JP2007157826A - 半導体装置およびその製造方法、並びにそのリードフレーム - Google Patents

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Fumihiko Ooka
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Abstract

【課題】複数の半導体チップを搭載した半導体装置の大きさをその大きさ以下に維持しながら、大型化された半導体チップを搭載する手段を提供する。
【解決手段】半導体装置1が、第1のパッド7aが形成された第1の領域7bと、第1の領域を囲む第2の領域とからなる第1の面を有する第1の半導体チップ7と、第1の半導体チップの第2の領域上に配置される第2の面4bと、第2の面に対向する第3の面4aと、第2の面に対向すると共に第3の面より1段低い第4の面6aとを備えた先端部を有する複数の接続端子4と、複数の接続端子の第3の面に搭載され、第2のパッド10aが形成された第5の面を有する第2の半導体チップ10とを有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、複数の半導体チップを備えた半導体装置およびその製造方法、並びにそのリードフレームに関する。
従来の半導体装置は、おもて面にパッドを形成した大型の半導体チップの裏面をダイパッドのおもて面に接合し、おもて面にパッドを形成した小型の第2の半導体チップの裏面をダイパッドの裏面に接合して搭載し、ダイパッドの裏面を、先端を大型の半導体チップの周縁の内側で、小型の半導体チップの側面に対向して近接させた接続端子のおもて面に接合し、接続端子のおもて面と大型の半導体チップのパッドとを、および接続端子の裏面と小型の半導体チップのパッドとを金属細線で接続した後に、大型および小型の半導体チップ等を樹脂で封止している(例えば、特許文献1参照。)。
特開平8−204104号公報(第3頁段落0014−段落0018、第1図)
近年、LSI等の半導体装置の大規模集積化が促進され、これに用いられる半導体チップは大型化の傾向にある。
一方、半導体装置を搭載する電子機器は、携帯の利便性等により小型化される傾向にあり、半導体装置を大型化することは困難な状況になってきている。
しかしながら、上述した従来の技術においては、ダイパッドの表裏に大型および小型の半導体チップのそれぞれ裏面を接合し、小型の半導体チップの側面に近接して対向させた先端を有する接続端子の先端部にダイパッドの裏面を接合しているため、小型の半導体チップを大型化させる場合には、接続端子の先端を大型化させた半導体チップの外側に位置させる必要があり、例えば2つの半導体チップが同じ大きさになると、接続端子の先端は大型化させた半導体チップの側面の外側に配置しなければならず、樹脂で封止された後の半導体装置の大きさが少なくとも大型化させた半導体チップの側面と接続端子の先端との距離に相当する分大きくなり、半導体装置が大型化するという問題がある。
また、2つの半導体チップが同じ大きさになると、ダイパッドの大きさを接続端子の先端部に接合できる大きさにしなければならず、大型の半導体チップのパッドに接続する金属細線の接続位置が外側に移動し、樹脂で封止された後の半導体装置の大きさが大きくなるという問題がある。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、複数の半導体チップを搭載した半導体装置の大きさをその大きさ以下に維持しながら、大型化された半導体チップを搭載する手段を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するために、第1のパッドが形成された第1の領域と、該第1の領域を囲む第2の領域とからなる第1の面を有する第1の半導体チップと、前記第1の半導体チップの前記第2の領域上に配置される第2の面と、該第2の面に対向する第3の面と、該第2の面に対向すると共に該第3の面より1段低い第4の面とを備えた先端部を有する複数の接続端子と、前記複数の接続端子の前記第3の面に搭載され、第2のパッドが形成された第5の面を有する第2の半導体チップと、を有することを特徴とする。
これにより、本発明は、接続端子の先端の位置による半導体チップの大きさへの制約を排除することができ、複数の半導体チップを搭載した半導体装置の大きさをそのままにして大型化された半導体チップを容易に搭載することができる。
以下に、図面を参照して本発明による半導体装置およびその製造方法の実施例について説明する。
図1は実施例の半導体装置の断面を示す説明図、図2は実施例のリードフレームの上面を示す説明図、図3は実施例の半導体装置の製造方法を示す説明図である。
図1において、1は半導体装置である。
2はリードフレームであり、図2に示すように長尺の薄板の長手方向に沿った両方の側縁部にスプロケットホール3が形成された金属板であって、その中央部には、対向配置された複数の接続端子4がプレス成形等により形成されており、その対向配置された複数の接続端子4のそれぞれの先端部を内側に含む領域に2点鎖線で示すチップ搭載領域5が設定されている。
本実施例の接続端子4には、接続端子4の端子おもて面4a(第3の面、)の先端部をチップ搭載領域5の周縁と先端との範囲内で1段低く切欠いた段差面6a(第4の面)を有する段部6がエッチング等により形成されており、その段部6と端子おもて面4aとの角部は先端とチップ搭載領域5の周縁との間の中央部に位置している。
接続端子4の端子おもて面4aには、その段部6の段差面6aが、接続端子4の端子裏面4b(第2の面)に接合される第1の半導体チップ7のおもて面(第1の面)に形成されたパッド7a(第1のパッド)に接続された金線等の金属細線8が接続される金属細線接続領域9a(第5の領域)として設定され、段部6の角部からチップ搭載領域5の周縁までの間の端子おもて面4aが、端子おもて面4aに接合される第2の半導体チップ10の裏面の接合領域11a(第4の領域)として設定され、チップ搭載領域5の外側に隣接した段差面6aと同等の領域の端子おもて面4aが、第2の半導体チップ10のおもて面(第5の面)に形成されたパッド10a(第2のパッド)に接続された金属細線8が接続される金属細線接続領域9b(第6の領域)として設定されている。
また、第1の半導体チップ7のおもて面には、複数のパッド7aを形成する領域として矩形のパッド形成領域7b(第1の領域)およびこれを囲む領域として接続端子4の端子裏面4bに接合される被接合領域(第2の領域)設定されている。
更に、接続端子4の端子裏面4bには、その先端からチップ搭載領域5の周縁、、つまり第1の半導体チップ7のおもて面に設定された被接合領域の周縁までの間の端子裏面4bが、端子裏面4bに接合される第1の半導体チップ7のおもて面の接合領域11b(第3の領域)として設定されている。
上記の接続端子4は、その先端の位置を図1に示すようにチップ搭載領域5の内側で、かつ第1の半導体チップ7のおもて面に形成されたパッド7aに重ならない位置、つまり第1の半導体チップ7のおもて面に設定されたパッド形成領域7bに重ならない位置まで延在させて形成されている。
また、チップ搭載領域5は、第2の半導体チップ10の裏面の外形形状と同等の大きさに設定されている。
第1の半導体チップ7および第2の半導体チップ10のそれぞれのおもて面に形成されたパッド7aおよび10aは、それぞれの半導体チップに形成された図示しない内部回路の所定の部位と電気的に接続しており、内部回路と接続端子4との間の信号の送受を中継する電極である。
また、接続端子4は、図示しない実装基板の回路端子に接続して外部との間の信号の送受を中継する端子である。
12は接合層であり、接続端子4に設定された接合領域11aおよび11bにペースト状の接合剤、例えば絶縁ペーストを塗布し、第2の半導体チップ10の裏面および第1の半導体チップ7のおもて面を密着させた後に、加熱等により接合剤を硬化させて形成される。
13は封止層であり、接続端子4の表裏に搭載された第1および第2の半導体チップ7、10や金属細線8および接続端子4の金属細線接続領域9a、9bを内側に含む領域として金属細線接続領域9bの外側に設定された図2に破線で示す封止層形成領域14に、エポキシ樹脂等の電気絶縁性等を有する封止樹脂を流し込み、これを加熱等により硬化させて形成され、半導体装置1の各部品を封止してそれらを保護する機能を有している。
なお、本実施例の半導体装置1の封止層13の外形形状は、幅(図2において紙面の左右方向をいう。)10mm、長さ(図2において紙面の上下方向をいう。)20mm、厚さ(図1において紙面の上下方向をいう。)1mm程度である。
また、本実施例の第1および第2の半導体チップ7、10は、同等の大きさに形成されている。
以下に、図3にPで示す工程に従って、本実施例の半導体装置の製造方法について説明する。
P1、接続端子4の先端をチップ搭載領域5の内側で、かつ第1の半導体チップ7のおもて面に形成されたパッド7aに重ならない位置まで延在させたリードフレーム2を形成し、その接続端子4のチップ搭載領域5の内側の先端部にハーフエッチングにより端子おもて面4aより1段低い段差面6aを有する段部6を形成する。
P2、両側の接続端子4の端子裏面4bの接合領域11bに図示しない接合剤用ノズルを用いて接合剤を塗布し、第1の半導体チップ7のおもて面を密着させた後に接合剤を加熱硬化させて接合し、接続端子4の端子裏面4bに第1の半導体チップ7を搭載する。
P3、第1の半導体チップ7の搭載後に、ワイヤボンダ等により第1の半導体チップ7のパッド7aと接続端子4の金属細線接続領域9a、つまり段部6の段差面6aとの間を金属細線8で接続する。
P4、第1の半導体チップ7のワイヤボンディング工程後に、両側の接続端子4の端子おもて面4aの接合領域11aに図示しない接合剤用ノズルを用いて接合剤を塗布し、第2の半導体チップ10の裏面を密着させた後に接合剤を加熱硬化させて接合し、接続端子4の端子おもて面4aに第2の半導体チップ10を搭載する。
P5、第2の半導体チップ10の搭載後に、ワイヤボンダ等により第2の半導体チップ10のパッド10aと接続端子4の端子おもて面4aのチップ搭載領域5に隣接した金属細線接続領域9bとの間を金属細線8で接続する。
P6、第2の半導体チップ10のワイヤボンディング工程後に、封止層形成領域14に封止樹脂を流し込んで接続端子4の表裏に搭載された第1および第2の半導体チップ7、10や金属細線8および接続端子4の金属細線接続領域9a、9bを覆った後に、封止樹脂を加熱硬化させて封止層13を形成する。
そして、リードフレーム2上に形成された封止層13の外側の接続端子4を所定の長さに切断して図1に示す半導体装置1を製造する。
このようにして製造された半導体装置1は、接続端子4の表裏に第2の半導体チップ10上にし第1の半導体チップ7を下にして搭載するので、接続端子4の先端の位置による半導体チップの大きさへの制約がなくなると共に、第2の半導体チップ10の金属細線接続領域9bをチップ搭載領域5の外側に隣接して設定することができ、設定された半導体装置1の大きさを最大限に利用することが可能になり、大型化された半導体チップを容易に搭載することができる。
また、端子裏面4bに第1の半導体チップ7のおもて面を接合して第1の半導体チップ7のパッド7aと接続端子4の段部6の段差面6aとを金属細線8により接続するので、第1の半導体チップ7への金属細線8による配線を第1の半導体チップ7のおもて面と第2の半導体チップ10の裏面との間の空間に収容することができ、封止層13を形成した後の半導体装置1の厚さを、例えば上記特許文献1のように各半導体チップの裏面をダイパッドの表裏に搭載した場合に比べて、一の側の金属細線8のループ高さに相当する分薄くすることができる。
更に、接続端子4の先端部に設けた段部6と端子おもて面4aとの角部を、接続端子4の先端とチップ搭載領域5の周縁との間の中央部に位置させているので、第1の半導体チップ7からの金属細線8を接続する金属細線接続領域9aと第2の半導体チップ10の裏面を接合する接合領域11aとをそれぞれの機能を満たす状態で確保することができる。
以上説明したように、本実施例では、接続端子の先端を、チップ搭載領域の内側で、かつ第1の半導体チップのパッドに重ならない位置まで延在させ、そのチップ搭載領域の内側の先端部に端子おもて面より1段低い段差面を有する段部形成し、接続端子の表裏に第1および第2の半導体チップを搭載するようにしたことによって、接続端子の先端の位置による半導体チップの大きさへの制約を排除することができ、複数の半導体チップを搭載した半導体装置の大きさをそのままにして大型化された半導体チップを容易に搭載することができる。
また、端子裏面に第1の半導体チップのおもて面を接合し、第1の半導体チップのパッドと接続端子の段部の段差面とを金属細線により接続するようにしたことによって、第1の半導体チップへの配線を第1の半導体チップと第2の半導体チップとの間の空間に収容することができ、封止層を形成した後の半導体装置1の厚さを薄くすることができる。
なお、本実施例においては、第1および第2の半導体チップは同じ大きさであるとして説明したが、第1の半導体チップを小型の半導体チップとしてもよい。この場合に、接続端子の先端は第1の半導体チップに合せて更に内側に延在させればよい。このようにすれば、第2の半導体チップを半導体装置の大きさを最大限に利用した大きさとすることができると共に、第1の半導体チップと第2の半導体チップとの間の空間に第1の半導体チップへの配線を収容して半導体装置の厚さを薄くすることができる。
また、本実施例においては、接続端子の表裏に半導体チップを2段に積層して接合するとして説明したが、3段以上に半導体チップを積層する場合も同様である。この場合には各半導体チップの間に上記の接続端子を設置するようにすればよい。
更に、本実施例においては、スプロケットホールの形状は四角形であるとして説明したが、スプロケットホールの形状は前記に限らず、スプロケットの歯と嵌合してテープキャリアを移動させる機能を有する形状であればどのような形状、例えば円形等であってもよい。
実施例の半導体装置の断面を示す説明図 実施例のリードフレームの上面を示す説明図 実施例の半導体装置の製造方法を示す説明図
符号の説明
1 半導体装置
2 リードフレーム
3 スプロケットホール
4 接続端子
4a 端子おもて面
4b 端子裏面
5 チップ搭載領域
6 段部
6a 段差面
7 第1の半導体チップ
7a、10a パッド
7b パッド形成領域
8 金属細線
9a、9b 金属細線接続領域
10 第2の半導体チップ
11a、11b 接合領域
12 接合層
13 封止層
14 封止層形成領域

Claims (5)

  1. 第1のパッドが形成された第1の領域と、該第1の領域を囲む第2の領域とからなる第1の面を有する第1の半導体チップと、
    前記第1の半導体チップの前記第2の領域上に配置される第2の面と、該第2の面に対向する第3の面と、該第2の面に対向すると共に該第3の面より1段低い第4の面とを備えた先端部を有する複数の接続端子と、
    前記複数の接続端子の前記第3の面に搭載され、第2のパッドが形成された第5の面を有する第2の半導体チップと、
    を有することを特徴とする半導体装置。
  2. 請求項1において、
    前記第1の半導体チップの第1のパッドと、前記接続端子の第4の面とを電気的に接続する金属細線と、
    前記第2の半導体チップの第2のパッドと、前記接続端子の第3の面とを電気的に接続する金属細線とを備えたことを特徴とする半導体装置。
  3. 第1のパッドが形成された第1の領域と、該第1の領域を囲む第2の領域とからなる第1の面を有する第1の半導体チップの前記第2の領域上に配置される第2の面と、該第2の面に対向する第3の面とを有する複数の接続端子の先端部に、前記第2の面に対向すると共に前記第3の面より1段低い第4の面を形成する工程と、
    前記接続端子の第2の面に、前記第1の半導体チップを搭載する工程と、
    該搭載された第1の半導体チップの第1のパッドと、前記接続端子の第4の面とを金属細線で接続する工程と、
    前記接続端子の第3の面に、第2のパッドが形成された第5の面を有する第2の半導体チップを搭載する工程と、
    該搭載された第2の半導体チップの第2のパッドと、前記接続端子の第3の面とを金属細線で接続する工程と、
    を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 第1のパッドが形成された第1の領域と、該第1の領域を囲む第2の領域とからなる第1の面を有する第1の半導体チップの前記第2の領域上に配置される第2の面と、該第2の面に対向する第3の面とを有する複数の接続端子と、
    該複数の接続端子の先端部に、前記第2の面に対向すると共に前記第3の面より1段低く形成された第4の面とを有し、
    前記接続端子の第2の面の先端から前記第2の領域の周縁までの間を前記第1の半導体チップを接合する第3の領域とし、前記接続端子の第3の面と前記第4の面との段部の角部から前記第2の領域の周縁までの間を第2のパッドが形成された第5の面を有する第2の半導体チップを接合する第4の領域として設定したことを特徴とするリードフレーム。
  5. 請求項4において、
    該接続端子の第4の面を、前記第1の半導体チップの第1のパッドに接続する金属細線を接続する第5の領域とし、前記接続端子の第3の面の前記第2の領域の外側に隣接した領域を、前記第2の半導体チップの第2のパッドに接続する金属細線を接続する第6の領域として設定したことを特徴とするリードフレーム。
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