(57)【要約】【課題】上面に複数の第１の接続端子を設けた第１の半導体チップ上面に、第１の接続端子と同数の第２の接続端子を設けた第２の半導体チップを、第１の接続端子と第２の接続端子とを接合することにより重合させてなる半導体チップにおいて、高い製造効率で第１の接続端子と第２の接続端子とを位置ずれを生起することなく接合可能とした半導体チップを提供する。【解決手段】第１の接続端子の少なくとも１つは第２の接続端子と嵌合する嵌合形状とし、第１の接続端子と第２の接続端子とは接着剤を介して仮接合して、その後第１の半導体チップと第２の半導体チップとを加熱することにより第１の接続端子と第２の接続端子とを本接合する。第１の接続端子は、第１の半導体チップ上面に略矩形形状に並べて設けるとともに、矩形形状の角部近傍における第１の接続端子のみを、第２の接続端子と嵌合する嵌合形状とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に複数の第１の接続端子を設けた第１の半導体チップ上面に、第１の接続端子と同数の第２の接続端子を設けた第２の半導体チップを、第１の接続端子と第２の接続端子とを接合することにより重合させてなる半導体チップにおいて、
第１の接続端子の少なくとも１つは第２の接続端子と嵌合する嵌合形状とし、第１の接続端子と第２の接続端子とは接着剤を介して仮接合して、その後第１の半導体チップと第２の半導体チップとを加熱することにより第１の接続端子と第２の接続端子とを本接合したことを特徴とする半導体チップ。
【請求項２】
前記第１の接続端子は、前記第１の半導体チップ上面に略矩形形状に並べて設けるとともに、矩形形状の角部近傍における第１の接続端子のみを、第２の接続端子と嵌合する嵌合形状としたことを特徴とする請求項１記載の半導体チップ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１つの半導体チップの上面に他の半導体チップを重合させた半導体チップに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
昨今、半導体チップの多機能化の要求にともなって、コストの増加を招くことなく所要の機能を有する半導体チップを提供するために、所要の機能を有する第１の半導体チップと、同第１の半導体チップには不足している他の機能を有する第２の半導体チップを用い、しかも、第１の半導体チップの上面に第２の半導体チップを重合させてあたかも１つの半導体チップであるかのように構成して、所要の機能を有するべく構成した半導体チップが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
かかる半導体チップでは、第１の半導体チップの上面には、第２の半導体チップと電気的に接続するための第１の接続端子を突設し、第２の半導体チップには、第１の接続端子と接合する第２の接続端子を突設し、第１の接続端子と第２の接続端子とを当接させて互いに接合させることにより、第１の半導体チップと第２の半導体チップとの接合を行っている。
【０００４】
通常、第１の接続端子及び第２の接続端子はそれぞれ複数設けており、当然ながら第１の接続端子の配設パターンと第２の接続端子の配設パターンとは対称として、第１の半導体チップの所要の位置に第２の半導体チップを位置させた場合に、第１の接続端子と第２の接続端子とが必ず当接すべく構成している。
【０００５】
そして、第１の接続端及び第２の接続端子は、金（Ａｕ）バンプやスズ（Ｓｎ  ）パンプ、あるいは金スズ（Ａｕ−Ｓｂ）バンプ等のバンプを用いて構成しており、第２の半導体チップを第１の半導体チップの上面に接合する場合には、第１の接続端子を上方に向けて第１の半導体チップを加熱ステージ上に載置し、次いで、第２の半導体チップを第２の接続端子を下方に向けて超音波ホーンの先端に吸着し、第１の接続端子と第２の接続端子とを当接させながら第１の半導体チップ上に第２の半導体チップを重合させ、加熱ステージで第１の半導体チップ及び第２の半導体チップを所定温度に加熱した後に、超音波ホーンによって第２の半導体チップに超音波を印加することにより行っている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−０２６１３８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した第１の半導体チップと第２の半導体チップとの接合作業には、次のような問題があった。
【０００８】
すなわち、第１の半導体チップと第２の半導体チップとを安定的に接合するためには、第１の半導体チップ及び第２の半導体チップをステージや超音波ホーンを介して所定温度に加熱する必要があり、しかも、この加熱によるバンプの酸化を防止するために窒素還元雰囲気下で接合作業を行う必要があり、さらに、第１の接続端子と第２の接続端子とを超音波接合する際には超音波ホーンを介して第２の半導体チップに所要の加重を印加する必要があるので、接合作業に非常に時間がかかり、作業効率を向上させることが困難であるという問題があった。
【０００９】
また、超音波ホーンによって第２の半導体チップに荷重を印加した場合に、第１の接続端子と第２の接続端子との接続に位置ずれが生じるおそれがあった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の半導体チップでは、上面に複数の第１の接続端子を設けた第１の半導体チップ上面に、第１の接続端子と同数の第２の接続端子を設けた第２の半導体チップを、第１の接続端子と第２の接続端子とを接合することにより重合させてなる半導体チップにおいて、第１の接続端子の少なくとも１つは第２の接続端子と嵌合する嵌合形状とし、第１の接続端子と第２の接続端子とは接着剤を介して仮接合して、その後第１の半導体チップと第２の半導体チップとを加熱することにより第１の接続端子と第２の接続端子とを本接合することとした。
【００１１】
さらに、第１の接続端子は、第１の半導体チップ上面に略矩形形状に並べて設けるとともに、矩形形状の角部近傍における第１の接続端子のみを、第２の接続端子と嵌合する嵌合形状としたことにも特徴を有するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体チップは、第１の半導体チップの上面に第２の半導体チップを重合させて配設することにより、第１の半導体チップの機能と第２の半導体チップの機能とを合わせ持った半導体チップであって、第１の半導体チップと第２の半導体チップとを接着剤を用いて仮接合した後に、加熱することにより本接合を行うべく構成した半導体チップである。
【００１３】
特に、第１の半導体チップには、第２の半導体チップを載設する面上に複数の第１接続端子を設け、一方、第１の半導体チップ上に載設する第２の半導体チップには、第１接続端子と同数の第２接続端子であって、第１接続端子とそれぞれ当接可能とした第２接続端子を設けている。
【００１４】
そして、第１の接続端子の少なくとも１つは第２の接続端子と嵌合する嵌合形状としている。
【００１５】
したがって、第１の接続端子と第２の接続端子とを接着剤によって仮接合した後に、第１の半導体チップと第２の半導体チップとを本接合すべく加熱した場合に、接着剤が軟化することによって第２の接続端子と嵌合する嵌合形状とした第１の接続端子が第２の接続端子と嵌合しながら接合することによって、第１の接続端子と第２の接続端子とに位置ずれが生じていた場合に、第１の接続端子と第２の接続端子の嵌合にともなって位置ずれを解消することができる。これにより、第１の接続端子と第２の接続端子とを位置ずれなく正確に接合することができるので、強固な接合を行うことができる。
【００１６】
特に、第１の接続端子を、第１の半導体チップ上面に略矩形形状に並べて設けるとともに、矩形形状の角部近傍における第１の接続端子のみを、第２の接続端子と嵌合する嵌合形状とした場合には、嵌合形状となった第１の接続端子と第２の接続端子との嵌合による位置ずれの解消作用を最も大きく誘引することができ、全ての第１の接続端子を第２の接続端子と互いに嵌合する嵌合形状とすることなく全ての第１の接続端子と第２の接続端子とを位置ずれを生起することなく本接合することができる。
【００１７】
しかも、第１の接続端子と第２の接続端子との接合を、超音波ホーンによる超音波振動の印加ではなく加熱によって行うことにより、例えばオーブン等による加熱とすることができるので、大量の半導体チップの接合処理を行うことができ、接合に要する時間の短縮化を図ることができる。
【００１８】
さらに、第１の接続端子を第２の接続端子と嵌合する嵌合形状としたことによって、第１の接続端子と第２の接続端子との接合面積を大きくすることができるので、接合強度を向上させることもできる。特に、略矩形形状に並べた第１の接続端子うちの矩形形状の角部近傍における第１の接続端子のみを、第２の接続端子と嵌合する嵌合形状とした場合には、接合後に最も大きな応力の作用する角部近傍の第１の接続端子と第２の接続端子との接合部分の強度を向上させることができ、その接合部分に破損が生じることを抑制できる。
【００１９】
【実施例】
図１は、本実施例の半導体チップＡの概略説明図である。特に図１（ａ）は仮接合状態を示しており、図１（ｂ）は本接合状態を示している。本実施例の半導体チップＡは、第１半導体チップ１０と、同第１半導体チップ１０に重合させた第２半導体チップ２０とで構成している。
【００２０】
第１半導体チップ１０は、所要の機能を有する半導体チップであって、上面側には第１接続用ランド１１部分に金バンプからなる第１接続端子１２を設けている。本実施例では、第１半導体チップ１０上面には複数の第１接続用ランド１１を矩形形状に並べて配設しており、各第１接続用ランド１１に第１接続端子１２をそれぞれ設けている。特に、本実施例では、第１接続端子１２は中央部分を窪ませた凹形状としている。
【００２１】
なお、第１半導体チップ１０には、第１接続用ランド１１の外側部分に、ワイヤーボンディング等によって実装基板等と接続するための外部接続用ランド１３を設けている。
【００２２】
第２半導体チップ２０は、所要の機能を有する半導体チップであって、一方の面に設けた第２接続用ランド２１部分に金スズバンプからなる第２接続端子２２を設けている。
【００２３】
本実施例の半導体チップＡでは、第１接続端子１２と第２接続端子２２とを互いに当接させて接合するために、当然ながら、第２接続用ランド２１の配設数及び配設位置は、第１接続用ランド１１の配設数及び配設位置と対称に設けており、第２半導体チップ２０の第２接続端子２２の配設面側を第１半導体チップ１０に対向させて同第２半導体チップ２０を第１半導体チップ１０の所定位置に載設することにより、第１接続端子１２と第２接続端子２２とを互いに当接可能に構成している。
【００２４】
ここで、上記したように第１接続端子１２は中央部分を窪ませた凹形状としており、第２接続端子２２は同第１接続端子１２の中央凹部部分に嵌合可能としている。
【００２５】
第１接続端子１２と第２接続端子２２とは接着剤３０を介して仮接合しており、第２半導体チップ２０を接着剤３０を介して第１半導体チップ１０の所定位置に載設した後に第１半導体チップ１０から第２半導体チップ２０が剥離することを接着剤３０によって防止している。
【００２６】
このように接着剤３０による仮接合を行った半導体チップＡ’を加熱することにより、図１（ｂ）に示すように、第１接続端子１２と第２接続端子２２とを融合させて融合接続部４０を形成し、第１半導体チップ１０と第２半導体チップ２０とを導通可能に接合している。
【００２７】
以下において、図２の接合工程説明図を用いて接合工程を詳細に説明する。まず、図２（ａ）に示すように、第２接続端子２２を装着した第２半導体チップ２０の裏面に吸着搬送アーム５０を当接させて第２接続端子２２の配設面を下方に向けて第２半導体チップ２０を吸着し、吸着搬送アーム５０によって第２半導体チップ２０を接着剤収容槽３１に搬送して、第２半導体チップ２０の第２接続端子２２の先端を接着剤収容槽３１内の接着剤３０に接触させることにより、第２接続端子２２の先端に接着剤３０を塗布する。
【００２８】
ここで、接着剤３０は、フラックス、ソルダーペースト、あるいは導電性接着剤等の粘着性があるものであればよく、できれば導電性を有している方が望ましい。本実施例では、導電性接着剤を用いている。
【００２９】
その後、吸着搬送アーム５０によって第２半導体チップ２０を、所要の略水平な平面を有するステージ上に載置した第１半導体チップ１０の上方に搬送し、図２（ｂ）に示すように、第２半導体チップ２０を降下させて、接着剤３０を介して第１半導体チップ１０の第１接続端子１２と第２半導体チップ２０の第２接続端子２２とを接合して、第２半導体チップ２０を第１半導体チップ１０に仮接合する。
【００３０】
そして、図２（ｃ）に示すように、仮接合した半導体チップＡ’をオーブン６０に収容し、同オーブン６０内を第１接続端子１２と第２接続端子２２とが融合して融合接続部４０を形成することができる温度にまで加熱して融合接続部４０を形成することにより本接合を行って、半導体チップＡを形成している。
【００３１】
特に、本接合すべく仮接合状態の半導体チップＡ’を加熱した場合には、はじめに接着剤３０が軟化することによって第２接続端子２２と嵌合可能とした第１接続端子１２が第２接続端子２２と嵌合しながら当接し、第１接続端子１２と第２接続端子２２とに多少の位置ずれが生じていても、第１接続端子１２と第２接続端子２２との嵌合にともなって位置ずれを解消することができる。したがって、第１接続端子１２と第２接続端子２２とを位置ずれなく正確に接合することができるので、強固な接合を行うことができる。
【００３２】
しかも、第１接続端子１２を中央部分を窪ませた凹形状として、第２接続端子２２と嵌合すべく構成したことにより、第１の接続端子と第２の接続端子との接合面積を大きくすることができるので、接合強度を向上させることもできる。
【００３３】
本実施例ではオーブン６０を用いて融合接続部４０の形成を行っているが、オーブン６０ではなくリフロー炉や、ヒーターブロック等を用いてもよい。
【００３４】
上記した実施例では、第１接続端子１２を中央部分を窪ませた凹形状とし、第２接続端子２２を第１接続端子１２の凹形状と嵌合する突形状としているが、その逆としてもよい。
【００３５】
また、第２接続端子２２’は、図３に示すように、中央部分を第１接続端子１２の凹形状の凹部と嵌合可能とした凸部２３を設けた凸形状としてもよい。第２接続端子２２’の先端を、凸部２３を設けた凸形状とすることにより、第１接続端子１２と第２接続端子２２’との接合面積をさらに大きくすることができるので、接合強度をより向上させることもできる。
【００３６】
あるいは、第１接続端子１２”には、図４に示すように、球面状に窪ませた球面状凹面１４を設けるとともに、第２接続端子２２”には、球面状凹面１４と嵌合する球面状に突出させた球面状凸面２４を設けることにより、第１接続端子１２”と第２接続端子２２”との接合面積を大きくして、接合強度を向上させることもできる。
【００３７】
特に、図４においては、球面状凹面１４は、図５に示すように、第１半導体チップ１０上面に略矩形形状に設けた第１接続用ランド１１の矩形形状の角部近傍における第１接続端子１２”のみに形成し、それ以外の第１接続端子１５には球面状凹面１４を設けず、通常のバンプ構造としている。これに対応させて、球面状凸面２４は、略矩形形状に設けた第２接続用ランド２１の矩形形状の角部近傍における第２接続端子２２”のみに形成し、それ以外の第２接続端子２５には球面状凸面２４を設けず、通常のバンプ構造としている。
【００３８】
このように、略矩形形状に並べて設けた第１接続端子のうち、矩形形状の角部近傍における第１接続端子１２”のみを、第２接続端子２２”と嵌合する嵌合形状とすることによって、全ての第１接続端子を第２接続端子と互いに嵌合する嵌合形状とすることなく、第１接続端子１２”と第２接続端子２２”の嵌合によって位置ずれの解消作用を最も大きく誘引することができ、全ての第１接続端子と第２接続端子とを位置ずれを生起することなく接合することができる。
【００３９】
上記した実施例において、凹部または凸部を設けた第１接続端子及び第２接続端子は適宜の方法で形成してよく、本実施例では、あらかじめ凹部または凸部を形成したバンプ部材を第１接続用ランド１１及び第２接続用ランド２１に着設している。
【００４０】
ランド部材としては、上記した実施例では第１接続端子１２に金バンプ、第２接続端子２２に金スズバンプを用いているが、これに限定するものではなく、適宜のバンプとなり得る部材を用いてよい。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、上面に複数の第１の接続端子を設けた第１の半導体チップ上面に、第１の接続端子と同数の第２の接続端子を設けた第２の半導体チップを、第１の接続端子と第２の接続端子とを接合することにより重合させてなる半導体チップにおいて、第１の接続端子の少なくとも１つは第２の接続端子と嵌合する嵌合形状とし、第１の接続端子と第２の接続端子とは接着剤を介して仮接合して、その後第１の半導体チップと第２の半導体チップとを加熱することにより第１の接続端子と第２の接続端子とを本接合したことによって、仮接合状態において第１の接続端子と第２の接続端子とに位置ずれが生じていた場合に、本接合用の加熱の際に接着剤が溶融して第１の接続端子と第２の接続端子とが嵌合することにより位置ずれを解消することができる。したがって、第１の接続端子と第２の接続端子とを位置ずれなく正確に接合することができるので、強固な接合を行うことができる。
【００４２】
しかも、第１の接続端子を第２の接続端子と嵌合する嵌合形状としたことによって、第１の接続端子と第２の接続端子との接合面積を大きくすることができるので、接合強度を向上させることもできる。
【００４３】
さらに、第１の接続端子と第２の接続端子との本接合を加熱によって行うことにより、一度に大量の半導体チップの接合処理を行うことができるので、接合に要する時間の短縮化を図ることができ、製造効率を向上させることができる。
【００４４】
請求項２記載の発明によれば、第１の接続端子は、前記第１の半導体チップ上面に略矩形形状に並べて設けるとともに、矩形形状の角部近傍における第１の接続端子のみを、第２の接続端子と嵌合する嵌合形状としたことによって、嵌合形状とした第１の接続端子と第２の接続端子との嵌合による位置ずれの解消作用を最も大きく誘引することができ、全ての第１の接続端子を第２の接続端子と互いに嵌合する嵌合形状とすることなく全ての第１の接続端子と第２の接続端子との位置ずれなく接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明にかかる半導体チップの仮接合状態の概略説明図、（ｂ）同半導体チップの本接合状態の概略説明図である。
【図２】本発明にかかる半導体チップの接合工程説明図であって、（ａ）は接着剤塗布工程、（ｂ）は仮接合工程、（ｃ）は本接合工程である。
【図３】他の実施形態の半導体チップの仮接合状態概略説明図である。
【図４】他の実施形態の半導体チップの仮接合状態概略説明図である。
【図５】他の実施形態における第１半導体チップの平面概略図である。
【符号の説明】
Ａ  半導体チップ（本接合状態）
Ａ’  半導体チップ（仮接合状態）
１０  第１半導体チップ
１１  第１接続用ランド
１２  第１接続端子
１３  外部接続用ランド
２０  第２半導体チップ
２１  第２接続用ランド
２２  第２接続端子
３０  接着剤
３１  接着剤収容槽
４０  融合接続部
５０  吸着搬送アーム
６０  オーブン
【図１】
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【図２】
2004288770.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004288770.tif 000006
【図５】
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