(57)【要約】　　　（修正有）【課題】フリップチップフォーマットまたはワイヤーボンドされたフォーマットに設計された２つの金属基板層間に電気的相互接続を形成する低コストデバイス及び方法を提供すること。【解決手段】本発明は、第１と第２の金属基板層12、14及びそれらの間に取付けられた有機テープ層16を有する。有機テープ層は、はんだペースト13を受けるようにされた一連の離間されたビア15を有する。第２の金属層14は、その表面に沿って間隔のあいたビア15に整列された複数の開口40、42、44を有し、第２の金属層14の開口を横切って配置された複数のはんだボール17、18、19を有し、各々のはんだボールは金属層12、14間に電気的相互接続を形成するはんだペースト13に取付けられる。これらのはんだボールは、第１の金属層上に支持されたＩＣへ及びＩＣからのI/O信号、または電力を通すようにされる。【選択図】図１
2004104122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　半導体デバイスであって、
　第１の金属基板層と、
　離間された間隔で、複数の開口を有する第２の金属基板層と、
　前記第２の金属基板層の前記開口は複数のビアとほぼ整列されるように、前記第１と第２の金属基板層間に結合され、離間された前記複数のビアを有する誘電体物質と、
　前記第２の金属基板層の開口と整列された複数のはんだボールと、
　前記ビア内に堆積されたはんだペーストとを有し、
　前記はんだボールが前記第２の金属基板層の前記開口の最も近くに整列されるように、前記はんだペーストは前記はんだボールを保持し、前記第１の金属基板層と前記はんだボール間に固定された電気的相互接続を形成することを特徴とする半導体デバイス。
【請求項２】
　半導体デバイスのパッケージの第１と第２の金属基板層間に電気的な接続を形成する方法であって、
　前記第１と第２の金属基板層間に誘電体物質を配置するステップと、
　前記誘電体物質内に所定の間隔に離間された複数のビアを形成するステップと、
　前記第２の金属基板層の表面に沿って所定の間隔で複数の開口を、前記開口が前記ビアと整列されるように、形成するステップと、
　前記ビア内にはんだペーストを堆積するステップと、
　前記第２の金属基板層の前記開口を横切って複数のはんだボールを取り付けるステップとを有し、
　前記はんだボールと前記はんだペーストは電気的相互接続を形成するために、はんだで濡らされることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、一般に半導体のアッセンブリ及びパッケジングの分野に関し、特に、フリップチップのフォーマットまたはワイヤーボンドされたフォーマットにおけるパッケージされた半導体デバイスの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
　多くの半導体デバイスは、一般に中程度の、または低い電気的性能特性の単一層基板上にパッケージされる。一般に、多層の高い性能の基板上に半導体チップをパッケージするコストは、デバイスのデザインフォーマットばかりでなく製造されるデバイスの数に非常に依存する。半導体製造業者は、設計ルールや製造技術を標準化することによって多層基板のパッケージされたデバイスのコストを下げるように試みたが、しかし顧客のコスト期待をいまだに達成していない。多層基板の設計がコストを増大する主な理由の一つは、基板にいろいろな金属層を電気的に接続するために必要とされる処理である。現在、これは基板の提供者自身によって行なわれ、その後アッセンブリ会社に提供される。多層基板の異なる関連した層間に電気的相互接続を与える従来の方法は、多層間に相互接続を与える電気的でない方法による堆積および／またはスパッタされた金属である。これら２つの製造技術は、一般に高価であり、時間がかかる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
　したがって、従来の方法を用いることなく２つまたはそれ以上の金属基板層間に部分的な電気的相互接続を効果的なコストで与える半導体チップアッセンブリおよびパッケージングの技術が望まれている。すなわち、電気的性能を低下することなく、フリップチップフォーマットかワイヤーボンドされたフォーマットのいずれかでパッケージされた半導体チップの性能を非常に向上する技術、さらに、半導体チップがパッケージされる時間を著しく短縮し、その製造コストを低下する技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
　１つの実施例においては、本発明は、ほぼ平坦な第１及び第２の金属層を有する２つの金属層にされたボールグリッドアレイである。第２の金属層は、その表面を横切って離間された複数の開口を有する。また、本発明は、第１と第２の金属層間に結合された有機テープ層を有する。選ばれた実施例においては、この有機テープ層は、好ましくは、誘電体物質、例えば銅が被覆されたポリイミドテープで構成される。また、有機テープ層は、離間された複数のビアを有し、それらは第２の金属層の開口に整列される。好ましくは、これらのビアは、導電性物質、例えばはんだペーストを受けるための受取りチャネルとして機能する。更に、本発明は、第２の金属層の開口に整列された複数のはんだボールを有し、これらのはんだボールは、一連の電気的な相互接続を形成するためにはんだペーストに取り付けられるようにされる。これらのはんだボールは、第１と第２の金属層間で実質的に並列に並んでいる。
【０００５】
　他の実施例では、第１と第２の金属層間に１つまたはそれ以上の相互接続を形成する方法が提供される。本発明の方法は、ビアが２つの金属層間に相互接続を与えるように、有機テープ層に沿って離間された複数のビアを形成するステップを有する。また、本発明の方法は、金属層の１つの表面を横切って、有機テープ層のビアのほぼ近くに複数の対応する開口を形成するステップを有する。はんだペーストがそれぞれのビアに堆積され、複数のはんだボー部が第２の金属層のそれぞれの開口を横切って取り付けられ、これらのはんだボールは、第１と第２の金属層間に複数の実質的に並列に電気的相互接続を形成するために、はんだペーストに熱的に濡らされる。
【発明の効果】
【０００６】
　本発明は、フリップチップ及びワイヤーボンドされたパッケージのアッセンブリに使用される２つの金属層間で、層から層へ電気的相互接続を与える低コスの装置及び方法として技術的な利点を達成する。本発明は、従来の相互接続を形成する方法、例えば相互接続を電気的でない方法によって堆積する方法を使用することなく形成されるべき２つの層間に電気的な接続を効果的に与える。また、本発明は、スパッタリングされた相互接続を用いることなく２つの金属層間で達成されるべき層から層への接続を効果的に可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
　本発明の多くの革新的な技術を好適な実施例について説明する。しかし、このクラスの実施例はここで多くの有利な使用及び革新的な技術の２、３の例を提供するだけであることを理解すべきである。一般に、本発明の明細書においてなされる説明は、いろいろな請求された発明のいずれかの範囲を必ずしも定める必要はない。さらに、ある説明は、ある発明的特徴に適用することができるが、他にはできない。
【実施例１】
【０００８】
　図１を参照すると、フリップチップフォーマットに構成された２つの金属層のボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）１０が示されている。本発明は、第１の金属基板層１２、第２の金属基板層１４、及びそれらの間に結合された有機テープ層１６を有する。好適な実施例においては、有機テープ層１６は、接着物質、好ましくは、積層された誘電体物質、例えば、その両側に銅が被覆されたポリイミド物質から作られている。また、有機テープ層１６は、第２の金属層基板１４の表面に沿って離間され、画定された複数の開口４０、４２及び４４に離間された複数のビア１５を有する。これらのビア１５は、第１の金属層１２の選ばれた部分で終端し、互いに実質的に並列に整列され、且つ、電気的導電性物質、例えばはんだペースト１３を受けるための受取りチャネルとして機能する。
【０００９】
　好ましくは、はんだボール１７、１８及び１９は、第２の金属層１４のそれぞれの開口４０、４２及び４４内及びその上に設けられ、ビア１５と整列される。それぞれのはんだボール１７、１８および１９は、はんだペースト１３に取り付けられて、有機テープ層１６を介して第１の金属層１２の選択された部分への連続した固定された電気的相互接続を形成する。選ばれた実施例では、これらの新しく形成された相互接続は、第１の金属基板層１２及びはんだバンプ５０上に規定された電気的なトレースを介して半導体チップ１１ヘ基本情報信号、例えば第２の金属基板層１４から電気的に絶縁されているボール１７及び１８による入出力（Ｉ／Ｏ）信号を与えるようにされる。さらに、はんだボール１９は、それぞれペーストが充填されたビア１５によって第２の金属基板層１４、及び第１の金属層１２の表面に接続されるこれらの相互接続は、電力及び接地の機能を半導体チップ１１に与えるようにされる。
【００１０】
　したがって、本発明は、従来のスパッタリング技術を用いて２つの金属基板層の間の相互接続を形成することなく、または電気的でない方法によって相互接続を形成することなく、ＢＧＡとして形成された半導体チップ１１を支持するパッケージの２つの金属基板層間に一連の並列の電気的相互接続を有利に与える。
【実施例２】
【００１１】
　図２を参照すると、ワイヤーボンドされたフォーマットに２つの金属基板層に取り付けられた半導体チップ２２を有する本発明の２つの金属基板構造２０が示されている。図１と違って、半導体チップ２２は、誘電体物質２４上に支持され、接続ワイヤー２６によって第１の金属層２８の上面に相互接続される。ここで、各々のはんだボール１７、１８及び１９が有機テープ層１６のそれぞれのビア１５内に堆積されたはんだペースト１３に取付けられると、部分的な相互接続が第１の金属基板層２８と第２の金属基板層３０間に同様に形成される。
【実施例３】
【００１２】
　図３を参照すると、複数の側面から側面への相互接続が金属基板層１２と１４間に接続される誘電体有機テープ基板１６に沿って形成される本発明の方法３０が示されている。
【００１３】
　ステップ３２で、複数のビア１５が有機テープ層の基板１６内に、及びそれを横切って離間されて形成される。これらのビア１５は金属層１２と１４間で互いに実質的に並列に並んで配置される。
【００１４】
　ステップ３４において、それぞれの開口４０、４２及び４４がビア１５の最も近くにある第２の金属基板層１４の表面に沿って形成される。
　ステップ３６において、はんだペーストがそれぞれのビア１５に堆積される。その後、はんだボール１７、１８および１９のアレイが第２の金属層のそれぞれの開口４０、４２及び４４を横切って整列される。
【００１５】
　次ぎに、取付けステップ３８が続き、それによって、それぞれのはんだボール１７、１８および１９がビア１５内に堆積されたはんだペーストに取付けられ、金属層１２と１４間に実質的に並列に走る一連の電気的相互接続を形成する。
【００１６】
　本発明は、２つの金属層の相互接続を形成する、従来の電気的でない方法による方法やスパッタリング方法のいずれをも用いることなく２つの金属層間に形成されるべき電気的相互接続を効果的に可能にする。また、本発明は、ＢＧＡやワイヤボンドアッセンブリとして構成された改良された性能、低コストの半導体チップのパッケージを提供する。
【００１７】
　本発明は、特定の好適な実施例について説明されたけれども、多くのいろいろな変更や変形が本願を読んだ当業者に明らかになるであろう。したがって、添付された請求項は、全てのそのような変更や変形を含むように、従来技術に照らしてできる限り広く解釈されるべきである。
【００１８】
　以上の記載に関連して、以下の各項を開示する。
（１）半導体デバイスであって、
　第１の金属基板層と、
　離間された複数の開口を有する第２の金属基板層と、
　前記第２の金属基板層の前記開口は複数のビアとほぼ整列されるように、前記第１と第２の金属基板層間に結合され、離間された前記複数のビアを有する誘電体物質と、
　前記第２の金属基板層の開口に整列されている複数のはんだボールと、
　前記ビア内に堆積されたはんだペーストとを有し、
　前記はんだボールが前記第２の金属基板層の前記開口の最も近くに整列されるように、前記はんだペーストは前記はんだボールを保持し、前記第１の金属基板層と前記はんだボール間に固定された電気的相互接続を形成することを特徴とする半導体デバイス。
【００１９】
（２）前記はんだボールの１つは、入出力（Ｉ／Ｏ）信号機能を集積回路に与えるようにされることを特徴とする前記（１）に記載の半導体デバイス。
（３）前記はんだボールの１つは、電力機能を集積回路に与えるようにされることを特徴とする前記（１）に記載の半導体デバイス。
（４）前記はんだボールの１つは、信号の接地機能を集積回路に与えるようにされることを特徴とする前記（１）に記載の半導体デバイス。
（５）前記誘電体物質は、有機テープを有することを特徴とする前記（１）に記載の半導体デバイス。
【００２０】
（６）半導体デバイスのパッケージの第１と第２の金属基板層間に電気的接続を形成する方法であって、
　前記第１と第２の金属基板層間に誘電体物質を配置するステップと、
　前記誘電体物質内に所定の間隔に離間された複数のビアを形成するステップと、
　前記第２の金属基板層の表面に沿って所定の間隔で複数の開口を、前記開口が前記ビアと整列されるように、形成するステップと、
　前記ビア内にはんだペーストを堆積するステップと、
　前記第２の金属基板層の前記開口を横切って複数のはんだボールを取り付けるステップとを有し、
　前記はんだボールと前記はんだペーストは電気的相互接続を形成するために、はんだで濡らされることを特徴とする方法。
【００２１】
（７）前記はんだボールの１つは、入出力（Ｉ／Ｏ）信号機能を集積回路に与えるようにされることを特徴とする前記（６）に記載の方法。
（８）前記はんだボールの１つは、電力機能を集積回路に与えるようにされることを特徴とする前記（６）に記載の方法。
（９）前記はんだボールの１つは、信号の接地機能を集積回路に与えるようにされることを特徴とする前記（６）に記載の方法。
（10）前記誘電体物質は、有機テープを有することを特徴とする前記（６）に記載の方法。
【００２２】
（11）本発明は、フリップチップフォーマットまたはワイヤーボンドされたフォーマットに設計された２つの金属基板層間に電気的相互接続を形成する低コストデバイス（１０、２０）及び方法を有する。本発明は、第１の金属基板層（１２）、第２の金属基板層（１４）及び誘電体としてそれらの間に取付けられた有機テープ層（１６）を有する。有機テープ層（１６）は、はんだペースト（１３）を受入れるようにされた一連の離間されたビア（１５）を有する。第２の金属基板層（１４）は、その表面に沿って離間され、且つ離間されたビア（１５）に同軸的に整合された複数の開口（４０、４２、４４）を有する。更に、本発明は、第２の金属層（１４）のそれぞれの開口を横切って配置された複数のはんだボール（１７、１８、１９）を有し、各々のはんだボール（１７−１９）は金属基板層（１２、１４）間に実質的に並列に走る電気的相互接続を形成するはんだペースト（１３）に取付けられる。これらのはんだボールは、第１の金属基板層上に支持されたＩＣへ及びＩＣからのＩ/Ｏ信号、または電力を通すようにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の例示的な実施例による金属基板の上面に結合されたフリップチップ半導体チップを有する２つの金属基板を示す。
【図２】本発明による金属基板に結合されたワイヤボンドされた半導体チップを有する２つの金属基板を示す。
【図３】本発明の方法のフロー図を示す。
【符号の説明】
【００２４】
１１　半導体チップ
１２　第１の金属基板層
１３　はんだペースト
１４　第２の金属基板層
１５　ビア
１６　有機テープ層
１７、１８、１９　はんだポール
２２　半導体チップ
２４　誘電体物質
２６　接続ワイヤー
２８　第１の金属基板層
３０　第２の金属基板層
４０、４２、４４　開口
５０　はんだバンプ
【図１】
2004104122.tif 000003
【図２】
2004104122.tif 000004
【図３】
2004104122.tif 000005