半导体装置及其制造方法与流程

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本申请享有以日本专利申请2018-148775号(申请日：2018年8月7日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包含基础申请的全部内容。

本实施方式涉及一种半导体装置及其制造方法。

背景技术：

有在nand(notand，与非)型闪速存储器等半导体装置的封装内，使用fod(filmondevice，装置上膜)技术积层存储器芯片或控制器芯片等多个半导体芯片的情况。在fod技术中，当使上层的半导体芯片(上层芯片)小型化时，为了能将下层芯片埋入到粘接膜内，有时使用间隔芯片。

然而，间隔芯片使用了无图案的镜面芯片，其表面为镜面状态。因此，与将半导体芯片密封的模具树脂的密接力较弱。因此，有在高温多湿的环境下，在间隔芯片与模具树脂的界面发生剥离的担忧。所述情况使半导体装置的可靠性降低。

另外，想到在间隔芯片涂布聚酰亚胺来提高与模具树脂的密接力。然而，聚酰亚胺的使用会使制造成本增大。

技术实现要素：

实施方式提供一种具有抑制间隔芯片与模具树脂之间的剥离且能以低成本制造的封装构造的半导体装置及其制造方法。

实施方式的半导体装置包括：衬底；第1半导体芯片，设置在衬底上；第1粘接材料，设置在第1半导体芯片上；间隔芯片，设置在第1粘接材料上；第2粘接材料，设置在间隔芯片上；第2半导体芯片，设置在第2粘接材料上；及树脂材料，被覆第1及第2半导体芯片、以及间隔芯片；且间隔芯片具有第1区域及第2区域，第1区域与第2区域相比更为粗糙化。

附图说明

图1是表示第1实施方式的半导体装置的构成的一例的剖视图。

图2是表示第1实施方式的半导体装置的构成的一例的俯视图。

图3(a)、图3(b)、图4(a)、图4(b)是表示第1实施方式的半导体装置的制造方法的一例的剖视图。

图5是表示第2实施方式的半导体装置的构成的一例的剖视图。

图6是表示第3实施方式的半导体装置的构成的一例的剖视图。

图7是表示第3实施方式的半导体装置的构成的一例的俯视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。本实施方式并不是限定本发明的。在以下的实施方式中，衬底的上下方向表示以设有半导体芯片的面为上的情况下的相对方向，有时与按照重力加速度的上下方向不同。附图是示意性或概念性的，各部分的比率等未必与实物相同。在说明书与附图中，对与关于既有的附图已在上文叙述过的要素相同的要素附上相同符号并适当省略详细的说明。

(第1实施方式)

图1是表示第1实施方式的半导体装置1的构成的一例的剖视图。图2是表示第1实施方式的半导体装置1的构成的一例的俯视图。图1是沿着图2的a-a线的剖视图。

本实施方式的半导体装置1是面安装型的半导体封装，例如可为bga(ballgridarraypackage，球栅阵列封装)、map(moldarraypackage，模具阵列封装)或lga(landgridarraypackage，焊盘网格阵列封装)等。半导体装置1也可为例如nand型闪速存储器等半导体存储装置。

半导体装置1包括衬底10、粘接材料20、控制器芯片30、粘接材料40、间隔芯片50、粘接材料60、存储器芯片70、模具树脂80及金属凸块90。

衬底10例如为将单个或多个绝缘层(未图示)与多个配线层(未图示)积层并一体化所得的多层配线衬底。绝缘层例如使用玻璃环氧树脂、玻璃-bt树脂(双马来酰亚胺三嗪树脂)等树脂材料。配线层设置在衬底10内或衬底10的正面及背面，且电连接在焊垫12、14。配线层例如使用铜等低电阻的导电性材料。衬底10的平面形状并无特别限定，可为大致长方形或者大致正方形。

在衬底10的正面及背面，设有阻焊剂(未图示)。在背面的金属凸块90的形成区域未设有阻焊剂，金属凸块90与从阻焊剂露出的配线层电连接。由此，金属凸块90作为外部连接端子与其它半导体装置连接。金属凸块90例如使用焊料等导电性材料。

作为第1半导体芯片的控制器芯片30利用粘接材料(daf(dieattachmentfilm，晶片贴膜))20粘接并固定在衬底10的正面上。控制器芯片30是控制存储器芯片70的半导体芯片，在半导体衬底的正面设有构成控制电路的半导体元件(例如晶体管等)。另外，控制器芯片30具有连接在内部控制电路的焊垫32，且利用金属导线35与衬底10的焊垫12电连接。控制器芯片30选择进行数据的写入或读出的存储器芯片70，或对所选择的存储器芯片70进行数据的写入或读出。此外，多个控制器芯片30也可配置在衬底10上。

粘接材料20设置在衬底10与控制器芯片30之间，且将控制器芯片30粘接在衬底10。粘接材料20例如使用包含热固性树脂的粘接膜(daf)。

间隔芯片50设置在粘接材料40上，利用粘接材料40以不与衬底10及控制器芯片30接触的方式，配置在衬底10及控制器芯片30的上方。间隔芯片50使用控制器芯片30或存储器芯片70中所使用的半导体衬底。例如，间隔芯片50使用由硅晶圆形成的硅单晶。

间隔芯片50的正面中的供模具树脂80直接接触的第1区域r1照射激光光束后粗糙化。因此，间隔芯片50的正面的第1区域r1比其以外的第2区域r2粗糙(凹凸多或凹凸大)，经表面粗糙化加工。另外，当在大气中利用激光光束对第1区域r1进行表面粗糙化加工时，间隔芯片50的第1区域r1氧化及/或碳化。因此，在间隔芯片50的正面的第1区域r1，例如形成着硅氧化物及/或硅碳化物。这样，间隔芯片50的正面的第1区域r1与第2区域r2相比经粗糙化，并且设有硅氧化物及/或硅碳化物。以下，将像这样经粗糙化的硅氧化物及/或硅碳化物层也称为加工层55。第1区域r1的加工层55的硅氧化物及/或硅碳化物的量或者加工层55的厚度比设置在第2区域r2的硅氧化物及/或硅碳化物的量多或者厚度厚。由此，在第1区域r1中，间隔芯片50与模具树脂80的密接性变高，在间隔芯片50与模具树脂80的界面不易产生剥离。

在第2区域r2上，利用粘接材料60粘接着存储器芯片70。如下所述，粘接材料60例如包含热固性树脂，且能够良好地密接于镜面状态的硅结晶。因此，间隔芯片50的第2区域r2未必需要利用激光光束进行表面粗糙化加工。

在间隔芯片50的正面的第1区域r1未经粗糙化而不具有加工层55的情况下，间隔芯片50的正面为镜面状态，且与模具树脂80的密接性较差。因此，在间隔芯片50的第1区域r1与模具树脂80的界面容易产生剥离。

与此相对，在本实施方式的间隔芯片50的第1区域r1中，在间隔芯片50的正面设有加工层55。加工层55经表面粗糙化加工，由凹凸较多的(较大的)硅氧化物及/或硅碳化物形成。因此，在与模具树脂80的界面不易产生剥离，能够提高半导体装置1的可靠性。

作为第1粘接材料的粘接材料40设置在控制器芯片30与间隔芯片50之间及衬底10与间隔芯片50之间，将间隔芯片50粘接并固定在衬底10及控制器芯片30上。并且，粘接材料40被覆控制器芯片30及金属导线35等并对它们予以保护。这样，第1实施方式的半导体装置1具有fod(filmondevice)构造。粘接材料40例如使用包含热固性树脂的粘接膜(daf)。粘接材料40例如使用环氧树脂、苯酚树脂、丙烯酸系树脂及二氧化硅填料。粘接材料40的厚度为5μm～150μm。

作为第2粘接材料的粘接材料60设置在间隔芯片50与存储器芯片70之间，将存储器芯片70粘接在间隔芯片50。粘接材料60例如使用包含热固性树脂的粘接膜(daf)。

作为第2半导体芯片的存储器芯片70设置在粘接材料60上，且利用粘接材料60粘接在间隔芯片50上。存储器芯片70例如为具有nand型闪速存储器的半导体芯片，在半导体衬底的正面上设有平面型或立体型的存储单元阵列。另外，存储器芯片70具有连接在内部电路的焊垫74，焊垫74利用金属导线75与衬底10的焊垫14电连接。由此，存储器芯片能够经由金属导线75、35及衬底10的内部配线与控制器芯片30电连接，接受控制器芯片30的控制而动作。

在本实施方式中，多个存储器芯片70积层在间隔芯片50上。在该情况下，多个存储器芯片70分别利用粘接材料60粘接在位于其正下方的间隔芯片50或存储器芯片70。

模具树脂80设置在衬底10上，且被覆控制器芯片30、间隔芯片50、存储器芯片70及金属导线35、75。模具树脂80从半导体装置1的外部保护控制器芯片30、间隔芯片50、存储器芯片70及金属导线35、75。

模具树脂80与间隔芯片50的第1区域r1直接接触。第1区域r1经粗糙化，并且被氧化及/或碳化。因此，模具树脂80在第1区域r1中与间隔芯片50良好地密接，不易从间隔芯片50剥离。此外，间隔芯片50的侧面未利用激光光束进行表面粗糙化加工，但通过切割而切断，所以在某种程度上变粗。因此，认为间隔芯片50的侧面与模具树脂80的密接性并不会成为问题。

如上所述，根据本实施方式，模具树脂80直接接触的间隔芯片50的第1区域r1通过激光加工而粗糙化，且氧化或碳化。由此，能够提高间隔芯片50与模具树脂80的密接性，且抑制模具树脂80从间隔芯片50剥离。

接下来，说明本实施方式的半导体装置1的制造方法。

图3(a)～图4(b)是表示第1实施方式的半导体装置1的制造方法的一例的剖视图。首先，如图3(a)所示，在衬底10上搭载控制器芯片30。控制器芯片30利用粘接材料20粘接在衬底10上。粘接材料20预先贴附在控制器芯片30的背面，通过将控制器芯片30晶片接合在衬底10上而将控制器芯片30粘接在衬底10上。为了将控制器芯片30粘接在衬底10上，粘接材料20在晶片接合时被加热。

接下来，如图3(b)所示，利用金属导线35将控制器芯片30的焊垫32与衬底10的焊垫12之间接合。接下来，将间隔芯片50设置在控制器芯片30的上方。此时，在间隔芯片50的背面预先贴附着粘接材料40，在将间隔芯片50晶片接合在衬底10上时，粘接材料40将间隔芯片50粘接在衬底10上。为了将间隔芯片50粘接在衬底10上，粘接材料40在晶片接合时被加热。此时，间隔芯片50的正面成为光滑的镜面状态。

接下来，如图4(a)所示，对间隔芯片50的第1区域r1照射激光光束，使该间隔芯片50的第1区域r1粗糙化。在本实施方式中，第1区域r1是沿着未搭载存储器芯片70的间隔芯片50的外边的区域。激光装置99对第1区域r1照射激光光束，在第1区域r1的间隔芯片50的正面形成凹凸，形成包含氧化物及/或碳化物的加工层55。在间隔芯片50为硅衬底的情况下，加工层55包含硅氧化物及/或硅碳化物。在第2区域r2，未形成加工层55，第2区域r2的间隔芯片50保持镜面状态。

接下来，如图4(b)所示，在间隔芯片50上搭载存储器芯片70。存储器芯片70利用粘接材料60粘接在间隔芯片50上。进而，其它存储器芯片70利用粘接材料60粘接在位于其正下方的存储器芯片70上。这样，多个存储器芯片70积层在间隔芯片50上。粘接材料60预先贴附在各存储器芯片70的背面，通过将存储器芯片70晶片接合在间隔芯片50或其它存储器芯片70上而将存储器芯片70粘接在间隔芯片50或其它存储器芯片70上。为了将存储器芯片70粘接在衬底10上，粘接材料60在晶片接合时被加热。

接下来，利用金属导线75将存储器芯片70的焊垫74与衬底10的焊垫14之间接合。

接下来，利用模具树脂80被覆控制器芯片30、存储器芯片70、间隔芯片50及金属导线35、75。由此，获得图1所示的构造。此时，至少模具树脂80与间隔芯片50的接触区域为第1区域r1。

根据本实施方式，模具树脂80直接接触的间隔芯片50的第1区域r1通过激光加工而粗糙化，且氧化或碳化。由此，能够提高间隔芯片50与模具树脂80的密接性，且抑制模具树脂80从间隔芯片50剥离。因此，半导体装置1的可靠性提高。

(第2实施方式)

图5是表示第2实施方式的半导体装置2的构成的一例的剖视图。根据第2实施方式，间隔芯片50具有搭载存储器芯片70的第1面f1、及与第1面f1为相反侧的第2面f2。加工层55设置在整个第1面f1，第1区域r1成为整个第1面(上面)f1。无加工层55的第2区域r2成为与第1面f1为相反侧的第2面(背面)f2。因此，加工层55不仅设置在模具树脂80与间隔芯片50之间的界面，也设置在粘接材料60与间隔芯片50之间的界面。也就是说，加工层55也设置在存储器芯片70之下。第2实施方式的其它构成可与第1实施方式的对应的构成相同。

另外，在半导体装置2的制造方法中，只要在图4(a)所示的步骤中，激光装置99对间隔芯片50的第1面f1的整个面照射激光光束便可。由此，在间隔芯片50的第1面f1的整个面形成加工层55。半导体装置2的制造方法的其它步骤可与第1实施方式的半导体装置1的对应的步骤相同。由此，第2实施方式能够获得与第1实施方式相同的效果。

(第3实施方式)

图6是表示第3实施方式的半导体装置3的构成的一例的剖视图。图7是表示第3实施方式的半导体装置3的构成的一例的俯视图。根据第3实施方式，存储器芯片70_1、70_2在相对于间隔芯片50的第1面f1大致平行的方向上并列地配置。位于邻接的存储器芯片70_1、70_2间的间隔芯片50的正面区域成为第1区域r1。在第3实施方式中，如图7所示，第1区域r1位于间隔芯片50的中间区域，且与模具树脂80直接接触。在间隔芯片50的第1区域r1，设有加工层55。第3实施方式的其它构成可与第1实施方式的对应的构成相同。

另外，在半导体装置3的制造方法中，激光装置99只要对位于间隔芯片50的中间的第1区域r1照射激光光束便可。半导体装置3的制造方法的其它步骤可与第1实施方式的半导体装置1的对应的步骤相同。由此，第3实施方式能够获得与第1实施方式相同的效果。

在图6中，存储器芯片70_1、70_2分别以单层存储器芯片的形式设置在间隔芯片50上。然而，存储器芯片70_1、70_2也可为分别积层着多个存储器芯片的积层体。第3实施方式的其它构成可与第1实施方式的对应的构成相同。由此，第3实施方式能够获得与第1实施方式相同的效果。

另外，在第3实施方式中，加工层55也可与第2实施方式同样地，设置在整个第1面f1。由此，第3实施方式能够获得与第2实施方式相同的效果。

对本发明的若干实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子提出的，并不意图限定发明的范围。这些实施方式能以其它多种方式实施，能在不脱离发明主旨的范围内进行各种省略、置换、变更。这些实施方式或其变化包含在发明的范围或主旨中，并且包含在权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。

[符号的说明]

1：半导体装置

10：衬底

20、40、60：粘接材料

30：控制器芯片

50：间隔芯片

55：加工层

70：存储器芯片

80：模具树脂

90：金属凸块