(57)【要約】【課題】  下段の半導体素子とフリップチップ接続する第1接続端子と上段の半導体素子とワイヤーボンド接続する第2接続端子を有する積層型の半導体装置で、第1半導体素子に充填しはみ出した封止樹脂量が多くなり、第2接続端子を第1接続端子を外側に配置しなければならなくなり、半導体装置の小型化に対し弊害となる課題があった。【解決手段】  ダミー配線６を設けた配線基板１の第1接続端子２にバンプ９を形成した第1半導体素子４を位置合わせしフリップチップボンディングで搭載している。第1半導体素子４と配線基板１の間隙には第1封止樹脂５が充填され、第１半導体素子の周辺に余分な第1封止樹脂５が第2接続端子３に付着せずにはみ出している。配線基板１はダミー配線６と第１接続端子２の面積が第1半導体素子４の面積と一定の比率となる配線面積を有する。【選択図】  図１
2005159192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装面に電極を有する第1半導体素子と、この第1半導体素子の実装領域に前記第1半導体素子の電極と導通のある配線および前記第1半導体素子の電極と導通のないダミー配線を有して前記導通のある配線と前記導通のないダミー配線の面積の和が前記第1半導体素子の面積と一定の比率となる配線面積を有した配線基板と、前記配線基板上にフリップチップボンディングされた前記第１半導体素子と前記配線基板との間隙に充填された第1封止樹脂と、前記第１半導体素子の前記配線基板と反対側の面に固着され表面に設けられた電極端子が前記配線基板とワイヤーボンディングで接続された第２半導体素子と、前記第１半導体素子と前記第２半導体素子の全体を覆うようにモールドした第２封止樹脂を備えた半導体装置。
【請求項２】
配線基板の配線層形成面で第1半導体素子の実装領域にある、前記第1半導体素子の電極と導通のある配線が回路形成され、前記第1半導体素子の電極と導通のないダミー配線は、前記第1の半導体素子の面積に対して一定の比率の面積から、前記第1半導体素子の電極と導通がありかつ回路形成された前記配線の面積を差し引いた面積を有する請求項1記載の実施形態の半導体装置。
【請求項３】
第１半導体素子の電極と配線基板の第１接続端子とがバンプを介して接続されている請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
複数個の半導体素子が厚さ方向に多段に重ねて配置された半導体装置の製造方法であって、
下段の第１の半導体素子が実装される範囲に第１接続端子およびダミー配線を有しその外側に第２接続端子を有する配線基板を準備する工程と、前記配線基板の前記第１接続端子および前記ダミー配線上に絶縁性の熱硬化性樹脂シートを貼り付ける工程と、前記第１半導体素子の電極と前記配線基板の前記第1接続端子とを位置合わせし、加熱しながら加圧力により押圧して余分な樹脂を押し出し、前記第１半導体素子の電極と前記配線基板の第１接続端子とをフリップチップボンディングするとともに前記第1半導体素子と前記配線基板の間に介在する前記熱硬化性樹脂シートを前記熱により硬化する工程と、前記第1半導体素子の裏面に上段となる前記第2半導体素子を固着する工程と、前記第２半導体素子の電極と前記配線基板の配線層形成面上において前記第１接続端子よりも外側に配置された第２接続端子とをボンディングワイヤを介してワイヤーボンディング方式により接続する工程と、前記第１半導体素子と前記第２半導体素子の全体を覆うように第２封止樹脂でモールドする工程を含む半導体装置の製造方法。
【請求項５】
第１半導体素子の電極と配線基板の第１接続端子とをバンプを介してフリップチップボンディングする請求項４記載の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、フリップチップ方式で接合させる半導体装置およびその製造方法に関するものであり、特に積層型半導体装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯情報機器等の小型、軽量化に伴い、半導体装置パッケージの高密度化、小型化、薄型化が要求される。これらの要望に答えるために、半導体素子を重ねて多段に搭載した半導体装置が開発されており、より小型化を実現するための手段としてフリップチップ方式の接合とワイヤーボンディング方式の接合を混載した半導体装置が小型化に対して有利であるが、フリップチップ方式の接合では半導体素子と配線基板の間隙に素子表面の保護を目的とした樹脂封止が必要である。
【０００３】
従来の積層型半導体装置の製造方法を工程図５を参照して説明する。
【０００４】
図５(ａ)の配線基板１を準備する工程と、図５(ｂ)の配線基板１の配線層面にある第１接続端子部を覆うサイズの絶縁性で熱硬化性樹脂シート１２を貼り付ける工程と、図５(ｃ)の第１半導体素子４に形成したバンプ９と配線基板１の第１接続端子２を位置合わせして搭載し、熱と加圧力によって余分な第１封止樹脂５を第２接続端子３に被らない様に第１半導体素子４の外側に押し出して硬化させ、接続を行う工程と、図５(ｄ)の第２半導体素子８を第１半導体素子４の裏面に搭載する工程と、図５(ｅ)の第２半導体素子８の電極端子と配線基板１の第２接続端子３をボンディングワイヤー１０でワイヤーボンディング接続を行う工程と、図５(ｆ)の配線基板１に実装された第１の半導体素子４と第２半導体素子８の全体を覆うように第２の封止樹脂１１でモールドする工程から半導体装置の製造が完了する。
【０００５】
この製造方法の中で、図５(ｃ)の第２接続端子３に被らないように第１の封止樹脂５を充填させることが半導体装置の小型化に対し重要となる。
【特許文献１】特開平１１−219984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、従来の半導体装置では、第1半導体素子４と配線基板１との間隙に充填する第1の封止樹脂５の必要量が配線基板１の第1半導体素子４を実装する領域の配線で占める体積によって異なり、一定厚みの熱硬化性樹脂シートを供給すると、第1の封止樹脂５のはみ出しが品種によって異なってしまうため、第2半導体素子と接続する第2接続端子の位置が一定の間隔で配置することが出来なくなり、半導体装置の小型化の障害となっていた。
【０００７】
以下、課題について図面を参照しながら説明する。
【０００８】
図６は、第1半導体素子を実装する領域に配線が最も少ない場合の配線基板の平面図とＡ−Ａ´の断面図であり、配線基板１に第1半導体素子と接続する第1接続端子２と第2半導体素子と接続する第2接続端子３が形成されている。また、図７は第1半導体素子を実装する領域に配線が密に形成されている場合の平面図とＢ−Ｂ´の断面図であり、配線基板１´の第1半導体素子を実装する領域には第1接続端子２´の配線が密に形成されている。３′は第2半導体素子と接続する第2接続端子である。
【０００９】
図８は図６の配線基板１に第1半導体素子４をフリップチップ実装したあとの平面図と断面図であるが、第1半導体素子４と配線基板１の間隙に充填され余分な第1封止樹脂５が第2接続端子３に被ること無く充填されている。しかし、図９は図７の配線基板１´に第1半導体素子４をフリップチップ実装したあとの平面図と断面図であるが、同一厚み、サイズの熱硬化性樹脂シートを供給しても第1半導体素子４と配線基板１´との間隙の体積が第1接続端子２´の配線で占める体積によって異なり、余分な第1封止樹脂５のはみ出しが大きくなり、第2接続端子３´に被ってしまうことによって、第2接続端子３′の接合品質が確保できなくなるという課題が発生する。
【００１０】
本発明は、配線基板に形成される第1接続端子の配線面積の差によって、供給する熱硬化性樹脂シートの厚み、サイズを変更しなくても良く、また、第2接続端子への第１封止樹脂の付着を防止でき、接続品質の確保が可能となる半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の半導体装置は、実装面に電極を有する第1半導体素子と、この第1半導体素子の実装領域に第1半導体素子の電極と導通のある配線および第1半導体素子の電極と導通のないダミー配線を有して導通のある配線と導通のないダミー配線の面積和が第1半導体素子の面積と一定の比率となる配線面積を有した配線基板と、配線基板上にフリップチップボンディングされた第１半導体素子と配線基板との間隙に充填された第1封止樹脂と、第１半導体素子の配線基板と反対側の面に固着され表面に設けられた電極端子が配線基板とワイヤーボンディングで接続された第２半導体素子と、第１半導体素子と第２半導体素子の全体を覆うようにモールドした第２封止樹脂を備えたものである。
【００１２】
上記構成において、配線基板の配線層形成面で第1半導体素子の実装領域にある、第1半導体素子の電極と導通のある配線が回路形成され、第1半導体素子の電極と導通のないダミー配線は、第1の半導体素子の面積に対して一定の比率の面積から、第1半導体素子の電極と導通がありかつ回路形成された配線の面積を差し引いた面積を有する。
【００１３】
上記構成において、第１半導体素子の電極と配線基板の第１接続端子とがバンプを介して接続されている。
【００１４】
この発明の半導体装置の製造方法は、複数個の半導体素子が厚さ方向に多段に重ねて配置された半導体装置の製造方法であって、
下段の第１の半導体素子が実装される範囲に第１接続端子およびダミー配線を有しその外側に第２接続端子を有する配線基板を準備する工程と、配線基板の第１接続端子およびダミー配線上に絶縁性の熱硬化性樹脂シートを貼り付ける工程と、第１半導体素子の電極と配線基板の第1接続端子とを位置合わせし、加熱しながら加圧力により押圧して余分な樹脂を押し出し、第１半導体素子の電極と配線基板の第１接続端子とをフリップチップボンディングするとともに第1半導体素子と配線基板の間に介在する熱硬化性樹脂シートを熱により硬化する工程と、第1半導体素子の裏面に上段となる第2半導体素子を固着する工程と、第２半導体素子の電極と配線基板の配線層形成面上において第１接続端子よりも外側に配置された第２接続端子とをボンディングワイヤを介してワイヤーボンディング方式により接続する工程と、第１半導体素子と第２半導体素子の全体を覆うように第２封止樹脂でモールドする工程を含むものである。
【００１５】
上記構成において、第１半導体素子の電極と配線基板の第１接続端子とをバンプを介してフリップチップボンディングする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の半導体装置によれば、第1半導体素子を実装する領域の配線基板に第1接続端子の配線以外にダミー配線を設けた構造となっており、その第1接続端子の配線とダミー配線の体積和を品種に関係なく固定することにより、品種によって熱硬化性樹脂シートの厚みを変更すること無く第1半導体素子と配線基板の間隙に第1封止樹脂を充填することができ、熱硬化性樹脂シートの厚みを一定化でき、第1封止樹脂のはみ出しを制御することが可能となる。これにより、熱硬化性樹脂シートの切替えロスを無くし、また、はみ出す第1封止樹脂量を制御できることから、第２接続端子を一定の位置に配置した上で、第2接続端子への第1封止樹脂の被りを無くすことで、半導体パッケージの小型化を可能とし、第２接続端子へのワイヤーボンド接続品質を安定させることができる。
【００１７】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、上記のように第2接続端子への第1封止樹脂の被りを無くすことで、第２接続端子へのワイヤーボンド接続品質を確保することが可能となる。
【発明の実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の半導体装置およびその製造方法の一実施形態について、以下、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
まず、本発明の一実施形態の半導体装置について説明する。図１は本実施形態の半導体装置の断面図である。
【００２０】
図１に示すように本実施形態の半導体装置は、ダミー配線６を設けた配線基板１の第1接続端子２にバンプ９を形成した第1半導体素子４を位置合わせしてフリップチップボンディングで搭載している。第1半導体素子４と配線基板１の間隙には第1封止樹脂５が充填されており、第１半導体素子の周辺に余分な第1封止樹脂５がはみ出している。第２半導体素子８は第1半導体素子４の裏面に固着されており、配線基板１の第2接続端子３とボンディングワイヤー１０によって接続されている。また、第1半導体素子４と第2半導体素子８全体を第２封止樹脂１１で覆うようにモールドされている。
【００２１】
この配線基板１に形成されているダミー配線６は、図２に示すように配線基板１上の第1半導体素子４の実装領域で第1半導体素子４の電極に相対する位置に形成された第1接続端子２の内側に配置されている。このダミー配線６の大きさは、第1半導体素子４の実装領域で第1半導体素子４の面積に対して一定の比率の面積から第1接続端子２の面積を差し引いた面積とし、これを品種間で固定化することにより第1半導体素子４と配線基板１の間隙の体積を合わせることが出来る。これを式に表すと配線必要面積（チップ面積×ａ％）＝第1接続端子面積＋ダミー配線面積となる。これは、第1半導体素子４と配線基板１の隙間寸法を考慮すると、体積を表すことになる。
【００２２】
また、配線の形状は第1封止樹脂５の流れを阻害しない形状とし、第1半導体素子４の実装領域の中央部に位置し外周部方向に対し流れをせき止めない形状が良く、例えば丸型、星型にすることが望ましい。
【００２３】
図３は本実施形態の半導体装置の第1半導体素子４の実装前後の断面図である。図３に示すように第１半導体素子４を実装前に配線基板１に熱硬化性樹脂シート１２をあらかじめ貼り付けておき、次に第１半導体素子４を実装する。実装は配線基板１上の第1接続端子２にバンプ９を形成した第1半導体素子４を位置合わせしてフリップチップ実装されており、第１半導体素子４と配線基板１の間隙には実装前の硬化反応が行われていない熱硬化性樹脂シート１２が熱と加圧によって溶融した後硬化し第１封止樹脂５となり充填され余分な第１封止樹脂５は第１半導体素子４の周辺にはみ出している。このはみ出した第１封止樹脂５のはみ出し量は配線基板１上に形成されたダミー配線６の体積により変化する。これは第１半導体４と配線基板１の間隙が約４０から５０マイクロメートルであるのに対し配線基板１上に形成された第１接続端子２とダミー配線６の高さが約１５〜２０マイクロメートルであるため、第１接続端子２とダミー配線６の体積が第１半導体素子４と配線基板１の間隙の体積の中で占める割合が高くなり、余分な第１封止樹脂５が第１半導体素子の外周にはみ出すためである。
【００２４】
そこで、ダミー配線６を設けることによって品種が変わり、第１接続端子２の配線面積が異なる配線基板１に対し半導体素子４を実装する前に供給する熱硬化性樹脂シートを一定の厚みで供給しても、ダミー配線６で体積の調整を行うことで第１封止樹脂５のはみ出し量を制御することが可能となる。
【００２５】
次に本実施形態の半導体装置の製造方法を工程図４を参照して説明する。図４は実施形態の半導体装置の製造方法を示す工程ごとの断面図である。(ａ)はダミー配線６を形成した配線基板１を準備する工程である。(ｂ)は配線基板１の配線層面にある第１接続端子２を覆うサイズの絶縁性で熱硬化性の樹脂シート１２を貼り付ける工程である。(ｃ)は第１半導体素子４に形成したバンプ９と配線基板１の第１接続端子２を位置合わせして搭載し、熱と加圧力によって余分な第１封止樹脂５を第２接続端子３に被らない様に第１半導体素子４の外側に押し出して硬化させ、接続を行う工程である。(ｄ)は第２半導体素子８を第１半導体素子４の裏面に搭載する工程である。（ｅ）は第２半導体素子８の電極端子と配線基板１の第２接続端子３をボンディングワイヤー１０でワイヤーボンディング接続を行う工程である。(ｆ)は配線基板１に実装された第１の半導体素子４と第２半導体素子８の全体を覆うように第２の封止樹脂１１でモールドする工程であり、これにより半導体装置の製造が完了する。
【００２６】
本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、品種が変わり配線基板１の第１接続端子２の配線面積が異なった場合に配線基板１に貼り付けられた熱硬化性樹脂シートの厚みを一定化しても第１半導体素子４と配線基板１の間隙に充填されて第１半導体素子４の周辺にはみ出す第１封止樹脂５のはみ出し量を制御することが可能となり、第２接続端子を第１半導体素子４の周辺の近傍に配置することが出来る。これにより半導体装置の小型化が可能となり、また、第２半導体素子８と接続する第２接続端子３への第１封止樹脂５の付着を防止できることから、ワイヤーボンド接続品質の確保も可能となる。
【００２７】
なお、この発明において、配線基板の配線層形成面で第1半導体素子の実装領域にある、第1半導体素子の電極と導通のある第１接続端子に接続される配線は回路形成されたものでもよい。
【００２８】
上記のように、本発明によれば、絶縁性の熱硬化性樹脂シートは、半導体素子と配線基板の間隙の体積を充填できる量以上で一定の厚みのシートを供給し、加熱しながら加圧力により、押圧する工程で余分な樹脂を押し出すが、余分となる樹脂の量を配線基板の配線領域の体積で制御することができる。
【００２９】
すなわち、第1半導体素子と配線基板の間隙にある第1封止樹脂のはみ出し量が、第1半導体素子のサイズが異なっても、第1半導体素子の電極と導通があり回路形成された配線と、第1半導体素子の電極と導通がなく第1の半導体素子の面積に対して一定の比率の面積から第1半導体素子の電極と導通があり回路形成された配線の面積を差し引いた面積のダミー配線を有した配線基板で制御することができ、一定のはみ出し量とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明にかかる半導体装置およびその製造方法は、熱硬化性樹脂シートの厚みを変更すること無く第1半導体素子からはみ出す第1封止樹脂量を制御でき、半導体パッケージの小型化が可能となる等の効果があり、フリップチップ方式で接合させる積層型の半導体装置およびその製造方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる半導体装置を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる半導体装置の配線基板を示す平面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる半導体装置を示し、（ａ）は第1半導体素子の実装前の断面図、（ｂ）は実装後の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示す工程図である。
【図５】従来の半導体装置の製造方法を示す工程図である。
【図６】従来の半導体装置の配線基板を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図７】別の従来の半導体装置の配線基板を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図８】従来の半導体装置で第1半導体素子の実装後を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図９】別の従来の半導体装置で第1半導体素子の実装後を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１．１´・・・配線基板
２．２´・・・第1接続端子
３．３´・・・第2接続端子
４・・・第1半導体素子
５・・・第1封止樹止
６・・・ダミー配線
７・・・第1封止樹脂はみ出し
８・・・第2半導体素子
９・・・バンプ
１０・・・ボンディングワイヤー
１１・・・第２封止樹脂
１２・・・熱硬化性樹脂シート
【図１】
2005159192.tif 000003
【図２】
2005159192.tif 000004
【図３】
2005159192.tif 000005
【図４】
2005159192.tif 000006
【図５】
2005159192.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005159192.tif 000009
【図８】
2005159192.tif 000010
【図９】
2005159192.tif 000011