JP2012164863A - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 より小型化を図りやすい半導体装置の製造方法および半導体装置を提供すること。
【解決手段】 本発明によって提供される半導体装置Ａ４は、複数の端子４１，４２と、第１の半導体チップ２１と、第１の半導体チップ２１に設置される第２の半導体チップ２２と、第１の半導体チップ２１、第２の半導体チップ２２、および複数の端子４１，４２を覆う封止樹脂１と、を備えている。複数の端子４１，４２は、第１の半導体チップ２１と接続された第１の端子４１と、第２の半導体チップ２２と接続された第２の端子４２とを含んでいる。複数の端子４１，４２の厚み方向における底面４１ａ，４２ａは封止樹脂１から露出している。
【選択図】 図１２

Description

本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。

従来より、ＳＯＮ（Small Outline Non-leaded Package）、ＱＦＮ（Quad Flat Non Leaded Package）と称されるパッケージ形態とされた半導体装置が広く製造されている。図２９にはＱＦＮ型の半導体装置の一例を断面図で示している（特許文献１参照）。図２９に示す半導体装置Ｘは、樹脂ケース９１と、基台リード９２と、半導体チップ９３と、リード端子９４と、接続ワイヤ９５とを備えている。半導体チップ９３は基台リード９２に固定されており、接続ワイヤ９５を介してリード端子９４と接続されている。このような半導体装置Ｘは、リードフレームを用いて製造される。リードフレームは０．２ｍｍ程度の厚みの金属板を精密プレスによる打ち抜きやエッチングによって所望パターンに形成することによって製造される。

リードフレームを用いて半導体装置Ｘを製造する際には、基台リード９２に半導体チップ９３を設置し、半導体チップ９３とリード端子９４とを接続ワイヤ９５で接続した後にリードフレームを樹脂ケース９１で覆う。その後に、不要なリードフレーム部分を切断して除去する。

各種電子機器の小型化に伴い、半導体装置Ｘの小型化および高機能化が求められている。小型化の一つの方法として、半導体装置Ｘの厚みを減らすことが考えられる。半導体装置Ｘの薄型化を図る上で、基台リード９２およびリード端子９４の厚みは不利な要素となっている。このため、リードフレームを用いずにパッケージ形態の半導体装置を製造することが提案されている。たとえば、金属製の基台上にメッキにより端子を形成し、後に基台をエッチングにより除去する手法が知られている。

しかしながら、リードフレームを用いず、上述のようにメッキにより端子を形成した場合、端子の厚みは２０μｍ程度となり、樹脂ケースから脱落しやすくなる可能性がある。リードフレームを用いずに半導体装置を製造する上で、端子の引き抜き強度の確保が課題となっている。

特開２００９−２４６３９５号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、より小型化を図りやすい半導体装置の製造方法および半導体装置を提供することをその課題とする。

本発明の第１の側面によって提供される半導体装置は、複数の端子と、第１の半導体チップと、上記第１の半導体チップに設置される第２の半導体チップと、上記第１の半導体チップ、上記第２の半導体チップ、および上記複数の端子を覆う封止樹脂と、を備えており、上記複数の端子は、上記第１の半導体チップと接続された第１の端子と、上記第２の半導体チップと接続された第２の端子とを含んでおり、上記複数の端子の厚み方向における一方の面は上記封止樹脂から露出していることを特徴とする。

好ましい実施の形態では、上記第１の半導体チップの上記厚み方向における一方の面を支持する支持部材を備えており、上記支持部材の上記厚み方向における一方の面は上記封止樹脂から露出している。

たとえば、上記支持部材は銀製である。

好ましい実施の形態では、上記第１の半導体チップは、上記厚み方向における他方の面に第１の電極端子を有しており、上記第１の電極端子と上記第１の端子とを接続する第１のワイヤを備えている。

好ましくは、上記第１の端子は、上記封止樹脂が充填される開口部を有している。

別の好ましい実施の形態では、上記第１の端子は、上記厚み方向視において上記第１の半導体チップと重なる位置に配置されており、上記第１の半導体チップは、上記厚み方向における一方側の端面に第１の電極端子を有しており、上記第１の電極端子と上記第１の端子とを接続する導電接続部材を備えている。

たとえば、上記導電性接着部材は、はんだバンプである。

より好ましい実施の形態では、上記第２の半導体チップの上記厚み方向における一方の面は、上記第１の半導体チップに固定されており、上記第２の半導体チップは、上記厚み方向における他方の面に第２の電極端子を備えており、上記第２の電極端子と上記第２の端子とを接続する第２のワイヤを備えている。

より好ましい実施の形態では、上記第２の半導体チップと、上記第１の半導体チップとを接合する固定部材を備えている。

たとえば、上記固定部材は、ＤＡＦテープである。

より好ましくは上記第２の端子は、上記封止樹脂が充填される開口部を有している。

本発明の第２の側面によって提供される半導体装置の製造方法は、基台に複数の端子を形成する工程と、上記基台に第１の半導体チップを設置する工程と、上記第１の半導体チップに第２の半導体チップを設置する工程と、上記第１の半導体チップ、上記第２の半導体チップおよび上記複数の端子を樹脂で封止する工程と、上記基台を除去する工程と、を備えていることを特徴とする。

好ましくは、上記基台に複数の端子を形成する工程は、上記基台に無電解メッキ処理を施す工程を含んでいる。

好ましい実施の形態では、上記第１の半導体チップは、上記複数の端子の厚み方向において上記基台から遠い方の端面に第１の電極端子を有しており、上記基台に第１の半導体チップを設置する工程は、上記第１の半導体チップの上記厚み方向における上記基台に近い方の端面を、接着部材を介して上記基台に接着する工程と、上記第１の電極端子と、上記複数の端子のいずれかとを第１のワイヤで接続する工程とを含んでいる。

たとえば、上記接着部材は銀ペーストである。

好ましい実施の形態では、上記基台に上記複数の端子を形成する工程は、上記複数の端子に上記基台の厚み方向視において上記基台を露出させる開口部を形成する工程を含んでいる。

別の好ましい実施の形態では、上記第１の半導体チップは、上記複数の端子の厚み方向において上記基台に近い方の端面に第１の電極端子を有しており、上記基台に第１の半導体チップを設置する工程は、上記第１の電極端子と上記複数の端子のいずれかを導電接続部材で接続する工程を含んでいる。

たとえば、上記導電接続部材は、はんだバンプである。

上述の別の好ましい実施形態においては、好ましい実施の形態では、上記基台に複数の端子を形成する工程では、上記複数の端子を格子状に形成することがある。

より好ましい実施の形態では、上記第２の半導体チップは、上記複数の端子の厚み方向において上記基台から遠い方の端面に第２の電極端子を有しており、上記第２の電極端子と上記複数の端子のいずれかとを第２のワイヤで接続する工程を備えている。

より好ましい実施の形態では、上記第１の半導体チップに上記第２の半導体チップを設置する工程では、上記複数の端子の厚み方向における上記第１の半導体チップの上記基台から遠い方の端面と、上記第２の半導体チップの上記基台に近い方の端面とを固定部材で接合する。

たとえば、上記固定部材はＤＡＦテープである。

このような製造方法によれば、複数の半導体チップを内蔵する半導体装置を円滑に製造することができる。半導体装置は電子回路に組み込まれて使用される。上述したような複数の半導体チップを積層した構造は、電子回路上の単位面積あたりの半導体チップの個数を増やす上で好ましいものである。さらに、従来の説明で示した半導体装置Ｘにおけるリードに相当する基台を除去する工程を有しているため、上述した製造方法を用いた半導体装置は厚みの増加を抑制することができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明の第１実施形態に基づく半導体装置を示す平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 図１に示す半導体装置の底面図である。 図１の半導体装置の製造方法の一例において、基台に端子を形成した状態を示す要部平面図である。 図１の半導体装置の製造方法の一例において、半導体チップを搭載した状態を示す要部平面図である。 図１の半導体装置の製造方法の一例において、ワイヤによって半導体チップと端子とを接続した状態を示す要部平面図である。 図１の半導体装置の製造方法の一例において、封止樹脂を形成した状態を示す要部断面図である。 図１の半導体装置の製造方法の一例において、基台を除去した状態を示す要部断面図である。 本発明の第２実施形態に基づく半導体装置を示す底面図である。 本発明の第３実施形態に基づく半導体装置を示す底面図である。 本発明の第４実施形態に基づく半導体装置を示す平面図である。 図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う断面図である。 図１１の半導体装置の製造方法の一例において、基台に端子を形成した状態を示す要部平面図である。 図１１の半導体装置の製造方法の一例において、半導体チップを搭載した状態を示す要部平面図である。 図１１の半導体装置の製造方法の一例において、追加の半導体チップを搭載した状態を示す要部平面図である。 図１１の半導体装置の製造方法の一例において、ワイヤによって半導体チップと端子とを接続した状態を示す要部平面図である。 図１１の半導体装置の製造方法の一例において、追加のワイヤによって追加の半導体チップと端子とを接続した状態を示す要部平面図である。 本発明の第５実施形態に基づく半導体装置を示す平面図である。 図１８のＸＩＸ−ＸＩＸ線に沿う断面図である。 図１８に示す半導体装置の底面図である。 図１８の半導体装置の製造方法の一例において、基台に端子を形成した状態を示す要部平面図である。 図１８の半導体装置の製造方法の一例において、第１の半導体チップを搭載した状態を示す要部平面図である。 図２２のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線に沿う断面図である。 図１８の半導体装置の製造方法の一例において、第２の半導体チップを搭載した状態を示す要部断面図である。 図１８の半導体装置の製造方法の一例において、第３の半導体チップを搭載した状態を示す要部断面図である。 図１８の半導体装置の製造方法の一例において、ワイヤによって第２，３の半導体チップと端子とを接続した状態を示す要部平面図である。 本発明の第６実施形態に基づく半導体装置を示す平面図である。 図２７のＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩ線に沿う断面図である。 従来の半導体装置の一例を示す断面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１〜図３は、本発明の第１実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置Ａ１は、封止樹脂１と、半導体チップ２と、支持部材３と、１０個の端子４と、１０本のワイヤ５とを備えている。なお、封止樹脂１はたとえば黒色であり、外部から内部を見ることはできないが、説明の便宜上、図１においては封止樹脂１の内部を示している。また、以下の説明で使用するｘ，ｙ，ｚ方向は互いに直交する方向であり、ｚ方向を封止樹脂１、半導体チップ２、支持部材３、および端子４の厚み方向とする。以下において、ｚ方向における図２中下側を底側とし、図２中上側を表側とする。

封止樹脂１は、半導体チップ２および各ワイヤ５を完全に覆い、支持部材３の底面３ａおよび各端子４の底面４ａを露出させるように支持部材３および各端子４を覆っている。封止樹脂１は、たとえばエポキシ樹脂からなり、図１に示すｘ方向に長く延びる直方体状に形成されている。一例として、封止樹脂１のｘ方向寸法は２．１０ｍｍであり、ｙ方向寸法は１．６０ｍｍであり、ｚ方向寸法は０．３５〜０．４ｍｍである。これらの寸法は、半導体チップ２の大きさに応じて適宜変更され得るものである。

半導体チップ２は、Ｓｉなどの半導体材料からなり、内部には微細回路が作りこまれている。半導体チップ２の底面２ａは支持部材３に固定されている。半導体チップ２の表面２ｂには１０個の電極端子２０１が設けられている。１０個の電極端子２０１は、ｚ方向視において矩形状に配置されている。各電極端子２０１は、半導体チップ２内の微細回路に接続されている。半導体チップ２は、たとえば電子回路に組み込まれて使用される。その際、各電極端子２０１を電子回路内の配線と接続することより、半導体チップ２はその機能を発揮する。なお、電極端子２０１の個数は半導体チップ２の機能に応じて適宜変更され得るものである。

支持部材３は、たとえば銀製であり、図１および図３に示すように、ｚ方向視略矩形状であり、半導体装置Ａ１のｘ，ｙ方向における中央に配置されている。さらに、図２に示すように、支持部材３の底面３ａは封止樹脂１の底面１ａとｚ方向において同一の位置にある。

１０個の端子４は、図１に示すように、半導体チップ２を囲む矩形状に配置されている。各端子４はｚ方向視矩形状に形成されており、金製のワイヤ５によって各電極端子２０１に接続されている。ワイヤ５を設置する際に不当な接触が生じるのを防ぐために、端子４同士はたとえば０．５０ｍｍ程度離間している。このような間隔を確保するために、ｙ方向における中央に配置された１対の端子４は、ｘ方向に長く延びるように配置され、その他の端子４はｙ方向に長く延びるように配置されている。各端子４の長手方向における長さは、たとえば０．３５ｍｍである。なお、端子４の個数は半導体チップ２の電極端子２０１の個数に応じたものであり、半導体チップ２の機能に応じて適宜変更され得るものである。

図２では簡略化のために省略しているが、各端子４は、たとえば無電解メッキにより積層された複数の金属層により構成されている。各端子４を構成する複数の金属層の例としては好ましいのは、金層、ニッケル層、パラジウム層である。この際、底面４ａ側に金層が、中央にニッケル層が、表面４ｂ側にパラジウム層が配置される。このような各端子４の厚みは、たとえば０．０１５ｍｍとなる。

各端子４には開口部４０１が設けられている。図１に示す例では、開口部４０１は、ｚ方向視円形であり、ｚ方向に貫通するように形成されている。各開口部４０１には封止樹脂１が充填されている。開口部４０１の直径は０．０６〜０．０７ｍｍ程度である。図１に示すように、各端子４において開口部４０１は、各端子４の長手方向において半導体チップ２により近い方の端部付近に形成されている。

各端子４は、ワイヤ５が接続されるパッド部４０２を備えている。パッド部４０２は、各端子４の長手方向において半導体チップ２から遠い方の端部を含む領域である。各パッド部４０２の各端子４の長手方向における長さは、たとえば０．２１ｍｍである。パッド部４０２の長さはワイヤ５を適切に配置する上で望ましい長さが選択される。上述の開口部４０１は、ワイヤ５の配置を妨げないようにパッド部４０２よりも各端子４の長手方向において半導体チップ２に近い位置に配置される。なお、パッド部４０２を半導体チップ２から比較的遠い位置に設定するのは、その方がワイヤ５を設置し易いからである。

次に、半導体装置Ａ１の製造方法の一例について、図４〜図８を参照しつつ以下に説明する。

半導体装置Ａ１の製造には基台６を用いる。基台６は、たとえばｚ方向における厚みは０．１２５ｍｍ程度の銅板である。基台６はｚ方向視において多数の半導体装置Ａ１を含むような矩形状である。

半導体装置Ａ１を製造する際には、まず基台６を用意し、基台６の表面に端子４を形成する工程を行う。端子４を形成する工程では、たとえば無電解メッキ処理により基台６の表面全体に金属メッキ層を形成する。その後に金属メッキ層をエッチングにより所望の形状とする。このようにすることで、図４に示すように多数の端子４を基台６上に形成することができる。

次に、半導体チップ２を基台６に設置する工程を行う。図５には基台６に半導体チップ２を設置した状態を示している。この工程では、まず、半導体チップ２の底面に銀ペーストからなる接着材料を付着させる工程を行う。次に、図５に示すように、各端子４に囲まれた領域に半導体チップ２を設置する工程を行う。上記接着材料が硬化したものが支持部材３となる。

次に、半導体チップ２と各端子４とをワイヤ５で接続する工程を行う。図６にはワイヤ５を接続した後の状態を示している。図６に示すように、各半導体チップ２には１０個の電極端子２０１が設けられている。この工程では、各電極端子２０１と各端子４のパッド部４０２との間をワイヤ５で接続する。この工程は、たとえば市販されているワイヤボンディング用キャピラリを用いて行うことができる。

次に、封止樹脂１を形成する工程を行う。図７には封止樹脂１を形成した後の状態を示している。この工程は、たとえばトランスファモールド法により行うことができる。この方法では、基台６を金型に設置し、金型内に液化したエポキシ樹脂を流し込む処理が行われる。このとき、液化したエポキシ樹脂は開口部４０１にも流れ込む。

次に、基台６を除去する工程を行う。図８には基台６を除去した後の状態を示している。基台６を除去する工程は、基台６を底面側からエッチングすることにより行われる。なお、エッチング処理は、機械的に研磨することで行ってもよく、銅を融解させる液剤を用いて行ってもよい。この工程により、図８に示すように、支持部材３の底面３ａおよび各端子４の底面４ａが封止樹脂１の底面１ａ側に露出する。

図８に示す状態において、封止樹脂１はｚ方向視において基台６と同じサイズである。図８の封止樹脂１を切断することで、図１に示す半導体装置Ａ１を得ることができる。

次に、半導体装置Ａ１およびその製造方法の作用について説明する。

各端子４はメッキ処理により基台６の表面に形成されているため、各端子４の厚みは、従来の説明で示した半導体装置Ｘの端子９４の厚みと比べて薄いものとなる。上述した製造方法は、薄型化を図る上で好ましい構成を備えている。

本実施形態では、各端子４に開口部４０１が設けられており、開口部４０１には封止樹脂１が充填されており、開口部４０１を設けない場合に比べて各端子４と封止樹脂１とが接触する面積は大きくなっている。このため、各端子４と封止樹脂１との間に働く摩擦力が大きくなっており、各端子４は封止樹脂１から脱落しにくくなっている。従って、半導体装置Ａ１の構成によれば、各端子４を薄くすることで生じる問題を解消し、信頼性の向上を図ることができる。

本実施形態においては、半導体チップ２を搭載する支持部材３の底面３ａが封止樹脂１から露出している。さらに、支持部材３は銀製であり、熱伝導性に優れている。従って、半導体チップ２が駆動時に発する熱は支持部材３を通じて半導体装置Ａ１の外部に速やかに放出される。

図９〜図２８は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。

図９は、本発明の第２実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置Ａ２は、各端子４の開口部４０１の形状が半導体装置Ａ１のものとは異なっており、その他の構成は半導体装置Ａ１と同様となっている。

図９に示すように、本実施形態における開口部４０１は、ｚ方向視矩形状であり、各端子４の長辺から短手方向に凹むように形成されている。図９に示す例では、ｙ方向における中央の端子４には開口部４０１がｙ方向における両側に設けられている。これは中央の端子４は、他の端子４と比べて幅を確保しやすいためである。十分な幅を確保できる場合には、他の端子４の両側に開口部４０１を設けてもよい。

図１０は、本発明の第３実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置Ａ３は、各端子４および開口部４０１の形状が半導体装置Ａ１のものとは異なっており、その他の構成は半導体装置Ａ１と同様となっている。

なお、図１０に示す開口部４０１の形状は一例である。本実施形態における開口部４０１は各端子４の端縁から内方へ凹む形状であればよく、ｚ方向視形状はどのようなものでもよい。また、図１０に示す例では、開口部４０１は各端子４の短辺から長手方向に凹んでいるが、長辺から短手方向に凹む形状であってもよい。

本実施形態における各端子４は、図１０に示すように、長手方向において半導体チップ２から遠ざかるにつれて短手方向の幅が短くなる形状となっている。各開口部４０１は、各端子４の長手方向における半導体チップ２に近いほうの端縁から長手方向に凹むように形成されている。

本実施形態によれば、開口部４０１を比較的大きなものにすることができる。このことは、各端子４と封止樹脂１との接触面積を増やす上で好ましい構成である。

図１１および図１２は、本発明の第４実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置Ａ４は、封止樹脂１、２つの半導体チップ２１，２２、支持部材３１、固定部材３２、３２個の端子４１、３６個の端子４２、３２本のワイヤ５１、および３６本のワイヤ５２を備えている。

封止樹脂１は、半導体チップ２１，２２、固定部材３２および各ワイヤ５１，５２を完全に覆い、支持部材３１の底面３１ａおよび各端子４１，４２の底面４１ａ，４２ａを露出させるように支持部材３１および各端子４１，４２を覆っている。封止樹脂１は、たとえばエポキシ樹脂からなり、ｚ方向視正方形状に形成されている。

半導体チップ２１は、Ｓｉなどの半導体材料からなり、内部には微細回路が作りこまれている。半導体チップ２１の底面２１ａは支持部材３１に固定されている。半導体チップ２１の表面２１ｂには３２個の電極端子２１１が設けられている。３２個の電極端子２１１は、ｚ方向視において矩形状に配置されている。各電極端子２１１は、半導体チップ２１内の微細回路に接続されている。半導体チップ２１は、たとえば電子回路に組み込まれて使用される。その際、各電極端子２１１を電子回路内の配線と接続することより、半導体チップ２１はその機能を発揮する。なお、電極端子２１１の個数は半導体チップ２１の機能に応じて適宜変更され得るものである。

支持部材３１は、たとえば銀ペーストにより形成されている。図１１に示すように、支持部材３１は、ｚ方向視略矩形状であり、半導体装置Ａ４のｘ，ｙ方向における中央に配置されている。さらに、図１２に示すように、支持部材３１の底面３１ａは封止樹脂１の底面１ａとｚ方向において同一の位置にある。

半導体チップ２２は、Ｓｉなどの半導体材料からなり、内部には微細回路が作りこまれている。半導体チップ２２は半導体チップ２１と比較してｚ方向視におけるサイズが小さなものである。半導体チップ２２の底面２２ａは固定部材３２を介して半導体チップ２１の表面２１ｂに固定されている。半導体チップ２２の表面２２ｂには３６個の電極端子２２１が設けられている。３６個の電極端子２２１は、ｚ方向視において矩形状に配置されている。各電極端子２２１は、半導体チップ２２内の微細回路に接続されている。半導体チップ２２は、半導体チップ２１とともに電子回路に組み込まれて使用される。その際、各電極端子２２１を電子回路内の配線と接続することより、半導体チップ２２はその機能を発揮する。なお、電極端子２２１の個数は半導体チップ２２の機能に応じて適宜変更され得るものである。

固定部材３２は、たとえば、ダイアタッチフィルムテープ（以下、ＤＡＦテープ）である。図１１に示すように、固定部材３２は、ｚ方向視略矩形状であり、３２個の電極端子２１１が成す矩形枠の内側に配置されている。

３２個の端子４１は、図１１に示すように半導体チップ２１，２２を囲む枠状に配置されている。図１１に示す例では、３２個の端子４１は８個の端子４１からなる４つの列に分けられている。４つの列のうちの２つの列では８個の端子４１はｘ方向に沿って配列されており、他の２つの列ではｙ方向に沿って配列されている。各端子４１は、ｚ方向視長矩形状であり、上記の配列方向は各端子４１の短手方向となっている。各端子４１は、上述した半導体装置Ａ１における各端子４と同様に、開口部４０１と、パッド部４０２とを有している。各端子４１の各パッド部４０２は金製のワイヤ５１によって各電極端子２１１に接続されている。端子４１の個数は半導体チップ２１の電極端子２１１の個数に応じたものであり、半導体チップ２１の機能に応じて適宜変更され得るものである。ワイヤ５１は、本発明における第１のワイヤに相当する。

３６個の端子４２は、図１１に示すように、３２個の端子４１が作る枠を囲む枠状に配置されている。図１１に示す例では、３６個の端子４２は９個の端子４２からなる４つの列に分けられている。４つの列のうちの２つの列では９個の端子４２はｘ方向に沿って配列されており、他の２つの列ではｙ方向に沿って配列されている。各端子４２は、ｚ方向視長矩形状であり、上記の配列方向は各端子４２の短手方向となっている。各端子４２は、上述した半導体装置Ａ１における各端子４と同様に、開口部４０１と、パッド部４０２とを有している。各端子４２の各パッド部４０２は金製のワイヤ５２によって各電極端子２２１に接続されている。端子４２の個数は半導体チップ２２の電極端子２２１の個数に応じたものであり、半導体チップ２２の機能に応じて適宜変更され得るものである。ワイヤ５２は、本発明における第２のワイヤに相当する。

図１２では簡略化のために省略しているが、各端子４１，４２は、半導体装置Ａ１における端子４と同様に複数の金属層により構成されている。このような各端子４１，４２の厚みは、たとえば０．０１５ｍｍとなる。

次に、半導体装置Ａ４の製造方法の一例について、図１３〜図１７を参照しつつ以下に説明する。

半導体装置Ａ４を製造する際にも、半導体装置Ａ１の場合と同様に基台６を用いる。

半導体装置Ａ４を製造する際には、まず基台６を用意し、基台６の表面に端子４１，４２を形成する工程を行う。図１３には、端子４１，４２が形成された状態を示している。この工程は、半導体装置Ａ１の端子４を形成する場合と同様に無電解メッキ処理を行い、その後に開口部４０１を形成することで行うことができる。本工程では、端子４１，４２を露出させる被覆部材を基台６に設置する。

次に、半導体チップ２１を基台６に設置する工程を行う。図１４には基台６に半導体チップ２１を設置した状態を示している。この工程では、まず、半導体チップ２１の底面に銀ペーストからなる接着材料を付着させる工程を行う。次に、図１４に示すように、各端子４１に囲まれた領域に半導体チップ２１を設置する。上記接着材料が硬化したものが支持部材３１となる。

次に、半導体チップ２２を半導体チップ２１に設置する工程を行う。図１５には半導体チップ２１に半導体チップ２２を設置した状態を示している。この工程では、まず、半導体チップ２２の底面にＤＡＦテープを貼り付ける工程を行う。次に、図１５に示すように、各電極端子２１１に囲まれた領域に半導体チップ２２を設置する。上記ＤＡＦテープが固定部材３２となる。

次に、半導体チップ２１と各端子４１とをワイヤ５１で接続する工程を行う。図１６にはワイヤ５１を設置した後の状態を示している。図１６に示すように、半導体チップ２１には３２個の電極端子２１１が設けられている。この工程では、各電極端子２１１と各端子４１のパッド部４０２との間にワイヤ５１を設置する。ワイヤ５１の設置は、たとえば市販されているワイヤボンディング用キャピラリを用いて行うことができる。

次に、半導体チップ２２と各端子４２とをワイヤ５２で接続する工程を行う。図１７にはワイヤ５２を接続した後の状態を示している。図１７に示すように、半導体チップ２２には３６個の電極端子２２１が設けられている。この工程では、各電極端子２２１と各端子４２のパッド部４０２との間をワイヤ５２で接続する。この工程は、たとえば市販されているワイヤボンディング用キャピラリを用いて行うことができる。

次に、封止樹脂１を形成する工程を行う。この工程は、半導体装置Ａ１の製造方法で説明した方法と同様にたとえばトランスファモールド法により行うことができる。

次に、基台６を除去する工程を行う。この工程は、半導体装置Ａ１の製造方法で説明した方法と同様に基台６を底面側からエッチングすることにより行われる。基台６を除去した後に封止樹脂１を切断することにより、図１１，１２に示す半導体装置Ａ４を得ることができる。

次に、半導体装置Ａ４およびその製造方法の作用について説明する。

半導体装置Ａ４は、各種電子機器の回路基板に組み込まれて使用される。回路基板の小型化を図るには、同一面積内により多くの半導体チップを組み込むことが有効である。半導体装置Ａ４では、半導体チップ２１の表面２１ｂに半導体チップ２２が固定されている。このような構成によれば、２つの半導体チップ２１，２２を別々に樹脂封止して電子回路に組み込んだ場合に比べて、単位面積あたりの半導体チップの個数を増やすことが可能である。従って、半導体装置Ａ４は、回路基板の小型化を図る上で有益な構成を備えている。

図１８〜図２０は、本発明の第５実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置Ａ５は、封止樹脂１、３つの半導体チップ２３，２４，２５、９個の導電接続部材３３、固定部材３４，３５、２５個の端子４３、および１６本のワイヤ５３を備えている。半導体装置Ａ５はエリアアレイ型の半導体装置の一例であり、図２０に示すように、２５個の端子４３がｚ方向視格子状に配列されている。２５個の端子４３のうち、外側の１６個は半導体チップ２４，２５と接続され、内側の９個は半導体チップ２３と接続されている。本実施形態では、各端子４３はｚ方向視において正方形となっている。

封止樹脂１は、半導体チップ２３，２４、２５、各導電接続部材３３、固定部材３４、３５および各ワイヤ５３を完全に覆い、各端子４３の底面４３ａを露出させるように各端子４３を覆っている。封止樹脂１は、たとえばエポキシ樹脂からなり、ｚ方向視正方形状に形成されている。

半導体チップ２３は、Ｓｉなどの半導体材料からなり、内部には微細回路が作りこまれている。図１８に示す例では、半導体チップ２３はｚ方向視において正方形となっており、１６個の端子４３が成す矩形枠の内側に配置されている。半導体チップ２３の底面２３ａには、ｚ方向視において格子状に配列された９個の電極端子２３１が設けられている。各電極端子２３１は、半導体チップ２３内の微細回路に接続されている。なお、電極端子２３１の個数は半導体チップ２３の機能に応じて適宜変更され得るものである。

２５個の端子４３のうち内側の９個の端子４３は、ｚ方向視において半導体チップ２３と重なる位置に配置されており、本発明における第１の端子に相当する。より具体的には、９個の端子４３は、半導体チップ２３の底面２３ａに設けられた９個の電極端子２３１と対向するように配置されている。

各導電接続部材３３は、たとえばはんだバンプにより形成されており、図１９に示すように、各端子４３と各電極端子２３１とを接合している。

半導体チップ２４は、Ｓｉなどの半導体材料からなり、内部には微細回路が作りこまれている。図１８に示す例では、半導体チップ２４はｚ方向視において半導体チップ２３よりも小さな正方形となっている。半導体チップ２４の底面２４ａは固定部材３４を介して半導体チップ２３の表面２３ｂに固定されている。半導体チップ２４の表面２４ｂには８個の電極端子２４１が設けられている。８個の電極端子２４１は、半導体チップ２４のｚ方向視における中央部分を空けるように、表面２４ｂの周縁部に配列されている。図１８に示す例では、各電極端子２４１は表面２４ｂの各辺の両端および中央付近に配置されている。各電極端子２４１は、半導体チップ２４内の微細回路に接続されている。なお、電極端子２４１の個数は半導体チップ２４の機能に応じて適宜変更され得るものである。

半導体チップ２５は、Ｓｉなどの半導体材料からなり、内部には微細回路が作りこまれている。図１８に示す例では、半導体チップ２５はｚ方向視において半導体チップ２４よりも小さな正方形となっている。半導体チップ２５の底面２５ａは固定部材３５を介して半導体チップ２４の表面２４ｂに固定されている。半導体チップ２５の表面２５ｂには８個の電極端子２５１が設けられている。図１８に示す例では、８個の電極端子２５１は、ｘ方向視あるいはｙ方向視において、８個の電極端子２４１と重ならない位置に配置されている。各電極端子２５１は、半導体チップ２５内の微細回路に接続されている。なお、電極端子２５１の個数は半導体チップ２５の機能に応じて適宜変更され得るものである。

固定部材３４，３５は、たとえば、ＤＡＦテープである。図１８に示すように、固定部材３４はｚ方向視略矩形状であり、半導体チップ２３の表面２３ｂの大部分を覆っている。前述のように、半導体チップ２３の電極端子２３１は底面２３ａに設けられている。このため、固定部材３４の大きさを半導体チップ２３とほぼ同程度の大きさにすることも可能である。このことは、比較的大きなサイズの半導体チップ２４を半導体チップ２３上に設置する際に有利に作用する。固定部材３５は、８個の電極端子２４１が作る枠の内側に設置されている。

図１８に示すように、各電極端子２４１，２５１は金製のワイヤ５３によって各端子４３と接続されている。ワイヤ５３のうち電極端子２４１に接続されているものは、本発明における第２のワイヤに相当する。また、２５個の端子４３のうち、電極端子２４１に接続されている８個の端子４３は本発明における第２の端子に相当している。

次に、半導体装置Ａ５の製造方法の一例について、図２１〜図２６を参照しつつ以下に説明する。

半導体装置Ａ５を製造する際にも、半導体装置Ａ１〜Ａ４の場合と同様に基台６を用いる。

半導体装置Ａ５を製造する際には、まず基台６を用意し、基台６の表面に端子４３を形成する工程を行う。図２１には、端子４３が形成された状態を示している。この工程は、半導体装置Ａ１の端子４を形成する場合と同様に無電解メッキ処理によって行われる。

次に、半導体チップ２３を基台６に設置する工程を行う。図２２および図２３には基台６に半導体チップ２３を設置した状態を示している。この工程は、常用されているはんだバンプ形成方法を用いて行うことができる。この方法では、中央の９つの端子４３にはんだバンプを形成して電極端子２３１と位置あわせを行う。導電接続部材３３はこの際に形成されるはんだバンプである。

次に、半導体チップ２４を半導体チップ２３に設置する工程を行う。図２４には半導体チップ２３に半導体チップ２４を設置した状態を示している。この工程では、まず、半導体チップ２４の底面２４ａにＤＡＦテープを貼り付ける工程を行う。次に、図２４に示すように、半導体チップ２３の表面２３ｂに半導体チップ２５を設置する。上記ＤＡＦテープが固定部材３４となる。

次に、半導体チップ２５を半導体チップ２４に設置する工程を行う。図２５には半導体チップ２４に半導体チップ２５を設置した状態を示している。この工程では、まず、半導体チップ２５の底面２５ａにＤＡＦテープを貼り付ける工程を行う。次に、図２５に示すように、半導体チップ２４の表面２４ｂに半導体チップ２４を設置する。上記ＤＡＦテープが固定部材３５となる。

次に、各半導体チップ２４，２５と複数の端子４３とをワイヤ５３で接続する工程を行う。図２６にはワイヤ５３を接続した後の状態を示している。この工程では、各電極端子２４１，２５１と、半導体チップ２３を囲むように配置された各端子４３との間をワイヤ５３で接続する。この工程は、たとえば市販されているワイヤボンディング用キャピラリを用いて行うことができる。

次に、封止樹脂１を形成する工程を行う。この工程は、半導体装置Ａ１の製造方法で説明した方法と同様にたとえばトランスファモールド法により行うことができる。

次に、基台６を除去する工程を行う。この工程は、半導体装置Ａ１の製造方法で説明した方法と同様に基台６を底面側からエッチングすることにより行われる。基台６を除去した後に封止樹脂１を切断することにより、図１８に示す半導体装置Ａ５を得ることができる。

次に、半導体装置Ａ５およびその製造方法の作用について説明する。

半導体装置Ａ５は、各種電子機器の回路基板に組み込まれて使用される。回路基板の小型化を図るには、同一面積内により多くの半導体チップを組み込むことが有効である。半導体装置Ａ５は、ｚ方向に積層された３個の半導体チップ２３，２４，２５を内蔵している。このような構成によれば、３つの半導体チップ２３，２４，２５を別々に樹脂封止して電子回路に組み込んだ場合に比べて、単位面積あたりの半導体チップの個数を増やすことが可能である。従って、半導体装置Ａ５は、回路基板の小型化を図る上で有益な構成を備えている。

さらに、半導体装置Ａ５では、一部の端子４３がｚ方向視において半導体チップ２３と重なる位置に配置されている。このことは半導体装置Ａ５のｚ方向視サイズを小さくする上で有利な構成である。

またさらに、半導体装置Ａ５では、ｚ方向視において半導体チップ２３と重なる位置に配置された９個の端子４３は、導電接続部材３３によって半導体チップ２３の底面２３ａに設けられた電極端子２３１と接合されている。これら９個の端子４３は、封止樹脂１から脱落しにくくなっている。

図２７および図２８は、本発明の第６実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置Ａ６は、一部の端子４３に、たとえば半導体装置Ａ１〜Ａ３で説明したような開口部４０１が形成されており、その他の構成は半導体装置Ａ５と同様となっている。

図２７に示すように、半導体チップ２３を囲むように配置され、ワイヤ５３に接続された１６個の端子４３に開口部４０１が設けられている。開口部４０１を設けることにより、これらの端子４３は封止樹脂１から脱落しにくくなる。

なお、図２８に示すように、ｚ方向視において半導体チップ２３と重なる位置に配置された９個の端子４３には開口部４０１が設けられていない。これら９個の端子４３は、導電接続部材３３を介して半導体チップ２３の底面２３ａに接合されているため開口部４０１を設ける必要性がない。

本発明に係る半導体装置の製造方法および半導体装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る半導体装置の製造方法および半導体装置の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

たとえば、半導体装置Ａ４は２つの半導体チップ２１，２２を内蔵しているが、半導体チップ２２の表面にＤＡＦテープを用いてさらにもう一つ半導体チップを積層設置しても構わない。

また、半導体装置Ａ５は３つの半導体チップ２３，２４，２５を内蔵しているが、半導体チップ２５を設けずに２つの半導体チップ２３，２４を内蔵する構成としても構わない。

Ａ１〜Ａ６ 半導体装置
１ 封止樹脂
２，２１，２２，２３，２４，２５ 半導体チップ
２０１，２１１，２２１，２３１，２４１，２５１ 電極端子
３，３１ 支持部材
３２，３４，３５ 固定部材
３３ 導電接続部材
４，４１，４２，４３ 端子
４０１ 開口部
４０２ パッド部
５，５１，５２，５３ ワイヤ
６ 基台

Claims (22)

1. 複数の端子と、
   第１の半導体チップと、
   上記第１の半導体チップに設置される第２の半導体チップと、
   上記第１の半導体チップ、上記第２の半導体チップ、および上記複数の端子を覆う封止樹脂と、
   を備えており、
   上記複数の端子は、上記第１の半導体チップと接続された第１の端子と、上記第２の半導体チップと接続された第２の端子とを含んでおり、
   上記複数の端子の厚み方向における一方の面は上記封止樹脂から露出していることを特徴とする、半導体装置。
2. 上記第１の半導体チップの上記厚み方向における一方の面を支持する支持部材を備えており、
   上記支持部材の上記厚み方向における一方の面は上記封止樹脂から露出している、請求項１に記載の半導体装置。
3. 上記支持部材は銀製である、請求項２に記載の半導体装置。
4. 上記第１の半導体チップは、上記厚み方向における他方の面に第１の電極端子を有しており、
   上記第１の電極端子と上記第１の端子とを接続する第１のワイヤを備えている、請求項２または３に記載の半導体装置。
5. 上記第１の端子は、上記封止樹脂が充填される開口部を有している、請求項１ないし４のいずれか記載の半導体装置。
6. 上記第１の端子は、上記厚み方向視において上記第１の半導体チップと重なる位置に配置されており、
   上記第１の半導体チップは、上記厚み方向における一方側の端面に第１の電極端子を有しており、
   上記第１の電極端子と上記第１の端子とを接続する導電接続部材を備えている、請求項１に記載の半導体装置。
7. 上記導電接続部材は、はんだバンプである、請求項６に記載の半導体装置。
8. 上記第２の半導体チップの上記厚み方向における一方の面は、上記第１の半導体チップに固定されており、
   上記第２の半導体チップは、上記厚み方向における他方の面に第２の電極端子を備えており、
   上記第２の電極端子と上記第２の端子とを接続する第２のワイヤを備えている、請求項１ないし７のいずれか記載の半導体装置。
9. 上記第２の半導体チップと、上記第１の半導体チップとを接合する固定部材を備えている、請求項８に記載の半導体装置。
10. 上記固定部材は、ＤＡＦテープである、請求項９に記載の半導体装置。
11. 上記第２の端子は、上記封止樹脂が充填される開口部を有している、請求項８ないし１０に記載の半導体装置。
12. 基台に複数の端子を形成する工程と、
    上記基台に第１の半導体チップを設置する工程と、
    上記第１の半導体チップに第２の半導体チップを設置する工程と、
    上記第１の半導体チップ、上記第２の半導体チップおよび上記複数の端子を樹脂で封止する工程と、
    上記基台を除去する工程と、
    を備えていることを特徴とする、半導体装置の製造方法。
13. 上記基台に複数の端子を形成する工程は、上記基台に無電解メッキ処理を施す工程を含んでいる、請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
14. 上記第１の半導体チップは、上記複数の端子の厚み方向において上記基台から遠い方の端面に第１の電極端子を有しており、
    上記基台に第１の半導体チップを設置する工程は、上記第１の半導体チップの上記厚み方向における上記基台に近い方の端面を、接着部材を介して上記基台に接着する工程と、上記第１の電極端子と、上記複数の端子のいずれかとを第１のワイヤで接続する工程とを含んでいる、請求項１２または１３に記載の半導体装置の製造方法。
15. 上記接着部材は銀ペーストである、請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
16. 上記基台に上記複数の端子を形成する工程は、上記複数の端子に上記基台の厚み方向視において上記基台を露出させる開口部を形成する工程を含んでいる、請求項１２ないし１５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
17. 上記第１の半導体チップは、上記複数の端子の厚み方向において上記基台に近い方の端面に第１の電極端子を有しており、
    上記基台に第１の半導体チップを設置する工程は、上記第１の電極端子と上記複数の端子のいずれかを導電接続部材で接続する工程を含んでいる、請求項１２または１３に記載の半導体装置の製造方法。
18. 上記導電性接着部材は、はんだバンプである、請求項１７に記載の半導体装置の製造方法。
19. 上記基台に複数の端子を形成する工程では、上記複数の端子を格子状に形成する、請求項１７または１８に記載の半導体装置の製造方法。
20. 上記第２の半導体チップは、上記複数の端子の厚み方向において上記基台から遠い方の端面に第２の電極端子を有しており、
    上記第２の電極端子と上記複数の端子のいずれかとを第２のワイヤで接続する工程を備えている、請求項１２ないし１９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
21. 上記第１の半導体チップに上記第２の半導体チップを設置する工程では、上記複数の端子の厚み方向における上記第１の半導体チップの上記基台から遠い方の端面と、上記第２の半導体チップの上記基台に近い方の端面とを固定部材で接合する、請求項１２ないし２０のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
22. 上記固定部材はＤＡＦテープである、請求項２１に記載の半導体装置の製造方法。

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