JP3543254B2 - 複数のicチップを備えた半導体装置の構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数個のICチップを、その相互間を電気的に接続した状態で一体的に接合した半導体装置の構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、二つのICチップを、その相互間を電気的に接続した状態で、一体的に接合するに際しては、前記両ICチップのうち一方のメインICチップに形成した各電極パッド及び前記両ICチップのうち他方のサブICチップに形成した各電極パッドのうちいずれか一方の電極パッドにバンプを設けて、このバンプを、他方の電極パッドに対して圧着すると言う方法を採用している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この方法において、メインICチップとサブICチップとの一体化を、メインICチップの各電極パッド及びサブICチップの各電極パッドのうちいずれか一方の電極パッドに設けたバンプにおける他方の電極パッドへの圧着のみに依存することができず、前記した圧着後において、両ICチップの間に、その両者を一体的に接着するための合成樹脂を充填するようにしなければならないから、両ICチップを一体化することに要するコストが大幅にアップすると言う問題があった。
【0004】
しかも、前記ICチップにおける電極パッドは、一般的に言ってアルミニウム製であるのに対し、バンプは、アルミニウムと異質の金又は半田製であることにより、一方の電極パッドに設けたバンプを、他方の電極パッドに対して圧着することの確実性が低く、その確実性を確保するためには、その押圧力を可成り強くしなければならず、このバンプを他方の電極パッドに圧着するときに、この他方の電極パッドに対して大きなダメージを及ぼすことになるから、電気的接続の信頼性が低くて、不良品の発生率が高いと言う問題もあった。
【0005】
本発明は、これらの問題を解消できるようにした半導体装置の構造を提供することを技術的課題とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この技術的課題を達成するため本発明は、
「少なくとも上面に回路素子、この回路素子に対する電極パッドを形成したメインICチップと、少なくとも片面に回路素子とこの回路素子に対する電極パッドとを形成したサブICチップとから成り、前記サブICチップを、前記メインICチップの上面側に、当該サブICチップにおける回路素子及び電極パッドが前記メインICチップにおける回路素子及び電極パッドに対面するように下向きにして配設し、前記メインICチップにおける電極パッド及びサブICチップにおける電極パッドのうち一方の電極パッドにバンプを設け、前記メインICチップにおける電極パッド及びサブICチップにおける電極パッドのうち他方の電極パッドが設けられる側のICチップに、当該ICチップにおける回路素子及び前記他方の電極パッドを覆う保護膜を形成し、この保護膜のうち前記他方の電極パッドを覆う部分に、当該電極パッドの周囲に保護膜の電極パッドに対する重なり部を残して開口部を設け、前記他方の電極パッドのうち前記開口部内の部分に、バリアメタルを、当該バリアメタルの周囲が前記保護膜のうち前記開口部の周囲縁の部分に重なるように形成して、前記バリアメタルにおける上面のうち前記開口部の部分に前記バンプが嵌まる凹所を設け、更に、前記両ICチップの相互間を、その間に介挿した導電粒子混入の接着フィルムにて、前記バンプが当該接着フィルムを前記バリアメタルに対して圧縮変形するようにして接着する。」
と言う構成にした。
【0007】
【発明の作用・効果】
このように構成することにより、両ICチップを、その間に介挿した接着フィルムにて強固に一体化することができる一方、前記接着フィルムを、一方の電極パッドに設けたバンプが他方の電極パッドに設けたバリアメタルに対して圧縮変形することにより、この接着フィルムに混入されている導電粒子が、このバンプと、他方の電極パッドの表面に形成されているバリアメタルとの間に挟まれることになり、しかも、この導電粒子が前記バンプとバリアメタルとの間から横方向に逃げるのを、前記バリアメタルの上面に設けられる凹所にて阻止でき、換言すると、前記バリアメタルの上面における凹所内に、多くの導電粒子を確保することができるから、前記接着フィルムへの導電粒子の混入量を多くすることなく、メインICチップにおける各電極パッドと、サブICチップにおける各電極パッドとの相互間を電気的に確実に接続することができるのである。
【0008】
しかも、前記一方の電極パッドに設けたバンプが他方の電極パッドに対してダメージを及ぼすことを、この他方の電極パッドの表面に形成されているバリアメタルによって確実に低減できるのである。
従って、本発明によると、メインICチップとサブICチップとを、その間に接着フィルムを介挿したのち押圧するだけで、その相互間を電気的に接続した状態で簡単に一体化することができる一方、その相互間に電気的な接続に際して、電極パッドに対して及ぼすダメージが小さいと共に、電気的接続の信頼性を高くて、不良品の発生率が低いから、前記一体化が簡単にできることと相俟って、製造コストを大幅に低減できる効果を有する。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、一つのパッケージ体にて二つのICチップを密封した形式の半導体装置に適用した場合の図面(図1〜図8)について説明する。
この図において、符号1は、矩形状のチップマウント部1aと、このチップマウント部1aにおける四つの各辺から外向きに延びる複数本のリード端子1bとを備えたリードフレームを示す。
【0010】
また、符号2は、前記リードフレーム1におけるチップマウント部1aに対してダイボンディングされるメインICチップを示し、このメインICチップ2の上面には、図示しない能動素子又は受動素子等のような回路素子の多数個が形成されていると共に、その周囲にワイヤボンディング用電極パッド2aの多数個が、その内側に後述するサブICチップ3に対する接続用の電極パッド2bの多数個が形成されている。
【0011】
この場合において、前記メインICチップ2の上面には、図3に示すように、当該上面に形成されている各種の回路素子を覆う保護膜2cが、前記各電極パッド2bの部分に開口部を設けて形成され、更に、前記各電極パッド2bの部分には、バリアメタル2eが、当該電極パッド2bのうち前記保護膜2cにおける開口部内の部分及び前記保護膜2cのうち開口部の周囲縁の部分を覆うように形成されている。
つまり、このように構成することにより、前記バリアメタル2eの上面に、前記保護膜2cの膜厚さと略等しい深さの凹所を形成することができる。
なお、このバリアメタル2eは、例えば、チタンを下層としタングステンを上層とするか、クロムを下層とし銀を上層とする二層構造に構成されている。
【0012】
更にまた、符号3は、前記メインICチップ2の上面に一体化されるサブICチップを示し、このサブICチップ3における表裏両面のうち少なくとも片面には、前記メインICチップ2と同様に図示しない能動素子又は受動素子等のような回路素子の多数個が形成されている共に、前記メインICチップ2における各電極パッド2bの各々に対応する箇所ごとに接続用の電極パッド3aが形成されている。
【0013】
そして、前記サブICチップ3を、前記メインICチップ2に対して、これらにおける電極パッド2b,3bの相互間を電気的に接続した状態で一体化するに際しては、前記サブICチップ3における各電極パッド3aの各々に、金又は半田等によるバンプ3bを設けるのである。
次いで、前記サブICチップ3を、その回路素子、電極パッド3a及びバンプ3bを形成した片面を下向きにして、前記メインICチップ2の上面側に配設し、その間に導電粒子を混入した接着フィルム4を介挿したのち、前記サブICチップ3を、メインICチップ2に向かって、その間における前記接着フィルム4を、図5に示すように、各バンプ3bにより圧縮変形するように押圧し、この押圧を保持した状態で、加熱等にて前記接着フィルム4を乾燥・硬化することにより、前記サブICチップ3を、メインICチップ2に対して、その間に介挿した接着フィルム4により確実に且つ強固に一体化できるのである。
【0014】
また、前記サブICチップ3における各バンプ3bが、前記接着フィルム4を、圧縮変形することにより、この接着フィルム4に混入されている導電粒子が、この各バンプ3bと、メインICチップ2における各電極パッド2bの表面に形成したバリアメタル2eとの間に挟まれることにより、サブICチップ3における各電極パッド3aと、メインICチップ2における各電極パッド2bとの相互間を電気的に接続することができるのであり、前記した押圧のときにおいて、サブICチップ3における各電極パッド3aに設けたバンプ3bが、メインICチップ2における各電極パッド2bに対してダメージを及ぼすことを、この各電極パッド2bの表面に形成されているバリアメタル2dによって確実に低減できるのである。
【0015】
この場合において、図示のように、メインICチップ2の上面における保護膜2cのうち各電極パッド2bを覆う部分に、当該電極パッド2bの周囲に保護膜2cの電極パッド2bに対する重なり部を残して開口部を設ける一方、バリアメタル2dを、電極パッド2bのうち前記保護膜2cにおける開口部内の部分及び前記保護膜2cのうち開口部の周囲縁の部分を覆うように形成することにより、このバリアメタル2dの上面には、前記バンプ3bが嵌まる凹所が形成されることになる。
【0016】
これにより、前記接着フィルム4がバンプ3bによって前記バリアメタル2dにおける凹所内に向かって圧縮変形されるときに、この接着フィルム4に混入した導電粒子が前記バンプ3bとバリアメタル2dとの間から横方向に逃げるのを、前記バリアメタル2dの上面に形成される凹所にて阻止でき、換言すると、前記バリアメタル2dの上面における凹所内に、多くの導電粒子を確保することができるから、前記接着フィルム4への導電粒子の混入量を多くすることなく、電気的接続の確実性を向上できるのである。
【0017】
このようにして、メインICチップ2に対してサブICチップ3を一体化すると、このメインICチップ2を、図6に示すように、前記リードフレーム1におけるチップマウント部1aに対してダイボンディングし、次いで、このメインICチップ2における各ワイヤボンディング用電極パッド2aと、リードフレーム1における各リード端子1bとの間を、細い金属線5によるワイヤボンディングにて電気的に接続したのち、これらの全体を、図7に示すように、合成樹脂製のパッケージ体6にて密封し、次いで、図8に示すように、リードフレーム1から切り離したのち、各リード端子1bのうちパッケージ体6から突出する部分を、パッケージ体6の下面の同一平面状に折り曲げることにより、密封型半導体装置の完成品とするのである。
【0018】
なお、前記の説明は、バンプ3bを、サブICチップ3における各電極パッド3aに設けて、このバンプ3bを、メインICチップ2における各電極パッド2bに設けたバリアメタル2dに対して電気的に接続する場合を示したが、これに代えて、バンプを、メインICチップ2における各電極パッド2bに設けて、このバンプを、サブICチップ3における各電極パッド3aに設けたバリアメタルに対して電気的に接続するように構成にしても良く、また、本発明は、前記のように、メインICチップ2に対して一つのサブICチップ3を一体化することに限らず、メインICチップ2に対して二つのサブICチップ3を一体化する場合にも適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す分解斜視図である。
【図2】図1の縦断正面図である。
【図3】図2の要部拡大図である。
【図4】サブICチップをメインICチップに対して一体化した状態を示す縦断正面図である。
【図5】図4の要部拡大図である。
【図6】リードフレームに対してマウントした状態を示す縦断正面図である。
【図7】全体をパッケージ体に密封した状態を示す縦断正面図である。
【図8】半導体装置の縦断正面図である。
【符号の説明】
1 リードフレーム
1a チップマウント部
1b リード端子
2 メインICチップ
2b 電極パッド
2c 保護膜
2d バリアメタル
3 サブICチップ
3a 電極パッド
3b バンプ
4 接着フィルム
5 金属線
6 パッケージ体
Claims (1)
- 少なくとも上面に回路素子、この回路素子に対する電極パッドを形成したメインICチップと、少なくとも片面に回路素子とこの回路素子に対する電極パッドとを形成したサブICチップとから成り、前記サブICチップを、前記メインICチップの上面側に、当該サブICチップにおける回路素子及び電極パッドが前記メインICチップにおける回路素子及び電極パッドに対面するように下向きにして配設し、前記メインICチップにおける電極パッド及びサブICチップにおける電極パッドのうち一方の電極パッドにバンプを設け、前記メインICチップにおける電極パッド及びサブICチップにおける電極パッドのうち他方の電極パッドが設けられる側のICチップに、当該ICチップにおける回路素子及び前記他方の電極パッドを覆う保護膜を形成し、この保護膜のうち前記他方の電極パッドを覆う部分に、当該電極パッドの周囲に保護膜の電極パッドに対する重なり部を残して開口部を設け、前記他方の電極パッドのうち前記開口部内の部分に、バリアメタルを、当該バリアメタルの周囲が前記保護膜のうち前記開口部の周囲縁の部分に重なるように形成して、前記バリアメタルにおける上面のうち前記開口部の部分に前記バンプが嵌まる凹所を設け、更に、前記両ICチップの相互間を、その間に介挿した導電粒子混入の接着フィルムにて、前記バンプが当該接着フィルムを前記バリアメタルに対して圧縮変形するようにして接着したことを特徴とする複数のICチップを備えた半導体装置の構造。
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