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JP6100489B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関し、例えば小径の半導体チップと大径の半導体チップとを含むチップ積層体を基材の上面に搭載する半導体装置の製造に適用して有効な技術に関する。
特許文献1は、配線基板の上面にコントローラチップを搭載し、このコントローラチップの上面にメモリチップを積層したSIP(System In Package)型半導体装置を開示している。メモリチップを制御するコントローラチップは、バンプ(突起)電極を介して配線基板の上面にフリップチップ(フェイスダウン)実装されており、配線基板とコントローラチップとの隙間には、接着剤が充填されている。一方、メモリチップは、接着剤を介してコントローラチップの上面にフェイスアップ実装されており、メモリチップの電極パッド(ボンディングパッド)と配線基板の電極パッド(ボンディングリード)は、ワイヤを介して電気的に接続されている。
特許文献2および特許文献3は、対向配置されたメタル基板と配線基板との間に複数の半導体チップ(チップ積層体)を搭載したCOC(Chip On Chip)型半導体装置を開示している。チップ積層体を構成する複数の半導体チップは、複数のメモリチップと、これらのメモリチップを制御するインターフェイスチップとからなり、それぞれの半導体チップを貫通して設けられた貫通電極およびこの貫通電極の両端に設けられたバンプ電極を介して互いに電気的に接続されている。上記チップ積層体は、メモリチップよりも面積の小さいインターフェイスチップが配線基板に最も近い位置に配置されており、このインターフェイスチップのバンプ電極と配線基板の電極パッドがワイヤバンプを介して電気的に接続されている。
特開2005−191053号公報 特開2011−187574号公報 特開2010−251408号公報
上記特許文献2や特許文献3のようなチップ積層体構造を実現する場合、最初に基材(配線基板)の上面に第1半導体チップを搭載し、次に、この第1半導体チップの上に第1半導体チップよりも大径の第2半導体チップを積層しようとすると、第2半導体チップが下層の第1半導体チップに対して傾くなど、組み立て上、困難な問題が生じる。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される課題を解決するための手段のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
本願の一実施の形態における半導体装置の製造方法は、以下の工程を含む。
(a)第1主面、前記第1主面に形成された第1主面パッド、前記第1主面パッド上に形成された第1導電性部材を有する第1半導体チップを、前記第1主面とは反対側の第1裏面がサポート基板と対向するように配置して、前記サポート基板上に搭載する工程;
(b)前記(a)工程の後、第2主面、前記第2主面に形成された第2主面パッド、前記第2主面パッド上に形成された第2導電性部材、前記第2主面とは反対側の第2裏面に形成され、かつ前記第2主面パッドと電気的に接続された第2裏面パッドを有し、前記第1半導体チップよりも外形寸法が小さい第2半導体チップを、前記第2裏面が前記第1半導体チップの前記第1主面と対向するように配置して、前記第1半導体チップの前記第1主面上に搭載し、前記第1導電性部材を介して前記第1半導体チップの前記第1主面パッドと前記第2半導体チップの前記第2裏面パッドを電気的に接続する工程;
(c)前記(b)工程の後、前記第1半導体チップ、前記第2半導体チップ、および前記第2導電性部材を封止材により封止する工程;
(d)前記(c)工程の後、第3面、前記第3面に形成された複数のボンディングリード、前記第3面とは反対側の第4面に形成された複数のバンプランドを有するベース基板を、前記第3面が前記サポート基板と対向するように配置して前記封止材で固定し、前記ベース基板の前記ボンディングリードと前記第2半導体チップの前記第2導電性部材を電気的に接続する工程;
(e)前記(d)工程の後、前記ベース基板の前記複数のバンプランドのそれぞれに外部端子を配置する工程。
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。
サポート基板上に第1半導体チップを搭載した後、第1半導体チップ上に第1半導体チップよりも外形寸法の小さい第2半導体チップを搭載することにより、第1半導体チップ上に搭載される第2半導体チップの傾きやガタつきを抑制できるので、第1半導体チップと第2半導体チップの接続部に過剰なストレスが加わることを抑制できる。
実施の形態1の半導体装置の上面側平面図である。 実施の形態1の半導体装置の裏面側平面図である。 図1のA−A線断面図である。 マイコンチップの主面側平面図である。 マイコンチップの裏面側平面図である。 マイコンチップの一部拡大断面図である。 メモリチップの主面側平面図である。 メモリチップの一部拡大断面図である。 (a)は、実施の形態1の半導体装置の製造に用いる大型基板のチップ搭載面を示す平面図、(b)は、大型基板の断面図である。 実施の形態1の半導体装置の製造に用いる半導体ウエハの平面図である。 実施の形態1の半導体装置の製造方法を示す平面図である。 実施の形態1の半導体装置の製造方法を示す一部拡大断面図である。 図11に続く半導体装置の製造方法を示す平面図である。 図12に続く半導体装置の製造方法を示す一部拡大断面図である。 図13に続く半導体装置の製造方法を示す平面図である。 図14に続く半導体装置の製造方法を示す一部拡大断面図である。 実施の形態1の半導体装置の製造に用いる半導体ウエハの平面図である。 図16に続く半導体装置の製造方法を示す一部拡大断面図である。 実施の形態1の半導体装置の製造に用いる大型配線基板のチップ搭載面を示す平面図である。 実施の形態1の半導体装置の製造に用いる大型配線基板の実装面を示す平面図である。 図18に続く半導体装置の製造方法を示す一部拡大断面図である。 図16に続く半導体装置の製造方法の別例を示す一部拡大断面図である。 図18に続く半導体装置の製造方法の別例を示す平面図である。 図18に続く半導体装置の製造方法の別例を示す平面図である。 図21に続く半導体装置の製造方法を示す一部拡大断面図である。 実施の形態1の半導体装置の変形例を示す断面図である。 実施の形態2の半導体装置の製造方法を示す一部拡大断面図である。 図27に続く半導体装置の製造方法を示す一部拡大断面図である。 図28に続く半導体装置の製造方法を示す一部拡大断面図である。 図29に続く半導体装置の製造方法を示す一部拡大断面図である。 図30に続く半導体装置の製造方法を示す一部拡大断面図である。 図31に続く半導体装置の製造方法を示す一部拡大断面図である。 図32に続く半導体装置の製造方法を示す一部拡大断面図である。 図33に続く半導体装置の製造方法を示す一部拡大断面図である。 図34に続く半導体装置の製造方法を示す一部拡大断面図である。 図35に続く半導体装置の製造方法を示す一部拡大断面図である。 図36に続く半導体装置の製造方法を示す一部拡大断面図である。 実施の形態2の半導体装置を示す断面図である。 実施の形態2の半導体装置の変形例を示す断面図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、実施の形態では、特に必要なときを除き、同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。さらに、実施の形態を説明する図面においては、構成を分かり易くするために、平面図であってもハッチングを付す場合や、断面図であってもハッチングを省略する場合がある。
(実施の形態1)
<半導体装置>
図1は、実施の形態1の半導体装置の上面側平面図である。図2は、この半導体装置の裏面側平面図である。図3は、図1のA−A線断面図である。
本実施の形態1の半導体装置10は、ベース基板(基材)11上に2枚の半導体チップ(マイコンチップ12およびメモリチップ13)からなるチップ積層体を搭載したSIP(System In Package)型半導体装置である。
ベース基板11は、例えばガラス繊維や炭素繊維にエポキシ樹脂などの合成樹脂を含浸させて形成した絶縁材と、この絶縁材の両面に形成した2層の配線層とを備えた、いわゆる2層配線基板である。ベース基板11は、平面形状が四角形からなり、その外形寸法は、例えば縦×横=14mm×14mm、厚さ=0.22mmである。
上記2層の配線層は、ベース基板11のチップ搭載面(図3では、ベース基板11の上面)に形成された複数のボンディングリード(電極パッド)14と、ベース基板11の裏面(実装面)に形成された複数のバンプランド(電極パッド)15とからなる。複数のボンディングリード14および複数のバンプランド15は、例えば銅(Cu)膜とその表面に形成したメッキ膜とで構成されている。メッキ膜は、例えば錫(Sn)を主成分とする金属膜で構成されている。なお、主成分とは、金属膜を構成する主要な材料を指し、この金属膜の内部に微小な不純物や他の金属材料が含まれている場合も含むことを意味している。
また、複数のボンディングリード14と複数のバンプランド15のそれぞれは、ベース基板11の内部(絶縁材)に形成されたスルーホール配線16を介して互いに電気的に接続されている。さらに、ベース基板11のチップ搭載面および裏面は、電極パッド(ボンディングリード14、バンプランド15)が形成された領域を除き、ソルダーレジスト(絶縁膜)17で覆われている。
上記ベース基板11のチップ搭載面上には、マイコンチップ12が搭載されている。マイコンチップ12は、その主面をベース基板11に対向させた状態でベース基板11のチップ搭載面上に搭載されている。
図4は、マイコンチップ12の主面側平面図である。図5は、マイコンチップ12の裏面側平面図である。図6は、マイコンチップ12の一部拡大断面図である。
マイコンチップ12は、平面形状が四角形からなり、その外形寸法は、例えば縦×横=6mm×6mm、厚さ=50μmである。図6に示すように、マイコンチップ12は、例えばp型のシリコン基板30を有している。また、シリコン基板30の主面には、ロジック回路の回路素子(第2半導体素子)を構成する複数のnチャネル型MOSトランジスタ(Qn)が形成されている。すなわち、本実施の形態のマイコンチップ12は、メモリチップ13を制御する半導体チップである。なお、シリコン基板30の主面には、さらにpチャネル型MOSトランジスタなど、ロジック回路を構成する他の回路素子(半導体素子)も形成されているが、それらの図示は省略する。
上記複数の回路素子の上部には、回路素子間を接続する複数層の配線31が形成されている。これらの配線31は、例えば銅(Cu)あるいはアルミニウム(Al)などの金属膜で構成されている。また、回路素子と配線31との間、および下層の配線31と上層の配線31との間には、酸化シリコン膜などからなる複数層の層間絶縁膜32が形成されている。さらに、これらの層間絶縁膜32には、回路素子と配線31、および下層の配線31と上層の配線31とを電気的に接続する複数のコンタクト層33が形成されている。
マイコンチップ12の主面の最上層には、ロジック回路を保護する表面保護膜(パッシベーション膜)34が形成されている。表面保護膜34は、例えば酸化シリコン膜と窒化シリコン膜とを積層した絶縁膜からなる。また、マイコンチップ12の最上層には、表面保護膜34の一部を開口し、配線31の一部を露出することによって形成した複数の主面パッド(電極パッド)35が形成されている。
上記複数の主面パッド35のそれぞれの表面には、ピラー状のバンプ電極36が形成されている。バンプ電極36は、例えば主面パッド35に近い側から銅(Cu)膜、および錫(Sn)−銀(Ag)合金からなる半田膜を順次積層した金属膜で構成されている。
マイコンチップ12の主面に形成された上記複数の主面パッド35およびそれらの表面に形成されたバンプ電極36は、図4に示すように、マイコンチップ12の4つの辺に沿って一列に配置されている。そして、図3に示すように、マイコンチップ12は、これらのバンプ電極36を介してベース基板11のボンディングリード14に電気的に接続されている。
図6に示すように、マイコンチップ12のシリコン基板30には、マイコンチップ12の裏面から配線31に達する複数の貫通電極37が形成されている。これらの貫通電極37は、例えばシリコン基板30に開口した貫通孔に銅(Cu)膜を埋め込むことによって形成される。また、マイコンチップ12の裏面には、上記複数の貫通電極37のそれぞれに電気的に接続された裏面パッド38が形成されている。裏面パッド38は、例えば銅(Cu)膜とその表面に形成したメッキ膜とで構成されている。メッキ膜は、例えば錫(Sn)を主成分とする金属膜で構成されている。
このように、マイコンチップ12に形成された複数の回路素子は、配線31、コンタクト層33、および主面パッド35を介してマイコンチップ12の主面のバンプ電極36と電気的に接続されている。また、これらの回路素子は、配線31、コンタクト層33、および貫通電極37を介してマイコンチップ12の裏面の裏面パッド38と電気的に接続されている。
図3に示すように、マイコンチップ12の裏面上には、メモリチップ13が搭載されている。メモリチップ13は、その主面をマイコンチップ12の裏面と対向させた状態でマイコンチップ12の裏面上に搭載されている。
また、マイコンチップ12の裏面とメモリチップ13の主面との隙間には、接着剤47が充填されている。本実施の形態1では、接着剤47として、熱硬化性樹脂フィルムの一種であるNCF(Non Conductive Film)、または熱硬化性樹脂ペーストの一種であるNCP(Non Conductive Paste)が用いられている。
なお、NCFとは、一般社団法人である日本半導体製造装置協会(SEAJ:Semiconductor Equipment Association of Japan)で定められているものであり、半導体チップの固定(接着)や、半導体チップの電極面(主面)と基材(配線基板)の回路面(チップ搭載面)との接着に用いられ、アンダーフィルの機能を兼ねるだけでなく、接着・絶縁の機能を同時に持つフィルム状の接続材料である。
また、NCPもNCFと同様、半導体チップの固定(接着)と、アンダーフィルの機能と、接着・絶縁の機能を同時に持つ接続材料である。NCFがあらかじめフィルム状に加工されたものであるのに対し、NCPの場合はペースト状となっており、半導体チップと基材との隙間などに注入した後、加熱硬化させるものである。NCFに比べて流動性が高いため、狭い隙間も容易に充填できる利点がある。
図7は、メモリチップ13の主面側平面図である。図8は、メモリチップ13の一部拡大断面図である。
メモリチップ13は、平面形状が四角形からなり、その外形寸法は、例えば縦×横=9.2mm×8.6mm、厚さ=260μmである。すなわち、マイコンチップ12の裏面上に搭載されたメモリチップ13の外形寸法は、マイコンチップ12の外形寸法(縦×横=6mm×6mm)よりも大きい。
図8に示すように、メモリチップ13は、例えばp型のシリコン基板40を有している。また、シリコン基板40の主面には、半導体メモリの一種であるDRAM(Dynamic Random Access Memory)のメモリセル(MC)が形成されている。DRAMのメモリセル(MC)は、メモリセル選択用MOSトランジスタ(Qs)と、メモリセル選択用MOSトランジスタ(Qs)に直列に接続された情報蓄積用容量素子(C)とで構成されている。なお、シリコン基板40の主面には、DRAM回路(メモリセルアレイおよび周辺回路)を構成する他の回路素子(半導体素子)も形成されているが、それらの図示は省略する。なお、本実施の形態では、DRAM回路を有するメモリチップ13について説明したが、メモリチップ13に形成される回路は、フラッシュメモリ回路やその他のメモリ回路であってもよい。
上記複数の回路素子の上部には、回路素子間を接続する複数層の配線41が形成されている。また、回路素子と配線41との間、および下層の配線41と上層の配線41との間には、複数層の層間絶縁膜42が形成されている。さらに、これらの層間絶縁膜42には、回路素子と配線41、および下層の配線41と上層の配線41とを電気的に接続する複数のコンタクト層43が形成されている。
メモリチップ13の主面の最上層には、DRAM回路を保護する表面保護膜(パッシベーション膜)44が形成されている。また、メモリチップ13の最上層には、表面保護膜44の一部を開口し、配線41の一部を露出することによって形成した複数の主面パッド(電極パッド)45が形成されている。
上記複数の主面パッド45のそれぞれの表面には、ボール(球体)状のバンプ電極46が形成されている。バンプ電極46は、例えば主面パッド45に近い側から銅(Cu)膜、ニッケル(Ni)膜、および錫(Sn)−銀(Ag)−銅(Cu)合金からなる半田膜を順次積層した金属膜で構成されている。
メモリチップ13の主面に形成された上記複数の主面パッド45およびそれらの表面に形成されたバンプ電極46は、図7に示すように、メモリチップ13の短辺(図7のY方向に沿った辺)の中央部に配置され、かつ長辺(図7のX方向に沿った辺)に沿って形成されている。そして、図3に示すように、メモリチップ13は、これらのバンプ電極46を介してマイコンチップ12の裏面パッド38と電気的に接続されている。
なお、図面では簡略化して示しているが、メモリチップ13の主面に形成された上記主面パッド45の数は約1200個であり、例えばメモリチップ13の長辺(X方向)に沿って約300個×4ブロックのレイアウトで配置されている。また、互いに隣り合う主面パッド45のピッチは、メモリチップ13の短辺方向(Y方向)が40μm、長辺方向(X方向)が50μmである。すなわち、このメモリチップ13は、バス幅を広げることによってデータ伝送速度の高速化を図るために、通常のDRAMチップよりも多数の入出力ピン(主面パッド45)を備えている。従って、バンプ電極46を介してこのメモリチップ13の主面パッド45と電気的に接続されるマイコンチップ12の裏面パッド38の数も、約1200個程度である。
図3に示すように、上記メモリチップ13の裏面は、接着剤48を介してサブ基板(サポート基板)50のチップ搭載面(図3では、サブ基板50の下面)に固定されている。サブ基板50は、例えば平坦な合成樹脂板からなり、その外形寸法は、ベース基板11の外形寸法と同一(例えば縦×横=14mm×14mm)である。また、接着剤48は、例えばダイアタッチフィルム(Die attach Film:DAF)と呼ばれる、ダイボンド剤の機能とダイシングテープの機能とを兼ねたフィルム状接着剤である。
上記サブ基板50は、メモリチップ13を支持する基材であることから、配線層は形成されていない。なお、サブ基板50は、合成樹脂板以外のもの、例えばガラス、セラミック、金属などの板材で構成することもできる。
上記サブ基板50とベース基板11とに挟まれた2枚の半導体チップ(マイコンチップ12およびメモリチップ13)は、サブ基板50とベース基板11との隙間に充填された封止材49によって気密封止されている。
本実施の形態1では、上記封止材49として、前述したNCFが用いられている。また、NCFに代えてNCPを用いることもできる。しかし、ベース基板11との貼り合わせを考慮すると、封止材49の場合は、ペースト状の封止材よりも平坦度を確保し易いフィルム状の封止材を用いることが好ましい。
一方、ベース基板11の裏面(実装面)に形成された複数のバンプランド15のそれぞれの表面には、半導体装置10の外部端子を構成する半田ボール(半田材)18が接続されている。本実施の形態1の半導体装置10は、これらの半田ボール18を介して図示しない実装基板(マザーボード)に実装される。すなわち、半導体装置10のベース基板11は、そのチップ搭載面上に搭載された2枚の半導体チップ(マイコンチップ12およびメモリチップ13)を実装基板(マザーボード)に接続するためのインターポーザ基板として機能している。
上記半田ボール18は、例えば錫(Sn)のみ、錫−ビスマス(Sn−Bi)合金、または錫−銅−銀(Sn−Cu−Ag)合金など、鉛(Pb)を実質的に含まない、いわゆる鉛フリー半田で構成されている。
このように、本実施の形態1の半導体装置10は、マイコンチップ12の主面パッド35に形成された複数のバンプ電極36を介してマイコンチップ12とベース基板11とを電気的に接続し、かつメモリチップ13の主面パッド45に形成された複数のバンプ電極46を介してメモリチップ13とマイコンチップ12とを電気的に接続する。これにより、マイコンチップ12を介してベース基板11とメモリチップ13とを電気的に接続するデータ伝送経路の長さを最短化できるので、データ伝送速度の高速化を図ることができる。
ところで、本発明者は、本実施の形態1の半導体装置10のように、ベース基板11上にマイコンチップ12とメモリチップ13とからなるチップ積層体を搭載するSIP型半導体装置の製造方法について検討した。
一般に、SIP型半導体装置のマイコンチップ(メモリチップを制御する半導体チップ)は、外部機器との間で信号の入出力を行う外部インタフェース回路と、内部機器(ここではメモリチップ)との間で信号の入出力を行う内部インタフェース回路とを有している。従って、ベース基板(配線基板)とチップ積層体とを繋ぐデータ伝送経路の長さを短くし、SIP型半導体装置の高速動作を実現するためには、ベース基板に近い側にマイコンチップを配置し、このマイコンチップの上にメモリチップを積層する構成を採用することが望ましい。
また、一般に、半導体チップの製造工程では、半導体チップの外形寸法を縮小し、1枚の半導体ウエハから取得できるチップ数を増やすことによって、生産効率の向上、製造コストの低減を図っている。そのため、マイコンチップの外形寸法は、年々小さくなる傾向にある。ところが、メモリチップの場合は、大容量化の要求に伴って、その外形寸法が年々大きくなる傾向にあり、最近では、少なくとも縦×横=6mm×6mmを超える外形寸法が一般的となっている。すなわち、マイコンチップの外形寸法とメモリチップの外形寸法との差は、年々拡大されつつある。
そのため、SIP型半導体装置の製造工程において、ベース基板(配線基板)上に小径のマイコンチップを搭載した後、マイコンチップ上に大径のメモリチップを積層すると、マイコンチップに対するメモリチップのオーバーハング量が大きくなり、メモリチップに傾きやガタつきが発生し易くなる。その結果、マイコンチップとメモリチップとの接続部に過剰なストレスが加わって両者の接続信頼性が低下したり、メモリチップのオーバーハング部にクラックが発生したりするなど、SIP型半導体装置の信頼性および製造歩留まりの低下を引き起こす。
そこで、本実施の形態1では、以下に説明する方法を用いてSIP型の半導体装置10を製造する。
<半導体装置の製造方法>
以下、本実施の形態1の半導体装置10の製造方法について、図面を参照しながら工程順に説明する。
1.基材およびチップ準備工程:
図9(a)は、本実施の形態1の半導体装置の製造に用いる大型基板のチップ搭載面を示す平面図、同図(b)は、この大型基板の断面図である。
まず、図9に示す大型基板100を準備する。大型基板100は、平面形状が長方形からなる平坦な基板であり、図9(a)の二点鎖線で示すダイシングラインDL1によって複数(ここでは6個)のデバイス領域に区画されている。複数のデバイス領域のそれぞれは、大型基板100をデバイス領域の外縁(ダイシングラインDL1)に沿って切断したときに、前述した半導体装置10のサブ基板50となる領域であり、サブ基板50と同一の外形寸法を有している。
また、上記大型基板100を準備する工程と並行し、図10に示す半導体ウエハ20をダイシング(切断)することによって、複数のメモリチップ(第1半導体チップ)13を準備する。図7および図8に示したように、複数のメモリチップ13のそれぞれの主面(第1主面)には、DRAM回路を構成する複数の回路素子(第1半導体素子)および複数の主面パッド(第1主面パッド)45が形成されている。また、複数の主面パッド45のそれぞれの表面には、バンプ電極(第1導電性部材)46が形成されている。
なお、主面パッド45の表面に形成するバンプ電極46は、ボール(球体)状のものに限られるものではなく、例えばマイコンチップ12の主面パッド35の表面に形成されたバンプ電極36のようなピラー状のものであってもよい。
上記半導体ウエハ20をダイシングする際は、その裏面に前述した接着剤48(ダイアタッチフィルム、第1接着剤)を貼り付け、半導体ウエハ20と接着剤48を同時に切断する。このようにすると、個片化された複数のメモリチップ13のそれぞれの裏面には、メモリチップ13と同一の外形寸法を有する接着剤48が残留する。これにより、メモリチップ13を大型基板100に搭載する際、大型基板100の各デバイス領域に接着剤を供給する工程が不要となる。
2.ダイボンディング工程:
次に、図11(大型基板100の平面図)および図12(大型基板100の一つのデバイス領域を示す断面図)に示すように、大型基板100の各デバイス領域にメモリチップ13を搭載する。メモリチップ13の搭載は、メモリチップ13の裏面(接着剤48が貼り付けられた面、第1裏面)を大型基板100のチップ搭載面(第1面)と対向させる、いわゆるフェイスアップ実装方式によって行う。すなわち、接着剤48を介してメモリチップ13の裏面を大型基板100のチップ搭載面に貼り付けた後、大型基板100を加熱し、接着剤48を硬化させることによって、メモリチップ13を大型基板100のチップ搭載面に固定する。大型基板100のデバイス領域とメモリチップ13との位置合わせは、例えば大型基板100の各デバイス領域に形成した基準マーク22を利用して行う。
なお、メモリチップ13のダイボンディングは、ダイアタッチフィルム(接着剤48)を利用する方法に限定されるものではなく、例えば大型基板100の各デバイス領域にペースト状の接着剤を供給する方法によって行うこともできる。ペースト状の接着剤(ペ付け剤)は、ダイアタッチフィルムよりも安価であるという利点がある。
次に、図13および図14に示すように、メモリチップ13の主面上にフィルム状の接着剤(第2接着剤)47を搭載する。この接着剤47は、前述したNCFであり、その外形寸法は、メモリチップ13の外形寸法より小さく、かつ、次の工程でメモリチップ13の主面上に搭載するマイコンチップ12の外形寸法より大きい。なお、前述したように、接着剤47は、NCPで構成することもできる。
メモリチップ13の主面上にNCFのようなフィルム状の接着剤47を搭載する場合は、真空ラミネート法を採用することが好ましい。これにより、バンプ電極46が形成されたメモリチップ13の主面と接着剤47との間に空隙が生じることを防ぐことができる。
次に、図15および図16に示すように、メモリチップ13の主面上にマイコンチップ12を搭載する。図4および図6に示したように、マイコンチップ12の主面(第2主面)には、ロジック回路を構成する複数の回路素子(第2半導体素子)および複数の主面パッド(第2主面パッド)35が形成されている。また、複数の主面パッド35のそれぞれの表面には、バンプ電極(第2導電性部材)36が形成されている。さらに、図5および図6に示したように、マイコンチップ12の裏面(第2裏面)には、シリコン基板30に形成された複数の貫通電極37のそれぞれに電気的に接続された複数の裏面パッド38が形成されている。
なお、主面パッド35の表面に形成するバンプ電極36は、ピラー状のものに限られるものではなく、例えばメモリチップ13の主面パッド45の表面に形成されたバンプ電極46のようなボール(球体)状のものであってもよい。また、マイコンチップ12のバンプ電極36やメモリチップ13のバンプ電極46は、金(Au)の突起電極で構成することもできる。
マイコンチップ12は、メモリチップ13と同様、大型基板100を準備する工程と並行して準備する。すなわち、図17に示す半導体ウエハ21をダイシング(切断)することによって、複数のマイコンチップ(第2半導体チップ)12を準備する。
上記半導体ウエハ21をダイシングする際は、その裏面にダイシングフィルム23を貼り付け、半導体ウエハ21のみを切断する。このようにすると、個片化された複数のマイコンチップ12もダイシングフィルム23に貼り付けられた状態となるので、これらのマイコンチップ12を一括してダイボンディング工程に搬送することができる。
メモリチップ13の主面上にマイコンチップ12を搭載する際は、ダイシングフィルム23に貼り付けられたマイコンチップ12をピックアップしてメモリチップ13の上方に配置した後、その裏面をメモリチップ13の主面に対向させる。続いて、マイコンチップ12をメモリチップ13の主面上の接着剤47に押し付けることによって、マイコンチップ12の裏面パッド38とメモリチップ13のバンプ電極46とを電気的に接続する。そして、この状態で接着剤47を加熱硬化させることにより、マイコンチップ12がメモリチップ13に固定されると共に、両者の接続部(マイコンチップ12の裏面パッド38、メモリチップ13の主面パッド45およびバンプ電極46)が接着剤47によって封止される。
3.封止および基板貼り合わせ工程:
次に、図18に示すように、大型基板100のチップ搭載面上にフィルム状の封止材49を搭載する。この封止材49は、前述したNCFである。封止材49は、メモリチップ13とマイコンチップ12とを封止する部材であり、マイコンチップ12の主面に形成されたバンプ電極36が露出しないような厚い膜厚を有している。また、封止材49は、大型基板100の外形寸法と同じ外形寸法を有しており、大型基板100のチップ搭載面全体を覆うように搭載する。
大型基板100のチップ搭載面上にNCFのようなフィルム状の封止材49を搭載する際は、真空ラミネート法を採用することが好ましい。これにより、メモリチップ13と接着剤47との間や、マイコンチップ12と接着剤47との間に空隙が生じることを防ぐことができる。
次に、図19および図20に示す大型配線基板200を準備する。図19は、大型配線基板200のチップ搭載面を示す平面図である。図20は、大型配線基板基板の実装面を示す平面図である。
大型配線基板200は、平面形状が長方形からなる配線基板であり、大型基板100と同一の外形寸法を有している。また、大型配線基板200は、図19および図20の二点鎖線で示すダイシングラインDL2によって、複数(ここでは6個)のデバイス領域に区画されている。複数のデバイス領域のそれぞれは、大型配線基板200をデバイス領域の外縁(ダイシングラインDL2)に沿って切断したときに、前述した半導体装置10のベース基板11となる領域であり、ベース基板11と同一の構造および同一の外形寸法を有している。大型配線基板200のチップ搭載面(第3面)には、デバイス領域毎に複数のボンディングリード14が形成されており、実装面(第4面)には、デバイス領域毎に複数のバンプランド15が形成されている。
次に、図21(大型配線基板200の一つのデバイス領域を示す断面図)に示すように、大型配線基板200のチップ搭載面を大型基板100に対向させ、大型配線基板200を下方(大型基板100のチップ搭載面方向)に押し付けることによって、大型配線基板200のボンディングリード14とマイコンチップ12のバンプ電極36とを電気的に接続する。そして、この状態で封止材49を加熱硬化させる。これにより、マイコンチップ12とメモリチップ13とからなるチップ積層体が大型配線基板200と大型基板100との間に固定され、かつ封止材49によって気密封止される。
なお、上述した製造方法では、大型基板100のチップ搭載面上に封止材49を搭載した後、大型配線基板200と大型基板100とを重ね合わせたが、図22に示すように、あらかじめ大型配線基板200のチップ搭載面に封止材49を貼り付けた後、大型配線基板200と大型基板100とを重ね合わせてもよい。
また、上述した製造方法では、互いに同一の外形寸法を有する大型配線基板200と大型基板100とを重ね合わせた(図21)が、大型配線基板200の外形寸法は、大型基板100の外形寸法より小さくてもよい。
すなわち、大型基板100と同一の外形寸法を有する大型配線基板200をあらかじめ複数のブロックに分割し、図23に示すように、分割した大型配線基板200をブロック単位で大型基板100と重ね合わせてもよい。また、大型配線基板200をあらかじめデバイス領域毎に分割し、図24に示すように、分割した大型配線基板200を大型基板100の各デバイス領域に一枚ずつ重ね合わせてもよい。これらの方法は、大型基板100あるいは大型配線基板200の反りなどに起因して、大型基板100のデバイス領域と大型配線基板200のデバイス領域とを正確に位置合わせすることが困難な場合などに適用して有効な方法である。
4.ボールマウント工程:
次に、図25に示すように、大型配線基板200の実装面に形成された複数のバンプランド15のそれぞれの表面に半田ボール18を接続する。バンプランド15の表面に半田ボール18を接続するには、あらかじめフラックス剤を塗布したバンプランド15の表面に半田ボール18を仮固定した後、半田ボール18を加熱リフローさせる。
5.切断工程:
その後、大型配線基板200および大型基板100をそれぞれのデバイス領域の外縁(ダイシングラインDL1、DL2)に沿って切断することにより、図1〜図3に示した本実施の形態1の半導体装置10が完成する。
このように、本実施の形態1では、ベース基板11上にマイコンチップ12とメモリチップ13とからなるチップ積層体を搭載するSIP型の半導体装置10を製造する際、まず、大型基板100(サブ基板50)上に外形寸法の大きいメモリチップ13を搭載する。次に、メモリチップ13の上にメモリチップ13よりも外形寸法の小さいマイコンチップ12を積層し、メモリチップ13とマイコンチップ12とを電気的に接続する。そして、最後にマイコンチップ12の上に大型配線基板200(ベース基板11)を積層することによって、マイコンチップ12と大型配線基板200(ベース基板11)とを電気的に接続する。
上記した製造方法によれば、外形寸法の大きいメモリチップ13の上に外形寸法の小さいマイコンチップ12を積層することにより、上段のマイコンチップ12の傾きやガタつきを抑制できる。これにより、マイコンチップ12とメモリチップ13の接続部に過剰なストレスが加わることがないので、マイコンチップ12とメモリチップ13の接続信頼性の低下やチップクラックの発生を抑制でき、SIP型の半導体装置10の信頼性および製造歩留まりを向上させることができる。
<実施の形態1の変形例>
前述した実施の形態1では、サブ基板50(大型基板100)に配線層を設けないが、例えば図26に示すように、サブ基板50(大型基板100)を構成する絶縁材の両面(チップ搭載面および裏面)に配線51を形成してもよい。
この場合は、図示のように、ベース基板11のチップ搭載面に配線19を形成しておき、基板貼り合わせ工程に先立って封止材49に形成した貫通電極(導電性部材)52を介してサブ基板50の配線51とベース基板11の配線19とを電気的に接続することにより、サブ基板50にも電子部品を搭載することが可能になるので、半導体装置10の実装密度を向上させることができる。
また、この場合は、サブ基板50の絶縁材として、合成樹脂以外のもの、例えばガラスやセラミックなどを使用してもよい。これにより、合成樹脂からなる絶縁材を使用した場合に比べてサブ基板50の厚さを薄くすることができる。
(実施の形態2)
前述した実施の形態1の製造方法では、大型基板100のチップ搭載面上にメモリチップ13とマイコンチップ12とを搭載した後、大型基板100と大型配線基板200とを重ね合わせた。これに対し、本実施の形態2の製造方法では、大型基板100のチップ搭載面上にメモリチップ13とマイコンチップ12とを搭載した後、マイコンチップ12の主面上にベース基板(大型配線基板)を形成する。
まず、図27(大型基板100の一つのデバイス領域を示す断面図)に示すように、前述した実施の形態1の製造方法に従い、大型基板100の各デバイス領域にダイアタッチフィルムなどの接着剤48を介してメモリチップ13を搭載する。なお、本実施の形態2で使用する大型基板100の両面(チップ搭載面および裏面)には、大型基板100に搭載されるメモリチップ13の保護と遮光(チップ内に入射する光によるメモリセルのソフトエラー防止)を目的として、黒色のソルダーレジスト(絶縁層)63が形成される。
次に、図28に示すように、メモリチップ13の主面上に前述したNCFのようなフィルム状の接着剤47を搭載する。前述した実施の形態1では、メモリチップ13の主面上にメモリチップ13よりも小さい外形寸法の接着剤47を搭載した(図13、図14)が、本実施の形態2では、大型基板100と同じ外形寸法を有する接着剤47を使用し、大型基板100のチップ搭載面全体に接着剤47を貼り付ける。
次に、図29に示すように、メモリチップ13の主面上にマイコンチップ12を搭載し、マイコンチップ12の裏面パッド38とメモリチップ13のバンプ電極46とを電気的に接続した後、接着剤47を加熱硬化させる。これにより、マイコンチップ12がメモリチップ13に固定されると共に、両者の接続部(マイコンチップ12の裏面パッド38、メモリチップ13の主面パッド45およびバンプ電極46)が接着剤47によって封止される。なお、接着剤47は、NCPのようなペースト状の接着材料でもよい。
前述した実施の形態1では、主面パッド35の表面にバンプ電極36を形成したマイコンチップ12を使用したが、本実施の形態2では、主面パッド35の表面にバンプ電極(第2導電性部材)36を形成しないマイコンチップ12を使用する。
次に、図30に示すように、例えば真空ラミネート法を用いてマイコンチップ12の主面および接着剤47の表面に絶縁フィルム60を貼り付ける。この絶縁フィルム60は、次の配線形成工程で使用する電解メッキ液に対する耐薬品性や、配線材料との密着性が高い絶縁材で構成することが望ましい。このような絶縁材としては、多層配線基板の製造、言い換えると、配線基板の絶縁材として用いられるプリプレグやABF(味の素ビルドアップフィルム:味の素ファインテクノ社商品名)などを例示することができる。
次に、図31に示すように、マイコンチップ12の主面に形成された主面パッド35の上部の絶縁フィルム60に複数の開口61を形成し、これらの開口61の底部に主面パッド35を露出させる。開口61は、例えば主面パッド35の上部の絶縁フィルム60にレーザービームを照射することによって形成する。
次に、図32に示すように、絶縁フィルム60の表面および開口61の内部に銅(Cu)などからなる配線62を形成し、マイコンチップ12の主面に形成された主面パッド35と配線62とを電気的に接続する。
配線62を形成するには、まず、絶縁フィルム60の表面および開口61の内部に無電解メッキ法またはスパッタリング法を用いて、薄い銅(Cu)膜からなるシード層を形成する。次に、電解メッキ法を用いてシード層の表面に厚い銅(Cu)膜を形成した後、フォトレジスト膜をマスクにしたエッチングで2層の銅(Cu)膜をパターニングする。
次に、図33に示すように、配線62が形成された絶縁フィルム60の表面全体に2層目の絶縁フィルム64を貼り付けた後、例えば絶縁フィルム64にレーザービームを照射することによって、配線62の上部の絶縁フィルム64にスルーホール(開口)65を形成し、スルーホール65の底部に配線62を露出させる。
次に、図34に示すように、2層目の絶縁フィルム64の表面およびスルーホール65の内部に銅(Cu)膜からなる2層目の配線66を形成し、スルーホール65を通じて2層目の配線66と1層目の配線62とを電気的に接続する。2層目の配線66は、1層目の配線62と同様の方法で形成することができる。
次に、図35に示すように、絶縁フィルム64の表面に配線66を保護するためのソルダーレジスト(絶縁膜)67を形成した後、ソルダーレジスト67をエッチングして2層目の配線66の一部を露出させることによって、複数のバンプランド(電極パッド)68を形成する。ここまでの工程により、マイコンチップ12の主面上に2層の配線62、66を有するベース基板69が形成される。
次に、ベース基板69のバンプランド68の表面にニッケル(Ni)膜と金(Au)膜とからなるメッキ膜(図示せず)を形成した後、図36に示すように、バンプランド68の表面に半田ボール18を接続する。半田ボール18の接続は、実施の形態1の半田ボール18と同様の方法で行う。
次に、図37に示すように、不要となった大型基板100を取り除く。その際、メモリチップ13の遮光および保護のために、メモリチップ13の裏面にソルダーレジスト63を残しておく。
その後、ベース基板69を切断することにより、図38に示すような本実施の形態2の半導体装置70が完成する。なお、ここでは、不要となった大型基板100を取り除いた後にベース基板69を切断したが、ベース基板69と大型基板100を切断して半導体装置70を個片化した後、メモリチップ13の裏面から大型基板100を取り除いてもよい。
上記した製造方法によれば、外形寸法の大きいメモリチップ13の上に外形寸法の小さいマイコンチップ12を積層することにより、上段のマイコンチップ12の傾きやガタつきを抑制できる。これにより、マイコンチップ12とメモリチップ13の接続部に過剰なストレスが加わることがないので、マイコンチップ12とメモリチップ13の接続信頼性の低下やチップクラックの発生を抑制でき、SIP型の半導体装置70の信頼性および製造歩留まりを向上させることができる。
また、上記した製造方法によれば、ボールマウント工程後に不要となった大型基板100を取り除くので、実施の形態1の半導体装置10に比べて薄型の半導体装置70を実現することができる。
<実施の形態2の変形例>
前述した実施の形態2では、ボールマウント工程後に大型基板100を取り除いたが、実施の形態1と同じように、大型基板100を残してもよい。この場合は、図39に示すように、大型基板100を切断して得られたサブ基板(サポート基板)71がメモリチップ13の裏面側に固定されるので、半導体装置70の機械的強度を向上させることができる。なお、この場合は、メモリチップ13に入射する光がサブ基板71によって遮蔽されるので、大型基板100の表面に黒色のソルダーレジスト63を設けなくともよい。
また、この場合は、実施の形態1の変形例(図26)と同じように、サブ基板71に配線を形成することによって、サブ基板71にも電子部品を搭載できるようになるので、半導体装置70の実装密度を向上させることができる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明はこれまで記載した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
(変形例1)
例えば、前記実施の形態1、2では、半導体装置の外部端子として、ベース基板のバンプランド(電極パッド)の表面にボール(球体)状の半田材(半田ボール)を形成する、いわゆるBGA(Ball Grid Array)構造を採用したが、半田ボールに代えて、バンプランドの表面を少量の半田材で被覆する、いわゆるLGA(Land Grid Array)構造を採用してもよい。
(変形例2)
また、前記実施の形態1、2では、メモリチップとしてDRAMが形成された半導体チップを例示したが、メモリチップは、フラッシュメモリが形成された半導体チップや、SRAM(Static Random Access Memory)が形成された半導体チップでもよい。
(変形例3)
また、前記実施の形態1、2では、ベース基板(大型配線基板)として2層配線基板を例示したが、4層またはそれ以上の配線層を有する多層配線基板でもよい。
10 半導体装置
11 ベース基板(基材)
12 マイコンチップ(第2半導体チップ)
13 メモリチップ(第1半導体チップ)
14 ボンディングリード(電極パッド)
15 バンプランド(電極パッド)
16 スルーホール配線
17 ソルダーレジスト(絶縁層)
18 半田ボール(半田材)
19 配線
20、21 半導体ウエハ
22 基準マーク
23 ダイシングフィルム
30 シリコン基板
31 配線
32 層間絶縁膜
33 コンタクト層
34 表面保護膜(パッシベーション膜)
35 主面パッド(第2主面パッド、電極パッド)
36 バンプ電極(第2導電性部材)
37 貫通電極
38 裏面パッド
40 シリコン基板
41 配線
42 層間絶縁膜
43 コンタクト層
44 表面保護膜(パッシベーション膜)
45 主面パッド(第1主面パッド、電極パッド)
46 バンプ電極(第1導電性部材)
47 接着剤(第2接着剤)
48 接着剤(第1接着剤)
49 封止材
50 サブ基板(サポート基板)
51 配線
52 貫通電極(導電性部材)
60 絶縁フィルム(フィルム)
61 開口
62 配線
63 ソルダーレジスト(絶縁膜)
64 絶縁フィルム
65 スルーホール(開口)
66 配線
67 ソルダーレジスト(絶縁膜)
68 バンプランド(電極パッド)
69 ベース基板
70 半導体装置
71 サブ基板(サポート基板)
100 大型基板
200 大型配線基板

Claims (12)

  1. 以下の工程を含む半導体装置の製造方法:
    (a)第1面を有するサポート基板を準備する工程;
    (b)前記(a)工程の後、第1主面、前記第1主面に形成された第1半導体素子、前記第1主面に形成され、かつ前記第1半導体素子と電気的に接続された第1主面パッド、前記第1主面パッド上に形成された第1導電性部材、および前記第1主面とは反対側の第1裏面を有する第1半導体チップを、前記第1半導体チップの前記第1裏面が前記サポート基板の前記第1面と対向するように前記サポート基板の前記第1面上に搭載する工程;
    (c)前記(b)工程の後、第2主面、前記第2主面に形成された第2半導体素子、前記第2主面に形成され、かつ前記第2半導体素子と電気的に接続された第2主面パッド、前記第2主面パッド上に形成された第2導電性部材、前記第2主面とは反対側の第2裏面、および前記第2裏面に形成され、かつ前記第2主面パッドと電気的に接続された第2裏面パッドを有する第2半導体チップを、前記第2半導体チップの前記第2裏面が前記第1半導体チップの前記第1主面と対向するように前記第1半導体チップの前記第1主面上に搭載し、前記第1導電性部材を介して前記第1半導体チップの前記第1主面パッドと前記第2半導体チップの前記第2裏面パッドを電気的に接続する工程;
    ここで、前記第2半導体チップの外形寸法は、前記第1半導体チップの外形寸法よりも小さい、
    (d)前記(c)工程の後、前記第2導電性部材が露出しないように前記第1半導体チップ、前記第2半導体チップ、および前記第2導電性部材を封止材により封止する工程;
    (e)前記(d)工程の後、第3面、前記第3面に形成された複数のボンディングリード、前記第3面とは反対側の第4面、および前記第4面に形成され、かつ前記複数のボンディングリードとそれぞれ電気的に接続された複数のバンプランドを有するベース基板を、前記ベース基板の前記第3面が前記サポート基板の前記第1面と対向するように前記サポート基板の前記第1面上に配置し、前記ベース基板の前記ボンディングリードと前記第2半導体チップの前記第2導電性部材を電気的に接続し、前記封止材を加熱硬化する工程;
    (f)前記(e)工程の後、前記ベース基板の前記複数のバンプランドのそれぞれに外部端子を配置する工程。
  2. 前記封止材は、NCFである請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記封止材は、熱硬化性樹脂からなり、
    前記(d)工程は、前記封止材の硬化反応が始まらない温度にて行い、
    前記(e)工程のうち、前記封止材を加熱硬化する工程は、前記封止材の硬化反応が始まる温度にて行う請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記(e)工程により、前記ベース基板と前記サポート基板との間は、前記封止材によって気密封止される請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 前記(c)工程では、前記(b)工程の後、かつ、前記(c)工程の前に前記第1半導体チップの前記第1主面上に搭載された接着剤を介して、前記第1半導体チップの前記第1主面上に前記第2半導体チップを搭載する、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  6. 前記接着剤は、NCFまたはNCPである請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
  7. 前記第2半導体チップの前記第2裏面パッドは、前記第2半導体チップ内に形成された貫通電極を介して前記第2主面パッドと電気的に接続されている請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  8. 前記第1半導体チップは、メモリ回路が形成されたメモリチップであり、前記第2半導体チップは、前記第1半導体チップの前記メモリ回路を制御する制御回路が形成されたマイコンチップである請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  9. 前記第1半導体チップの前記メモリ回路は、DRAM回路である請求項8に記載の半導体装置の製造方法。
  10. 前記(a)工程で準備する前記サポート基板の前記第1面に配線が形成されており、
    前記(d)工程の後、前記封止材に貫通電極を形成し、前記サポート基板に形成された前記配線と前記ベース基板に形成された前記ボンディングリードを前記貫通電極を通じて電気的に接続する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  11. 前記(d)工程では、真空ラミネート法を用いて前記第1半導体チップ、前記第2半導体チップ、および前記第2導電性部材を封止する、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  12. 前記(e)工程の後、かつ前記(f)工程の前に、前記封止材を加熱硬化し、前記第1半導体チップおよび前記第2半導体チップを前記サポート基板と前記ベース基板との間に固定し、かつ前記封止材によって気密封止する、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9016552B2 (en) * 2013-03-15 2015-04-28 Sanmina Corporation Method for forming interposers and stacked memory devices
CN105470189B (zh) * 2014-09-05 2018-09-21 无锡华润安盛科技有限公司 一种双岛框架键合加热块及夹具
KR101787832B1 (ko) * 2015-10-22 2017-10-19 앰코 테크놀로지 코리아 주식회사 반도체 패키지 제조 방법 및 이를 이용한 반도체 패키지
US9704812B1 (en) * 2016-05-06 2017-07-11 Atmel Corporation Double-sided electronic package
JP6822253B2 (ja) * 2017-03-22 2021-01-27 富士通株式会社 電子装置及びその製造方法、電子部品
JP2020141100A (ja) 2019-03-01 2020-09-03 キオクシア株式会社 半導体装置およびその製造方法
KR102688571B1 (ko) * 2019-06-20 2024-07-25 삼성전자주식회사 반도체 패키지
JP7514530B2 (ja) * 2020-10-29 2024-07-11 東北マイクロテック株式会社 積層型半導体装置
US12525570B2 (en) * 2023-05-03 2026-01-13 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device and method of manufacturing the same

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5561622A (en) * 1993-09-13 1996-10-01 International Business Machines Corporation Integrated memory cube structure
JPWO2003012863A1 (ja) * 2001-07-31 2004-12-09 株式会社ルネサステクノロジ 半導体装置及びその製造方法
JP4260617B2 (ja) 2003-12-24 2009-04-30 株式会社ルネサステクノロジ 半導体装置の製造方法
US20090115042A1 (en) * 2004-06-04 2009-05-07 Zycube Co., Ltd. Semiconductor device having three-dimensional stacked structure and method of fabricating the same
CN100446229C (zh) * 2004-06-10 2008-12-24 三洋电机株式会社 半导体装置及其制造方法
WO2006077739A1 (ja) * 2004-12-28 2006-07-27 Mitsumasa Koyanagi 自己組織化機能を用いた集積回路装置の製造方法及び製造装置
JP2007180529A (ja) * 2005-12-02 2007-07-12 Nec Electronics Corp 半導体装置およびその製造方法
US20070126085A1 (en) * 2005-12-02 2007-06-07 Nec Electronics Corporation Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP4609317B2 (ja) 2005-12-28 2011-01-12 カシオ計算機株式会社 回路基板
JP4659660B2 (ja) * 2006-03-31 2011-03-30 Okiセミコンダクタ株式会社 半導体装置の製造方法
JP2008091638A (ja) 2006-10-02 2008-04-17 Nec Electronics Corp 電子装置およびその製造方法
JP2008147601A (ja) * 2006-12-13 2008-06-26 Yoshihiro Shimada フリップチップ接合方法及び半導体装置の製造方法
JP5217260B2 (ja) * 2007-04-27 2013-06-19 住友ベークライト株式会社 半導体ウエハーの接合方法および半導体装置の製造方法
JP5543125B2 (ja) * 2009-04-08 2014-07-09 ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエル 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP5579402B2 (ja) 2009-04-13 2014-08-27 ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエル 半導体装置及びその製造方法並びに電子装置
JP2011187574A (ja) 2010-03-05 2011-09-22 Elpida Memory Inc 半導体装置及びその製造方法並びに電子装置
JP5377403B2 (ja) * 2010-04-28 2013-12-25 株式会社テラミクロス 半導体装置及び回路基板の製造方法
JP2011243800A (ja) * 2010-05-19 2011-12-01 Elpida Memory Inc 半導体装置の製造方法
TWI502723B (zh) * 2010-06-18 2015-10-01 南茂科技股份有限公司 多晶粒堆疊封裝結構
JPWO2012026091A1 (ja) * 2010-08-24 2013-10-28 住友ベークライト株式会社 電子装置の製造方法

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