專利名稱：半導體裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體裝置，尤其涉及一種在單個封裝內具有多片半導體芯片的半導體裝置。
背景技術：
目前，作為小型化、高性能化的半導體裝置的制造方法，人們廣泛采用了在單個封裝內層疊多片半導體芯片的方法。
在單個封裝內層疊有多片半導體芯片的半導體裝置已經被應用于各種設備中，例如，便攜式設備所搭載的存儲器等。通過將上述半導體裝置應用于存儲器中，能夠賦予存儲器更大的附加值，并增大存儲器的容量。
由于半導體裝置應用較廣，因此就要求進一步實現半導體裝置的小型化和高性能化。例如，通過增加半導體芯片的層疊數、半導體芯片的薄層化和半導體裝置封裝的薄型化等方法來滿足該要求。
在層疊多片半導體芯片時，需要粘合各半導體芯片。作為粘合的方法，例如，有粘合劑澆注法等方法。
如采用了粘合劑澆注法，所使用的粘合劑的量將對半導體裝置的尺寸及可靠性(耐久性)帶來影響。如所使用的粘合劑相對于半導體芯片的尺寸過量，粘合劑將從半導體芯片露出而導致難以進行高密度布線。
另外，如果所使用的粘合劑量過少，2片半導體芯片之間將會產生空隙。因此，如果在進行密封樹脂封裝時未能填滿空隙，將導致半導體芯片剝落。
為了解決上述問題，在日本國專利申請公開特開平11-204720號公報(
公開日1999年7月30日)中揭示了這樣一種半導體芯片形成技術，即通過在半導體晶圓上粘合絕緣粘合層并切成相同的尺寸來形成半導體芯片的技術。
下面，說明將半導體芯片薄層化以使半導體裝置更小型化及更高性能化的方法。
關于半導體芯片薄層化的方法，比如，可舉出半導體晶圓薄型化的方法和在半導體晶圓上形成的有源元件精細化的方法。在元件形成之后，通過延長研磨時間，能夠實現半導體晶圓的薄型化。另外，作為用于實現半導體晶圓上的有源元件的精細化的絕緣膜材質，低介電常數(Low-k)絕緣材料雖然由于其為多孔質而機械強度較低，但是，仍然被人們所關注。
當半導體裝置的封裝薄型化時，層疊的半導體芯片之間的距離將縮小。由此，半導體芯片和布線就會發生意外接觸。為了解決這個問題，在日本國專利申請公開特開2002-222913號公報(
公開日2002年8月9日)中揭示了一種用于確保所層疊的半導體芯片之間的絕緣性的技術。
到目前為止，在使用引線鍵合來實現半導體芯片層疊后的電連接的半導體封裝中，在半導體芯片的厚度較大且半導體芯片的層疊數較少的情況下，在半導體封裝內部所發生的應力并不會成為問題。
但是，隨著半導體芯片層疊數的增加及半導體芯片的薄層化，將導致在半導體裝置的封裝內部的應力增大。而封裝內部的應力增大將導致半導體芯片破損，其結果，可能損壞半導體裝置的電氣性能。
加之，當半導體芯片內的結構中使用機械強度較低的材料時，更容易損壞半導體芯片。
可是，在上述的日本國專利申請公開特開平11-204720號公報和2002-222913號公報中，并未揭示針對應力增大以及因應力增大所導致的半導體芯片破損的解決方法。
當封裝體內部的應力增大時，在半導體芯片的外緣部分發生破損的頻率增大。其原因發生在由半導體晶圓切出半導體芯片的工序中。作為切出半導體芯片的方法，普遍采用借助于金剛石刀片等進行切割的方法。
在通過切片分割硅半導體芯片后，在切斷面即半導體芯片的外緣部分將會出現細微的物理缺陷，例如，形成破碎層、碎片、元件輕微剝離等。封裝將對存在細微物理缺陷的半導體芯片的外緣部分施加應力，當實施封裝時，半導體芯片破損現象將固這些細微物理缺陷而進一步惡化，從而可能導致致命的缺陷(半導體裝置的電氣性能損壞)。
除此之外，在進行軟釬焊安裝時，半導體裝置處于高溫狀態(240℃以上)并承受溫度循壞負載，因此，應力進一步增大，從而導致半導體芯片的破損。在半導體芯片的破損不斷惡化時，半導體芯片的有源元件形成面內的脆弱層將被損壞，從而有可能破壞集成電路的電氣性能。
當用于粘合在后層疊的半導體芯片的粘合層接觸在先層疊的半導體芯片的外緣部分時，半導體芯片的外緣部分被施加負載，從而容易發生破損。具體而言，有以下2種情形(1)當在后層疊的半導體芯片的至少一部分突出于在先層疊的半導體芯片的外緣之外時，粘合層接觸在先層疊的半導體芯片的外緣部分；(2)從正上方俯視2片半導體芯片，當在后層疊的半導體芯片的外緣的至少一部分和在先層疊的半導體芯片的外緣的至少一部分重疊時，粘合層接觸在先層疊的半導體芯片的外緣部分。
發明內容
本發明是鑒于上述課題進行開發的，其目的在于，通過減輕被施加在半導體芯片的外緣部分上的應力負載，提供一種具有高可靠性(耐久性)的半導體芯片層疊結構的半導體裝置。
為了解決上述課題，本發明的半導體裝置包括第1半導體芯片，具備形成有電極端子的正面以及和該正面相反一側的背面；第2半導體芯片，具備形成有電極端子的正面以及和該正面相反一側的背面；粘合層，被夾持在上述第1半導體芯片和上述第2半導體芯片之間，并且粘合上述第1半導體芯片，其中，上述第2半導體芯片層疊在上述第1半導體芯片上，使得上述第2半導體芯片的一部分突出于上述第1半導體芯片的外緣之外；在上述第2半導體芯片的一部分突出于外側的上述第1半導體芯片的外緣部分，上述粘合層粘合上述第1半導體芯片的外緣內側。
在上述的結構中，在單個封裝體內將多片半導體芯片層疊使得第2半導體芯片的一部分突出于第1半導體芯片的外緣之外。以下，將這種結構稱為突出狀態的層疊結構。
在本發明的結構中，第2半導體芯片的一部分突出于第1半導體芯片的外緣部分之外。當用于粘合第2半導體芯片的粘合層接觸上述狀態下的第1半導體芯片的外緣部分時，特別容易對第1半導體芯片的該外緣部分施加負載，容易導致應力集中。
對此，根據本發明，至少在上述外緣部分，上述粘合層粘合第1半導體芯片的外緣內側，因此，能夠減輕被施加在上述外緣部分的負載。
這樣，因為減輕了被施加在上述具有細微物理缺陷的外緣部分上的負載，因此能夠避免由這些細微物理缺陷導致的第1半導體芯片的破損。
其結果，借助于上述突出狀態的層疊結構，能夠取得提高小型化及高性能化的半導體裝置的可靠性(耐久性)的效果。
本發明的其他目的、特征和優點在以下的描述中會變得十分明了。以下，參照附圖來明確本發明的優點。
圖1(a)是本發明的半導體裝置的立體圖，其結構為在后層疊的半導體芯片突出于在先層疊的半導體芯片之外。
圖1(b)是圖1(a)的A1-A2向視圖。
圖1(c)是用于說明現有技術的半導體裝置的粘合層的立體圖。
圖2(a)是表示圖1的半導體裝置的變形例的立體圖。
圖2(b)是圖2(a)的B1-B2向視圖。
圖2(c)是用于說明現有技術的半導體裝置的粘合層的立體圖。
圖3是說明圖1及圖2所示的本發明的半導體裝置的制造工序的立體圖。
圖4(a)是表示具有相同尺寸的芯片進行層疊的結構的半導體裝置的立體圖。
圖4(b)是圖4(a)的C1-C2向視圖。
圖4(c)是用于說明現有技術的半導體裝置的粘合層的立體圖。
圖5(a)是表示半導體裝置的立體圖，具有相同尺寸的芯片層疊的結構，其粘合層為二層結構。
圖5(b)是圖5(a)的D1-D2向視圖。
圖5(c)是用于說明現有技術的半導體裝置的粘合層的立體圖。
圖6(a)是表示圖5的半導體裝置的變形例的立體圖。
圖6(b)是圖6(a)的E1-E2向視圖。
圖7(a)是表示半導體裝置的立體圖，具有相同尺寸的芯片層疊的結構，且使用金屬柱進行電連接。
圖7(b)是圖7(a)的F1-F2向視圖。
圖7(c)是用于說明現有技術的半導體裝置的粘合層的立體圖。
圖8是表示圖4～7所示的半導體裝置的制造工序的立體圖。
具體實施例方式
下面，根據圖1至圖3來說明本發明的實施方式。
另外，在以下說明中，半導體芯片的具有電極端子和元件等可實現電氣性能的結構的面被稱為“半導體芯片的正面”，半導體芯片的與上述正面相反一側的面被稱為“半導體芯片的背面”，對該“半導體芯片的背面”進行研磨處理以實現半導體芯片的減薄。
另外，“半導體芯片的外緣”意指，例如，當半導體芯片為長方體時，半導體芯片的矩形形狀的正面或背面的各邊及各邊的附近部分，當半導體芯片為圓柱狀時，圓形的正面及背面的圓周和該圓周的附近部分。
在實施方式1～3中，對相同的構件及結構要素賦予相同的標號。由于其名稱及功能相同，因此，不進行重復說明。另外，本發明的半導體裝置不限于實施方式的描述，可在權利要求的范圍內進行適當的變化。
(實施方式1)在本實施方式中，根據圖1(a)及圖1(b)來說明具有以下結構的半導體裝置，即，在基板上層疊有2片半導體芯片，且上方層疊的半導體芯片的一部分突出于下方層疊的半導體芯片的外緣部分之外。
本實施方式的半導體裝置1具有絕緣性的基板4；粘合層6(基板粘合層)，粘合基板4的形成有布線圖形9的面；半導體芯片2(第1半導體芯片)，其背面與上述粘合層6粘合在一起；粘合層5(對應于權利要求書所述的粘合層)，粘合上述半導體芯片2的正面；半導體芯片3(第2半導體芯片)，其背面與上述粘合層5粘合在一起。
另外，半導體芯片3層疊在半導體芯片2上，使得半導體芯片3的至少一部分突出于半導體芯片2的外緣之外。以下，在單個封裝內層疊多片半導體芯片的結構被稱為突出狀態的層疊結構。
在圖1(a)所示的結構中，因為半導體芯片2和半導體芯片3均為平板狀的長方體形狀，因此，其各正面及各背面的形狀均為長方形。這樣，在上述突出狀態的層疊結構中，層疊半導體芯片2和半導體芯片3，使得半導體芯片2的正面及背面的長邊與半導體芯片3的正面及背面的長邊相互交叉。
其結果，半導體芯片3的正面及背面的長邊的端部(即外緣)突出于半導體芯片2的正面及背面的長邊(即外緣)之外。在半導體芯片2的正面的短邊附近存在能夠用于形成電極端子7等的區域。
這樣，在上述半導體芯片2的正面的短邊附近形成有多個電極端子7，在上述半導體芯片3的正面的長邊附近、即，與上述半導體芯片2的短邊附近對應的上述半導體芯片3的長邊附近也形成有多個電極端子7。上述各電極端子7分別設置有1個凸塊8(導電體的結構要素)。
并且，上述凸塊8連接引線10(導電體的結構要素)，且該引線10連接上述布線圖形9。
這里，應注意的是半導體芯片3的外緣突出于半導體芯片2的外緣部分之外，在半導體芯片2的上述外緣部分，上述粘合層5粘合半導體芯片2的外緣內側。換言之，如圖1(a)及(b)所示，粘合層5不接觸半導體芯片2的外緣部分。
如上所述，本發明的半導體裝置1的結構為，至少具有第1半導體芯片2及第2半導體芯片3，具備形成有電極端子7的正面以及與正面相反一側的背面；粘合層5，被第1半導體芯片2及第2半導體芯片3夾持并且粘合第1半導體芯片2，第2半導體芯片3被層疊在第1半導體芯片2上，使得第2半導體芯片3的一部分突出于第1半導體芯片2的外緣之外，在第1半導體芯片2的上述外緣部分，粘合層5粘合第1半導體芯片2的上述外緣內側。
這樣，即使層疊多個半導體芯片，也能夠避免應力集中于半導體芯片2的外緣部分，從而不易發生半導體芯片2的物理性破損。其結果，能提高半導體裝置1的可靠性(耐久性)。
并且，在半導體芯片3的與半導體芯片2重疊的外緣部分，上述粘合層5粘合上述半導體芯片3的外緣內側。也就是說，如圖1(a)及(b)所示，粘合層5不接觸半導體芯片3的外緣部分。
如上所述，本發明的半導體裝置1還具有這樣的結構，即，第2半導體芯片3的一部分突出于第1半導體芯片2的外緣部分之外，在第1半導體芯片2的上述外緣部分，上述粘合層5粘合第1半導體芯片2的外緣內側。
因此，即使層疊多片半導體芯片，與半導體芯片2同樣地，也能夠避免應力集中在上述半導體芯片3的外緣部分，從而不易發生半導體芯片3的物理性破損。即，能進一步提高半導體裝置1的可靠性(耐久性)。
本實施方式的半導體裝置1具有第1半導體芯片2和第2半導體芯片3借助于同一個粘合層5粘合在一起的結構。但是，本實施方式并不限于此，第1半導體芯片2和第2半導體芯片3也可以借助于2個以上的粘合層進行粘合。
利用2層以上的粘合層，能確保第1半導體芯片2和第2半導體芯片3之間的絕緣性。參照后述的參照例2和參照例3，本發明的半導體裝置1可以采用2層以上的粘合層的結構。
如圖1(c)所示，現有技術的半導體裝置101具有絕緣性的基板104；粘合層106，粘合基板104的形成有布線圖形109的面；半導體芯片102，其背面與上述粘合層106粘合在一起；粘合層105，粘合半導體芯片102的正面；半導體芯片103，其背面和粘合層105粘合在一起。
在上述半導體芯片102和上述半導體芯片103的正面分別形成有多個電極端子107，各電極端子107分別連接有一個凸塊108。并且，該凸塊108連接引線110，該引線110連接上述基板104上的布線圖形109。
現有技術的半導體裝置101和本實施方式的半導體裝置1的不同點在于在該半導體裝置101中，第2半導體芯片103的外緣突出于第1半導體芯片102的外緣部分之外，在第1半導體芯片102的上述外緣部分，上述粘合層105接觸上述半導體芯片102的外緣部分和上述半導體芯片103的外緣部分。
如上所述，存在較多細微物理性缺陷的半導體芯片的外緣部分接觸粘合層，從而加速半導體芯片破損的進行，因此，較容易損壞半導體芯片的電氣性能。這樣，較之于上述半導體裝置1，上述半導體裝置101的可靠性(耐久性)較差。
如上所述，說明了本實施方式的半導體裝置1所使用的構件及半導體裝置1的結構。以下，詳細說明本發明的半導體裝置優選采用的構件及結構。
作為本發明的半導體裝置1所采用的基板4，不對其進行特別限定，只要基板表面具有絕緣性并且在絕緣表面上具有由導電性材料形成的布線圖形即可。換言之，可以由絕緣性材料形成基板整體，或者，基板的大部分具有導電性，而其表面具有絕緣性。
另外，能夠由現有公知材料及方法來制造本發明的半導體裝置的基板4。因而，并非一定需要制造基板本身，只要能準備本發明的半導體裝置優選采用的基板即可。
在上述基板4上形成的布線圖形9的材料可以為銅、鋁、金、鎳等材料，其中，優選的是低成本的銅。另外，作為在基板上形成布線圖形的方法，例如，可以舉出蒸鍍法、電鍍法等。
在本發明的半導體裝置1中使用的粘合層5及6是由絕緣性、粘合性的粘合劑所形成的均勻的層。對其并不進行特別限定，只要該粘合層在粘合半導體芯片時能避免接觸半導體芯片的外緣部分即可。
換言之，作為所使用的粘合劑，可以是任何形態，例如，液態、固態等，只要其能夠使粘合的半導體芯片和基板之間或者半導體芯片和半導體芯片之間絕緣即可。因此，能夠使用現有的眾所周知的粘合劑，并可通過現有的眾所周知的方法進行粘合。
從避免接觸半導體芯片的外緣部分的觀點考慮，在上述本發明的半導體裝置優選采用的粘合劑中，進一步優選厚度均勻且容易加工成所期望形狀的片狀粘合材料。
作為本發明的半導體裝置可使用的半導體芯片2及3，對其并不進行特別限定，可優選采用通過現有的眾所周知的材料及方法制成的半導體芯片。另外，本實施方式的半導體裝置具有半導體芯片3的一部分突出于半導體芯片2的外緣部分之外的結構即可。因而，半導體芯片2和半導體芯片3的尺寸可以相同也可不同。
另外，一般可采用鋁、鋁合金等作為本發明的半導體裝置的上述半導體芯片上形成的電極端子(7)的材料。
在本發明的半導體裝置中，多片半導體芯片和基板上的布線圖形能通過引線鍵合法進行電連接。另外，本發明的半導體裝置中的基板和半導體芯片的電連接不限于引線鍵合法，也可通過現有的眾所周知的方法進行電連接。
作為引線鍵合法連接所采用的導電材料，可以使用現有的眾所周知的材料。例如，凸塊8可使用焊錫、金、銅等，引線10可使用金、鋁等，不過，并不限于此。
(實施方式2)在本實施方式中，半導體裝置21是實施方式1所示的半導體裝置1的一個變形例，以下，通過圖2(a)及(b)對其進行說明。
與半導體裝置1同樣地，半導體裝置21也具有突出狀態的層疊結構。不過，在半導體裝置21中，半導體芯片2的正面和半導體芯片3的正面彼此對置并借助于粘合層5粘合在一起。另外，半導體芯片2的背面和基板4借助于粘合層22粘合在一起。因此，半導體芯片2或者半導體芯片3和形成于基板4的布線圖形9通過如下的結構進行電連接。
基板4上的布線圖形9和第1凸塊8通過引線10進行連接，該第1凸塊8被設置在半導體芯片2的電極端子7上。另外，上述第1凸塊8和第2凸塊8通過再布線圖形11(導電體結構要素)進行連接，第2凸塊8被設置在半導體芯片3的電極端子7上。
另外，半導體芯片3的電極端子、上述第2凸塊8和再布線圖形11的一部分或全部被粘合層5覆蓋。
這里，與實施方式1的半導體裝置1同樣地，在半導體裝置21中，半導體芯片3的外緣突出于半導體芯片2的外緣部分之外，在半導體芯片2的上述外緣部分，上述粘合層5粘合半導體芯片3的外緣內側。換言之，粘合層5不接觸半導體芯片2的外緣部分。
另外，在半導體芯片3的與半導體芯片2重疊的外緣部分，上述粘合層5粘合上述半導體芯片3的外緣內側。也就是說，如圖2(a)及(b)所示，粘合層5不接觸半導體芯片3的外緣部分。
根據上述結構，即使層疊多片半導體芯片，也能夠避免應力集中于上述半導體芯片2的正面的外緣部分和上述半導體芯片3的正面的外緣部分，從而不易發生半導體芯片2的物理性破損。其結果，能提高半導體裝置21的可靠性(耐久性)。
另外，本發明的半導體裝置21和半導體裝置1的重要不同點為粘合半導體芯片2和基板4的粘合層22的形狀存在差異。
較之于實施方式1的粘合層6，粘合層22的粘合面積較小。并且，上述粘合層22粘合半導體芯片的背面的外緣部分內側。
因此，能夠避免應力集中于上述半導體芯片2的背面的外緣部分，從而不易發生半導體芯片2的物理性破損。這樣，能進一步提高半導體裝置21的可靠性(耐久性)。
而如圖2(c)所示，在現有技術的半導體裝置201中，粘合層105接觸半導體芯片102的正面的外緣部分和半導體芯片103的正面的外緣部分。另外，粘合層106接觸半導體芯片102的背面的外緣部分。
因此，由于容易加速半導體芯片102及半導體芯片103的物理性破損，較之于上述半導體裝置21，半導體裝置201的可靠性(耐久性)較差。
本實施方式的半導體裝置21具有第1半導體芯片2及第2半導體芯片3借助于同一粘合層5粘合在一起的結構。但是，并不限于此，也可以借助于2層以上的粘合層進行粘合。
參照后述的參照例2和參照例3，本發明的半導體裝置21可采用2層以上的粘合層的結構。
(實施方式3)在本實施方式中，通過圖3說明實施方式1所述的具有以下結構的半導體裝置的制造方法的一個示例，即，在基板上層疊有2片半導體芯片，且上方層疊的半導體芯片的一部分突出于下方層疊的半導體芯片的外緣部分之外的結構。
首先，第1步驟，準備形成有布線圖形9的絕緣基板4(步驟31；以下，稱為S31)。
第2步驟，在上述基板4的形成有布線圖形9的面上形成第1粘合層6(S32)。
這里，使用厚度均勻且易于確定粘合位置的片狀的粘合劑來形成粘合層，不過，只要是能避免粘合半導體芯片的外緣部分的粘合劑即可。
第3步驟，配置第1半導體芯片2(S33)。
這里，所使用的第1半導體芯片2為其正面形成有電極端子7，并預先經背面研磨后，再通過切片分割而成的芯片。
另外，如圖3所示，第1半導體芯片2的背面的外緣部分接觸粘合層6。不過，在上述S32中，也可以為通過形成面積較小的粘合層，使得該半導體芯片2的外緣部分不接觸該粘合層6的結構。
第4步驟，上述第1半導體芯片2的電極端子7和上述基板4的布線圖形9經由鍵合引線進行電連接(S34)。
這里，可以在各上述電極端子7上形成凸塊8之后，通過引線10將該凸塊8和上述布線圖形9進行連接，也可以先在引線10的端部形成凸塊8，再將該電極端子和該凸塊8進行連接。
第5步驟，在上述第1半導體芯片2的正面形成第2粘合層5(S35)。
這里，需要準確地確定該第2粘合層5的尺寸及粘合位置，以使得上述第2粘合層5不接觸上述第1半導體芯片2的正面的外緣部分。
第6步驟，在正面已形成有上述第2粘合層5的上述第1半導體芯片2上層疊第2半導體芯片3(S36)。
這時，層疊第2半導體芯片3使得第2半導體芯片3突出于第1半導體芯片2的外緣部分之外。
另外，如圖3所示，第1半導體芯片2和第2半導體芯片3為正交的結構，但不限于此，只要是第2半導體芯片3的一部分突出于第1半導體芯片2的外緣部分之外這樣的結構即可。
再者，第2半導體芯片3為在正面形成有電極端子7，并預先經過背面研磨后，再通過切片分割而成的芯片。
第7步驟，上述第2半導體芯片3的電極端子7和上述基板4的布線圖形9經引線鍵合進行電連接(S37)。
這里，引線鍵合的電連接方法與S34相同。
第8步驟，用樹脂對在基板上形成有2片半導體芯片的層疊結構進行封裝(S38)。
關于樹脂密封封裝的方法，可例舉出轉移成型法(transfermolding)、澆注法等方法，不過，并不限于此，也可適當地使用現有的眾所周知的其他方法。
在本實施方式中以樹脂密封為例進行了說明，但是，也可以利用陶瓷、玻璃、金屬等無機物質材料來實施高耐吸濕性的氣密密封封裝。
另外，通過將上述的步驟進行下述更改，也能夠制出實施方式2所述的半導體裝置。
(1)在S33中，粘合其正面形成有再布線圖形11的第1半導體芯片2。
(2)在S35之后，在粘合層形成開口部分，使得能夠連接上述再布線圖形11和凸塊8，該凸塊8用于連接該再布線圖形11。
(3)在S36中，層疊第2半導體芯片，在該第2半導體芯片的正面的電極端子7上設置有上述凸塊8。
(4)省去S37，直接實施S38。
在本實施方式中，說明了本發明的半導體裝置的制造方法的一個示例。在制造本發明的半導體裝置時，可應用現有的眾所周知的半導體制造工藝，并且，可根據需要對上述步驟進行適當的變化。
下面，對本發明的參照例進行說明。在下述參照例中，2片半導體芯片的至少一邊相互重疊，在這樣的情況下與上述實施方式1至3同樣地，2片半導體芯片的外緣部分均不接觸被2片半導體芯片夾持的粘合層。在本參照例中，參照圖4(a)及圖4(b)說明下述情況，即，半導體裝置的結構為在基板上層疊相同尺寸的半導體芯片，并從正上方觀察時，該2片半導體芯片以相同形狀重疊。
本參照例的半導體裝置41具有絕緣性的基板4；粘合層6，粘合該基板4的形成有布線圖形9的面；半導體芯片42，其背面與粘合層6粘合在一起；粘合層44，粘合半導體芯片42的正面；半導體芯片43，其背面與粘合層44粘合在一起。
在圖4(a)所示的結構中，由于半導體芯片42、43均為平板狀的長方體形狀，所以，各正面及各背面的形狀均為長方形。另外，半導體芯片42、43的各正面及各背面均為相同的尺寸。因此，如果從正上方觀察半導體芯片42和半導體芯片43的層疊結構時，2片半導體芯片的所有邊均重疊。
另外，在上述半導體芯片42和上述半導體芯片43的正面的短邊附近分別形成有多個電極端子7。上述各電極端子7分別連接著一個凸塊8。
另外，上述凸塊8連接引線10，該引線10連接上述布線圖形9。
半導體芯片42的正面的上述電極端子7、該電極端子7連接的凸塊8以及該凸塊8連接的引線10的一部分被粘合層44覆蓋。
因此，能夠避免各引線10與半導體芯片43的接觸，從而確保半導體芯片42和半導體芯片43之間的絕緣性。
這里，應注意的是如圖4(a)及(b)所示，在半導體芯片42的外緣部分，上述粘合層44粘合半導體芯片42的外緣內側。換言之，粘合層44不接觸半導體芯片42的外緣部分。
如上所述，本參照例的半導體裝置41的結構為，至少具有第1半導體芯片42及第2半導體芯片43，分別包括形成有電極端子7的正面以及和該正面相反一側的背面；粘合層44，被夾持在第1半導體芯片42及第2半導體芯片43之間，且粘合第1半導體芯片42和第2半導體芯片43，其中，第2半導體芯片43層疊在第1半導體芯片42上，使得第2半導體芯片43的外緣的至少一部分和第1半導體芯片42的外緣的至少一部分重疊，至少在與第2半導體芯片43的外緣重疊的第1半導體芯片42的外緣部分，上述粘合層44粘合第1半導體芯片42的外緣內側。
這里，如圖4(a)及(b)所示，粘合層44不接觸半導體芯片42的外緣部分。
這樣，即使層疊多片半導體芯片，也能夠避免應力集中于半導體芯片42的外緣部分，從而不易發生半導體芯片42的物理性破損。其結果，能提高半導體裝置41的可靠性(耐久性)。
并且，如圖4(a)及(b)所示，在半導體芯片43的外緣部分，上述粘合層44粘合上述半導體芯片43的外緣內側。也就是說，粘合層44不接觸半導體芯片43的外緣部分。
如上所述，本參照例的半導體裝置41還可以是這樣的結構，即，至少在與第2半導體芯片43的外緣重疊的第1半導體芯片42的外緣部分，上述粘合層44粘合第1半導體芯片42的外緣內側。
由此，與上述半導體芯片42同樣地，即使層疊多片半導體芯片，也能夠避免應力集中在半導體芯片43的外緣部分，從而不易發生該半導體芯片的物理性破損。即，能進一步提高半導體裝置41的可靠性(耐久性)。
這樣，上述半導體芯片43也不易發生固應力集中所導致的物理性破損，能進一步提高上述半導體裝置41的可靠性(耐久性)。
而在現有技術的半導體裝置401中，具有絕緣性的基板104；粘合層406，粘合該基板104的形成有布線圖形109的面；半導體芯片402，其背面與粘合層406粘合在一起；粘合層405，粘合半導體芯片402的正面；半導體芯片403，其背面與粘合層405粘合在一起。
另外，在上述半導體芯片402和上述半導體芯片403的正面上分別形成有多片電極端子107，在該各電極端子107上分別連接一個凸塊108。并且，該凸塊108連接引線110，該引線110連接上述基板104上的布線圖形109。
如圖4(c)所示，現有技術的半導體裝置401和本參照例的半導體裝置41的不同點在于，在半導體裝置401中，上述粘合層405接觸上述半導體芯片402的外緣部分和上述半導體芯片403的外緣部分。
如上所述，由于存在較多的細微物理性缺陷的半導體芯片的外緣部分接觸粘合層，從而加速半導體芯片破損的進行，因此，較容易損壞半導體芯片的電氣性能。這樣，較之于上述半導體裝置41，上述半導體裝置401的可靠性(耐久性)較差。
在上述說明中，闡述了本參照例的半導體裝置41所使用的構件及半導體裝置41的結構。以下，對本參照例的半導體裝置優選采用的半導體芯片的結構進行說明。
在本參照例中，說明了從正上方觀察相同尺寸的2片半導體芯片的層疊結構時該2片半導體芯片彼此重疊的半導體裝置的示例。但是，作為本參照例的半導體裝置，2片半導體芯片的尺寸無需相同，只要是從正上方觀察2片半導體芯片的層疊結構時該2片半導體芯片的至少一部分彼此重疊的結構即可。
本參照例的半導體裝置51是參照例1所示的半導體裝置41的變形例，其中，粘合層由不同尺寸的2層構成，該粘合層粘合尺寸相同的2片半導體芯片。
如上所述，在半導體裝置51中，半導體芯片42和半導體芯片43借助于粘合層52和粘合層53這2層粘合層粘合在一起。
另外，如圖5(a)及(b)所示，上述粘合層52的尺寸與半導體芯片42及半導體芯片43相同，粘合層53的尺寸小于粘合層52的尺寸，且粘合層53不接觸半導體芯片42的外緣部分。
因此，即使層疊多片半導體芯片，也能夠避免應力集中于半導體芯片42的外緣部分，從而不易發生半導體芯片42的物理性破損。其結果，能提高半導體裝置51的可靠性(耐久性)。
另外，半導體芯片42的正面的上述電極端子7、該電極端子7連接的凸塊8以及該凸塊8分別連接的引線10的一部分被粘合層53覆蓋。
另外，粘合層52處在引線10和半導體芯片43之間，因此引線10不會接觸半導體芯片43。
從而，能夠確保半導體芯片42和半導體芯片43之間的絕緣性。
而在圖5(c)所示的現有技術的半導體裝置501中，粘合2片半導體芯片的粘合層雖然由2層形成，但是，不僅該2層粘合層(粘合層502及粘合層503)尺寸彼此相同，而且也與2片半導體芯片(半導體芯片402及半導體芯片403)的尺寸相同。
即，粘合層503接觸半導體芯片403的外緣部分，粘合層502接觸上述半導體芯片402的外緣部分。
如上所述，由于存在較多的細微物理性缺陷的半導體芯片的外緣部分接觸粘合層，從而加速半導體芯片破損的進行，因此，較容易損壞半導體芯片的電氣性能。這樣，較之于上述半導體裝置51，上述半導體裝置501的可靠性(耐久性)較差。
本參照例的半導體裝置61是參照例2所示的半導體裝置51的變形例，其粘合層由相同尺寸的2層構成，其中，該粘合層粘合2片尺寸相同的半導體芯片。
如上所述，半導體裝置61的半導體芯片42和半導體芯片43借助于粘合層62和粘合層53這2層粘合層粘合在一起。
另外，上述粘合層62的尺寸與粘合層53相同，因此，如圖6(a)及(b)所示，粘合層62不接觸半導體芯片43的外緣部分，粘合層53不接觸半導體芯片42的外緣部分。
因此，即使層疊多片半導體芯片，也能夠避免應力集中于半導體芯片42的外緣部分，從而不易發生半導體芯片42的物理性破損。其結果，能提高半導體裝置61的可靠性(耐久性)。
同樣地，也能夠避免應力集中于半導體芯片43的外緣部分，從而不易發生半導體芯片43的物理性破損。其結果，能進一步提高半導體裝置61的可靠性(耐久性)。
在如圖5(c)所示的現有技術的半導體裝置501中，雖然粘合2片半導體芯片的粘合層由2層形成，但是，不僅該2層粘合層(粘合層502及粘合層503)的尺寸相同，而且該2層粘合層的尺寸和2片半導體芯片(半導體芯片402及半導體芯片403)的尺寸也相同。
即，粘合層503接觸半導體芯片403的外緣部分。
如上所述，由于存在較多的細微物理性缺陷的半導體芯片的外緣部分接觸粘合層，從而加速半導體芯片破損的進行，因此，較容易損壞半導體芯片的電氣性能。這樣，較之于上述半導體裝置61，上述半導體裝置501的可靠性(耐久性)較差。
本參照例的半導體裝置71具有參照例1至3所述的層疊相同尺寸的半導體芯片的結構，在該半導體裝置71中，使用貫通2片半導體芯片的金屬柱對基板和2片半導體芯片進行電連接。下面，參照圖7(a)和(b)來說明半導體裝置71。
另外，通過金屬柱實現連接的結構適于在不進行引線鍵合的情況下借助于金屬柱對形成于基板和第1半導體芯片的電路圖形進行連接，或者，對形成于第1半導體芯片和第2半導體芯片的電路圖形進行連接。
因此，例如，即使在圖1(a)～(c)所示的突出狀態的層疊結構中，也可以將引線鍵合的連接結構置換為上述通過金屬柱實現連接的結構。
本參照例的半導體裝置71具有絕緣性的基板4；粘合層75，粘合該基板4的形成有布線圖形9的面；半導體芯片72，其背面與粘合層75粘合在一起；粘合層74，粘合半導體芯片72的正面；半導體芯片73，其背面和粘合層74粘合在一起。
另外，在上述半導體芯片72和上述半導體芯片73的正面上，形成有多個電極端子7。該電極端子7連接凸塊8。
金屬柱12連接被形成于上述半導體芯片72的正面的凸塊8和被形成于上述半導體芯片73的正面的凸塊8，該金屬柱12貫通上述半導體芯片72、上述半導體芯片73、上述粘合層74及上述粘合層75。上述金屬柱12連接基板4上的布線圖形9。
上述半導體芯片72和上述半導體芯片73形成有金屬柱12的貫通孔。另外，對于粘合層74和粘合層75，在采用片狀的粘合劑時，也同樣形成有貫通孔。
這里，上述粘合層74粘合上述半導體芯片72的正面的外緣部分內側。換言之，上述粘合層74不接觸上述半導體芯片72的正面的外緣部分。
與上述同樣地，如圖7(a)及(b)所示，上述粘合層75不接觸上述半導體芯片72的背面的外緣部分。
因此，即使層疊多片半導體芯片，也能夠避免應力集中于半導體芯片72的外緣部分，從而不易發生半導體芯片72的物理性破損。其結果，能提高半導體裝置71的可靠性(耐久性)。
并且，如圖7(a)及(b)所示，粘合層74不接觸半導體芯片73的外緣部分。
因此，上述半導體芯片73也同樣不易發生由于應力集中所導致的物理性破損，能進一步提高上述半導體裝置71的可靠性(耐久性)。
而在圖7(c)所示的現有技術的半導體裝置701中，粘合層704接觸半導體芯片702的正面的外緣部分，粘合層705接觸半導體芯片702的背面的外緣部分。
而且，粘合層704接觸半導體芯片703的背面的外緣部分。
如上所述，因為粘合層接觸存在較多的細微物理性缺陷的半導體芯片的外緣部分，從而加速半導體芯片破損的進行，因此，較容易損壞半導體芯片的電氣性能。這樣，較之于上述半導體裝置71，上述半導體裝置701的可靠性(耐久性)較差。
重疊結構的制造工序在參照例1至參照例3中說明了這種結構，即，在基板上層疊相同尺寸的半導體芯片，且從正上方觀察這2片半導體芯片的層疊結構時，這2片半導體芯片為重疊結構。在本參照例中，參照圖8說明具有該重疊結構的半導體裝置的制造方法的一個示例。
首先，第1步驟，準備形成有布線圖形9的絕緣性的基板4(S81)。
第2步驟，在上述基板4的形成有布線圖形9的面上形成第1粘合層6(S82)這里，使用厚度均勻且易于確定粘合位置的片狀的粘合劑來形成粘合層，不過，只要是能避免粘合半導體芯片的外緣部分的粘合劑即可。
第3步驟，配置第1半導體芯片42(S83)。
這里，第1半導體芯片為在其正面形成有電極端子7，并預先經過背面研磨后，再通過切片分割而成的芯片。
另外，在圖4至圖6中第1半導體芯片42的背面的外緣部分接觸粘合層6，不過，在上述S83中，也可以是通過形成面積較小的粘合層使得該半導體芯片42的外緣部分不接觸該粘合層6的結構。
第4步驟，通過引線鍵合來實現上述第1半導體芯片42的電極端子7和上述基板4的布線圖形9的電連接(S84)。
這里，可以在上述各電極端子7上形成凸塊8之后，通過引線10對將該凸塊8和上述布線圖形9進行連接，也可以在引線10的端部形成凸塊8，并連接該電極端子7和該凸塊8。
第5步驟，在上述第1半導體芯片42的正面形成第2粘合層44(S85)。
這里，需要準確地確定上述第2粘合層44的尺寸和粘合位置，以使得上述第2粘合層44不接觸上述第1半導體芯片42的正面的外緣部分。
另外，第2粘合層44可由2層形成，形成粘合層44的各層的尺寸相同或不同均可。
第6步驟，在正面已形成有上述第2粘合層44的上述第1半導體芯片42上，層疊第2半導體芯片43(S86)。
這時，從正上方觀察該層疊結構時，上述第2半導體芯片43的外緣部分和上述第1半導體芯片42的外緣部分重疊。
另外，從正上方觀察該層疊結構時，上述第1半導體芯片42的外緣的一部分和上述第2半導體芯片43的外緣的一部分重疊即可。
換言之，層疊的2個半導體芯片的尺寸可以相同也可不同。
另外，第2半導體芯片43為在其正面形成有電極端子7，并預先經過背面研磨后，再通過切片分割而成的芯片。
第7步驟，通過引線鍵合來實現上述第2半導體芯片43的電極端子7和上述基板4的布線圖形9的電連接(S87)。
這里，引線鍵合的電連接方法與S84相同。
第8步驟，用樹脂密封在基板4上形成的2片半導體芯片的層疊結構，由此進行封裝(S88)。
這里，作為樹脂密封封裝方法，可舉出轉移成型法、澆注法等方法，不過，并不限于此，可以適當使用現有的眾所周知的方法。
在本參考例中，以樹脂密封為例進行了說明。也可以使用陶瓷、玻璃、金屬等無機物質材料進行高耐吸濕性氣密密封。
通過以上的步驟，能夠制造在參照例1至參照例3中所說明的本發明的半導體裝置。
另外，可將上述步驟進行如下變更來制造實施方式4所述的半導體裝置。
(1)在進行配置之前，預先在第1半導體芯片及第2半導體芯片的所期望的位置形成金屬柱貫通孔。
(2)形成其中具備金屬柱貫通孔的第1粘合層及第2粘合層。或者，在形成粘合層后、粘合半導體芯片之前形成金屬柱貫通孔。
(3)未實施S84和S87，在層疊上述第2半導體芯片之后，在上述(1)和(2)中形成的貫通孔內配置金屬柱，從而將上述基板、上述第1半導體芯片和上述第2半導體芯片電連接。
以上，說明了關于參照例1至參照例4中的半導體裝置的制造方法的一個示例。不過，在制造本發明的半導體裝置時可應用現有的眾所周知的半導體制造工藝，并可根據需要對上述步驟進行適當的變更。
本發明不限于上述各具體實施方式
，不應對本發明進行狹義的解釋，可在本發明的權利要求的范圍內進行各種變更來實施之。通過適當組合由不同實施方式和參照例所揭示的技術手段而得到的實施方式也包含在本發明的技術范圍內。
另外，本發明的半導體裝置可以為，上述粘合層還粘合第2半導體芯片。
另外，本發明的半導體裝置優選的是，上述粘合層粘合第2半導體芯片的外緣內側。
根據上述結構，還能夠避免應力集中于第2半導體芯片的外緣部分，該第2半導體芯片層疊在第1半導體芯片上。
因此，可取得與上述效果相同的效果。
另外，本發明的半導體裝置可以為，上述粘合層粘合上述第1半導體芯片的正面和上述第2半導體芯片的背面。
換言之，多片半導體芯片的層疊結構包括這樣的結構，即2片半導體芯片的正面朝向相同方向進行層疊的結構。
由此，即使半導體裝置具有上述結構，也可取得與上述效果相同的效果。
另外，本發明的半導體裝置也可以為，上述粘合層粘合上述第1半導體芯片的正面和上述第2半導體芯片的正面。
換言之，多片半導體芯片的層疊結構包括這樣的結構，即2片半導體芯片的正面彼此對置進行層疊的結構。
由此，即使半導體裝置具有上述結構，也可取得與上述的效果相同的效果。
另外，本發明的半導體裝置也可以為，上述粘合層粘合上述第1半導體芯片的背面和上述第2半導體芯片的正面。
換言之，多片半導體芯片的層疊結構包括這樣的結構，即2片半導體芯片的正面朝著相同方向進行層疊的結構。但是，該正面的朝向與粘合了上述第1半導體芯片的正面及上述第2半導體芯片的背面的層疊結構的正面的朝向相反。
由此，即使半導體裝置具有上述結構，也可取得與上述的效果相同的效果。
另外，本發明的半導體裝置也可以為，還具備已形成有布線圖形的基板以及粘合該基板和上述第1半導體芯片的正面或背面的粘合層，上述電極端子借助于多個導電體連接基板上的布線圖形。
例如，上述的結構可以為這樣的結構，即基板的形成有布線圖形的面和所層疊的2片半導體芯片的各正面朝向相同的方向；或者，這樣的結構基板的形成有布線圖形的面和所層疊的2片半導體芯片的各正面彼此對置。另外，上述的結構也可以為這樣的結構，即在基板的形成有布線圖形的面上層疊2片其正面彼此對置的半導體芯片。
上述結構均能取得和上述效果相同的效果。
另外，本發明的半導體裝置優選的是，上述基板粘合層粘合上述第1半導體芯片的外緣內側。
根據上述的結構，能夠避免應力集中于被層疊在基板上的第1半導體芯片的與基板彼此對置的面。
由此，除上述效果之外，還能取得進一步提高半導體裝置的可靠性(耐久性)的效果。
另外，在本發明的半導體裝置中，上述粘合層優選片狀的粘合材料。
根據上述的結構，能夠容易地形成厚度均勻且滿足所要求尺寸的粘合層。這里，關于上述基板粘合層，如果采用片狀的粘合材料，也能得到相同的效果。
因此，能夠在基板上平行地層疊多片半導體芯片，并且容易在所期望的位置上形成粘合層。
以上，對本發明進行了詳細的說明，上述實施方式只是闡述本發明技術內容的具體示例，本發明并不限于上述具體實施方式
，不應對本發明進行狹義的解釋，可在本發明的精神和權利要求的范圍內進行各種變更來實施之。
權利要求
1.一種半導體裝置(1、21)，其特征在于，包括第1半導體芯片(2)，具備形成有電極端子(7)的正面以及和該正面相反一側的背面；第2半導體芯片(3)，具備形成有電極端子(7)的正面以及和該正面相反一側的背面；粘合層(5)，被夾持在上述第1半導體芯片(2)和上述第2半導體芯片(3)之間，并且粘合上述第1半導體芯片(2)，其中，上述第2半導體芯片(3)層疊在上述第1半導體芯片(2)上，使得上述第2半導體芯片(3)的一部分突出于上述第1半導體芯片(2)的外緣之外；在上述第2半導體芯片(3)的一部分突出于外側的上述第1半導體芯片(2)的外緣部分，上述粘合層(5)粘合上述第1半導體芯片(2)的外緣內側。
2.根據權利要求1所述的半導體裝置(1、21)，其特征在于上述粘合層(5)還粘合上述第2半導體芯片(3)。
3.根據權利要求1所述的半導體裝置(1、21)，其特征在于上述粘合層(5)還粘合上述第2半導體芯片(3)的外緣內側。
4.根據權利要求1所述的半導體裝置(1、21)，其特征在于上述粘合層(5)粘合上述第1半導體芯片(2)的正面和上述第2半導體芯片(3)的背面。
5.根據權利要求4所述的半導體裝置(1、21)，其特征在于，還包括基板(4)，形成有布線圖形(9)；以及基板粘合層(6)，粘合上述基板(4)和上述第1半導體芯片(2)的正面或背面，其中，上述電極端子(7)借助于多個導電體(8、10、11、12)連接上述基板(4)的上述布線圖形(9)。
6.根據權利要求5所述的半導體裝置(1、21)，其特征在于上述基板粘合層(22)粘合上述第1半導體芯片(2)的外緣內側。
7.根據權利要求1所述的半導體裝置(1、21)，其特征在于上述粘合層(5)粘合上述第1半導體芯片(2)的正面和上述第2半導體芯片(3)的正面。
8.根據權利要求7所述的半導體裝置(1、21)，其特征在于，還包括基板(4)，形成有布線圖形(9)；以及基板粘合層(6)，粘合上述基板(4)和上述第1半導體芯片(2)的正面或背面，其中，上述電極端子(7)借助于多個導電體(8、10、11、12)連接上述基板(4)的上述布線圖形(9)。
9.根據權利要求8所述的半導體裝置(1、21)，其特征在于上述基板粘合層(22)粘合上述第1半導體芯片(2)的外緣內側。
10.根據權利要求1所述的半導體裝置(1、21)，其特征在于上述粘合層(5)粘合上述第1半導體芯片(2)的背面和上述第2半導體芯片(3)的正面。
11.根據權利要求10所述的半導體裝置(1、21)，其特征在于，還包括基板(4)，形成有布線圖形(9)；以及基板粘合層(6)，粘合上述基板(4)和上述第1半導體芯片(2)的正面或背面，其中，上述電極端子(7)借助于多個導電體(8、10、11、12)連接上述基板(4)的上述布線圖形(9)。
12.根據權利要求11所述的半導體裝置(1、21)，其特征在于上述基板粘合層(22)粘合上述第1半導體芯片(2)的外緣內側。
13.根據權利要求1至12中的任一項所述的半導體裝置(1、21)，其特征在于上述粘合層(5)是片狀的粘合材料。
全文摘要
本發明提供一種半導體裝置(1)。該半導體裝置(1)具有第1半導體芯片(2)；第2半導體芯片(3)；以及被第1半導體芯片(2)和第2半導體芯片(3)夾持并且粘合第1半導體芯片(2)的粘合層(5)，其中，第2半導體芯片(3)層疊在第1半導體芯片(2)上使得第2半導體芯片(3)的一部分突出于第1半導體芯片(2)的外緣之外，在這種結構中，上述粘合層5粘合第1半導體芯片(2)，而不接觸第1半導體芯片(2)的上述外緣部分。因此，能夠提供一種高可靠性(耐久性)的層疊結構的半導體裝置。
文檔編號H01L25/065GK101060115SQ20071009708
公開日2007年10月24日 申請日期2007年4月17日 優先權日2006年4月18日
發明者福井靖樹 申請人:夏普株式會社