JP4361670B2 - 半導体素子積層体、半導体素子積層体の製造方法、及び半導体装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子積層体及び半導体装置に係わり、特に、側面に外部接続用端子を有する半導体素子積層体及びその製造方法、及びそのような半導体素子積層体を用いて形成された半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化が進み、これらの機器に使用される半導体装置も小型化されている。小型化された半導体装置の構造として、チップサイズパッケージ(CSP)構造が主流になりつつある。CSP構造の半導体装置では、インターポーザ上に半導体素子が固定され、ワイヤボンディング等により半導体素子の電極とインターポーザの端子とが接続される。そして、外部接続用端子としハンダボール等の突起電極がインターポーザの下面に設けられる。これにより、CSP構造の半導体装置のパッケージサイズは、従来のリードフレームタイプの半導体装置より大幅に縮小されている。
【0003】
また、インターポーザを使用しないCSP構造も提案されている。すなわち、半導体素子をインターポーザに実装しないで、半導体素子上に全ての配線及び外部接続用端子を形成するものである。このようなCSP構造の実現により、CSP構造の半導体装置の2次元的サイズはほぼ限界に達している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、CSP構造の半導体装置の2次元的な小型化は、リアルチップサイズ化によりほぼ限界に達している。したがって、半導体素子を更に高密度に実装するには、実装面積の縮小化ではなく、実装体積の縮小化が必要となってきている。すなわち、複数の半導体素子又は半導体装置を3次元的に積層可能な簡単な構造の半導体素子又は半導体装置を開発することが課題となっている。
【0005】
表面に電極が形成さされた複数の半導体素子を積層した場合、各半導体素子の表面は絶縁層等で覆い、その上に半導体素子を積層する必要がある。このため、各半導体素子の電極をどのように外部に引き出して接続するかが重要な課題となる。
【0006】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、積層された半導体素子の各々の電極を簡単な構造で外部に引き出すことのできる半導体素子積層体及び半導体装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【0008】
請求項1記載の発明は、半導体素子積層体であって、
電極が形成された回路形成面を有し、積層された状態で配置された複数の半導体素子と、
各半導体素子の回路形成面上に形成され、半導体素子と同じ平面形状を有する樹脂層と、
該樹脂層内に埋め込まれ、一端が対応する半導体素子の前記電極に接合され、他端が前記樹脂層の側面に露出した露出端部を有する複数のボンディングワイヤと
を有し、
前記露出端部の各々に突起電極が設けられ、
前記露出端部に設けられた突起電極が形成された側面に他の半導体素子が実装されていることを特徴とするものである。
【0009】
請求項1記載の発明によれば、樹脂層の側面に露出したボンディングワイヤを電極として各半導体装置との電気的接続を行うことができる。すなわち、積層された各半導体素子の電極には、一端が半導体素子積層体の側面に露出したボンディングワイヤが接続されている。したがって、ボンディングワイヤの露出端部を用いて外部接続用電極を形成することができ、これにより、半導体素子が積層された状態でも側面に形成された外部接続用端子により各半導体素子との電気的接続を図ることができる。また、半導体素子積層体の側面に突起電極が設けられるため、突起電極を利用して各半導体素子の電極を容易に接続することができる。例えば、突起電極はスタッドバンプにより容易に形成することができる。また、露出端部に設けられた突起電極のうち、積層方向に整列した突起電極をボンディングワイヤにより接続することにより、容易に半導体素子の対応する電極同士を接続することができる。さらに、露出端部に設けられた突起電極を用いて他の半導体素子を容易に実装することができ、半導体素子積層体の半導体素子の数を増やすことができる。また、例えば積層された半導体素子とは異なる種類の半導体素子を有する半導体素子積層体を容易に構成することができる。
【0010】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の半導体素子積層体であって、
前記ボンディングワイヤの露出端部は、対応する前記半導体素子の回路形成面から所定距離離間した状態で一列に整列していることを特徴とするものである。
【0011】
請求項2記載の発明によれば、ボンディングワイヤの露出端部に外部接続用端子を形成した場合、半導体素子の回路形成面と露出端部との間の距離が所定距離離間しているため、外部接続用端子と半導体素子の回路形成面とが電気的にショートすることを防止することができる。
【0012】
例えば、前記ボンディングワイヤの露出端部は、対応する前記半導体素子の回路形成面から距離の異なる複数の列に整列していることとしてもよい。これによれば、半導体素子の電極間のピッチが小さくて、ボンディングワイヤ間の水平方向(回路形成面に平行な方向)の距離が小さい場合でも、垂直方向の距離により隣接するボンディングワイヤ間の距離を大きく維持することができる。
【0015】
請求項3記載の発明は、請求項1記載の半導体素子積層体であって、
前記積層された状態で配置された複数の半導体素子のうち最下部に位置する半導体素子の回路形成面を覆う樹脂層の表面に該半導体素子の電極に電気的に接続された突起電極が設けられたことを特徴とするものである。
【0016】
請求項3記載の発明によれば、例えば積層された半導体素子が同種類の半導体素子であって電極が配列が同じ場合、半導体素子積層体の側面に形成された突起電極を各半導体素子の対応する電極を接続するための電極として使用し、最下部に位置する半導体素子の回路形成面を覆う樹脂層の表面に設けられた突起電極を外部との接続用に使用することができる。
【0017】
請求項4記載の発明は、請求項1記載の半導体素子積層体であって、
前記露出端部に設けられた突起電極のうち、積層方向に整列した突起電極はボンディングワイヤにより接続されていることを特徴とするものである。
【0018】
請求項4記載の発明によれば、ワイヤボンディングにより容易に突起電極を接続して各半導体装置の対応する電極同士を接続することができる。
【0023】
請求項5記載の発明は、半導体装置であって、
請求項3記載の半導体素子積層体と、
該半導体素子積層体の底面及び側面にわたって設けられた配線基板と、
前記配線基板の前記半導体素子積層体の反対側に設けられ、前記配線基板を通じて前記半導体素子積層体に設けられた突起電極に接続された突起端子と
よりなることを特徴とするものである。
【0024】
請求項5記載の発明によれば、半導体素子積層体の側面に対向する配線基板により、半導体素子積層体の各半導体素子の電極同士を接続することができ、かつ配線基板の半導体素子積層体の反対側にハンダボール等の外部接続用端子を形成することにより容易に表面実装可能な半導体装置を形成することができる。
【0025】
請求項6記載の発明は、請求項5記載の半導体装置であって、
前記配線基板上で前記半導体素子積層体を封止する封止樹脂を有することを特徴とするものである。
【0026】
請求項6記載の発明によれば、半導体素子積層体の半導体素子の電極は、最下部の半導体素子の回路形成面を覆う樹脂層の表面に設けられた突起電極に接続されているため、半導体素子積層体を一つの半導体素子と同様に扱うことにより、容易に半導体装置を形成することができる。すなわち、配線基板の片側に半導体素子積層体を実装して樹脂封止し、配線基板の反対側にハンダボール等の突起端子を形成することにより、積層された半導体素子を有する半導体装置を容易に形成することができる。
【0027】
請求項7記載の発明は、半導体素子積層体の製造方法であって、
複数の半導体素子が形成された複数の半導体基板において、隣接する半導体素子の対応する電極同士を隣接する半導体素子の境界線を跨いでボンディングワイヤにてボンディングする工程と、
各半導体基板の回路形成面に樹脂層を形成して前記ボンディングワイヤを樹脂層内に埋め込むとともに、前記複数の半導体基板を積層して一体化する工程と、
前記半導体基板と前記樹脂層とを、前記半導体素子の境界線に沿って切断する工程と、
を有することを特徴とするものである。
【0028】
請求項7記載の発明によれば、ボンディングワイヤの一端を隣接する半導体素子の電極に接続し、ボンディングワイヤの他端を隣接する半導体素子の他方の電極に接続することにより、ボンディングワイヤは半導体素子の境界線を跨いでアーチ状の形状となる。したがって、境界線に沿って半導体素子を切断することにより、ボンディグワイヤもほぼ中央から切断され、半導体素子に設けられた樹脂層の側面にボンディングワイヤの切断端面が露出する。この切断端面は、半導体素子の電極に接続されているため、切断端面を利用して外部接続用端子を形成することができる。これにより、半導体素子が積層された状態でも側面に形成された外部接続用端子により各半導体素子との電気的接続を図ることができる。
【0029】
また、例えば、前記ボンディング工程において、前記ボンディングワイヤの前記境界切を跨ぐ部分が所定の範囲にわたって前記半導体基板の面に平行となるようにボンディングすることとしてもよい。これにより、ボンディングワイヤ切断される部分の近傍では、ボンディングワイヤは半導体素子の回路形成面に対して一定の距離であり、切断線が多少ずれたとしても、ボンディングワイヤの切断端面と回路形成面との間の距離を一定に保つことができる。
【0030】
【発明の実施の形態】
本発明は、同種類の半導体素子としてDRAM又はフラッシュメモリなどのメモリICを積層して大きな容量のメモリとするような場合に好適である。すなわち、同一の形状及び電極構成を有する半導体素子を積層する際に特に有効である。
【0031】
図1は本発明の原理を説明する図である。まず、図1(a)に示すように、ウェーハ2上に形成された隣接する半導体素子4の電極同士をボンディングワイヤ6により接続する。各半導体素子4は略4角形の形状で同じ電極配列を有している。この場合、電極は4角形の対向する2辺に沿って同じピッチで設けられており、隣り合う半導体素子4の電極は互いに向かい合って整列した状態となる。
【0032】
このような構成のウェーハ2において、対向する電極同士を半導体素子4の境界を跨いでボンディングワイヤ(金属ワイヤ)6により接続する。そして、図1(b)に示すように、ボンディングワイヤ6が設けられた面に、絶縁材料として液状樹脂又はシート状樹脂をボンディングワイヤ6の高さ以上となるように供給し、ボンディングワイヤ6を樹脂層8中に埋め込む。そして、樹脂層8の上に同様にボンディングワイヤ6が設けられた他のウェーハ2を積層する。
【0033】
図1の例では、3枚のウェーハ2を樹脂層8を介して積層し、図1(c)に示すように、ダイシングソー10によりダイシングライン(すなわち半導体素子4の境界線)に沿って切断する。この場合、切断された各片は半導体素子4が3個積層された半導体素子積層体となる。図1(d)は各半導体素子積層体のうちの1つの半導体素子4とその上の樹脂層8を示すものである。ボンディングワイヤ6は、半導体素子4の境界、すなわちダイシングラインを跨いで設けられているため、ウェーハ2の切断後のボンディングワイヤ6は、そのほぼ中央で切断される。その結果、半導体素子積層体の切断面(側面)における樹脂層8の面には、ボンディングワイヤ6が切断されてその切断端面6a(露出端部)が露出する。
【0034】
図2はボンディングワイヤ6が設けられたウェーハ2の一部を示す斜視図である。図2に示すように、ボンディングワイヤ6の一端は隣接した半導体素子4の一方に設けられた電極に接続され、他端は隣接した半導体素子4の他方に設けられた電極に接続される。ボンディングワイヤ6の両端部分はウェーハ2の表面に対して略垂直に立ち上げられる。また、ボンディングワイヤ6の中央部分(水平部分)は、ウェーハ2の表面に対して略並行となるように構成されている。
【0035】
このように、ボンディングワイヤ6に水平部分を設けることにより、ウェーハ2を切断する際にダイシングソー10の位置がどちらかの半導体素子4側にずれた場合でも、半導体素子4の表面からのボンディングワイヤ6の切断端面6aの高さが変わることがない。
【0036】
図3は、積層されたウェーハ2の一部の断面図である。図3に示すように、ダイシングソー10で切断する位置(切断線)は、ボンディングワイヤ6の水平部分に相当する。したがって、ボンディングワイヤ6の水平部分の長さがダイシングソー10の位置の許容範囲より長ければ、ダイシングソー10による切断位置がずれたとしても、切断された半導体素子積層体におけるボンディングワイヤ6の端面6aの位置は一定に維持される。半導体素子積層体におけるボンディングワイヤ6の切断端面6aは、外部接続用端子として機能する。このため、切断端面6aの高さ方向の位置を正確に配置することは重要である。
【0037】
次に、本発明の第1の実施の形態による半導体素子積層体について図4及び図5を参照しながら説明する。図4は、図3に示すウェーハ積層構造を切断して個片化された半導体素子積層体の切断面を示す図である。図4に示すように、半導体素子4の間の樹脂層8の切断面にボンディングワイヤ6の端面6aが整列して露出した状態となる。各ボンディングワイヤ6は樹脂層8の内部を通って半導体素子4の電極に接続されているため、ボンディングワイヤ6の端面6aは外部接続用電極として機能することができる。
【0038】
図5は、ボンディングワイヤ6の水平部分の高さを変えた例を示す。図5の例では、半導体素子4の電極のピッチが、図4に示した例の半分に狭くなったものである。したがって、ボンディングワイヤ6をそのまま図4に示すように同じ高さで設けると、ボンディングワイヤ6同士が接触するおそれがある。そこで、図5に示す変形例では、ボンディングワイヤ6の水平部分の高さを交互に変えることにより、隣接するボンディングワイヤ6間の距離を十分大きくしたものである。これにより、ボンディングワイヤ6の端面6aは2列に交互に(千鳥格子状に)配列されることとなる。
【0039】
次に、上述の半導体素子積層体を用いて形成した半導体装置について図6及び図7を参照しながら説明する。
【0040】
図6は上述の半導体素子積層体を用いて形成した半導体装置の一例の断面図である。上述の半導体素子積層体は、側面にボンディングワイヤ6の端面6aが露出している。この端面6aにAuスタッドバンプ12を形成する。そして、折り曲げ可能な柔軟性を有する基板でインターポーザ14を形成する。インターポーザ14の材料としては、ポリイミドテープ、あるいはフレキシブルプリント基板等を使用することができる。上述のスタッドバンプ12の代わりにメッキ法により突起電極を形成してもよい。
【0041】
インターポーザ14はその側部14aが折り曲げられて半導体素子積層体の側面に沿うように形成される。そして、半導体素子積層体の側面に形成されたスタッドバンプ12とインターポーザ14の側部14aに形成された端子とをフリップチップ実装により接合する。スタッドバンプの接合には異方性導電接着剤を用いてもよい。また、NCFやアンダーフィル材16等をインターポーザ14と半導体素子積層体との間に設けて、インターポーザ14を半導体素子積層体に接着してもよい。
【0042】
インターポーザ14の外側の底面には半導体装置としての外部接続用電極として、ハンダボール18(突起端子)が形成される。すなわち、インターポーザ14の配線により半導体素子積層体の各半導体4の電極とハンダボール18とが接続される。このように、図6に示す半導体装置はマルチチップパッケージの半導体装置として機能する。
【0043】
図7は図6に示す半導体装置の変形例を示す断面図である。図7に示す半導体装置は図6に示す半導体装置と同様な構成を有しており、ハンダボール18を設ける位置だけが異なっている。すなわち、図7に示すように、ハンダボール18はインターポーザ14の側部14aの外側に設けられている。このような構成によれば、半導体装置を実装する際に、各半導体素子4は実装面に対して垂直に配置されることとなる。図7に示す半導体装置では、図6に示す半導体装置より実装面積を低減することができる。
【0044】
次に、本発明の第2の実施の形態による半導体素子積層体について説明する。図8は本発明の第2の実施の形態による半導体素子積層体の斜視図である。上述の第1の実施の形態による半導体素子積層体では、側面にのみ外部接続用電極としてボンディングワイヤ6の切断端面6aが露出しており、これにスタッドバンプ12を形成している。本発明の第2の実施の形態による半導体素子積層体は、第1の実施の形態による半導体素子積層体と同様に、側面に露出したボンディングワイヤ6の切断端面6aにスタッドバンプ12が形成されており、さらに、最下部に位置する半導体素子4の回路形成面に設けられた樹脂層8の表面8aにも外部接続用端子が20が形成されている。なお、図8において、半導体素子積層体は上下が逆となった状態で示されており、最下部の樹脂層8が最上部として示されている。外部接続用端子20としては、側面に設けられたAuスタッドバンプ12と同様な構成でもよい。また、Auスタッドバンプの代わりにメッキ方により突起電極を形成してもよい。
【0045】
図9は、図8に示す半導体素子積層体の断面図である。図9(a)に示す例では、最下部の半導体素子4の各電極4aに対してボンディングワイヤ6を接続し、且つ表面8aに向かって延在する電極接続部22が設けられる。電極接続部22は例えばVIAホール等により形成され、樹脂層8の表面8aにおいて、スタッドバンプ等の外部接続用端子20が形成される。
【0046】
図9(b)に示す例は、図9(a)に示す例の電極接続部を、各電極4aにおいてボンディングワイヤ6が接続された部分の内側に設けた例である。ボンディングワイヤ6のピッチが狭い場合は、このように電極接続部を内側に設けることにより、ボンディングワイヤ6と電極接続部22との距離を大きくとることができる。
【0047】
図10は図9(b)に示す半導体素子積層体の側面に形成されたスタッドバンプ12をボンディングワイヤ24により接続した例を示す断面図である。積層された半導体素子4は同種類の半導体素子であり、上下方向に整列したハスタッドバンプ12には同じ信号が入力されるよう構成されている。したがって、上下方向に整列したスタッドバンプ12同士をボンディングワイヤ24により接続すれば、樹脂層8の表面8aに形成された外部接続用端子20及びボンディングワイヤ24を通じて各半導体素子4に共通の信号を入力することができる。
【0048】
図10に示す半導体素子積層体は、外部接続用端子20を備えており、外部接続用端子20を実装基板に接続すればそれ自体で半導体装置として機能するものである。しかし、図10に示す半導体素子積層体は、側面にスタッドバンプ12とボンディングワイヤ24がそのまま露出している。
【0049】
図11は図10に示す半導体素子積層体にインターポーザを介して突起端子を設けてマルチチップパッケージの半導体装置とした例の断面図である。図11において、図10に示す半導体素子積層体は、外部接続用端子20がインターポーザ26に対向するように配置されている。
【0050】
インターポーザ26の下面26aにはハンダボール28が設けられ、各ハンダボール28はインターポーザ26中に形成された配線により半導体素子積層体の対応する外部接続用端子20に接続されている。半導体素子積層体の側面と上面は、封止樹脂30により覆われ、スタッドバンプ12とボンディングワイヤ24とが保護されている。また、半導体素子積層体とインターポーザ26との間には、アンダーフィル材32が供給され、半導体素子積層体のインターポーザ26への接合が補強されている。
【0051】
次に、本発明の第2の実施の形態による半導体素子積層体の変形例について説明する。
【0052】
図12は本発明の第2の実施の形態による半導体素子積層体の第1の変形例の断面図である。図12に示す第1の変形例では、半導体素子積層体の側面と上面とを柔軟性を有するインターポーザ34により覆っている。
【0053】
すなわち、半導体素子積層体の側面に設けられたスタッドバンプ12は、図10に示すボンディングワイヤ24に代えて、インターポーザ34に形成された配線により接続されている。また、インターポーザ34の側部と半導体素子積層体の側面との間にはアンダーフィル材36が設けられている。半導体素子積層体はその表面8aに外部接続用端子20を有しており、図12に示す状態で半導体装置として機能することができる。
【0054】
図13は、本発明の第2の実施の形態による半導体素子積層体の第2の変形例の断面図である。図13に示す第2の変形例は図12に示す第1の変形例と基本な構成は同じである。ただし、第1の変形例では一枚のインターポーザ34を屈曲して半導体素子積層体の上面及び側面を覆っているのに対し、第2の変形例では、半導体素子積層体の側面にのみインターポーザを設けている。
【0055】
すなわち、インターポーザ38Aを半導体素子積層体のスタッドバンプ12が設けられた側面の一方に対向して配置し、インターポーザ38Bを半導体素子積層体のスタッドバンプ12が設けられた側面の他方に対向して配置している。インターポーザ38A,38Bの各々と半導体素子積層体の対向する側面との間にはアンダーフィル材36が設けられる。半導体素子積層体はその表面8aに外部接続用端子20を有しており、図13に示す状態で半導体装置として機能することができる。
【0056】
次に、本発明の第3の実施の形態による半導体素子積層体について図14及び図15を参照しながら説明する。図14は本発明の第3の実施の形態による半導体素子積層体を示す断面図である。図14に示す半導体素子積層体は、図10に示す半導体素子積層体のスタッドバンプ12をボンディングワイヤ24で接続する代わりに、スタッドバンプ12を利用して他の半導体素子を接合したものである。
【0057】
すなわち、図15に示すように、半導体素子積層体のスタッドバンプ12が設けられた側面にアンダーフィル材42を介して半導体素子40を接合したものである。この構成によれば、複数の同種の半導体素子40の積層体にさらに異種の半導体素子40を組み合わせて一体化することができる。この半導体素子積層体は表面8aに外部接続用端子20を有しているため、図14に示す半導体素子積層体自体で半導体装置として機能することができる。
【0058】
上述の実施の形態による半導体素子積層体において積層される半導体素子4又は40は、略正方形の平面形状を有しており、対向する2辺に沿って電極が配置されている構成である。しかし、半導体素子4又は40が平面的にみて長方形であり、その短片側に電極が配列されているような場合は、半導体素子4の表面にインターポーザを設けることにより、インターポーザ上において電極を長方形の長辺側に沿って配列することができる。したがって、図16に示すようにインターポーザ44上の電極44aを利用してボンディングワイヤ6を接続することとすれば、ボンディングワイヤ6のピッチを大きくとることができ、ボンディングワイヤ6同士の接触を防止することができる。また、半導体素子4の電極位置が所定の配列に決まっていても、インターポーザ44によりボンディングワイヤ6の接続位置を自由に変更することができる。
【0059】
上述の実施の形態のように、同種の半導体素子、例えばメモリチップを積層した場合、半導体素子の各々の電極には同じ信号を供給するために互いに接続することでよいが、チップセレクト信号のように、個々の半導体素子に対して独立に信号を供給すべき電極も存在する。このような電極を外部接続用端子に接続するには、以下のような方法がある。
【0060】
図17はダミーチップを最下部に設けて積層された半導体素子の各々に対して個別のチップセレクト信号用の電極を設けたものである。図17に示す半導体素子積層体では、半導体素子4が4個積層されており、その下にダミーチップ50が設けられている。ダミーチップ50は半導体素子4と同じ電極配列を有しているが、半導体素子としては機能しない。すなわち、電極を接続するためだけに設けられるものである。
【0061】
図17の例では、各半導体素子4の電極A1,A2,A3,Vss,Vccは各々共通に接続することができる。したがって、電極A1,A2,A3,Vss,Vccは、側面に設けられるボンディングワイヤ24により接続され、最終的に半導体素子積層体の下面(樹脂層8の表面8a)に設けられた対応する外部接続用端子20に接続される。一方、各半導体素子4のチップセレクト電極CS1,CS2,CS3,CS4には独立してチップセレクト信号を供給しなければならない。そこで、各半導体素子4のチップセレクト電極CS1,CS2,CS3,CS4は、それぞれ別個の外部接続用端子20に接続される。
【0062】
すなわち、図17において、チップセレクト電極CS1,CS2,CS3,CS4に対応するボンディングワイヤ24は、対応する一つのチップセレクト電極(すなわち一つの半導体素子)とダミーチップの対応する電極のみを接続するよう構成されている。したがって、外部接続用端子20を介して各半導体素子4に対して別個にチップセレクト信号を供給することができる。
【0063】
また、図7に示すように半導体素子積層体の側面にインターポーザを設ける場合では、インターポーザでの配線により各半導体素子のチップセレクト電極を個別の外部接続用電極20(ハンダボール18)に接続することができる。
【0064】
図18は本発明の第1の実施の形態による半導体素子積層体の側面図である。図18に示す半導体素子積層体では、4個の半導体素子4が積層されており、各半導体素子4はチップセレクト電極CS1,CS2,CS3,CS4を有している。
【0065】
図18に示す側面を有する半導体素子積層体に、図19に示すような配線を有するインターポーザ14を設けることにより、各半導体素子4のチップセレクト電極CS1,CS2,CS3,CS4をそれぞれ別個に外部接続用端子としてのハンダボール18に接続することができる。なお、図19に示す配線及びパッドは透視して描かれたものであり、実際は側部14aの裏側に設けられる。上述のようなインターポーザ14によれば、ハンダボール18を介して各半導体素子4に対して別個にチップセレクト信号を供給することができる。
【0066】
以上説明したように、本発明は以下の発明を含むものである。
【0067】
(付記1) 電極が形成された回路形成面を有し、積層された状態で配置された複数の半導体素子と、
各半導体素子の回路形成面上に形成され、半導体素子と同じ平面形状を有する樹脂層と、
該樹脂層内に埋め込まれ、一端が対応する半導体素子の前記電極に接合され、他端が前記樹脂層の側面に露出した露出端部を有する複数のボンディングワイヤと
を有することを特徴とする半導体素子積層体。
【0068】
(付記2) 付記1記載の半導体素子積層体であって、前記ボンディングワイヤの露出端部は、対応する前記半導体素子の回路形成面から所定距離離間した状態で一列に整列していることを特徴とする半導体素子積層体。
【0069】
(付記3) 付記1記載の半導体素子積層体であって、前記ボンディングワイヤの露出端部は、対応する前記半導体素子の表面から距離の異なる複数の列に整列していることを特徴とする半導体素子積層体。
【0070】
(付記4) 付記3記載の半導体素子積層体であって、前記ボンディングワイヤの露出端部は、対応する前記半導体素子の表面から第1の所定の距離離間した第1の列と、対応する前記半導体素子の表面から第2の所定の距離離間した第2の列とに配列され、隣接する露出部の一方が第1の列に整列し他方が第2の列に整列するように交互に配置された状態で整列していることを特徴とする半導体素子積層体。
【0071】
(付記5) 付記1乃至4のうちいずれかに記載の半導体素子積層体であって、
前記露出端部の各々に突起電極が設けられたことを特徴とする半導体素子積層体。
【0072】
(付記6) 付記5記載の半導体素子積層体であって、前記突起電極はスタッドバンプであることを特徴とする半導体素子積層体。
【0073】
(付記7) 付記5記載の半導体素子積層体であって、前記半導体素子のうち最下部に位置する半導体素子の回路形成面を覆う樹脂層の表面に、該半導体素子の電極に電気的に接続された突起電極が設けられたことを特徴とする半導体素子積層体。
【0074】
(付記8) 付記7記載の半導体素子積層体であって、前記突起電極はスタッドバンプであることを特徴とする半導体素子積層体。
【0075】
(付記9) 付記7又は8記載の半導体素子積層体であって、
前記露出端部に設けられた突起電極のうち、積層方向に整列した突起電極はボンディングワイヤにより接続されていることを特徴とする半導体素子積層体。
【0076】
(付記10) 付記7又は8記載の半導体素子積層体であって、
前記露出端部に設けられた突起電極が形成された側面に配線基板が取り付けられ、該配線基板の配線により前記露出端部に設けられた突起電極同士が接続されることを特徴とする半導体素子積層体。
【0077】
(付記11) 付記7又は8記載の半導体素子積層体であって、
前記露出端部に設けられた突起電極が形成された側面に他の半導体素子が実装されていることを特徴とする半導体素子積層体。
【0078】
(付記12) 付記1乃至11のうちいずれかに記載の半導体素子積層体であって、
各々の前記半導体素子と、該半導体素子の回路形成面を覆う樹脂層との間に再配線層が設けられることを特徴とする半導体素子積層体。
【0079】
(付記13) 積層された複数の半導体素子を含む半導体装置であって、
付記5記載の半導体素子積層体と、
該半導体素子積層体の底面及び側面にわたって設けられた配線基板と、
前記配線基板の前記半導体素子積層体の反対側に設けられ、前記配線基板を通じて前記半導体素子積層体に設けられた突起電極に接続された突起端子と
よりなることを特徴とする半導体装置。
【0080】
(付記14) 付記13記載の半導体装置であって、
前記配線基板は前記半導体素子積層体の底面を覆う底部と前記突起電極が形成された側面を覆う側部とよりなり、前記突起端子は前記底部に設けられることを特徴とする半導体装置。
【0081】
(付記15) 付記13記載の半導体装置であって、
前記配線基板は前記半導体素子積層体の底面を覆う底部と前記突起電極が形成された側面を覆う側部とよりなり、前記突起端子は前記側部に設けられることを特徴とする半導体装置。
【0082】
(付記16) 積層された複数の半導体素子を含む半導体装置であって、
付記9記載の半導体素子積層体と、
最下部に位置する半導体素子の回路形成面を覆う樹脂層の表面に対向して設けられた配線基板と、
前記配線基板上で前記半導体素子積層体を封止する封止樹脂と、
前記配線基板の前記半導体素子積層体の反対側に設けられ、前記配線基板を通じて、前記半導体素子積層体の最下部に位置する半導体素子の回路形成面を覆う樹脂層の表面に設けられた突起電極に接続された突起端子と
よりなることを特徴とする半導体装置。
【0083】
(付記17) 半導体素子積層体の製造方法であって、
複数の半導体素子が形成された複数の半導体基板において、隣接する半導体素子の対応する電極同士を隣接する半導体素子の境界線を跨いでボンディングワイヤにてボンディングする工程と、
各半導体基板の回路形成面に樹脂層を形成して前記ボンディングワイヤを樹脂層内に埋め込むとともに、前記複数の半導体基板を積層して一体化する工程と、
前記半導体基板と前記樹脂層とを、前記半導体素子の境界線に沿って切断する工程と、
を有することを特徴とする半導体素子積層体の製造方法。
【0084】
(付記18) 付記17記載の半導体素子積層体の製造方法であって、
前記ボンディング工程において、前記ボンディングワイヤの前記境界切を跨ぐ部分が所定の範囲にわたって前記半導体基板の面に平行となるようにボンディングすることを特徴とする半導体素子積層体の製造方法。
【0085】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、次に述べる種々の効果を実現することができる。
請求項1記載の発明によれば、樹脂層の側面に露出したボンディングワイヤを電極として各半導体装置との電気的接続を行うことができる。すなわち、積層された各半導体素子の電極には、一端が半導体素子積層体の側面に露出したボンディングワイヤが接続されている。したがって、ボンディングワイヤの露出端部を用いて外部接続用電極を形成することができ、これにより、半導体素子が積層された状態でも側面に形成された外部接続用端子により各半導体素子との電気的接続を図ることができる。また、半導体素子積層体の側面に突起電極が設けられるため、突起電極を利用して各半導体素子の電極を容易に接続することができる。例えば、突起電極はスタッドバンプにより容易に形成することができる。また、露出端部に設けられた突起電極のうち、積層方向に整列した突起電極をボンディングワイヤにより接続することにより、容易に半導体素子の対応する電極同士を接続することができる。さらに、露出端部に設けられた突起電極を用いて他の半導体素子を容易に実装することができ、半導体素子積層体の半導体素子の数を増やすことができる。また、例えば積層された半導体素子とは異なる種類の半導体素子を有する半導体素子積層体を容易に構成することができる。
【0086】
請求項2記載の発明によれば、ボンディングワイヤの露出端部に外部接続用端子を形成した場合、半導体素子の回路形成面と露出端部との間の距離が所定距離離間しているため、外部接続用端子と半導体素子の回路形成面とが電気的にショートすることを防止することができる。
【0087】
例えば、前記ボンディングワイヤの露出端部は、対応する前記半導体素子の回路形成面から距離の異なる複数の列に整列していることとしてもよい。これによれば、半導体素子の電極間のピッチが小さくて、ボンディングワイヤ間の水平方向(回路形成面に平行な方向)の距離が小さい場合でも、垂直方向の距離により隣接するボンディングワイヤ間の距離を大きく維持することができる。
【0089】
請求項3記載の発明によれば、例えば積層された半導体素子が同種類の半導体素子であって電極が配列が同じ場合、半導体素子積層体の側面に形成された突起電極を各半導体素子の対応する電極を接続するための電極として使用し、最下部に位置する半導体素子の回路形成面を覆う樹脂層の表面に設けられた突起電極を外部との接続用に使用することができる。
【0090】
請求項4記載の発明によれば、ワイヤボンディングにより容易に突起電極を接続して各半導体装置の対応する電極同士を接続することができる。
【0093】
請求項5記載の発明によれば、半導体素子積層体の側面に対向する配線基板により、半導体素子積層体の各半導体素子の電極同士を接続することができ、かつ配線基板の半導体素子積層体の反対側にハンダボール等の外部接続用端子を形成することにより容易に表面実装可能な半導体装置を形成することができる。
【0094】
請求項6記載の発明によれば、半導体素子積層体の半導体素子の電極は、最下部の半導体素子の回路形成面を覆う樹脂層の表面に設けられた突起電極に接続されているため、半導体素子積層体を一つの半導体素子と同様に扱うことにより、容易に半導体装置を形成することができる。すなわち、配線基板の片側に半導体素子積層体を実装して樹脂封止し、配線基板の反対側にハンダボール等の突起端子を形成することにより、積層された半導体素子を有する半導体装置を容易に形成することができる。
【0095】
請求項7記載の発明によれば、ボンディングワイヤの一端を隣接する半導体素子の電極に接続し、ボンディングワイヤの他端を隣接する半導体素子の他方の電極に接続することにより、ボンディングワイヤは半導体素子の境界線を跨いでアーチ状の形状となる。したがって、境界線に沿って半導体素子を切断することにより、ボンディグワイヤもほぼ中央から切断され、半導体素子に設けられた樹脂層の側面にボンディングワイヤの切断端面が露出する。この切断端面は、半導体素子の電極に接続されているため、切断端面を利用して外部接続用端子を形成することができる。これにより、半導体素子が積層された状態でも側面に形成された外部接続用端子により各半導体素子との電気的接続を図ることができる。
【0096】
また、例えば、前記ボンディング工程において、前記ボンディングワイヤの前記境界切を跨ぐ部分が所定の範囲にわたって前記半導体基板の面に平行となるようにボンディングすることとしてもよい。これにより、ボンディングワイヤ切断される部分の近傍では、ボンディングワイヤは半導体素子の回路形成面に対して一定の距離であり、切断線が多少ずれたとしても、ボンディングワイヤの切断端面と回路形成面との間の距離を一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理を説明するための図である。
【図2】ボンディングワイヤが設けられたウェーハの一部を示す斜視図である。
【図3】積層されたウェーハの一部の断面図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態による半導体素子積層体の側面図である。
【図5】ボンディングワイヤの水平部分の高さを変えた例を示す半導体素子積層体の側面図である。
【図6】図4に示す半導体素子積層体を用いて形成した半導体装置の一例の断面図である。
【図7】図6に示す半導体装置の変形例を示す断面図である。
【図8】本発明の第2の実施の形態による半導体素子積層体の斜視図である。
【図9】図8に示す半導体素子積層体の断面図である。
【図10】図9(b)に示す半導体素子積層体の側面に形成されたスタッドバンプをボンディングワイヤにより接続した例を示す断面図である。
【図11】図10に示す半導体素子積層体をパッケージした半導体装置の断面図である。
【図12】図10に示す半導体素子積層体の第1の変形例を示す断面図である。
【図13】図10に示す半導体素子積層体の第2の変形例を示す断面図である。
【図14】本発明の第3の実施の形態による半導体素子積層体を示す断面図である。
【図15】図14に示す半導体素子積層体の構成を示す図である。
【図16】長方形の半導体素子の電極をインターポーザを介して再配置した状態を説明するための斜視図である。
【図17】チップセレクト電極をボンディングワイヤにて個別に接続する構成を示図である。
【図18】チップセレクト電極を有する半導体素子の積層体の側面図である。
【図19】チップセレクト電極に対して個別に配線するインターポーザを示す図である。
【符号の説明】
2 ウェーハ
4,40 半導体素子
6 ボンディングワイヤ
8 樹脂層
8a 表面
12 スタッドバンプ
14,26,38A,38B,44 インターポーザ
14a 側部
16,36,42 アンダーフィル材
18,28 ハンダボール
20 外部接続用端子
22 電極接続部
24 ボンディングワイヤ
30 封止樹脂
44a 電極
50 ダミーチップ
Claims (7)
- 電極が形成された回路形成面を有し、積層された状態で配置された複数の半導体素子と、
各半導体素子の回路形成面上に形成され、半導体素子と同じ平面形状を有する樹脂層と、
該樹脂層内に埋め込まれ、一端が対応する半導体素子の前記電極に接合され、他端が前記樹脂層の側面に露出した露出端部を有する複数のボンディングワイヤと
を有し、
前記露出端部の各々に突起電極が設けられ、
前記露出端部に設けられた突起電極が形成された側面に他の半導体素子が実装されていることを特徴とする半導体素子積層体。 - 請求項1記載の半導体素子積層体であって、
前記ボンディングワイヤの露出端部は、対応する前記半導体素子の回路形成面から所定距離離間した状態で一列に整列していることを特徴とする半導体素子積層体。 - 請求項1記載の半導体素子積層体であって、
前記積層された状態で配置された複数の半導体素子のうち最下部に位置する半導体素子の回路形成面を覆う樹脂層の表面に、該半導体素子の電極に電気的に接続された突起電極が設けられたことを特徴とする半導体素子積層体。 - 請求項1記載の半導体素子積層体であって、
前記露出端部に設けられた突起電極のうち、積層方向に整列した突起電極はボンディングワイヤにより接続されていることを特徴とする半導体素子積層体。 - 請求項3記載の半導体素子積層体と、
該半導体素子積層体の底面に設けられた配線基板と、
前記配線基板の前記半導体素子積層体の反対側に設けられ、前記配線基板を通じて前記半導体素子積層体に設けられた突起電極に接続された突起端子と
よりなることを特徴とする半導体装置。 - 請求項5記載の半導体装置であって、
前記配線基板上で前記半導体素子積層体を封止する封止樹脂を有することを特徴とする半導体装置。 - 半導体素子積層体の製造方法であって、
複数の半導体素子が形成された複数の半導体基板において、隣接する半導体素子の対応する電極同士を隣接する半導体素子の境界線を跨いでボンディングワイヤにてボンディングする工程と、
各半導体基板の回路形成面に樹脂層を形成して前記ボンディングワイヤを樹脂層内に埋め込むとともに、前記複数の半導体基板を積層して一体化する工程と、
前記半導体基板と前記樹脂層とを、前記半導体素子の境界線に沿って切断する工程と、
を有することを特徴とする半導体素子積層体の製造方法。
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