JP3702152B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の半導体チップがアイランドに平面的におよび一部は立体的に配列された半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、モールド型半導体チップが高機能に成っており、複数の半導体チップを1パッケージ化するものが開発されている。
【0003】
この技術として例えば、特開平5−121645号公報の従来例がある。これは、図5に示すように、第1の半導体チップ1および第2の半導体チップ2が1つのリードフレームの1つのアイランド3に固着されている。第1および第2の半導体チップ1、2のボンディングパット4、5とリード6の先端が金属細線7により実現され、全体が樹脂で封止されている。そして、第1の半導体チップ1と第2の半導体チップ2との間の接続は、ボンディングパット8、9の間を金属細線10により接続されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
金属細線による電気的接続は、一般にワイヤボンディングにより実現され、一端はボールボンディング、他端はステッチボンディングにより実現されている。また、ステッチボンディングは、金属細線をキャピラリーチップ(ボンディングツール)で強く押さえ力で引きちぎるため、ステッチボンディング下の部分には直接キャピラリーチップがぶつかりストレスが加わる。リード6とボンディングパット5との間は、リード側をステッチボンディング、ボンディングパット側をボールボンディングにすれば、半導体チップにはストレスは加わりにくいが、ボンディングパット8とボンディングパット9との間は、どちらか一方は、必ずステッチボンディングとなり、どちらか一方の半導体チップのボンディングパットにストレスが加わる。最近は、ボンディングパットの下に保護ダイオード等の半導体装置が組み込まれるため、このストレスにより半導体装置自身が不良になったり、ボンディングパット下の半導体素子が破壊してしまう問題があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされ、第1に、第1のアイランドと第2のアイランド間を橋渡しする2本の橋絡リードと、前記第1のアイランド、前記第2のアイランドおよび橋絡リードとで囲まれた領域に設けられ、電気的に分離されたボンディング可能なブリッヂを設けることで、半導体チップ側の接続はボールボンディングで、前記ブリッヂ側の接続はステッチボンディングで実現することができる。また、前記2本の橋絡リードはそれぞれプレス・カット等で第1のアイランドと第2のアイランドを電気的に分離し、第1の半導体チップのノイズが第2の半導体チップへ侵入しないような構造をとっている。
【0006】
また、前記ブリッヂを接着テープにより固定し、この接着テープが設けられた領域に対応する橋絡リードに前記切断分離を設けることで、この切断分離部とブリッヂの安定化を図っている。
【0007】
また、前記第1の半導体チップおよび前記第2の半導体チップを、絶縁性接着剤により固着することで解決するものである。この接着剤(例えば体積抵抗率10の5乗程度)の使用で、チップとアイランド間のインピーダンスが高くなり、ノイズの伝搬を抑制することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の第1の実施の形態を図1を参照しながら詳細に説明する。
【0009】
図に示したように、第1のアイランド20上には第1の親子半導体チップ22が形成され、第2のアイランド21上には第2の半導体チップ24が形成されている。第1および第2の半導体チップ22、24のシリコン表面には、前工程において各種の能動、受動回路素子が形成され、更にチップの周辺部に外部接続用のボンディングパット25、26、27が形成されている。そのボンディングパット25、26、27を被覆するようにシリコン窒化膜、シリコン酸化膜、ポリイミド系絶縁膜などのパッシベーション被膜が形成され、ボンディングパット25、26、27の上部は、ボンディング接続のために開口されている。
【0010】
第1および第2の半導体チップ22、24はリードフレームの第1および第2のアイランド20、21に接着材(ここでは、半田や銀ベースト等)によりダイボンドされ、第1および第2の半導体チップ22、24表面のボンディングパット25、26、27には、金線等のボンディングワイヤ28の一端がボールボンディングでワイヤボンドされており、ボンディングワイヤ28の他端は外部導出用のリード29の先端部にステッチボンディングでワイヤボンドされている。
【0011】
一方、第1の半導体チップ22と第2の半導体チップ24との接続は、以下の構成になっている。まず、第1および第2の半導体チップ22、24との間に対応する第1および第2のアイランド20、21には、開口部30が設けられ、この中には、必要な本数だけアイランド状のブリッヂ31が設けられている。
【0012】
前文では、第1および第2のアイランド20、21に開口部30を設けたと述べたが、第1のアイランド20と第2のアイランド21とが2本の橋絡リード32、33で囲まれた領域が、前記開口部30を構成しているとも言える。また、後述するがそれぞれの橋絡リード32、33には離間部34が設けられている。
【0013】
本実施例では、リードフレーム形成時(プレスカットやエッチング)、第1および第2のアイランド20、21と一体のブリッヂ31、第1および第2のアイランド20、21と一体の橋絡リード32、33(ただし橋絡部に離間部34が形成される)を形成しておき、図1のように接着テープ35を貼った後に、ブリッヂ31を第1および第2のアイランド20、21から切り離せばよい。接着テープ35は、ブリッヂ31と離間部34を構成する橋絡リード32、33を貼りつけることになる。
【0014】
本発明は、このブリッヂ31とボンディングパット25、26、27との接続について、第1および第2の半導体チップ22、24側のボンディングパット25、26、27をボールボンディングで行い、ブリッヂ31側をステッチボンディングで行うことに特徴を有する。
【0015】
また必要により、第1の半導体チップ22と第2の半導体チップ24に組み込まれる回路により、相互干渉を生じる場合がある。例えば、第1の半導体チップ22から発生するノイズが第1のアイランド20、橋絡リード32、33、第2のアイランド21を介して第2の半導体チップ24に侵入する場合は、ここにプレスカット等で離間部34を設けることで、このノイズの侵入を防止できる。
【0016】
金属細線によるワイヤボンディングは、一端はボールボンディング、他端はステッチボンディンにより実現されている。特に、ステッチボンディングは、金属細線をキャピラリーチップで強く押さえ、力で引きちぎるため、ステッチボンディング下の部分にはストレスが加わるが、ブリッヂ31側をステッチボンディングとし第1および第2の半導体チップ22、24側をボールボンディングとしたため、この第1および第2の半導体チップ22、24のボンディングパット25、26、27下に加わるストレスを抑制することができる。従って、ボンディングパット25、26、27下の半導体素子の劣化を抑制することができる。
【0017】
第1および第2の半導体チップ22、24、第1および第2のアイランド20、21の近傍まで延在される複数のリード23、29の先端部、およびボンディングワイヤ28を含む主要部は、一点鎖線の如くエポキシ系の熱硬化樹脂36でモールドされ、パッケージ化される。
【0018】
このような半導体装置の構造はフラッシュメモリ等に用いられ、半導体チップを2段に搭載することで高集積化ができ、また、メモリー容量を倍にすることができる。
【0019】
次に、第2の実施の形態について図2から図4を参照して説明する。図2は図1に示した半導体装置と同様に親子チップを搭載する半導体チップの平面図である。また、図2の半導体装置のA−A線断面図である図3に示したように、この半導体装置は、アイランド上にマザーチップ43を、そして、マザーチップ43上にドウターチップ42をそれぞれ接着テープ48または半田や銀ペースト等を用いて接着されている。そして、マザーチップ43およびドウターチップ42にボールボンディングされたボンディングワイヤ44、49は、互いに接触しショートしないように、ボンディングワイヤ49は、M型に加工されて第2のリード45にステッチボンディングされている。尚、ボンディングワイヤ49は必ずしもM型の形状でステッチボンディングされなくても良く、ボンディングワイヤ44、49が互いに接触しない構造であれば良い。
【0020】
そして、この半導体装置の第2のリード45は、第1の実施の形態でのブリッジ31と同様の役割を果たす。第2のリード45は、隣接する第1のリード41や電気的に使用されないリード52に接続された状態で加工される。そして、第2のリード45が接着テープ47で固定された後に、プレスカットにて第1のリード41やリード52から切り離されることで、浮きピン状に形成される。
【0021】
そのため、この第2のリード45は、接着テープ47で接着されることでフレーム上に固定される。このとき、第1および第2のリード41、45はリード幅が狭く形成されている。そのため、接着テープ47の接着面積を確保するため第2のリード45に隣接する第1のリード41に幅の広い部分46を設けている。そのことにより、接着テープ47は第1および第2のリード41、45上に確実に接着し、第2のリード45は固定される。
【0022】
その結果、第2のリード45は、マザーチップ43とドウターチップ42とを電気的に接続するとき、第2のリード45は接着テープ47で固定されているため浮き上がりや移動等を防止することができ、良好なワイヤーボンディングが可能となる。ここで、接着テープ47は、半導体チップを囲むように第1および第2のリード41、45上を全周に渡り形成される場合や、また、第2のリード45および隣接して設けられる第1のリード41の幅の広い部分46を主に利用してその部分で形成される場合もある。
【0023】
本発明は、第1の実施の形態において、このブリッヂ31とボンディングパット25、26、27との接続について、第1および第2の半導体チップ22、24側のボンディングパット25,26、27をボールボンディングで行い、ブリッヂ31側をステッチボンディングで行うことに特徴を有する。
【0024】
また、接着テープ35は前実施の形態と同様に、ブリッヂ31や離間部34を有する橋絡リード32、33を支持している。従って、離間部34により、一方の半導体チップから発生するノイズが、橋絡リード32、33を介して他方のチップへ入るのを防止することができる。
【0025】
特に、ノイズの伝搬の原因が、半導体チップを固着する接着材にあることが判った。つまり、銀入りの接着剤(銀ペースト)を採用すると、ノイズがペースト、第1および第2のアイランド20、21を介して他方のチップに伝搬することが判った。
【0026】
例えば、一方の半導体チップがILLによるデジタルオートバランス回路内蔵で、1〜8(Hz)の動作クロックを持ち、他方の半導体チップは、C−MOSロジックによるデジタルディレイライン内蔵で、数100〜数MHzの動作クロックを有した場合、ディレイラインで発生する動作クロックノイズがオートバランス回路の動作クロックに混入し、動作速度が速くなる等の異常動作が発生した。
【0027】
しかし、前記離間部34の設置またはインピーダンスの高い絶縁性接着剤によるチップの固着で、これらの問題が解決された。この絶縁性接着剤は、片方の半導体チップに採用しても良いが、プロセス上両者に採用しても良い。
【0028】
そして、第2の実施の形態において、第2のリード45のようにリードが浮きピン状に形成される場合、第2のリード45に隣接する第1のリード41に幅の広い部分46を設ける。そのことにより、第2のリード45を接着テープ47で固定するとき、接着テープ47の接着面積が確保され、第2のリード45がより安定して固定され、半導体チップとの良好なワイヤーボンディングを可能にすることができる。
【0029】
【発明の効果】
以上に説明した通り、本発明によれば、第1に、2つの半導体チップの間に位置するアイランドに開口部を設け、この開口部にブリッヂを設け、半導体チップ側の接続はボールボンディングで、前記ブリッヂ側の接続はステッチボンディングで金属細線をワイヤーボンディングすることで、ボンディングパット下の半導体素子の劣化を防止することができる。
【0030】
しかもチップとチップの接続は、1本の金属細線から2本の金属細線に分割したため、ボンディングの際にこの金属細線の高さを低くすることができる。従って、封止樹脂の厚みを薄くすることができる。
【0031】
第2に、半導体チップを2段に搭載し半導体装置を形成したことで、高集積化が可能となり、また、メモリー容量が増大された半導体装置を得ることができる。
【0032】
第3に、橋絡リードの設置または絶縁性接着剤の使用で、一方のチップから他方へのノイズの侵入を制御することができる。
【0033】
また、ブリッヂをリードフレームの形成時に同時に形成するため、ブリッヂをプレスで簡単にに分離でき、また、接着テープによりブリッヂを固定できるため、良好なワイヤーボンディングが可能となる。
【0034】
第4に、浮きピンに形成されたリードおよびそのリードに隣接するリードに幅の広いリードを形成し一体に接着テープで固定することで、浮きピン状のリードが確実に固定され半導体チップとの良好なワイヤーボンディングが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を説明する半導体装置の平面図である。
【図2】本発明の第1および第2の実施の形態を説明する半導体装置の平面図である。
【図3】図2に示した本発明の半導体装置のA−A線断面図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態を説明する半導体装置の平面図である。
【図5】従来の半導体装置の平面図である。
Claims (2)
- 一つのアイランドに固着された第1の半導体チップと、
前記第1の半導体チップ上に設けられた第2の半導体チップと、
前記アイランドの周辺に設けられた複数の第1のリードと、
前記アイランドの周辺に設けられると共に、前記第1のリードと隣接して設けられ、ブリッヂとして機能する複数の第2のリードと、
前記第1の半導体チップと前記第2のリードを接続する第1の金属細線と、
前記第1の金属細線が接続された前記第2のリードと前記第2の半導体チップを接続する第2の金属細線とを有し、
前記第2のリードと隣接する前記第1のリードには、幅広部が設けられ、前記複数の第2のリードおよび前記幅広部には、同一の接着テープが貼着されることを特徴とする半導体装置。 - 前記接着テープは、前記半導体チップを囲むように全周に渡り形成されることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
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