JP2012256844A - 積層チップパッケージおよびその製造方法 - Google Patents

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浩幸 伊藤
Hiroshi Ikejima
寛 池島
Atsushi Iijima
淳 飯島
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    • H01L2224/05138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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    • H01L2224/16135Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/16145Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
    • H01L2224/16148Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked the bump connector connecting to a bonding area protruding from the surface
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    • H01L2224/24135Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/24145Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
    • H01L2224/24146Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked the HDI interconnect connecting to the same level of the lower semiconductor or solid-state body at which the upper semiconductor or solid-state body is mounted
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    • H01L2224/25Structure, shape, material or disposition of the high density interconnect connectors after the connecting process of a plurality of high density interconnect connectors
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    • H01L2224/2512Layout
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    • H01L2224/251Disposition
    • H01L2224/2512Layout
    • H01L2224/25171Fan-out arrangements
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    • H01L2224/2512Layout
    • H01L2224/25175Parallel arrangements
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    • H01L2224/2512Layout
    • H01L2224/25177Combinations of a plurality of arrangements
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    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/27Manufacturing methods
    • H01L2224/274Manufacturing methods by blanket deposition of the material of the layer connector
    • H01L2224/2746Plating
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    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/2902Disposition
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    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/291Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29144Gold [Au] as principal constituent
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    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32135Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/32145Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
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    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
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    • H01L2224/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
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    • H01L2224/75101Chamber
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    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
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    • H01L23/3107Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H01L23/3114Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed the device being a chip scale package, e.g. CSP
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    • H01L24/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
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    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
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    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/75Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
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    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/50Multistep manufacturing processes of assemblies consisting of devices, each device being of a type provided for in group H01L27/00 or H01L29/00
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Abstract

【課題】小型で集積度の高い積層チップパッケージを、低コストで且つ高い歩留まりで大量生産する。
【解決手段】積層チップパッケージ1は、本体2と配線3を備えている。本体2は、積層された複数の階層部分10を含む主要部分2Mを有している。各階層部分10は、第1の面とその反対側の第2の面とを有する半導体チップと、複数の電極を含んでいる。複数の電極は、半導体チップの第1の面側に配置されている。複数の階層部分10は、半導体チップの第1の面同士または第2の面同士が対向するように配置された第1および第2の階層部分の対を2つ以上含んでいる。複数の電極は、複数の第1の接続部と複数の第2の接続部を含んでいる。第1の階層部分では複数の第1の接続部が複数のラインに接し、第2の階層部分では複数の第2の接続部が複数のラインに接している。
【選択図】図1

Description

本発明は、積層された複数の半導体チップを含む積層チップパッケージおよびその製造方法に関する。
近年、携帯電話やノート型パーソナルコンピュータに代表される携帯機器では、軽量化と高性能化が求められている。それに伴い、携帯機器に用いられる電子部品の高集積化が求められている。また、デジタルカメラや映像記録装置等の画像・映像関連機器の発達に伴い、半導体メモリの大容量化、高集積化が求められている。
近年、高集積化された電子部品として、システム・イン・パッケージ(System in Package;以下、SiPと記す。)、特に複数の半導体チップを積層する3次元実装技術を用いたSiPが注目されている。本出願において、積層された複数の半導体チップ(以下、単にチップとも記す。)を含むパッケージを、積層チップパッケージと呼ぶ。この積層チップパッケージには、高集積化が可能になるという利点に加え、配線の長さの短縮が可能になることから、回路の動作の高速化や配線の浮遊容量の低減が可能になるという利点がある。
積層チップパッケージを製造するための3次元実装技術の主なものには、基板上に複数のチップを積層し、各チップに形成された複数の電極と、基板に形成された外部接続端子とを、ワイヤボンディングによって接続するワイヤボンディング方式と、積層される各チップにそれぞれ複数の貫通電極を形成し、この貫通電極によってチップ間の配線を行う貫通電極方式とがある。
ワイヤボンディング方式では、ワイヤ同士の接触を避けるために電極の間隔を小さくすることが難しいという問題点や、ワイヤの高い抵抗値が回路の高速動作の妨げになるという問題点がある。
貫通電極方式では、上記のワイヤボンディング方式における問題点は解消される。しかし、貫通電極方式では、チップに貫通電極を形成するために多くの工程が必要であることから、積層チップパッケージのコストが高くなるという問題点がある。すなわち、貫通電極方式では、チップに貫通電極を形成するために、後に切断されることによって複数のチップとなるウェハに、複数の貫通電極用の複数の穴を形成し、次に、この複数の穴内およびウェハの上面上に絶縁層とシード層を形成し、次に、めっき法によって複数の穴内にCu等の金属を充填して複数の貫通電極を形成し、次に、余分なシード層を除去するという一連の工程が必要である。
また、貫通電極方式では、比較的大きなアスペクト比の穴に金属を充填して貫通電極を形成する。そのため、貫通電極方式では、穴への金属の充填の不良によって貫通電極にボイドやキーホールが発生しやすく、そのため、貫通電極による配線の信頼性が低下しやすいという問題点がある。
また、貫通電極方式では、上下のチップの貫通電極同士を例えば半田により接続することによって、上下のチップを物理的に接合する。そのため、貫通電極方式では、上下のチップを正確に位置合わせした上で、高温下で上下のチップを接合する必要がある。しかし、高温下で上下のチップを接合する際には、チップの伸縮によって、上下のチップ間の位置ずれが生じて、上下のチップ間の電気的接続の不良が発生しやすい。
特許文献1には、以下のような積層チップパッケージの製造方法が記載されている。この製造方法では、処理されたウェハより切り出された複数のチップを埋め込み用樹脂中に埋め込んだ後、各チップに接続される複数のリードを形成して、Neo-Wafer(ネオ・ウエハ)と呼ばれる構造物を作製する。次に、このNeo-Waferを切断して、それぞれ、1つ以上のチップとこのチップの周囲を囲む樹脂と複数のリードとを含むNeo-chip(ネオ・チップ)と呼ばれる複数の構造物を作製する。チップに接続された複数のリードの端面は、Neo-chipの側面において露出する。次に、複数種類のNeo-chipを積層して積層体を作製する。この積層体において、各層毎のチップに接続された複数のリードの端面は、積層体の同じ側面において露出している。
非特許文献1には、特許文献1に記載された製造方法と同様の方法で積層体を製造すると共に、この積層体の2つの側面に配線を形成することが記載されている。
特許文献2には、それぞれフレキシブルなポリマー基板に1以上の電子的要素と複数の導電トレースとを形成してなる複数の能動層を積層して構成された多層モジュールが記載されている。
特許文献3には、以下のような構成の積層チップパッケージおよびその製造方法が開示されている。積層チップパッケージは、本体と、本体の側面に配置された配線とを備えている。本体は、積層された複数の階層部分を含んでいる。複数の階層部分の各々は、デバイスが形成された第1の面とその反対側の第2の面とを有する半導体チップと、半導体チップに接続された複数の電極とを含んでいる。複数の電極の各々は、配線が配置された本体の側面に配置された端面を有している。配線は、複数の階層部分における複数の電極の端面に接続されている。複数の階層部分は、半導体チップの第1の面同士が対向するように配置された対の階層部分を一対以上含んでいる。
米国特許第5,953,588号明細書 米国特許第7,127,807 B2号明細書 特開2010−16374号公報
Keith D. Gann,"Neo-Stacking Technology",HDI Magazine,1999年12月
特許文献1に記載された製造方法では、工程数が多く、積層チップパッケージのコストが高くなるという問題点がある。また、この製造方法では、処理されたウェハより切り出された複数のチップを埋め込み用樹脂中に埋め込んだ後、各チップに接続される複数のリードを形成してNeo-Waferを作製するため、Neo-Waferを作製する際に複数のチップの正確な位置合わせが必要になる。この点からも、積層チップパッケージのコストが高くなる。
前述のように、特許文献2には、それぞれフレキシブルなポリマー基板に1以上の電子的要素と複数の導電トレースとを形成してなる複数の能動層を積層して構成された多層モジュールが記載されている。また、特許文献2には、以下のような多層モジュールの製造方法が記載されている。この製造方法では、まず、複数の多層モジュールが直交する2方向に配列されてなるモジュールアレイを複数個積層して、モジュールアレイ積層体を作製する。次に、モジュールアレイ積層体を切断して、複数の多層モジュールが積層されてなるモジュール積層体を作製する。次に、モジュール積層体に含まれる複数の多層モジュールの各々の側面に、複数の導電線を形成する。次に、モジュール積層体を個々の多層モジュールに分離する。
特許文献2に記載された多層モジュールでは、1つの能動層において電子的要素が占める領域の割合を大きくすることができず、その結果、集積度を大きくすることが困難である。
特許文献3に開示された積層チップパッケージの製造方法では、配列された複数の半導体チップ予定部を含み、且つ第1および第2の面を有する第1および第2の研磨前基礎構造物を作製し、これらを、第1の面同士が対向するように張り合わせ、第2の面を研磨して、第1および第2の基礎構造物を含む積層基礎構造物を作製し、この積層基礎構造物を用いて複数の積層チップパッケージを作製する。この製造方法によれば、基礎構造物が損傷を受けることを防止しながら基礎構造物を容易に薄くすることができ、また、基礎構造物の取り扱いが容易になり、その結果、小型で集積度の高い積層チップパッケージを、高い歩留まりで製造することが可能になる。
しかし、特許文献3に開示された積層チップパッケージおよびその製造方法では、対を構成する2つの階層部分における電極のレイアウトを異ならせている。この点が、積層チップパッケージのコストを増加させる要因になっていた。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、小型で集積度の高い積層チップパッケージを、低コストで且つ高い歩留まりで大量生産することを可能にする積層チップパッケージおよびその製造方法を提供することにある。
本発明の積層チップパッケージは、本体と、配線とを備えている。本体は、積層された複数の階層部分を含むと共に上面と下面を有する主要部分を有している。配線は、複数の階層部分の全てを経由する複数のラインを含んでいる。複数の階層部分の各々は、第1の面とその反対側の第2の面とを有する半導体チップと、複数の電極とを含んでいる。複数の電極は、半導体チップの第1の面側に配置されている。複数の階層部分は、半導体チップの第1の面同士または第2の面同士が対向するように配置された第1および第2の階層部分の対を2つ以上含んでいる。第1および第2の階層部分における複数の電極のレイアウトは同じである。複数の電極は、複数の第1の接続部と複数の第2の接続部とを含んでいる。第1の階層部分では、複数の第1の接続部が複数のラインに接している。第2の階層部分では、複数の第2の接続部が複数のラインに接している。
本発明の積層チップパッケージにおいて、本体は、上面、下面および第1ないし第4の側面を有し、複数のラインは、本体の第1の側面に配置された複数のワイヤであってもよい。この場合、第1の階層部分では、複数の第1の接続部が第1の側面に配置されて複数のワイヤに接し、第2の階層部分では、複数の第2の接続部が第1の側面に配置されて複数のワイヤに接していてもよい。
また、本発明の積層チップパッケージにおいて、本体は、更に、主要部分の上面に配置されて複数のラインに電気的に接続された複数の第1の端子と、主要部分の下面に配置されて複数のラインに電気的に接続された複数の第2の端子とを有していてもよい。この場合、2つ以上の第1および第2の階層部分の対は、いずれも、半導体チップの第2の面同士が対向するように配置されたものであって、第1の端子は、主要部分の上面に最も近い1つの階層部分における複数の電極を用いて構成され、第2の端子は、主要部分の下面に最も近い1つの階層部分における複数の電極を用いて構成されていてもよい。
また、本発明の積層チップパッケージにおいて、複数のラインは、主要部分内の全ての階層部分に共通する用途を有する複数の共通ラインと、互いに異なる階層部分によって利用される複数の階層依存ラインとを含んでいてもよい。また、複数の電極は、複数の共通ラインに電気的に接続された複数の共通電極と、複数の階層依存ラインのうち、その階層部分が利用する階層依存ラインにのみ選択的に、電気的に接続された選択的接続電極とを含んでいてもよい。また、複数の階層部分のうちの少なくとも1つにおいて、複数の共通電極および選択的接続電極が半導体チップに電気的に接続されることによって、半導体チップが複数の共通ラインおよび階層依存ラインに電気的に接続されていてもよい。
また、本発明の積層チップパッケージにおいて、半導体チップは、複数のメモリセルを含んでいてもよい。
本発明の積層チップパッケージの製造方法は、本発明の積層チップパッケージを複数個製造する方法である。この製造方法は、各々が主要部分に含まれる階層部分のいずれかとなる予定の、配列された複数の予備階層部分を含み、後に隣接する予備階層部分の境界位置で切断される複数の基礎構造物を積層して、積層基礎構造物を作製する工程と、積層基礎構造物を用いて、積層チップパッケージを複数個作製する工程とを備えている。複数の基礎構造物の各々は、半導体チップの第1および第2の面に対応する第1および第2の面を有している。積層基礎構造物を作製する工程は、2つの基礎構造物の第1の面同士または第2の面同士が対向するように配置された基礎構造物の対を2つ以上含むように積層基礎構造物を作製する。
本発明の積層チップパッケージの製造方法において、2つ以上の第1および第2の階層部分の対は、いずれも、半導体チップの第2の面同士が対向するように配置されたものであってもよい。この場合、積層基礎構造物を作製する工程は、それぞれ、互いに反対側を向いた第1および第2の面を有する半導体ウェハにおける第1の面に処理を施すことによって、各々が半導体チップとなる予定の、配列された複数の半導体チップ予定部を含み、且つ半導体ウェハの第1および第2の面に対応する第1および第2の面を有する第1および第2の研磨前基礎構造物を作製する工程と、第1および第2の研磨前基礎構造物を、それらの第1の面に板状の治具が張り付けられた状態でそれらの第2の面を研磨して、第1および第2の基礎構造物を形成する工程と、それぞれ第1の面に治具が張り付けられた状態の第1および第2の基礎構造物を、それらの第2の面同士が対向するように張り合わせて、基礎構造物の対を形成する工程と、基礎構造物の対を2つ以上張り合わせて、積層基礎構造物を形成する工程とを含んでいてもよい。
また、本発明の積層チップパッケージの製造方法において、2つ以上の第1および第2の階層部分の対は、いずれも、半導体チップの第1の面同士が対向するように配置されたものであってもよい。この場合、積層基礎構造物を作製する工程は、それぞれ、互いに反対側を向いた第1および第2の面を有する半導体ウェハにおける第1の面に処理を施すことによって、各々が半導体チップとなる予定の、配列された複数の半導体チップ予定部を含み、且つ半導体ウェハの第1および第2の面に対応する第1および第2の面を有する第1および第2の研磨前基礎構造物を作製する工程と、第1および第2の研磨前基礎構造物を、それらの第1の面同士が対向するように張り合わせて、研磨前積層体を形成する工程と、研磨前積層体における第1および第2の研磨前基礎構造物のそれぞれの第2の面を研磨して、基礎構造物の対を形成する工程と、基礎構造物の対を2つ以上張り合わせて、積層基礎構造物を形成する工程とを含んでいてもよい。
また、本発明の積層チップパッケージの製造方法において、2つ以上の第1および第2の階層部分の対が、いずれも、半導体チップの第1の面同士が対向するように配置されたものである場合には、積層基礎構造物を作製する工程は、以下の複数の工程を含んでいてもよい。
すなわち、積層基礎構造物を作製する工程は、
それぞれ、互いに反対側を向いた第1および第2の面を有する半導体ウェハにおける第1の面に処理を施すことによって、各々が半導体チップとなる予定の、配列された複数の半導体チップ予定部を含み、且つ半導体ウェハの第1および第2の面に対応する第1および第2の面を有する第1ないし第4の研磨前基礎構造物を作製する工程と、
第1の研磨前基礎構造物の第1の面と第2の研磨前基礎構造物の第1の面とが対向するように、第1の研磨前基礎構造物と第2の研磨前基礎構造物とを張り合わせて、第1の研磨前積層体を形成する工程と、
第2の研磨前基礎構造物が第2の基礎構造物になり、第1の研磨前基礎構造物と第2の基礎構造物とを含む第1の積層体が形成されるように、第1の研磨前積層体における第2の研磨前基礎構造物の第2の面を研磨する工程と、
第3の研磨前基礎構造物の第1の面と第4の研磨前基礎構造物の第1の面とが対向するように、第3の研磨前基礎構造物と第4の研磨前基礎構造物とを張り合わせて、第2の研磨前積層体を形成する工程と、
第3の研磨前基礎構造物が第3の基礎構造物になり、第3の基礎構造物と第4の研磨前基礎構造物とを含む第2の積層体が形成されるように、第2の研磨前積層体における第3の研磨前基礎構造物の第2の面を研磨する工程と、
第2の基礎構造物と第3の基礎構造物とが対向するように、第1の積層体と第2の積層体を張り合わせて、第3の研磨前積層体を形成する工程と、
第4の研磨前基礎構造物が第4の基礎構造物になり、第3の研磨前積層体が第3の積層体になるように、第3の研磨前積層体における第4の研磨前基礎構造物の第2の面を研磨する工程と、
第1の研磨前基礎構造物が第1の基礎構造物になるように、第3の積層体における第1の研磨前基礎構造物の第2の面を研磨する工程とを含んでいてもよい。
積層基礎構造物を作製する工程は、更に、それぞれ第1ないし第4の研磨前基礎構造物を作製する工程から第3の研磨前積層体における第4の研磨前基礎構造物の第2の面を研磨する工程までの上記の一連の工程を経て形成された2つの第3の積層体を、第4の基礎構造物同士が対向するように張り合わせる工程を含んでいてもよい。この場合には、第3の積層体における第1の研磨前基礎構造物の第2の面を研磨する工程は、張り合わされた2つの第3の積層体の各々について行われ、これにより、積層された第1ないし第4の基礎構造物を2組含む積層基礎構造物が作製される。
本発明の積層チップパッケージでは、複数の階層部分は、半導体チップの第1の面同士または第2の面同士が対向するように配置された第1および第2の階層部分の対を2つ以上含んでいる。このような構成により、第1および第2の階層部分を容易に薄くすることが可能になる。また、本発明の積層チップパッケージ製造方法によれば、基礎構造物が損傷を受けることを防止しながら、基礎構造物および階層部分を容易に薄くすることが可能になる。また、本発明では、第1および第2の階層部分における複数の電極のレイアウトは同じである。これらのことから、本発明によれば、小型で集積度の高い積層チップパッケージを、低コストで且つ高い歩留まりで大量生産することが可能になるという効果を奏する。
本発明の第1の実施の形態に係る積層チップパッケージの斜視図である。 下側から見た図1の積層チップパッケージを示す斜視図である。 図1に示した積層チップパッケージに含まれる1つの階層部分を示す平面図である。 図3に示した階層部分を示す斜視図である。 図1に示した積層チップパッケージに含まれる第1および第2の階層部分の対を分解して示す斜視図である。 本発明の第1の実施の形態における追加部分の一例を示す斜視図である。 下側から見た図6の追加部分を示す斜視図である。 本発明の第1の実施の形態における複合型積層チップパッケージの一例を示す斜視図である。 本発明の第1の実施の形態に係る積層チップパッケージを用いたメモリデバイスの構成を示すブロック図である。 図9に示したメモリデバイスにおいて不良の半導体チップが存在する場合の対処方法を示すブロック図である。 半導体チップに含まれるメモリセルの一例を示す断面図である。 本発明の第1の実施の形態に係る積層チップパッケージの製造方法における一工程で作製される基礎構造物前ウェハを示す平面図である。 図12に示した基礎構造物前ウェハの一部を拡大して示す平面図である。 図13における14−14線断面図である。 図13に示した工程に続く工程を示す平面図である。 図15における16−16線断面図である。 図16に示した工程に続く工程を示す断面図である。 図17に示した工程に続く工程を示す断面図である。 図18に示した工程に続く工程を示す断面図である。 図19に示した工程を示す平面図である。 図19に示した工程に続く工程を示す断面図である。 図21に示した工程に続く工程を示す断面図である。 図22に示した工程に続く工程を示す断面図である。 図23に示した工程に続く工程で作製される積層基礎構造物を示す断面図である。 図24に示した積層基礎構造物の斜視図である。 積層基礎構造物を切断して得られたブロックの一例を示す斜視図である。 図26に示した工程に続く工程を示す説明図である。 上下に隣接する2つの積層チップパッケージの端子同士の接続部分を示す側面図である。 上下に隣接する2つの積層チップパッケージの端子間の位置ずれについて説明するための説明図である。 2つの積層チップパッケージを積層する方法の一例を示す斜視図である。 本発明の第2の実施の形態に係る積層チップパッケージの斜視図である。 下側から見た図31の積層チップパッケージを示す斜視図である。 図31に示した積層チップパッケージに含まれる1つの階層部分を示す平面図である。 図33に示した階層部分を示す斜視図である。 図31に示した積層チップパッケージに含まれる第1および第2の階層部分の対を分解して示す斜視図である。 本発明の第2の実施の形態に係る積層チップパッケージの製造方法における一工程を示す断面図である。 図36に示した工程に続く工程を示す断面図である。 図37に示した工程に続く工程で作製される積層基礎構造物を示す断面図である。 本発明の第3の実施の形態に係る積層チップパッケージの製造方法における一工程を示す断面図である。 図39に示した工程に続く工程を示す断面図である。 図40に示した工程に続く工程を示す断面図である。 図41に示した工程に続く工程を示す断面図である。 図42に示した工程に続く工程を示す断面図である。 図43に示した工程に続く工程を示す断面図である。 図44に示した工程に続く工程を示す断面図である。 図45に示した工程に続く工程で作製される積層基礎構造物を示す断面図である。
[第1の実施の形態]
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図1ないし図5を参照して、本発明の第1の実施の形態に係る積層チップパッケージの構成について説明する。図1は、本実施の形態に係る積層チップパッケージの斜視図である。図2は、下側から見た図1の積層チップパッケージを示す斜視図である。図3は、図1に示した積層チップパッケージに含まれる1つの階層部分を示す平面図である。図4は、図3に示した階層部分を示す斜視図である。図5は、図1に示した積層チップパッケージに含まれる第1および第2の階層部分の対を分解して示す斜視図である。
図1および図2に示したように、本実施の形態に係る積層チップパッケージ1は、本体2と、本体2の少なくとも1つの側面に配置された複数のワイヤWを含む配線3とを備えている。本体2は、上面2a、下面2b、および第1ないし第4の側面2c,2d,2e,2fを有している。側面2c,2dは互いに反対側を向き、側面2e,2fは互いに反対側を向いている。図1および図2に示した例では、複数のワイヤWは、第1の側面2cにのみ配置されている。本体2は、積層された複数の階層部分10を含むと共に上面2Maと下面2Mbを有する主要部分2Mを有している。複数のワイヤWは、複数の階層部分10の全てを経由する。複数のワイヤWは、本発明における複数のラインに対応する。
本体2は、更に、主要部分2Mの上面2Maに配置されて複数のワイヤWに電気的に接続された複数の第1の端子4と、主要部分2Mの下面2Mbに配置されて複数のワイヤWに電気的に接続された複数の第2の端子5とを含んでいる。本体2は、更に、上面配線4Wと、下面配線5Wとを含んでいる。上面配線4Wは、主要部分2Mの上面2Maにおいて複数の第1の端子4と複数のワイヤWとを電気的に接続する。下面配線5Wは、主要部分2Mの下面2Mbにおいて複数の第2の端子5と複数のワイヤWとを電気的に接続する。
本実施の形態では、複数の積層チップパッケージ1を積層し、互いに電気的に接続することが可能である。本体2の上面2aに垂直な方向から見たときに、複数の第2の端子5は、複数の第1の端子4とオーバーラップする位置に配置されている。従って、複数の積層チップパッケージ1を積層した場合、上側の積層チップパッケージ1における複数の第2の端子5は、下側の積層チップパッケージ1における複数の第1の端子4に対向する。複数の積層チップパッケージ1を積層する場合、上下に隣接する任意の2つの積層チップパッケージ1において、上側の積層チップパッケージ1における複数の第2の端子5は、下側の積層チップパッケージ1における複数の第1の端子4に電気的に接続される。
端子4,5の少なくとも一方は、半田材料よりなり端子4または端子5の表面に露出する半田層を含んでいてもよい。この場合には、半田層が加熱により溶融された後、固化することによって、上側の積層チップパッケージ1における複数の第2の端子5が下側の積層チップパッケージ1における複数の第1の端子4に電気的に接続される。
複数の階層部分10は、主要部分2Mの上面2Maと下面2Mbの間において積層されている。上下に隣接する2つの階層部分10は、例えば絶縁性の接着剤によって接合されている。図1および図2には、一例として、主要部分2Mが、8つの階層部分10を含んでいる例を示している。しかし、主要部分2Mに含まれる階層部分10の数は8つに限らず、4つ以上であればよい。以下、図1および図2に示した主要部分2Mに含まれる8つの階層部分10を互いに区別して表す場合には、上から順に符号L11,L12,L13,L14,L15,L16,L17,L18を付して表す。
次に、図3および図4を参照して、階層部分10について説明する。階層部分10は、半導体チップ30を含んでいる。半導体チップ30は、デバイスが形成された第1の面30aと、その反対側の第2の面30bと、互いに反対側を向いた第1の側面30cおよび第2の側面30d、ならびに互いに反対側を向いた第3の側面30eおよび第4の側面30fを有している。
階層部分10は、更に、半導体チップ30の4つの側面のうちの少なくとも1つの側面を覆う絶縁部31と、複数の電極とを含んでいる。絶縁部31は、複数のワイヤWが配置された本体2の少なくとも1つの側面に配置された少なくとも1つの端面を有している。図3および図4に示した例では、絶縁部31は、半導体チップ30の4つの側面30c,30d,30e,30fの全てを覆い、絶縁部31は、本体2の4つの側面に配置された4つの端面31c,31d,31e,31fを有している。絶縁部31の4つの端面31c,31d,31e,31fは、それぞれ、半導体チップ30の4つの側面30c,30d,30e,30fの外側に位置している。複数の電極は、半導体チップ30の第1の面30a側に配置されている。
複数の階層部分10は、半導体チップ30の第1の面30a同士または第2の面30b同士が対向するように配置された第1および第2の階層部分の対を2つ以上含んでいる。本実施の形態では、特に、複数の階層部分10は、半導体チップ30の第2の面30b同士が対向するように配置された第1および第2の階層部分の対を2つ以上含んでいる。以下、これについて、図5を参照して説明する。図5は、図1および図2に示した積層チップパッケージ1に含まれる階層部分10の対を分解して示す斜視図である。階層部分L11,L12の組、階層部分L13,L14の組、階層部分L15,L16の組、ならびに階層部分L17,L18の組は、それぞれ、階層部分10の対を構成する。図5には、階層部分10の対として階層部分L11,L12の対を示しているが、階層部分L13,L14、階層部分L15,L16、階層部分L17,L18の各対も、図5に示した階層部分L11,L12の対と同様の構成である。
本実施の形態では、階層部分L11〜L18において、絶縁部31を除いた外観上の構成と複数の電極のレイアウトは同じであり、いずれも図3および図4に示した通りである。ただし、主要部分2M内における姿勢は、階層部分L11と階層部分L12とで異なっている。すなわち、階層部分L11は、半導体チップ30の第1の面30aが上を向き、半導体チップ30の側面30c,30d,30e,30fが、それぞれ本体2の側面2c,2d,2e,2fに向く姿勢で配置されている。一方、階層部分L12は、半導体チップ30の第1の面30aが下を向き、半導体チップ30の側面30d,30c,30e,30fが、それぞれ、本体2の側面2c,2d,2e,2fに向く姿勢で配置されている。従って、階層部分L11と階層部分L12は、第2の面30b同士が対向するように配置されている。なお、図5では、半導体チップ30の側面30c,30d,30e,30fの代りに、絶縁部31の端面31c,31d,31e,31fを用いて、階層部分L11,L12の姿勢を示している。
主要部分2M内における階層部分L13,L15,L17の姿勢は、図5に示した階層部分L11の姿勢と同じである。主要部分2M内における階層部分L14,L16,L18の姿勢は、図5に示した階層部分L12の姿勢と同じである。このように、本実施の形態では、複数の階層部分10は、第2の面30b同士が対向するように配置された階層部分10の対を4つ含んでいる。階層部分L11,L13,L15,L17は、本発明における第1の階層部分に対応し、階層部分L12,L14,L16,L18は、本発明における第2の階層部分に対応する。
以下、本実施の形態における複数の端子4,5、複数のワイヤWおよび複数の電極について詳しく説明する。本実施の形態では、複数の第2の端子5が、それぞれ対応する第1の端子4にワイヤWを介して電気的に接続されることによって、互いに電気的に接続された第1の端子4と第2の端子5の複数の対が形成されている。複数の対の各々は、互いに電気的に接続され且つ本体2の上面2aに垂直な方向から見たときに互いにオーバーラップする位置にあるいずれか1つの第1の端子4といずれか1つの第2の端子5からなる。
図1および図2に示した例では、複数の第1の端子4は、第1の種類の端子4A1,4A2,4A3,4A4と、第2の種類の端子4C1,4C2,4C3,4C4と、第3の種類の端子4R1,4R2,4R3,4R4,4R5,4R6,4R7,4R8とを含んでいる。同様に複数の第2の端子5は、第1の種類の端子5A1,5A2,5A3,5A4と、第2の種類の端子5C1,5C2,5C3,5C4と、第3の種類の端子5R1,5R2,5R3,5R4,5R5,5R6,5R7,5R8とを含んでいる。端子5A1〜5A4,5C1〜5C4,5R1〜5R8は、それぞれ、端子4A1〜4A4,4C1〜4C4,4R1〜4R8と対を形成している。
複数のワイヤWは、主要部分2M内の全ての階層部分10に共通する用途を有する複数の共通ワイヤWAと、互いに異なる階層部分10によって利用される複数の階層依存ワイヤWBとを含んでいる。複数の共通ワイヤWAは、ワイヤWA1,WA2,WA3,WA4を含んでいる。複数の階層依存ワイヤWBは、ワイヤWC1,WC2,WC3,WC4,WR1,WR2,WR3,WR4,WR5,WR6,WR7,WR8を含んでいる。ワイヤWA1,WA2,WA3,WA4は、それぞれ、端子対(4A1,5A1)、(4A2,5A2)、(4A3,5A3)、(4A4,5A4)の各々における第1の端子4と第2の端子5を電気的に接続している。
ワイヤWC1,WC2,WC3,WC4は、それぞれ、端子対(4C1,5C1)、(4C2,5C2)、(4C3,5C3)、(4C4,5C4)の各々における第1の端子4と第2の端子5を電気的に接続している。ワイヤWC1は、階層部分L11,L12によって利用される。ワイヤWC2は、階層部分L13,L14によって利用される。ワイヤWC3は、階層部分L15,L16によって利用される。ワイヤWC4は、階層部分L17,L18によって利用される。
ワイヤWR1,WR2,WR3,WR4,WR5,WR6,WR7,WR8は、それぞれ、端子対(4R1,5R1)、(4R2,5R2)、(4R3,5R3)、(4R4,5R4)、(4R5,5R5)、(4R6,5R6)、(4R7,5R7)、(4R8,5R8)の各々における第1の端子4と第2の端子5を電気的に接続している。ワイヤWR1〜WR8は、それぞれ、階層部分L11〜L18によって利用される。
ワイヤWC1〜WC4,WR1〜WR8は、主要部分2M内の複数の階層部分10のうちの少なくとも1つにおける半導体チップ30との電気的接続に用いられる。
後で詳しく説明するが、複数の第1の端子4は、主要部分2Mの上面2Maに最も近い1つの階層部分L11における複数の電極を用いて構成され、複数の第2の端子5は、主要部分2Mの下面2Mbに最も近い1つの階層部分L18における複数の電極を用いて構成されている。複数の電極は、階層部分L11において複数の第1の端子4を構成するために用いられる複数の第1の端子構成部と、階層部分L18において複数の第2の端子5を構成するために用いられる複数の第2の端子構成部とを含んでいる。図3および図4に示したように、複数の電極は、以下の第1ないし第6の種類の電極を含んでいる。
第1の種類の電極32A1,32A2,32A3,32A4は、半導体チップ30の側面30e,30fおよび絶縁部31の端面31e,31fに平行な方向に延びている。電極32A1は、階層部分L11において端子4A1を構成するために用いられる第1の端子構成部34A1と、階層部分L18において端子5A1を構成するために用いられる第2の端子構成部35A1と、端子構成部34A1,35A1を電気的に接続する接続部36A1とを含んでいる。
電極32A2は、階層部分L11において端子4A2を構成するために用いられる第1の端子構成部34A2と、階層部分L18において端子5A2を構成するために用いられる第2の端子構成部35A2と、端子構成部34A2,35A2を電気的に接続する接続部36A2とを含んでいる。
電極32A3は、階層部分L11において端子4A3を構成するために用いられる第1の端子構成部34A3と、階層部分L18において端子5A3を構成するために用いられる第2の端子構成部35A3と、端子構成部34A3,35A3を電気的に接続する接続部36A3とを含んでいる。
電極32A4は、階層部分L11において端子4A4を構成するために用いられる第1の端子構成部34A4と、階層部分L18において端子5A4を構成するために用いられる第2の端子構成部35A4と、端子構成部34A4,35A4を電気的に接続する接続部36A4とを含んでいる。
また、電極32A1,32A2,32A3,32A4は、それぞれ、第1の接続部37A1,37A2,37A3,37A4と、第2の接続部38A1,38A2,38A3,38A4とを有している。第1の接続部37A1〜37A4は、それぞれ、絶縁部31の端面31cに配置された電極32A1〜32A4の各端面によって構成されている。第2の接続部38A1〜38A4は、それぞれ、絶縁部31の端面31dに配置された電極32A1〜32A4の各端面によって構成されている。第1の階層部分L11,L13,L15,L17では、第1の接続部37A1〜37A4が、それぞれ、本体2の第1の側面2cに配置されて、ワイヤWA1〜WA4に接している。一方、第2の階層部分L12,L14,L16,L18では、第2の接続部38A1〜38A4が、それぞれ、本体2の第1の側面2cに配置されて、ワイヤWA1〜WA4に接している。このようにして、複数の階層部分10の電極32A1〜32A4は、それぞれ、ワイヤWA1〜WA4に電気的に接続されている。複数の階層部分10のうちの少なくとも1つにおいて、第1の種類の電極32A1〜32A4は、半導体チップ30に接触してこれに電気的に接続されている。図3において、電極32A1〜32A4中の破線の四角は、電極32A1〜32A4のうち半導体チップ30に接触している部分を表している。第1の種類の電極32A1〜32A4は、本発明における複数の共通電極に対応する。
第2の種類の電極32C1,32C2,32C3,32C4は、それぞれ、階層部分L11において端子4C1,4C2,4C3,4C4を構成するために用いられる第1の端子構成部34C1,34C2,34C3,34C4を含んでいる。また、電極32C1,32C2,32C3,32C4は、それぞれ、第1の接続部37C1,37C2,37C3,37C4を有している。第1の接続部37C1〜37C4は、それぞれ、絶縁部31の端面31cに配置された電極32C1〜32C4の各端面によって構成されている。第1の階層部分L11,L13,L15,L17では、第1の接続部37C1〜37C4が、それぞれ、本体2の第1の側面2cに配置されて、ワイヤWC1〜WC4に接している。これにより、第1の階層部分L11,L13,L15,L17の電極32C1〜32C4は、それぞれ、ワイヤWC1〜WC4に電気的に接続されている。一方、第2の階層部分L12,L14,L16,L18では、第1の接続部37C1〜37C4が、それぞれ、本体2の第2の側面2dに配置されて、いずれのワイヤにも接していない。そのため、第2の階層部分L12,L14,L16,L18の電極32C1〜32C4は、いずれのワイヤにも電気的に接続されていない。第2の種類の電極は、半導体チップ30に接触しない。
第3の種類の電極32R1,32R2,32R3,32R4,32R5,32R6,32R7,32R8は、それぞれ、階層部分L11において端子4R1,4R2,4R3,4R4,4R5,4R6,4R7,4R8を構成するために用いられる第1の端子構成部34R1,34R2,34R3,34R4,34R5,34R6,34R7,34R8を含んでいる。また、電極32R1,32R2,32R3,32R4,32R5,32R6,32R7,32R8は、それぞれ、第1の接続部37R1,37R2,37R3,37R4,37R5,37R6,37R7,37R8を有している。第1の接続部37R1〜37R8は、それぞれ、絶縁部31の端面31cに配置された電極32R1〜32R8の各端面によって構成されている。第1の階層部分L11,L13,L15,L17では、第1の接続部37R1〜37R8が、それぞれ、本体2の第1の側面2cに配置されて、ワイヤWR1〜WR8に接している。これにより、第1の階層部分L11,L13,L15,L17の電極32R1〜32R8は、それぞれ、ワイヤWR1〜WR8に電気的に接続されている。一方、第2の階層部分L12,L14,L16,L18では、第1の接続部37R1〜37R8が、それぞれ、本体2の第2の側面2dに配置されて、いずれのワイヤにも接していない。そのため、第2の階層部分L12,L14,L16,L18の電極32R1〜32R8は、いずれのワイヤにも電気的に接続されていない。第3の種類の電極は、半導体チップ30に接触しない。
第4の種類の電極33C1,33C2,33C3,33C4は、それぞれ、階層部分L18において端子5C1,5C2,5C3,5C4を構成するために用いられる第2の端子構成部35C1,35C2,35C3,35C4を含んでいる。また、電極33C1,33C2,33C3,33C4は、それぞれ、第2の接続部38C1,38C2,38C3,38C4を有している。第2の接続部38C1〜38C4は、それぞれ、絶縁部31の端面31dに配置された電極33C1〜33C4の各端面によって構成されている。第2の階層部分L12,L14,L16,L18では、第2の接続部38C1〜38C4が、それぞれ、本体2の第1の側面2cに配置されて、ワイヤWC1〜WC4に接している。これにより、第2の階層部分L12,L14,L16,L18の電極33C1〜33C4は、それぞれ、ワイヤWC1〜WC4に電気的に接続されている。一方、第1の階層部分L11,L13,L15,L17では、第2の接続部38C1〜38C4が、それぞれ、本体2の第2の側面2dに配置されて、いずれのワイヤにも接していない。そのため、第1の階層部分L11,L13,L15,L17の電極33C1〜33C4は、いずれのワイヤにも電気的に接続されていない。第4の種類の電極は、半導体チップ30に接触しない。
第5の種類の電極33R1,33R2,33R3,33R4,33R5,33R6,33R7,33R8は、それぞれ、階層部分L18において端子5R1,5R2,5R3,5R4,5R5,5R6,5R7,5R8を構成するために用いられる第2の端子構成部35R1,35R2,35R3,35R4,35R5,35R6,35R7,35R8を含んでいる。また、電極33R1,33R2,33R3,33R4,33R5,33R6,33R7,33R8は、それぞれ、第2の接続部38R1,38R2,38R3,38R4,38R5,38R6,38R7,38R8を有している。第2の接続部38R1〜38R8は、それぞれ、絶縁部31の端面31dに配置された電極33R1〜33R8の各端面によって構成されている。第2の階層部分L12,L14,L16,L18では、第2の接続部38R1〜38R8が、それぞれ、本体2の第1の側面2cに配置されて、ワイヤWR1〜WR8に接している。これにより、第2の階層部分L12,L14,L16,L18の電極33R1〜33R8は、それぞれ、ワイヤWR1〜WR8に電気的に接続されている。一方、第1の階層部分L11,L13,L15,L17では、第2の接続部38R1〜38R8が、それぞれ、本体2の第2の側面2dに配置されて、いずれのワイヤにも接していない。そのため、第1の階層部分L11,L13,L15,L17の電極33R1〜33R8は、いずれのワイヤにも電気的に接続されていない。第5の種類の電極は、半導体チップ30に接触しない。
第6の種類の電極32D1,32D2は、端子4または端子5を構成するために用いられない電極である。電極32D1は、分岐した第1ないし第8の枝部を有している。電極32D1の第1ないし第4の枝部は、それぞれ、第1の接続部37D11,37D12,37D13,37D14を有している。電極32D1の第5ないし第8の枝部は、それぞれ、第2の接続部38D11,38D12,38D13,38D14を有している。第1の接続部37D11〜37D14は、それぞれ、絶縁部31の端面31cに配置された電極32D1の第1ないし第4の枝部の各端面によって構成されている。第2の接続部38D11〜38D14は、それぞれ、絶縁部31の端面31dに配置された電極32D1の第5ないし第8の枝部の各端面によって構成されている。第1の接続部37D11〜37D14は、それぞれ、電極32C1〜32C4の接続部37C1〜37C4の近傍に配置されている。第2の接続部38D11〜38D14は、それぞれ、電極33C1〜33C4の接続部38C1〜38C4の近傍に配置されている。
電極32D2は、分岐した第1ないし第16の枝部を有している。電極32D2の第1ないし第8の枝部は、それぞれ、第1の接続部37D21,37D22,37D23,37D24,37D25,37D26,37D27,37D28を有している。電極32D2の第9ないし第16の枝部は、それぞれ、第2の接続部38D21,38D22,38D23,38D24,38D25,38D26,38D27,38D28を有している。第1の接続部37D21〜37D28は、それぞれ、絶縁部31の端面31cに配置された電極32D2の第1ないし第8の枝部の各端面によって構成されている。第2の接続部38D21〜38D28は、それぞれ、絶縁部31の端面31dに配置された電極32D2の第9ないし第16の枝部の各端面によって構成されている。第1の接続部37D21〜37D28は、それぞれ、電極32R1〜32R8の接続部37R1〜37R8の近傍に配置されている。第2の接続部38D21〜38D28は、それぞれ、電極33R1〜33R8の接続部38R1〜38R8の近傍に配置されている。
第1の階層部分L11,L13,L15,L17では、第1の接続部37D11〜37D14,37D21〜37D28が、それぞれ、本体2の第1の側面2cに配置されている。一方、第2の階層部分L12,L14,L16,L18では、第2の接続部38D11〜38D14,38D21〜38D28が、それぞれ、本体2の第1の側面2cに配置されている。
複数の階層部分10のうちの少なくとも1つにおいて、第6の種類の電極32D1,32D2は、半導体チップ30に接触してこれに電気的に接続されている。図3において、電極32D1,32D2中の破線の四角は、電極32D1,32D2のうち半導体チップ30に接触している部分を表している。第1の種類の電極32A1〜32A4と第6の種類の電極32D1,32D2は、半導体チップ30との電気的接続のための電極である。
また、第6の種類の電極32D1,32D2は、階層部分10(階層部分L11〜L18)毎に異なる信号が対応付けられる電極である。第6の種類の電極32D1,32D2は、本発明における選択的接続電極に対応する。第6の種類の電極32D1,32D2は、それぞれ、以下のように、その階層部分10が利用する、ワイヤWC1〜WC4のうちの1つと、ワイヤWR1〜WR8のうちの1つに対して、選択的に、電気的に接続されている。
ワイヤWC1は、部分的に幅広に形成されることによって、階層部分L11における第1の接続部37D11と、階層部分L12における第2の接続部38D11に接している。これにより、階層部分L11,L12の電極32D1は、ワイヤWC1に電気的に接続されている。
ワイヤWC2は、部分的に幅広に形成されることによって、階層部分L13における第1の接続部37D12と、階層部分L14における第2の接続部38D12に接している。これにより、階層部分L13,L14の電極32D1は、ワイヤWC2に電気的に接続されている。
ワイヤWC3は、部分的に幅広に形成されることによって、階層部分L15における第1の接続部37D13と、階層部分L16における第2の接続部38D13に接している。これにより、階層部分L15,L16の電極32D1は、ワイヤWC3に電気的に接続されている。
ワイヤWC4は、部分的に幅広に形成されることによって、階層部分L17における第1の接続部37D14と、階層部分L18における第2の接続部38D14に接している。これにより、階層部分L17,L18の電極32D1は、ワイヤWC4に電気的に接続されている。
ワイヤWR1は、部分的に幅広に形成されることによって、階層部分L11における第1の接続部37D21に接している。これにより、階層部分L11の電極32D2は、ワイヤWR1に電気的に接続されている。ワイヤWR2は、部分的に幅広に形成されることによって、階層部分L12における第2の接続部38D22に接している。これにより、階層部分L12の電極32D2は、ワイヤWR2に電気的に接続されている。
ワイヤWR3は、部分的に幅広に形成されることによって、階層部分L13における第1の接続部37D23に接している。これにより、階層部分L13の電極32D2は、ワイヤWR3に電気的に接続されている。ワイヤWR4は、部分的に幅広に形成されることによって、階層部分L14における第2の接続部38D24に接している。これにより、階層部分L14の電極32D2は、ワイヤWR4に電気的に接続されている。
ワイヤWR5は、部分的に幅広に形成されることによって、階層部分L15における第1の接続部37D25に接している。これにより、階層部分L15の電極32D2は、ワイヤWR5に電気的に接続されている。ワイヤWR6は、部分的に幅広に形成されることによって、階層部分L16における第2の接続部38D26に接している。これにより、階層部分L16の電極32D2は、ワイヤWR6に電気的に接続されている。
ワイヤWR7は、部分的に幅広に形成されることによって、階層部分L17における第1の接続部37D27に接している。これにより、階層部分L17の電極32D2は、ワイヤWR7に電気的に接続されている。ワイヤWR8は、部分的に幅広に形成されることによって、階層部分L18における第2の接続部38D28に接している。これにより、階層部分L18の電極32D2は、ワイヤWR8に電気的に接続されている。
階層部分L11と階層部分L18では、絶縁部31は、複数の電極のうちの複数の第1および第2の端子構成部を覆わずに、半導体チップ30の第1の面30aと複数の電極の他の部分を覆っている。絶縁部31によって覆われていない第1および第2の端子構成部は、それぞれ導体パッドを形成している。この導体パッドの上には導体層が形成されている。階層部分L11における第1の端子構成部および導体層は、第1の端子4を構成している。階層部分L18における第2の端子構成部および導体層は、第2の端子5を構成している。このように、本実施の形態では、複数の第1の端子4は、階層部分L11における複数の電極(複数の第1の端子構成部)を用いて構成されている。階層部分L11の複数の電極における絶縁部31に覆われた部分のうちの一部は、上面配線4Wとなる。また、複数の第2の端子5は、階層部分L18における複数の電極(複数の第2の端子構成部)を用いて構成されている。階層部分L18の複数の電極における絶縁部31に覆われた部分のうちの一部は、下面配線5Wとなる。図1および図2では、階層部分L11,L18のそれぞれの絶縁部31の一部を破線で表している。
複数の階層部分10は、少なくとも1つの第1の種類の階層部分を含んでいる。複数の階層部分10は、更に、少なくとも1つの第2の種類の階層部分を含んでいてもよい。第1の種類の階層部分における半導体チップ30は正常に動作するものであり、第2の種類の階層部分における半導体チップ30は正常に動作しないものである。以下、正常に動作する半導体チップ30を良品の半導体チップ30と言い、正常に動作しない半導体チップ30を不良の半導体チップ30と言う。以下、第1の種類の階層部分と第2の種類の階層部分とを区別する場合には、第1の種類の階層部分については符号10Aで表し、第2の種類の階層部分については符号10Bで表す。
第1の種類の階層部分10Aでは、第1の種類の電極32A1〜32A4は、半導体チップ30に接触してこれに電気的に接続されている。第2の種類の階層部分10Bでは、第1の種類の電極32A1〜32A4は、半導体チップ30に接触していない。従って、第2の種類の階層部分10Bでは、第1の種類の電極32A1〜32A4は、半導体チップ30に電気的に接続されていない。
また、第1の種類の階層部分10Aでは、第6の種類の電極32D1,32D2が半導体チップ30に電気的に接続されることによって、電極32D1,32D2が電気的に接続された2つの階層依存ワイヤWB、すなわち、電極32D1が電気的に接続されたワイヤWC1〜WC4のうちのいずれか1つと、電極32D2が電気的に接続されたワイヤWR1〜WR8のうちのいずれか1つに対して、半導体チップ30が電気的に接続されている。第2の種類の階層部分10Bでは、電極32D1,32D2が半導体チップ30に電気的に接続されていないことによって、電極32D1,32D2が電気的に接続された2つの階層依存ワイヤWBに対して、半導体チップ30は電気的に接続されていない。
半導体チップ30は、フラッシュメモリ、DRAM、SRAM、MRAM、PROM、FeRAM等のメモリを構成するメモリチップであってもよい。この場合、半導体チップ30は、複数のメモリセルを含んでいる。この場合には、複数の半導体チップ30を含む積層チップパッケージ1によって、大容量のメモリデバイスを実現することができる。また、本実施の形態に係る積層チップパッケージ1によれば、積層チップパッケージ1に含まれる半導体チップ30の数を変えることにより、64GB(ギガバイト)、128GB、256GB等の種々の容量のメモリデバイスを容易に実現することができる。
半導体チップ30が複数のメモリセルを含んでいる場合、半導体チップ30が1つ以上の欠陥のあるメモリセルを含んでいても、冗長技術によって正常に動作させることができる場合には、その半導体チップ30は、良品の半導体チップである。
半導体チップ30は、メモリチップに限らず、CPU、センサ、センサの駆動回路等の他のデバイスを実現するものであってもよい。
次に、本実施の形態における複合型積層チップパッケージについて説明する。本実施の形態における複合型積層チップパッケージは、積層され且つ互いに電気的に接続された主パッケージと追加部分とを備えている。主パッケージは、本実施の形態に係る積層チップパッケージ1である。以下、主パッケージについても、符号1を付して表す。
追加部分51は、少なくとも1つの追加半導体チップと、追加部分配線とを備えている。追加部分配線は、少なくとも1つの追加半導体チップが積層チップパッケージ1の第2の種類の階層部分10Bにおける半導体チップ30の代替となるように、積層チップパッケージ1における複数の第1の端子4または複数の第2の端子5と少なくとも1つの追加半導体チップとの電気的接続関係を規定する。
図6は、追加部分51の一例を示す斜視図である。図7は、下側から見た図6の追加部分51を示す斜視図である。追加部分51は、上面、下面および4つの側面を有する追加部分本体60と、追加部分配線53とを備えている。追加部分本体60は、1つの追加半導体チップ80を含んでいる。追加半導体チップ80の構成は、良品の半導体チップ30と同じである。追加部分本体60は、1つの第1の種類の階層部分10Aに相当する。
追加部分配線53は、追加部分本体60の少なくとも1つの側面に配置された複数の追加部分ワイヤAWと、追加部分本体60の上面に配置されて複数の追加部分ワイヤAWに電気的に接続された複数の第1の追加部分端子54と、追加部分本体60の下面に配置されて複数の追加部分ワイヤAWに電気的に接続された複数の第2の追加部分端子55とを含んでいる。複数の第1の追加部分端子54の形状および配置は、図1に示した複数の第1の端子4と同じである。複数の第2の追加部分端子55の形状および配置は、図2に示した複数の第2の端子5と同じである。複数の第2の追加部分端子55は、複数の第1の追加部分端子54とオーバーラップする位置に配置されている。複数の追加部分ワイヤAWは、互いにオーバーラップする位置にある第1の追加部分端子54と第2の追加部分端子55とを電気的に接続している。
追加部分本体60は、更に、追加半導体チップ80の上面および下面と、4つの側面のうちの少なくとも1つの側面を覆う絶縁部81と、複数の追加部分ワイヤAWに電気的に接続された複数の電極82とを含んでいる。絶縁部81は、複数の追加部分ワイヤAWが配置された追加部分本体60の少なくとも1つの側面に配置された少なくとも1つの端面を有している。図6および図7に示した例では、絶縁部81は、追加半導体チップ80の4つの側面の全てを覆い、絶縁部81は、追加部分本体60の4つの側面に配置された4つの端面を有している。電極82は、複数の追加部分ワイヤAWが配置された追加部分本体60の少なくとも1つの側面に配置された端面を有し、この端面に追加部分ワイヤAWが電気的に接続されている。複数の第1の追加部分端子54と複数の第2の追加部分端子55は、絶縁部81から露出している。図6および図7では、絶縁部81の一部を破線で表している。
複数の電極82は、図3および図4に示した複数の電極のうちの電極32A1〜32A4,32C1〜32C4,32R1〜32R8に対応する複数の電極を含んでいる。これらの電極は、それぞれ、第1の追加部分端子54を構成する端子構成部と、この端子構成部と追加部分ワイヤAWとを電気的に接続する部分とを含んでいる。複数の電極82は、更に、電極32D1,32D2に対応する電極82D1,82D2を含んでいる。複数の第1の追加部分端子54は、電極82D1,82D2以外の複数の電極82を用いて構成されている。すなわち、電極82D1,82D2以外の複数の電極82における端子構成部は、導体パッドを形成している。この導体パッドの上には導体層が形成されている。これら導体パッドおよび導体層は、第1の追加部分端子54を構成している。電極32A1〜32A4に対応する複数の電極82と、電極82D1,82D2は、追加半導体チップ80に接触してこれに電気的に接続されている。
複数の追加部分ワイヤAWは、積層チップパッケージ1における複数のワイヤWと同様に、複数の共通ワイヤAWAと、複数の階層依存ワイヤAWBとを含んでいる。複数の共通ワイヤAWAは、それぞれワイヤWA1〜WA4に対応するワイヤAWA1〜AWA4を含んでいる。複数の階層依存ワイヤAWBは、それぞれワイヤWC1〜WC4,WR1〜WR8に対応するワイヤAWC1〜AWC4,AWR1〜AWR8を含んでいる。
図6および図7に示した追加部分51では、ワイヤAWC1,AWR1がそれぞれ部分的に幅広に形成されることによって、電極82D1がワイヤAWC1に電気的に接続され、電極82D2がワイヤAWR1に電気的に接続されている。この追加部分51は、階層部分L11と同等の構成および機能を有する。この追加部分51は、階層部分L11が第2の種類の階層部分10Bである場合に、階層部分L11の代替となる。
同様に、ワイヤAWC1,AWR2がそれぞれ部分的に幅広に形成されることによって、電極82D1がワイヤAWC1に電気的に接続され、電極82D2がワイヤAWR2に電気的に接続された追加部分51は、階層部分L12と同等の構成および機能を有する。この追加部分51は、階層部分L12が第2の種類の階層部分10Bである場合に、階層部分L12の代替となる。
また、ワイヤAWC2,AWR3がそれぞれ部分的に幅広に形成されることによって、電極82D1がワイヤAWC2に電気的に接続され、電極82D2がワイヤAWR3に電気的に接続された追加部分51は、階層部分L13と同等の構成および機能を有する。この追加部分51は、階層部分L13が第2の種類の階層部分10Bである場合に、階層部分L13の代替となる。
また、ワイヤAWC2,AWR4がそれぞれ部分的に幅広に形成されることによって、電極82D1がワイヤAWC2に電気的に接続され、電極82D2がワイヤAWR4に電気的に接続された追加部分51は、階層部分L14と同等の構成および機能を有する。この追加部分51は、階層部分L14が第2の種類の階層部分10Bである場合に、階層部分L14の代替となる。
また、ワイヤAWC3,AWR5がそれぞれ部分的に幅広に形成されることによって、電極82D1がワイヤAWC3に電気的に接続され、電極82D2がワイヤAWR5に電気的に接続された追加部分51は、階層部分L15と同等の構成および機能を有する。この追加部分51は、階層部分L15が第2の種類の階層部分10Bである場合に、階層部分L15の代替となる。
また、ワイヤAWC3,AWR6がそれぞれ部分的に幅広に形成されることによって、電極82D1がワイヤAWC3に電気的に接続され、電極82D2がワイヤAWR6に電気的に接続された追加部分51は、階層部分L16と同等の構成および機能を有する。この追加部分51は、階層部分L16が第2の種類の階層部分10Bである場合に、階層部分L16の代替となる。
また、ワイヤAWC4,AWR7がそれぞれ部分的に幅広に形成されることによって、電極82D1がワイヤAWC4に電気的に接続され、電極82D2がワイヤAWR7に電気的に接続された追加部分51は、階層部分L17と同等の構成および機能を有する。この追加部分51は、階層部分L17が第2の種類の階層部分10Bである場合に、階層部分L17の代替となる。
また、ワイヤAWC4,AWR8がそれぞれ部分的に幅広に形成されることによって、電極82D1がワイヤAWC4に電気的に接続され、電極82D2がワイヤAWR8に電気的に接続された追加部分51は、階層部分L18と同等の構成および機能を有する。この追加部分51は、階層部分L18が第2の種類の階層部分10Bである場合に、階層部分L18の代替となる。
本実施の形態に係る積層チップパッケージ1おいて、第2の種類の階層部分10Bでは、複数の電極は、半導体チップ30に電気的に接続されていない。そのため、第2の種類の階層部分10Bにおける不良の半導体チップ30は、複数のワイヤWに電気的に接続されず、その結果、使用不能にされる。
本実施の形態では、積層チップパッケージ1が1つ以上の第2の種類の階層部分10Bを含む場合、その積層チップパッケージ1を主パッケージ1として、1つ以上の第2の種類の階層部分10Bの代替となる1つ以上の追加部分51と主パッケージ1とを積層して、複合型積層チップパッケージを構成する。この複合型積層チップパッケージは、不良の半導体チップ30を含まない積層チップパッケージ1と同等の機能を有する。
1つ以上の追加部分51を用いて複合型積層チップパッケージを構成する場合、1つ以上の追加部分51を主パッケージ1の上または下に配置することができる。追加部分51を主パッケージ1の上に配置した場合には、追加部分51における複数の第2の追加部分端子55が主パッケージ1における複数の第1の端子4に電気的に接続される。追加部分51を主パッケージ1の下に配置した場合には、追加部分51における複数の第1の追加部分端子54が主パッケージ1における複数の第2の端子5に電気的に接続される。
また、2つ以上の追加部分51の積層体を主パッケージ1の上または下に配置して複合型積層チップパッケージを構成することもできる。この場合には、上下に隣接する2つの追加部分51において、上側の追加部分51における複数の第2の追加部分端子55が下側の追加部分51における複数の第1の追加部分端子54に電気的に接続される。また、主パッケージ1の上下に、それぞれ1つ以上の追加部分51を配置して複合型積層チップパッケージを構成することもできる。
上述のいずれの構成の複合型積層チップパッケージにおいても、追加部分51における追加半導体チップ80は、主パッケージ1における不良の半導体チップ30の代替となるように、追加部分配線53を介して主パッケージ1における複数のワイヤWに電気的に接続される。
図8は、複合型積層チップパッケージの一例を示している。図8に示した例は、主パッケージ1における階層部分L11が第2の種類の階層部分10Bである場合の例である。この例では、階層部分L11の代替となる追加部分51を主パッケージ1の上に配置して複合型積層チップパッケージを構成している。この例では、追加部分51における電極82D1,82D2は、階層部分L11と同様に、それぞれ主パッケージ1におけるワイヤWC1,WR1に電気的に接続される。なお、階層部分L11の代替となる追加部分51を主パッケージ1の下に配置して、図8に示した例と同等の複合型積層チップパッケージを構成してもよい。
なお、本実施の形態における複合型積層チップパッケージの構成は、図8に示した例に限られないことは言うまでもない。本実施の形態では、主パッケージ1が1つ以上の第2の種類の階層部分10Bを含んでいる場合、階層部分10Bが階層部分L11〜L18のうちのどれであるかに応じて、階層部分10Bの代替となる追加部分51を選択し、選択された1つ以上の追加部分51と主パッケージ1とを積層し互いに電気的に接続して、複合型積層チップパッケージを構成する。これにより、本実施の形態によれば、主パッケージ1における第2の種類の階層部分10Bの数および位置に関わらずに、不良の半導体チップ30を含まない積層チップパッケージ1と同等の機能を有する複合型積層チップパッケージを容易に実現することができる。
また、本実施の形態において、それぞれ追加半導体チップ80を含む2つ以上の階層部分を有する追加部分を用意し、この追加部分を、2つ以上の第2の種類の階層部分10Bを含む主パッケージ1に電気的に接続してもよい。この場合、追加部分では、階層部分毎に、それが主パッケージ1におけるどの階層部分の代替になるかに応じて、電極82D1,82D2が、どの階層依存ワイヤAWB(ワイヤAWC1〜AWC4,AWR1〜AWR8)に電気的に接続されるかが選択される。
以下、本実施の形態に係る積層チップパッケージ1を用いてメモリデバイスを実現する場合を例にとって、積層チップパッケージ1および複合型積層チップパッケージについて更に詳しく説明する。図9は、本実施の形態に係る積層チップパッケージ1を用いたメモリデバイスの構成を示すブロック図である。このメモリデバイスは、8つのメモリチップMC1,MC2,MC3,MC4,MC5,MC6,MC7,MC8と、これらのメモリチップを制御するコントローラ90とを備えている。
メモリチップMC1,MC2,MC3,MC4,MC5,MC6,MC7,MC8は、それぞれ、図1および図2に示した積層チップパッケージ1における階層部分L11,L12,L13,L14,L15,L16,L17,L18内の半導体チップ30である。各メモリチップは、複数のメモリセルと、アドレスデコーダ等の周辺回路とを含んでいる。コントローラ90は、積層チップパッケージ1とは別に設けられ、積層チップパッケージ1の複数の第1の端子4または複数の第2の端子5に電気的に接続される。
メモリデバイスは、更に、コントローラ90と8つのメモリチップを電気的に接続するデータバス91と、コントローラ90と8つのメモリチップを電気的に接続する1つ以上の共通線92とを備えている。8つのメモリチップは、それぞれ、データバス91が電気的に接続される複数の電極パッドと、1つ以上の共通線92が電気的に接続される1つ以上の電極パッドとを有している。データバス91は、アドレス、コマンド、データ等を伝達する。1つ以上の共通線92には、電源線や、データバス91が伝達する信号以外の信号であって8つのメモリチップで共通に利用される信号を伝達する信号線がある。
8つのメモリチップは、それぞれ、更に、チップイネーブル信号が入力される電極パッドCEと、レディー/ビジー信号を出力する電極パッドR/Bを有している。チップイネーブル信号は、メモリチップの選択と非選択を制御する信号である。レディー/ビジー信号は、メモリチップの動作状態を示す信号である。
図9に示したメモリデバイスは、更に、信号線93C1,93C2,93C3,93C4を備えている。信号線93C1は、コントローラ90とメモリチップMC1,MC2の電極パッドCEとを電気的に接続し、チップイネーブル信号CE1を伝達する。信号線93C2は、コントローラ90とメモリチップMC3,MC4の電極パッドCEとを電気的に接続し、チップイネーブル信号CE2を伝達する。信号線93C3は、コントローラ90とメモリチップMC5,MC6の電極パッドCEとを電気的に接続し、チップイネーブル信号CE3を伝達する。信号線93C4は、コントローラ90とメモリチップMC7,MC8の電極パッドCEとを電気的に接続し、チップイネーブル信号CE4を伝達する。このように、図9に示した例では、信号線93C1をメモリチップMC1,MC2で共用し、信号線93C2をメモリチップMC3,MC4で共用し、信号線93C3をメモリチップMC5,MC6で共用し、信号線93C4をメモリチップMC7,MC8で共用している。しかし、信号線93C1,93C2,93C3,93C4の代りに、メモリチップ毎に異なるチップイネーブル信号を伝達する8つの信号線を設けてもよい。
図9に示したメモリデバイスは、更に、信号線93R1,93R2,93R3,93R4,93R5,93R6,93R7,93R8を備えている。信号線93R1〜93R8の各一端はコントローラ90に電気的に接続されている。信号線93R1〜93R8の他端は、それぞれ、メモリチップMC1〜MC8の電極パッドR/Bに電気的に接続されている。信号線93R1〜93R8は、それぞれ、レディー/ビジー信号R/B1〜R/B8を伝達する。
図1および図2に示した積層チップパッケージ1において、複数の共通ワイヤWA(ワイヤWA1〜WA4)は、データバス91と1つ以上の共通線92の一部を構成する。従って、複数の共通ワイヤWAは、主要部分2M内の全ての半導体チップ30(メモリチップ)で共通に使用される信号等を伝達するという、主要部分2M内の全ての階層部分10に共通する用途を有する。ワイヤWC1,WC2,WC3,WC4は、それぞれ信号線93C1,93C2,93C3,93C4の一部を構成する。また、ワイヤWR1,WR2,WR3,WR4,WR5,WR6,WR7,WR8は、それぞれ信号線93R1,93R2,93R3,93R4,93R5,93R6,93R7,93R8の一部を構成する。
図9は、積層チップパッケージ1が不良の半導体チップ30(メモリチップ)を含まない場合を表している。ここで、積層チップパッケージ1が1つ以上の不良の半導体チップ30(メモリチップ)を含む場合おける本実施の形態の対処方法について説明する。図10は、一例として、階層部分L14のメモリチップMC4が不良である場合における対処方法を示している。図10は、複数のメモリチップと信号線93C1〜93C4,93R1〜93R8との関係を表している。
メモリチップMC4が不良である場合、階層部分L14では、複数の電極はメモリチップMC4に電気的に接続されていない。そのため、不良のメモリチップMC4は、複数のワイヤWに電気的に接続されず、その結果、使用不能にされる。この場合、本実施の形態では、積層チップパッケージ1を主パッケージ1として、階層部分L14の代替となる追加部分51を、主パッケージ1の上または主パッケージ1の下に配置して、複合型積層チップパッケージを構成する。
図10では、追加部分51における追加半導体チップ80であるメモリチップを記号AMCで表している。メモリチップAMCは、追加部分配線53を介して主パッケージ1における複数のワイヤWに電気的に接続される。特に、追加部分51における電極82D1,82D2は、階層部分L14と同様に、それぞれ主パッケージ1におけるワイヤWC2,WR4に電気的に接続される。その結果、図10に示したように、メモリチップAMCの電極パッドCE,R/Bは、それぞれ、信号線93C2,93R4に電気的に接続される。これにより、複合型積層チップパッケージは、不良の半導体チップ30(メモリチップ)を含まない積層チップパッケージ1と同等の機能を有することになる。
次に、図11を参照して、半導体チップ30(メモリチップ)に含まれるメモリセルの構成の一例について説明する。図11に示したメモリセル40は、P型シリコン基板61の表面の近傍に形成されたソース62およびドレイン63を備えている。ソース62およびドレイン63は、共にN型の領域である。ソース62とドレイン63は、これらの間にP型シリコン基板61の一部よりなるチャネルが形成されるように、所定の間隔を開けて配置されている。メモリセル40は、更に、ソース62とドレイン63の間において基板61の表面上に順に積層された絶縁膜64、浮遊ゲート65、絶縁膜66および制御ゲート67を備えている。メモリセル40は、更に、ソース62、ドレイン63、絶縁膜64、浮遊ゲート65、絶縁膜66および制御ゲート67を覆う絶縁層68を備えている。この絶縁層68には、ソース62、ドレイン63、制御ゲート67のそれぞれの上で開口するコンタクトホールが形成されている。メモリセル40は、それぞれ、ソース62、ドレイン63、制御ゲート67の上方の位置で絶縁層68上に形成されたソース電極72、ドレイン電極73、制御ゲート電極77を備えている。ソース電極72、ドレイン電極73、制御ゲート電極77は、それぞれ、対応するコンタクトホールを通して、ソース62、ドレイン63、制御ゲート67に接続されている。
次に、本実施の形態に係る積層チップパッケージ1の製造方法について説明する。本実施の形態に係る積層チップパッケージ1の製造方法は、積層チップパッケージ1を複数個製造する方法である。この方法は、各々が主要部分2Mに含まれる階層部分10のいずれかとなる予定の、配列された複数の予備階層部分を含み、後に隣接する予備階層部分の境界位置で切断される複数の基礎構造物を積層して、積層基礎構造物を作製する工程と、積層基礎構造物を用いて、積層チップパッケージ1を複数個作製する工程とを備えている。
以下、図12ないし図25を参照して、積層基礎構造物を作製する工程について詳しく説明する。積層基礎構造物を作製する工程では、まず、それぞれ半導体チップ30となる予定の、配列された複数の半導体チップ予定部30Pを含む基礎構造物前ウェハ101を作製する。図12は、基礎構造物前ウェハ101を示す平面図である。図13は、図12に示した基礎構造物前ウェハ101の一部を拡大して示す平面図である。図14は、図13における14−14線断面図である。
基礎構造物前ウェハ101を作製する工程では、具体的には、互いに反対側を向いた2つの面を有する1つの半導体ウェハ100における一方の面に処理、例えばウェハプロセスを施すことによって、それぞれデバイスを含む複数の半導体チップ予定部30Pが配列された基礎構造物前ウェハ101を作製する。基礎構造物前ウェハ101において、複数の半導体チップ予定部30Pは一列に配列されていてもよいし、縦方向と横方向にそれぞれ複数個並ぶように、複数列に配列されていてもよい。以下の説明では、基礎構造物前ウェハ101において、複数の半導体チップ予定部30Pは、縦方向と横方向にそれぞれ複数個並ぶように、複数列に配列されているものとする。半導体ウェハ100としては、例えばシリコンウェハが用いられる。ウェハプロセスとは、半導体ウェハを加工して、複数のチップに分割される前の複数のデバイスを作製するプロセスである。なお、図12は、理解を容易にするために、半導体ウェハ100に比べて半導体チップ予定部30Pを大きく描いている。例えば、半導体ウェハ100が12インチウェハで、半導体チップ予定部30Pの上面の一辺の長さが8〜10mmとすると、1枚の半導体ウェハ100を用いて、700〜900個の半導体チップ予定部30Pを形成することが可能である。
図14に示したように、半導体チップ予定部30Pは、半導体ウェハ100の一方の面の近傍に形成されたデバイス形成領域47を含んでいる。デバイス形成領域47は、半導体ウェハ100における一方の面に処理を施すことによってデバイスが形成された領域である。半導体チップ予定部30Pは、更に、デバイス形成領域47の上に配置された複数の電極パッド48と、デバイス形成領域47の上に配置されたパッシベーション膜49とを含んでいる。パッシベーション膜49は、PSG(Phospho-Silicate-Glass)、シリコン窒化物、ポリイミド樹脂等の絶縁材料によって形成されている。パッシベーション膜49は、複数の電極パッド48の上面を露出させる複数の開口部を有している。複数の電極パッド48は、後に形成される電極に対応した位置に配置され、且つデバイス形成領域47に形成されたデバイスに電気的に接続されている。以下、基礎構造物前ウェハ101において、複数の電極パッド48およびパッシベーション膜49により近い面を第1の面101aと呼び、その反対側の面を第2の面101bと呼ぶ。
積層基礎構造物を作製する工程では、次に、ウェハソートテストによって、基礎構造物前ウェハ101に含まれる複数の半導体チップ予定部30Pについて、正常に動作する半導体チップ予定部と正常に動作しない半導体チップ予定部とを判別する工程が行われる。この工程では、各半導体チップ予定部30Pの複数の電極パッド48に試験装置のプローブを接触させて、試験装置によって、半導体チップ予定部30Pが正常に動作するか否かをテストする。図12において、記号“NG”を付した半導体チップ予定部30Pは、正常に動作しない半導体チップ予定部30Pであり、他の半導体チップ予定部30Pは、正常に動作する半導体チップ予定部30Pである。この工程によって、基礎構造物前ウェハ101毎に、正常に動作する半導体チップ予定部30Pと正常に動作しない半導体チップ予定部30Pの位置情報が得られる。この位置情報は、後の工程において利用される。なお、パッシベーション膜49は、ウェハソートテストを行う時点では形成されておらず、ウェハソートテストの後に形成されてもよい。
図15は、図13に示した工程に続く工程を示す平面図である。図16は、図15における16−16線断面図である。この工程では、まず、基礎構造物前ウェハ101の第1の面101aを覆うように、保護層103を形成する。保護層103は、例えばフォトレジストによって形成される。次に、基礎構造物前ウェハ101に対して、複数の半導体チップ予定部30Pの各々の領域を画定するように、基礎構造物前ウェハ101の第1の面101aにおいて開口する複数の溝104を形成する。なお、図15では、保護層103を省略している。
隣接する2つの半導体チップ予定部30Pの境界の位置では、隣接する2つの半導体チップ予定部30Pの境界を通るように溝104が形成される。溝104は、その底部が基礎構造物前ウェハ101の第2の面101bに達しないように形成される。溝104の幅は、例えば50〜150μmの範囲内である。溝104の深さは、例えば20〜80μmの範囲内である。
溝104は、例えば、ダイシングソーによって形成してもよいし、エッチングによって形成してもよい。エッチングとしては、反応性イオンエッチングや、エッチング液として例えばKOHを用いた異方性ウェットエッチングが用いられる。エッチングによって溝104を形成する場合には、フォトレジストよりなる保護層103をフォトリソグラフィによってパターニングして、エッチングマスクを形成してもよい。溝104の形成後、保護層103を除去する。このようにして、複数の溝104が形成された後の基礎構造物前ウェハ101よりなる研磨前基礎構造物本体105が作製される。
図17は、図16に示した工程に続く工程を示している。この工程では、研磨前基礎構造物本体105の複数の溝104を埋め、且つ複数の電極パッド48およびパッシベーション膜49を覆うように、絶縁膜106Pを形成する。この絶縁膜106Pは、後に絶縁部31の一部となるものである。絶縁膜106Pは、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂によって形成してもよい。また、絶縁膜106Pは、感光剤を含んだポリイミド樹脂等の感光性を有する材料によって形成してもよい。また、絶縁膜106Pは、シリコン酸化物、シリコン窒化物等の無機材料によって形成してもよい。
絶縁膜106Pは、熱膨張係数の小さな樹脂によって形成することが好ましい。熱膨張係数の小さな樹脂によって絶縁膜106Pを形成することにより、後にダイシングソーによって絶縁膜106Pを切断する場合に、絶縁膜106Pの切断が容易になる。
また、絶縁膜106Pは、透明であることが好ましい。絶縁膜106Pが透明であることにより、絶縁膜106Pの上に、絶縁膜106Pを通して認識可能なアライメントマークを形成し、このアライメントマークを利用して、積層される複数の基礎構造物の位置合わせを行うことが可能になる。
また、絶縁膜106Pは、複数の溝104を埋める第1層と、この第1層、複数の電極パッド48およびパッシベーション膜49を覆う第2層とを含んでいてもよい。この場合、第1層と第2層は、同じ材料によって形成してもよいし、異なる材料によって形成してもよい。第1層は、熱膨張係数の小さな樹脂によって形成することが好ましい。第2層は、感光剤を含んだポリイミド樹脂等の感光性を有する材料によって形成してもよい。また、アッシング、化学機械研磨(CMP)等によって第1層の上面を平坦化した後に、第1層の上に第2層を形成してもよい。
ウェハソートテストを行う時点でパッシベーション膜49が形成されていない場合には、絶縁膜106Pの第2層をパッシベーション膜としてもよい。この場合、第2層は、シリコン酸化物、シリコン窒化物等の無機材料によって形成してもよい。なお、絶縁膜106Pの第2層をパッシベーション膜とする場合には、第2層の形成当初、第2層には、複数の電極パッド48の上面を露出させる複数の開口部は形成されていない。
次に、図18を参照して、正常に動作する半導体チップ予定部30Pにおいて、絶縁膜106Pに、複数の電極パッド48を露出させるための複数の開口部を形成する工程について説明する。図18は、図17に示した工程に続く工程を示している。
ここでは、まず、絶縁膜106Pの全体あるいは第2層が、ネガ型の感光性を有する材料によって形成され、フォトリソグラフィによって絶縁膜106Pに開口部を形成する例について説明する。この例では、まず、全ての半導体チップ予定部30Pにおいて一括して、第1のマスク(図示せず)を用いて、絶縁膜106Pを露光する。第1のマスクは、絶縁膜106Pのうち、開口部が形成される部分に対しては光が照射されず、他の部分に対しては光が照射されるようにするパターンを有している。絶縁膜106Pのうち、光が照射されなかった部分は現像液に対して可溶性であり、光が照射された部分は現像液に対して不溶性になる。
次に、ステップ式投影露光装置、いわゆるステッパーを用いて、正常に動作しない半導体チップ予定部30Pにおいてのみ、選択的に、第2のマスク(図示せず)を用いて、絶縁膜106Pを露光する。その際、ウェハソートテストによって得られた基礎構造物前ウェハ101毎の、正常に動作する半導体チップ予定部30Pと正常に動作しない半導体チップ予定部30Pの位置情報を用いる。図18では、左側の半導体チップ予定部30Pは正常に動作する半導体チップ予定部30Pであり、右側の半導体チップ予定部30Pは正常に動作しない半導体チップ予定部30Pである。第2のマスクは、全面的に光を透過するマスクである。この工程により、正常に動作しない半導体チップ予定部30Pでは、絶縁膜106Pの全体が現像液に対して不溶性になる。
次に、絶縁膜106Pを、現像液によって現像する。これにより、図18に示したように、正常に動作する半導体チップ予定部30P(左側)では、絶縁膜106Pに、複数の電極パッド48を露出させるための複数の開口部106aが形成される。一方、正常に動作しない半導体チップ予定部30P(右側)では、絶縁膜106Pに複数の開口部106aは形成されない。現像後の絶縁膜106Pのうち、正常に動作する半導体チップ予定部30Pに対応する部分は第1の種類の絶縁層106Aとなり、正常に動作しない半導体チップ予定部30Pに対応する部分は第2の種類の絶縁層106Bとなる。第1の種類の絶縁層106Aは、複数の電極パッド48を露出させる複数の開口部106aを有し、複数の電極パッド48の周囲に配置されている。第2の種類の絶縁層106Bは、複数の電極パッド48を露出させることなく覆っている。
ここで、絶縁膜106Pの全体あるいは第2層が感光性を有しない材料によって形成されている場合に、絶縁膜106Pに複数の開口部106aを形成する方法の一例について説明する。この例では、まず、絶縁膜106Pの上に、ネガ型のフォトレジスト層を形成する。次に、前述の絶縁膜106Pに対する露光および現像と同じ方法で、フォトレジスト層に対する露光および現像を行う。これにより、正常に動作する半導体チップ予定部30Pでは、フォトレジスト層において、複数の電極パッド48に対応する位置に複数の開口部が形成される。一方、正常に動作しない半導体チップ予定部30Pでは、フォトレジスト層に複数の開口部は形成されない。次に、このフォトレジスト層をエッチングマスクとして用いて、絶縁膜106Pを選択的にエッチングすることによって、絶縁膜106Pに複数の開口部106aを形成する。その後、フォトレジスト層は、除去してもよいし、残して絶縁層106A,106Bの一部としてもよい。
図19および図20は、図18に示した工程に続く工程を示している。図19は、図20における19−19線断面図である。この工程では、例えばめっき法によって、絶縁層106A,106Bの上に、複数の電極を形成する。正常に動作する半導体チップ予定部30Pでは、複数の電極のうちの第1の種類の電極32A1〜32A4と第6の種類の電極32D1,32D2は、絶縁層106Aの複数の開口部106aを通して、それぞれ対応する電極パッド48に接触してこれに電気的に接続される。正常に動作する半導体チップ予定部30Pにおいて、第1および第6の種類の電極以外の複数の電極は、半導体チップ予定部30Pに接触しない。一方、正常に動作しない半導体チップ予定部30Pでは、絶縁層106Bに複数の開口部106aが形成されていないので、いずれの電極も半導体チップ予定部30Pに接触しない。
このようにして、図19および図20に示した研磨前基礎構造物109が作製される。研磨前基礎構造物109は、基礎構造物前ウェハ101の第1の面101aに対応する第1の面109aと、基礎構造物前ウェハ101の第2の面101bに対応する第2の面109bとを有している。
電極は、Cu等の導電性材料によって形成される。また、電極をめっき法によって形成する場合には、まず、めっき用のシード層を形成する。次に、シード層の上に、フォトレジスト層を形成し、フォトリソグラフィによりフォトレジスト層をパターニングすることによって、後に電極が収容される複数の開口部を有するフレームを形成する。次に、めっき法によって、フレームの開口部内であってシード層の上に、電極の一部となるめっき層を形成する。めっき層の厚みは、例えば5〜15μmの範囲内である。次に、フレームを除去し、更に、シード層のうち、めっき層の下に存在する部分以外の部分をエッチングによって除去する。これにより、めっき層およびその下に残ったシード層によって電極が形成される。
図21は、図19に示した工程に続く工程を示している。この工程では、研磨前基礎構造物109の第1の面109aが、図21に示した板状の治具112の一方の面に対向するように、絶縁性の接着剤によって、研磨前基礎構造物109を治具112に張り付ける。図21において、符号113は、接着剤によって形成された絶縁層を示している。絶縁層113は、後に絶縁部31の一部となる。
図22は、図21に示した工程に続く工程を示している。この工程では、治具112に張り付けられた状態の研磨前基礎構造物109における第2の面109bを研磨する。この研磨は、複数の溝104が露出するまで行う。図21において、破線は、研磨後の第2の面109bの位置を示している。研磨前基礎構造物109における第2の面109bを研磨することにより、研磨前基礎構造物109が薄くされて、治具112に張り付けられた状態の基礎構造物110が形成される。この基礎構造物110の厚みは、例えば20〜80μmである。基礎構造物110は、研磨前基礎構造物109の第1の面109aに対応する第1の面110aと、その反対側の第2の面110bとを有している。第2の面110bは、研磨された面である。複数の溝104が露出するまで、研磨前基礎構造物109における第2の面109bを研磨することにより、複数の半導体チップ予定部30Pは、互いに分離されて、それぞれ半導体チップ30となる。基礎構造物110の第1の面110aは、図4に示した半導体チップ30の第1の面30aに対応する。基礎構造物110の第2の面110bは、図4に示した半導体チップ30の第2の面30bに対応する。
本実施の形態では、ここまで説明した一連の工程により、第1および第2の研磨前基礎構造物109を作製し、更に、第1および第2の研磨前基礎構造物109を、それらの第1の面109aに板状の治具112が張り付けられた状態でそれらの第2の面109bを研磨して、第1および第2の基礎構造物110を形成する。
図23は、図22に示した工程に続く工程を示している。この工程では、まず、それぞれ第1の面110aに治具112に張り付けられた状態の第1および第2の基礎構造物110を、それらの第2の面110b同士が対向するように、図示しない絶縁性の接着剤によって張り合わせて、基礎構造物110の対115を形成する。次に、基礎構造物110の対115から2つの治具112を分離する。
図24は、図23に示した工程に続く工程を示している。この工程では、まず、図21ないし図23に示した工程と同様の工程を繰り返し行って、基礎構造物110の対115を2つ以上形成する。次に、基礎構造物110の対115を2つ以上張り合わせて、基礎構造物110の対115を2つ以上含む積層体を形成する。図24には、図23に示した基礎構造物110の対115を4つ積層し、上下に隣接する基礎構造物110の対115同士を、図示しない接着剤によって接着することによって、基礎構造物110の対115を4つ含む積層体を形成した例を示している。
次に、積層体において最も上に位置する基礎構造物110と、積層体において最も下に位置する基礎構造物110において、例えばエッチングによって、絶縁層113の一部を除去して、複数の電極における第1および第2の端子構成部を露出させ、複数の導体パッドを形成する。次に、複数の導体パッドの上に複数の導体層を形成して、複数の第1の端子4と複数の第2の端子5を形成する。
端子4,5の少なくとも一方は、半田材料よりなり端子4または端子5の表面に露出する半田層を含んでいてもよい。半田材料としては、例えばAuSnが用いられる。半田層の厚みは、例えば1〜2μmの範囲内である。半田層は、電極の表面に、直接または下地層を介して、例えばめっき法によって形成される。
AuSnは、Auに対する接着性がよい。そのため、端子4,5の一方が、AuSnよりなる半田層を含む場合には、端子4,5の他方は、端子4または端子5の表面に露出するAu層を含むことが好ましい。このAu層は、例えばめっき法またはスパッタ法によって形成される。AuSnの融点は、AuとSnの比率によって異なる。例えば、AuとSnの重量比が1:9の場合、AuSnの融点は217℃である。また、AuとSnの重量比が8:2の場合、AuSnの融点は282℃である。
このようにして、基礎構造物110の対115を2つ以上含む積層基礎構造物120が形成される。図25は、積層基礎構造物120を示す斜視図である。各基礎構造物110は、本体2の主要部分2Mに含まれる階層部分10のいずれかとなる予定の、配列された複数の予備階層部分10Pを含み、後に隣接する予備階層部分10Pの境界位置で切断される。図24において、符号110Cは、基礎構造物110の切断位置を示している。積層基礎構造物120は、それぞれ後に互いに分離されることによって本体2となる、配列された複数の分離前本体2Pを含んでいる。図24に示した例では、1つの分離前本体2Pは、8つの予備階層部分10Pを含んでいる。1つの分離前本体2Pに含まれる8つの予備階層部分10Pは、上から順に、階層部分L11,L12,L13,L14,L15,L16,L17,L18となる予定の部分である。
以下、図26および図27を参照して、積層基礎構造物120を用いて、積層チップパッケージ1を複数個作製する工程について詳しく説明する。ここでは、図24に示した基礎構造物110の対115を4つ含む積層基礎構造物120を用いて、階層部分10の対を4つ含む積層チップパッケージ1を複数個作製する例について説明する。
図26は、図24に示した工程に続く工程を示している。この工程では、積層基礎構造物120を切断することによって、分離前本体2Pが、基礎構造物110が積層された方向に直交する方向に複数個ずつ並んだ少なくとも1つのブロック121を形成する。図26は、ブロック121の一例を示している。図26に示したブロック121では、分離前本体2Pは、基礎構造物110が積層された方向と直交する方向に4つ並んでいる。1つの分離前本体2Pは8つの予備階層部分10Pを含んでいる。従って、図26に示したブロック121は、4×8個すなわち32個の予備階層部分10Pを含んでいる。
図27は、図26に示した工程に続く工程を示している。この工程では、まず、ブロック121に含まれる全ての分離前本体2Pに対して一括して配線3を形成する。配線3をめっき法によって形成する場合には、まず、めっき用のシード層を形成する。次に、シード層の上に、フォトレジスト層を形成し、フォトリソグラフィによりフォトレジスト層をパターニングすることによって、後に複数の分離前本体2Pに対応した複数の配線3が収容される複数の開口部を有するフレームを形成する。次に、めっき法によって、フレームの開口部内であってシード層の上に、配線3の一部となるめっき層を形成する。次に、フレームを除去し、更に、シード層のうち、めっき層の下に存在する部分以外の部分をエッチングによって除去する。これにより、めっき層およびその下に残ったシード層によって配線3が形成される。配線3は分離前本体2P毎に形成される。
図27に示した工程では、次に、複数個の積層チップパッケージ1が形成されるように、ブロック121を、基礎構造物110が積層された方向と直交する方向に隣接する2つの分離前本体2Pの境界の位置で切断する。これにより、分離前本体2Pは本体2となり、この本体2と配線3とを備えた積層チップパッケージ1が複数個形成される。
以上、図12ないし図27を参照して説明した一連の工程により、複数の積層チップパッケージ1が複数個作製される。ここまでは、図24に示したように基礎構造物110の対115を4つ含む積層基礎構造物120を用いて、階層部分10の対を4つ含む積層チップパッケージ1を複数個作製する例について説明してきた。しかし、本実施の形態では、積層基礎構造物120に含まれる基礎構造物110の対115の数を変えることによって、階層部分10の対の数の異なる複数種類の積層チップパッケージ1を作製することができる。また、本実施の形態では、積層基礎構造物120の代りに、1つの基礎構造物110の下面に複数の第2の追加部分端子55が形成された構造物を作製し、この構造物を積層基礎構造物120の代りに用いて、図26および図27を参照して説明した一連の工程により、階層部分10を1つだけ含むパッケージを複数個作製することにより、例えば図6および図7に示したような追加部分51を複数個作製することができる。
以上説明したように、本実施の形態に係る積層チップパッケージ1は、本体2の少なくとも1つの側面に配置された複数のワイヤWを含む配線3を備えている。本体2は、積層された複数の階層部分10を含む主要部分2Mと、主要部分2Mの上面2Maに配置された複数の第1の端子4と、主要部分2Mの下面2Mbに配置された複数の第2の端子5を有している。複数の第1の端子4と複数の第2の端子5は、いずれも複数のワイヤWに電気的に接続されている。このような構成の積層チップパッケージ1によれば、2つ以上の積層チップパッケージ1を積層して、上側の積層チップパッケージ1における複数の第2の端子5を、下側の積層チップパッケージ1における複数の第1の端子4に電気的に接続することによって、2つ以上の積層チップパッケージ1を互いに電気的に接続することが可能になる。
また、各階層部分10は、半導体チップ30と、複数のワイヤWに電気的に接続された複数の電極を含んでいる。本実施の形態では、複数の第1の端子4は、主要部分2Mの上面2Maに最も近い階層部分L11における複数の電極を用いて構成され、複数の第2の端子5は、主要部分2Mの下面2Mbに最も近い階層部分L18における複数の電極を用いて構成されている。これにより、本実施の形態によれば、複数の積層チップパッケージ1間の電気的接続を、簡単な構成で実現することができる。従って、本実施の形態によれば、簡単な構成で、複数の積層チップパッケージ1を積層し互いに電気的に接続することが可能になり、その結果、所望の数の半導体チップ30を含むパッケージを低コストで実現することが可能になる。
また、本実施の形態では、複数の階層部分10の各々における複数の電極のレイアウトは同じである。複数の電極は、階層部分L11において複数の第1の端子4を構成するために用いられる複数の第1の端子構成部と、階層部分L18において複数の第2の端子5を構成するために用いられる複数の第2の端子構成部とを含んでいる。そのため、本実施の形態によれば、同じレイアウトの複数の電極の互いに異なる部分を用いて、第1の端子4と第2の端子5とを構成することができる。これにより、積層チップパッケージ1の製造コストをより低減することができる。
また、本実施の形態では、主パッケージ1(積層チップパッケージ1)が1つ以上の第2の種類の階層部分10Bを含んでいる場合、1つ以上の階層部分10Bの代替となる1つ以上の追加部分51と主パッケージ1とを積層し互いに電気的に接続して、複合型積層チップパッケージを構成することができる。これにより、本実施の形態によれば、主パッケージ1が不良の半導体チップ30を含んでいても、不良の半導体チップ30を含まない積層チップパッケージ1と同等の機能を有する複合型積層チップパッケージを容易に実現することができる。
また、本実施の形態によれば、複数の積層チップパッケージ1を積層する際に、上下に隣接する2つの積層チップパッケージ1の位置合わせが容易になる。以下、この効果について、図28および図29を参照して説明する。図28は、上下に隣接する2つの積層チップパッケージ1の端子同士の接続部分を示す側面図である。図29は、上下に隣接する2つの積層チップパッケージ1の端子間の位置ずれについて説明するための説明図である。
図28および図29に示した例では、端子4は、矩形の導体パッド4aと、この導体パッド4aの表面に形成されたAu層4bとを含んでいる。導体パッド4aは、電極の一部であり、例えばCuによって形成されている。端子5は、矩形の導体パッド5aと、この導体パッド5aの表面に形成された下地層5bと、この下地層5bの表面に形成された半田層5cとを含んでいる。導体パッド5aは、電極の一部であり、例えばCuによって形成されている。下地層5bはAuよりなり、半田層5cはAuSnよりなる。なお、この例とは逆に、端子4が導体パッドと下地層と半田層とを含み、端子5が導体パッドとAu層とを含んでいてもよい。また、端子4,5の両方が半田層を含んでいてもよい。ここで、導体パッド4aにおける直交する2つの辺の長さをL1,L2とする。L1,L2は、いずれも、例えば40〜80μmである。導体パッド5aの形状は、導体パッド4aと同じである。
図28に示した例では、上下に隣接する2つの積層チップパッケージ1の対応する端子4,5同士を電気的に接続する際には、対応する端子4,5のAu層4bと半田層5cを接触させ、これらを加熱および加圧して半田層5cを溶融させた後、固化させて、端子4,5を接合する。
図29は、端子4,5の位置がずれている状態を示している。なお、端子4,5の位置がずれている状態というのは、導体パッド4a,5aの面に垂直な方向から見たときに、導体パッド4aの外縁の位置と導体パッド5aの外縁の位置が一致しない状態を言う。本実施の形態では、端子4,5の界面における抵抗が十分に小さくなるように端子4,5を接合することができれば、対応する端子4,5の位置がずれていても構わない。L1,L2が30〜60μmの場合、許容される端子4,5の位置ずれの最大値は、L1,L2よりも小さいが、数十μmになる。
このように、本実施の形態によれば、複数の積層チップパッケージ1を積層する際に、端子4,5間の位置ずれがある程度許容されるため、上下に隣接する2つの積層チップパッケージ1の位置合わせが容易になる。その結果、本実施の形態によれば、積層された複数の積層チップパッケージ1を含む電子部品の製造コストを低減することができる。
また、本実施の形態では、上述のように複数の積層チップパッケージ1を積層する場合と同じ理由により、主パッケージ1と1つ以上の追加部分51を積層して複合型積層チップパッケージを構成する際にも、上下に隣接する主パッケージ1と追加部分51の位置合わせや、上下に隣接する2つの追加部分51の位置合わせが容易になる。その結果、本実施の形態によれば、複合型積層チップパッケージの製造コストを低減することができる。
図30は、積層された複数の積層チップパッケージ1を含む電子部品の製造方法の一例を示している。図30に示した方法では、耐熱性の容器141を用いる。この容器141は、複数の積層チップパッケージ1を積み重ねて収容することの可能な収容部141aを有している。収容部141aは、収容部141a内に収容された積層チップパッケージ1の側面と収容部141aの内壁との間にわずかな隙間が形成される程度の大きさを有している。この方法では、容器141の収容部141a内に複数の積層チップパッケージ1を積み重ねて収容し、半田層が溶融する温度(例えば320℃)で、容器141および複数の積層チップパッケージ1を加熱する。これにより、半田層が溶融し、上下に隣接する2つの積層チップパッケージ1の端子4,5が接合される。この方法によれば、容器141の収容部141a内に複数の積層チップパッケージ1を積み重ねて収容することによって、簡単に複数の積層チップパッケージ1の位置合わせを行うことができるため、積層された複数の積層チップパッケージ1を含む電子部品を簡単に製造することが可能になる。図30には、2つの積層チップパッケージ1を積層する例を示している。
図30に示した方法は、主パッケージ1と1つ以上の追加部分51を積層して複合型積層チップパッケージを製造する場合にも利用することができる。図30に示した方法によって複合型積層チップパッケージを製造することにより、複合型積層チップパッケージを簡単に製造することが可能になる。
また、本実施の形態では、不良の半導体チップ30は配線3に電気的に接続されていない。そのため、不良の半導体チップ30は、単なる絶縁層とみなすことができる。従って、本実施の形態によれば、不良の半導体チップ30が積層チップパッケージの誤動作の原因になることを防止しながら、不良の半導体チップ30を使用不能にすることができる。
本実施の形態では、主パッケージ1(積層チップパッケージ1)において第2の種類の階層部分10Bが最も上に位置していても、複数の電極を用いて複数の第1の端子4を構成することができる。これにより、主パッケージ1の上に追加部分51を積層して、主パッケージ1の複数の第1の端子4と、追加部分51の複数の第2の追加部分端子55とを電気的に接続することが可能になる。同様に、主パッケージ1において第2の種類の階層部分10Bが最も下に位置していても、複数の電極を用いて複数の第2の端子5を構成することができる。これにより、主パッケージ1の下に追加部分51を積層して、主パッケージ1の複数の第2の端子5と、追加部分51の複数の第1の追加部分端子54とを電気的に接続することが可能になる。階層部分10Bの複数の電極は、半導体チップ30と配線3とを電気的に接続する機能は有さないが、主パッケージ1と追加部分51を電気的に接続するインターポーザの機能を有する。
また、各階層部分10は、半導体チップ30との電気的接続のための第1および第6の種類の電極と、半導体チップ30に接触しない第2ないし第5の種類の電極とを含んでいる。最も上または最も下に位置する階層部分10が第1の種類の階層部分10Aであるか第2の種類の階層部分10Bであるかに関わらず、第1および第6の種類の電極以外の複数の電極は、半導体チップ30と配線3とを電気的に接続する機能は有さないが、主パッケージ1(積層チップパッケージ1)と追加部分51を電気的に接続するインターポーザの機能を有する。
また、本実施の形態では、複数のワイヤWは、主要部分2M内の全ての階層部分10に共通する用途を有する複数の共通ワイヤWAと、互いに異なる階層部分10によって利用される複数の階層依存ワイヤWBとを含んでいる。図1および図2に示したように、各階層依存ワイヤWBは、部分的に幅広に形成されることによって、その階層依存ワイヤWBを利用する階層部分10における第6の種類の電極32D1または32D2に電気的に接続されている。このような構成により、本実施の形態によれば、主要部分2M内の全ての階層部分10において、電極32D1,32D2のレイアウトを同じにしながら、階層部分10毎に、半導体チップ30が電気的に接続される階層依存ワイヤWBを変えることができる。これにより、積層チップパッケージ1を簡単に製造することが可能になる。
また、本実施の形態に係る複合型積層チップパッケージでは、追加部分51は、少なくとも1つの追加半導体チップ80と、追加部分配線53とを備えている。追加部分配線53は、少なくとも1つの追加半導体チップ80が少なくとも1つの第2の種類の階層部分10Bにおける半導体チップ30の代替となるように、主パッケージ1における複数の第1の端子4または複数の第2の端子5と少なくとも1つの追加半導体チップ80との電気的接続関係を規定する。これにより、本実施の形態によれば、主パッケージ1における第2の種類の階層部分10Bの数および位置に関わらずに、不良の半導体チップ30を含まない積層チップパッケージ1と同等の機能を有する複合型積層チップパッケージを容易に実現することが可能になる。なお、主パッケージ1における第2の種類の階層部分10Bの位置は、ウェハソートテストによって得られた、正常に動作する半導体チップ予定部30Pと正常に動作しない半導体チップ予定部30Pの位置情報から知ることができる。
また、本実施の形態に係る積層チップパッケージ1において、複数の階層部分10は、半導体チップ30の第2の面30b同士が対向するように配置された第1および第2の階層部分の対を2つ以上含んでいる。本実施の形態に係る積層チップパッケージ1の製造方法は、複数の基礎構造物110を積層して、積層基礎構造物120を作製する工程と、積層基礎構造物120を用いて、積層チップパッケージ1を複数個作製する工程とを備えている。積層基礎構造物120を作製する工程は、2つの基礎構造物110の第2の面110b同士が対向するように配置された基礎構造物110の対を2つ以上含むように積層基礎構造物120を作製する。
具体的には、積層基礎構造物120を作製する工程は、第1および第2の面109a,109bを有する研磨前基礎構造物109を作製する工程と、研磨前基礎構造物109を、第1の面109aに板状の治具112が張り付けられた状態で第2の面109bを研磨して、基礎構造物110を形成する工程と、それぞれ第1の面110aに治具112が張り付けられた状態の2つの基礎構造物110を、それらの第2の面110b同士が対向するように張り合わせて、基礎構造物110の対115を形成する工程と、基礎構造物110の対115を2つ以上張り合わせて、積層基礎構造物120を形成する工程とを含んでいる。
このような積層チップパッケージ1の製造方法によれば、基礎構造物110が損傷を受けることを防止しながら、基礎構造物110を容易に薄くすることが可能になる。また、基礎構造物110の対115では、2つの基礎構造物110が、第2の面110b同士が対向するように張り合わされている。単独の状態では基礎構造物110を丸めるように作用する応力が存在する場合でも、基礎構造物110の対115では、2つの基礎構造物110の応力を相殺することができる。そのため、本実施の形態によれば、基礎構造物110の平坦性を維持することができる。これにより、本実施の形態によれば、基礎構造物110が損傷を受けることを防止できると共に、基礎構造物110の取り扱いが容易になる。また、本実施の形態では、対を構成する階層部分10における複数の電極のレイアウトは同じである。これにより、積層チップパッケージ1のコストを低減することができる。これらのことから、本実施の形態によれば、小型で集積度の高い積層チップパッケージ1を、低コスト且つ高い歩留まりで製造することが可能になる。
また、本実施の形態における積層チップパッケージ1の製造方法によれば、積層基礎構造物120を作製する工程において、複数の積層チップパッケージ1に対応する複数組の端子4,5を一括して形成することが可能になる。また、この製造方法によれば、図26および図27を参照して説明した方法によって、ブロック121に含まれる複数の分離前本体2Pに対して一括して配線3を形成することによって、複数の積層チップパッケージ1に対応する複数の配線3を一括して形成することが可能になる。その際、1つのブロック121に含まれる複数の分離前本体2Pの位置合わせは不要である。これらのことから、この製造方法によれば、複数の積層チップパッケージ1の電気的な接続を容易に行うことが可能な積層チップパッケージ1を、低コストで短時間に大量生産することが可能になる。
また、上記の積層チップパッケージ1の製造方法では、特許文献1に記載された積層チップパッケージの製造方法に比べて、工程数を少なくすることができ、その結果、積層チップパッケージ1のコストを低減することができる。
ところで、本実施の形態では、積層された複数の半導体チップ30を含む積層チップパッケージ1において、積層された複数の半導体チップ30は、本体2の少なくとも1つの側面に配置された配線3(複数のワイヤW)によって電気的に接続される。そのため、本実施の形態では、ワイヤボンディング方式における問題点、すなわちワイヤ同士の接触を避けるために電極の間隔を小さくすることが難しいという問題点や、ワイヤの高い抵抗値が回路の高速動作の妨げになるという問題点は生じない。
また、本実施の形態では、貫通電極方式に比べて以下の利点がある。まず、本実施の形態では、チップに貫通電極を形成する必要がないので、チップに貫通電極を形成するための多くの工程は不要である。また、本実施の形態によれば、複数のチップ間の電気的接続を貫通電極によって行う場合に比べて、チップ間の電気的接続の信頼性を向上させることができる。
また、本実施の形態では、配線3の線幅や厚みを容易に変更することができる。そのため、本実施の形態によれば、将来における配線3の微細化の要望にも容易に対応することができる。
また、貫通電極方式では、上下のチップの貫通電極同士を、例えば、高温下で半田によって接続する必要がある。これに対し、本実施の形態では、配線3は例えばめっき法によって形成することができるため、より低温下で、配線3を形成することが可能である。また、本実施の形態では、複数の階層部分10の接合も低温下で行うことができる。そのため、半導体チップ30が熱によって損傷を受けることを防止することができる。
また、貫通電極方式では、上下のチップの貫通電極同士を接続するため、上下のチップを正確に位置合わせする必要がある。これに対し、本実施の形態では、複数の半導体チップ30間の電気的接続を、上下に隣接する2つの階層部分10の界面では行わず、本体2の少なくとも1つの側面に配置された配線3によって行うため、複数の階層部分10の位置合わせの精度は、貫通電極方式における複数のチップ間の位置合わせの精度に比べて緩やかでよい。
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。始めに、図31ないし図35を参照して、本実施の形態に係る積層チップパッケージの構成について説明する。図31は、本実施の形態に係る積層チップパッケージの斜視図である。図32は、下側から見た図31の積層チップパッケージを示す斜視図である。図33は、図31に示した積層チップパッケージに含まれる1つの階層部分を示す平面図である。図34は、図33に示した階層部分を示す斜視図である。図35は、図31に示した積層チップパッケージに含まれる第1および第2の階層部分の対を分解して示す斜視図である。
図31および図32に示したように、本実施の形態に係る積層チップパッケージ1では、本体2は、絶縁層7,8を有している。絶縁層7は、主要部分2Mの上面2Ma、すなわち階層部分L11の上面に接合されている。絶縁層8は、主要部分2Mの下面2Mb、すなわち階層部分L18の下面に接合されている。
絶縁層7は、主要部分2Mの上面2Maに接する下面とその反対側の上面とを有している。本実施の形態における複数の第1の端子4および上面配線4Wは、絶縁層7の上面に配置されている。従って、複数の第1の端子4は露出している。なお、本体2は、更に、上面配線4Wを覆う絶縁層を有していてもよい。
絶縁層8は、主要部分2Mの下面2Mbに接する上面とその反対側の下面とを有している。本実施の形態における複数の第2の端子5および下面配線5Wは、絶縁層8の下面に配置されている。従って、複数の第2の端子5は露出している。なお、本体2は、更に、下面配線5Wを覆う絶縁層を有していてもよい。
また、図33および図34に示したように、本実施の形態に係る積層チップパッケージ1では、階層部分10に、第2ないし第5の種類の電極が設けられていない。本実施の形態では、複数の第1の端子4は、階層部分L11における複数の電極とは別個に構成され、複数の第2の端子5は、階層部分L18における複数の電極とは別個に構成されている。
また、本実施の形態に係る積層チップパッケージ1では、主要部分2M内における第1の階層部分L11,L13,L15,L17の姿勢と第2の階層部分L12,L14,L16,L18の姿勢が、第1の実施の形態と異なっている。以下、これについて、図35を参照して説明する。図35には、階層部分10の対として階層部分L11,L12の対を示している。本実施の形態では、階層部分L11は、半導体チップ30の第2の面30bが上を向き、半導体チップ30の側面30d,30c,30e,30fが、それぞれ本体2の側面2c,2d,2e,2fに向く姿勢で配置されている。一方、階層部分L12は、半導体チップ30の第2の面30bが下を向き、半導体チップ30の側面30c,30d,30e,30fが、それぞれ、本体2の側面2c,2d,2e,2fに向く姿勢で配置されている。従って、階層部分L11と階層部分L12は、第1の面30a同士が対向するように配置されている。なお、図35では、半導体チップ30の側面30c,30d,30e,30fの代りに、絶縁部31の端面31c,31d,31e,31fを用いて、階層部分L11,L12の姿勢を示している。
主要部分2M内における階層部分L13,L15,L17の姿勢は、図35に示した階層部分L11の姿勢と同じである。主要部分2M内における階層部分L14,L16,L18の姿勢は、図35に示した階層部分L12の姿勢と同じである。このように、本実施の形態では、複数の階層部分10は、第1の面30a同士が対向するように配置された階層部分10の対を4つ含んでいる。
第1の階層部分L11,L13,L15,L17では、電極32A1〜32A4の第2の接続部38A1〜38A4が、それぞれ、本体2の第1の側面2cに配置されて、ワイヤWA1〜WA4に接している。一方、第2の階層部分L12,L14,L16,L18では、電極32A1〜32A4の第1の接続部37A1〜37A4が、それぞれ、本体2の第1の側面2cに配置されて、ワイヤWA1〜WA4に接している。
また、第1の階層部分L11,L13,L15,L17では、電極32D1の第2の接続部38D11〜38D14と、電極32D2の第2の接続部38D21〜38D28が、それぞれ、本体2の第1の側面2cに配置されている。一方、第2の階層部分L12,L14,L16,L18では、電極32D1の第1の接続部37D11〜37D14と、電極32D2の第1の接続部37D21〜37D28が、それぞれ、本体2の第1の側面2cに配置されている。
本実施の形態では、ワイヤWC1は、階層部分L11における第2の接続部38D11と、階層部分L12における第1の接続部37D11に接している。ワイヤWC2は、階層部分L13における第2の接続部38D12と、階層部分L14における第1の接続部37D12に接している。ワイヤWC3は、階層部分L15における第2の接続部38D13と、階層部分L16における第1の接続部37D13に接している。ワイヤWC4は、階層部分L17における第2の接続部38D14と、階層部分L18における第1の接続部37D14に接している。
また、本実施の形態では、ワイヤWR1は、階層部分L11における第2の接続部38D21に接している。ワイヤWR2は、階層部分L12における第1の接続部37D22に接している。ワイヤWR3は、階層部分L13における第2の接続部38D23に接している。ワイヤWR4は、階層部分L14における第1の接続部37D24に接している。ワイヤWR5は、階層部分L15における第2の接続部38D25に接している。ワイヤWR6は、階層部分L16における第1の接続部37D26に接している。ワイヤWR7は、階層部分L17における第2の接続部38D27に接している。ワイヤWR8は、階層部分L18における第1の接続部37D28に接している。
次に、本実施の形態に係る積層チップパッケージ1の製造方法について説明する。本実施の形態に係る積層チップパッケージ1の製造方法は、積層基礎構造物120を作製する工程のうち、図19および図20に示した研磨前基礎構造物109を作製した後の工程が、第1の実施の形態と異なっている。
図36は、第1および第2の研磨前基礎構造物109を作製した後の工程を示している。この工程では、第1および第2の研磨前基礎構造物109を、それらの第1の面109a同士が対向するように、絶縁性の接着剤によって張り合わせて、第1および第2の研磨前基礎構造物109を含む研磨前積層体を形成する。接着剤によって形成される絶縁層114は、電極を覆い、絶縁部31の一部となる。絶縁層114は、透明であることが好ましい。
図37は、図36に示した工程に続く工程を示している。この工程では、まず、研磨前積層体における第1の研磨前基礎構造物109の第2の面109bを研磨する。この研磨は、複数の溝104が露出するまで行う。これにより、第1の研磨前基礎構造物109が研磨により薄くされて第1の基礎構造物110になり、第1の基礎構造物110と第2の研磨前基礎構造物109とを含む積層体が形成される。図示しないが、第1の研磨前基礎構造物109の第2の面109bを研磨する工程は、例えば、第2の研磨前基礎構造物109の第2の面109bに板状の治具を張り付けた状態で行われる。
次に、第2の研磨前基礎構造物109の第2の面109bを研磨する。この研磨は、複数の溝104が露出するまで行う。これにより、第2の研磨前基礎構造物109が研磨により薄くされて第2の基礎構造物110になり、基礎構造物110の対115が形成される。第2の研磨前基礎構造物109の第2の面109bを研磨する工程は、例えば、図37に示したように、第1の基礎構造物110の第2の面110bに板状の治具112を張り付けた状態で行われる。次に、基礎構造物110の対115から治具112を分離する。
図38は、図37に示した工程に続く工程を示している。この工程では、まず、図36および図37に示した工程と同様の工程を繰り返し行って、基礎構造物110の対115を2つ以上形成する。次に、基礎構造物110の対115を2つ以上張り合わせて、基礎構造物110の対115を2つ以上含む積層体を形成する。図38には、図37に示した基礎構造物110の対115を4つ積層し、上下に隣接する基礎構造物110の対115同士を、図示しない絶縁性の接着剤によって接着することによって、基礎構造物110の対115を4つ含む積層体を形成した例を示している。
次に、積層体の上面および下面に、後に絶縁層7,8となる絶縁層116を形成する。次に、例えばめっき法によって、絶縁層116の表面に複数の導体層を形成して、複数の第1の端子4、複数の第2の端子5、上面配線4W(図示せず)および下面配線5W(図示せず)を形成する。次に、上面配線4Wおよび下面配線5Wを覆うように、絶縁層117を形成する。このようにして、基礎構造物110の対115を2つ以上含む積層基礎構造物120が形成される。その後の工程は、第1の実施の形態と同様である。
第1の実施の形態では複数の端子4,5が複数の電極を用いて構成されるのに対し、本実施の形態では複数の端子4,5が複数の電極とは別個に構成されることに関連することを除いて、本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第1の実施の形態と同様である。
[第3の実施の形態]
次に、本発明の第3の実施に係る積層チップパッケージの製造方法について説明する。本実施の形態に係る積層チップパッケージの構成は、第2の実施の形態と同じである。本実施の形態に係る積層チップパッケージの製造方法では、積層基礎構造物を作製する工程のうち、図36に示した2つの研磨前基礎構造物109を含む研磨前積層体を形成した後の工程が、第2の実施の形態と異なっている。
図39は、2つの研磨前基礎構造物109を含む研磨前積層体を形成した後の工程を示している。ここで、図39に示したように、2つの研磨前基礎構造物109のうちの下側の研磨前基礎構造物109を、第1の研磨前基礎構造物と呼び、符号1091で表す。また、2つの研磨前基礎構造物109のうちの上側の研磨前基礎構造物109を、第2の研磨前基礎構造物と呼ぶ。また、第1の研磨前基礎構造物1091と第2の研磨前基礎構造物とを張り合わせて形成された研磨前積層体を、第1の研磨前積層体と呼ぶ。第1の研磨前基礎構造物1091と第2の研磨前基礎構造物は、それぞれ、第2の実施の形態における研磨前基礎構造物109と同様に、第1および第2の面109a,109bを有している。
図39に示した工程では、第1の研磨前積層体における第2の研磨前基礎構造物の第2の面109bを研磨する。この研磨は、複数の溝104が露出するまで行う。これにより、第2の研磨前基礎構造物が研磨により薄くされて第2の基礎構造物1102になり、第1の研磨前基礎構造物1091と第2の基礎構造物1102とを含む第1の積層体1191が形成される。第2の基礎構造物1102は、第2の研磨前基礎構造物の第1の面109aに対応する第1の面110aと、その反対側の第2の面110bとを有している。第2の面110bは、研磨された面である。なお、この後で形成される他の基礎構造物の構成および厚みは、第2の基礎構造物1102と同様である。第2の基礎構造物1102と、この後で形成される他の基礎構造物は、第2の実施の形態における基礎構造物110に対応する。以下、任意の基礎構造物については、符号110を付して表す。
第1の研磨前積層体における第2の研磨前基礎構造物の第2の面109bを研磨する工程は、例えば、図39に示したように、第1の研磨前基礎構造物1091の第2の面109bに板状の治具112を張り付けた状態で行われる。これにより、その後の工程において、積層体1191の取り扱いが容易になると共に積層体1191が損傷を受けることを防止することができる。
積層基礎構造物を作製する工程では、第1の積層体1191と同様の構成の第2の積層体1192を形成する。第2の積層体1192は、第1の積層体1191と同様に、図36および図39に示した工程によって、以下のようにして形成される。まず、2つの研磨前基礎構造物109を、それらの第1の面109a同士が対向するように張り合わせて、2つの研磨前基礎構造物109を含む研磨前積層体を形成する。ここで、図39に示したように、2つの研磨前基礎構造物109のうちの下側の研磨前基礎構造物109を、第4の研磨前基礎構造物と呼び、符号1094で表す。また、2つの研磨前基礎構造物109のうちの上側の研磨前基礎構造物109を、第3の研磨前基礎構造物と呼ぶ。また、第3の研磨前基礎構造物と第4の研磨前基礎構造物1094とを張り合わせて形成された研磨前積層体を、第2の研磨前積層体と呼ぶ。第3の研磨前基礎構造物と第4の研磨前基礎構造物1094は、それぞれ、第2の実施の形態における研磨前基礎構造物109と同様に、第1および第2の面109a,109bを有している。
次に、第2の研磨前積層体における第3の研磨前基礎構造物の第2の面109bを研磨する。この研磨は、複数の溝104が露出するまで行う。これにより、第3の研磨前基礎構造物が研磨により薄くされて第3の基礎構造物1103になり、第3の基礎構造物1103と第4の研磨前基礎構造物1094とを含む第2の積層体1192が形成される。第3の基礎構造物1103は、第3の研磨前基礎構造物の第1の面109aに対応する第1の面110aと、その反対側の第2の面110bとを有している。第2の面110bは、研磨された面である。
図40は、図39に示した工程に続く工程、すなわち、第1の積層体1191と第2の積層体1192を形成した後の工程を示す。この工程では、第2の基礎構造物1102と第3の基礎構造物1103とが対向するように、第1の積層体1191と第2の積層体1192を絶縁性の接着剤によって張り合わせて、第3の研磨前積層体1201Pを形成する。図39において、符号118は、接着剤によって形成された接着層を示している。
図41は、図40に示した工程に続く工程を示している。この工程では、第3の研磨前積層体1201Pにおける第4の研磨前基礎構造物1094の第2の面109bを研磨する。この研磨は、複数の溝104が露出するまで行う。これにより、第4の研磨前基礎構造物1094が研磨により薄くされて第4の基礎構造物1104になり、第3の研磨前積層体1201Pが第3の積層体1201になる。図示しないが、第4の研磨前基礎構造物1094の第2の面109bを研磨する工程は、例えば、第1の研磨前基礎構造物1091の第2の面109bに板状の治具を張り付けた状態で行われる。第4の基礎構造物1104は、研磨前基礎構造物1094の第1の面109aに対応する第1の面110aと、その反対側の第2の面110bとを有している。第2の面110bは、研磨された面である。第3の積層体1201は、積層された第1の研磨前基礎構造物1091、第2の基礎構造物1102、第3の基礎構造物1103および第4の基礎構造物1104を含んでいる。
積層基礎構造物を作製する工程では、図42に示したように、図41に示した第3の積層体1201と同様の構成の、もう1つの第3の積層体1202を形成する。この第3の積層体1202は、第3の積層体1201と同様に、図12ないし図20、図36、図39ないし図42を参照して説明した一連の工程を経て形成される。第3の積層体1202は、積層された第1の研磨前基礎構造物1098、第2の基礎構造物1107、第3の基礎構造物1106および第4の基礎構造物1105を含んでいる。
図42は、図41に示した工程に続く工程、すなわち2つの第3の積層体1201,1202を形成した後の工程を示している。この工程では、2つの第3の積層体1201,1202を、第4の基礎構造物同士1104,1105が対向するように、絶縁性の接着剤によって張り合わせて、第4の研磨前積層体122Pを形成する。図42において、符号118は、接着剤によって形成された接着層を示している。第4の研磨前積層体122Pは、積層された第1の研磨前基礎構造物、第2の基礎構造物、第3の基礎構造物および第4の基礎構造物を2組含んでいる。
図43は、図42に示した工程に続く工程を示す。この工程では、図42に示した第4の研磨前積層体122Pに含まれる第3の積層体1202における第1の研磨前基礎構造物1098の第2の面109bを研磨する。この研磨は、複数の溝104が露出するまで行う。これにより、第1の研磨前基礎構造物1098が研磨により薄くされて第1の基礎構造物1108になり、第4の研磨前積層体122Pが第4の積層体122になる。図示しないが、積層体1202における第1の研磨前基礎構造物1098の第2の面109bを研磨する工程は、例えば、積層体1201における第1の研磨前基礎構造物1091の第2の面109bに板状の治具を張り付けた状態で行われる。第1の基礎構造物1108は、研磨前基礎構造物1098の第1の面109aに対応する第1の面110aと、その反対側の第2の面110bとを有している。第2の面110bは、研磨された面である。
図44は、図43に示した工程に続く工程を示す。この工程では、まず、図43に示した第4の積層体122における基礎構造物1108の第2の面110b上に、絶縁層116を形成する。次に、絶縁層116の表面に、例えばめっき法によって、複数の本体2に対応する複数の端子4および上面配線4W(図示せず)を一括して形成する。次に、上面配線4Wを覆うように、絶縁層117を形成する。
図45は、図44に示した工程に続く工程を示す。この工程では、図44に示した第4の積層体122に含まれる第3の積層体1201における第1の研磨前基礎構造物1091の第2の面109bを研磨する。この研磨は、例えば、図45に示したように、複数の端子4、上面配線4Wおよび絶縁層116,117が形成された基礎構造物1108の第2の面110bに板状の治具112を張り付けた状態で行われる。また、この研磨は、複数の溝104が露出するまで行う。これにより、第1の研磨前基礎構造物1091が研磨により薄くされて第1の基礎構造物1101になる。第1の基礎構造物1101は、研磨前基礎構造物1091の第1の面109aに対応する第1の面110aと、その反対側の第2の面110bとを有している。第2の面110bは、研磨された面である。
図46は、図45に示した工程に続く工程を示す。この工程では、まず、図46に示した基礎構造物1101の第2の面110b上に、絶縁層116を形成する。次に、絶縁層116の表面に、例えばめっき法によって、複数の本体2に対応する複数の端子5および下面配線5W(図示せず)を一括して形成する。次に、絶縁層116の表面上において、下面配線5Wを覆うように、絶縁層117を形成する。
このようにして、図46に示した積層基礎構造物123が完成する。その後の工程は、第1の実施の形態と同様である。積層基礎構造物123は、積層された第1ないし第4の基礎構造物を1組以上含んでいる。図46に示した例の積層基礎構造物123は、積層された第1ないし第4の基礎構造物を2組含んでいる。1つの組は、積層された第1の基礎構造物1101、第2の基礎構造物1102、第3の基礎構造物1103および第4の基礎構造物1104よりなる。もう1つの組は、積層された第1の基礎構造物1108、第2の基礎構造物1107、第3の基礎構造物1106および第4の基礎構造物1105よりなる。
また、積層基礎構造物123は、それぞれ後に互いに分離されることによって本体2となる、配列された複数の分離前本体2Pを含んでいる。図46に示した例では、1つの分離前本体2Pは、8つの予備階層部分10Pを含んでいる。
また、積層基礎構造物123において、第1の基礎構造物1101と第2の基礎構造物1102は、第1の面110a同士が対向するように接合されている。同様に、第3の基礎構造物1103と第4の基礎構造物1104の組、第1の基礎構造物1108と第2の基礎構造物1107の組、ならびに第3の基礎構造物1106と第4の基礎構造物1105の組も、第1の面110a同士が対向するように接合されている。
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第2の実施の形態と同様である。
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、本発明の積層チップパッケージは、半導体チップ30の第1の面30a同士が対向するように配置された階層部分10の対と、半導体チップ30の第2の面30b同士が対向するように配置された階層部分10の対とを含んでいてもよい。
また、本発明において、配線は、複数のラインとして、複数の階層部分の全てを経由(貫通)する複数の貫通電極を含んでいてもよい。この場合には、複数の電極の第1および第2の接続部は、本体2の第1の側面2cに露出せずに、主要部分2Mの内部において貫通電極に接する。
1…積層チップパッケージ、2…本体、2M…主要部分、2Ma…上面、2Mb…下面、3…配線、W…ワイヤ、4…第1の端子、5…第2の端子、10…階層部分、30…半導体チップ、37A1〜37A4,37C1〜37C4,37R1〜37R8,37D11〜37D14…第1の接続部、38A1〜38A4,38C1〜38C4,38R1〜38R8,38D11〜38D14…第2の接続部。

Claims (10)

  1. 本体と、配線とを備え、
    前記本体は、積層された複数の階層部分を含むと共に上面と下面を有する主要部分を有し、
    前記配線は、複数の階層部分の全てを経由する複数のラインを含み、
    前記複数の階層部分の各々は、第1の面とその反対側の第2の面とを有する半導体チップと、複数の電極とを含み、
    前記複数の電極は、前記半導体チップの前記第1の面側に配置され、
    前記複数の階層部分は、前記半導体チップの第1の面同士または第2の面同士が対向するように配置された第1および第2の階層部分の対を2つ以上含み、
    前記第1および第2の階層部分における前記複数の電極のレイアウトは同じであり、
    前記複数の電極は、複数の第1の接続部と複数の第2の接続部とを含み、
    前記第1の階層部分では、前記複数の第1の接続部が前記複数のラインに接し、前記第2の階層部分では、前記複数の第2の接続部が前記複数のラインに接していることを特徴とする積層チップパッケージ。
  2. 前記本体は、上面、下面および第1ないし第4の側面を有し、
    前記複数のラインは、前記本体の第1の側面に配置された複数のワイヤであり、
    前記第1の階層部分では、前記複数の第1の接続部が前記第1の側面に配置されて前記複数のワイヤに接し、前記第2の階層部分では、前記複数の第2の接続部が前記第1の側面に配置されて前記複数のワイヤに接していることを特徴とする請求項1記載の積層チップパッケージ。
  3. 前記本体は、更に、前記主要部分の上面に配置されて前記複数のラインに電気的に接続された複数の第1の端子と、前記主要部分の下面に配置されて前記複数のラインに電気的に接続された複数の第2の端子とを有し、
    前記2つ以上の第1および第2の階層部分の対は、いずれも、前記半導体チップの第2の面同士が対向するように配置されたものであり、
    前記第1の端子は、前記主要部分の上面に最も近い1つの階層部分における前記複数の電極を用いて構成され、
    前記第2の端子は、前記主要部分の下面に最も近い1つの階層部分における前記複数の電極を用いて構成されていることを特徴とする請求項1記載の積層チップパッケージ。
  4. 前記複数のラインは、前記主要部分内の全ての階層部分に共通する用途を有する複数の共通ラインと、互いに異なる階層部分によって利用される複数の階層依存ラインとを含み、
    前記複数の電極は、前記複数の共通ラインに電気的に接続された複数の共通電極と、前記複数の階層依存ラインのうち、その階層部分が利用する階層依存ラインにのみ選択的に、電気的に接続された選択的接続電極とを含み、
    前記複数の階層部分のうちの少なくとも1つにおいて、前記複数の共通電極および前記選択的接続電極が前記半導体チップに電気的に接続されることによって、前記半導体チップが前記複数の共通ラインおよび前記階層依存ラインに電気的に接続されていることを特徴とする請求項1記載の積層チップパッケージ。
  5. 前記半導体チップは、複数のメモリセルを含むことを特徴とする請求項1記載の積層チップパッケージ。
  6. 請求項1記載の積層チップパッケージを複数個製造する方法であって、
    各々が前記主要部分に含まれる階層部分のいずれかとなる予定の、配列された複数の予備階層部分を含み、後に隣接する予備階層部分の境界位置で切断される複数の基礎構造物を積層して、積層基礎構造物を作製する工程と、
    前記積層基礎構造物を用いて、前記積層チップパッケージを複数個作製する工程とを備え、
    前記複数の基礎構造物の各々は、前記半導体チップの第1および第2の面に対応する第1および第2の面を有し、
    前記積層基礎構造物を作製する工程は、2つの基礎構造物の第1の面同士または第2の面同士が対向するように配置された基礎構造物の対を2つ以上含むように前記積層基礎構造物を作製することを特徴とする積層チップパッケージの製造方法。
  7. 前記2つ以上の第1および第2の階層部分の対は、いずれも、前記半導体チップの第2の面同士が対向するように配置されたものであり、
    前記積層基礎構造物を作製する工程は、
    それぞれ、互いに反対側を向いた第1および第2の面を有する半導体ウェハにおける前記第1の面に処理を施すことによって、各々が前記半導体チップとなる予定の、配列された複数の半導体チップ予定部を含み、且つ前記半導体ウェハの第1および第2の面に対応する第1および第2の面を有する第1および第2の研磨前基礎構造物を作製する工程と、
    前記第1および第2の研磨前基礎構造物を、それらの第1の面に板状の治具が張り付けられた状態でそれらの第2の面を研磨して、第1および第2の基礎構造物を形成する工程と、
    それぞれ第1の面に前記治具が張り付けられた状態の前記第1および第2の基礎構造物を、それらの第2の面同士が対向するように張り合わせて、基礎構造物の対を形成する工程と、
    前記基礎構造物の対を2つ以上張り合わせて、前記積層基礎構造物を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項6記載の積層チップパッケージの製造方法。
  8. 前記2つ以上の第1および第2の階層部分の対は、いずれも、前記半導体チップの第1の面同士が対向するように配置されたものであり、
    前記積層基礎構造物を作製する工程は、
    それぞれ、互いに反対側を向いた第1および第2の面を有する半導体ウェハにおける前記第1の面に処理を施すことによって、各々が前記半導体チップとなる予定の、配列された複数の半導体チップ予定部を含み、且つ前記半導体ウェハの第1および第2の面に対応する第1および第2の面を有する第1および第2の研磨前基礎構造物を作製する工程と、
    前記第1および第2の研磨前基礎構造物を、それらの第1の面同士が対向するように張り合わせて、研磨前積層体を形成する工程と、
    前記研磨前積層体における前記第1および第2の研磨前基礎構造物のそれぞれの第2の面を研磨して、基礎構造物の対を形成する工程と、
    前記基礎構造物の対を2つ以上張り合わせて、前記積層基礎構造物を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項6記載の積層チップパッケージの製造方法。
  9. 前記2つ以上の第1および第2の階層部分の対は、いずれも、前記半導体チップの第1の面同士が対向するように配置されたものであり、
    前記積層基礎構造物を作製する工程は、
    それぞれ、互いに反対側を向いた第1および第2の面を有する半導体ウェハにおける前記第1の面に処理を施すことによって、各々が前記半導体チップとなる予定の、配列された複数の半導体チップ予定部を含み、且つ前記半導体ウェハの第1および第2の面に対応する第1および第2の面を有する第1ないし第4の研磨前基礎構造物を作製する工程と、
    前記第1の研磨前基礎構造物の第1の面と前記第2の研磨前基礎構造物の第1の面とが対向するように、前記第1の研磨前基礎構造物と前記第2の研磨前基礎構造物とを張り合わせて、第1の研磨前積層体を形成する工程と、
    前記第2の研磨前基礎構造物が前記第2の基礎構造物になり、前記第1の研磨前基礎構造物と前記第2の基礎構造物とを含む第1の積層体が形成されるように、前記第1の研磨前積層体における前記第2の研磨前基礎構造物の第2の面を研磨する工程と、
    前記第3の研磨前基礎構造物の第1の面と前記第4の研磨前基礎構造物の第1の面とが対向するように、前記第3の研磨前基礎構造物と前記第4の研磨前基礎構造物とを張り合わせて、第2の研磨前積層体を形成する工程と、
    前記第3の研磨前基礎構造物が前記第3の基礎構造物になり、前記第3の基礎構造物と前記第4の研磨前基礎構造物とを含む第2の積層体が形成されるように、前記第2の研磨前積層体における前記第3の研磨前基礎構造物の第2の面を研磨する工程と、
    前記第2の基礎構造物と前記第3の基礎構造物とが対向するように、前記第1の積層体と第2の積層体を張り合わせて、第3の研磨前積層体を形成する工程と、
    前記第4の研磨前基礎構造物が前記第4の基礎構造物になり、前記第3の研磨前積層体が第3の積層体になるように、前記第3の研磨前積層体における前記第4の研磨前基礎構造物の第2の面を研磨する工程と、
    前記第1の研磨前基礎構造物が前記第1の基礎構造物になるように、前記第3の積層体における前記第1の研磨前基礎構造物の第2の面を研磨する工程とを含むことを特徴とする請求項6記載の積層チップパッケージの製造方法。
  10. 前記積層基礎構造物を作製する工程は、更に、それぞれ前記第1ないし第4の研磨前基礎構造物を作製する工程から前記第3の研磨前積層体における前記第4の研磨前基礎構造物の第2の面を研磨する工程までの一連の工程を経て形成された2つの第3の積層体を、前記第4の基礎構造物同士が対向するように張り合わせる工程を含み、
    前記第3の積層体における前記第1の研磨前基礎構造物の第2の面を研磨する工程は、張り合わされた前記2つの第3の積層体の各々について行われ、これにより、積層された第1ないし第4の基礎構造物を2組含む積層基礎構造物が作製されることを特徴とする請求項9記載の積層チップパッケージの製造方法。
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