半導体装置及び半導体装置の製造方法
【課題】半導体装置の厚さ方向のサイズを縮小化する手段を提供する。
【解決手段】半導体装置１は、第一の半導体チップ１１と、前記第一の半導体チップの電極形成面に形成された第一の導電体１３と、第二の半導体チップ２１と、前記第二の半導体チップの電極形成面に形成された第二の導電体２２と、前記第二の半導体チップの電極形成面の、前記第二の導電体が形成されていない部分に形成された第三の導電体２３と、前記第三の導電体に接続された外部電極１５と、を備え、前記第一の半導体チップの電極形成面と前記第二の半導体チップの電極形成面とが向かい合うようにして、前記第一の半導体チップが前記第二の半導体チップの電極形成面に設置され、前記第一の導電体と前記第二の導電体とが接続されている。
【解決手段】半導体装置１は、第一の半導体チップ１１と、前記第一の半導体チップの電極形成面に形成された第一の導電体１３と、第二の半導体チップ２１と、前記第二の半導体チップの電極形成面に形成された第二の導電体２２と、前記第二の半導体チップの電極形成面の、前記第二の導電体が形成されていない部分に形成された第三の導電体２３と、前記第三の導電体に接続された外部電極１５と、を備え、前記第一の半導体チップの電極形成面と前記第二の半導体チップの電極形成面とが向かい合うようにして、前記第一の半導体チップが前記第二の半導体チップの電極形成面に設置され、前記第一の導電体と前記第二の導電体とが接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップの配線が微小化するのに伴い、半導体チップの電極及び電極間隔の微細化が進んでいる。半導体チップの電極及び電極間隔の微細化によって、半導体チップをパッケージ基板上に搭載する際、半導体チップの電極とパッケージ基板の外部接続用電極とを接続するのが困難になってきている。このような問題を解決するため、以下のような構造が提案されている。
【０００３】
例えば、図１４に示すＣＯＣ（チップオンチップ）型の半導体パッケージ構造では、半導体チップ５０の電極（図示せず）と半導体チップ５１のパッド５２とが電気的に接続されている。ワイヤボンディングによって、半導体チップ５１のパッド５２とパッケージ基板５３の外部接続用電極５４とが接続されている。半導体チップ５０と半導体チップ５１との間は封止樹脂５５によって封止され、パッケージ基板５３のチップ実装面はモールド樹脂５６によって封止されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１９４３３号公報
【特許文献２】特開２００１−２４４４０６号公報
【特許文献３】特開２００９−９９７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ワイヤボンディングにより、半導体チップ５１のパッド５２をパッケージ基板５３の外部接続用電極５４に接続する場合、半導体装置（半導体パッケージ）の厚さがワイヤ５７の高さに制約され、半導体装置の厚さ方向のサイズを縮小化することが困難になる。このような課題に鑑み、本件は、半導体装置の厚さ方向のサイズを縮小する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本件の一観点による半導体装置は、第一の半導体チップと、前記第一の半導体チップの電極形成面に形成された第一の導電体と、第二の半導体チップと、前記第二の半導体チップの電極形成面に形成された第二の導電体と、前記第二の半導体チップの電極形成面の、前記第二の導電体が形成されていない部分に形成された第三の導電体と、前記第三の導電体に接続された外部電極と、を備え、前記第一の半導体チップの電極形成面と前記第二の半導体チップの電極形成面とが向かい合うようにして、前記第一の半導体チップが前記第二の半導体チップの電極形成面に設置され、前記第一の導電体と前記第二の導電体とが接続されている。
【発明の効果】
【０００７】
本件によれば、半導体装置の厚さ方向のサイズを縮小化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】図１Ａは、支持基板２の上面に半導体チップ１１及びボールパッド１２を設置した場合の半導体装置１の平面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａの一点鎖線Ａ−Ａ’における半導体装置１の断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、支持基板２のボールパッド１２の上面に半田ボール１５を搭載した場合の半導体装置１の断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、ボールパッド１２の側面にソルダーレジスト１６を形成した場合の半導体装置１の断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、ボールパッド１２の側面及び上面の一部にソルダーレジスト１６を形成した場合の半導体装置１の断面図である。
【図３】図３は、半導体チップ１１及び半田ボール１５を封止した場合の半導体装置１の断面図である。
【図４】図４は、支持基板２を除去した場合の半導体装置１の断面図である。
【図５】図５は、半導体チップ１１の上に半導体チップ２１を配置した場合の半導体装置１の断面図である。
【図６】図６は、半導体チップ１１のバンプ１３と半導体チップ２１のバンプ２２とを接続し、ボールパッド１２と半導体チップ２１のバンプ２３とを接続した場合の半導体装置１の断面図である。
【図７】図７は、半導体チップ１１と半導体チップ２１との接続関係を示す図である。
【図８】図８は、半導体チップ１１と半導体チップ２１との間を封止し、半導体チップ２１を封止した場合の半導体装置１の断面図である。
【図９】図９は、モールド樹脂１７から半田ボール１５を露出させた場合の半導体装置１の断面図である。
【図１０】図１０は、ＬＧＡ型の半導体パッケージとして、半導体装置１をメインボード４０に実装した場合の電子機器の断面図である。
【図１１】図１１は、半田ボール１５の先端をモールド樹脂１７から突出させた場合の半導体装置１の断面図である。
【図１２】図１２は、ＢＧＡ型の半導体パッケージとして、半導体装置１をメインボード４０に実装した場合の電子機器の断面図である。
【図１３】図１３は、半導体チップ１１と半導体チップ２１との接続例を示す図である。
【図１４】図１４は、ＣＯＣ（チップオンチップ）型の半導体パッケージ構造の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、発明を実施するための形態（以下、実施形態という）に係る半導体装置について説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本件は実施形態の構成に限定されない。
【００１０】
実施形態に係る半導体装置（半導体パッケージ）１及びその製造方法について説明する。まず、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、支持基板２を用意し、支持基板２の上面に半導体チップ１１及びボールパット１２を設置する。図１Ａは、支持基板２の上面に半導体チップ１１及びボールパッド１２を設置した場合の半導体装置１の平面図である。図１Ａでは、半導体チップ１１の外形を点線によって示している。図１Ｂは、図１Ａの点線Ａ−Ａ’における半導体装置１の断面図である。
【００１１】
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、支持基板２の上面の中央部分に半導体チップ１１が設置され、支持基板２の上面の中央部分を囲む外周部分に複数のボールパッド１２が設置されている。また、図１Ａ及び図１Ｂでは、半導体チップ１１が支持基板２の上面の中央部分に設置されているが、半導体チップ１１の設置位置は支持基板２の上面の中央部分には限られない。支持基板２は、例えば、有機樹脂基板である。ボールパッド１２は、例えば
、銅（Ｃｕ）等の金属を材料としている。実施形態に係る半導体装置１では、ボールパッド１２の形状は、円柱であるが、これに限らず、ボールパッド１２の形状は、直方体又は立方体であってもよい。ボールパッド１２は、外部配線の一例である。
【００１２】
半導体チップ１１の上面に複数のバンプ１３が形成されている。半導体チップ１１の上面は、図示しない電極が形成された面（電極形成面）である。バンプ１３は、半導体チップ１１の上面に形成された電極（図示せず）上に形成されている。バンプ１３は、例えば、錫（Ｓｎ）及び鉛（Ｐｂ）を主成分とするＳｎ−Ｐｂ半田バンプ、錫（Ｓｎ）及び銀（Ａｇ）を主成分とするＳｎ−Ａｇ半田バンプ、錫（Ｓｎ）及びビスマス（Ｂｉ）を主成分とするＳｎ−Ｂｉ半田バンプ、金(Ａｕ)を主体とするＡｕバンプ、銅(Ｃｕ)を主体とするＣｕバンプ等である。バンプ１３は、第一の導電体の一例である。
【００１３】
半導体チップ１１のバンプ１３が支持基板２の上層部分に埋まった状態で、半導体チップ１１を支持基板２の上面に設置してもよい。実施形態に係る半導体装置１では、半導体チップ１１のバンプ１３が支持基板２の上層部分に埋まるようにしているが、これに限らず、半導体チップ１１のバンプ１３が支持基板の上層部分に埋まらないようにしてもよい。
【００１４】
支持基板２と半導体チップ１１との間は封止樹脂１４によって封止されている。なお、図１Ａでは、封止樹脂１４の図示は省略されている。封止樹脂１４は、例えば、エポキシ樹脂等のアンダーフィル剤である。支持基板２に半導体チップ１１を設置した後、支持基板２と半導体チップ１１との間に封止樹脂１４を充填することにより、支持基板２と半導体チップ１１との間を封止樹脂１４によって封止してもよい。また、半導体チップ１１の上面に封止樹脂１４を塗布した後、支持基板２に半導体チップ１１を設置することにより、支持基板２と半導体チップ１１との間を封止樹脂１４によって封止してもよい。
【００１５】
封止樹脂１４は接着性を有しているため、支持基板２に半導体チップ１１が固定される。また、支持基板２の上面に接着性を有する剥離層を形成し、支持基板２に半導体チップ１１を固定するようにしてもよい。
【００１６】
次に、図２Ａに示すように、支持基板２のボールパッド１２の上面に半田ボール１５を搭載する。図２Ａは、支持基板２のボールパッド１２の上面に半田ボール１５を搭載した場合の半導体装置１の断面図である。ただし、支持基板２の上面に半導体チップ１１を設置する前に、支持基板２のボールパッド１２の上面に半田ボール１５を搭載してもよい。半田ボール１５は、例えば、球形状であるが、他の形状であってもよい。加熱処理（リフロー処理）を行うことにより、ボールパッド１２と半田ボール１５とを接続する。加熱処理が行われることにより、半田ボール１５が溶融し、ボールパッド１２と半田ボール１５とが接続される。半田ボール１５は、突起電極の一例である。
【００１７】
図２Ｂに示すように、半田ボール１５が周囲に広がることを抑制するソルダーレジスト１６を、ボールパッド１２の側面に形成してもよい。図２Ｂは、ボールパッド１２の側面にソルダーレジスト１６を形成した場合の半導体装置１の断面図である。図２Ｂに示すように、ソルダーレジスト１６が、ボールパッド１２の側面を覆うようにして、隣接するボールパッド１２の間に埋め込み形成されている。ソルダーレジスト１６は、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂である。例えば、ソルダーレジスト１６を支持基板２の上面全面に塗布し、露光及び現像を行うことにより、ボールパッド１２の側面にソルダーレジスト１６を形成してもよい。ソルダーレジスト１６の形成は、ボールパッド１２の上面に半田ボール１５を搭載する前に行われる。ソルダーレジスト１６は、絶縁膜の一例である。ソルダーレジスト１６は、ボールパッド１２と比較して濡れ性が劣る。そのため、ボールパッド１２の側面にソルダーレジスト１６を形成することにより、半田ボール１５が溶融
した場合における半田ボール１５の周囲への広がりが抑制される。
【００１８】
図２Ｃに示すように、ソルダーレジスト１６を、ボールパッド１２の側面に形成するとともに、ボールパッド１２の上面の一部に形成してもよい。図２Ｃは、ボールパッド１２の側面及び上面の一部にソルダーレジスト１６を形成した場合の半導体装置１の断面図である。図２Ｃに示すように、ソルダーレジスト１６が、ボールパッド１２の側面と、ボールパッド１２の上面の一部とを覆うようにして、隣接するボールパッド１２の間に埋め込み形成されている。図２Ｃに示すように、ソルダーレジスト１６が、半田ボール１５の一部を覆うようにして、隣接する半田ボール１５の間に埋め込み形成されている。ボールパッド１２の側面及び上面の一部にソルダーレジスト１６を形成することにより、半田ボール１５が溶融した場合における半田ボール１５の周囲への広がりが抑制される。
【００１９】
次いで、図３に示すように、支持基板２の上面にモールド樹脂１７を形成することにより、半導体チップ１１及び半田ボール１５を封止する。図３は、半導体チップ１１及び半田ボール１５を封止した場合の半導体装置１の断面図である。モールド樹脂１７は、半導体チップ１１の下面（裏面）及び側面を覆うとともに、半田ボール１５を覆うようにして支持基板２の上面に形成されている。半導体チップ１１の下面（裏面）は、図示しない電極が形成された面（電極形成面）の反対面である。モールド樹脂１７は、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂である。
【００２０】
次に、図４に示すように、支持基板２を除去することにより、半導体チップ１１のバンプ１３と、ボールパッド１２の下面（裏面）とを露出させる。ボールパッド１２の下面（裏面）は、半田ボール１５が形成された面の反対面である。図４は、支持基板２を除去した場合の半導体装置１の断面図である。支持基板２に対して研磨又はエッチングを行うことにより、支持基板２を除去してもよい。また、支持基板２をモールド樹脂１７から引き剥がすことにより、支持基板２を除去してもよい。
【００２１】
次いで、半導体チップ１１を裏返した後、図５に示すように、半導体チップ１１の上に半導体チップ２１を配置する。図５は、半導体チップ１１の上に半導体チップ２１を配置した場合の半導体装置１の断面図である。この場合、半導体チップ１１の上面と、半導体チップ２１の上面とが向かい合うように、半導体チップ１１及び半導体チップ２１を配置する。また、半導体チップ１１が、半導体チップ２１の上面の中央部分に位置するように、半導体チップ１１及び半導体チップ２１を配置してもよい。すなわち、半導体チップ１１を、半導体チップ２１の上面の中央部分に設置してもよい。図５では、半導体チップ１１が半導体チップ２１の上面の中央部分に設置されているが、半導体チップ１１の設置は、半導体チップ２１の上面の中央部分に限られない。半導体チップ２１の上面は、図示しない電極が形成された面（電極形成面）である。半導体チップ２１の上面に複数のバンプ２２，２３が形成されている。バンプ２２，２３は、半導体チップ２１の上面に形成された電極（図示せず）上に形成されている。バンプ２２，２３は、例えば、錫（Ｓｎ）及び鉛（Ｐｂ）を主成分とするＳｎ−Ｐｂ半田バンプ、錫（Ｓｎ）及び銀（Ａｇ）を主成分とするＳｎ−Ａｇ半田バンプ、錫（Ｓｎ）及びビスマス（Ｂｉ）を主成分とするＳｎ−Ｂｉ半田バンプ等である。
【００２２】
バンプ２２は、半導体チップ２１の上面の、半導体チップ１１が設置される部分（半導体チップ１１の設置領域）に形成されている。例えば、半導体チップ２１の上面の中央部分に半導体チップ１１が設置される場合、バンプ２２は、半導体チップ２１の上面の中央部分に形成される。バンプ２３は、半導体チップ２１の上面の、半導体チップ１１が設置されない部分（半導体チップ１１の設置領域以外の領域）に形成されている。すなわち、バンプ２３は、半導体チップ２１の上面の、バンプ２２が形成されていない部分に形成されている。例えば、半導体チップ２１の上面の中央部分に半導体チップ１１が設置される
場合、バンプ２３は、半導体チップ２１の上面の外周部分に形成される。半導体チップ２１の上面の外周部分は、半導体チップ２１の上面の中央部分を囲む領域である。バンプ２２は、第二の導電体の一例である。バンプ２３は、第三の導電体の一例である。
【００２３】
次に、半導体装置１を加熱炉に搬送した後、加熱処理（リフロー処理）を行うことにより、図６に示すように、半導体チップ１１のバンプ１３と半導体チップ２１のバンプ２２とを接続し、ボールパッド１２と半導体チップ２１のバンプ２３とを接続する。加熱処理を行う際に、半導体チップ１１及び半導体チップ２１の一方又は両方に対して荷重を加えてもよい。図６は、半導体チップ１１のバンプ１３と半導体チップ２１のバンプ２２とを接続し、ボールパッド１２と半導体チップ２１のバンプ２３とを接続した場合の半導体装置１の断面図である。
【００２４】
図６では、半導体チップ１１のバンプ１３と半導体チップ２１のバンプ２２とが全て接続されている例を示している。図６では、バンプ１３とバンプ２２が完全に溶融して一体化した状態を示しているが、電気的に接続されていれば、バンプ１３とバンプ２２の溶融の程度は問わない。
【００２５】
加熱処理が行われることにより、半導体チップ１１のバンプ１３及び半導体チップ２１のバンプ２２が溶融し、半導体チップ１１のバンプ１３と半導体チップ２１のバンプ２２とが接続される。その結果、半導体チップ１１のバンプ１３と半導体チップ２１のバンプ２２とが電気的に接続される。半導体チップ１１のバンプ１３及び半導体チップ２１のバンプ２２が溶融することにより、半導体チップ１１のバンプ１３と半導体チップ２１のバンプ２２とが一体化されたバンプが、半導体チップ１１と半導体チップ２１との間に形成される。加熱処理が行われることにより、半導体チップ２１のバンプ２３が溶融し、半導体チップ２１のバンプ２３がボールパッド１２の下面（裏面）に接続される。その結果、ボールパッド１２と半導体チップ２１のバンプ２３とが電気的に接続される。
【００２６】
図７は、半導体チップ１１と半導体チップ２１との接続関係を示す図であり、図７の（Ａ）は、半導体装置１の断面図である。図７の（Ｂ）は、図７の（Ａ）の点線で示す部分における半導体装置１の平面図である。図７の（Ｂ）では、半導体チップ１１、２１、封止樹脂１４及びモールド樹脂１７の図示は省略している。図７の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、半導体チップ２１は、内部に形成された内部配線２４を有している。図７の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、半導体チップ２１のバンプ２２は、半導体チップ２１の内部配線２４と電気的に接続されており、半導体チップ２１のバンプ２３は、半導体チップ２１の内部配線２４と電気的に接続されている。したがって、半導体チップ２１のバンプ２２と、半導体チップ２１のバンプ２３とは、半導体チップ２１の内部配線２４を介して電気的に接続されている。
【００２７】
次いで、図８に示すように、封止樹脂２５によって半導体チップ１１と半導体チップ２１との間を封止する。次に、図８に示すように、半導体チップ２１の下面（裏面）にモールド樹脂２６を形成することにより、半導体チップ２１を封止する。半導体チップ２１の下面（裏面）は、図示しない電極が形成された面（電極形成面）の反対面である。図８は、半導体チップ１１と半導体チップ２１との間を封止し、半導体チップ２１を封止した場合の半導体装置１の断面図である。
【００２８】
封止樹脂２５は、アンダーフィル剤であり、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂である。半導体チップ１１と半導体チップ２１との間に封止樹脂２５を充填することにより、半導体チップ１１と半導体チップ２１との間を封止樹脂２５によって封止してもよい。また、半導体チップ１１の上面側に封止樹脂２５を塗布した後、半導体チップ１１の上に半導体チップ２１を設置することにより、半導体チップ１１と半導体チップ２１との間を封止樹脂
２５によって封止してもよい。モールド樹脂２６は、半導体チップ２１を覆うようにして半導体チップ２１の下面（裏面）に形成されている。モールド樹脂２６は、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂である。
【００２９】
次いで、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法でモールド樹脂１７を研磨する
ことにより、図９に示すように、モールド樹脂１７から半田ボール１５を露出させる。図９は、モールド樹脂１７から半田ボール１５を露出させた場合の半導体装置１の断面図である。図９に示すように、モールド樹脂１７が薄層化されているとともに、半田ボール１５の先端が平坦化されている。モールド樹脂１７が薄層化され、半田ボール１５の先端が平坦化されることにより、モールド樹脂１７の厚み（高さ）と、半田ボール１５及びボールパッド１２を併せた厚み（高さ）とが同一になる。また、予めモールド樹脂１７を形成する工程において、モールド樹脂１７の厚みを半田ボール１５の一部が露出する厚みにしてもよい。
【００３０】
図９に示す半導体装置１を、ＬＧＡ（Land Grid Array）型の半導体パッケージとして
、メインボード（配線基板）４０に実装してもよい。図１０は、ＬＧＡ型の半導体パッケージとして、半導体装置１をメインボード４０に実装した場合の電子機器の断面図である。図１０に示すように、メインボード４０の上に半導体装置１が設置され、半導体装置１とメインボード４０との間にＬＧＡソケット４１が設置され、ＬＧＡソケット４１を介して半導体装置１とメインボード４０とが接続されている。
【００３１】
ＬＧＡソケット４１は、接続端子としてのピン（リード）４２を有している。ＬＧＡソケット４１のピン４２は、ＬＧＡソケット４１を貫通し、ＬＧＡソケット４１の上面及び下面から突出している。メインボード４０の上面（半導体装置１が実装された面）には、端子電極４３が設けられている。メインボード４０の端子電極４３とＬＧＡソケット４１のピン４２とが接続され、半導体装置１の半田ボール１５とＬＧＡソケット４１のピン４２とが接続される。したがって、ＬＧＡソケット４１のピン４２は、半導体装置１の半田ボール１５とメインボード４０の端子電極４３とを電気的に接続する。これにより、ＬＧＡソケット４１を介して、半導体装置１とメインボード４０とが電気的に接続される。
【００３２】
モールド樹脂１７から半田ボール１５を露出させた後、図１１に示すように、半田ボール１５の先端を再び球形状にすることにより、半田ボール１５の先端をモールド樹脂１７から突出させてもよい。図１１は、半田ボール１５の先端をモールド樹脂１７から突出させた場合の半導体装置１の断面図である。例えば、半田ボール１５の平坦化された先端に半田粒子を形成し、加熱処理（リフロー処理）を行うことにより、半田ボール１５の先端を球形状に再形成してもよい。また、例えば、半田ボール１５の平坦化された先端に、更に、半田ボールを搭載し、加熱処理（リフロー処理）を行うことにより、半田ボール１５の先端を球形状に再形成してもよい。
【００３３】
図１１に示す半導体装置１を、ＢＧＡ（Ball Grid Array）型の半導体パッケージとし
て、メインボード４０に実装してもよい。図１２は、ＢＧＡ型の半導体パッケージとして、半導体装置１をメインボード４０に実装した場合の電子機器の断面図である。図１２に示すように、メインボード４０の上に半導体装置１が設置され、半田ボール１５を介して半導体装置１とメインボード４０とが接続されている。メインボード４０の上面（半導体装置１が実装された面）には、端子電極４３が設けられている。加熱処理（リフロー処理）を行うことにより、半田ボール１５とメインボード４０の端子電極４３とが接続される。これにより、半導体装置１とメインボード４０とが電気的に接続される。
【００３４】
図１３は、半導体チップ１１と半導体チップ２１との接続例を示す図である。図１３において、実線Ａは、半導体装置１の外形部分を示しており、点線Ｂは、半導体チップ１１
の外形部分を示しており、一点鎖線Ｃは、半導体チップ２１の外形部分を示している。半導体装置１を平面視した場合、バンプ１３とバンプ２２とが重なるため、図１３においては、バンプ２２の符号が（）内に示されている。
【００３５】
図１３に示すように、半導体チップ１１のバンプ１３と半導体チップ２１のバンプ２２とが接続されている。図１３に示すように、ボールパッド１２と接続されたバンプ２３のそれぞれは、半導体チップ２１の内部配線２４と接続されている。内部配線２４は、半導体チップ２１のバンプ２２と接続されている。
【００３６】
半導体チップ１１のバンプ１３は、半導体チップ２１のバンプ２２と電気的に接続され、バンプ２２は、半導体チップ２１の内部配線２４と電気的に接続されている。半導体チップ２１の内部配線２４は、半導体チップ２１のバンプ２３と電気的に接続され、バンプ２３は、ボールパッド１２と電気的に接続されている。ボールパッド１２は、半田ボール１５と電気的に接続されている。したがって、半導体チップ１１のバンプ１３は、半導体チップ２１のバンプ２２、内部配線２４及び半導体チップ２１のバンプ２３を介して、ボールパッド１２及び半田ボール１５と電気的に接続されている。ボールパッド１２及び半田ボール１５が、外部電極の一例である。半導体チップ２１のバンプ２２、内部配線２４及び半導体チップ２１のバンプ２３によって、半導体チップ１１のバンプ１３から半田ボール１５への配線の引き回しが可能となる。
【００３７】
実施形態に係る半導体装置１は、ワイヤボンディングを用いずに、半導体チップ１１のバンプ１３と半田ボール１５とが電気的に接続されている。したがって、ワイヤボンディングを用いて、チップの電極と外部接続用端子とを接続する場合と比較して、半導体装置１の厚さ方向（チップ積層方向）のサイズを縮小化することができる。
【００３８】
実施形態に係る半導体装置１は、半導体チップ１１のバンプ１３と半導体チップ２１のバンプ２２との間には、ビアや配線が設けられていない。半導体チップ１１のバンプ１３と半導体チップ２１のバンプ２２とが直接接続されることにより、半導体チップ１１のバンプ１３と半導体チップ２１のバンプ２２との間にビアや配線を設ける場合と比較して、半導体装置１の厚さ方向（チップ積層方向）のサイズを縮小化することができる。
【００３９】
実施形態に係る半導体装置１では、ビアや配線を接続するための加圧処理や加熱処理が不要である。したがって、半導体チップ１１のバンプ１３と半導体チップ２１のバンプ２２との間にビアや配線を設ける場合と比較して、実施形態に係る半導体装置１の製造方法は、製造工程を簡易化することが可能となる。また、半導体チップ１１のバンプ１３と半導体チップ２１のバンプ２２との間にビアや配線を設ける場合、封止樹脂１４及び２５に貫通孔を形成し、貫通孔にビアや配線を設ける。実施形態に係る半導体装置１では、封止樹脂１４及び２５に貫通孔を形成する処理が不要である。したがって、封止樹脂１４及び２５に貫通孔を形成する場合と比較して、実施形態に係る半導体装置１の製造方法は、製造工程を簡易化することが可能となる。
【００４０】
図１４に示す半導体装置１では、ワイヤボンディングにより、半導体チップ５１のパッド５２をパッケージ基板５３の外部接続用電極５４に接続する場合、半導体装置（半導体パッケージ）の厚さがワイヤ５７の高さに制約され、半導体装置の厚さ方向のサイズを縮小化することが困難であった。しかし、本発明の実施形態を示す図９及び図１１では、半導体チップ１１が、接続されたバンプ１３及びバンプ２２を介して、半導体チップ２１と電気的に接続されているので、ワイヤ５７の高さに制約されることなく、半導体装置１の厚さ方向のサイズを縮小化することができる。
【００４１】
実施形態によれば、半導体装置１の反りを抑制することができる。半導体装置１は、対
向して配置された半導体チップ１１及び半導体チップ２１を備えている。また、半導体装置１は、半導体チップ１１を覆うようにして形成されたモールド樹脂１７と、半導体チップ２１を覆うようにして形成されたモールド樹脂２６とを備えている。したがって、モールド樹脂１７及びモールド樹脂２６が対向して形成されている。
【００４２】
モールド樹脂１７及びモールド樹脂２６が対向して形成されているため、半導体チップ１１に対する応力と半導体チップ２１に対する応力との不均衡が抑制される。半導体チップ１１に対する応力と半導体チップ２１に対する応力とが均衡しない場合と比較して、実施形態に係る半導体装置１の反りが低減される。例えば、モールド樹脂１７が形成され、モールド樹脂２６が形成されていない場合、半導体チップ１１に対する応力が半導体チップ２１に対する応力よりも強く、半導体チップ１１に対する応力と半導体チップ２１に対する応力とが不均衡になる。例えば、モールド樹脂２６が形成され、モールド樹脂１７が形成されていない場合、半導体チップ２１に対する応力が半導体チップ１１に対する応力よりも強く、半導体チップ１１に対する応力と半導体チップ２１に対する応力とが不均衡になる。
【符号の説明】
【００４３】
１ 半導体装置
２ 支持基板
１１、２１ 半導体チップ
１２ ボールパッド
１３、２２、２３ バンプ
１４、２５ 封止樹脂
１５ 半田ボール
１６ ソルダーレジスト
１７、２６ モールド樹脂
２４ 内部配線
４０ メインボード
４１ ＬＧＡソケット
４２ ピン
４３ 端子電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップの配線が微小化するのに伴い、半導体チップの電極及び電極間隔の微細化が進んでいる。半導体チップの電極及び電極間隔の微細化によって、半導体チップをパッケージ基板上に搭載する際、半導体チップの電極とパッケージ基板の外部接続用電極とを接続するのが困難になってきている。このような問題を解決するため、以下のような構造が提案されている。
【０００３】
例えば、図１４に示すＣＯＣ（チップオンチップ）型の半導体パッケージ構造では、半導体チップ５０の電極（図示せず）と半導体チップ５１のパッド５２とが電気的に接続されている。ワイヤボンディングによって、半導体チップ５１のパッド５２とパッケージ基板５３の外部接続用電極５４とが接続されている。半導体チップ５０と半導体チップ５１との間は封止樹脂５５によって封止され、パッケージ基板５３のチップ実装面はモールド樹脂５６によって封止されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１９４３３号公報
【特許文献２】特開２００１−２４４４０６号公報
【特許文献３】特開２００９−９９７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ワイヤボンディングにより、半導体チップ５１のパッド５２をパッケージ基板５３の外部接続用電極５４に接続する場合、半導体装置（半導体パッケージ）の厚さがワイヤ５７の高さに制約され、半導体装置の厚さ方向のサイズを縮小化することが困難になる。このような課題に鑑み、本件は、半導体装置の厚さ方向のサイズを縮小する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本件の一観点による半導体装置は、第一の半導体チップと、前記第一の半導体チップの電極形成面に形成された第一の導電体と、第二の半導体チップと、前記第二の半導体チップの電極形成面に形成された第二の導電体と、前記第二の半導体チップの電極形成面の、前記第二の導電体が形成されていない部分に形成された第三の導電体と、前記第三の導電体に接続された外部電極と、を備え、前記第一の半導体チップの電極形成面と前記第二の半導体チップの電極形成面とが向かい合うようにして、前記第一の半導体チップが前記第二の半導体チップの電極形成面に設置され、前記第一の導電体と前記第二の導電体とが接続されている。
【発明の効果】
【０００７】
本件によれば、半導体装置の厚さ方向のサイズを縮小化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】図１Ａは、支持基板２の上面に半導体チップ１１及びボールパッド１２を設置した場合の半導体装置１の平面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａの一点鎖線Ａ−Ａ’における半導体装置１の断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、支持基板２のボールパッド１２の上面に半田ボール１５を搭載した場合の半導体装置１の断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、ボールパッド１２の側面にソルダーレジスト１６を形成した場合の半導体装置１の断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、ボールパッド１２の側面及び上面の一部にソルダーレジスト１６を形成した場合の半導体装置１の断面図である。
【図３】図３は、半導体チップ１１及び半田ボール１５を封止した場合の半導体装置１の断面図である。
【図４】図４は、支持基板２を除去した場合の半導体装置１の断面図である。
【図５】図５は、半導体チップ１１の上に半導体チップ２１を配置した場合の半導体装置１の断面図である。
【図６】図６は、半導体チップ１１のバンプ１３と半導体チップ２１のバンプ２２とを接続し、ボールパッド１２と半導体チップ２１のバンプ２３とを接続した場合の半導体装置１の断面図である。
【図７】図７は、半導体チップ１１と半導体チップ２１との接続関係を示す図である。
【図８】図８は、半導体チップ１１と半導体チップ２１との間を封止し、半導体チップ２１を封止した場合の半導体装置１の断面図である。
【図９】図９は、モールド樹脂１７から半田ボール１５を露出させた場合の半導体装置１の断面図である。
【図１０】図１０は、ＬＧＡ型の半導体パッケージとして、半導体装置１をメインボード４０に実装した場合の電子機器の断面図である。
【図１１】図１１は、半田ボール１５の先端をモールド樹脂１７から突出させた場合の半導体装置１の断面図である。
【図１２】図１２は、ＢＧＡ型の半導体パッケージとして、半導体装置１をメインボード４０に実装した場合の電子機器の断面図である。
【図１３】図１３は、半導体チップ１１と半導体チップ２１との接続例を示す図である。
【図１４】図１４は、ＣＯＣ（チップオンチップ）型の半導体パッケージ構造の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、発明を実施するための形態（以下、実施形態という）に係る半導体装置について説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本件は実施形態の構成に限定されない。
【００１０】
実施形態に係る半導体装置（半導体パッケージ）１及びその製造方法について説明する。まず、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、支持基板２を用意し、支持基板２の上面に半導体チップ１１及びボールパット１２を設置する。図１Ａは、支持基板２の上面に半導体チップ１１及びボールパッド１２を設置した場合の半導体装置１の平面図である。図１Ａでは、半導体チップ１１の外形を点線によって示している。図１Ｂは、図１Ａの点線Ａ−Ａ’における半導体装置１の断面図である。
【００１１】
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、支持基板２の上面の中央部分に半導体チップ１１が設置され、支持基板２の上面の中央部分を囲む外周部分に複数のボールパッド１２が設置されている。また、図１Ａ及び図１Ｂでは、半導体チップ１１が支持基板２の上面の中央部分に設置されているが、半導体チップ１１の設置位置は支持基板２の上面の中央部分には限られない。支持基板２は、例えば、有機樹脂基板である。ボールパッド１２は、例えば
、銅（Ｃｕ）等の金属を材料としている。実施形態に係る半導体装置１では、ボールパッド１２の形状は、円柱であるが、これに限らず、ボールパッド１２の形状は、直方体又は立方体であってもよい。ボールパッド１２は、外部配線の一例である。
【００１２】
半導体チップ１１の上面に複数のバンプ１３が形成されている。半導体チップ１１の上面は、図示しない電極が形成された面（電極形成面）である。バンプ１３は、半導体チップ１１の上面に形成された電極（図示せず）上に形成されている。バンプ１３は、例えば、錫（Ｓｎ）及び鉛（Ｐｂ）を主成分とするＳｎ−Ｐｂ半田バンプ、錫（Ｓｎ）及び銀（Ａｇ）を主成分とするＳｎ−Ａｇ半田バンプ、錫（Ｓｎ）及びビスマス（Ｂｉ）を主成分とするＳｎ−Ｂｉ半田バンプ、金(Ａｕ)を主体とするＡｕバンプ、銅(Ｃｕ)を主体とするＣｕバンプ等である。バンプ１３は、第一の導電体の一例である。
【００１３】
半導体チップ１１のバンプ１３が支持基板２の上層部分に埋まった状態で、半導体チップ１１を支持基板２の上面に設置してもよい。実施形態に係る半導体装置１では、半導体チップ１１のバンプ１３が支持基板２の上層部分に埋まるようにしているが、これに限らず、半導体チップ１１のバンプ１３が支持基板の上層部分に埋まらないようにしてもよい。
【００１４】
支持基板２と半導体チップ１１との間は封止樹脂１４によって封止されている。なお、図１Ａでは、封止樹脂１４の図示は省略されている。封止樹脂１４は、例えば、エポキシ樹脂等のアンダーフィル剤である。支持基板２に半導体チップ１１を設置した後、支持基板２と半導体チップ１１との間に封止樹脂１４を充填することにより、支持基板２と半導体チップ１１との間を封止樹脂１４によって封止してもよい。また、半導体チップ１１の上面に封止樹脂１４を塗布した後、支持基板２に半導体チップ１１を設置することにより、支持基板２と半導体チップ１１との間を封止樹脂１４によって封止してもよい。
【００１５】
封止樹脂１４は接着性を有しているため、支持基板２に半導体チップ１１が固定される。また、支持基板２の上面に接着性を有する剥離層を形成し、支持基板２に半導体チップ１１を固定するようにしてもよい。
【００１６】
次に、図２Ａに示すように、支持基板２のボールパッド１２の上面に半田ボール１５を搭載する。図２Ａは、支持基板２のボールパッド１２の上面に半田ボール１５を搭載した場合の半導体装置１の断面図である。ただし、支持基板２の上面に半導体チップ１１を設置する前に、支持基板２のボールパッド１２の上面に半田ボール１５を搭載してもよい。半田ボール１５は、例えば、球形状であるが、他の形状であってもよい。加熱処理（リフロー処理）を行うことにより、ボールパッド１２と半田ボール１５とを接続する。加熱処理が行われることにより、半田ボール１５が溶融し、ボールパッド１２と半田ボール１５とが接続される。半田ボール１５は、突起電極の一例である。
【００１７】
図２Ｂに示すように、半田ボール１５が周囲に広がることを抑制するソルダーレジスト１６を、ボールパッド１２の側面に形成してもよい。図２Ｂは、ボールパッド１２の側面にソルダーレジスト１６を形成した場合の半導体装置１の断面図である。図２Ｂに示すように、ソルダーレジスト１６が、ボールパッド１２の側面を覆うようにして、隣接するボールパッド１２の間に埋め込み形成されている。ソルダーレジスト１６は、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂である。例えば、ソルダーレジスト１６を支持基板２の上面全面に塗布し、露光及び現像を行うことにより、ボールパッド１２の側面にソルダーレジスト１６を形成してもよい。ソルダーレジスト１６の形成は、ボールパッド１２の上面に半田ボール１５を搭載する前に行われる。ソルダーレジスト１６は、絶縁膜の一例である。ソルダーレジスト１６は、ボールパッド１２と比較して濡れ性が劣る。そのため、ボールパッド１２の側面にソルダーレジスト１６を形成することにより、半田ボール１５が溶融
した場合における半田ボール１５の周囲への広がりが抑制される。
【００１８】
図２Ｃに示すように、ソルダーレジスト１６を、ボールパッド１２の側面に形成するとともに、ボールパッド１２の上面の一部に形成してもよい。図２Ｃは、ボールパッド１２の側面及び上面の一部にソルダーレジスト１６を形成した場合の半導体装置１の断面図である。図２Ｃに示すように、ソルダーレジスト１６が、ボールパッド１２の側面と、ボールパッド１２の上面の一部とを覆うようにして、隣接するボールパッド１２の間に埋め込み形成されている。図２Ｃに示すように、ソルダーレジスト１６が、半田ボール１５の一部を覆うようにして、隣接する半田ボール１５の間に埋め込み形成されている。ボールパッド１２の側面及び上面の一部にソルダーレジスト１６を形成することにより、半田ボール１５が溶融した場合における半田ボール１５の周囲への広がりが抑制される。
【００１９】
次いで、図３に示すように、支持基板２の上面にモールド樹脂１７を形成することにより、半導体チップ１１及び半田ボール１５を封止する。図３は、半導体チップ１１及び半田ボール１５を封止した場合の半導体装置１の断面図である。モールド樹脂１７は、半導体チップ１１の下面（裏面）及び側面を覆うとともに、半田ボール１５を覆うようにして支持基板２の上面に形成されている。半導体チップ１１の下面（裏面）は、図示しない電極が形成された面（電極形成面）の反対面である。モールド樹脂１７は、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂である。
【００２０】
次に、図４に示すように、支持基板２を除去することにより、半導体チップ１１のバンプ１３と、ボールパッド１２の下面（裏面）とを露出させる。ボールパッド１２の下面（裏面）は、半田ボール１５が形成された面の反対面である。図４は、支持基板２を除去した場合の半導体装置１の断面図である。支持基板２に対して研磨又はエッチングを行うことにより、支持基板２を除去してもよい。また、支持基板２をモールド樹脂１７から引き剥がすことにより、支持基板２を除去してもよい。
【００２１】
次いで、半導体チップ１１を裏返した後、図５に示すように、半導体チップ１１の上に半導体チップ２１を配置する。図５は、半導体チップ１１の上に半導体チップ２１を配置した場合の半導体装置１の断面図である。この場合、半導体チップ１１の上面と、半導体チップ２１の上面とが向かい合うように、半導体チップ１１及び半導体チップ２１を配置する。また、半導体チップ１１が、半導体チップ２１の上面の中央部分に位置するように、半導体チップ１１及び半導体チップ２１を配置してもよい。すなわち、半導体チップ１１を、半導体チップ２１の上面の中央部分に設置してもよい。図５では、半導体チップ１１が半導体チップ２１の上面の中央部分に設置されているが、半導体チップ１１の設置は、半導体チップ２１の上面の中央部分に限られない。半導体チップ２１の上面は、図示しない電極が形成された面（電極形成面）である。半導体チップ２１の上面に複数のバンプ２２，２３が形成されている。バンプ２２，２３は、半導体チップ２１の上面に形成された電極（図示せず）上に形成されている。バンプ２２，２３は、例えば、錫（Ｓｎ）及び鉛（Ｐｂ）を主成分とするＳｎ−Ｐｂ半田バンプ、錫（Ｓｎ）及び銀（Ａｇ）を主成分とするＳｎ−Ａｇ半田バンプ、錫（Ｓｎ）及びビスマス（Ｂｉ）を主成分とするＳｎ−Ｂｉ半田バンプ等である。
【００２２】
バンプ２２は、半導体チップ２１の上面の、半導体チップ１１が設置される部分（半導体チップ１１の設置領域）に形成されている。例えば、半導体チップ２１の上面の中央部分に半導体チップ１１が設置される場合、バンプ２２は、半導体チップ２１の上面の中央部分に形成される。バンプ２３は、半導体チップ２１の上面の、半導体チップ１１が設置されない部分（半導体チップ１１の設置領域以外の領域）に形成されている。すなわち、バンプ２３は、半導体チップ２１の上面の、バンプ２２が形成されていない部分に形成されている。例えば、半導体チップ２１の上面の中央部分に半導体チップ１１が設置される
場合、バンプ２３は、半導体チップ２１の上面の外周部分に形成される。半導体チップ２１の上面の外周部分は、半導体チップ２１の上面の中央部分を囲む領域である。バンプ２２は、第二の導電体の一例である。バンプ２３は、第三の導電体の一例である。
【００２３】
次に、半導体装置１を加熱炉に搬送した後、加熱処理（リフロー処理）を行うことにより、図６に示すように、半導体チップ１１のバンプ１３と半導体チップ２１のバンプ２２とを接続し、ボールパッド１２と半導体チップ２１のバンプ２３とを接続する。加熱処理を行う際に、半導体チップ１１及び半導体チップ２１の一方又は両方に対して荷重を加えてもよい。図６は、半導体チップ１１のバンプ１３と半導体チップ２１のバンプ２２とを接続し、ボールパッド１２と半導体チップ２１のバンプ２３とを接続した場合の半導体装置１の断面図である。
【００２４】
図６では、半導体チップ１１のバンプ１３と半導体チップ２１のバンプ２２とが全て接続されている例を示している。図６では、バンプ１３とバンプ２２が完全に溶融して一体化した状態を示しているが、電気的に接続されていれば、バンプ１３とバンプ２２の溶融の程度は問わない。
【００２５】
加熱処理が行われることにより、半導体チップ１１のバンプ１３及び半導体チップ２１のバンプ２２が溶融し、半導体チップ１１のバンプ１３と半導体チップ２１のバンプ２２とが接続される。その結果、半導体チップ１１のバンプ１３と半導体チップ２１のバンプ２２とが電気的に接続される。半導体チップ１１のバンプ１３及び半導体チップ２１のバンプ２２が溶融することにより、半導体チップ１１のバンプ１３と半導体チップ２１のバンプ２２とが一体化されたバンプが、半導体チップ１１と半導体チップ２１との間に形成される。加熱処理が行われることにより、半導体チップ２１のバンプ２３が溶融し、半導体チップ２１のバンプ２３がボールパッド１２の下面（裏面）に接続される。その結果、ボールパッド１２と半導体チップ２１のバンプ２３とが電気的に接続される。
【００２６】
図７は、半導体チップ１１と半導体チップ２１との接続関係を示す図であり、図７の（Ａ）は、半導体装置１の断面図である。図７の（Ｂ）は、図７の（Ａ）の点線で示す部分における半導体装置１の平面図である。図７の（Ｂ）では、半導体チップ１１、２１、封止樹脂１４及びモールド樹脂１７の図示は省略している。図７の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、半導体チップ２１は、内部に形成された内部配線２４を有している。図７の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、半導体チップ２１のバンプ２２は、半導体チップ２１の内部配線２４と電気的に接続されており、半導体チップ２１のバンプ２３は、半導体チップ２１の内部配線２４と電気的に接続されている。したがって、半導体チップ２１のバンプ２２と、半導体チップ２１のバンプ２３とは、半導体チップ２１の内部配線２４を介して電気的に接続されている。
【００２７】
次いで、図８に示すように、封止樹脂２５によって半導体チップ１１と半導体チップ２１との間を封止する。次に、図８に示すように、半導体チップ２１の下面（裏面）にモールド樹脂２６を形成することにより、半導体チップ２１を封止する。半導体チップ２１の下面（裏面）は、図示しない電極が形成された面（電極形成面）の反対面である。図８は、半導体チップ１１と半導体チップ２１との間を封止し、半導体チップ２１を封止した場合の半導体装置１の断面図である。
【００２８】
封止樹脂２５は、アンダーフィル剤であり、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂である。半導体チップ１１と半導体チップ２１との間に封止樹脂２５を充填することにより、半導体チップ１１と半導体チップ２１との間を封止樹脂２５によって封止してもよい。また、半導体チップ１１の上面側に封止樹脂２５を塗布した後、半導体チップ１１の上に半導体チップ２１を設置することにより、半導体チップ１１と半導体チップ２１との間を封止樹脂
２５によって封止してもよい。モールド樹脂２６は、半導体チップ２１を覆うようにして半導体チップ２１の下面（裏面）に形成されている。モールド樹脂２６は、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂である。
【００２９】
次いで、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法でモールド樹脂１７を研磨する
ことにより、図９に示すように、モールド樹脂１７から半田ボール１５を露出させる。図９は、モールド樹脂１７から半田ボール１５を露出させた場合の半導体装置１の断面図である。図９に示すように、モールド樹脂１７が薄層化されているとともに、半田ボール１５の先端が平坦化されている。モールド樹脂１７が薄層化され、半田ボール１５の先端が平坦化されることにより、モールド樹脂１７の厚み（高さ）と、半田ボール１５及びボールパッド１２を併せた厚み（高さ）とが同一になる。また、予めモールド樹脂１７を形成する工程において、モールド樹脂１７の厚みを半田ボール１５の一部が露出する厚みにしてもよい。
【００３０】
図９に示す半導体装置１を、ＬＧＡ（Land Grid Array）型の半導体パッケージとして
、メインボード（配線基板）４０に実装してもよい。図１０は、ＬＧＡ型の半導体パッケージとして、半導体装置１をメインボード４０に実装した場合の電子機器の断面図である。図１０に示すように、メインボード４０の上に半導体装置１が設置され、半導体装置１とメインボード４０との間にＬＧＡソケット４１が設置され、ＬＧＡソケット４１を介して半導体装置１とメインボード４０とが接続されている。
【００３１】
ＬＧＡソケット４１は、接続端子としてのピン（リード）４２を有している。ＬＧＡソケット４１のピン４２は、ＬＧＡソケット４１を貫通し、ＬＧＡソケット４１の上面及び下面から突出している。メインボード４０の上面（半導体装置１が実装された面）には、端子電極４３が設けられている。メインボード４０の端子電極４３とＬＧＡソケット４１のピン４２とが接続され、半導体装置１の半田ボール１５とＬＧＡソケット４１のピン４２とが接続される。したがって、ＬＧＡソケット４１のピン４２は、半導体装置１の半田ボール１５とメインボード４０の端子電極４３とを電気的に接続する。これにより、ＬＧＡソケット４１を介して、半導体装置１とメインボード４０とが電気的に接続される。
【００３２】
モールド樹脂１７から半田ボール１５を露出させた後、図１１に示すように、半田ボール１５の先端を再び球形状にすることにより、半田ボール１５の先端をモールド樹脂１７から突出させてもよい。図１１は、半田ボール１５の先端をモールド樹脂１７から突出させた場合の半導体装置１の断面図である。例えば、半田ボール１５の平坦化された先端に半田粒子を形成し、加熱処理（リフロー処理）を行うことにより、半田ボール１５の先端を球形状に再形成してもよい。また、例えば、半田ボール１５の平坦化された先端に、更に、半田ボールを搭載し、加熱処理（リフロー処理）を行うことにより、半田ボール１５の先端を球形状に再形成してもよい。
【００３３】
図１１に示す半導体装置１を、ＢＧＡ（Ball Grid Array）型の半導体パッケージとし
て、メインボード４０に実装してもよい。図１２は、ＢＧＡ型の半導体パッケージとして、半導体装置１をメインボード４０に実装した場合の電子機器の断面図である。図１２に示すように、メインボード４０の上に半導体装置１が設置され、半田ボール１５を介して半導体装置１とメインボード４０とが接続されている。メインボード４０の上面（半導体装置１が実装された面）には、端子電極４３が設けられている。加熱処理（リフロー処理）を行うことにより、半田ボール１５とメインボード４０の端子電極４３とが接続される。これにより、半導体装置１とメインボード４０とが電気的に接続される。
【００３４】
図１３は、半導体チップ１１と半導体チップ２１との接続例を示す図である。図１３において、実線Ａは、半導体装置１の外形部分を示しており、点線Ｂは、半導体チップ１１
の外形部分を示しており、一点鎖線Ｃは、半導体チップ２１の外形部分を示している。半導体装置１を平面視した場合、バンプ１３とバンプ２２とが重なるため、図１３においては、バンプ２２の符号が（）内に示されている。
【００３５】
図１３に示すように、半導体チップ１１のバンプ１３と半導体チップ２１のバンプ２２とが接続されている。図１３に示すように、ボールパッド１２と接続されたバンプ２３のそれぞれは、半導体チップ２１の内部配線２４と接続されている。内部配線２４は、半導体チップ２１のバンプ２２と接続されている。
【００３６】
半導体チップ１１のバンプ１３は、半導体チップ２１のバンプ２２と電気的に接続され、バンプ２２は、半導体チップ２１の内部配線２４と電気的に接続されている。半導体チップ２１の内部配線２４は、半導体チップ２１のバンプ２３と電気的に接続され、バンプ２３は、ボールパッド１２と電気的に接続されている。ボールパッド１２は、半田ボール１５と電気的に接続されている。したがって、半導体チップ１１のバンプ１３は、半導体チップ２１のバンプ２２、内部配線２４及び半導体チップ２１のバンプ２３を介して、ボールパッド１２及び半田ボール１５と電気的に接続されている。ボールパッド１２及び半田ボール１５が、外部電極の一例である。半導体チップ２１のバンプ２２、内部配線２４及び半導体チップ２１のバンプ２３によって、半導体チップ１１のバンプ１３から半田ボール１５への配線の引き回しが可能となる。
【００３７】
実施形態に係る半導体装置１は、ワイヤボンディングを用いずに、半導体チップ１１のバンプ１３と半田ボール１５とが電気的に接続されている。したがって、ワイヤボンディングを用いて、チップの電極と外部接続用端子とを接続する場合と比較して、半導体装置１の厚さ方向（チップ積層方向）のサイズを縮小化することができる。
【００３８】
実施形態に係る半導体装置１は、半導体チップ１１のバンプ１３と半導体チップ２１のバンプ２２との間には、ビアや配線が設けられていない。半導体チップ１１のバンプ１３と半導体チップ２１のバンプ２２とが直接接続されることにより、半導体チップ１１のバンプ１３と半導体チップ２１のバンプ２２との間にビアや配線を設ける場合と比較して、半導体装置１の厚さ方向（チップ積層方向）のサイズを縮小化することができる。
【００３９】
実施形態に係る半導体装置１では、ビアや配線を接続するための加圧処理や加熱処理が不要である。したがって、半導体チップ１１のバンプ１３と半導体チップ２１のバンプ２２との間にビアや配線を設ける場合と比較して、実施形態に係る半導体装置１の製造方法は、製造工程を簡易化することが可能となる。また、半導体チップ１１のバンプ１３と半導体チップ２１のバンプ２２との間にビアや配線を設ける場合、封止樹脂１４及び２５に貫通孔を形成し、貫通孔にビアや配線を設ける。実施形態に係る半導体装置１では、封止樹脂１４及び２５に貫通孔を形成する処理が不要である。したがって、封止樹脂１４及び２５に貫通孔を形成する場合と比較して、実施形態に係る半導体装置１の製造方法は、製造工程を簡易化することが可能となる。
【００４０】
図１４に示す半導体装置１では、ワイヤボンディングにより、半導体チップ５１のパッド５２をパッケージ基板５３の外部接続用電極５４に接続する場合、半導体装置（半導体パッケージ）の厚さがワイヤ５７の高さに制約され、半導体装置の厚さ方向のサイズを縮小化することが困難であった。しかし、本発明の実施形態を示す図９及び図１１では、半導体チップ１１が、接続されたバンプ１３及びバンプ２２を介して、半導体チップ２１と電気的に接続されているので、ワイヤ５７の高さに制約されることなく、半導体装置１の厚さ方向のサイズを縮小化することができる。
【００４１】
実施形態によれば、半導体装置１の反りを抑制することができる。半導体装置１は、対
向して配置された半導体チップ１１及び半導体チップ２１を備えている。また、半導体装置１は、半導体チップ１１を覆うようにして形成されたモールド樹脂１７と、半導体チップ２１を覆うようにして形成されたモールド樹脂２６とを備えている。したがって、モールド樹脂１７及びモールド樹脂２６が対向して形成されている。
【００４２】
モールド樹脂１７及びモールド樹脂２６が対向して形成されているため、半導体チップ１１に対する応力と半導体チップ２１に対する応力との不均衡が抑制される。半導体チップ１１に対する応力と半導体チップ２１に対する応力とが均衡しない場合と比較して、実施形態に係る半導体装置１の反りが低減される。例えば、モールド樹脂１７が形成され、モールド樹脂２６が形成されていない場合、半導体チップ１１に対する応力が半導体チップ２１に対する応力よりも強く、半導体チップ１１に対する応力と半導体チップ２１に対する応力とが不均衡になる。例えば、モールド樹脂２６が形成され、モールド樹脂１７が形成されていない場合、半導体チップ２１に対する応力が半導体チップ１１に対する応力よりも強く、半導体チップ１１に対する応力と半導体チップ２１に対する応力とが不均衡になる。
【符号の説明】
【００４３】
１ 半導体装置
２ 支持基板
１１、２１ 半導体チップ
１２ ボールパッド
１３、２２、２３ バンプ
１４、２５ 封止樹脂
１５ 半田ボール
１６ ソルダーレジスト
１７、２６ モールド樹脂
２４ 内部配線
４０ メインボード
４１ ＬＧＡソケット
４２ ピン
４３ 端子電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の半導体チップと、
前記第一の半導体チップの電極形成面に形成された第一の導電体と、
第二の半導体チップと、
前記第二の半導体チップの電極形成面に形成された第二の導電体と、
前記第二の半導体チップの電極形成面の、前記第二の導電体が形成されていない部分に形成された第三の導電体と、
前記第三の導電体に接続された外部電極と、
を備え、
前記第一の半導体チップの電極形成面と前記第二の半導体チップの電極形成面とが向かい合うようにして、前記第一の半導体チップが前記第二の半導体チップの電極形成面に設置され、
前記第一の導電体と前記第二の導電体とが接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第一の半導体チップ及び前記第二の半導体チップを覆うモールド樹脂を更に備え、
前記外部電極の一部分が、前記モールド樹脂から露出していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記外部電極は、前記第三の導電体に接続された外部配線と、前記外部配線に接続された突起電極とを有し、
前記外部配線の側面には、前記突起電極の広がりを抑制する絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
支持基板の上面に第一の半導体チップを設置し、前記支持基板の上面の前記第一の半導体チップが設置されていない部分に外部電極を設置する工程と、
前記第一の半導体チップ及び前記外部電極を覆うように、第一のモールド樹脂を形成する工程と、
前記支持基板を除去する工程と、
前記第一の半導体チップの電極形成面と、第二の半導体チップの電極形成面とが向かい合うようにして、前記第二の半導体チップに前記第一の半導体チップを設置するとともに、前記第二の半導体チップの前記第一の半導体チップを設置していない部分に前記外部電極を設置する工程と、
加熱処理により、前記第一の半導体チップの電極形成面に形成された第一の導電体と、前記第二の半導体チップの電極形成面に形成された第二の導電体と、を接続するとともに、前記外部電極と、前記第二の半導体チップの、前記第二の導電体が形成されていない部分に形成された第三の導電体と、を接続する工程と、
前記第二の半導体チップを覆うように、第二のモールド樹脂を形成する工程と、
前記第一のモールド樹脂を研磨することにより、前記第一のモールド樹脂から前記外部電極の一部分を露出させる工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記外部電極の一部分を前記第一のモールド樹脂から突出させる工程を、更に備える請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記外部電極は、前記第三の導電体に接続された外部配線と、前記外部配線に接続された突起電極とを有し、
前記外部配線の側面に、前記突起電極の広がりを抑制する絶縁膜を形成する工程を、更に備える請求項４又は５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１】
第一の半導体チップと、
前記第一の半導体チップの電極形成面に形成された第一の導電体と、
第二の半導体チップと、
前記第二の半導体チップの電極形成面に形成された第二の導電体と、
前記第二の半導体チップの電極形成面の、前記第二の導電体が形成されていない部分に形成された第三の導電体と、
前記第三の導電体に接続された外部電極と、
を備え、
前記第一の半導体チップの電極形成面と前記第二の半導体チップの電極形成面とが向かい合うようにして、前記第一の半導体チップが前記第二の半導体チップの電極形成面に設置され、
前記第一の導電体と前記第二の導電体とが接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第一の半導体チップ及び前記第二の半導体チップを覆うモールド樹脂を更に備え、
前記外部電極の一部分が、前記モールド樹脂から露出していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記外部電極は、前記第三の導電体に接続された外部配線と、前記外部配線に接続された突起電極とを有し、
前記外部配線の側面には、前記突起電極の広がりを抑制する絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
支持基板の上面に第一の半導体チップを設置し、前記支持基板の上面の前記第一の半導体チップが設置されていない部分に外部電極を設置する工程と、
前記第一の半導体チップ及び前記外部電極を覆うように、第一のモールド樹脂を形成する工程と、
前記支持基板を除去する工程と、
前記第一の半導体チップの電極形成面と、第二の半導体チップの電極形成面とが向かい合うようにして、前記第二の半導体チップに前記第一の半導体チップを設置するとともに、前記第二の半導体チップの前記第一の半導体チップを設置していない部分に前記外部電極を設置する工程と、
加熱処理により、前記第一の半導体チップの電極形成面に形成された第一の導電体と、前記第二の半導体チップの電極形成面に形成された第二の導電体と、を接続するとともに、前記外部電極と、前記第二の半導体チップの、前記第二の導電体が形成されていない部分に形成された第三の導電体と、を接続する工程と、
前記第二の半導体チップを覆うように、第二のモールド樹脂を形成する工程と、
前記第一のモールド樹脂を研磨することにより、前記第一のモールド樹脂から前記外部電極の一部分を露出させる工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記外部電極の一部分を前記第一のモールド樹脂から突出させる工程を、更に備える請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記外部電極は、前記第三の導電体に接続された外部配線と、前記外部配線に接続された突起電極とを有し、
前記外部配線の側面に、前記突起電極の広がりを抑制する絶縁膜を形成する工程を、更に備える請求項４又は５に記載の半導体装置の製造方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−１１０２６４（Ｐ２０１３−１１０２６４Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５３９２６（Ｐ２０１１−２５３９２６）
【出願日】平成２３年１１月２１日（２０１１．１１．２１）
【出願人】（３０８０１４３４１）富士通セミコンダクター株式会社 (2,507)
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２１日（２０１１．１１．２１）
【出願人】（３０８０１４３４１）富士通セミコンダクター株式会社 (2,507)
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