(57)【要約】【課題】ワイヤボンディングによって基板の電極と結線されるデバイスの上に別のデバイスを積層させる場合において、ワイヤが上段のデバイスに接触するのを防止する。【解決手段】パッケージ基板１にボンディングされる第一のデバイス２と、パッケージ基板１の電極１０と第一のデバイス２の電極２０とを結線するワイヤＷ１と、接着部材７を介して第一のデバイス２に積層される第二のデバイス４とを少なくとも備えた積層型半導体装置８において、接着部材７を、第一のダイアタッチフィルム５と、第一のダイアタッチフィルム５より軟質の第二のダイアタッチフィルム６とから構成される２層構造とし、第一のダイアタッチフィルムによってワイヤＷ１の没入を規制する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージ基板と、該パッケージ基板の上面にボンディングされる第一のデバイスと、該パッケージ基板の電極と該第一のデバイスの電極とを結線するワイヤと、第一のデバイスに積層される第二のデバイスと、該第一のデバイスと該第二のデバイスとを接着する接着部材と
を少なくとも備えた積層型半導体装置であって、
該接着部材は、該第二のデバイスの下面に貼着され該ワイヤの没入を規制する第一のダイアタッチフィルムと、該第一のデバイスの上面に貼着され該ワイヤの没入を許容する第二のダイアタッチフィルムとから構成される
積層型半導体装置。
【請求項２】
パッケージ基板に第一のデバイスをボンディングし、該第一のデバイスの電極と該パッケージ基板の電極とをワイヤボンディングによって接続した後に、該第一のデバイスの上に第二のデバイスを積層させるデバイスの積層方法であって、
該第一のデバイスと該第二のデバイスとの間に、該第二のデバイスの下面に貼着されワイヤの没入を規制する第一のダイアタッチフィルムと、該第一のデバイスの上面に貼着され該ワイヤの没入を許容する第二のダイアタッチフィルムとを介在させ、該第一のダイアタッチフィルム及び該第二のダイアタッチフィルムを介して該第二のデバイスを積層させる
デバイスの積層方法。
【請求項３】
前記第一のダイアタッチフィルムを前記第二のデバイスの下面に貼着する前に、該第一のダイアタッチフィルムと前記第二のダイアタッチフィルムとを貼着して積層させる請求項２に記載のデバイスの積層方法。
【請求項４】
前記第二のデバイスの裏面に前記第一のダイアタッチフィルムを貼着して該第一のダイアタッチフィルムを加熱し硬化させてワイヤの没入を規制した後に、該硬化した第一のダイアタッチフィルムに前記第二のダイアタッチフィルムを貼着する
請求項２に記載のデバイスの積層方法。
【請求項５】
前記第一のダイアタッチフィルムと前記第二のダイアタッチフィルムとは、同一の部材により形成される
請求項４に記載のデバイスの積層方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のデバイスが積層されて構成される積層型半導体装置及びその製造に用いるデバイスの積層方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年は、各種電子機器の小型化、大容量化、高機能化等の要請に応えるべく、１つの半導体装置には、ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが複数積層されてパッケージングされることが一般的となっている。例えば、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）やＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）といった半導体装置においても、複数のチップ状のデバイスを積層して樹脂封止することが行われている。このような積層型の半導体装置においては、プリント基板に実装されるパッケージ基板の上にデバイスが積層され、パッケージ基板に形成された電極とデバイスに形成された電極と接続される。かかる接続としては、電極同士をワイヤボンディングにより結線するタイプのものがある。
【０００３】
デバイスを複数積層させる場合は、上段のデバイスと下段のデバイスとの間に接着層を介在させることにより、上段のデバイスと下段のデバイスとを結合させる（例えば特許文献１参照）。接着層としては、ペースト状の接着剤を用いることも可能であるが、通常は、ダイアタッチフィルムと呼ばれるフィルム状の接着剤が用いられる。
【０００４】
図５に示すように、パッケージ基板１に形成された電極１０と第一のデバイス２に形成された電極２０とがワイヤＷにより結線されている場合は、ワイヤＷは、山型に湾曲しているため、ワイヤＷの頂部は第一のデバイス２の上面２ａより上方に突出している。したがって、第一のデバイス２の上段に第二のデバイス４を積層させる際には、ダイアタッチフィルム９を軟化させることにより、ダイアタッチフィルム９の内部にワイヤＷを没入させる必要がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−５４２９８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、ダイアタッチフィルム９を軟化させてその内部にワイヤＷを没入させると、そのワイヤＷの頂部がダイアタッチフィルム９を突き抜けて上段の第二のデバイス４に接触することがある。そうすると、ワイヤＷが断線したり、第二のデバイス４と第一のデバイス２とがショートしたりすることがある。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ワイヤボンディングによって基板の電極と結線されるデバイスの上に別のデバイスを積層させる場合において、ワイヤが上段のデバイスに接触するのを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第一の発明は、パッケージ基板と、パッケージ基板の上面にボンディングされる第一のデバイスと、パッケージ基板の電極と第一のデバイスの電極とを結線するワイヤと、第一のデバイスに積層される第二のデバイスと、第一のデバイスと該第二のデバイスとを接着する接着部材とを少なくとも備えた積層型半導体装置に関するもので、接着部材が、第二のデバイスの下面に貼着されワイヤの没入を規制する第一のダイアタッチフィルムと、第一のデバイスの上面に貼着されワイヤの没入を許容する第二のダイアタッチフィルムとから構成されることを特徴とする。
【０００９】
第二の発明は、上記積層型半導体装置の製造に好適なデバイスの積層方法に関するもので、パッケージ基板に第一のデバイスをボンディングし、第一のデバイスの電極とパッケージ基板の電極とをワイヤボンディングによって接続した後に、第一のデバイスの上に第二のデバイスを積層させるデバイスの積層方法であって、第一のデバイスと第二のデバイスとの間に、第二のデバイスの下面に貼着されワイヤの没入を規制する第一のダイアタッチフィルムと、第一のデバイスの上面に貼着されワイヤの没入を許容する第二のダイアタッチフィルムとを介在させ、第一のダイアタッチフィルム及び第二のダイアタッチフィルムを介して第二のデバイスを積層させることを特徴とする。
【００１０】
このデバイスの積層方法においては、第一のダイアタッチフィルムを第二のデバイスの下面に貼着する前に、第一のダイアタッチフィルムと第二のダイアタッチフィルムとを貼着して積層させることができる。
【００１１】
また、デバイスの積層方法においては、第二のデバイスの裏面に第一のダイアタッチフィルムを貼着して第一のダイアタッチフィルムを加熱し硬化させてワイヤの没入を規制した後に、硬化した第一のダイアタッチフィルムに第二のダイアタッチフィルムを貼着することもできる。この場合は、第一のダイアタッチフィルムと第二のダイアタッチフィルムとが同一の部材により形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、下段の第一のデバイスと上段の第二のデバイスとの間に介在する接着部材が、第二のデバイスの下面に貼着されワイヤの没入を規制する第一のダイアタッチフィルムと、第一のデバイスの上面に貼着されワイヤの没入を許容する第二のダイアタッチフィルムとの２層構造により構成されるため、第二のダイアタッチフィルムの内部に没入したワイヤが第一のダイアタッチフィルムの内部にまで達することがない。したがって、ワイヤが上段の第一のデバイスに接触するのを防止することができ、ワイヤの断線やショートが生じることがない。ワイヤの高さにバラツキがある場合でも、その影響を受けないため、ワイヤと第一のデバイスとの接触を確実に防止することができ、接着部分をより薄く形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１に示すパッケージ基板１の上面１ａ側に、２枚のチップ状のデバイスを積層する場合について説明する。パッケージ基板1は、プリント基板に実装されるパッケージ型の半導体装置（ＢＧＡ、ＣＳＰ等）のベースとなる基板であり、パッケージ基板１の上面１ａには、上方に積層される複数のデバイスの電極と接続される電極１０が複数設けられている。一方、パッケージ基板1の下面１ｂには、プリント基板の端子と接続されるバンプ１１が形成されている。
【００１４】
図２に示すように、パッケージ基板１の上面１ａには、第一のデバイス２がボンディングされる。かかるボンディングに先だって、第一のデバイス２の下面２ｂには、接着剤、例えばフィルム状の接着材料であるダイアタッチフィルム３が貼着されており、第一のデバイス２の下面２ｂに貼着されたダイアタッチフィルム３をパッケージ基板１の上面１ａの実装領域に貼着すると、第一のデバイス２がパッケージ基板１の上面１ａにボンディングされる。
【００１５】
第１のデバイス２の上面２ａには電極２０が形成されており、図３に示すように、この電極２０と、パッケージ基板１の上面１ａに形成された電極１０との間に、ワイヤボンディングによりワイヤＷ１を架設して結線する。このとき、ワイヤＷ１は山型に湾曲し、その頂部は、第一のデバイス２の上面２ａより数十μｍ程度高い位置にある。
【００１６】
次に、図４に示すように、第一のデバイス２の上面２ａ側に、第二のデバイス４を積層する。第二のデバイス４の下面４ｂ側には、第一のダイアタッチフィルム５が貼着されており、更に第一のダイアタッチフィルム５には第二のダイアタッチフィルム６が貼着されている。第二のダイアタッチフィルム５は、第一のダイアタッチフィルム６よりも軟質の材料により構成される。第一のダイアタッチフィルム５と第二のダイアタッチフィルム６とで、２層構造の接着部材７が構成されている。
【００１７】
図４に示すように、ワイヤＷ１の頂部は、第一のデバイス２の上面２ａより上方に位置している。したがって、第一のデバイス２に対して、２層構造の接着部材７を介して第二のデバイス４を積層する際には、ワイヤＷ１のうち第一のデバイス２の電極２０に接続されている方の側は、接着部材７の第二のダイアタッチフィルム６の内部に没入する。しかし、第一のダイアタッチフィルム５は第二のダイアタッチフィルム６より硬質であるため、図４において拡大して示すように、第一のダイアタッチフィルム５はワイヤＷ１の没入を規制する。したがって、ワイヤＷ１が第一のデバイス２に接触することはなく、ワイヤＷ１の断線や漏電のおそれがない。
【００１８】
次に、図４に示すように、第二のデバイス４に形成された電極４０とパッケージ基板１に形成された電極１０との間にも、ワイヤボンディングによってワイヤＷ２を結線する。こうして、第一のデバイス２に形成された電極２０及び第二のデバイス４に形成された電極４０とパッケージ基板１の電極１０とが結線された後に、樹脂封止等によりパッケージングを行うことにより、１つの積層型半導体装置８が形成される。
【００１９】
デバイスは３段以上積層させることもできる。例えば３段積層させる場合は、３段目のデバイスの下面にも、２段目のデバイス（上述の第二のデバイス４）と同様に、２層構造のダイアタッチフィルムを貼着し、下側の層のダイアタッチフィルムを上側の層のダイアタッチフィルムより軟質にすればよい。
【００２０】
なお、第一のデバイス２及び第二のデバイス４は、ウェーハをダイシングすることによって形成されるものであるため、第一のダイアタッチフィルム５及び第二のダイアタッチフィルム６は、ウェーハのダイシング前に貼着しておき、個片化されてチップ状になった第二のデバイス４が形成された時点で、その下面側にすでに第一のダイアタッチフィルム５及び第二のダイアタッチフィルム６が貼着されていることが望ましい。
【００２１】
また、製造過程において第一のダイアタッチフィルム５にワイヤＷ１が没入しないようにすれば、第一のダイアタッチフィルム５及び第二のダイアタッチフィルム６は、同一の部材で形成することもできる。以下では、図４に示した積層型半導体装置８の製造に適用できるデバイスの積層方法の例を複数説明する。
【実施例１】
【００２２】
図４に示した２層構造の接着部材７を構成する第一のダイアタッチフィルム５として、日立化成工業社製のダイボンディングフィルム「ＤＦ−４０２（厚さ１５μｍ）」を使用し、第二のダイアタッチフィルム６として、「ＤＦ−４０２（厚さ１５μｍ）」よりも軟質の新日鐵化学社製の高性能フィルム接着材料「ＮＥＸ−１３０（厚さ６０μｍ）」を使用する。
【００２３】
最初に、上記「ＤＦ−４０２（厚さ１５μｍ）」からなる第一のダイアタッチフィルム５と上記「ＮＥＸ−１３０（厚さ６０μｍ）」からなる第二のダイアタッチフィルム６とを積層させ、８０℃で３０秒加熱して２層構造の接着部材７を製造する。すなわち、第一のダイアタッチフィルム５を第二のデバイス４の下面４ｂに貼着する前に、２層構造の接着部材７を形成する。
【００２４】
そして、図４に示した第二のデバイス４の下面４ｂに、上記接着部材７を構成する第一のダイアタッチフィルム５を貼着し、８０℃で３０秒加熱して第一のダイアタッチフィルム５を硬化させ、第二のデバイス４と接着部材７とを一体化させる。なお、ここまでの工程は、第二のデバイス４にダイシングされる前のウェーハの段階においても行うことができ、その場合は、ウェーハと共に接着部材７もダイシングする。
【００２５】
次に、第二のダイアタッチフィルム６を１５０℃で３０秒加熱して軟化させ、図４に示したワイヤＷ１がボンディングされた第一のデバイス２の上面２ａに、第二のダイアタッチフィルム６を圧着する。そうすると、ワイヤＷ１は、第二のダイアタッチフィルム６の内部に没入するが、第一のダイアタッチフィルム５は硬化しているため、ワイヤＷ１は、第一のダイアタッチフィルム５には没入しない。
【００２６】
最後に、第二のダイアタッチフィルム６を１８０℃で６０秒加熱して硬化させることにより、第二のダイアタッチフィルム６が第一のデバイス２の上面２ａに貼着され、第二のデバイス４が２層接着層７を介して第一のデバイス２に固定される。
【実施例２】
【００２７】
上記実施例１と同様に、図４に示した２層構造の接着部材７を構成する第一のダイアタッチフィルム５として、日立化成工業社製のダイボンディングフィルム「ＤＦ−４０２（厚さ１５μｍ）」を使用し、第二のダイアタッチフィルム６として、「ＤＦ−４０２（厚さ１５μｍ）」より軟質の新日鐵化学社製の高性能フィルム接着材料「ＮＥＸ−１３０（厚さ６０μｍ）」を使用する。
【００２８】
最初に、「ＤＦ−４０２（厚さ１５μｍ）」からなる第一のダイアタッチフィルム５を８０℃で３０秒加熱して、第２のデバイス４の下面４ｂに貼着し、硬化させる。次に、「ＮＥＸ−１３０（厚さ６０μｍ）」からなる第２のダイアタッチフィルム６を８０℃で３０秒加熱して、第２のデバイス４の下面４ｂに貼着済みの第一のダイアタッチフィルム５に貼着する。ここまでの工程は、第二のデバイス４にダイシングされる前のウェーハの段階において行うことができ、その場合は、ウェーハと共に接着部材７もダイシングする。
【００２９】
その後、第二のダイアタッチフィルム６を１５０℃で３０秒加熱して軟化させて第一のデバイス２の上面２ａに圧着してワイヤＷ１を第二のダイアタッチフィルム６に没入させ、更に１８０℃で６０秒加熱して硬化させる。そうすると、第一のダイアタッチフィルム５と第二のダイアタッチフィルム６とからなる２層接着層７を介して第一のデバイス２に第二のデバイス４が積層される。実施例１と同様に、この方法においても、ワイヤＷ１を第二のダイアタッチフィルム６に没入させる時点で第一のダイアタッチフィルム５は硬化しているため、ワイヤＷ１は、第一のダイアタッチフィルム５には没入しない。
【実施例３】
【００３０】
図４に示した２層接着層７を構成する第一のダイアタッチフィルム５及び第二のダイアタッチフィルム６として、共に、同一の部材、例えば新日鐵化学社製の高性能フィルム接着材料「ＮＥＸ−１３０（厚さ６０μｍ）」を使用する。
【００３１】
最初に、「ＮＥＸ−１３０」からなる第一のダイアタッチフィルム５を第二のデバイス４の下面４ａに貼着し、１８０℃で６０秒加熱して硬化させる。そして、「ＮＥＸ−１３０」からなる第二のダイアタッチフィルム６を１５０℃で軟化させて、硬化した第一のダイアタッチフィルム５に貼着すると共に、第一のデバイス２の上面２ａに圧着する。そうすると、第一のデバイス２の電極２０にボンディングされたワイヤＷ１は、軟化した第二のダイアタッチフィルム６の内部に没入する。そして更に第二のダイアタッチフィルム６を１８０℃で６０秒加熱して硬化させると、第一のダイアタッチフィルム５と第二のダイアタッチフィルム６とからなる２層接着層７を介して第一のデバイス２に第二のデバイス４が積層される。
【００３２】
この方法では、第二のダイアタッチフィルム６を軟化させてワイヤＷ１を没入させる時点では、第一のダイアタッチフィルム５が硬化しているため、第一のダイアタッチフィルム５と第二のダイアタッチフィルム６とに同一の材料を使用しても、ワイヤＷ１が第一のダイアタッチフィルム５に没入することがない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】パッケージ基板の一例を示す正面図である。
【図２】パッケージ基板に第一のデバイスがボンディングされた状態を略示的に示す断面図である。
【図３】第一の基板の電極とパッケージ基板の電極とがワイヤボンディングされた状態を略示的に示す断面図である。
【図４】本発明の積層型半導体装置を略示的に示す断面図である。
【図５】従来の積層型半導体装置を略示的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１：パッケージ基板
１ａ：上面
１０：電極
１ｂ：下面
１１：バンプ
２：第一のデバイス
２ａ：上面
２０：電極
２ｂ：下面
３：ダイアタッチフィルム
４：第二のデバイス
４ａ：上面
４０：電極
４ｂ：下面
７：接着部材
５：第一のダイアタッチフィルム  ６：第二のダイアタッチフィルム
Ｗ１、Ｗ２：ワイヤ
【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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