JP7158199B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置に関する。

近年、半導体チップを内蔵した半導体装置や、その半導体装置を搭載したモジュールの小型化及び低コスト化のために、様々な実装方法が提案されている。

例えば、特許文献１には、スペーサを介在させずに２つの半導体チップを積層し、ワイヤーボンディング接続とフリップチップ接続を併用して半導体装置の厚みを低減する技術が開示されている。

また、特許文献２には、半導体チップ上に金属バンプを形成し、リードに対してその半導体チップをフリップチップ接続することでワイヤーボンディング技術を不要とし、コスト低減が可能な実装方法が開示されている。

車載用途など、半導体装置に高信頼性を必要とする場合、同一構造及び同一機能を有する複数の半導体チップを内蔵し、１つの半導体チップが機能停止しても他の半導体チップで動作を継続させることで機能安全性を高めた半導体装置が採用されることがある。このような半導体装置においても、高い機能安全性が一般化するのに伴い、小型化及び低コスト化が求められ始めており、上述のような技術が注目されている。

センサ素子を搭載した複数の半導体チップを内蔵する機能安全性を高めた半導体装置においても、１つの半導体チップが機能停止しても他の半導体チップで同等性能のセンサ機能を継続させる必要がある。機能している半導体チップが変わってもセンサ機能を同等性能とするためには、半導体装置内において複数の半導体チップ上のセンサ素子の位置を高い精度で近接配置する必要がある。

特開２００５－１７５２６０ 特表２００４－５１１０８１

しかしながら、特許文献１に示す半導体装置は、２つの半導体チップの表面をインターポーザ基板に対し同方向に向けて半導体チップを積層し設置する必要がある。そのため、半導体チップ表面に対し垂直方向において、半導体チップの厚さがそれぞれの半導体チップ上のセンサ素子を近接させることを阻害する。また、半導体チップを配置する平面的な位置精度がダイボンディング装置の搭載精度に制約されるため、２つの半導体チップ表面上のセンサ素子を同軸（表面に垂直な高さ方向の軸）上に高精度に一致させることが困難である。

また、特許文献２には、複数の半導体チップを内蔵する半導体装置を実現する方法が示されておらず、機能安全性を高めることが難しい。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、２つの半導体チップ上に形成されたセンサ素子を高精度に近接して配置することが可能な小型で機能安全性に優れた半導体装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明では以下のような半導体装置とする。

すなわち、上面及び下面を有し、断面視において一端から他端に向かう方向にテーパーを有するテーパー形状部が前記他端に設けられたリードと、第１の電極が表面に形成された第１の半導体チップと、第２の電極が表面に形成された第２の半導体チップと、前記第１の半導体チップ及び前記第２の半導体チップを覆う封止体と、を有し、前記第１の電極は、前記リードにおける前記テーパー形状部の上面と電気的に接続され、前記第２の電極は、前記リードにおける前記テーパー形状部の下面と電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置とする。

本発明によれば、リード上面の金属メッキに第１の半導体チップを接続し、リード下面の金属メッキに第１の半導体チップと同一構造及び同一機能を有する第２の半導体チップを接続することで、２つの半導体チップ上に形成されたセンサ素子を高精度に近接配置することができ、小型で機能安全性に優れた半導体装置を実現することができる。

本発明の第１の実施形態の半導体装置を示す透視斜視図である。 本発明の第１の実施形態の半導体装置を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態の半導体装置を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態のインナーリードを示す断面図である。 本発明の第２の実施形態の半導体装置を示す平面図である。 本発明の第３の実施形態の半導体装置を示す平面図である。 本発明の第４の実施形態の半導体装置を示す平面図である。 本発明の第４の実施形態の半導体装置を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態のインナーリードを示す断面図である。 多数のインナーリードを採用した場合の半導体装置を示す透視斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図面は、本発明の特徴を分かりやすくするために、一部省略または拡大等して示している場合があり、実際の寸法比とは異なっていることがある。

（第１実施形態）
以下に、第１の実施形態に係る半導体装置について説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態の半導体装置１００の透視斜視図であり、一部の構造を透視して示している。半導体装置１００は、表面の電極に電気的に接続された金属バンプが形成された２つの半導体チップ１１０、１２０と、それらの金属バンプに接続されたインナーリード１３１ａ、１３１ｂ及びアウターリード１３２ａ、１３２ｂを含むリードと、リード及び半導体チップ１１０、１２０を内部に封止する封止体であるエポキシ樹脂１４０とを備える。半導体装置１００は、同一構造及び同一機能を有する２つの半導体チップを内部に備えることにより、例えば半導体チップ１１０が故障などにより機能を停止しても、半導体チップ１２０で動作を継続することができる。但し、ここで言う同一とは、同一設計、同一製造方法を採用していることを意味し、製造ばらつきによる構造や機能の違いまで考慮されるものではない。このような構成とすることで、半導体装置１００は、車載部品や産業機器用部品などに求められる高い機能安全性を実現している。

図２は、図１の半導体装置１００を半導体チップ１１０側から透視して見た場合の平面図である。半導体チップ１２０（不図示）は、平面視における半導体チップ１１０との位置ばらつきを低減されて、エポキシ樹脂１４０内の半導体チップ１１０の紙面奥側の略同一の位置に配置されている。

半導体チップ１１０、１２０は、センサ素子を始め半導体集積回路が形成された表面とその反対側の裏面を有している。図２において、半導体チップ１２０（不図示）は、表面を紙面手前側に向け、半導体チップ１１０は、表面を紙面奥側に向けて、平面視において重なりを有しながらインナーリード１３１ａ、１３１ｂを挟んでそれぞれの表面を対向させて配置されている。このように、互いのセンサ素子同士が近接して配置されているため、半導体チップ１１０の検出機能が停止しその機能が半導体チップ１２０に引き継がれたときの検出値のずれが抑制される。半導体チップ１１０、１２０表面に形成されたそれぞれのセンサ素子は、図２の位置ｘ_１で示す半導体チップ中心位置に形成され、半導体チップ１１０、１２０の表面を対向させて並べても、平面視において略同一の位置に並ぶ。但し、半導体チップ１１０、１２０の表面を対向させて並べたときに、それぞれのセンサ素子の位置が平面視において略同一であればよく、必ずしも半導体チップの中心位置に配置される必要はない。

リードは、外部端子となる６本のアウターリード１３２ａ、１３２ｂと、それらに接続されたエポキシ樹脂１４０内の６本のインナーリード１３１ａ、１３１ｂとを含み、ダイパッドを介さずに半導体チップ１１０、１２０を支えている。それぞれのリードは、紙面手前側の上面と紙面奥側の下面を有し、紙面手前側の半導体チップ１１０の表面に上面を対向させ、紙面奥側の半導体チップ１２０の表面に下面を対向させて同一平面上に並べられている。複数のリードは、半導体チップ１１０に接続される複数の第１リード（１３１ａ、１３１ｂ）と、半導体チップ１２０に接続される複数の第２リード（１３２ａ、１３２ｂ）に大別される。

図２においては、紙面左上と左下及び右中央の３本の第１リードにおけるインナーリード１３１ａの上面が、半導体チップ１１０上の金属バンプと接続されている。また、紙面右上と右下及び左中央のインナーリード１３１ｂの３本の第２リードにおける下面が半導体チップ１２０上の金属バンプと接続されている。そして、インナーリード１３１ａ上面及びインナーリード１３１ｂ下面に接続された半導体チップ１１０、１２０全ての信号がアウターリード１３２ａ、１３２ｂで取り出される構成としている。複数の第１リードと第２リードは、どちらもそれぞれ紙面右側及び左側のインナーリード１３１ａもしくはインナーリード１３１ｂを含み、それぞれの半導体チップを両側で支えている。このような構成に限られないが、安定して半導体チップを支えるために、第１リードと第２リードは、それぞれ半導体チップの一方の端と他方の端の双方を支え、左右対称の配置とされることが望ましい。

インナーリード１３１ａ、１３１ｂは、それぞれ、一端がアウターリード１３２ａ、１３２ｂに接続され、他端がテーパー形状部１３３上に形成された金属メッキ１５０を介して半導体チップ１１０、１２０上のパッドなどの電極と電気的に接続された金属バンプに接続されている。インナーリード１３１ａ、１３１ｂの一端は、アウターリード１３２ａ、１３２ｂとともに実装性を考慮した一定間隔で離間させて設けられ、他端は、半導体チップ１１０、１２０表面上の金属バンプの平面視における位置と一致させている。そのために、一部のインナーリード１３１ａ、１３１ｂは、平面視において部分的に屈曲されており、その屈曲された一端から他端に向かう方向の延長上に、平面視における半導体装置１００の中心位置である位置ｘ_１が設けられるように形成されている。このとき、半導体装置１００の中心は、半導体チップ１１０、１２０の中心である位置ｘ_１と一致している。このような構成とすることで、半導体チップを複数のインナーリード１３１ａ、１３１ｂ上に載置する場合に、各インナーリードに対しねじれ方向にかかる応力を抑制するとともに荷重を分散させ、インナーリード１３１ａ、１３１ｂの変形やそれに伴う半導体チップの傾き不良を低減する。そのため、第１の実施形態の半導体装置１００は、半導体チップを支えるダイパッドがなくても半導体チップの載置に関連した実装不良を低減することを可能としている。

図３は、図２において半導体装置１００をＡ－Ａ’線に沿って切断した場合の断面図である。紙面下側に表面を向けた半導体チップ１１０は、紙面右側の表面上に金属バンプ１１１を有し、右側のインナーリード１３１ａに形成された金属メッキ（不図示）と、テーパー形状部１３３においてフリップチップ接続されている。金属バンプ１１１は、再配線層１１３を介して半導体チップ１１０の表面上に形成されたパッドなどの電極１１２と電気的に接続され、周囲は絶縁層１１４によって絶縁されている。また、紙面上側に表面を向けた半導体チップ１２０も同様に、紙面左側の表面上に金属バンプ１２１を有し、左側のインナーリード１３１ｂに形成された金属メッキ（不図示）と、テーパー形状部１３３においてフリップチップ接続されている。金属バンプ１２１は、再配線層１２３を介して半導体チップ１２０の表面上に形成されたパッドなどの電極１２２と電気的に接続され、周囲は絶縁層１２４によって絶縁されている。インナーリード１３１ａ、１３１ｂに形成された金属メッキは、金属バンプ１１１、１２１が左右どちらに配置されていてもよいように、テーパー形状部１３３の上面及び下面の双方に形成されている。

図４は、インナーリード１３１ａの、半導体チップ１１０、１２０と接続される他端を紙面左側に向けて拡大して示した断面図である。インナーリード１３１ａの他端は、断面視においてテーパー形状となる部分を有している。すなわち、インナーリード１３１ａの一端から他端に向かうに従い、上面及び下面がインナーリード１３１ａの内側方向に厚みを減じる構成のテーパー形状部１３３が設けられている。テーパー形状部１３３は、半導体チップ１１０、１２０表面に形成された金属バンプ１１１、１２１と対向する位置を含む領域に設けられる。テーパー形状部１３３によってインナーリード１３１ａの厚みが減じられていることにより、上面及び下面に接続される半導体チップ１１０、１２０表面に形成されたセンサ素子が近接配置され、センサ素子間の検出値ずれが抑制されている。一方、インナーリード１３１ａ自体の機械的強度は、一端側の太さによって保たれているので、実装時の応力等による変形や破壊は抑制されている。

金属メッキ１５０は、インナーリード１３１ａの他端側において、テーパー形状部１３３を含む領域に形成されている。金属メッキ１５０は、半導体チップ表面に形成された金属バンプと溶融接合させるために、全てのテーパー形状部１３３内における全ての上面及び下面に設けられている。金属メッキ１５０の形成位置は、この構成に限られることはなく、金属バンプと対向する位置のみに設けられていても構わない。

図３におけるエポキシ樹脂１４０は、半導体チップ１１０、１２０及びインナーリード１３１ａ、１３１ｂを封止する封止体であり、外部からの異物などからそれらを保護している。半導体チップとインナーリードの電気的な接続をワイヤーボンディング接続で行う場合、ワイヤーループを露出させないように全て覆うためのエポキシ樹脂の厚さが必要となる。その場合、図３の構成においては、半導体チップ１１０、１２０双方の側にワイヤーループを覆うための厚さのエポキシ樹脂を設ける必要がある。また、平面視において半導体チップ側とインナーリード側において、ワイヤーボンディング接続のための領域がそれぞれ必要となり、またそれらを覆うためのエポキシ樹脂の面積も必要となる。第１の実施形態においては、フリップチップ接続を採用しているため、これらの面積や厚さの確保が不要で、小型化の促進が可能である。

フリップチップ接続においては、半導体チップ１１０、１２０とインナーリード１３１ａ、１３１ｂとの載置位置精度が低かったとしても、加熱溶融時した金属メッキの表面張力によって金属バンプと金属メッキが安定的に接続される位置に自己整合的に位置補正がなされる。さらに、第１の実施形態においては、テーパー形状部１３３の形状に基づき、半導体チップの載置位置が右側にずれた場合右肩上がりに傾き、載置位置が左側にずれた場合左肩上がりに傾く。そのため、フリップチップ接続時に、インナーリード１３１ａ、１３１ｂの上面及び下面と２つの半導体チップが平行になるように自己整合的に位置補正がなされる。従って、ダイボンディングによる実装に比べて平面視における位置ずれが低減される。そして、半導体チップ１１０、１２０それぞれに形成されたセンサ素子の平面的な位置ずれもダイボンディングによる実装に比べ低減される。

第１の実施形態の半導体装置１００は、以上のような構成とすることにより、２つの半導体チップ上に形成されたセンサ素子を高精度に近接配置することができるので、優れた機能安全性を実現することができる。さらに半導体装置１００は、リードに対して半導体チップをフリップチップ接続することにより、ワイヤーボンディング接続のために必要な厚さや面積のエポキシ樹脂封止が不要となるので、小型化の促進が可能である。

（第２実施形態）
以下に、第２の実施形態に係る半導体装置について、第１の実施形態に対して特徴的な部分を中心に説明する。

図５は、２つの半導体チップ２１０、２２０及び複数のリードが配置された第２の実施形態の半導体装置２００を、半導体チップ２１０側から透視して見た場合の平面図である。半導体チップ２２０（不図示）は、エポキシ樹脂２４０内の半導体チップ２１０の紙面奥側に、平面視における半導体チップ２１０との位置ばらつきを低減されて略同一の位置に配置されている。半導体チップ２１０、２２０は、位置ｘ_２で示す、半導体装置２００の中心であって半導体チップ２１０、２２０の中心である位置に形成されたセンサ素子や半導体集積回路が形成された表面と、その反対側の裏面を有している。図５においては、表面を紙面手前側に向けられた半導体チップ２２０と、表面を紙面奥側に向けられた半導体チップ２１０が、表面を対向させて配置されている。

リードは、第１リードと第２リードからなり、それぞれアウターリード２３２ａ、２３２ｂと、それらに接続されたエポキシ樹脂２４０内のインナーリード２３１ａ、２３１ｂとで構成される。インナーリード２３１ａ、２３１ｂは、紙面手前側の半導体チップ２１０の表面に上面を対向させ、紙面奥側の半導体チップ２２０の表面に下面を対向させている。図５においては、紙面左上と左下及び右中央の第１リードにおけるインナーリード２３１ａの上面が、半導体チップ２１０上の金属バンプと接続されている。また、紙面右上と右下及び左中央の第２リードにおけるインナーリード２３１ｂの下面が半導体チップ２２０上の金属バンプと接続されている。これらの構成は第１の実施形態と同様である。

インナーリード２３１ａ、２３１ｂは、それぞれ、一端がアウターリード２３２ａ、２３２ｂに接続され、他端がテーパー形状部２３３上に形成された金属メッキ２５０を介して半導体チップ２１０、２２０上の金属バンプに接続されている。インナーリード２３１ａ、２３１ｂに形成されているテーパー形状部２３３は、インナーリード２３１ａ、２３１ｂの一端から他端に向かう方向の延長上に半導体装置２００の中心位置である位置ｘ_２が設けられるように形成されている。さらに、第２の実施形態においては、インナーリード２３１ａ、２３１ｂの他端側の先端は、半導体装置２００の中心位置である位置ｘ_２を中心とした円形外周線２６０に基づいて、位置ｘ_２から等距離となるように円状に配置されている。このような構成とすることで、複数のインナーリード２３１ａ、２３１ｂに対する半導体チップ２１０、２２０の荷重の分散度合いをさらに高め、荷重の偏りによるインナーリード２３１ａ、２３１ｂのねじれなどのような工程途中の実装不良を低減している。またそのために、半導体チップ２１０、２２０上に形成される金属バンプも、円形外周線２６０の形状に沿うように円状に配置されている。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。

第２の実施形態の半導体装置２００は、以上のような構成とすることにより、２つの半導体チップ上に形成されたセンサ素子を高精度に近接配置することができるので、優れた機能安全性を実現することができる。さらに半導体装置２００は、リードに対して半導体チップをフリップチップ接続することにより、ワイヤーボンディング接続のために必要な厚さや面積のエポキシ樹脂封止が不要となるので、小型化の促進が可能である。また、インナーリード２３１ａ、２３１ｂの他端側の先端及び半導体チップ上の金属バンプを、半導体装置２００の中心から等距離に配置することで実装不良を低減し、品質を向上させている。

（第３実施形態）
以下に、第３の実施形態に係る半導体装置について、第２の実施形態に対して特徴的な部分を中心に説明する。

図６は、２つの半導体チップ３１０、３２０及び複数のリードが配置された第３の実施形態の半導体装置３００を、半導体チップ３１０側から透視して見た場合の平面図である。半導体チップ３２０（不図示）は、エポキシ樹脂３４０内の半導体チップ３１０の紙面奥側に、平面視における半導体チップ３１０との位置ばらつきを低減されて略同一の位置に配置されている。半導体チップ３１０、３２０は、位置ｘ_３で示す、半導体装置３００の中心であって半導体チップ３１０、３２０の中心である位置に形成されたセンサ素子や半導体集積回路が形成された表面と、その反対側の裏面を有している。図６においては、表面を紙面手前側に向けられた半導体チップ３２０と、表面を紙面奥側に向けられた半導体チップ３１０が、表面を対向させて配置されている。

リードは、第１リードと第２リードからなり、それぞれアウターリード３３２ａ、３３２ｂと、それらに接続されたエポキシ樹脂３４０内のインナーリード３３１ａ、３３１ｂとで構成される。インナーリード３３１ａ、３３１ｂは、紙面手前側の半導体チップ３１０の表面に上面を対向させ、紙面奥側の半導体チップ３２０の表面に下面を対向させている。図６においては、紙面左上と左下及び右中央の第１リードにおけるインナーリード３３１ａの上面が、半導体チップ３１０上の金属バンプと接続されている。また、紙面右上と右下及び左中央の第２リードにおけるインナーリード３３１ｂの下面が半導体チップ３２０上の金属バンプと接続されている。これらの構成は第２の実施形態と同様である。

インナーリード３３１ａ、３３１ｂは、それぞれ、一端がアウターリード３３２ａ、３３２ｂに接続され、他端がテーパー形状部３３３上に形成された金属メッキ３５０を介して半導体チップ３１０、３２０上の金属バンプに接続されている。インナーリード３３１ａ、３３１ｂに形成されているテーパー形状部３３３は、インナーリード３３１ａ、３３１ｂの一端から他端に向かう方向の延長上に半導体装置３００の中心位置である位置ｘ_３が設けられるように形成されている。また、インナーリード３３１ａ、３３１ｂの他端側の先端は、半導体装置３００の中心位置である位置ｘ_３を中心とした円形外周線３６０に基づいて、位置ｘ_３から等距離となるように円状に配置されていることは第２の実施形態と同様である。さらに第３の実施形態においては、インナーリード３３１ａ、３３１ｂの他端側の先端に、金属バンプとの接点を中心として円形となるような円形形状部分３７０を有している。このような構成とすることで、金属バンプとテーパー形状部３３３が接続する部分における局所的な荷重の偏りを低減し、この部分のねじれなどのような工程途中の実装不良を低減している。その他の構成は、第２の実施形態と同様である。

第３の実施形態の半導体装置３００は、以上のような構成とすることにより、２つの半導体チップ上に形成されたセンサ素子を高精度に近接配置することによる機能安全性の向上とともに、ワイヤーボンディング接続に対し、小型化の促進を可能としている。また、インナーリード３３１ａ、３３１ｂの他端側の先端及び半導体チップ上の金属バンプを、半導体装置３００の中心から等距離に配置し、さらにインナーリード３３１ａ、３３１ｂの他端側の先端を円形形状とすることで実装不良を低減し、品質を向上させている。

（第４実施形態）
以下に、第４の実施形態に係る半導体装置について、第３の実施形態に対して特徴的な部分を中心に説明する。

図７は、２つの半導体チップ４１０、４２０及び複数のリードが配置された第４の実施形態の半導体装置４００を、半導体チップ４１０側から透視して見た場合の平面図である。半導体チップ４２０（不図示）は、エポキシ樹脂４４０内の半導体チップ４１０の紙面奥側に、平面視における半導体チップ４１０との位置ばらつきを低減されて略同一の位置に配置されている。半導体チップ４１０、４２０は、位置ｘ_４で示す、半導体装置４００の中心であって半導体チップ４１０、４２０の中心である位置に形成されたセンサ素子や半導体集積回路が形成された表面と、その反対側の裏面を有している。図７においては、表面を紙面手前側に向けられた半導体チップ４２０と、表面を紙面奥側に向けられた半導体チップ４１０が、表面を対向させて配置されている。

リードは、第１リードと第２リードからなり、それぞれアウターリード４３２ａ、４３２ｂと、それらに接続されたエポキシ樹脂４４０内のインナーリード４３１ａ、４３１ｂとで構成される。インナーリード４３１ａ、４３１ｂは、紙面手前側の半導体チップ４１０の表面に上面を対向させ、紙面奥側の半導体チップ４２０の表面に下面を対向させている。図７においては、紙面左上と左下及び右中央の第１リードにおけるインナーリード４３１ａの上面が、半導体チップ４１０上の金属バンプと接続されている。また、紙面右上と右下及び左中央の第２リードにおけるインナーリード４３１ｂの下面が半導体チップ４２０上の金属バンプと接続されている。これらの構成は第３の実施形態と同様である。

インナーリード４３１ａ、４３１ｂは、それぞれ、一端がアウターリード４３２ａ、４３２ｂに接続され、他端がテーパー形状部４３３上に形成された金属メッキ４５０を介して半導体チップ４１０、４２０上の金属バンプに接続されている。インナーリード４３１ａ、４３１ｂに形成されているテーパー形状部４３３は、インナーリード４３１ａ、４３１ｂの一端から他端に向かう方向の延長上に半導体装置４００の中心位置である位置ｘ_４が設けられるように形成されている。また、インナーリード４３１ａ、４３１ｂの他端側の先端は、半導体装置４００の中心位置である位置ｘ_４を中心とした円形外周線４６０に基づいて、位置ｘ_４から等距離となるように円状に配置されている。また、インナーリード４３１ａ、４３１ｂの他端側の先端に、金属バンプとの接点を中心として円形となるような円形形状部分４７０を有している。これらの構成は、第３の実施形態と同様である。さらに第４の実施形態においては、インナーリード４３１ａ、４３１ｂの他端側の先端の円形形状部分の中心の金属バンプとの接点に、半導体チップ接続部４８０が設けられている。

図８は、図７において半導体装置４００をＢ－Ｂ’線に沿って切断した場合の断面図である。紙面下側に表面を向けた半導体チップ４１０は、紙面右側の表面上に金属バンプ４１１を有し、右側のインナーリード４３１ａの金属メッキ（不図示）が形成された半導体チップ接続部４８０とフリップチップ接続されている。金属バンプ４１１は、再配線層４１３を介して半導体チップ４１０の表面上に形成されたパッドなどの電極４１２と電気的に接続され、周囲は絶縁層４１４によって絶縁されている。また、紙面上側に表面を向けた半導体チップ４２０も同様に、紙面左側の表面上に金属バンプ４２１を有し、左側のインナーリード４３１ｂの金属メッキ（不図示）が形成された半導体チップ接続部４８０とフリップチップ接続されている。金属バンプ４２１は、再配線層４２３を介して半導体チップ４２０の表面上に形成されたパッドなどの電極４２２と電気的に接続され、周囲は絶縁層４２４によって絶縁されている。インナーリード４３１ａ、４３１ｂに形成された金属メッキ及び半導体チップ接続部４８０は、金属バンプ４１１、４２１が左右どちらに配置されていてもよいように、インナーリード４３１ａ、４３１ｂの上面及び下面の双方に形成されている。さらに半導体チップ接続部４８０は、それぞれインナーリード４３１ａ、４３１ｂの内側方向（紙面縦方向）に向かう凹部を有しており、半導体チップ４１０、４２０上の金属バンプ４１１、４２１は、その凹部に接して接続されている。

図９は、インナーリード４３１ａの、半導体チップ４１０、４２０と接続される他端を紙面左側に向けて拡大して示した断面図である。インナーリード４３１ａの他端は、断面視においてテーパー形状となる部分を有している。すなわち、インナーリード４３１ａの一端から他端に向かうに従い、上面及び下面がインナーリード４３１ａの内側方向に厚みを減じる構成のテーパー形状部４３３が設けられている。テーパー形状部４３３によってインナーリード４３１ａの厚みが減じられていることにより、上面及び下面に接続される半導体チップ４１０、４２０表面に形成されたセンサ素子が近接配置され、センサ素子間の検出値ずれが抑制されている。一方、インナーリード４３１ａ自体の機械的強度は、一端側の太さによって保たれているので、実装時の応力等による変形や破壊は抑制されている。このような構成は第１の実施形態と同様である。

第４の実施形態の半導体チップ接続部４８０は、テーパー形状部４３３内の半導体チップ４１０、４２０表面に形成された金属バンプ４１１、４２１に対向する位置に設けられている。この半導体チップ接続部４８０は、インナーリード４３１ａ、４３１ｂの内側方向に向かう球面状の凹部を備え、金属バンプ４１１、４２１が有する球面状の凸部表面に対応する。半導体チップ接続部４８０の凹部内には、金属バンプ４１１、４２１と溶融接合させるための金属メッキ４５０が形成されている。凹部を備えた半導体チップ接続部４８０及び金属メッキ４５０は、あらかじめ全てのインナーリード４３１ａ、４３１ｂのテーパー形状部４３３内における上面及び下面に設けられている。

第４の実施形態においては、半導体チップ接続部４８０が凹部を備えることにより、金属バンプ４１１、４２１と半導体チップ接続部４８０との接続面積が増大し、接続強度の増大とともに接続部の抵抗値の低減が実現でき、接続部の信頼性が向上する。また、半導体チップ接続部４８０の凹部が金属バンプ４１１、４２１の位置合わせにおけるガイドとなり、２つの半導体チップの平面視における位置ずれが低減される。さらに、半導体チップ接続部４８０の凹部の深さの分だけ、２つの半導体チップ４１０、４２０の表面が近づくので、半導体チップ表面に形成されたそれぞれのセンサ素子の検出ずれが抑制される。

第４の実施形態の半導体装置４００は、以上のような構成とすることにより、２つの半導体チップ上に形成されたセンサ素子を高精度に近接配置することによる機能安全性の向上とともに、ワイヤーボンディング接続に対し、小型化の促進を可能としている。また、インナーリード４３１ａ、４３１ｂの他端側の先端及び半導体チップ上の金属バンプを、半導体装置４００の中心から等距離に配置し、インナーリード４３１ａ、４３１ｂの他端側の先端を円形形状とすることで実装不良を低減し、品質を向上させている。さらに、半導体装置４００は、インナーリード４３１ａ、４３１ｂの他端側の先端に凹部を備えた半導体チップ接続部４８０が設けられることにより、２つのセンサ素子の位置精度の向上と接続部の信頼性の向上を実現している。このような凹部を有する半導体チップ接続部は、この構成に限られず、第１の実施形態や第２の実施形態のテーパー形状部に設けても構わない。

本発明は上記実施形態に限定されず、また本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更や組み合わせが可能であることは言うまでもない。

例えば、半導体チップの３辺以上の方向に端子を有する構成の半導体装置であっても本発明を適用することができる。図１０は、半導体チップ５１０、５２０の４辺方向に端子が設けられた半導体装置５００の透視斜視図である。チップサイズや端子数にもよるが、ここでは、インナーリード５３１ａ、５３１ｂを半導体チップ５１０、５２０の４辺に対応する４方向に配置し、それぞれのインナーリード５３１ａ、５３１ｂをアウターリード５３２ａ、５３２ｂへ接続してエポキシ樹脂５４０外に露出させている。このような構成の半導体装置５００に、先に述べた第２の実施形態で採用したインナーリードの配置や、第４の実施形態で説明した半導体チップ接続部を必要に応じ個別に組み合わせることができる。

また、第１の半導体チップには第１のリードを電気的に接続し、第２の半導体チップには第１のリードと異なる第２のリードを電気的に接続する構成としたが、第１のリード及び第２のリードが共用可能であれば、第１のリードと第２のリードは同一であっても構わない。第１の半導体チップは常にリードの上面側に接続され、第２の半導体チップは常にリードの下面側に接続されるので、同一リードへの電気的接続であっても２つの半導体チップの接続が阻害されることはない。

また、半導体チップに搭載される、周囲の状況を検出するためのセンサ素子は、ＭＥＭＳデバイスのような構造体を備えていても構わない。例えば、半導体チップ上の容量電極やピエゾ抵抗素子などを有するＭＥＭＳデバイスが、梁構造やダイヤフラム構造を備え、その変形量を検出するようなセンサ素子の構成であってもよい。

また、インナーリードの他端と半導体チップの接続は、金属バンプを用いたフリップチップ接続としたが、導電粒子を含んだペーストなどによる異方性導電接続であっても構わない。すなわち接続材料は、インナーリードの他端と半導体チップ上の電極との間の電気的接続を確保できる導電性材料であればよく、金属バンプに限られるものではない。

さらに、本実施形態においてガルウィング型のアウターリードを用いて外部端子としているが、ノンリードタイプの半導体装置であっても同様の効果を得ることができる。

１１０、１２０、２１０、２２０、３１０、３２０、４１０、４２０、５１０、５２０ 半導体チップ
１１１、１２１、４１１、４２１ 金属バンプ
１１２、１２２、４１２、４２２ 電極
１１３、１２３、４１３、４２３ 再配線層
１１４、１２４、４１４、４２４ 絶縁層
１３１ａ、１３１ｂ、２３１ａ、２３１ｂ、３３１ａ、３３１ｂ、４３１ａ、４３１ｂ、５３１ａ、５３１ｂ インナーリード
１３２ａ、１３２ｂ、２３２ａ、２３２ｂ、３３２ａ、３３２ｂ、４３２ａ、４３２ｂ、５３２ａ、５３２ｂ アウターリード
１３３、２３３、３３３、４３３ テーパー形状部
１４０、２４０、３４０、４４０、５４０ エポキシ樹脂
１５０、２５０、３５０、４５０ 金属メッキ
２６０、３６０、４６０ 円形外周線
３７０、４７０ 円形形状部分
４８０ 半導体チップ接続部

Claims (10)

1. 上面及び下面を有し、断面視において一端から他端に向かう方向にテーパーを有するテーパー形状部が前記他端に設けられたリードと、
   第１の電極が表面に形成された第１の半導体チップと、
   第２の電極が表面に形成された第２の半導体チップと、
   前記第１の半導体チップ及び前記第２の半導体チップを覆う封止体と、を有し、
   前記第１の電極は、前記リードにおける前記テーパー形状部の上面と電気的に接続され、前記第２の電極は、前記リードにおける前記テーパー形状部の下面と電気的に接続されている半導体装置。
2. 前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップが、平面視において重なりを有し、前記第１の半導体チップの前記表面と前記第２の半導体チップの前記表面とが対向している請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記第１の半導体チップが第１のセンサ素子を備え、前記第２の半導体チップが第２のセンサ素子を備え、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップが同一の機能を有し、平面視において前記第１のセンサ素子と前記第２のセンサ素子が同一の位置に設けられている請求項２に記載の半導体装置。
4. 平面視において、前記第１の半導体チップの中心位置、前記第２の半導体チップの中心位置及び前記半導体装置の中心位置が、同一の位置である請求項３に記載の半導体装置。
5. 前記半導体装置の中心位置が、前記テーパー形状部の前記一端から前記他端に向かう方向の延長上に設けられている請求項４に記載の半導体装置。
6. 前記リードの前記他端が、平面視において前記半導体装置の中心位置を中心とした円の外周上に配置されている請求項５に記載の半導体装置。
7. 平面視において、前記テーパー形状部に円形形状部分を備える請求項１乃至６のいずれか一項に記載の半導体装置。
8. 前記テーパー形状部の前記第１の半導体チップ及び前記第２の半導体チップに対向する位置に、内側方向に向かう凹部を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の半導体装置。
9. 前記テーパー形状部の上面及び下面に金属メッキが形成され、
   前記第１の半導体チップは、前記第１の電極と電気的に接続された第１の金属バンプを有し、
   前記第２の半導体チップは、前記第２の電極と電気的に接続された第２の金属バンプを有する請求項１乃至８のいずれか一項に記載の半導体装置。
10. 前記リードが第１のリードと第２のリードを含み、
    前記第１の電極は、前記第１のリードにおける前記テーパー形状部の上面と電気的に接続され、
    前記第２の電極は、前記第２のリードにおける前記テーパー形状部の下面と電気的に接続されている請求項１乃至９のいずれか一項に記載の半導体装置。

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