(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板上にアルミニウムからなる複数の接続パッド及び該接続パッドのいずれかに接続されたアルミニウムからなる複数の外部接続端子が設けられ、前記シリコン基板上に複数の半導体チップが前記接続パッドに接合されて搭載され、前記外部接続端子上に形成された銅からなる金属層上に前記各半導体チップの高さと同じかそれ以上の高さの銅からなる柱状電極が設けられ、前記シリコン基板上の前記各半導体チップ及び前記柱状電極の周囲に前記シリコン基板と同一の平面サイズである封止膜が形成されていて、前記柱状電極の上面が前記封止膜の上面と面一となっていることを特徴とする半導体チップモジュール。
【請求項２】
請求項１記載の発明において、前記接続パッド及び前記外部接続端子は、前記シリコン基板上の周囲に設けられた複数の接続パッドに引き回し線を介して接続されていることを特徴とする半導体チップモジュール。
【請求項３】
請求項１または２記載の発明において、前記柱状電極の上面及び前記半導体チップの上面が前記封止膜の上面と面一となっていることを特徴とする半導体チップモジュール。
【請求項４】
請求項３記載の発明において、前記柱状電極の上面に半田ボールが設けられていることを特徴とする半導体チップモジュール。
【請求項５】
シリコン基板上に複数の接続パッド及び該接続パッドのいずれかに接続された複数の外部接続端子を形成し、前記外部接続端子上に搭載される複数の半導体チップの高さと同じかそれ以上の高さの柱状電極をメッキを行うことにより形成し、次に、前記シリコン基板上に前記各半導体チップを前記接続パッドに接合させて搭載し、前記シリコン基板上の前記各半導体チップ及び前記柱状電極の周囲に封止膜を形成することを特徴とする半導体チップモジュールの製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の発明において、前記接続パッド及び前記外部接続端子は、前記シリコン基板上の周囲に設けられた複数の接続パッドに引き回し線を介して接続させて形成することを特徴とする半導体チップモジュールの製造方法。
【請求項７】
請求項５または６記載の発明において、前記封止膜の上面側を研磨することにより、前記柱状電極の上面を露出させることを特徴とする半導体チップモジュールの製造方法。
【請求項８】
請求項５または６記載の発明において、前記封止膜の上面側を研磨することにより、前記柱状電極の上面及び前記各半導体チップの上面を露出させることを特徴とする半導体チップモジュールの製造方法。
【請求項９】
請求項７または８記載の発明において、前記柱状電極の上面に半田ボールを形成することを特徴とする半導体チップモジュールの製造方法。
【請求項１０】
請求項５〜９のいずれかに記載の発明において、前記外部接続端子上に金属層を形成し、該金属層上に前記柱状電極を形成することを特徴とする半導体チップモジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は半導体チップモジュール及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばＭＣＭ(multi chip module)と呼ばれる半導体チップモジュールには、図１７に示すようなものがある。この半導体チップモジュールはシリコン基板１を備えている。シリコン基板１の上面の中央部には複数組の接続パッド２が設けられ、同上面の外周部には複数の外部接続端子３が設けられている。シリコン基板１上には複数の半導体チップ（ベアチップ）４がその下面に設けられた半田からなるバンプ電極５を接続パッド２に接合されて搭載されている。外部接続端子３にはリード６の一端部が接合されている。半導体チップ４、外部接続端子３及びリード６の一端部を含むシリコン基板１の上面全体にはエポキシ樹脂からなる封止膜７が設けられている。そして、図示していないが、この半導体チップモジュールは、リード６の他端部を回路基板上の接続端子に接合されることにより、回路基板上に実装される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のこのような半導体チップモジュールでは、シリコン基板１の外側にリード６が突出することになるので、平面サイズが大きくなり、ひいては実装面積が大きくなるという問題があった。
この発明の課題は、半導体チップモジュールの平面サイズを小さくすることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明に係る半導体チップモジュールは、シリコン基板上にアルミニウムからなる複数の接続パッド及び該接続パッドのいずれかに接続されたアルミニウムからなる複数の外部接続端子を設け、前記シリコン基板上に複数の半導体チップを前記接続パッドに接合させて搭載し、前記外部接続端子上に形成された銅からなる金属層上に前記各半導体チップの高さと同じかそれ以上の高さの銅からなる柱状電極を設け、前記シリコン基板上の前記各半導体チップ及び前記柱状電極の周囲に前記シリコン基板と同一の平面サイズである封止膜を形成して、前記柱状電極の上面が前記封止膜の上面と面一となったものである。請求項５記載の発明に係る半導体チップモジュールの製造方法は、シリコン基板上に複数の接続パッド及び該接続パッドのいずれかに接続された複数の外部接続端子を形成し、前記外部接続端子上に搭載される複数の半導体チップの高さと同じかそれ以上の高さの柱状電極をメッキを行うことにより形成し、次に、前記シリコン基板上に前記各半導体チップを前記接続パッドに接合させて搭載し、前記シリコン基板上の前記各半導体チップ及び前記柱状電極の周囲に封止膜を形成するようにしたものである。この発明によれば、基板上に設けられた外部接続端子上に柱状電極を設けているので、基板の外側に外部接続用のリードを突出させる場合と比較して、平面サイズを小さくすることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１〜図８はそれぞれこの発明の第１実施形態における半導体チップモジュールの各製造工程を示したものである。そこで、これらの図を順に参照して、この実施形態における半導体チップモジュールの構造についてその製造方法と併せ説明する。まず、図１に示すように、ウエハ状態のシリコン基板１１の各半導体チップモジュール形成領域の上面の中央部にアルミニウムからなる複数組の接続パッド１２が形成されていると共に、同上面の外周部に同じくアルミニウムからなる複数の外部接続端子１３が形成され、その上面において接続パッド１２及び外部接続端子１３の各中央部を除く部分に絶縁膜１４が形成され、接続パッド１２及び外部接続端子１３の各中央部が絶縁膜１４に形成された開口部１５、１６を介して露出されたものを用意する。この場合、接続パッド１２及び外部接続端子１３は、シリコン基板１１の上面に形成されたアルミニウムからなる引き回し線（図示せず）を介して適宜に接続されている。
【０００６】
次に、図２に示すように、上面全体にスパッタ法によりチタンからなる第１金属層２１及び銅からなる第２金属層２２を形成する。次に、第２金属層２２の上面にメッキレジスト層２３を形成する。この場合、メッキレジスト層２３の外部接続端子１３に対応する部分には開口部２４が形成されている。次に、図３に示すように、第１及び第２金属層２１、２２をメッキ電流路として銅の電解メッキを行うことにより、メッキレジスト層２３の開口部２４内の第２金属層２２の上面に柱状電極２５を形成する。次に、メッキレジスト層２３を剥離する。次に、柱状電極２５をマスクとして第２及び第１金属層２２、２１の不要な部分をエッチングして除去すると、図４に示すように、柱状電極２５下にのみ第２及び第１金属層２２、２１が残存される。したがって、この状態では、外部接続端子１３上に第１及び第２金属層２１、２２を介して柱状電極２５が形成されている。
【０００７】
次に、図５に示すように、複数の半導体チップ（ベアチップ）３１を、その下面に設けられた半田からなるバンプ電極３２を接続パッド１２にリフローにより接合することにより、シリコン基板１１上に搭載する。ここで、柱状電極２５の高さは、シリコン基板１１上に搭載された半導体チップ３１の上面よりも高くなるように形成する。次に、図６に示すように、柱状電極２５及び半導体チップ３１を含むシリコン基板１１の上面全体にエポキシ樹脂からなる封止膜３３をスクリーン印刷法、ディスペンサ法、トランスファモールド法等により厚さが柱状電極２５の高さよりもやや厚くなるように形成する。したがって、この状態では、柱状電極２５の上面は封止膜３３によって覆われている。次に、封止膜３３の上面側を適宜に研磨することにより、図７に示すように、柱状電極２５の上面を露出させる。次に、ダイシング工程を経ると、図８に示すように、個々の半導体チップモジュールが得られる。
【０００８】
このようにして得られた半導体チップモジュールでは、シリコン基板１１上に設けられた外部接続端子１３上に柱状電極２５を設けているので、シリコン基板の外側に外部接続用のリードを突出させる場合と比較して、平面サイズを小さくすることができ、ひいては実装面積を小さくすることができる。この場合、図示していないが、柱状電極２５の露出面を回路基板上の接続端子に該接続端子上に予め設けられた半田（ペースト）を介して接合するようにしてもよく、また柱状電極２５の露出面を回路基板上の接続端子に異方性導電接着剤を介して接合するようにしてもよい。
【０００９】
（第２実施形態）
図９〜図１４はそれぞれこの発明の第２実施形態における半導体チップモジュールの各製造工程を示したものである。そこで、これらの図を順に参照して、この実施形態における半導体チップモジュールの構造についてその製造方法と併せ説明する。まず、図９に示すように、ウエハ状態のシリコン基板４１の各半導体チップモジュール形成領域の上面の外周部に複数の接続パッド４２が形成され、その上面において接続パッド４２の中央部を除く部分に絶縁膜４３が形成され、接続パッド４２の中央部が絶縁膜４３に形成された開口部４４を介して露出されたものを用意する。この場合、シリコン基板４１の上面には、各接続パッド４２、４２間の領域に、集積回路が形成されており、その入出力端子が各接続パッド４２に接続されている。
【００１０】
次に、図１０に示すように、上面全体に配線形成用層４５を形成する。この配線形成用層４５は、例えば、スパッタ法により形成した銅層上に電解メッキにより銅層を厚付けしたものからなっている。次に、配線形成用層４５の上面に配線形成用のレジストパターン４６を形成する。この場合、レジストパターン４６は、例えば、外部接続端子４２上から半導体チップ接合用接続パッド形成領域及び外部接続端子形成領域にかけて適宜に形成されている。次に、レジストパターン４６をマスクとして配線形成用層４５の不要な部分をエッチングして除去すると、図１１に示すように、シリコン基板４１の各半導体チップモジュール形成領域における絶縁膜４３の上面の中央部に複数組の接続パッド４７が形成されると共に、同上面の外周部に、各接続パッド４２に接続された引き回し線４９及び該引き回し線４９に一体に形成された外部接続端子４８が形成される。また、この場合、、各接続パッド４７は、図示しないが、引き回し線４９のような引き回し線に接続されており、該引き回し線を介してそれぞれ対応する接続パッド４２に接続されている。次に、レジストパターン４６を剥離する。
【００１１】
次に、図１２に示すように、上面全体にスパッタ法により銅からなる金属層５１を形成する。次に、金属層５１の上面にメッキレジスト層５２を形成する。この場合、メッキレジスト層５２の外部接続端子４８に対応する部分には開口部５３が形成されている。次に、図１３に示すように、金属層５１をメッキ電流路として銅の電解メッキを行うことにより、メッキレジスト層５２の開口部５３内の金属層５１の上面に柱状電極５４を形成する。次に、メッキレジスト層５２を剥離する。次に、柱状電極５４をマスクとして金属層５１の不要な部分をエッチングして除去すると、図１４に示すように、柱状電極５４下にのみ金属層５１が残存される。したがって、この状態では、外部接続端子４８上に金属層５１を介して柱状電極５４が形成されている。また、接続パッド４７が露出される。以下の工程は、図５〜図８に示す場合と同じであるので、省略する。
【００１２】
なお、例えば、図１５に示すこの発明の第３実施形態のように、柱状電極２５の上面を露出させるための研磨工程において、柱状電極２５の上面を露出させると共に、半導体チップ３１のチップ本体の上面を露出させるようにしてもよい。このようにした場合には、モジュール厚さを薄くすることができ、また半導体チップ３１のチップ本体の上面からの放熱性を良くすることができる。また、例えば、図７に示す工程後に、図１６に示すこの発明の第４実施形態のように、柱状電極２５の上面に半田ボール６１を形成するようにしてもよい。また、図２に示すメッキレジスト層２３としてポジ型フォトレジストを用い、開口部２４に対応する位置を露光して開口部２４を形成し、該開口部２４内に柱状電極２５を形成した後、図３の状態で、ポジ型フォトレジストの各接続パッド１２に対応する箇所を除く部分を露光し、露光した分を除去することにより各接続パッド１２に対応する部分のフォトレジストのみを残存し、この残存したフォトレジストをマスクにして、各接続パッド１２上にも第１及び第２金属層２１、２２を形成するようにしてもよい。さらに、半導体チップ３１としては、ベアチップに限らず、ＣＳＰ(Chip Size Package)と呼ばれる半導体パッケージ等であってもよい。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、基板上に設けられた外部接続端子上に柱状電極を設けているので、基板の外側にリードを突出させる場合と比較して、平面サイズを小さくすることができ、ひいては実装面積を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態における半導体装置の製造に際し、当初用意したものの断面図。
【図２】図１に続く製造工程の断面図。
【図３】図２に続く製造工程の断面図。
【図４】図３に続く製造工程の断面図。
【図５】図４に続く製造工程の断面図。
【図６】図５に続く製造工程の断面図。
【図７】図６に続く製造工程の断面図。
【図８】図７に続く製造工程の断面図。
【図９】この発明の第２実施形態における半導体装置の製造に際し、当初用意したものの断面図。
【図１０】図９に続く製造工程の断面図。
【図１１】図１０に続く製造工程の断面図。
【図１２】図１１に続く製造工程の断面図。
【図１３】図１２に続く製造工程の断面図。
【図１４】図１３に続く製造工程の断面図。
【図１５】この発明の第３実施形態を説明するために示す断面図。
【図１６】この発明の第４実施形態を説明するために示す断面図。
【図１７】従来の半導体装置の一例の断面図。
【符号の説明】
１１  シリコン基板
１２  接続パッド
１３  外部接続端子
２５  柱状電極
３１  半導体チップ
３３  封止膜
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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