JP3865055B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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    • H01L2224/4911Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain
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    • H01L2224/4911Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain
    • H01L2224/49112Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain the connectors connecting a common bonding area on the semiconductor or solid-state body to different bonding areas outside the body, e.g. diverging wires
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    • H01L2224/4941Connecting portions the connecting portions being stacked
    • H01L2224/49429Wedge and ball bonds
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    • H01L2224/494Connecting portions
    • H01L2224/4945Wire connectors having connecting portions of different types on the semiconductor or solid-state body, e.g. regular and reverse stitches
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    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
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    • H01L2224/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78Apparatus for connecting with wire connectors
    • H01L2224/7825Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/783Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
    • H01L2224/78301Capillary
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    • H01L2224/85Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/85009Pre-treatment of the connector or the bonding area
    • H01L2224/8503Reshaping, e.g. forming the ball or the wedge of the wire connector
    • H01L2224/85035Reshaping, e.g. forming the ball or the wedge of the wire connector by heating means, e.g. "free-air-ball"
    • H01L2224/85045Reshaping, e.g. forming the ball or the wedge of the wire connector by heating means, e.g. "free-air-ball" using a corona discharge, e.g. electronic flame off [EFO]
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    • H01L2224/85Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/85009Pre-treatment of the connector or the bonding area
    • H01L2224/85051Forming additional members, e.g. for "wedge-on-ball", "ball-on-wedge", "ball-on-ball" connections
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    • H01L2224/85148Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus
    • H01L2224/85169Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus being the upper part of the bonding apparatus, i.e. bonding head, e.g. capillary or wedge
    • H01L2224/8518Translational movements
    • H01L2224/85181Translational movements connecting first on the semiconductor or solid-state body, i.e. on-chip, regular stitch
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    • H01L2224/8512Aligning
    • H01L2224/85148Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus
    • H01L2224/85169Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus being the upper part of the bonding apparatus, i.e. bonding head, e.g. capillary or wedge
    • H01L2224/8518Translational movements
    • H01L2224/85186Translational movements connecting first outside the semiconductor or solid-state body, i.e. off-chip, reverse stitch
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    • H01L2224/85169Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus being the upper part of the bonding apparatus, i.e. bonding head, e.g. capillary or wedge
    • H01L2224/8518Translational movements
    • H01L2224/85191Translational movements connecting first both on and outside the semiconductor or solid-state body, i.e. regular and reverse stitches
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    • H01L2224/85Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/85986Specific sequence of steps, e.g. repetition of manufacturing steps, time sequence
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    • H01L2224/91Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92Specific sequence of method steps
    • H01L2224/922Connecting different surfaces of the semiconductor or solid-state body with connectors of different types
    • H01L2224/9222Sequential connecting processes
    • H01L2224/92242Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector
    • H01L2224/92247Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector the second connecting process involving a wire connector
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器に関する。
【0002】
【発明の背景】
高密度実装を実現したスタック構造の半導体装置が知られている。例えば、リードフレームのダイパッドに複数の半導体チップが積み重ねられ、各半導体チップがワイヤによってリードに電気的に接続される形態が知られている。その場合、各半導体チップの電極とリードとは、ワイヤによって直接接合されていた。
【0003】
しかしながら、半導体チップの電極とリードとの間の距離は、異なる半導体チップの電極同士の距離よりも大きく、リードを起点として各半導体チップにそれぞれワイヤを引き出すと、全体のワイヤ長が長くなる。そのため、ワイヤの抵抗が大きくなり、高速化の妨げとなる場合があった。また、ワイヤ長が長いために、他のワイヤとショートする可能性があった。
【0004】
本発明は、上述した課題を解決するためのものであり、その目的は、スタック構造の半導体装置において、信頼性を高めるとともに高速化を図ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
(1)本発明に係る半導体装置は、ダイパッドと、
前記ダイパッドの一方の面に積み重ねられた複数の半導体チップと、
前記ダイパッドに向けて延びるリードと、
前記複数の半導体チップにおける第1の半導体チップの第1のパッドと、前記複数の半導体チップにおける第2の半導体チップの第2のパッドと、に接合された第1のワイヤと、
前記リードと、前記第1又は第2のパッドと、に接合された第2のワイヤと、
前記複数の半導体チップを封止し、前記ダイパッドの他方の面を露出させた封止材と、
を含む。
【0006】
本発明によれば、第1のワイヤは、第1の半導体チップの第1のパッドと、第2の半導体チップの第2のパッドと、に接合されている。すなわち、第1及び第2の半導体チップは、第1のワイヤによって直接的に電気的に接続されている。そのため、リードを起点として第1及び第2のパッドにそれぞれワイヤを引き出すよりも、全体のワイヤ長(第1及び第2のワイヤの長さ)を短くすることができる。これによって、ワイヤの材料費を削減できるだけでなく、全体のワイヤの抵抗を小さくすることによって半導体装置の高速化を実現できる。また、全体のワイヤ長が短いので、第1及び第2のワイヤがショートするのを防止することができる。
【0007】
(2)この半導体装置において、
前記第2の半導体チップは、前記第1の半導体チップ上に搭載され、
前記第2のワイヤは、前記リードと前記第2のパッドとに接合されてもよい。
【0008】
(3)この半導体装置において、
前記第2のワイヤは、前記第1のワイヤの上方を通るように引き出されてもよい。
【0009】
これによって、第1及び第2のワイヤがショートするのを防止することができる。
【0010】
(4)この半導体装置において、
前記第2のワイヤは、前記第1のワイヤに交差するように引き出されてもよい。
【0011】
これによって、第1のワイヤの引き回される形態に制限されずに、第2のワイヤを自由に引き回すことができる。
【0012】
(5)この半導体装置において、
前記第2のワイヤは、前記第2のパッド上で前記第1のワイヤに重ねて接合されてもよい。
【0013】
これによって、第2のパッドの領域が狭くても、複数のワイヤを第2のパッドに接合することができる。
【0014】
(6)この半導体装置において、
前記第2のワイヤは、先端部に形成されたボールを有し、
前記ボールは、前記第1のワイヤ上に圧着されてもよい。
【0015】
これによれば、第2のワイヤのボールを、第2のパッド上の第1のワイヤの一部に圧着することによって、第1のワイヤと第2のパッドとの接合部を補強することができる。
【0016】
(7)この半導体装置において、
前記第2のワイヤは、前記第1のワイヤの接合された前記第2のパッドに、前記第1のワイヤとの接合部を避けて接合されてもよい。
【0017】
これによって、例えば、第1及び第2のワイヤを重ねずに済むので、第1及び第2のワイヤを確実に第2のパッドに接合することができる。
【0018】
(8)この半導体装置において、
前記第2の半導体チップは、複数の前記第2のパッドを有し、
前記複数の第2のパッドは、配線によって電気的に接続された一群のパッドを有し、
前記第1のワイヤは、前記一群のパッドの1つに接合され、
前記第2のワイヤは、前記一群のパッドの他の1つに接合されてもよい。
【0019】
これによって、例えば、第1及び第2のワイヤを重ねずに済むので、第1及び第2のワイヤを確実に第2のパッドに接合することができる。
【0020】
(9)この半導体装置において、
前記第2のパッドには、バンプが設けられ、
前記第1及び第2のワイヤは、前記バンプを介して前記第2のパッドに接合されてもよい。
【0021】
(10)この半導体装置において、
第2の半導体チップは、前記第1の半導体チップ上に搭載され、
前記第2のワイヤは、前記リードと前記第1のパッドとに接合されてもよい。
【0022】
(11)この半導体装置において、
前記第1の半導体チップは、メモリであり、
前記第2の半導体チップは、マイクロプロセッサであってもよい。
【0023】
(12)本発明に係る回路基板は、上記半導体装置が実装されている。
【0024】
(13)本発明に係る電子機器は、上記半導体装置を有する。
【0025】
(14)本発明に係る半導体装置の製造方法は、(a)複数の半導体チップをダイパッドの一方の面に積み重ね、
(b)第1のワイヤを、前記複数の半導体チップにおける第1の半導体チップの第1のパッドと、前記複数の半導体チップにおける第2の半導体チップの第2のパッドと、に接合し、
(c)前記第2のワイヤを、前記ダイパッドに向けて延びるリードと、前記第1又は第2のパッドと、に接合し、
(d)前記複数の半導体チップを封止し、前記ダイパッドの他方の面を露出させることを含む。
【0026】
本発明によれば、第1のワイヤを、第1の半導体チップの第1のパッドと、第2の半導体チップの第2のパッドと、に接合する。すなわち、第1及び第2の半導体チップを、第1のワイヤによって直接的に電気的に接続する。そのため、リードを起点として第1及び第2のパッドにそれぞれワイヤを引き出すよりも、全体のワイヤ長(第1及び第2のワイヤの長さ)を短くすることができる。これによって、ワイヤの材料費を削減できるだけでなく、全体のワイヤの抵抗を小さくすることによって半導体装置の高速化を実現できる。また、全体のワイヤ長が短いので、第1及び第2のワイヤがショートするのを防止することができる。
【0027】
(15)この半導体装置の製造方法において、
前記(a)工程で、前記第2の半導体チップを前記第1の半導体チップ上に搭載し、
前記(c)工程で、前記第2のワイヤを、前記リードと前記第2のパッドとに接合してもよい。
【0028】
(16)この半導体装置の製造方法において、
前記(c)工程で、
前記第2のワイヤを、前記第1のワイヤの上方を通るように引き出してもよい。
【0029】
これによって、第1及び第2のワイヤがショートするのを防止することができる。
【0030】
(17)この半導体装置の製造方法において、
前記(c)工程で、
前記第2のワイヤを、前記第1のワイヤに交差するように引き出してもよい。
【0031】
これによって、第1のワイヤの引き回される形態に制限されずに、第2のワイヤを自由に引き回すことができる。
【0032】
(18)この半導体装置の製造方法において、
前記(c)工程で、
前記第2のワイヤを、前記第2のパッド上で前記第1のワイヤに重ねて接合してもよい。
【0033】
これによって、第2のパッドの領域が狭くても、複数のワイヤを第2のパッドに接合することができる。
【0034】
(19)この半導体装置の製造方法において、
前記(c)工程で、
前記第2のワイヤの先端部にボールを形成し、前記ボールを前記第1のワイヤ上に圧着してもよい。
【0035】
これによれば、第2のワイヤのボールを、第2のパッド上の第1のワイヤの一部に圧着することによって、第1のワイヤと第2のパッドとの接合部を補強することができる。
【0036】
(20)この半導体装置の製造方法において、
前記(b)及び(c)工程で、
前記第1及び第2のワイヤを、ボールを形成しないで、前記第2のパッドに接合してもよい。
【0037】
(21)この半導体装置の製造方法において、
前記(c)工程で、
前記第2のワイヤを、前記第1のワイヤの接合された前記第2のパッドに、前記第1のワイヤとの接合部を避けて接合してもよい。
【0038】
これによって、例えば、第1及び第2のワイヤを重ねずに済むので、第1及び第2のワイヤを確実に第2のパッドに接合することができる。
【0039】
(22)この半導体装置の製造方法において、
前記第2の半導体チップは、複数の第2のパッドを有し、
前記複数の第2のパッドは、配線によって電気的に接続された一群のパッドを有し、
前記(b)工程で、前記第1のワイヤを前記一群のパッドの1つに接合し、
前記(c)工程で、前記第2のワイヤを前記一群のパッドの他の1つに接合してもよい。
【0040】
これによって、例えば、第1及び第2のワイヤを重ねずに済むので、第1及び第2のワイヤを確実に第2のパッドに接合することができる。
【0041】
(23)この半導体装置の製造方法において、
前記(b)及び(c)工程で、
前記第2のパッドにバンプを設け、
前記第1及び第2のワイヤを、前記バンプを介して前記第2のパッドに接合してもよい。
【0042】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。
【0043】
(第1の実施の形態)
図1(A)〜図6(C)は、第1の実施の形態に係る半導体装置及びその製造方法を説明する図である。
【0044】
図1(A)に示すように、本実施の形態に係る半導体装置は、複数の半導体チップと、ダイパッド30と、リード34と、第1及び第2のワイヤ40、50と、封止材60と、を含む。なお、図1(B)は、第1及び第2のワイヤ40、50の形態を説明するための半導体装置の一部の平面図である。
【0045】
複数の半導体チップは、第1及び第2の半導体チップ10、20を含む。図1(A)では、2つの半導体チップ(第1及び第2の半導体チップ10、20)が積層されている。あるいは、3つ以上の半導体チップが積層されても構わない。その場合、第1及び第2の半導体チップ10、20は、複数の半導体チップのうちのいずれか2つを指す。
【0046】
第1の半導体チップ10は、直方体をなすことが多い。第1の半導体チップ10のいずれかの面には回路素子(トランジスタなど)が形成されている。第1の半導体チップ10は、1つ又は複数の第1のパッド12を有する。第1のパッド12は、矩形(例えば正方形)の角型パッドであってもよく、円形の丸型パッドであってもよい。第1のパッド12は、アルミニウム系又は銅系の金属によって薄く平らに形成されてもよい。第1のパッド12は、回路素子の面側に形成されることが多い。第1のパッド12は、第1の半導体チップ10の面の少なくとも1辺(例えば対向する2辺又は4辺)に沿って並ぶことが多い。また、第1のパッド12の少なくとも一部を避けて第1の半導体チップ10には、パッシベーション膜(図示せず)が形成されている。パッシベーション膜は、例えば、SiO2、SiN、ポリイミド樹脂などで形成される。
【0047】
第2の半導体チップ20は、第1の半導体チップ10の相似形をなしてもよい。第2の半導体チップ20が第1の半導体チップ10上に搭載される場合、第2の半導体チップ20の外形は、第1の半導体チップ10の外形よりも小さい方が好ましい。第2の半導体チップ20は、1つ又は複数の第2のパッド22を有する。なお、その他の構成は、第1の半導体チップ10の説明を適用することができる。
【0048】
第1及び第2の半導体チップ10、20は、ダイパッド30上で積み重ねられている。ダイパッド30は、銅系又は鉄系の板材を加工して形成され、一般に矩形をなすことが多い。図1(A)では、第1の半導体チップ10はダイパッド30上に搭載され、第2の半導体チップ20は第1の半導体チップ10上に搭載される。その場合、第1の半導体チップ10はダイパッド30にフェースアップボンディングされ、第2の半導体チップ20は第1の半導体チップ10にフェースアップボンディングされる。第2の半導体チップ20は、複数の第1のパッド12を避けて第1の半導体チップ10に搭載される。第2の半導体チップ20は、第1の半導体チップ10のほぼ中央に搭載されてもよい。
【0049】
図1(A)では、接着剤32によって、ダイパッド30に第1の半導体チップ10が接着されている。第1及び第2の半導体チップ10、20の間も接着剤32が介在してもよい。接着剤32として、熱硬化性樹脂を用いてもよいが、熱伝導率の高い材料、例えば金属ペースト(銀ペースト等)を用いてもよい。こうすることで、第1及び第2の半導体チップ10、20の動作時の熱を、ダイパッド30を伝ってより発散させやすくすることができる。
【0050】
ダイパッド30に向けて複数のリード34が延びている。リード34は、ダイパッド30と同じ材料で形成されることが多い。リード34は、インナーリード36及びアウターリード38を含む。インナーリード36は、後述する封止材60で封止される部分であり、アウターリード38は、封止材60から引き出された部分であって外部との電気的な接続に使用される部分である。アウターリード38は、所定の形状(図1(A)ではガルウィング形状)に屈曲されている。なお、アウターリード38には、ロウ材(例えばハンダ)やスズ等の金属皮膜39が形成されてもよい。
【0051】
第1のパッド12と第2のパッド22とは、第1のワイヤ40によって電気的に接続されている。詳しくは、第1のワイヤ40の一方の端部は第1のパッド12に接合され、第1のワイヤ40の他方の端部は第2のパッド22に接合されている。なお、第1のワイヤ40は、例えば、金、アルミニウム又は銅などの金属で形成される。
【0052】
第1のパッド12にバンプ42が設けられてもよい。バンプ42の材料は、接合される第1のワイヤ40と同じ材料であることが好ましく、例えば金であってもよい。バンプ42は、第1のワイヤ40の一部であってもよい。すなわち、バンプ42は、第1のワイヤ40の先端部に形成したボールが押し潰されたものであってもよい。第1のパッド12にバンプ42を形成することで、第1のワイヤ40と第1のパッド12との間の接合強度を高めることができる。
【0053】
本実施の形態では、第2のパッド22とリード34(詳しくはインナーリード36)とは、第2のワイヤ50によって電気的に接続されている。詳しくは、第2のワイヤ50の一方の端部は第2のパッド22に接合され、第2のワイヤ50の他方の端部はリード34に接合されている。なお、第2のワイヤ50は、第1のワイヤ40と同じ材料で形成されてもよい。
【0054】
第2のパッド22にバンプ52が設けられてもよい。バンプ52の材料は、接合される第1及び第2のワイヤ40、50と同じ材料であることが好ましく、例えば金であってもよい。バンプ52は、第2のワイヤ50の一部であってもよい。すなわち、バンプ52は、第2のワイヤ50の先端部に形成したボールが押し潰されたものであってもよい。第2のパッド22にバンプ52を形成することで、第2のワイヤ50と第2のパッド22との間の接合強度を高めることができる。
【0055】
あるいは、バンプ52は、第1のワイヤ40の一部であってもよい。また、リード34における第2のワイヤ50との接合部に、バンプが設けられてもよい(図6(C)参照)。リード34にバンプを形成することで、第2のワイヤ50とリード34との間の接合強度を高めることができる。
【0056】
図1(A)に示すように、第2のワイヤ50は、第1のワイヤ40の上方に引き出されている。言い換えると、第1のワイヤ40のループは、第2のワイヤ50のループを超えないように引き出されている。こうすることで、第1及び第2のワイヤ40、50がショートするのを防止することができる。
【0057】
図1(A)及び図1(B)に示す例では、第1及び第2のワイヤ40、50は、第2のパッド22上に重ねて接合されている。これによって、リード34と第1のパッド12との間を、第1及び第2のワイヤ40、50を介して、電気的に導通させることができる。また、第2のパッド22の領域が狭くても、第1及び第2のワイヤ40、50を第2のパッド22に接合することができる。第1のワイヤ40上に、第2のワイヤ50が重ねられてもよい。こうすることで、第2のワイヤ50を、第1のワイヤ40の上方に引き出しやすくなる。
【0058】
図1(A)に示すように、封止材60は、複数の半導体チップを封止している。詳しくは、封止材60は、第1及び第2の半導体チップ10、20と、第1及び第2のワイヤ40、50と、インナーリード36と、を封止している。封止材60は、樹脂(例えばエポキシ系の樹脂)であることが多い。封止材60は、ダイパッド30の一部を露出している。詳しくは、封止材60は、ダイパッド30の第1及び第2の半導体チップ10、20が搭載された面とは反対の面を露出する。こうすることで、第1及び第2の半導体チップ10、20に生じた熱を、ダイパッド30の露出部から発散させることができる。
【0059】
図2に示すように、第2のワイヤ50は、第1のワイヤ40に交差するように引き出されてもよい。詳しくは、第1及び第2の半導体チップ10、20の平面視において、第1及び第2のワイヤ40、50は交差してもよい。その場合、第1及び第2のワイヤ40、50は、互いに接触しないように配置する。例えば、第2のワイヤ50を、第1のワイヤ40の上方に引き出してもよい。これによれば、第1のワイヤ40の引き回される形態に制限されずに、第2のワイヤ50を自由に引き回すことができる。言い換えれば、第1のパッド12、第2のパッド22及びリード34のそれぞれの位置を、第1及び第2のワイヤ40、50の引き回される形態に制限されずに自由に設計することができる。
【0060】
複数の半導体チップは、例えば、フラッシュメモリ、SRAM(Static RAM)、DRAM(Dynamic RAM)などの各種メモリ、又はMPU(Micro Processor Unit)、MCU(Micro Controller Unit)と呼ばれるマイクロプロセッサであってもよい。例えば、第1及び第2の半導体チップ10、20は、メモリとマイクロプロセッサ、メモリ同士(フラッシュメモリとSRAM、SRAM同士、DRAM同士)の組み合わせであってもよい。図1(A)に示す例では、第1の半導体チップ10はメモリ(例えばフラッシュメモリ)であり、第2の半導体チップ20はマイクロプロセッサである。
【0061】
図3は、本実施の形態に係る半導体装置の変形例を示す図である。本変形例では、第2の半導体チップ20は、1つ又は複数(図3では1つ)の第2のパッド24を有する。第2のパッド24には、第1及び第2のワイヤ40、50が互いに重ならないように接合されている。詳しくは、第1のワイヤ40は第2のパッド24の一部に接合され、第2のワイヤ50は第2のパッド24における第1のワイヤ40との接合部を避けた他の一部に接合されている。言い換えれば、1つの第2のパッド24の平面視において、第1及び第2のワイヤ40、50の接合部が並んでいる。これによって、第1及び第2のワイヤ40、50を重ねずに済むので、第1及び第2のワイヤ40、50を確実に第2のパッド22に接合することができる。図3に示すように、第2のパッド24は、第2の半導体チップ20に形成された他のパッドの外形よりも面積の大きい外形を有してもよい。例えば、第2のパッド24は、他のパッドの正方形の1辺を短辺とする長方形であってもよい。
【0062】
図4は、本実施の形態に係る半導体装置の他の変形例を示す図である。本変形例では、第2の半導体チップ20は、配線28によって電気的に接続された一群(図4では2つ)のパッド26を有する。そして、第1のワイヤ40は一群のパッド26の1つに接合され、第2のワイヤ50は一群のパッド26の他の1つに接合されている。これによって、第1及び第2のワイヤ40、50を重ねずに済むので、第1及び第2のワイヤ40、50を確実に第2のパッド22に接合することができる。
【0063】
配線28は、第2の半導体チップ20における一群のパッド26の形成された面に形成されている。配線28は、第2の半導体チップ20の製造工程で、一群のパッド26の形成とともに形成してもよい。その場合、配線28は、一群のパッド26と同じ材料(例えばアルミニウム系又は銅系の金属)であってもよい。図4に示すように、一群のパッド26の各パッドの間に、他のパッド(例えば第2のパッド22)が形成されてもよい。本変形例によれば、パッド同士が電気的に接続されているので、一群のパッド26の一つ一つから、第1の半導体チップ10とリード34とにワイヤを引き回さずに済む。したがって、全体のワイヤの数を少なくすることができる。
【0064】
本実施の形態によれば、第1のワイヤ40は、第1の半導体チップ10の第1のパッド12と、第2の半導体チップ20の第2のパッド22と、に接合されている。すなわち、第1及び第2の半導体チップ10、20は、第1のワイヤ40によって直接的に電気的に接続されている。そのため、リード34を起点として第1及び第2のパッド12、22にそれぞれワイヤを引き出すよりも、全体のワイヤ長(第1及び第2のワイヤ40、50の長さ)を短くすることができる。これによって、ワイヤの材料費を削減できるだけでなく、全体のワイヤの抵抗を小さくすることによって半導体装置の高速化を実現できる。また、全体のワイヤ長が短いので、第1及び第2のワイヤ40、50がショートするのを防止することができる。
【0065】
次に、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。なお、図5(A)〜図6(C)は、半導体装置の製造方法の一部(ワイヤボンディング工程)を説明する図である。
【0066】
まず、ダイボンディング工程を行う。すなわち、ダイパッド30に第1及び第2の半導体チップ10、20を搭載する。例えば、接着剤32を介して、ダイパッド30と第1の半導体チップ10との間、及び第1の半導体チップ10と第2の半導体チップ20との間を接着してもよい。
【0067】
次に、ワイヤボンディング工程を行う。例えば、第1のパッド12と第2のパッド22と、第2のパッド22とリード34のインナーリード36と、をワイヤで電気的に接続する。ワイヤボンディング工程では、図示するように、ネイルヘッド方式を適用してもよいが、先端部にボールを形成しないウェッジ方式を適用してもよい。
【0068】
図5(A)に示すように、第1の半導体チップ10の第1のパッド12の形成された面の側に、キャピラリ70を配置する。キャピラリ70には、第1のワイヤ40(第1のワイヤとなる導電線)が挿通されている。第1のワイヤ40には、キャピラリ70の外側にボール41が形成されている。ボール41は、第1のワイヤ40の先端部に、例えば電気トーチによって高電圧の放電を行って形成される。そして、クランパ72を開放して、キャピラリ70を下降させて、第1のパッド12にボール41を押圧する。ボール41を一定の圧力で押しつけて第1のパッド12に圧着を行っている間に超音波や熱等を印加する。こうして、第1のパッド12上にバンプ42を形成し、第1のワイヤ40を第1のパッド12に接合する(ファーストボンディング)。
【0069】
その後、クランパ72を閉じて第1のワイヤ40を保持し、図5(A)に示すように、キャピラリ70及びクランパ72を同時にコントロールして、第1のワイヤ40をループさせる。そして、第1のワイヤ40の一部を、第2のパッド22に押しつけて第2のパッド22に圧着して、第1のワイヤ40を第2のパッド22に接合する(セカンドボンディング)。すなわち、第1のワイヤ40を、ボールを形成しないで第2のパッド22に接合する。例えば、第1のワイヤ40の径が約25〜30μmである場合に、約0.20〜0.30Nの圧力で第1のワイヤ40の幅をその径の約1.5〜2倍に潰してもよい。その場合、圧着時に超音波や熱等を印加する。
【0070】
図5(A)に示すように、ファーストボンディングの位置(例えば第1のパッド12の位置)がセカンドボンディングの位置(例えば第2のパッド22の位置)よりも低いと、それらの関係が逆の場合よりも、第1のワイヤ40のループ高さを低くすることができる。したがって、半導体装置を薄くすることが可能になる。
【0071】
次に、図5(B)に示すように、第1のワイヤ40のボンディングと同様にして、第2のワイヤ50を第2のパッド22とリード34とに接合する。例えば、第2のパッド22にファーストボンディングを行い、インナーリード36にセカンドボンディングを行ってもよい。ファーストボンディングでは、上述のように第2のワイヤ50の先端部にボール51を形成し、ボール51を第2のパッド22に押しつける。第1及び第2のワイヤ40、50を重ねて接合する場合には、図5(C)に示すように、ボール51を第2のパッド22上の第1のワイヤ40の一部に押しつけ、第1のワイヤ40上にバンプ52を形成する。こうすることで、第1のワイヤ40と、第2のパッド22との接合部を補強することができる。ファーストボンディングの位置(例えば第2のパッド22の位置)がセカンドボンディングの位置(例えばインナーリード36の位置)よりも低いと、それらの関係が逆の場合よりも、第2のワイヤ40のループ高さを低くすることができる。したがって、半導体装置を薄くすることが可能になる。第2のパッド22上では、第1のワイヤ40におけるバンプ42から立ち上がる部分が形成されていないため、第1のワイヤ40上に第2のワイヤ50をボンディングしても、第1のワイヤ40が倒れることによって、他のワイヤとショートするのを防止することができる。
【0072】
ワイヤボンディング工程の変形例として、図6(A)〜図6(C)に示すように、第2のパッド22上にバンプ80を設け、バンプ80を介して第2のワイヤ50のセカンドボンディングを行ってもよい。バンプ80は、第1のワイヤ40と同じ材料であることが好ましく、例えば金であってもよい。バンプ80は、図示しないワイヤの先端部にボールを形成し、ワイヤを先端部に近い部分で引きちぎって、第2のパッド22上にボールを残すことによって形成してもよい。その後、上面を平坦にするために、バンプ80をレベリングしてもよい。
【0073】
あるいは、バンプ80は、電解メッキ又は無電解メッキによって形成してもよい。その場合、例えば、半導体ウェーハの状態で、一括してバンプ80を形成してもよい。バンプ80の表面の層は、第1のワイヤ40の材料と同じ材料(例えば金)で形成されることが好ましい。電解メッキ又は無電解メッキによって、バンプ80を形成すると、バンプ80の上面を平坦に形成しやすいので、第1のワイヤ40を確実にバンプ80に接合することができる。また、第2のパッド22上がバンプ(例えば金バンプ)80で覆われているので、第1のワイヤ(例えば金ワイヤ)40のボンディング位置が多少ずれても圧接接合が可能になる。
【0074】
図6(B)に示すように、第2のワイヤ50において、インナーリード36にファーストボンディングを行い、第2のパッド22にセカンドボンディングを行ってもよい。第1及び第2のワイヤ40、50を重ねて接合する場合には、バンプ80上に第1及び第2のワイヤ40、50が接合される。その場合、図6(C)に示すように、第1及び第2のワイヤ40、50は、ボールが形成されずに、バンプ80に接合されてもよい。
【0075】
なお、ワイヤボンディング工程は、これらの例に限定されず、上述から示唆される全ての構成が適用される。
【0076】
ワイヤボンディング工程の終了後に、モールディング工程を行う。詳しくは、モールド用の金型(図示しない)に、第1及び第2の半導体チップ10、20が搭載されたダイパッド30をセットする。金型は上型及び下型から構成され、上型及び下型にはそれぞれに凹部が形成されており、両者の凹部によってモールドのキャビティが形成される。そして、キャビティに封止材料(例えば熱硬化性樹脂)を注入し、第1及び第2の半導体チップ10、20と、第1及び第2のワイヤ40、50と、インナーリード34と、を封止する。
【0077】
その後、ダムバーカットなどのトリミング工程、アウターリードのメッキ工程及びフォーミング工程などを行う。さらに、マーキング工程、検査工程などを含め、以上の工程を経て半導体装置を製造することができる。
【0078】
本実施の形態に係る半導体装置は、上述の製造方法から導かれる構成も含む。なお、この半導体装置の製造方法の効果は、既に説明した通りである。
【0079】
(第2の実施の形態)
図7は、第2の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。本実施の形態では、第1のパッド12とリード34(詳しくはインナーリード36)とは、第2のワイヤ150によって電気的に接続されている。詳しくは、第2のワイヤ150の一方の端部は第1のパッド12に接合され、第2のワイヤ150の他方の端部はリード34に接合されている。その場合、第1のパッド12にバンプ152が設けられてもよく、バンプ152は第2のワイヤ150の先端部に形成されたボールが押し潰されてものであってもよい。
【0080】
本実施の形態によれば、第1及び第2のワイヤ40、150は、第1のパッド12を除いて、第1の半導体チップ40の平面視において重ならないようになっている。したがって、第1及び第2のワイヤ40、150のショートを防止することができる。
【0081】
図7に示すように、第1及び第2のワイヤ40、150は、第1のパッド12上に重ねて接合されてもよい。その場合、第1のワイヤ40上に第2のワイヤ150が重ねられてもよく、第2のワイヤ150上に第1のワイヤ40が重ねられてもよい。
【0082】
なお、半導体装置及びその製造方法において、その他の構成及び効果は、第1の実施の形態で説明した内容を適用することができる。
【0083】
(第3の実施の形態)
図8は、第3の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。本実施の形態では、3つの半導体チップ200、210、220がダイパッド30に積層されている。その場合、上述の実施の形態で説明した第1及び第2の半導体チップは、3つの半導体チップ200、210、220のいずれか2つを指す。
【0084】
図8では、最上層の半導体チップ220のパッドと、リード34とは、ワイヤ230によって電気的に接続されている。また、最上層の半導体チップ220のパッドと、中間層の半導体チップ210のパッドとは、ワイヤ232によって電気的に接続されている。その場合、中間層の半導体チップ210を第1の半導体チップ、最上層の半導体チップ220を第2の半導体チップ、ワイヤ232を第1のワイヤ、ワイヤ230を第2のワイヤとして、上述の実施の形態で説明した内容を可能な限り適用することができる。なお、中間層の半導体チップ210のパッドと、最下層の半導体チップ200のパッドとは、ワイヤ234によって電気的に接続されている。
【0085】
図4は、本発明を適用した半導体装置が実装された回路基板を示す図である。回路基板1000には例えばガラスエポキシ基板等の有機系基板を用いることが一般的である。回路基板1000には例えば銅等からなる配線パターン1100が所望の回路となるように形成されていて、配線パターン1100と半導体装置1のアウターリード38とが接合されている。また、回路基板1000には、放熱部材(ヒートスプレッダ)1200が設けられており、放熱部材1200は、半導体装置1のダイパッド30の露出面と接合されている。こうすることで、第1及び第2の半導体チップ10、20に生じた熱を、ダイパッド30を通して放熱部材1200から発散させることができる。
【0086】
そして、本発明を適用した半導体装置を有する電子機器として、図10にはノート型パーソナルコンピュータ2000、図11には携帯電話3000が示されている。
【0087】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(A)及び図1(B)は、第1の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。
【図2】図2は、第1の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。
【図3】図3は、第1の実施の形態の変形例に係る半導体装置を示す図である。
【図4】図4は、第1の実施の形態の変形例に係る半導体装置を示す図である。
【図5】図5(A)〜図5(C)は、第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図6】図6(A)〜図6(C)は、第1の実施の形態の変形例に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図7】図7は、第2の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。
【図8】図8は、第3の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。
【図9】図9は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置が実装された回路基板を示す図である。
【図10】図10は、本発明を適用した実施の形態に係る電子機器を示す図である。
【図11】図11は、本発明を適用した実施の形態に係る電子機器を示す図である。
【符号の説明】
10 第1の半導体チップ
12 第1のパッド
20 第2の半導体チップ
22 第2のパッド
24 第2のパッド
26 一群のパッド
30 ダイパッド
34 リード
40 第1のワイヤ
41 ボール
42 バンプ
50 第2のワイヤ
51 ボール
52 バンプ
60 封止材
150 第2のワイヤ
200 半導体チップ
210 半導体チップ
220 半導体チップ
230 ワイヤ
232 ワイヤ
234 ワイヤ

Claims (2)

  1. (a)複数の半導体チップをダイパッドの一方の面に積み重ね、
    (b)第1のワイヤを、前記複数の半導体チップにおける第1の半導体チップの第1のパッドと、前記複数の半導体チップにおける第2の半導体チップの第2のパッドと、に接合し、
    (c)前記第2のワイヤを、前記ダイパッドに向けて延びるリードと、前記第2のパッドと、に接合し、
    (d)前記複数の半導体チップを封止し、前記ダイパッドの他方の面を露出させることを含み、
    前記(a)工程で、前記第2の半導体チップを前記第1の半導体チップ上に搭載し、
    前記(b)及び(c)工程で、前記第1及び第2のワイヤを、ボールを形成しないで、前記第2のパッドに接合し、
    前記(c)工程で、前記第2のワイヤを、前記第2のパッド上で前記第1のワイヤに重ねて接合する半導体装置の製造方法。
  2. 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第2のパッドにはバンプが設けられ、
    前記(b)及び(c)工程で、前記第1及び第2のワイヤを、前記バンプを介して前記第2のパッドに接合する半導体装置の製造方法。
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