(57)【要約】  インターポーザ（１０１）の表面側に塗布された液体のアンダーフィル（１０５）を接着剤として下側チップ（１０２）が固定されてフリップ接続されている。また、インターポーザ（１０１）の表面には、例えば１０μｍ程度の高さの隆起パッド（１０９）が設けられており、この隆起パッド（１０９）と上側チップ（１０３）の主面に設けられたボンディングパッド（１０６）とがボンディングワイヤ（１１０）で接続されている。下側チップ（１０２）をインターポーザ（１０１）に固定した際にはみ出したアンダーフィル（１０５）は、この隆起パッド（１０９）の隆起部によって堰き止められ、これによりアンダーフィル（１０５）のはみ出しが隆起パッド（１０９）頂上部を被覆することが回避される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンディングパッドを有するインターポーザと、
該インターポーザ上に接着剤により固定された半導体チップ積層体とを備え、
前記ボンディングパッドは、ワイヤによって前記半導体チップ積層体に接続され、かつ前記接着剤により被覆されない高さを有しているマルチチップパッケージ。
【請求項２】
前記積層体の最下層に位置する半導体チップは前記インターポーザにフリップチップ接続され、前記ボンディングパッドは前記積層体の最上層に位置する半導体チップとワイヤ接続されている請求項１に記載のマルチチップパッケージ。
【請求項３】
前記ボンディングパッドは、絶縁物と、該絶縁物の上に設けられた導電性パッド部材とを有する請求項１または２に記載のマルチチップパッケージ。
【請求項４】
前記ボンディングパッドは、前記インターポーザ上に設けられた配線上に設けられた金属部材を含む請求項１または２に記載のマルチチップパッケージ。
【請求項５】
前記ボンディングパッドは、前記インターポーザ上に設けられた配線上に設けられたバンプを含む請求項１又は２に記載のマルチチップパッケージ。
【請求項６】
前記ボンディングパッドは、前記インターポーザ上に設けられた配線上に設けられた金バンプを含む請求項１又は２記載のマルチチップパッケージ。
【請求項７】
前記ボンディングパッドは、絶縁物と該絶縁物の上に設けられた導電体とを有し、該導電体は前記インターポーザ上の配線の一部である請求項１又は２記載のマルチチップパッケージ。
【請求項８】
前記接着剤は、前記絶縁物上に位置する部分を除いて前記配線を覆う請求項７記載のマルチチップパッケージ。
【請求項９】
前記接着剤は、前記ボンディングパッドの少なくとも下側部分と接している請求項１から８のいずれか一項記載のマルチチップパッケージ。
【請求項１０】
インターポーザ上に絶縁物を設ける工程と、
ボンディングパッドとして供されかつ前記絶縁体を覆う部分を有する配線を形成する工程と、
前記インターポーザ上の接着剤により、前記インターポーザに半導体チップ積層体を取り付ける工程と
を有するマルチチップパッケージの製造方法。
【請求項１１】
前記半導体チップ積層体の電極と、前記絶縁物上の配線の前記部分との間にワイヤをボンディングする工程を含む請求項１０記載の製造方法。
【請求項１２】
インターポーザ上に配線を形成する工程と、
所定の高さを持つ導電部材を前記配線上に形成する工程と、
前記インターポーザ上の接着剤により、前記インターポーザに半導体チップ積層体を取り付ける工程と
を有するマルチチップパッケージの製造方法。
【請求項１３】
前記取り付ける工程は、液体状の前記接着剤を用いる請求項１２記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体パッケージを積層させて構成されるマルチチップパッケージおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話などの移動体通信端末やＩＣメモリカードなどの不揮発性記憶媒体をはじめとする電子部品に対する小型化要求が強くなってきており、これらの電子部品を構成する部品点数を削減したり或いは当該構成部品の小型化を図ることで、電子部品の小型化を実現するための開発が進められている。このような小型化要求に応えるための重要な技術の一つとして、電子部品の主要構成部品である半導体素子を効率的（高密度）にパッケージングするための実装技術があり、特に、複数の半導体素子を積層させてパッケージングすることにより、限られた面積のシステム基板上に多数の半導体素子を実装する技術が有望と考えられている。【０００３】
複数の半導体素子を積層させて実装する従来技術としては「スタックマルチチップパッケージ（Stacked Multi-Chip Package: SMCP）」が知られている（例えば、特開平１１−２９７９２７号公報を参照）。このＳＭＣＰは、複数のチップをインターポーザ（ＭＣＰ基板）の上に積層させ、これらのチップを単一のパッケージ内に実装する方法であり、携帯通信機器に広く用いられている技術である。しかしながら、このＳＭＣＰでは、単一パッケージ内に実装可能なチップの組み合わせや積層可能なチップ数に制限があり、ワイヤボンディング技術やフィリップチップ技術などの種々の搭載技術を組み合わせた、ＦＷＳ−ＭＣＰ（Flip Wire Stacked MCP）やＷＦＳ−ＭＣＰ（Wire Flip Stacked MCP）などにより製造を行うこととなる。【０００４】
ワイヤボンディング技術は、ワイヤボンダを用いて、チップとインターポーザのパッドを電気的に接続する基本的な実装技術であり、低コストではあるが同サイズのチップの積層は不可能である。一方、フリップチップ技術は、パッドにバンプを立てたチップをフェイスダウン実装し、アンダーフィルによって接合する技術である。この技術は最下層のチップにしか適用できないが、ワイヤボンディング技術を用いてフリップチップの上部に同サイズのチップを積層することができるという利点がある。【０００５】
図１は、従来の、フリップチップ技術とワイヤボンディング技術を組み合わせて積層チップを実装する際の問題点を説明するための図で、インターポーザ１１の主面上に下側チップ１２と上側チップ１３を積層して実装したＳＭＣＰの一部が図示されている。インターポーザ１１の裏面側にはボールグリッドアレイのハンダボール１４が設けられ、表面側に塗布された液体のアンダーフィル１５を接着剤として下側チップ１２が固定され、下側チップ１２の裏面に設けられたバンプ１７とインターポーザ１１の表面に設けられたフリップ用パッド１８とが電気的に接続されてフリップ接続されている。そして、上側チップ１３の主面に設けられたボンディングパッド１６とインターポーザ１１の表面に設けられたワイヤ用パッド１９とは、ボンディングワイヤ２０で接続されている。【０００６】
ここで、液体であるアンダーフィル１５を用いてチップの接合を行うフリップチップ技術では、バンプ１７を立てたフリップ用パッド１８の部分にアンダーフィル１５が塗布されていないと、当該未塗布箇所に異物が侵入してチップが剥離してしまうなどの不良が発生する可能性がある。このため、下側チップ１２の裏面全体にアンダーフィル１５が行き渡るように、インターポーザ１１の主面にアンダーフィル１５を塗布することが必要となる。しかしながら、図１に示したように、ＳＭＣＰのインターポーザ１１上にはフリップ用パッド１８の他にワイヤ用パッド１９も設けられているため、下側チップ１２をインターポーザ１１に固定した際に、下側チップ１２の裏面から「はみ出し」た液体のアンダーフィル１５がワイヤ用パッド１９を被覆してしまうことが起こり得る。このような被覆が生じると、上側チップ１３に設けられているボンディングパッド１６とインターポーザ１１に設けられているワイヤ用パッド１９とをボンディングワイヤ２０で接続することができなくなってしまう。このような問題を解決する手法として「土手形成法」が知られている。【０００７】
図２は、土手形成法を説明するための図で、この方法では、アンダーフィル１５の「はみ出し」によるワイヤ用パッド１９の被覆を回避するために、ワイヤ用パッド１９とチップ搭載領域との間に、例えばレジストによって形成した高さ数１０μｍの「土手」２１を設ける。下側チップ１２をインターポーザ１１に固定した際に下側チップ１２の裏面から「はみ出し」たアンダーフィル１５は、この土手２１によって堰き止められ、これによりアンダーフィル１５の「はみ出し」によるワイヤ用パッド１９の被覆が回避される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した土手形成法では、土手を形成するためのスペース（一般的には１ｍｍ程度）に相当する分だけパッケージサイズが大きくなってしまい、要求されている小型化に反する結果を生じるという問題がある。【０００９】
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、パッケージサイズを大きくすることなくアンダーフィルによるワイヤ用パッドの被覆を回避することが可能な、ワイヤ・フリップ技術を用いたＳＭＣＰを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、ボンディングパッドを有するインターポーザと、該インターポーザ上に接着剤により固定された半導体チップ積層体とを備え、前記ボンディングパッドは、ワイヤによって前記半導体チップ積層体に接続され、かつ前記接着剤により被覆されない高さを有しているマルチチップパッケージである。このマルチチップパッケージにおいて、前記積層体の最下層に位置する半導体チップは前記インターポーザにフリップチップ接続され、前記ボンディングパッドは前記積層体の最上層に位置する半導体チップとワイヤ接続されている構成とすることができる。また、前記ボンディングパッドは、絶縁物と、該絶縁物の上に設けられた導電性パッド部材とを有する構成とすることができる。また、前記ボンディングパッドは、前記インターポーザ上に設けられた配線上に設けられた金属部材を含む構成とすることができる。また、前記ボンディングパッドは、前記インターポーザ上に設けられた配線上に設けられたバンプを含む構成とすることができる。また、前記ボンディングパッドは、前記インターポーザ上に設けられた配線上に設けられた金バンプを含む構成とすることができる。また、前記ボンディングパッドは、絶縁物と該絶縁物の上に設けられた導電体とを有し、該導電体は前記インターポーザ上の配線の一部である構成とすることができる。また、前記接着剤は、前記絶縁物上に位置する部分を除いて前記配線を覆う構成とすることができる。また、前記接着剤は、前記ボンディングパッドの少なくとも下側部分と接している構成とすることができる。【００１１】
本発明はまた、インターポーザ上に絶縁物を設ける工程と、ボンディングパッドとして供されかつ前記絶縁体を覆う部分を有する配線を形成する工程と、前記インターポーザ上の接着剤により、前記インターポーザに半導体チップ積層体を取り付ける工程とを有するマルチチップパッケージの製造方法である。この場合、前記半導体チップ積層体の電極と、前記絶縁物上の配線の前記部分との間にワイヤをボンディングする工程を更に含むことができる。【００１２】
本発明はまた、インターポーザ上に配線を形成する工程と、所定の高さを持つ導電部材を前記配線上に形成する工程と、前記インターポーザ上の接着剤により、前記インターポーザに半導体チップ積層体を取り付ける工程とを有するマルチチップパッケージの製造方法である。この場合、前記取り付ける工程は、液体状の前記接着剤を用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
パッケージサイズを大きくすることなくアンダーフィルによるワイヤ用パッドの被覆を回避することが可能な、ワイヤ・フリップ技術を用いたＳＭＣＰを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】フリップチップ技術とワイヤボンディング技術を組み合わせて積層チップを実装する際の問題点を説明するための図である。
【図２】土手形成法を説明するための図である。
【図３】本発明のＳＭＣＰの構成を説明するための図である。
【図４】実施例１のＳＭＣＰの製造プロセスを説明するための図である。
【図５】実施例２のＳＭＣＰの製造プロセスを説明するための図である。
【図６】実施例３のＳＭＣＰの製造プロセスを説明するための図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、図面を参照して、本発明を実施するための形態について説明する。【００１６】
図３は、本発明のＳＭＣＰの構成を説明するための図で、インターポーザ１０１の主面上に下側チップ１０２と上側チップ１０３を積層して実装したＳＭＣＰの一部が図示されている。インターポーザ１０１の裏面側にはハンダボール１０４が設けられている。このインターポーザ１０１の表面側に塗布された液体の熱硬化性合成樹脂であるアンダーフィル１０５を接着剤として下側チップ１０２が固定され、下側チップ１０２の裏面に設けられたバンプ１０７とインターポーザ１０１の表面に設けられたフリップ用パッド１０８とが電気的に接続されてフリップ接続されている。また、インターポーザ１０１の表面には、例えば１０μｍ程度の高さを有するワイヤ用隆起パッド１０９が設けられており、この隆起パッド１０９と上側チップ１０３の主面に設けられたボンディングパッド１０６とがボンディングワイヤ１１０で接続されている。【００１７】
本発明のＳＭＣＰにおいては、インターポーザ１０１の表面に設けられたワイヤ用パッドを隆起パッド１０９とすることで、下側チップ１０２をインターポーザ１０１に固定した際に下側チップ１０２の裏面から「はみ出し」たアンダーフィル１０５を、この隆起パッド１０９の隆起部によって堰き止め、これによりアンダーフィル１０５の「はみ出し」が隆起パッド１０９頂上部を被覆することを回避している。したがって、上述した土手形成法のように、アンダーフィルのはみ出しを堰き止めるための特別なスペースを必要とすることなく、上側チップ１０３に設けられたボンディングパッド１０６とインターポーザ１０１に設けられたワイヤ用隆起パッド１０９とをワイヤボンディングすることが可能となり、パッケージサイズを大きくすることなくアンダーフィルによるワイヤ用パッドの被覆を回避することが可能な、ワイヤ・フリップ技術を用いたＳＭＣＰを実現することができる。なお、上記隆起パッド１０９の構造は、アンダーフィルのはみ出しを堰き止めることができ、かつその頂部にワイヤボンディング用のパッドを備えるものであればよく、これをどのように構成するかは適宜変更が可能である。具体的な構成例については以下の実施例において説明する。【００１８】
本発明のＳＭＣＰと特開平１１−２９７９２７号公報に開示されているマルチチップモジュール（ＭＣＭ）とは、上側チップ１０３に設けられたボンディングパッド１０６とインターポーザ１０１に設けられたワイヤ用隆起パッド１０９とをワイヤボンディングするに際してアンダーフィルのはみ出しを堰き止めるための特別なスペースを必要としない点において共通する。しかしながら、特開平１１−２９７９２７号公報に記載のＭＣＭでは、上側チップがワイヤボンディングされるパッドは当該上側チップ用に特別に設けられたサブ基板上に設けられることとされているのに対して、本発明のものは、かかるサブ基板を必要とせず、上側チップと下側チップを単一の基板上に実装している。すなわち、特開平１１−２９７９２７号公報に記載のＭＣＭでは、複数の半導体チップのそれぞれを実装するための複数のサブ基板を必要とし、これら複数のサブ基板が積層されてＭＣＭが構成されている。したがって、その製造プロセスにおいては、半導体チップの積層だけではなく、個々の半導体チップに対応するサブ基板をも積層させる工程が必須である。これに対して本発明のものは、上側チップ１０３と下側チップ１０２はともに共通のインターポーザ１０１に実装されるものであって、ＳＭＣＰを製造する際に必要となる積層プロセスはチップに対してのみとされ、その工程が極めて簡素化されることとなる。【００１９】
以下に、実施例により、本発明をより詳細に説明する。
（実施例１）
図４は、本実施例のＳＭＣＰの製造プロセスを説明するための図で、図４（ａ）〜（ｆ）のそれぞれについて、左図は断面概略図、右図は上面概略図である。先ず、本発明のＳＭＣＰの配線層用の基板となるインターポーザ１０１と絶縁体のアタッチメント１１１とを準備し（図４（ａ））、次に、インターポーザ１０１上の外周近傍領域の所定の箇所にアタッチメント１１１を熱硬化性の樹脂などにより接着して固定する（図４（ｂ））。なお、このアタッチメント１１１のディメンジョンは適宜変更可能なパラメータであるが、例えば、その高さは５０μｍ程度とされる。また、図４（ｂ）には、インターポーザ１０１の左端部近傍に設けられたアタッチメント１１１のみが記載されているが、上側チップ１０３に設けられたボンディングパッド１０６とのワイヤボンディングを必要とするインターポーザ１０１上の対応箇所に、必要な数量とサイズのアタッチメント１１１が設けられる。【００２０】
アタッチメント１１１を固定した後に、インターポーザ１０１主面に配線層１１２を形成する。この配線層１１２は、エッチング、電解メッキ、あるいは無電解メッキなどの一般的な手法により形成される。この工程により、インターポーザ１０１主面上にはフリップ用パッド１０８と配線部分１１３とが形成され、インターポーザ１０１が多層基板である場合にはスルーホール１１４も形成される。また、アタッチメント１１１の主面（および側面）にはワイヤ用パッドが形成され、アタッチメント１１１とその頂部に形成されたワイヤ用パッドが隆起パッド１０９を構成することとなる。【００２１】
配線層１１２形成に続いて、隆起パッド１０９の表面を被覆しないようにアンダーフィル１０５を塗布し（図４（ｄ））、インターポーザ１０１上に設けたフリップ用パッド１０８と下側チップ１０２の裏面に設けられたバンプ１０７とが電気的に接続されるように下側チップ１０２を搭載する（図４（ｅ））。このとき、下側チップ１０２がインターポーザ１０１側に押付けられるため、アンダーフィル１０５が下側チップ１０２の裏面端部から押し出されて広がり、例えば隆起パッド１０９の側面にまで染み出す。しかし、隆起パッのワイヤド１０９は充分な高さ（例えば５０μｍ）を有しているために、隆起パッド１０９の頂部用パッド部を被覆することはない。【００２２】
このようにしてインターポーザ１０１上に固定された下側チップ１０２上に上側チップ１０３を積層させ、この上側チップに設けられたボンディングパッド１０６が隆起パッド１０９にボンディングワイヤ１１０で接続される（図４（ｆ））。この後、積層チップを樹脂封止し、インターポーザ１０１の裏面に不図示のハンダボールを形成してＳＭＣＰが完成する。
（実施例２）
図５は、本実施例のＳＭＣＰの製造プロセスを説明するための図で、図５（ａ）〜（ｅ）のそれぞれについて、左図は断面概略図、右図は上面概略図である。先ず、本発明のＳＭＣＰの配線層用の基板となるインターポーザ１０１主面に配線層１１２を形成する。この配線層１１２は、エッチング、電解メッキ、あるいは無電解メッキなどの一般的な手法により形成される。この工程により、インターポーザ１０１主面上にはフリップ用パッド１０８と配線部分１１３、および外周部近傍の所定箇所にワイヤ用パッドが形成される（図５（ａ））。【００２３】
次に、インターポーザ１０１上の外周近傍領域に設けた個々のワイヤ用パッド上に、Ｃｕなどの導電性材料からなる隆起パッド１０９を、導電性ペースト接着剤や超音波融着技術などにより接合する（図５（ｂ））。なお、図５（ｂ）には、インターポーザ１０１の左端部近傍に設けられた隆起パッド１０９のみが記載されているが、上側チップ１０３に設けられたボンディングパッド１０６とのワイヤボンディングを必要とするインターポーザ１０１上の対応箇所に、必要な数量とサイズの隆起パッド１０９が設けられることはいうまでもない。【００２４】
これに続いて、隆起パッド１０９の表面を被覆しないようにアンダーフィル１０５を塗布し（図５（ｃ））、インターポーザ１０１上に設けたフリップ用パッド１０８と下側チップ１０２の裏面に設けられたバンプ１０７とが電気的に接続されるように下側チップ１０２を搭載する（図５（ｄ））。このとき、下側チップ１０２がインターポーザ１０１側に押付けられるため、アンダーフィル１０５が下側チップ１０２の裏面端部から押し出されて広がり、例えば隆起パッド１０９の側面にまで染み出す。しかし、隆起パッド１０９は充分な高さ（例えば５０μｍ）を有しているために、隆起パッド１０９の頂部のワイヤ用パッド部を被覆することはない。【００２５】
このようにしてインターポーザ１０１上に固定された下側チップ１０２上に上側チップ１０３を積層させ、この上側チップに設けられたボンディングパッド１０６が隆起パッド１０９にボンディングワイヤ１１０で接続される（図５（ｅ））。この後、積層チップを樹脂封止し、インターポーザ１０１の裏面に不図示のハンダボールを形成してＳＭＣＰが完成する。
（実施例３）
図６は、本実施例のＳＭＣＰの製造プロセスを説明するための図で、図６（ａ）〜（ｅ）のそれぞれについて、左図は断面概略図、右図は上面概略図である。先ず、本発明のＳＭＣＰの配線層用の基板となるインターポーザ１０１主面に配線層１１２を形成する。この配線層１１２は、エッチング、電解メッキ、あるいは無電解メッキなどの一般的な手法により形成される。この工程により、インターポーザ１０１主面上にはフリップ用パッド１０８と配線部分１１３、および外周部近傍の所定箇所にワイヤ用パッドが形成される（図６（ａ））。【００２６】
次に、インターポーザ１０１上の外周近傍領域に設けた個々のワイヤ用パッド上に、通常のボールボンディング法を用いて、隆起パッドの役割を果たすＡｕバンプ１１５を、熱圧着等により接合する（図６（ｂ））。なお、図６（ｂ）には、インターポーザ１０１の左端部近傍に設けられたＡｕバンプ１１５のみが記載されているが、上側チップ１０３に設けられたボンディングパッド１０６とのワイヤボンディングを必要とするインターポーザ１０１上の対応箇所に、必要な数量とサイズのＡｕバンプ１１５が設けられることはいうまでもない。【００２７】
これに続いて、Ａｕバンプ１１５の表面を被覆しないようにアンダーフィル１０５を塗布し（図６（ｃ））、インターポーザ１０１上に設けたフリップ用パッド１０８と下側チップ１０２の裏面に設けられたバンプ１０７とが電気的に接続されるように下側チップ１０２を搭載する（図６（ｄ））。このとき、下側チップ１０２がインターポーザ１０１側に押付けられるため、アンダーフィル１０５が下側チップ１０２の裏面端部から押し出されて広がり、例えばＡｕバンプ１１５の側面にまで染み出す。しかし、Ａｕバンプ１１５は充分な高さ（例えば５０μｍ）を有しているために、Ａｕバンプ１１５の頂部のワイヤ用パッド部を被覆することはない。【００２８】
このようにしてインターポーザ１０１上に固定された下側チップ１０２上に上側チップ１０３を積層させ、この上側チップに設けられたボンディングパッド１０６がＡｕバンプ１１５にボンディングワイヤ１１０で接続される（図６（ｅ））。この後、積層チップを樹脂封止し、インターポーザ１０１の裏面に不図示のハンダボールを形成してＳＭＣＰが完成する。この方法によれば、Ａｕバンプ１１５の形成は、ボンディングワイヤ１１０を形成するボンディング装置と同じ装置を用いて実行することができるため、コスト上有利である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、パッケージサイズを大きくすることなくアンダーフィルによるワイヤ用パッドの被覆を回避することが可能な、ワイヤ・フリップ技術を用いたＳＭＣＰを提供する。
【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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【国際調査報告】
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2006046299.tif 000009
2006046299.tif 000010
2006046299.tif 000011