JP2002093831A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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semiconductor element
semiconductor device
semiconductor
manufacturing
wiring board
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Michio Horiuchi
道夫 堀内
Takashi Kurihara
孝 栗原
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Shinko Electric Industries Co Ltd
Original Assignee
Shinko Electric Industries Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 取り付け高さが低減されると同時に均一化さ
れ、個々のチップ取り付けのための煩雑な工程が必要な
く、製造歩留りが向上し、チップの厚さばらつきに影響
されずに半導体装置の高さが均一化でき、電気試験の一
括実行が可能な半導体装置およびその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 上面23A に配線パターン22を備えた配線
基板23の貫通孔24内に半導体素子25がアクティブ面25A
を上向きにして収容され、アクティブ面25A の電極端子
25E がボンディングワイヤ26により配線パターン22と接
続され、封止樹脂層27によって、ボンディングワイヤ26
と半導体素子25とが一体に封止され且つ半導体素子25が
貫通孔24内に固定されており、配線基板23の下面23B 、
半導体素子25の下向きの背面25B 、および封止樹脂層27
の下面27B が、研削および研磨により同一平面として仕
上げられている半導体装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置および
その製造方法に関し、特に薄型パッケージとしての半導
体装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体素子（ＬＳＩ等の半導体チ
ップ）を搭載した薄型パッケージとしての半導体装置
は、多ピン化、接続端子ピッチの縮小、装置全体の薄型
化・小型化に最も良く適応しうるＴＣＰ（テープ・キャ
リア・パッケージ）が普及している。
【０００３】ＴＣＰは、ＴＡＢ（テープ・オートメイテ
ド・ボンディング）方式により半導体素子を絶縁性のテ
ープ状基材（通常は樹脂フィルム）に搭載して製造され
る。典型的には、先ず、所定パターンの開口部を設けた
樹脂フィルムに銅箔を貼り付けた後、銅箔をエッチング
によりパターニングして所定の銅リードを形成する。次
に、半導体素子（半導体チップ）を樹脂フィルムの開口
部内に位置決めして保持し、チップの複数の接続端子
（一般には金バンプ）と樹脂フィルム上の対応する複数
の銅リードとを接合した後、半導体チップと銅リードの
一部を樹脂封止することにより、１つの半導体パッケー
ジ単位が完成する。そして、樹脂フィルムを断続的に送
りながら各開口部毎に上記の操作を繰り返すことによ
り、１つのフィルム上に多数の半導体パッケージ単位が
形成される。最後に、フィルムの長手方向に沿って多数
形成された各半導体パッケージ単位を相互間で切断分離
することにより、個々の半導体パッケージとしての半導
体装置が得られる。
【０００４】図１は、半導体チップとＴＣＰのリードを
接続した後の従来の半導体装置を示す斜視図であり、個
々のＴＣＰをテープから切断する前の状態を示す。ＴＣ
Ｐ１０は、樹脂フィルム（例えばポリイミド樹脂フィル
ム）１を基材として使用し、その上に銅箔のエッチング
により形成したリード２を有している。また、樹脂フィ
ルム１の両側縁には、フィルム送りのためスプロケット
ホール３が開けられている。さらに、樹脂フィルム１の
中央部には、図示されるように半導体チップ４を収容す
るための開口（一般に、「デバイスホール」と呼ばれ
る）５およびウインドウホール９も開けられている。
【０００５】半導体チップとパッケージのリードの接続
の状態を、図１の半導体装置の中心部を拡大した図２の
断面図に示す。半導体チップ４は、樹脂フィルム１のデ
バイスホール５に位置決めして配置された後、その電極
上のバンプ（通常、金メッキからなる突起）６にリード
２の先端が接合される。このリードの接合は、通常、専
用のボンディングツールを使用して一括ボンディングで
行われる。なお、銅からなるリード２の先端には、バン
プ６との接合を助けるため、ボンディング工程に先がけ
て予め金メッキなどが施される。最後に、図１には示さ
れていないが、半導体チップ４やリード６を周囲環境の
湿度、汚染などから保護するため、両者を包み込むよう
にして樹脂７で封止する。封止用の樹脂７としては、例
えば、エポキシ樹脂が使用される。
【０００６】しかし、上記従来の半導体装置には下記
（ａ）〜（ｅ）の問題があった。 （ａ）樹脂フィルムへの半導体チップの取り付け高さの
低減に限界があるため、半導体装置の薄型化に限界があ
る。すなわち、半導体素子の固定は、樹脂フィルムの開
口部内に梁状に細長く突き出た銅リードでなされるた
め、取り付け強度を確保するには、銅リード、その支持
部材となる樹脂フィルム、そして装置全体にある程度以
上の厚さが必要である。仮に樹脂封止部で補強させると
すると、広い範囲を厚く封止しなければならないが、広
い範囲に渡って封止の完全性を確保することは困難であ
り、厚く封止すると薄型化に逆行する。
【０００７】（ｂ）半導体装置の薄型化に必要な薄く脆
く反り易い半導体チップは、個々に特別なキャリアを要
するなど取り扱いが非常に煩雑で多数の工程を要するだ
けでなく、製造歩留りの向上も困難である。 （ｃ）個々の半導体チップを１つ１つ樹脂フィルムの開
口部に位置合わせして接合する必要があるので、多数の
半導体パッケージを製造するには製造工程が煩雑で長く
なる。
【０００８】（ｄ）半導体チップを複数層に積層した素
子積層型半導体装置は、個々の半導体チップを樹脂フィ
ルムの開口部に位置合わせ・ボンディングして取り付け
る必要があるので、製造工程が更に煩雑で長くなる。 （ｅ）個々のチップに厚さのばらつきがある上、個々の
取り付け高さにもばらつきがある結果、半導体装置に高
さのばらつきが生ずるため、電気的試験を半導体パッケ
ージ単位に切断分離する前に一括して行うことが困難で
ある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題を解消し、取り付け高さを低減すると同時に均
一化し、個々のチップ取り付けのための煩雑な工程を必
要とせず、製造歩留りを向上し、チップの厚さばらつき
に影響されずに半導体装置の高さを均一化し、電気試験
の一括実行が可能な薄型半導体パッケージとしての半導
体装置およびその製造方法を提供することを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１発明によれば下記（１）〜（３）が提供され
る。 （１）上面に配線パターンを備えた配線基板の貫通孔内
に半導体素子がアクティブ面を上向きにして収容され、
該アクティブ面の電極端子がボンディングワイヤにより
該配線パターンと接続され、封止樹脂層によって、該ボ
ンディングワイヤと該半導体素子とが一体に封止され且
つ該半導体素子が該貫通孔内に固定されており、該配線
基板の下面、該半導体素子の下向きの背面、および該封
止樹脂層の下面が、研削により同一平面として仕上げら
れていることを特徴とする半導体装置。
【００１１】（２）上記（１）記載の半導体装置を製造
する方法であって、貫通孔と上面の配線パターンとを備
えた配線基板の下面に、仮支持板を接合して該貫通孔に
底部を画定する工程、該底部に、背面を下向きにして半
導体素子を接合する工程、該半導体素子の上向きのアク
ティブ面の電極端子と該配線パターンとをボンディング
ワイヤにより接続する工程、封止樹脂によって、該ボン
ディングワイヤと該半導体素子とを一体に封止し且つ該
半導体素子を該貫通孔内に固定する工程、該仮支持板を
除去する工程、および該配線基板の下面、該半導体素子
の下向きの背面、および該封止樹脂層の下面を、研削に
より同一平面として仕上げる工程、を含むことを特徴と
する半導体装置の製造方法。
【００１２】（３）上記（２）記載の製造方法におい
て、前記配線基板は半導体装置形成用の領域を多数有
し、該領域の各々において上記（２）記載の全工程を行
うことにより該配線基板に多数の半導体装置を一括して
形成した後に、該配線基板を個々の該領域間で切断して
個々の半導体装置に分離することを特徴とする半導体装
置の製造方法。前記の目的を達成するために、第２発明
によれば下記（４）〜（６）が提供される。
【００１３】（４）リード部を有するリードフレームの
貫通孔内に半導体素子がアクティブ面を上向きにして収
容され、該アクティブ面の電極端子がボンディングワイ
ヤにより該リード部の上面と接続され、封止樹脂層によ
って、該ボンディングワイヤと該半導体素子とが一体に
封止され且つ該半導体素子が該貫通孔内に固定されてお
り、該リードフレームの下面、該半導体素子の下向きの
背面、および該封止樹脂層の下面が、研削により同一平
面として仕上げられていることを特徴とする半導体装
置。
【００１４】（５）上記（４）記載の半導体装置を製造
する方法であって、リード部を有する平面部と半導体素
子を収容する容器部とを有するリードフレームであっ
て、該容器部の底部が該平面部の下面より下方へ張り出
し且つ該容器部の上端が開口して該平面部に連続してい
るリードフレームを形成する工程、該容器部内の底面上
に、アクティブ面が上向きに且つ該平面部の下面より上
方になるように半導体素子を接合する工程、該アクティ
ブ面の電極端子と該リードフレームの該リード部の上面
とをボンディングワイヤにより接続する工程、封止樹脂
層によって、該ボンディングワイヤと該半導体素子とを
一体に封止し且つ該半導体素子を該容器部内に固定する
工程、および該リードフレームの該容器部、該半導体素
子、および該封止樹脂層を、下方から研削することによ
り、該リードフレームの該容器部を実質的に除去し、該
リードフレームの該平面部の下面、該半導体素子の下向
きの背面、および該封止樹脂層の下面を、同一平面とし
て仕上げる工程、を含むことを特徴とする半導体装置の
製造方法。
【００１５】（６）上記（５）記載の製造方法におい
て、前記リードフレームは半導体装置形成用の領域を多
数有し、該領域の各々において上記（５）記載の全工程
を行うことにより該リードフレームに多数の半導体装置
を一括して形成した後に、該リードフレームを個々の該
領域間で切断して個々の半導体装置に分離することを特
徴とする半導体装置の製造方法。前記の目的を達成する
ために、第３発明によれば下記（７）〜（９）が提供さ
れる。
【００１６】（７）貫通孔と上面の配線パターンとを備
えた配線基板の下面に、半導体素子のアクティブ面が接
合されて該貫通孔に底部が画定され、該底部を画定する
該アクティブ面の電極端子が、該貫通孔を通るボンディ
ングワイヤにより該配線パターンと接続され、封止樹脂
層によって、該貫通孔が充填され且つ該ボンディングワ
イヤが封止されており、該半導体素子の下向きの背面が
研削により仕上げられていることを特徴とする半導体装
置。
【００１７】（８）上記（７）記載の半導体装置を製造
する方法であって、貫通孔と上面の配線パターンとを備
えた配線基板を形成する工程、該配線基板の下面に半導
体素子のアクティブ面を接合して該貫通孔に底部を画定
する工程、該底部を画定する該アクティブ面の電極端子
と該配線パターンとを、該貫通孔を通るボンディングワ
イヤにより接続する工程、封止樹脂層によって、該貫通
孔を充填し且つ該ボンディングワイヤを封止する工程、
および該半導体素子の下向きの背面を研削により平面と
して仕上げる工程、を含むことを特徴とする半導体装置
の製造方法。
【００１８】（９）上記（８）記載の製造方法におい
て、前記配線基板は半導体装置形成用の領域を多数有
し、該領域の各々において上記（８）記載の全工程を行
うことにより該配線基板に多数の半導体装置を一括して
形成した後に、該配線基板を個々の該領域間で切断して
個々の半導体装置に分離することを特徴とする半導体装
置の製造方法。
【００１９】前記の目的を達成するために、第４発明に
よれば下記（１０）〜（１２）が提供される。 （１０）下面の配線パターンに接続されたパッド部を有
する上面を備えた配線基板の該上面に、アクティブ面を
下方に向けた半導体素子がフリップチップボンディング
により接続され、アンダーフィル材によって、該半導体
素子の側面が覆われ且つ該半導体素子の該アクティブ面
と該配線基板の該上面との間隙が充填されており、該半
導体素子の上向きの背面および該側面を覆うアンダーフ
ィル材の上面が研削により同一平面として仕上げられて
いることを特徴とする半導体装置。
【００２０】（１１）上記（１０）記載の半導体装置を
製造する方法であって、下面に配線パターンを備えた配
線基板を用意する工程、該配線基板の上面に、アクティ
ブ面を下方に向けて半導体素子をフリップチップボンデ
ィングにより接続する工程、アンダーフィル材によっ
て、該半導体素子の周囲と、該半導体素子の該アクティ
ブ面と該配線基板の該上面との間隙を充填する工程、お
よび該半導体素子の上向きの背面を研削および研磨によ
り平面として仕上げる工程、を含むことを特徴とする半
導体装置の製造方法。
【００２１】（１２）上記（１１）記載の製造方法にお
いて、前記配線基板は半導体装置形成用の領域を多数有
し、該領域の各々において上記（１１）記載の全工程を
行うことにより該配線基板に多数の半導体装置を一括し
て形成した後に、該配線基板を個々の該領域間で切断し
て個々の半導体装置に分離することを特徴とする半導体
装置の製造方法。
【００２２】更に、第５発明によれば下記（１３）〜
（１５）が提供される。 （１３）前記（１）、（４）、（７）および（１０）の
いずれか１項記載の半導体装置の、前記研削により仕上
げられた前記半導体素子の背面に、別の半導体素子の背
面が接合されていることを特徴とする素子積層型半導体
装置。
【００２３】（１４）上記（１３）記載の素子積層型半
導体装置を製造する方法であって、前記（２）、
（５）、（８）および（１１）のいずれか１項記載の方
法において、全工程を行った後に、前記研削により仕上
げられた前記半導体素子の背面に、別の半導体素子の背
面を接合することを特徴とする素子積層型半導体装置の
製造方法。
【００２４】（１５）上記（１４）記載の製造方法にお
いて、前記配線基板またはリードフレームは半導体装置
形成用の領域を多数有し、該領域の各々において前記
（２）、（５）、（８）および（１１）のいずれか１項
記載の全工程を行うことにより該配線基板またはリード
フレームに多数の半導体装置を一括して形成した後に、
該半導体装置の研削により仕上げられた前記半導体素子
の背面にそれぞれ別の半導体素子の背面を接合し、その
後、該配線基板またはリードフレームを個々の該領域間
で切断して個々の半導体装置に分離することを特徴とす
る素子積層型半導体装置の製造方法。
【００２５】
【発明の実施の形態】本発明の半導体装置は、半導体素
子のアクティブ面側と配線パターンとの電気的な接続お
よび半導体素子と配線基板またはリードフレームとの機
械的固定（封止）を行った後に、半導体素子の背面側の
研削および研磨により素子厚さを減少させて得られる構
造としたことにより、上記従来技術の問題が解消され、
取り付け高さが低減されると同時に均一化され、個々の
チップ取り付けのための煩雑な工程が必要なく、製造歩
留りが向上し、チップの厚さばらつきに影響されずに半
導体装置の高さが均一化でき、電気試験の一括実行が可
能になる。
【００２６】特に、本発明による構造を採用すれば、既
存の半導体アセンブリ設備および工程を用いて、薄型半
導体装置を安価に製造することができる点で、実用上極
めて有利である。更に、本発明による薄型半導体装置を
用いることにより、半導体装置を含む電子機器をより小
型薄型化することが可能になる。
【００２７】
【実施例】〔実施例１〕図３（１）および図５を参照し
て、第１発明による半導体装置およびその製造方法の望
ましい態様の一例を説明する。図３（１）に示した第１
発明による半導体装置１１は、上面２３Ａに配線パター
ン２２を備えた配線基板２３の貫通孔２４内に半導体素
子２５がアクティブ面２５Ａを上向きにして収容されて
いる。アクティブ面２５Ａの電極端子２５Ｅがボンディ
ングワイヤ２６により配線パターン２２と接続されてい
る。封止樹脂層２７によって、ボンディングワイヤ２６
と半導体素子２５とが一体に封止され且つ半導体素子２
５が貫通孔２４内に固定されている。配線基板２３の下
面２３Ｂ、半導体素子２５の下向きの背面２５Ｂ、およ
び封止樹脂層２７の下面２７Ｂが、研削および研磨によ
り同一平面として仕上げられている。配線パターン２２
の所定位置には外部接続端子としてのはんだボール２８
が形成されており、配線パターン２２の他の部分はソル
ダレジスト層２９で被覆されている。封止樹脂層２７の
外縁は樹脂で形成されたダム３０によって画定されてい
る。
【００２８】半導体装置１１は、図５（１）〜（３）に
示す手順により製造される。図５（１）は、配線基板２
３を仮支持板３１に接合した状態を示す。配線基板２３
は、種々の態様が可能であり、一例として、上面に銅箔
を貼り付けたガラス・エポキシ基板を用い、銅箔をエッ
チングして配線パターン２２を形成する。本実施例にお
いて用いる配線基板２３は、半導体装置形成用の領域を
多数含む多数個取り配線基板である。
【００２９】配線基板２３には、半導体素子を収容する
ための貫通孔２４が形成されている。配線パターン２２
の上面は、後工程（図５（３））ではんだボールを形成
するための開口２９Ａを除いて、ソルダレジスト層２９
で被覆されている。更に、後工程（図５（２））におい
て封止樹脂層の外縁を画定するために、貫通孔２４の上
縁を取り囲む枠状のダム３０が設けられている。ダム３
０の形成は、ディスペンサで樹脂を枠状に塗布した後、
硬化させることにより行う。
【００３０】上記のように用意した配線基板２３の下面
全体に、仮支持板３１を貼着、接着等により接合する。
仮支持板３１により貫通孔２４の下端が塞がれて底部が
画定される。仮支持板３１は、後工程（図５（３））に
おける研削・研磨の前に容易に剥離できるように、サー
モピール接着剤により配線基板２３に接着するか、研削
・研磨により容易に除去できる材質のものを用いる。仮
支持板３１としては、例えば安価なＦＲ−４基板または
ガラス繊維を含まない樹脂基板等を用いることができ
る。
【００３１】次に、図５（２）に示すように、貫通孔２
４の底部に半導体素子２５を背面２５Ｂを下向きにして
接合し、上向きのアクティブ面２５Ａに形成されている
電極端子２５Ｅと配線基板２３の配線パターン２２とを
ボンディングワイヤ２６により接続した後、封止樹脂層
２７を形成することにより半導体素子２５とボンディン
グワイヤ２６とを一体として封止すると共に半導体素子
２５を貫通孔２４内に固定する。封止樹脂層２７の形成
はポッティング等により行い、その際にダム３０は封止
樹脂が必要部位以外に流出するのを防止する。
【００３２】次に、図５（３）に示すように、仮支持板
３１を剥離または研削・研磨により除去した後、配線基
板２３の下面、半導体素子２５の下向きの背面、および
封止樹脂層２７の下面を研削および研磨して薄くし且つ
同一平面に仕上げる。必要に応じて、研削・研磨による
仕上げ面を、樹脂材の印刷、スプレーコーティング、樹
脂フィルム接着等により絶縁被覆することができる。
【００３３】その後、ソルダレジスト層２９の開口２９
Ａに露出している配線パターン２２上に、外部接続端子
としてのはんだボール２８を形成する。はんだボール２
８の形成は上記の研削・研磨の前に行ってもよい。最後
に、配線基板２３を各半導体装置形成用領域間で切断し
て、個々の半導体装置１１に分離する。
【００３４】〔実施例２〕図３（２）および図６を参照
して、第２発明による半導体装置およびその製造方法の
望ましい態様の一例を説明する。図３（２）に示した第
２発明による半導体装置１２は、上面３３Ａおよび下面
３３Ｂを有するリードフレーム３３の貫通孔３４内に、
半導体素子２５がアクティブ面２５Ａを上向きに収容さ
れている。アクティブ面２５Ａの電極端子２５Ｅがボン
ディングワイヤ２６によりリードフレーム３３の上面３
３Ａに接続されている。封止樹脂層２７によって、ボン
ディングワイヤ２６と半導体素子２５が一体に封止され
且つ半導体素子２５が貫通孔２４内に固定されている。
リードフレーム３３の下面３３Ｂ、半導体素子２５の下
向きの背面２５Ｂ、および封止樹脂層２７の下面２７Ｂ
が、研削および研磨により同一平面として仕上げられて
いる。
【００３５】半導体装置１２は、図６（１）〜（５）に
示す手順により製造される。先ず、図６（１）に示すＱ
ＦＰ等のダイパッドを有するリードフレーム３３を用意
する。プレス等により成形されており、平面部３３Ｐ
と、ダイパッドすなわち容器部３３Ｖとを備え、容器部
３３Ｖの底部ＶＢが平面部３３Ｐの下面３３Ｂより下方
へ張り出し且つ容器部３３Ｖの上端が開口して平面部３
３Ｐの上面３３Ａに連続している。リードフレーム３３
は、半導体装置形成用の領域を多数有する多数個取り用
のリードフレームである。ただし、図には１個の半導体
装置形成用領域を示してある。
【００３６】次に、図６（２）に示すように、容器部３
３Ｖの底面ＶＡ上に、アクティブ面２５Ａが上向きに且
つ平面部３３Ｐの下面３３Ｂより上方になるように、半
導体素子２５を接合した後、半導体素子２５のアクティ
ブ面２５Ａに形成されている電極端子２５Ｅを、ボンデ
ィングワイヤ２６により、リードフレーム３３の平面部
３３Ｐの一部を成すインナーリード部の上面３３Ａに接
続する。
【００３７】次に、図６（３）に示すように、トランス
ファモールディングにより半導体素子２５の樹脂封止を
行う。これにより形成された封止樹脂層２７によって、
ボンディングワイヤ２６と半導体素子２５とが一体に封
止され且つ半導体素子２５が容器部３３Ｖ内に固定され
る。
【００３８】次に、図６（４）に示すように、リードフ
レーム３３の容器部３３Ｖ、半導体素子２５、および封
止樹脂層２７を下方から研削および研磨することによ
り、容器部３３Ｖを実質的に除去し、リードフレーム３
３の平面部３３Ｐの下面３３Ｂ、半導体素子の下向きの
背面２５Ｂ、および封止樹脂層の下面２７Ｂを、同一平
面として仕上げる。必要に応じて、研削・研磨による仕
上げ面を、樹脂材の印刷、スプレーコーティング、樹脂
フィルム接着等により絶縁被覆することができる。
【００３９】最後に、図６（５）に示すように、リード
フレーム３３を各半導体装置形成用領域間で切断して、
個々の半導体装置１２に分離する。本実施例において
は、小型化のために、図示したように封止樹脂層２７の
外縁に沿って切断したが、更に外側の位置で切断して封
止樹脂層２７から外へアウターリードが突き出た形とす
ることもできる。
【００４０】〔実施例３〕図３（３）および図７を参照
して、第３発明による半導体装置およびその製造方法の
望ましい態様の一例を説明する。図３（３）に示した第
３発明による半導体装置１３は、貫通孔２４と上面２３
Ａの配線パターン２２とを備えた配線基板２３の下面２
３Ｂに、半導体素子２５のアクティブ面２５Ａが接合さ
れて貫通孔２４に底部を画定している。底部を画定する
アクティブ面２５Ａの電極端子２５Ｅが、貫通孔２４を
通るボンディングワイヤ２６により配線パターン２２と
接続されている。封止樹脂層２７によって、貫通孔２４
が充填され且つボンディングワイヤ２６が封止されてい
る。半導体素子２５の下向きの背面２５Ｂが研削および
研磨により仕上げられている。
【００４１】配線パターン２２の所定位置には外部接続
端子としてのはんだボール２８が形成されており、配線
パターン２２の他の部分はソルダレジスト層２９で被覆
されている。封止樹脂層２７の外縁は樹脂で形成された
ダム３０によって画定されている。本実施例の半導体装
置において、半導体素子２５と配線基板２３の大きさ
（平面積）はほぼ同一であっても良い。
【００４２】半導体装置１３は、図７（１）〜（４）に
示す手順により製造される。先ず、図７（１）に示すよ
うに、貫通孔２４と上面２３Ａの配線パターン２２を備
えた配線基板２３を用意する。配線基板２３は、種々の
態様が可能であり、一例として、上面に銅箔を貼り付け
たガラス・エポキシ基板を用い、銅箔をエッチングして
配線パターン２２を形成する。本実施例において用いる
配線基板２３は、半導体装置形成用の領域を多数含む多
数個取り配線基板である。
【００４３】配線パターン２２の上面は、後工程（図７
（４））ではんだボールを形成するための開口２９Ａを
除いて、ソルダレジスト層２９で被覆されている。更
に、後工程（図７（３））において封止樹脂層の外縁を
画定するために、貫通孔２４の上縁を取り囲む枠状のダ
ム３０が設けられている。ダム３０の形成は、ディスペ
ンサで樹脂を枠状に塗布した後、硬化させることにより
行う。
【００４４】次に、図７（２）に示すように、上記の配
線基板２３の下面２３Ｂの貫通孔２４を含む部分に、半
導体素子２５のアクティブ面２５Ａを接着剤等により接
合することにより、貫通孔２４の下端を塞いで底部を画
定する。
【００４５】次に、図７（３）に示すように、貫通孔２
４の底部を画定している半導体素子２５の上向きのアク
ティブ面２５Ａに形成されている電極端子２５Ｅと、配
線基板２３の配線パターン２２とを、ボンディングワイ
ヤ２６により接続した後、封止樹脂層２７を形成するこ
とにより貫通孔２４を充填し且つボンディングワイヤ２
６を封止する。封止樹脂層２７の形成はポッティング等
により行い、その際にダム３０は封止樹脂が必要部位以
外に流出するのを防止する。
【００４６】次に、図７（４）に示すように、半導体素
子２５の下向きの背面２５Ｂ研削および研磨して薄くし
且つ平面に仕上げる。必要に応じて、研削・研磨による
仕上げ面を、樹脂材の印刷、スプレーコーティング、樹
脂フィルム接着等により絶縁被覆することができる。
【００４７】その後、ソルダレジスト層２９の開口２９
Ａに露出している配線パターン２２上に、外部接続端子
としてのはんだボール２８を形成する。はんだボール２
８の形成は上記の研削・研磨の前に行ってもよい。最後
に、配線基板２３を各半導体装置形成用領域間で切断し
て、個々の半導体装置１３に分離する。
【００４８】なお、本実施例にて説明した図３（３）の
構造は、配線基板２３が半導体素子２５の上に配置され
る構造であるが、配線基板２３に代えて実施例２で説明
した図（２）の構造におけるリードフレーム３３を半導
体素子２５の上に配置することにより、特開平４−４４
３４７号公報等により知られているＬＯＣ（リードオン
チップ）構造においても薄型化が可能である。
【００４９】〔実施例４〕図３（４）および図８を参照
して、第４発明による半導体装置およびその製造方法の
望ましい態様の一例を説明する。図３（４）に示した第
４発明による半導体装置１４は、下面２３Ｂに配線パタ
ーン２２を備えた配線基板２３の上面２３Ａに、アクテ
ィブ面２５Ａを下方に向けた半導体素子２５がフリップ
チップボンディングにより接続されている。なお、配線
基板２３の上面にも、接続端子等を含む配線パターンが
形成されている。アンダーフィル材３７によって、半導
体素子２５の周囲と、半導体素子２５のアクティブ面２
５Ａと配線基板２３の上面２３Ａとの間隙が充填されて
いる。半導体素子２５の上向きの背面２５Ｂが研削およ
び研磨により平面として仕上げられている。
【００５０】半導体装置１４は、図８（１）〜（３）に
示す手順により製造される。先ず、図８（１）に示すよ
うに、下面２３Ｂに配線パターン２２を備えた配線基板
２３を用意する。配線基板２３は、種々の態様が可能で
あり、一例として、上面に銅箔を貼り付けたガラス・エ
ポキシ基板を用い、銅箔をエッチングして配線パターン
２２を形成する。本実施例において用いる配線基板２３
は、半導体装置形成用の領域を多数含む多数個取り配線
基板である。
【００５１】この配線基板２３の上面２３Ａに、アクテ
ィブ面２５Ａを下方に向けて半導体素子２５をフリップ
チップボンディングにより接続する。これにより、半導
体素子２５のアクティブ面２５Ａの電極端子２５Ｅが配
線基板２３の上面２３Ａの接続端子（図示せず）と接合
される。接続端子は配線基板２３内の導体部（図示せ
ず）を介して下面２３Ｂの配線パターン２２に電気的に
接続されている。
【００５２】次に、図８（２）に示すように、エポキシ
樹脂等のアンダーフィル材３７によって、半導体素子２
５の周囲と、半導体素子２５のアクティブ面２５Ａと配
線基板２３の上面２３Ａとの間隙を充填する。
【００５３】次に、図８（３）に示すように、半導体素
子２５の上向きの背面２５Ｂを研削および研磨して素子
２５を薄くし背面２５Ｂを平面に仕上げる。必要に応じ
て、研削・研磨による仕上げ面を、樹脂材の印刷、スプ
レーコーティング、樹脂フィルム接着等により絶縁被覆
することができる。その後、配線パターン２２にはんだ
ボール等の外部接続端子（図示せず）を形成する。外部
接続端子の形成は研削・研磨の前に行ってもよい。最後
に、配線基板２３を各半導体装置形成用領域間で切断し
て個々の半導体装置１４に分離する。
【００５４】〔実施例５〕図４および図９を参照して、
第５発明による積層型半導体装置およびその製造方法の
望ましい態様の一例を説明する。図４に示した第５発明
による半導体装置２０は、図３（４）に示した実施例４
の半導体装置１４の、研削・研磨により仕上げられた半
導体素子２５の背面に、別の半導体素子５５の背面が接
合されている素子積層型半導体装置である。ただし、図
４の半導体装置２０は、図３（４）に示した個々の半導
体素子２５の間に、上層の半導体素子５５と配線基板２
３とを電気的に接続するためのビア層５１が設けられて
いる。ビア層５１は、配線基板２３と同様な樹脂等の絶
縁基板５３に、これを貫通するビア５４を設けたもので
ある。
【００５５】上層の半導体素子５５の上向きのアクティ
ブ面５５Ａに形成されている電極端子５５Ｅが、ボンデ
ィングワイヤ５６によりビア５４の上端と接続されてい
る。ビア５４の下端は配線基板２３の上面に対応して設
けられている接続端子（図示せず）に接続しており、更
に配線基板２３内部の配線層（図示せず）を介して配線
基板２３の下面にある配線パターン２２と（あるいは更
に下層の半導体素子２５と）接続している。下層の半導
体素子２５と上層の半導体素子５５との背面同士の接合
は、下記に製造工程について説明するように、半硬化状
態の樹脂５２を下層の素子２５の背面に塗布し、上層の
素子５５をこの樹脂層５２上に配置した後、樹脂層５２
を硬化させることにより行われている。下層の素子２５
とビア層５１との間隙および配線基板２３の上面２３Ａ
との間隙は、アンダーフィル材３７により充填されてい
る。上層の素子５５は、下層の素子２５より大きくても
よいし（図４左）小さくてもよい（図４右）。また、１
個の素子２５の上に複数個の素子５５を搭載してもよ
い。
【００５６】半導体装置２０は、図９に示す手順により
製造される。先ず、図９（１Ａ）に示すように、下面２
３Ｂに配線パターン２２を備えた配線基板２３を実施例
３と同様にして多数個取配線基板として用意する。ただ
し、配線基板２３の上面２３Ａには、ビア層５１を設け
る。ビア層５１は、配線基板２３の基材と同様な樹脂等
の絶縁基板５３に、これを貫通する導電性材料でビア５
４を形成してある。絶縁基板５３には上層の素子５５を
収容するための窓５８が開口している。ビア層５１は配
線基板２３の全面に設けられており、多数個取に対応で
きる。ビア層５１の他の態様として、図９（１Ｂ）に示
すように、配線基板２３の基材と同様な樹脂等の絶縁ブ
ロック５３に、これを貫通する導電性材料でビア５４を
形成し、ビア５４の下端に配線基板２３との接続用端子
５７をはんだボール等により形成した接続用部品とし、
これを半導体素子２５をフリップチップ接続する際に共
に配線基板２３に搭載してもよい。これにより、配線基
板２３とビア層５１を一体とする場合よりも基板の構造
が簡単にすることができる。この態様も、多数個取に対
応できる。
【００５７】ビア層５３の窓５８内に露出している配線
基板２３の上面２３Ａに、アクティブ面２５Ａを下方に
向けて半導体素子２５をフリップチップボンディングに
より接続する。これにより、半導体素子２５のアクティ
ブ面２５Ａの電極端子２５Ｅが配線基板２３の上面２３
Ａの接続端子（図示せず）と接合される。接続端子は配
線基板２３内の導体部（図示せず）を介して下面２３Ｂ
の配線パターン２２に電気的に接続されている。
【００５８】次に、図９（２）に示すように、エポキシ
樹脂等のアンダーフィル材３７によって、半導体素子２
５の周囲と、半導体素子２５のアクティブ面２５Ａと配
線基板２３の上面２３Ａとの間隙を充填する。
【００５９】次に、図９（３）に示すように、半導体素
子２５の上向きの背面２５Ｂ、アンダーフィル材３７の
上面、およびビア層５１の上面を研削および研磨して、
素子２５を含む全体を薄くし、素子２５の背面２５Ｂ、
アンダーフィル材３７の上面、およびビア層５１の上面
を全体として同一平面に仕上げる。必要に応じて、研削
・研磨による仕上げ面を、樹脂材の印刷、スプレーコー
ティング、樹脂フィルム接着等により絶縁被覆すること
ができる。
【００６０】次に、図９（４）に示すように、半導体素
子２５の背面２５Ｂ上に（あるいは更に半導体素子２５
の周囲のアンダフィル材３７の上面に）、半硬化状態の
樹脂を塗布し、この樹脂塗布層５２上に別の半導体素子
５５を背面を下向きにして配置し、樹脂塗布層５２を硬
化させることにより、上層の半導体素子５５を下層の半
導体素子２５上に接合する。その後、ワイヤボンディン
グにより、上層素子５５の上向きアクティブ面５５Ａに
形成されている電極端子５５Ｅと、ビア５４の上端とを
ボンディングワイヤ５６で接続する。
【００６１】次いで、上層の半導体素子５５をトランス
ファモールド等の任意の方法で封止する。その後、配線
パターン２２にはんだボール等の外部接続端子（図示せ
ず）を形成する。最後に、配線基板２３を各半導体装置
形成用領域間で切断して個々の半導体装置２０に分離す
る。本実施例では、第４発明による実施例４の半導体装
置を用いた素子積層型半導体装置について説明したが、
これに限定する必要はなく、第１〜第３発明による実施
例１〜３の半導体装置についても同様に素子積層型半導
体装置を製造することができる。
【００６２】
【発明の効果】本発明によれば、取り付け高さが低減さ
れると同時に均一化され、個々のチップ取り付けのため
の煩雑な工程が必要なく、製造歩留りが向上し、チップ
の厚さばらつきに影響されずに半導体装置の高さが均一
化でき、電気試験の一括実行が可能になる。特に、本発
明による構造を採用すれば、既存の半導体アセンブリ設
備および工程を用いて、薄型半導体装置を安価に製造す
ることができる点で、実用上極めて有利である。更に、
本発明による薄型半導体装置を用いることにより、半導
体装置を含む電子機器をより小型薄型化することが可能
になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、半導体チップとＴＣＰのリードを接続
した後の従来の半導体装置を示す斜視図であり、個々の
ＴＣＰをリードから切断する前の状態を示す。
【図２】図２は、従来の半導体チップとパッケージのリ
ードの接続状態を、図１の半導体装置の中心部を拡大し
て示す断面図である。
【図３】図３（１）〜（４）は、第１発明〜第４発明の
半導体装置を示す断面図である。
【図４】図４は、図３（４）に示した第４発明の半導体
装置の半導体素子上に別の半導体素子を搭載した本発明
の素子積層型半導体装置を示す断面図である。
【図５】図５は、図３（１）に示す第１発明による半導
体装置の製造手順を示す断面図である。
【図６】図６は、図３（２）に示す第２発明による半導
体装置の製造手順を示す断面図である。
【図７】図７は、図３（３）に示す第３発明による半導
体装置の製造手順を示す断面図である。
【図８】図８は、図３（４）に示す第４発明による半導
体装置の製造手順を示す断面図である。
【図９】図９は、図４に示す本発明による素子積層型半
導体装置の製造手順を示す断面図である。
【符号の説明】
１１…第１発明による半導体装置 １２…第２発明による半導体装置 １３…第３発明による半導体装置 １４…第４発明による半導体装置 ２２…配線パターン ２３…配線基板 ２４…貫通孔 ２５…半導体素子 ２５Ａ…半導体素子２５のアクティブ面 ２５Ｂ…半導体素子２５の背面 ２５Ｅ…半導体素子２５の電極端子 ２６…ボンディングワイヤ ２７…封止樹脂層 ２７Ｂ…封止樹脂層の背面 ２８…外部接続端子（はんだボール） ２９…ソルダレジスト層 ２９Ａ…ソルダレジスト層２９の開口 ３０…ダム ３１…仮支持板 ３３…リードフレーム ３３Ａ…リードフレームの上面 ３３Ｂ…リードフレームの下面 ３３Ｐ…リードフレームの平面部 ３３Ｖ…リードフレームの容器部 ＶＡ…容器部の底面 ３７…アンダーフィル材 ５１…ビア層 ５２…接合用の樹脂層 ５３…絶縁基板または絶縁ブロック ５４…ビア ５５…半導体素子２５上に積層される別の半導体素子 ５５Ａ…半導体素子５５のアクティブ面 ５５Ｅ…半導体素子５５の電極端子 ５６…ボンディングワイヤ ５７…接続端子 ５８…ビア層５１の窓
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 25/065 Ｈ０１Ｌ 25/08 Ｚ 25/07 25/18 Ｆターム(参考） 4M109 AA01 BA03 BA07 CA04 CA21 DA06 DB15 GA10 5F044 KK02 LL01 QQ01 RR18 5F061 AA01 BA03 BA07 CA04 CA21 DD13 FA06 5F067 AA01 AB03 BE10 DE01 DF01

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 上面に配線パターンを備えた配線基板の
    貫通孔内に半導体素子がアクティブ面を上向きにして収
    容され、 該アクティブ面の電極端子がボンディングワイヤにより
    該配線パターンと接続され、 封止樹脂層によって、該ボンディングワイヤと該半導体
    素子とが一体に封止され且つ該半導体素子が該貫通孔内
    に固定されており、 該配線基板の下面、該半導体素子の下向きの背面、およ
    び該封止樹脂層の下面が、研削により同一平面として仕
    上げられていることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置を製造する方
    法であって、 貫通孔と上面の配線パターンとを備えた配線基板の下面
    に、仮支持板を接合して該貫通孔に底部を画定する工
    程、 該底部に、背面を下向きにして半導体素子を接合する工
    程、 該半導体素子の上向きのアクティブ面の電極端子と該配
    線パターンとをボンディングワイヤにより接続する工
    程、 封止樹脂によって、該ボンディングワイヤと該半導体素
    子とを一体に封止し且つ該半導体素子を該貫通孔内に固
    定する工程、 該仮支持板を除去する工程、および該配線基板の下面、
    該半導体素子の下向きの背面、および該封止樹脂層の下
    面を、研削により同一平面として仕上げる工程、を含む
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の製造方法において、前記
    配線基板は半導体装置形成用の領域を多数有し、該領域
    の各々において請求項２記載の全工程を行うことにより
    該配線基板に多数の半導体装置を一括して形成した後
    に、該配線基板を個々の該領域間で切断して個々の半導
    体装置に分離することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  4. 【請求項４】 リード部を有するリードフレームの貫通
    孔内に半導体素子がアクティブ面を上向きにして収容さ
    れ、 該アクティブ面の電極端子がボンディングワイヤにより
    該リード部の上面と接続され、 封止樹脂層によって、該ボンディングワイヤと該半導体
    素子とが一体に封止され且つ該半導体素子が該貫通孔内
    に固定されており、 該リードフレームの下面、該半導体素子の下向きの背
    面、および該封止樹脂層の下面が、研削および研磨によ
    り同一平面として仕上げられていることを特徴とする半
    導体装置。
  5. 【請求項５】 請求項４記載の半導体装置を製造する方
    法であって、 リード部を有する平面部と半導体素子を収容する容器部
    とを有するリードフレームであって、該容器部の底部が
    該平面部の下面より下方へ張り出し且つ該容器部の上端
    が開口して該平面部に連続しているリードフレームを形
    成する工程、 該容器部内の底面上に、アクティブ面が上向きに且つ該
    平面部の下面より上方になるように半導体素子を接合す
    る工程、 該アクティブ面の電極端子と該リードフレームの該リー
    ド部の上面とをボンディングワイヤにより接続する工
    程、 封止樹脂層によって、該ボンディングワイヤと該半導体
    素子とを一体に封止し且つ該半導体素子を該容器部内に
    固定する工程、および該リードフレームの該容器部、該
    半導体素子、および該封止樹脂層を、下方から研削する
    ことにより、該リードフレームの該容器部を実質的に除
    去し、該リードフレームの該平面部の下面、該半導体素
    子の下向きの背面、および該封止樹脂層の下面を、同一
    平面として仕上げる工程、を含むことを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
  6. 【請求項６】 請求項５記載の製造方法において、前記
    リードフレームは半導体装置形成用の領域を多数有し、
    該領域の各々において請求項５記載の全工程を行うこと
    により該リードフレームに多数の半導体装置を一括して
    形成した後に、該リードフレームを個々の該領域間で切
    断して個々の半導体装置に分離することを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
  7. 【請求項７】 貫通孔と上面の配線パターンとを備えた
    配線基板の下面に、半導体素子のアクティブ面が接合さ
    れて該貫通孔に底部が画定され、 該底部を画定する該アクティブ面の電極端子が、該貫通
    孔を通るボンディングワイヤにより該配線パターンと接
    続され、 封止樹脂層によって、該貫通孔が充填され且つ該ボンデ
    ィングワイヤが封止されており、 該半導体素子の下向きの背面が研削により仕上げられて
    いることを特徴とする半導体装置。
  8. 【請求項８】 請求項７記載の半導体装置を製造する方
    法であって、 貫通孔と上面の配線パターンとを備えた配線基板を形成
    する工程、 該配線基板の下面に半導体素子のアクティブ面を接合し
    て該貫通孔に底部を画定する工程、 該底部を画定する該アクティブ面の電極端子と該配線パ
    ターンとを、該貫通孔を通るボンディングワイヤにより
    接続する工程、 封止樹脂層によって、該貫通孔を充填し且つ該ボンディ
    ングワイヤを封止する工程、および該半導体素子の下向
    きの背面を研削により平面として仕上げる工程、を含む
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項９】 請求項８記載の製造方法において、前記
    配線基板は半導体装置形成用の領域を多数有し、該領域
    の各々において請求項８記載の全工程を行うことにより
    該配線基板に多数の半導体装置を一括して形成した後
    に、該配線基板を個々の該領域間で切断して個々の半導
    体装置に分離することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  10. 【請求項１０】 下面の配線パターンに接続されたパッ
    ド部を有する上面を備えた配線基板の該上面に、アクテ
    ィブ面を下方に向けた半導体素子がフリップチップボン
    ディングにより接続され、 アンダーフィル材によって、該半導体素子の側面が覆わ
    れ且つ該半導体素子の該アクティブ面と該配線基板の該
    上面との間隙が充填されており、 該半導体素子の上向きの背面および該側面を覆うアンダ
    ーフィル材の上面が研削により同一平面として仕上げら
    れていることを特徴とする半導体装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１０記載の半導体装置を製造す
    る方法であって、 下面の配線パターンに接続されたパッド部を有する上面
    を備えた配線基板を形成する工程、 該配線基板の上面に、アクティブ面を下方に向けて半導
    体素子をフリップチップボンディングにより接続する工
    程、 アンダーフィル材によって、該半導体素子の側面を覆い
    且つ該半導体素子の該アクティブ面と該配線基板の該上
    面との間隙を充填する工程、および該半導体素子の上向
    きの背面および該側面を覆うアンダーフィル材の上面を
    研削により同一平面として仕上げる工程、を含むことを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
  12. 【請求項１２】 請求項１１記載の製造方法において、
    前記配線基板は半導体装置形成用の領域を多数有し、該
    領域の各々において請求項１１記載の全工程を行うこと
    により該配線基板に多数の半導体装置を一括して形成し
    た後に、該配線基板を個々の該領域間で切断して個々の
    半導体装置に分離することを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  13. 【請求項１３】 請求項１、４、７および１０のいずれ
    か１項記載の半導体装置の、前記研削により仕上げられ
    た前記半導体素子の背面に、別の半導体素子の背面が接
    合されていることを特徴とする素子積層型半導体装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１３記載の素子積層型半導体装
    置を製造する方法であって、請求項２、５、８および１
    １のいずれか１項記載の方法において、全工程を行った
    後に、前記研削により仕上げられた前記半導体素子の背
    面に、別の半導体素子の背面を接合することを特徴とす
    る素子積層型半導体装置の製造方法。
  15. 【請求項１５】 請求項１４記載の製造方法において、
    前記配線基板またはリードフレームは半導体装置形成用
    の領域を多数有し、該領域の各々において請求項２、
    ５、８および１１のいずれか１項記載の全工程を行うこ
    とにより該配線基板またはリードフレームに多数の半導
    体装置を一括して形成した後に、該半導体装置の研削に
    より仕上げられた前記半導体素子の背面にそれぞれ別の
    半導体素子の背面を接合し、その後、該配線基板または
    リードフレームを個々の該領域間で切断して個々の半導
    体装置に分離することを特徴とする素子積層型半導体装
    置の製造方法。
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