(57)【要約】【課題】  チップキャリア上に複数の半導体チップが積層された半導体装置において、封止樹脂充填の際の未充填発生の低減、ならびに薄型化を可能にする。【解決手段】  第１の配線電極２２ａを底面に有するビア２２が表面に設けられるとともにその外側に第２の配線電極２３が形成された配線基板２１と、ビア２２の第１の配線電極２２ａと第１のバンプ２８により電気的に接続された電極２７を表面に有する第１の半導体チップ２６と、第１の半導体チップ２６よりも大きく電極３０を表面に有する第２の半導体チップ２９とを備え、第２の半導体チップ２９の電極３０と第２の配線電極２３とが第２のバンプ３１により電気的に接続され、第１の半導体チップ２８は配線基板２１上に密着し、第２の半導体チップ２９と配線基板２１との間には単一の封止樹脂３３が形成されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の配線電極を底面に有するビアが表面に設けられるとともにその外側に第２の配線電極が形成された配線基板と、前記ビアの第１の配線電極と第１のバンプにより電気的に接続された電極を表面に有する第１の半導体チップと、前記第１の半導体チップよりも大きく電極を表面に有する第２の半導体チップとを備え、前記第２の半導体チップの電極と前記第２の配線電極とが第２のバンプにより電気的に接続され、前記第１の半導体チップは前記配線基板上に密着し、前記第２の半導体チップと前記配線基板との間に封止樹脂が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
第１の配線電極を底面に有するビアが表面に設けられるとともにその外側に第２の配線電極が形成された配線基板と、前記ビアの第１の配線電極と第１のバンプにより電気的に接続された電極を表面に有する第１の半導体チップと、電極を表面に有する第２の半導体チップとを備え、前記第１の半導体チップの裏面と前記第２の半導体チップの裏面とが接着され、前記第２の半導体チップの電極と前記第２の配線電極とが金属細線により電気的に接続され、前記第１の半導体チップは前記配線基板上に密着し、前記第２の半導体チップと前記配線基板との間に封止樹脂が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
表面にキャビティが設けられるとともに前記キャビティよりも周辺側に配線電極を底面に有するビアが設けられた配線基板と、電極を表面に有する第１の半導体チップと、前記第１の半導体チップよりも大きく第１の電極およびその外側に第２の電極を表面に有する第２の半導体チップとを備え、前記第１の半導体チップの電極と前記第２の半導体チップの第１の電極とが第１のバンプにより電気的に接続され、前記第１の半導体チップが前記キャビティに収納されるとともに、前記第２の半導体チップの第２の電極と前記ビアの配線電極とが第２のバンプにより電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
第１の半導体チップが密着して搭載される配線基板の表面に、第１の配線電極を底面に有するビアを設けるとともに前記第１の半導体チップより外側に第２の配線電極を形成する工程と、前記ビアの第１の配線電極と前記第１の半導体チップの電極とを第１のバンプにより電気的に接続する工程と、前記第１の半導体チップよりも大きい第２の半導体チップの電極と前記第２の配線電極とを第２のバンプにより電気的に接続する工程と、前記第２の半導体チップと前記配線基板との間に封止樹脂を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項５】
第１の半導体チップが搭載される配線基板の表面に、第１の配線電極を底面に有するビアを設けるとともに前記第１の半導体チップより外側に第２の配線電極を形成する工程と、前記ビアの第１の配線電極と前記第１の半導体チップの電極とを第１のバンプにより電気的に接続する工程と、前記第１の半導体チップの裏面と前記第２の半導体チップの裏面とを接着する工程と、前記第２の半導体チップと前記配線基板との間に封止樹脂を形成する工程と、前記第２の半導体チップの電極と前記第２の配線電極とを金属細線により電気的に接続する工程とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項６】
第１の半導体チップよりも大きい第２の半導体チップに第１の電極およびその外側に第２の電極をそれぞれ形成する工程と、前記第１の半導体チップの電極と前記第２の半導体チップの第１の電極とを第１のバンプにより電気的に接続する工程と、配線基板の表面にキャビティを設けるとともに前記キャビティよりも周辺側に配線電極を底面に有するビアを設ける工程と、前記第１の半導体チップを前記キャビティに収納するとともに、前記第２の半導体チップの第２の電極と前記ビアの配線電極とを第２のバンプにより電気的に接続する工程とを含む半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、チップキャリア上に半導体チップを複数積層することにより構成される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】
従来の半導体パッケージについて図面を参照しながら説明する。
【０００３】
まず図１０は従来のＣＳＰ（Chip Size Package）を示す斜視図、図１１は図１０をＡ−Ｂで切った断面図である。ＣＳＰは各種電子機器の構成部品として使用されている。
【０００４】
図１１に示すように、従来形態のＣＳＰは、電極４上にバンプ５を有する半導体チップ３がチップキャリア１上に搭載されている形態を有する。半導体チップ３上の電極４とチップキャリア１上の電極２は、バンプ５および導電性接着剤６を介して電気的に接続されている。半導体チップ３とチップキャリア１の間隙には、半導体チップ３をチップキャリア１へ固定、かつ接続部分を保護する目的で封止樹脂７が充填されている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、他の従来技術では、図１２に示すように、チップキャリア８上に設けたビア９内に導電性接着剤１１を注入し、チップキャリア８上の、前記ビア９上を除く半導体チップ１２搭載面上にシート封止材１５を貼付し、電極１３上にバンプ１４を有する半導体チップ１２を、バンプ１４がビア９内に収まるようにチップキャリア８上に搭載する。これにより、半導体装置を薄型化するものであった（特許文献２参照）。
【特許文献１】特許第２５７４３６９号公報
【特許文献２】特開２０００−２０８６７５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、従来の技術を用いて、チップキャリア上に複数の半導体チップが積層された半導体装置を構成する場合、例えば２つの半導体チップが積層された半導体装置を構成する際には、一つの形態として、図１３に示すように単一の液状封止樹脂３３によって半導体チップ２９とチップキャリア２１及び半導体チップ２６との間隙、半導体チップ２６とチップキャリア２１との間隙を封止する形態が考えられる。ところが、前記の形態の場合、封止工程においては封止樹脂３３の内、半導体チップ２６とチップキャリア２１との間隙に浸透する分については、複数のバンプ３１の間隙及び複数のバンプ２８の間隙の両方を通過しなければならず、半導体チップ２６下面において封止樹脂３３の未充填が発生する可能性があった。
【０００７】
したがって、この発明の目的は、チップキャリア上に複数の半導体チップが積層された形態の半導体装置を構成する際において、封止樹脂充填の際の未充填発生の低減、ならびにさらなる薄型化を実現可能な半導体装置およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためにこの発明の請求項１記載の半導体装置は、第１の配線電極を底面に有するビアが表面に設けられるとともにその外側に第２の配線電極が形成された配線基板と、前記ビアの第１の配線電極と第１のバンプにより電気的に接続された電極を表面に有する第１の半導体チップと、前記第１の半導体チップよりも大きく電極を表面に有する第２の半導体チップとを備え、前記第２の半導体チップの電極と前記第２の配線電極とが第２のバンプにより電気的に接続され、前記第１の半導体チップは前記配線基板上に密着し、前記第２の半導体チップと前記配線基板との間には単一の封止樹脂が形成されている。
【０００９】
請求項２記載の半導体装置は、第１の配線電極を底面に有するビアが表面に設けられるとともにその外側に第２の配線電極が形成された配線基板と、前記ビアの第１の配線電極と第１のバンプにより電気的に接続された電極を表面に有する第１の半導体チップと、電極を表面に有する第２の半導体チップとを備え、前記第１の半導体チップの裏面と前記第２の半導体チップの裏面とが接着され、前記第２の半導体チップの電極と前記第２の配線電極とが金属細線により電気的に接続され、前記第１の半導体チップは前記配線基板上に密着し、前記第２の半導体チップと前記配線基板との間には封止樹脂が形成されている。
【００１０】
請求項３記載の半導体装置は、表面にキャビティが設けられるとともに前記キャビティよりも周辺側に配線電極を底面に有するビアが設けられた配線基板と、電極を表面に有する第１の半導体チップと、前記第１の半導体チップよりも大きく第１の電極およびその外側に第２の電極を表面に有する第２の半導体チップとを備え、前記第１の半導体チップの電極と第２の半導体チップの第１の電極とが第１のバンプにより電気的に接続され、前記第１の半導体チップが前記キャビティに収納されるとともに、前記第２の半導体チップの第２の電極と前記ビアの配線電極とが第２のバンプにより電気的に接続されている。
【００１１】
請求項４記載の半導体装置の製造方法は、第１の半導体チップが密着して搭載される配線基板の表面に、第１の配線電極を底面に有するビアを設けるとともに前記第１の半導体チップより外側に第２の配線電極を形成する工程と、前記ビアの第１の配線電極と前記第１の半導体チップの電極とを第１のバンプにより電気的に接続する工程と、前記第１の半導体チップよりも大きい第２の半導体チップの電極と前記第２の配線電極とを第２のバンプにより電気的に接続する工程と、前記第２の半導体チップと前記配線基板との間に封止樹脂を形成する工程とを含む。
【００１２】
請求項５記載の半導体装置の製造方法は、第１の半導体チップが密着して搭載される配線基板の表面に、第１の配線電極を底面に有するビアを設けるとともに前記第１の半導体チップより外側に第２の配線電極を形成する工程と、前記ビアの第１の配線電極と前記第１の半導体チップの電極とを第１のバンプにより電気的に接続する工程と、前記第１の半導体チップの裏面と前記第２の半導体チップの裏面とを接着する工程と、前記第２の半導体チップと前記配線基板との間に封止樹脂を形成する工程と、前記第２の半導体チップの電極と前記第２の配線電極とを金属細線により電気的に接続する工程とを含む。
【００１３】
請求項６記載の半導体装置の製造方法は、第１の半導体チップよりも大きい第２の半導体チップに第１の電極およびその外側に第２の電極をそれぞれ形成する工程と、前記第１の半導体チップの電極と前記第２の半導体チップの第１の電極とを第１のバンプにより電気的に接続する工程と、配線基板の表面にキャビティを設けるとともに前記キャビティよりも周辺側に配線電極を底面に有するビアを設ける工程と、前記第１の半導体チップを前記キャビティに収納するとともに、前記第２の半導体チップの第２の電極と前記ビアの配線電極とを第２のバンプにより電気的に接続する工程とを含む。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の請求項１記載の半導体装置によれば、第２の半導体チップの電極と第２の配線電極とが第２のバンプにより電気的に接続され、配線基板と第２の半導体チップとの間には封止樹脂が形成されており、配線基板と第１の半導体チップとは密着し、両者の間には間隙が存在しない。
【００１５】
そのため、第２の半導体チップを第１の半導体チップ上に覆うようにフェースダウンで搭載した構成において、第２の半導体チップの下面に封止樹脂を注入することにより、第１の半導体チップと第２の半導体チップを封止樹脂で配線基板上に固定することができる。これにより、従来の形態の場合、封止工程においては注入する封止樹脂の内、第１の半導体チップと配線基板との間隙に浸透する分については、複数の第１のバンプの間隙及び複数の第２のバンプの間隙の両方を通過しなければならず、第１の半導体チップ下面において封止樹脂の未充填が発生する可能性があったが、本発明の半導体装置においては第１の半導体チップ下面に封止樹脂を充填する必要がなく、従って、未充填は発生しない。
【００１６】
さらに、従来存在していた、第１の半導体チップと配線基板との間隙がなくなることにより、半導体装置のさらなる薄型化が実現可能となる。
【００１７】
その結果、複数のチップを積層することにより構成するＣＳＰの構成材料、製造方法を従来よりも単純化でき、従来に比べて品質を向上できるのみでなく、大幅な薄型化を実現することができ、コストや性能の面で有利な実装体を実現できる。
【００１８】
この発明の請求項２記載の半導体装置によれば、第１の半導体チップは前記配線基板上に密着し、前記第１の半導体チップの裏面と第２の半導体チップの裏面とが接着され、第２の半導体チップの電極と第２の配線電極とが金属細線により電気的に接続され、前記第２の半導体チップと前記配線基板との間には封止樹脂が形成されているので、第２の半導体チップを回路面と反対の面同士が合わさるようにフェイスアップで第１の半導体チップ上に搭載した構成において、第１の半導体チップの周囲及び第２の半導体チップの下面の領域を封止樹脂で覆うことにより、第１の半導体チップと第２の半導体チップを封止樹脂で配線基板上に固定することができる。
【００１９】
この形態をとることにより、封止樹脂充填において、前記第１の半導体チップ下面に封止樹脂を充填する必要がなくなることにより、未充填が発生しなくなる。また、従来存在していた、第１の半導体チップとチップキャリアとの間隙がなくなることにより、半導体装置のさらなる薄型化が実現可能となる。さらに、第２の半導体チップが封止樹脂によって下面から支持されていることから、第２の半導体チップが第１の半導体チップに比べ極端に大きく、第２の半導体チップ上の周辺部に設けられている電極の存在するチップ領域が第１の半導体チップ上から大幅に突出している場合でも、第２の半導体チップの電極と第２の配線電極を金属細線により接続するにあたり、金属細線を第２の半導体チップの電極上に超音波接合する際の超音波が散逸せず、確実な接合を実現できる。
【００２０】
この発明の請求項３記載の半導体装置によれば、第１の半導体チップの電極と第２の半導体チップの第１の電極とが第１のバンプにより電気的に接続され、第１の半導体チップがキャビティに収納されるとともに、第２の半導体チップの第２の電極とビアの配線電極とが第２のバンプにより電気的に接続されているので、第２の半導体チップの回路面上に、第２の半導体チップよりも小さい第１の半導体チップを回路面が向かい合わせになるように搭載することにより実装体を構成し、第１の半導体チップが配線基板のキャビティに収納されるように前記実装体を配線基板上に搭載した構成において、第２の半導体チップの側面周囲を封止樹脂で気密封止することができる。この形態をとることにより、２つの半導体チップを積層することにより構成した半導体装置を請求項１と同様に薄型化することができる。
【００２１】
この発明の請求項４記載の半導体装置の製造方法によれば、第１の半導体チップが密着して搭載される配線基板の表面に、第１の配線電極を底面に有するビアを設けるとともに第１の半導体チップより外側に第２の配線電極を形成する工程と、ビアの第１の配線電極と第１の半導体チップの電極とを第１のバンプにより電気的に接続する工程と、第１の半導体チップよりも大きい第２の半導体チップの電極と第２の配線電極とを第２のバンプにより電気的に接続する工程と、配線基板と第２の半導体チップとの間に封止樹脂を形成する工程とを含むので、封止樹脂充填において、第１の半導体チップと配線基板との間には間隙が存在しないため、第１の半導体チップ下面に封止樹脂を充填する必要がなくなることにより、未充填が発生しなくなる。さらに、従来存在していた、第１の半導体チップと配線基板との間隙がなくなることにより、複数のチップを積層する形態の半導体装置のさらなる薄型化が実現可能となる。
【００２２】
この発明の請求項５記載の半導体装置の製造方法によれば、第１の半導体チップが密着して搭載される配線基板の表面に、第１の配線電極を底面に有するビアを設けるとともに第１の半導体チップより外側に第２の配線電極を形成する工程と、ビアの第１の配線電極と第１の半導体チップの電極とを第１のバンプにより電気的に接続する工程と、第１の半導体チップの裏面と第２の半導体チップの裏面とを接着する工程と、前記第２の半導体チップと前記配線基板との間に封止樹脂を形成する工程と、第２の半導体チップの電極と第２の配線電極とを金属細線により電気的に接続する工程とを含む。
【００２３】
このように、第１の半導体チップは配線基板上に密着させるとともに、配線基板に第１の半導体チップを搭載し、第２の半導体チップを第１の半導体チップの上から回路面と反対の面（裏面）同士が合わさるように搭載する構成において、配線基板と第２の半導体チップとの間に封止樹脂を形成する工程を含むので、封止樹脂充填の際の未充填発生がなくなるとともに、従来存在していた、第１の半導体チップとチップキャリアとの間隙がなくなることにより、半導体装置のさらなる薄型化が実現可能となる。さらに、第２の半導体チップが封止樹脂によって下面から支持されていることから、第２の半導体チップが第１の半導体チップに比べ極端に大きく、第２の半導体チップ上の端面に沿って設けられている電極の存在するチップ領域が第１の半導体チップ上から大幅に突出している場合でも、第２の半導体チップの電極と配線基板上の任意位置の電極を金属細線により接続するにあたり、金属細線を第２の半導体チップの電極上に超音波接合する際に超音波が散逸せず、接合を安定して実現できる。
【００２４】
この発明の請求項６記載の半導体装置の製造方法によれば、第１の半導体チップよりも大きい第２の半導体チップに第１の電極およびその外側に第２の電極をそれぞれ形成する工程と、第１の半導体チップの電極と第２の半導体チップの第１の電極とを第１のバンプにより電気的に接続する工程と、配線基板の表面にキャビティを設けるとともにキャビティよりも周辺側に配線電極を底面に有するビアを設ける工程と、第１の半導体チップをキャビティに収納するとともに、第２の半導体チップの第２の電極とビアの配線電極とを第２のバンプにより電気的に接続する工程とを含むので、第１の半導体チップを第２の半導体チップの回路面上へ搭載することにより実装体を構成し、第１の半導体チップがキャビティに収納されるように前記実装体を配線基板上に搭載した構成において、第２の半導体チップの側面周囲を封止樹脂で気密封止することができる。この形態をとることにより、２つの半導体チップを積層することにより構成した半導体装置を薄型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
この発明の第１の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。図１はこの発明の第１の実施の形態の半導体装置を示す断面図である。
【００２６】
図１に示すように、本実施形態の半導体装置においては、第１の配線電極２２ａを底面に有するビア２２が表面に設けられるとともにその外側に第２の配線電極２３が形成された配線基板（チップキャリア）２１と、ビア２２の第１の配線電極２２ａと第１のバンプ２８により電気的に接続された電極２７を表面に有する第１の半導体チップ２６と、第１の半導体チップ２６よりも大きく電極を表面に有する第２の半導体チップ２９とを備えている。また、第２の半導体チップ２９の電極３０と第２の配線電極２３とが第２のバンプ３１により電気的に接続され、チップキャリア２１と第２の半導体チップ２９との間には封止樹脂３３が形成されている。
【００２７】
この場合、ビア２２内に導電性接着剤２５を充填したチップキャリア２１上に、電極２７上にバンプ２８を有する半導体チップ２６が、前記バンプ２８が前記ビア２２内に収まるように搭載されている。さらに、電極３０上にバンプ３１を有する半導体チップ２９が、半導体チップ２６上を覆うようにフェースダウンでチップキャリア２１上へ搭載されている。なお、バンプ２８、バンプ３１はそれぞれ半導体チップ２６、半導体チップ２９の周辺部に形成されており、半導体チップ２６の大きさはバンプ３１で囲まれる領域よりも小さい。また、バンプ２８の高さはビア２２の深さ以下であり、バンプ３１の高さはチップキャリア２１上面から半導体チップ２６上面までの高さよりも高い。ビア２２はチップキャリア２１内の配線を介して外部端子２４または配線電極２３に電気的に接続されている。また、半導体チップ２９上の電極３０はバンプ３１、導電性材料３２を介して配線電極２３と電気的に接続されており、前記配線電極２３はチップキャリア２１内の配線を介して配線電極２２ａまたは外部電極２４と電気的に接続されている。なお、半導体チップ２９上のバンプ３１とチップキャリア２１上の配線電極２３との接続には、導電性材料３２を介した接合の代わりに超音波接合を用いてもよい。半導体チップ２９とチップキャリア２１との間隙には封止樹脂３３が形成されている。ここで重要な点は、半導体チップ２６とチップキャリア２１とが密着している点である。
【００２８】
次に、上記構成の半導体装置の製造工程について、図２および図３を参照しながら説明する。
【００２９】
まず、図２（ａ）に示すように半導体チップ２６の電極２７上にバンプ２８を形成する。また、図２（ｂ），（ｄ），（ｅ）に示すように半導体チップ２９の電極３０上にバンプ３１を形成しておき、この半導体チップ２９を、バンプ３１を形成した面を下へ向け、転写皿６５上に均一に塗布した導電性接着剤３２上へ押圧することによって、バンプ３１の頭頂部分に導電性接着剤３２を塗布する。また、図２（ｃ）に示すように、複数の配線層を具備し、一方の最表面は外部端子２４となり他方の最表面は半導体チップ２６の電極２７と同じレイアウトの凹部となるビア２２が開孔しており、更にその外周に半導体チップ２９の電極３０と同じレイアウトの配線電極２３を有するチップキャリア２１を準備する。この際、チップキャリア２１上にビア２２をレーザー加工等により形成し、このビア２２内に導電性接着剤２５を注入する。
【００３０】
次に、図２（ｃ）に示す状態のチップキャリア２１上に、（ａ）に示す状態の半導体チップ２６を、バンプ２８がビア２２内に収まるように搭載する（図３（ｆ））。これによりビア２２の底面に形成された配線電極２２ａと半導体チップ２６の電極２７とをバンプ２８により電気的に接続する。
【００３１】
次に、図２（ｅ）に示す状態の半導体チップ２９を、バンプ３１を形成している面を下向きにして、半導体チップ２６を覆うように搭載する（図３（ｇ））。これにより半導体チップ２９の電極３０と配線電極２３とをバンプ３１により電気的に接続する。この実装体を高温の炉に投入して導電性接着剤２５、導電性接着剤３２を硬化させることにより半導体チップ２６、半導体チップ２９をチップキャリア２１上に仮固定する。
【００３２】
最後に、図３（ｈ）に示すように、半導体チップ２９側面より、チップキャリア２１上面と半導体チップ２９下面との間隙に封止樹脂３３を注入し、この実装体を高温の炉に投入して封止樹脂３３を硬化させる。
【００３３】
この発明の第２の実施の形態を図４〜図６に基づいて説明する。図４はこの発明の第２の実施の形態の半導体装置を示す断面図である。
【００３４】
図４に示すように、本実施形態の半導体装置は、第１の配線電極３６ａを底面に有するビア３６が表面に設けられるとともにその外側に第２の配線電極３７が形成された配線基板（チップキャリア）３５と、ビア３６の第１の配線電極３６ａと第１のバンプ４２により電気的に接続された電極４１を表面に有する第１の半導体チップ４０と、電極４６を表面に有する第２の半導体チップ４５とを備えている。また、第１の半導体チップ４０の裏面と第２の半導体チップ４５の裏面とが接着され、第２の半導体チップ４５の電極４６と第２の配線電極３７とが金属細線４７により電気的に接続され、チップキャリア３５と第２の半導体チップ４５との間に同一の封止樹脂４４が形成されている。
【００３５】
この場合、ビア３６内に導電性接着剤３９を充填したチップキャリア３５上に、電極４１上にバンプ４２を有する第１の半導体チップ４０が、前記バンプ４２が前記ビア３６内に収まるように搭載されている。さらに、この第１の半導体チップ４０上に第２の半導体チップ４５が、回路面が上向きになるように搭載され、第２の半導体チップ４５上の電極４６とチップキャリア３５上の第２の配線電極３７が金属細線４７により電気的に接続されている。接着剤４３は封止樹脂４４の注入に先立ち、第２の半導体チップ４５を第１の半導体チップ４０上に仮固定する役割を果たす。封止樹脂４４は第１の半導体チップ４０の周囲および第２の半導体チップ４５の下面を覆っている。また、封止樹脂４８は第２の半導体チップ４５の回路面、金属細線４７、チップキャリア３５上面を覆い、これらを保護している。なお、第２の半導体チップ４５は第１の半導体チップ４０よりも大きい。また、第１のバンプ４２の高さはビア３６の深さよりも低い。第１の配線電極３６ａはチップキャリア３５内の配線を介して外部端子３８または第２の配線電極３７に電気的に接続されている。
【００３６】
次に、上記構成の半導体装置の製造工程について、図５および図６を参照しながら説明する。
【００３７】
まず、図５（ａ）に示すように第１の半導体チップ４０の電極４１上にバンプ４２を形成する。また、図５（ｂ）に示すように、複数の配線層を具備し、一方の最表面は外部端子３８となり他方の最表面は半導体チップ４０の電極４１と同じレイアウトの凹部となるビア３６が開孔しており、更にその外周に半導体チップ４５の電極４６に対応する第２の配線電極３７を有するチップキャリア３５を準備する。この際、チップキャリア３５上にビア３６をレーザー加工等により形成し、このビア３６内に導電性接着剤３９を注入する。
【００３８】
次に、図５（ａ）に示す状態の半導体チップ４０を（ｂ）に示す状態のチップキャリア３５上に、バンプ４２がビア３６内に収まるように搭載する（図５（ｃ））。これによりビア３６の底面に形成された配線電極３６ａと半導体チップ４０の電極４１とをバンプ４２により電気的に接続する。
【００３９】
次に、この実装体を高温の炉に投入して加熱することにより導電性接着剤３９を硬化させ、半導体チップ４０をチップキャリア３５上に仮固定する。そして、図５（ｄ）に示すように、第１の半導体チップ４０の上面に接着剤４３を塗布し、この上に第２の半導体チップ４５を回路面が上向きになるように搭載する。なお、この接着剤４３として、シート状の接着材料を用いてもよい。
【００４０】
図６（ｅ）に示すように、接着剤４３の硬化後、第２の半導体チップ４５側面より、チップキャリア３５上面と第２の半導体チップ４５下面との間隙に封止樹脂４４を注入する。この実装体を次に、図６（ｆ）に示すように、第２の半導体チップ４５上の電極４６とチップキャリア３５上の第２の配線電極３７とを金属細線４７で接続する。最後に、図６（ｇ）に示すように、チップキャリア３５上全体に封止樹脂４８を塗布し、この実装体を高温の炉に投入して封止樹脂４８を硬化させる。
【００４１】
この発明の第３の実施の形態を図７〜図９に基づいて説明する。図７はこの発明の第３の実施の形態の半導体装置を示す断面図である。
【００４２】
図７に示すように、本実施形態の半導体装置は、表面にキャビティ６３が設けられるとともにキャビティ６３よりも周辺側に配線電極５２ａを底面に有するビア５２が設けられた配線基板（チップキャリア）５１と、電極５６を表面に有する第１の半導体チップ５５と、第１の半導体チップ５５よりも大きく第１の電極６１およびその外側に第２の電極５９を表面に有する第２の半導体チップ５８とを備えている。また、第１の半導体チップ５５の電極５６と第２の半導体チップ５８の第１の電極６１とが第１のバンプ５７により電気的に接続され、第１の半導体チップ５５がキャビティ６３に収納されるとともに、第２の半導体チップ５８の第２の電極５９と、ビア５２の配線電極５２ａとが第２のバンプ６０により電気的に接続されている。
【００４３】
この場合、ビア５２内に導電性接着剤５４を充填したチップキャリア５１上に、第２の電極５９上にバンプ６０を有する第２の半導体チップ５８が、前記バンプ６０が前記ビア５２内に収まるように搭載されている。第２の半導体チップ５８の回路面上には、第１の半導体チップ５５の回路面上に設けられた電極５６と同じレイアウトで第１の電極６１が設けられており、第１の半導体チップ５５は電極５６上に設けられたバンプ５７を介して第２の半導体チップ５８上に電気的に接続されている。チップキャリア５１には、第１の半導体チップ５５が内部に収まるよう、キャビティ６３が設けられている。第２の半導体チップ５８の側面周囲は封止樹脂６２で気密封止されている。なお、バンプ６０の高さはビア５２の深さよりも低い。配線電極５２ａはチップキャリア５１内の配線を介して外部端子５３に電気的に接続されている。
【００４４】
また、本実施形態において第１の半導体チップ５５は第２の半導体チップ５８上に超音波接合されているが、実施形態１において第２の半導体チップ２９をチップキャリア２１上に接合している形態と同様に、導電性材料と封止樹脂によって接合してもよい。
【００４５】
次に、上記構成の半導体装置の製造工程について、図８および図９を参照しながら説明する。
【００４６】
まず、図８（ａ）に示すように第１の半導体チップ５５の電極５６上にバンプ５７を形成する。また、図８（ｂ）に示すように第１の半導体チップ５５に設けられた電極５６と同じレイアウトで回路面上に第１の電極６１が設けられた第２の半導体チップ５８の第２の電極５９上にバンプ６０を形成する。
【００４７】
そして、図８（ａ）に示す状態の第１の半導体チップ５５を、図８（ｂ）に示す状態の第２の半導体チップ５８上に超音波接合する。これにより第１の半導体チップ５５の電極５６と第２の半導体チップ５８の第１の電極６１とをバンプ５７により電気的に接続した実装体を構成する（図８（ｄ））。
【００４８】
また、図８（ｃ）に示すように、複数の配線層を具備し、一方の最表面は外部端子５３となり他方の最表面中央にキャビティ６３を備え、更にこのキャビティ６３が設けられている面に第２の半導体チップ５８の第２の電極５９と同じレイアウトの凹部となるビア５２が開孔しているチップキャリア５１を準備する。この際、チップキャリア５１上にビア５２をレーザー加工等により形成し、このビア５２内に導電性接着剤５４を注入する。
【００４９】
次に、図８（ｄ）に示す実装体を、図９（ｅ），（ｆ）に示すように、バンプ６０がビア５２内に収まるようにチップキャリア５１上に搭載し、第２の半導体チップ５８の電極５９とビア５２の底面に形成された配線電極５２ａとをバンプ６０により電気的に接続する。この後、第２の半導体チップ５８の側面周囲に封止樹脂６２を塗布した後、この実装体を高温の炉に投入し、導電性接着剤５４および封止樹脂６２を硬化させる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明にかかる半導体装置およびその製造方法は、封止樹脂充填において、配線基板上に搭載される第１の半導体チップ下面に封止樹脂を充填する必要がなくなることにより、未充填は発生しなくなる。さらに、従来存在していた、第１の半導体チップと配線基板との間隙がなくなることにより、半導体装置のさらなる薄型化が実現可能となる等の効果を有し、チップキャリア上に半導体チップを複数積層することにより構成される半導体装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】この発明の第１の実施の形態の半導体装置を示す断面図である。
【図２】この発明の第１の実施の形態の半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図３】図２の次の工程断面図である。
【図４】この発明の第２の実施の形態の半導体装置を示す断面図である。
【図５】この発明の第２の実施の形態の半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図６】図５の次の工程断面図である。
【図７】この発明の第３の実施の形態の半導体装置を示す断面図である。
【図８】この発明の第３の実施の形態の半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図９】図８の次の工程断面図である。
【図１０】従来例の半導体装置を示す斜視図である。
【図１１】従来例の半導体装置を示す断面図である。
【図１２】従来例の半導体装置を示す断面図である。
【図１３】従来の技術を用いて製造された複数の半導体チップで構成される半導体装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  チップキャリア
２  電極
３  半導体チップ
４  電極
５  バンプ
６  導電性接着剤
７  封止樹脂
８  チップキャリア
９  ビア
１０  外部電極
１１  導電性接着剤
１２  半導体チップ
１３  電極
１４  バンプ
１５  シート封止材
２１  チップキャリア
２２  ビア
２２ａ  第１の配線電極
２３  第２の配線電極
２４  外部電極
２５  導電性接着剤
２６  第１の半導体チップ
２７  電極
２８  バンプ
２９  第２の半導体チップ
３０  電極
３１  バンプ
３２  導電性接着剤
３３  封止樹脂
３４  パッケージ高さ
３５  チップキャリア
３６  ビア
３６ａ  第１の配線電極
３７  第２の配線電極
３８  外部電極
３９  導電性接着剤
４０  第１の半導体チップ
４１  電極
４２  バンプ
４３  接着剤
４４  封止樹脂
４５  第２の半導体チップ
４６  電極
４７  金属細線
４８  封止樹脂
４９  間隙
５０  パッケージ高さ
５１  チップキャリア
５２  ビア
５３  外部電極
５４  導電性接着剤
５５  第１の半導体チップ
５６  電極
５７  バンプ
５８  第２の半導体チップ
５９  電極（第２の電極）
６０  バンプ
６１  電極（第１の電極）
６２  封止樹脂
６３  キャビティ
６４  パッケージ高さ
６５  シート封止材
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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