５０が設けられないことから作業性が良い。なお、接着層５０は受動部品１４’にも応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本実施形態に係る半導体モジュールの概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】本実施形態に係る半導体モジュールの要部を示す拡大平面図である。
【図４】本実施形態に係るシリコンＩＣウェハ及び配線基板を示す斜視図である。
【図５】本実施形態に係る半導体モジュールの製造工程図である。
【図６】本実施形態に係る半導体モジュールの製造工程図である。
【図７】本実施形態に係る受動部品の他の搭載方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８４】
１…半導体モジュール、２…絶縁層、３…形成領域、４…シリコンＩＣウェハ、４ａ…主面、４ｂ…裏面、５…接着材（第２接合材）、Ｌ…ダイシングライン、１０…インターポーザー、１０ａ…主面、１０ｂ…裏面、１２…チップ、１２ａ…能動面、１２ｂ…裏面、１３…電極端子、１４，１４’…受動部品、１４ａ…電極、１５…接合材（第１接合材）、１６…モールド材、１７…パッド間配線、１８…ＩＣチップ側接続パッド部、１８ａ…電極パッド、１９…インターポーザー側接続パッド部、２１…ボンディングパッド（導電接続部）、２２…ＩＣチップ接続用電極部、２４…発振素子、２５…ボンディングワイヤ、２６…電極端子、２７…電極部、３０…配線基板、３０ａ…主面、３０ｂ…裏面、３１…インターポーザー領域、４０…ダイヤモンドブレード、５０…接着層
【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】
2008021710.tif 000008
【図７】
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