JP3908412B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置に関し、特に、二つの半導体チップを重ね合わせ、この二つの半導体チップを一つの樹脂封止体で封止する半導体装置に適用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
DRAM(Dynamic Randum Access Memory)、SRAM(Static Randum Access Memory )等の記憶回路を内蔵する半導体チップは、大容量化に伴って平面サイズが大型化する傾向にある。そこで、これらの半導体チップを樹脂封止体で封止する半導体装置においては、リードフレームのダイパッド(タブとも言う)を省略し、大型の半導体チップにも対応可能なLOC(Lead On Chip )構造が採用されている。LOC構造とは、半導体チップの表裏面(互いに対向する一主面及び他の主面)のうちの表面(一主面)である回路形成面上にリードを配置した構造のことである。このようなLOC構造を採用することにより、半導体チップの平面サイズが大型化されても、樹脂封止体で封止されるリードの封止領域を確保することができるので、樹脂封止体の平面サイズの増加を抑制することができる。LOC構造を採用する半導体装置については、例えば、特開平2−246125号(1990年、10月1日公開)公報に記載されている。
【0003】
一方、記憶回路が内蔵された半導体チップの高密度実装を目的として、同一容量の記憶回路が内蔵された二つの半導体チップを積層し、この二つの半導体チップを一つの樹脂封止体で封止する積層型半導体装置が開発されている。例えば、特開平7−58281号(1995年、3月3日公開)公報にはLOC構造の積層型半導体装置が記載されている。
【0004】
前記公報に記載されたLOC構造の積層型半導体装置は、主に、樹脂封止体と、樹脂封止体の内部に位置し、表裏面のうちの表面(一主面)である回路形成面に電極が形成された第1半導体チップ及び第2半導体チップと、樹脂封止体の内外に亘って延在し、第1半導体チップの回路形成面に絶縁性フィルムを介して接着固定されると共に、その回路形成面の電極に導電性ワイヤを介して電気的に接続される第1リードと、樹脂封止体の内部に位置し、第2半導体チップの回路形成面に絶縁性フィルムを介して接着固定されると共に、その回路形成面の電極に導電性ワイヤを介して電気的に接続される第2のリードとを有する構成になっている。
【0005】
第1半導体チップ、第2半導体チップの夫々は、夫々の回路形成面が向い合うようにして所定の間隔を設けた状態で積層されている。第1リード、第2リードの夫々は、夫々の一部を重ね合わせた状態で積層され、レーザ溶接による溶融接合によって電気的にかつ機械的に接続されている。
【0006】
第1リードは、樹脂封止体の内部に位置する内部リード部(インナーリードとも言う)が第1半導体チップの回路形成面の一辺を横切ってその回路形成面上を延在し、樹脂封止体の外部に位置する外部リード部(アウターリードとも言う)が面実装型リード形状の一つであるJ型リード形状に折り曲げ成形されている。
【0007】
第1リードの内部リード部は、第1半導体チップの回路形成面に絶縁性フィルムを介して接着固定される部分が第1半導体チップの一辺を横切る部分よりも第1半導体チップの回路形成面側に近づくように折り曲げ成形されている。
【0008】
第2リードは、第2半導体チップの回路形成面の一辺を横切ってその回路形成面上を延在し、第2半導体チップの回路形成面に絶縁性フィルムを介して接着固定される部分が第2半導体チップの一辺を横切る部分よりも第2半導体チップの回路形成面側に近づくように折り曲げ成形されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は、薄型化に好適な新しいLOC構造の積層型半導体装置を開発中である。この積層型半導体装置は、まだ公知技術ではないが、本出願人によって先に出願された特願平10−140878号(1998年、5月22日出願)に記載されているように、主に、樹脂封止体と、樹脂封止体の内部に位置し、表裏面のうちの表面(一主面)である回路形成面に電極が形成された第1半導体チップ及び第2半導体チップと、樹脂封止体の内外に亘って延在し、第1半導体チップの回路形成面に絶縁性フィルムを介して接着固定されると共に、その回路形成面の電極に導電性ワイヤを介して電気的に接続される第1リードと、樹脂封止体の内外に亘って延在し、第2半導体チップの回路形成面に絶縁性フィルムを介して接着固定されると共に、その回路形成面の電極に導電性ワイヤを介して電気的に接続される第2リードとを有する構成になっている。
【0010】
第1半導体チップ、第2半導体チップの夫々は、夫々の裏面(一主面と対向する他の主面)同志を向い合わせた状態で積層されている。第1リード、第2リードの夫々は、夫々の一部を重ね合わせた状態で積層され、レーザ溶接による溶融接合によって電気的にかつ機械的に接続されている。
【0011】
第1リード、第2リードの夫々は、樹脂封止体の内部に位置する内部リード部と樹脂封止体の外部に位置する外部リード部とを有する構成になっている。第1リード、第2リードの夫々の内部リード部は、半導体チップ(第1リードの場合は第1半導体チップ、第2リードの場合は第2半導体チップ)の回路形成面の一辺を横切ってその回路形成面上を延在する第1部分と、この第1部分から半導体チップの裏面側に折れ曲がる第2部分と、この第2部分から半導体チップの平面方向に折れ曲がる第3部分とを有する構成になっている。第1リード、第2リードの夫々の第3部分は、樹脂封止体の内外に亘って延在し、上下方向に重なり合うようにして積層されている。第1リードの外部リード部は、面実装型リード形状の一つであるガルウィング型リード形状に曲げ成形されている。第2リードの外部リード部は、第1リードの外部リード部よりも短い長さで形成されている。
【0012】
このようにして積層型半導体装置を構成することにより、第1半導体チップと第2半導体チップとの間には第1リード、第2リードの夫々が存在しないため、従来の積層型半導体装置のように第1半導体チップと第2半導体チップとの間に第1リード、第2リードの夫々を配置した場合に比べて、二つの半導体チップの間隔を狭くすることができるので、これに相当する分、樹脂封止体の厚さを薄くすることができる。この結果、積層型半導体装置の薄型化を図ることができる。
【0013】
また、第1半導体チップと第2半導体チップとの間には第1リード、第2リードの夫々が存在しないため、従来の積層型半導体装置のように第1半導体チップと第2半導体チップとの間に第1リード、第2リードの夫々を配置した場合に比べて、第1リードに付加される浮遊容量(チップ/リード間容量)のうち、第2半導体チップとで生じる浮遊容量を実質的に排除することができ、また、第2リードに付加される浮遊容量(チップ/リード間容量)のうち、第1半導体チップとで生じる浮遊容量を実質的に排除することができるので、第1リード及び第2リードからなる一本のリードに付加される浮遊容量を低減することができる。この結果、リードの信号伝搬遅延を改善することができるので、積層型半導体装置の電気特性の向上を図ることができる。
【0014】
しかしながら、本発明者等は前述の積層型半導体装置の開発中に新たな問題点を見出した。
【0015】
積層型半導体装置では大量生産に好適なトランスファ・モールディング法によって樹脂封止体を形成している。トランスファ・モールディング法は、成形金型のキャビティ内に樹脂を加圧注入して樹脂封止体を形成する方法である。樹脂としては、低応力化を図るため、一般的に多数のフィラーが混入されたエポキシ系の熱硬化性樹脂が用いられている。
【0016】
一方、半導体チップは、主に、半導体基板と、この半導体基板の回路形成面上において絶縁層、配線層の夫々を複数段積み重ねた多層配線層と、この多層配線層を覆うようにして形成された表面保護膜(最終保護膜)とを有する構成になっているため、裏面が凸面となる方向に反りが生じている。
【0017】
このような二つの半導体チップを夫々の裏面が向い合うように重ね合わせた場合、図20(模式的断面図)に示すように、二つの半導体チップ71の間に、これらの中心部から周辺部に向かって徐々に広がる隙間72が形成されるため、図21(模式的断面図)に示すように、成形金型75のキャビティ76の内部に二つの半導体チップ71を配置し、キャビティ76の内部に樹脂77を加圧注入して樹脂封止体を形成する際、二つの半導体チップ71の間の隙間に樹脂77が侵入する。
【0018】
しかしながら、樹脂77にはフィラーが混入されているため、フィラーの粒径より狭い隙間には樹脂77が侵入せず、二つの半導体チップ71の間に空間78が形成される。このような空間78が二つの半導体チップの間に形成された場合、キャビティ76の内部への樹脂の注入が終了した後、注入時の圧力よりも高い圧力を加えて樹脂中に巻き込まれた気泡を取り除く際、空間78の部分を起点にして半導体チップ71に亀裂が発生し、積層型半導体装置の歩留まりが低下する要因となる。
【0019】
本発明の目的は、半導体装置の歩留まりの向上を図ることが可能な技術を提供することにある。
【0020】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
【0021】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【0022】
(1);半導体装置の製造方法において、
(a)第1表面、前記第1表面と対向する第1裏面、前記第1表面に形成された第1電極を有する第1半導体チップと、第2表面、前記第2表面と対向する第2裏面、前記第2表面に形成された第2電極を有する第2半導体チップを準備する工程と、
(b)前記第1半導体チップの一辺を横切って前記第1表面に延在する第1部分と、前記第1部分から前記第1半導体チップの第1裏面側に折れ曲がる第2部分と、前記第2部分から前記第1半導体チップの平面方向に折れ曲がる第3部分とを有する第1リードと、前記第2半導体チップの一辺を横切って前記第2表面に延在する第1の部分と、前記第1の部分から前記第2半導体チップの第2裏面側に折れ曲がる第2の部分と、前記第2の部分から前記第2半導体チップの平面方向に折れ曲がる第3の部分とを有する第2リードを準備する工程と、
(c)前記第1半導体チップの第1表面に第1接着材を介して前記第1リードの第1部分を固定し、前記第2半導体チップの第2表面に第2接着材を介して前記第2リードの第1の部分を固定する工程と、
(d)前記(c)工程の後、前記第1半導体チップの第1裏面が前記第2半導体チップの第2裏面と密着するように前記第1リード及び前記第2リードを重ね合わせた状態で、前記第1半導体チップ、前記第2半導体チップ、前記第1リードの一部、及び前記第2リードの一部を樹脂封止することで樹脂封止体を形成する工程とを有し、
前記第1リード及び前記第2リードの夫々は、前記第1リードと前記第2リードを重ね合わせた時、前記第1リードの第1部分と前記第2リードの第1の部分との間の距離が、前記第1半導体チップ及び前記第2半導体チップの夫々の厚さに前記第1接着材及び前記第2接着材の夫々の厚さを加算した総合厚さよりも狭くなるように曲げ成形されている。
【0023】
(2);前記(1)において、
前記第1リードは前記第1半導体チップの電極に電気的に接続されたリードであり、前記第2リードは前記第2半導体チップの電極に電気的に接続されたリードである。
(3);前記(2)において、
前記第1半導体チップ、第2半導体チップの夫々は平面が長方形で形成され、
前記第1リードは、前記第1半導体チップの互いに対向する二つの長辺側において、夫々の前記長辺に沿って複数本配列され、
前記第2リードは、前記第1リードと重なるようにして前記第2半導体チップの互いに対向する二つの長辺側において、夫々の前記長辺に沿って複数本配列されている。
【0024】
(4);前記(1)において、
前記第1リードは前記第1半導体チップを支持する吊りリードであり、前記第2リードは前記第2半導体チップを支持する吊りリードである。
(5);前記(4)において、
前記第1半導体チップ、第2半導体チップの夫々は平面が長方形で形成され、
前記第1リードは、前記第1半導体チップの互いに対向する二つの長辺側において、夫々の前記長辺に沿って複数本配列され、
前記第2リードは、前記第1リードと重なるようにして前記第2半導体チップの互いに対向する二つの長辺側において、夫々の前記長辺に沿って複数本配列されている。
【0025】
上述した手段によれば、成形金型のキャビティの内部に加圧注入された樹脂によって二つの半導体チップの間に形成される空間を排除することができるので、この空間の部分を起点にして発生する半導体チップの亀裂を抑制することができる。この結果、半導体装置の歩留まりの向上を図ることができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成について、二方向リード配列構造であるTSOP(Thin Small Out-line Package)型の半導体装置に本発明を適用した実施の形態と共に説明する。なお、実施の形態を説明するための図面において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【0027】
(実施形態1)
図1は本発明の実施形態1である半導体装置の樹脂封止体の上部を除去した状態の模式的平面図であり、図2は図1に示す半導体装置の樹脂封止体の下部を除去した状態の模式的底面図であり、図3は図1のa−a線に沿う模式的断面図であり、図4は図3の一部を拡大した模式的断面図であり、図5は図1に示す半導体チップの概略構成を説明するための模式的断面図である。
【0028】
なお、図1及び図2において、図1に示す左側のリード群は図2に示す右側のリード群と対応し、図1に示す右側のリード群は図2に示す左側のリード群と対応する。
【0029】
図1、図2及び図3に示すように、本実施形態の半導体装置20は、半導体チップ15、半導体チップ16の夫々を上下方向に積層し、この半導体チップ15,16の夫々を一つの樹脂封止体19で封止した構成になっている。半導体チップ15,16の夫々は、夫々の表裏面(互いに対向する一主面及び他の主面)のうちの裏面(他の主面)同志を向い合わせた状態で積層されている。
【0030】
半導体チップ15,16の夫々は同一の外形寸法で形成されている。また、半導体チップ15,16の夫々の平面形状は方形状で形成され、本実施形態においては長方形で形成されている。この半導体チップ15,16の夫々には、集積回路として、例えば64メガビットのDRAM(Dynamic Randum Access Memory)からなる記憶回路が内蔵されている。
【0031】
半導体チップ15,16の夫々は、図5に示すように、主に、半導体基板Ch1と、この半導体基板Ch1の回路形成面上において絶縁層、配線層の夫々を複数段積み重ねた多層配線層Ch2と、この多層配線層Ch2を覆うようにして形成された表面保護膜(最終保護膜)Ch3とを有する構成になっている。半導体基板Ch1は例えば単結晶シリコンで形成され、絶縁層は例えば酸化シリコン膜で形成され、配線層は例えばアルミニウム(Al)又はアルミニウム合金等の金属膜で形成されている。また、表面保護膜Ch3は、例えば、メモリにおける耐α線強度の向上を図ることができ、樹脂封止体19の樹脂との接着性の向上を図ることができるポリイミド系の樹脂で形成されている。
【0032】
図1、図3及び図5に示すように、半導体チップ15の表裏面のうちの表面(一主面)である回路形成面15Xの中央部には、その長辺方向に沿って配列された複数個の電極(ボンディングパッド)BP1が形成されている。複数個の電極BP1の夫々は、半導体チップ15の多層配線層Ch2のうちの最上層の配線層に形成されている。最上層の配線層はその上層に形成された表面保護膜Ch3で覆われ、この表面保護膜Ch3には電極BP1の表面を露出するボンディング開口Ch4が形成されている。
【0033】
図2、図3及び図5に示すように、半導体チップ16の表裏面のうちの表面(一主面)である回路形成面16Xの中央部には、その長辺方向に沿って配列された複数個の電極(ボンディングパッド)BP2が形成されている。複数個の電極BP2の夫々は、半導体チップ16の多層配線層Ch2のうちの最上層の配線層に形成されている。最上層の配線層はその上層に形成された表面保護膜Ch3で覆われ、この表面保護膜Ch3には電極BP2の表面を露出するボンディング開口Ch4が形成されている。
【0034】
半導体チップ15に内蔵されたDRAMの回路パターンは、半導体チップ16に内蔵されたDRAMの回路パターンと同一パターンで構成されている。また、半導体チップ15の回路形成面15Xに形成された電極BP1の配置パターンは、半導体チップ16の回路形成面16Xに形成された電極BP2の配置パターンと同一パターンで構成されている。即ち、本実施形態の半導体装置20は、同一構造の二つの半導体チップ(15,16)を一つの樹脂封止体19で封止した構成になっている。
【0035】
図1、図2及び図3に示すように、樹脂封止体19の平面形状は方形状で形成され、本実施形態においては長方形で形成されている。この樹脂封止体19の互いに対向する二つの長辺の夫々の辺側には、夫々の長辺に沿って複数本のリード3及び複数本のリード4が配列されている。複数本のリード3及び複数本のリード4の夫々は、樹脂封止体19の内外に亘って延在し、樹脂封止体19の内部に位置する内部リード部と樹脂封止体19の外部に位置する外部リード部とを有する構成になっている。複数本のリード3の夫々の外部リード部は面実装型リード形状の一つであるガルウィング型リード形状に折り曲げ成形されている。複数本のリード4の夫々の外部リード部はリード3の外部リード部よりも短い長さで形成されている。
【0036】
リード3,4の夫々は、夫々の一部を上下方向(半導体チップの積層方向)に互いに重ね合わせた状態で積層されている。リード3,4の夫々の一部は樹脂封止体19の内外に亘って延在し、樹脂封止体19の外部において例えばレーザ溶接による溶融接合によって電気的にかつ機械的に接続されている。即ち、リード3の外部リード部は、二つの半導体チップ(15,16)が共用する外部接続用端子として用いられている。
【0037】
複数本のリード3の夫々の外部リード部には端子名が付されている。Vcc端子は電源電位(例えば5[V])に電位固定される電源電位端子である。Vss端子は基準電位(例えば0[V])に電位固定される基準電位端子である。IO/0A端子、IO/0B端子、IO/1A端子、IO/1B端子、IO/2A端子、IO/2B端子、IO/3A端子及びIO/3B端子はデータ入出力端子である。A0〜A12端子はアドレス入力端子である。RAS端子はロウアドレスストローブ端子である。CAS端子はカラムアドレスストローブ端子である。WE端子はリード/ライトイネーブル端子である。OE端子は出力イネーブル端子である。NC端子は空き端子である。
【0038】
アドレス入力端子(A0〜A12)であるリード3、RAS端子であるリード3、CAS端子であるリード3、OE端子であるリード3の夫々は、図1に示すように、樹脂封止体19の内部に位置する内部リード部が、半導体チップ15の回路形成面15Xに接着材として例えば絶縁性フィルム9を介して接着固定されていると共に、その回路形成面15Xの電極BP1に導電性ワイヤ17を介して電気的に接続されている。
【0039】
Vcc端子であるリード3、Vss端子であるリード3の夫々は、図1に示すように、樹脂封止体19の内部に位置する内部リード部が、半導体チップ15の回路形成面15X上に配置されたバスバーリード7と一体化されている。バスバーリード7は、電極BP1の配列方向に沿って、他のリード3の内部リード部の先端部と電極BP1との間を延在している。バスバーリード7は、半導体チップ15の回路形成面15Xに接着材として例えば絶縁性フィルム9を介して接着固定された分岐リードと一体化され、この分岐リードは半導体チップ15の電極BP1に導電性ワイヤ17を介して電気的に接続されている。
【0040】
IO/0A端子、IO/1A端子、IO/2A端子、IO/3A端子である夫々のリード3は、図1に示すように、樹脂封止体19の内部に位置する内部リード部が、半導体チップ15の回路形成面15Xに接着材として例えば絶縁性フィルム9を介して接着固定されていると共に、その回路形成面15Xの電極BP1に導電性ワイヤ17を介して電気的に接続されている。
【0041】
IO/0B端子、IO/1B端子、IO/2B端子、IO/3B端子である夫々のリード3は、図1に示すように、樹脂封止体19の内部に位置する内部リード部が半導体チップ15の外周囲の外側に配置され、半導体チップ15の電極BP1に対して電気的に接続されていない。
【0042】
A0端子〜A12端子である夫々のリード3と接続されたリード4、RAS端子であるリード3と接続されたリード4、CAS端子であるリード3と接続されたリード4、WE端子であるリード3と接続されたリード4、OE端子であるリード3と接続されたリード4は、図2に示すように、樹脂封止体19の内部に位置する内部リード部が、半導体チップ16の回路形成面16Xに接着材として例えば絶縁性フィルム10を介して接着固定されていると共に、その回路形成面16Xの電極BP2に導電性ワイヤ18を介して電気的に接続されている。
【0043】
Vcc端子であるリード3と接続されたリード4、Vss端子であるリード3と接続されたリード4の夫々は、図2に示すように、樹脂封止体19の内部に位置する内部リード部が、半導体チップ16の回路形成面16X上に配置されたバスバーリード8と一体化されている。バスバーリード8は、電極BP2の配列方向に沿って、他のリード4の内部リード部の先端部と電極BP2との間を延在している。バスバーリード8は、半導体チップ16の回路形成面16Xに接着材として例えば絶縁性フィルム10を介して接着固定された分岐リードと一体化され、この分岐リードは半導体チップ16の電極BP2に導電性ワイヤ18を介して電気的に接続されている。
【0044】
IO/0B端子、IO/1B端子、IO/2B端子、IO/3B端子である夫々のリード3と接続された夫々のリード4は、図2に示すように、樹脂封止体19の内部に位置する内部リード部が、半導体チップ16の回路形成面16Xに接着材として例えば絶縁性フィルム10を介して接着固定されていると共に、その回路形成面16Xの電極BP2に導電性ワイヤ18を介して電気的に接続されている。
【0045】
IO/0A端子、IO/1A端子、IO/2A端子、IO/3A端子である夫々のリード3と接続された夫々のリード4は、図2に示すように、樹脂封止体19の内部に位置する内部リード部が半導体チップ16の外周囲の外側に配置され、半導体チップ16の電極BP1に対して電気的に接続されていない。
【0046】
即ち、本実施形態の半導体装置20は、半導体チップ15、半導体チップ16の夫々を上下に積層した積層構造で構成されていると共に、半導体チップ15の回路形成面15X上にリード3及びバスバーリード7を配置し、半導体チップ16の回路形成面16X上にリード4及びバスバーリード8を配置したLOC(Lead On Chip)構造で構成されている。
【0047】
複数本のリード3のうち、半導体チップ15の電極BP1に電気的に接続されたリード3の内部リード部は、図4に示すように、主に、半導体チップ15の一辺を横切ってその回路形成面15Xに接着固定される第1部分3Aと、この第1部分3Aから半導体チップ15の裏面側に折れ曲がる第2部分3Bと、この第2部分3Bから半導体チップ15の平面方向に折れ曲がる第3部分3Cとを有する構成になっている。第1部分3Aは半導体チップ15の回路形成面15Xに絶縁性フィルム9を介して接着固定され、その先端部分は半導体チップ15の電極BP1の近傍に配置されている。第3部分3Cは樹脂封止体19の内外に亘って延在し、この第3部分3Cのうち、樹脂封止体19から突出する部分はガルウィング型リード形状に折り曲げ成形された外部リード部の肩部分(根元部分)を構成している。
【0048】
複数本のリード4のうち、半導体チップ16の電極BP2に電気的に接続されたリード4の内部リード部は、図4に示すように、主に、半導体チップ16の一辺を横切ってその回路形成面16Xに接着固定される第1部分4Aと、この第1部分4Aから半導体チップ16の裏面側に折れ曲がる第2部分4Bと、この第2部分4Bから半導体チップ16の平面方向に折れ曲がる第3部分4Cとを有する構成になっている。第1部分4Aは半導体チップ16の回路形成面16Xに絶縁性フィルム10を介して接着固定され、その先端部分は半導体チップ16の電極BP2の近傍に配置されている。第3部分4Cは樹脂封止体19の内外に亘って延在し、この第3部分4Cのうち、樹脂封止体19から突出する部分は外部リード部として構成されている。
【0049】
なお、複数本のリード3のうち、半導体チップ15の電極BP1に電気的に接続されないリード3の内部リード部は、第3部分3Cを主体とする構成になっている。また、複数本のリード4のうち、半導体チップ16の電極BP2に電気的に接続されないリード4の内部リード部は、第3部分4Cを主体とする構成になっている。
【0050】
リード3,4の夫々の第3部分(3C,4C)は上下方向に重ね合わされ、樹脂封止体19の外部において例えばレーザ溶接による溶融接合によって電気的にかつ機械的に接続されている。具体的には、第3部分4Cの先端部分Sにて行われている。
【0051】
リード3の第1部分3Aのワイヤ接続部及びリード4の第1部分4Aのワイヤ接続部には、リードとワイヤ(17,18)とのボンダビリティの向上を図るため、例えば無電解メッキ法によって形成された銀(Ag)膜からなる金属層13が設けられ、この金属層13を介してワイヤ(17,18)が接続されている。なお、金属層13は、バスバーリード(7,8)に連結された分岐リードのワイヤ接続部にも設けられている。
【0052】
リード3,4の夫々の外部リード部は、実装時の半田濡れ性の向上や耐腐食性の向上を図るため、例えば鉛(Pb)−錫(Sn)組成の材料からなる導電性被膜14で被覆されている。
【0053】
半導体チップ15の互いに対向する二つの短辺の夫々の外側には、図1に示すように、樹脂封止体19の内部に位置する吊りリード11が配置されている。吊りリード11は、半導体装置20の組立プロセスにおいて、リードフレームの枠体に樹脂封止体19を支持するためのものである。吊りリード11は、後で詳細に説明するが、二枚のリードフレームのうちの一方のリードフレームに設けられ、他方のリードフレームには設けられていない。
【0054】
樹脂封止体19は、低応力化を図る目的として、例えば、フェノール系硬化剤、シリコーンゴム及びフィラー等が添加されたエポキシ系の樹脂で形成されている。シリコーンゴムはエポキシ系の樹脂の弾性率及び熱膨張率を低下させる作用がある。フィラーは球形の酸化シリコン粒で形成されており、同様に熱膨張率を低下させる作用がある。樹脂封止体19は、大量生産に好適なトランスファ・モールディング法で形成されている。
【0055】
なお、絶縁性フィルム(9,10)としては、例えば、ポリイミド系の樹脂からなる樹脂基材の両面(表面及び裏面)にポリイミド系の樹脂からなる接着層が設けられた樹脂フィルムを用いている。また、導電性ワイヤ(17,18)としては、例えば金(Au)ワイヤを用いている。また、ワイヤの接続方法としては、例えば熱圧着に超音波振動を併用したボンディング法を用いている。
【0056】
このように構成された半導体装置20は、二枚のリードフレームを用いた組立プロセスによって製造される。
【0057】
次に、半導体装置20の製造に用いられる二枚のリードフレームの構成について図6及び図7を用いて説明する。
【0058】
図6は第1のリードフレームの模式的平面図であり、図7は第2のリードフレームの模式的平面図である。なお、実際のリードフレームは複数の半導体チップを搭載できるように多連構造になっているが、図面を見易くするため、図6及び図7は一つの半導体チップが搭載される一個分の領域を示している。
【0059】
図6に示すように、第1のリードフレームLF1は、平面形状が長方形の枠体1で囲まれた領域内に、複数本(本実施形態では32本)のリード3、四本のバスバーリード7、複数枚(本実施形態では8枚)の絶縁性フィルム9及び二つの吊りリード11等を配置した構成になっている。
【0060】
複数本のリード3の夫々は、樹脂封止体で封止される内部リード部と樹脂封止体の外部に導出される外部リード部とを有する構成になっている。この複数本のリード3の夫々は二つのリード群に分割されている。一方のリード群の夫々のリード3は、枠体1の互いに対向する二つの長辺枠部のうちの一方の長辺枠部の延在方向に沿って配列され、この一方の長辺枠部に外部リード部における先端部分が一体化され支持されている。他方のリード群の夫々のリード3は、枠体1の互いに対向する二つの長辺枠部のうちの他方の長辺枠部の延在方向に沿って配列され、この他方の長辺枠部に外部リード部における先端部分が一体化され支持されている。一方及び他方のリード群の夫々のリード3は、中間部がダムバー5によって互いに連結され、かつダムバー5によって枠体1に一体化され支持されている。即ち、リードフレームLF1は、複数本のリード3を図6の上下方向に沿って二列に配列した二方向リード配列構造で構成されている。
【0061】
四本のバスバーリード7のうち、二本のバスバーリード7は、枠体1の一方の長辺枠部の延在方向に沿って配列された複数本のリード3のうちの初段、中段及び終段に位置するリード3に連結され、これらのリード3の内部リード部と一体化されている。四本のバスバーリード7のうち、他の二本のバスバーリード7は、枠体1の他方の長辺枠部の延在方向に沿って配列された複数本のリード3のうちの初段、中段及び終段に位置するリード3に連結され、これらのリード3の内部リード部と一体化されている。
【0062】
複数枚の絶縁性フィルム9の夫々は、複数本のリード3を跨るようにして延在し、これらのリード3の内部リード部のワイヤボンディング面と対向する裏面に接着固定されている。
【0063】
二つの吊りリード11の夫々は、枠体1の互いに対向する二つの短辺枠部の夫々に一体化され支持されている。
【0064】
複数本のリード3のうち、半導体チップ(15)の電極に電気的に接続されるリード3の内部リード部は、図4に示すように、半導体チップ15の一辺を横切ってその回路形成面15Xに接着固定される第1部分3Aと、この第1部分3Aから半導体チップ15の裏面側に折れ曲がる第2部分3Bと、この第2部分3Bから半導体チップ15の平面方向に折れ曲がる第3部分3Cとを有する構成になっている。即ち、リード3の内部リード部は、第1部分1AがリードフレームLF1の枠体1よりも上方に位置するように折り曲げ成形されている。
【0065】
第1のリードフレームLF1は、例えば鉄(Fe)−ニッケル(Ni)系の合金材(例えばNi含有率42又は50[%])からなる金属板にエッチング加工又はプレス加工を施して所定のリードパターンを形成した後、リード3の内部リード部に折り曲げ加工を施すことによって形成される。
【0066】
図7に示すように、第2のリードフレームLF2は、平面形状が長方形の枠体2で囲まれた領域内に、複数本(本実施形態では32本)のリード4、四本のバスバーリード8、複数枚(本実施形態では8枚)の絶縁性フィルム10及び補強リード12等を配置した構成になっている。
【0067】
複数本のリード4の夫々は、樹脂封止体で封止される内部リード部と樹脂封止体の外部に導出される外部リード部とを有する構成になっている。この複数本のリード4の夫々は二つのリード群に分割されている。一方のリード群の夫々のリード4は、枠体2の互いに対向する二つの長辺枠部のうちの一方の長辺枠部の延在方向に沿って配列されている。他方のリード群の夫々のリード4は、枠体2の互いに対向する二つの長辺枠部のうちの他方の長辺枠部の延在方向に沿って配列されている。一方及び他方のリード群の夫々のリード4は、外部リード部における先端部分がダムバー6によって互いに連結され、かつダムバー6によって枠体2に一体化され支持されている。即ち、リードフレームLF2は、複数本のリード4を図7の上下方向に沿って二列に配列した二方向リード配列構造で構成されている。
【0068】
四本のバスバーリード8のうち、二本のバスバーリード8は、枠体2の一方の長辺枠部の延在方向に沿って配列された複数本のリード4のうちの初段、中段及び終段に位置するリード4に連結され、これらのリード4の内部リード部と一体化されている。四本のバスバーリード8のうち、他の二本のバスバーリード8は、枠体2の他方の長辺枠部の延在方向に沿って配列された複数本のリード4のうちの初段、中段及び終段に位置するリード4に連結され、これらのリード4の内部リード部と一体化されている。
【0069】
複数枚の絶縁性フィルム10の夫々は、複数本のリード4を跨るようにして延在し、これらのリード4の内部リード部のワイヤボンディング面と対向する裏面に接着固定されている。
【0070】
複数本のリード4のうち、半導体チップ(16)の電極に電気的に接続されるリード4の内部リード部は、図4に示すように、半導体チップ16の一辺を横切ってその回路形成面16Xに接着固定される第1の部分4Aと、この第1の部分4Aから半導体チップ16の裏面側に折れ曲がる第2の部分4Bと、この第2の部分4Bから第1の部分4Aと同一方向に延びる第3の部分4Cとを有する構成になっている。即ち、リード4の内部リード部は、第1部分4AがリードフレームLF2の枠体2よりも上方に位置するように折り曲げ成形されている。
【0071】
二つの補強リード12のうち、一方の補強リード12は、図7に示すように、ダムバー6と枠体2の一方の長辺枠部とで規定された領域内に配置されている。この一方の補強リード12は、複数のダムバー6のうちの幾つかのダムバー6及び枠体2の一方の長辺枠部の複数個所に連結され支持されている。二つの補強リード12のうち、他方の補強リード12は、図7に示すように、ダムバー6と枠体2の他方の長辺枠部とで規定された領域内に配置されている。この他方の補強リード12は、複数のダムバー6のうち幾つかのダムバー6及び枠体2の他方の長辺枠部の複数個所に連結され支持されている。即ち、第2のリードフレームLF2は補強リード12によって剛性が向上しており、ダムバーと枠体の長辺枠部とで規定される領域に支持するものが何も存在しないリードフレームに比べて撓み難くなっている。
【0072】
第2のリードフレームLF2は、例えば鉄(Fe)−ニッケル(Ni)系の合金材(例えばNi含有率42又は50[%])からなる金属板にエッチング加工又はプレス加工を施して所定のリードパターンを形成した後、リード4の内部リード部に折り曲げ加工を施すことによって形成される。
【0073】
第1のリードフレームLF1、第2のリードフレームLF2の夫々は、後で詳細に説明するが、半導体チップの電極とリードの内部リード部とを導電性ワイヤで電気的に接続した後、夫々の裏面同志を重ね合わせた状態で使用される。従って、図6の左側のリード群は図7の右側のリード群と重なるように構成され、図6の右側のリード群は図7の左側のリード群と重なるように構成されている。また、図6の左側のダムバー5は図7の右側のダムバー6と重なるように構成され、図6の右側のダムバー5は図7の左側のダムバー6と重なるように構成されている。
【0074】
ところで、二つの半導体チップ(15,16)の夫々は、図5に示すように、主に、半導体基板Ch1、多層配線層Ch2及び表面保護膜Ch3等を有する構成になっているため、二つの半導体チップ(15,16)の夫々は裏面が凸面となる方向に反っている。このような二つの半導体チップ(15,16)を夫々の裏面が向い合うように重ね合わせた場合、半導体チップの中心から周辺部に向かって徐々に広がる隙間が二つの半導体チップ(15,16)の間に形成される。この隙間は、二つの半導体チップ(15,16)の夫々の裏面を密着させることによって無くすことができる。二つの半導体チップ(15,16)の夫々の裏面を密着させるためには、二つの半導体チップ(15,16)の夫々の反りを矯正すればよい。
【0075】
そこで、本実施形態では、図8(模式的断面図)に示すように、リードフレームLF1とLF2とを重ね合わせた時、リード3の第1部分3Aとリード4の第1部分4Aとの間の距離Lが、二つの半導体チップ(15,16)の夫々の厚さに二枚の絶縁性フィルム(9,10)の厚さを加算した総合厚さ、即ちリード3の第1部分3Aとリード4の第1部分4Aとの間に介在される介在物の総合厚さTよりも狭くなるように、リード3、リード4の夫々に曲げ成形を施しておく。
【0076】
このような構成にすることにより、リード3,4の夫々の弾性力によって二つの半導体チップ(15,16)の夫々の反りを矯正することができるので、二つの半導体チップ(15,16)の夫々の裏面を互いに密着させることができる。
【0077】
なお、絶縁性フィルム9,10の夫々は、半導体チップの回路形成面にリードを熱圧着にて接着固定するチップボンディング工程時に厚さが薄くなるので、このような組立時における寸法の変化や、半導体チップ、リードフレーム等の厚さ寸法誤差を考慮して距離Lを設定する必要がある。
【0078】
本実施形態において、半導体チップ15,16の夫々の厚さは例えば0.24[mm]程度であり、絶縁性フィルム9,10の夫々の厚さは例えば0.05[mm]程度であり、介在物としての総合厚さTは0.58[mm]程度である。この場合、リード3の第1部分3Aとリード4の第1部分4Aとの間の距離Lは、0.48〜0.53[mm](絶縁性フィルムの二枚分の厚さを引いた寸法と一枚分の厚さを引いた寸法との間)程度に設定することが望ましい。本実施形態では距離Lを0.48[mm]程度に設定している。
【0079】
次に、半導体装置20の製造方法について、図9乃至図12を用いて説明する。図9は半導体装置の製造を説明するためのフローチャートであり、図10はワイヤボンディング工程を説明するための模式的断面図であり、図11は封止工程を説明するための模式的断面図であり、図12は図11の一部を拡大した模式的断面図である。
【0080】
まず、同一構造の二つの半導体チップ(15,16)を準備すると共に、図6に示すリードフレームLF1及び図7に示すリードフレームLF2を準備する。
【0081】
次に、リードフレームLF1に半導体チップ15を接着固定し、更に、リードフレームLF2に半導体チップ16を接着固定する〈A〉。リードフレームLF1と半導体チップ15との接着固定は、半導体チップ15の回路形成面15Xに、絶縁性フィルム9を介して、リード3の第1部分3A及びバスバーリード7の分岐リードを熱圧着することによって行われる。リードフレームLF2と半導体チップ16との接着固定は、半導体チップ16の回路形成面16Xに、絶縁性フィルム10を介して、リード4の第1部分4A及びバスバーリード8の分岐リードを熱圧着することによって行われる。
【0082】
この工程において、絶縁性フィルム9,10の夫々の厚さは、チップボンディング工程を実施する前と比較して若干薄くなる。
【0083】
次に、図10(a)に示すように、リードフレームLF1をボンディング装置のヒートステージ21に装着し、半導体チップ15の電極BP1とリード3の内部リード部のワイヤ接続部(先端部分)とを導電性ワイヤ17で電気的に接続すると共に、半導体チップ15の電極BPとバスバーリード7の分岐リードとを導電性ワイヤ17で電気的に接続する〈B〉。更に、図10(b)に示すように、半導体チップ16の電極BP2とリード4の内部リード部のワイヤ接続部(先端部分)とを導電性のワイヤ18で電気的に接続すると共に、半導体チップ16の電極BP2とバスバーリード8の分岐リードとを導電性ワイヤ18で電気的に接続する〈B〉。ワイヤ(17,18)としては例えばAuワイヤを用いる。また、ワイヤ(17,18)の接続方法としては、例えば熱圧着に超音波振動を併用したボンディング法を用いる。
【0084】
なお、リードフレームLF1、LF2の夫々は、この工程の後、夫々の裏面同志を向い合わせた状態に積層されるので、半導体チップ16の電極BP2とリード4との接続においては、半導体チップ15の電極BP1とリード3との接続に対して左右が逆になる。
【0085】
次に、半導体チップ15,16の夫々の裏面が向い合うように、リードフレームLF1,LF2の夫々を重ね合わせる。
【0086】
次に、図11に示すように、リードフレームLF1,LF2の夫々を重ね合わせた状態で、リードフレームLF1,LF2の夫々をトランスファ・モールド装置の成形金型(モールド金型)22の上型22Aと下型22Bとの間に位置決めする。この時、上型22A及び下型22Bによって形成されるキャビティ24の内部には、半導体チップ(15,16)、リード3の内部リード部、リード4の内部リード部、絶縁性フィルム(9,10)、導電性ワイヤ(17,18)及び吊りリード11等が配置される。
【0087】
リードフレームLF1,LF2の夫々は、図12に示すように、ダムバー(5,6)及びこれらのダムバーに連結されたリード(3,4)の第3部分(3C,4C)が上型22Aのクランプ面23Aと下型22Bのクランプ面23Bとで上下両方向から押え付けられることによって成形金型22に固定される。この時、リード3,4の夫々は、図8に示すように、リード3の第1部分3Aとリード4の第1部分4Aとの間の距離Lが、これらの間に介在される介在物(二つの半導体チップ15,16及び二枚の絶縁性フィルム9,10)の総合厚さTよりも狭くなるように折り曲げ成形されているので、二つの半導体チップ(15,16)の夫々の反りはリード3,4の夫々の弾性力によって矯正され、二つの半導体チップ(15,16)の夫々の裏面は互いに密着される。即ち、二つの半導体チップ(15,16)の夫々は、夫々の裏面を互いに密着させた状態で成形金型22のキャビティ24の内部に配置される。
【0088】
また、リード3は半導体チップ15の互いに対向する二つの長辺側に夫々の長辺に沿って複数本配列され、リード4はリード3と重なるようにして半導体チップ16の互いに対向する二つの長辺側に夫々の長辺に沿って複数本配列されているので、二つの半導体チップ(15,16)の夫々の裏面を確実に密着させることができる。
【0089】
ところで、二つの半導体チップ(15,16)の夫々の裏面を確実に密着させるためには、二つの半導体チップ(15,16)の夫々の周縁部を挾み込む(挾持する)ことが有効である。本実施形態のリード3、4の夫々は、半導体チップの一辺を横切って延在しているため、二つの半導体チップ(15,16)の夫々の周縁部を挾み込むことができる。
【0090】
次に、成形金型22のポットからランナー及び流入ゲートを通してキャビティ24の内部に流動性の樹脂を加圧注入して樹脂封止体19を形成する〈C〉。半導体チップ(15,16)、リード3の内部リード部、リード4の内部リード部、フィルム(9,10)、ワイヤ(17,18)及び吊りリード11等は、樹脂封止体19によって封止される。樹脂としては、例えば、フェノール系硬化剤、シリコーンゴム及びフィラー等が添加されたエポキシ系の熱硬化性樹脂を用いる。
【0091】
この工程において、キャビティ24の内部への樹脂注入が終了した後、樹脂中に巻き込みれた気泡を取り除くため、注入時の圧力よりも高い圧力(例えば60kg/cm2程度)がキャビティ24の内部に加えられるが、二つの半導体チップ(15,16)の夫々の裏面は互いに密着しているので、半導体チップ15の裏面と半導体チップ16の裏面との間に樹脂が侵入することはない。即ち、成形金型22のキャビティ24の内部に加圧注入された樹脂によって二つの半導体チップ(15,16)の間に形成される空間を排除することができる。
【0092】
次に、成形金型22からリードフレームLF1,LF2の夫々を取り出し、その後、リードフレームLF1,LF2の夫々を反転させ、リードフレームLF2を上段側に位置させる。
【0093】
次に、リードフレームLF2を上段側に位置させた状態で、リード4の外部リード部とリード3の外部リード部とをレーザ溶接にて接合する〈D〉。レーザ溶接はリード4の上方からその先端部分にレーザ光を照射して行う。
【0094】
次に、重ね合った二つのダムバー(5,6)を切断金型にて同時に切断し〈E〉する。この工程において、リードフレームLF2の枠体2は除去される。
【0095】
次に、メッキ処理を施して、リード4,3の夫々の外部リード部に、例えば鉛(Pb)−錫(Sn)組成の材料からなる導電性被膜(メッキ膜)14を形成する〈F〉。導電性被膜14の形成は、膜厚の制御性が高く、微細化されたリードに好適な電解メッキ法で行う。
【0096】
次に、リードフレームLF1の枠体1からリード3の外部リード部を切断し、その後、リード3の外部リード部を面実装型リード形状の一つであるガルウィング型リード形状に折り曲げ成形し、その後、リードフレームLF1の枠体1から吊りリード11を切断することにより、図1乃至図4に示す半導体装置20がほぼ完成する。
【0097】
この後、半導体装置20は、製品完成後の環境試験である温度サイクル試験が施され、その後、パーソナル・コンピュータ等の電子機器の組立工程、若しくはメモリ・モジュール等の電子装置の組立工程において実装基板に実装される。
【0098】
以上説明したように、本実施形態によれば以下の効果が得られる。
【0099】
〔1〕半導体装置20の製造において、二つの半導体チップ(15,16)の夫々の裏面を互いに密着させた状態で、二つの半導体チップ(15,16)の夫々をトランスファ・モールディング法に基づいて樹脂封止する。
【0100】
これにより、成形金型22のキャビティ24の内部に加圧注入された樹脂によって二つの半導体チップ(15,16)の間に形成される空間を排除することができるので、この空間の部分を起点にして発生する半導体チップ(15,16)の亀裂を抑制することができる。この結果、半導体装置20の歩留まりの向上を図ることができる。
【0101】
〔2〕半導体装置20の製造において、二つの半導体チップ(15,16)の夫々の裏面の密着は、二つの半導体チップ(15,16)の夫々の反りを矯正して行う。
【0102】
これにより、二つの半導体チップ(15,16)の夫々がほぼ平坦になるので、半導体チップ15の回路形成面15X上における樹脂の流動性及び半導体チップ16の回路形成面16X上における樹脂の流動性を最適化することができ、樹脂封止体19の成形不良を抑制することができる。この結果、半導体装置20の歩留まりの向上を更に図ることができる。
【0103】
〔3〕半導体装置20の製造において、二つの半導体チップ(15,16)の夫々の反りに対する矯正は、半導体チップ15の回路形成面15Xに接着固定されたリード3の弾性力及び半導体チップ16の回路形成面16Xに接着固定されたリード4の弾性力によって行う。
【0104】
これにより、クリップ部材等の他の部材を用いることなく、二つの半導体チップ(15,16)の夫々の反りを矯正することができるので、製造工程数を増加することなく、半導体装置20の歩留まりの向上を図ることができる。
【0105】
〔4〕半導体装置20の製造において、リード3,4の夫々は、リードフレームLF1,LF2の夫々を重ね合わせた時、リード3の第1部分3Aとリード4の第1部分4Aとの間の距離Lが、これらの間に介在される介在物(二つの半導体チップ15,16及び二枚の絶縁性フィルム9,10)の総合厚さTよりも狭くなるように折り曲げ成形されている。
【0106】
これにより、上型22Aのクランプ面23Aと下型22Bのクランプ面23Bとでダムバー(5,6)及びこれらのダムバーに連結されたリード(3,4)の第3部分(3C,4C)を上下両方向から押え付けた時、リード3,4の夫々の弾性力によって二つの半導体チップ(15,16)の夫々の反りを矯正することができ、二つの半導体チップ(15,16)の夫々の裏面を互いに密着させることができる。
【0107】
〔5〕半導体装置20の製造において、リード3は半導体チップ15の互いに対向する二つの長辺側に夫々の長辺に沿って複数本配列され、リード4はリード3と重なるようにして半導体チップ16の互いに対向する二つの長辺側に夫々の長辺に沿って複数本配列されている。これにより、二つの半導体チップ(15,16)の夫々の裏面を確実に密着させることができる。
【0108】
なお、本実施形態では、半導体チップとリードとを接着固定するための接着材として絶縁性フィルムを用いた例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば半導体チップの回路形成面、若しくはリードの接着面に塗布して形成される接着材を用いてもよい。
【0109】
(実施形態2)
図13は本発明の実施形態2である半導体装置の樹脂封止体の上部を除去した状態の模式的平面図であり、図14は図13のb−b線に沿う模式的断面図であり、図15は図13のc−c線に沿う模式的断面図である。
【0110】
図13、図14及び図15に示すように、本実施形態の半導体装置30は、基本的に前述の実施形態1と同様の構成になっており、以下の構成が異なっている。
【0111】
即ち、半導体装置30は、半導体チップ15の回路形成面15Xに接着材として絶縁性フィルム9を介して二本の吊りリード31が接着固定され、半導体チップ16の回路形成面16Xに接着材として絶縁性フィルム10を介して二本の吊りリード32が接着固定された構成になっている。
【0112】
複数本のリード3の夫々は、半導体チップ15の互いに対向する二つの長辺の外側に夫々の長辺に沿って配列されている。複数本のリード4の夫々は、半導体チップ16の互いに対向する二つの長辺の外側に夫々の長辺に沿って配列されている。複数個の電極BP1の夫々は、半導体チップ15の互いに対向する二つの長辺側に夫々の長辺に沿って配列されている。複数個の電極BP2の夫々は、半導体チップ16の互いに対向する二つの長辺側に夫々の長辺に沿って配列されている。二つの半導体チップ(15,16)の夫々には、集積回路として、例えばSRAM(Static Random Access Memory )からなる記憶回路が内蔵されている。
【0113】
なお、本実施形態の半導体チップ15の回路パターンは半導体チップ16の回路パターンに対してミラー反転パターンになっている。
【0114】
二本の吊りリード31の夫々は、樹脂封止体19の回路形成面15Xの互いに対向する二つの短辺のうちの一方の短辺から他方の短辺に向って延在し、半導体チップ15の互いに対向する二つの短辺を横切っている。二本の吊りリード32の夫々は、樹脂封止体19の互いに対向する二つの短辺のうちの一方の短辺から他方の短辺に向って延在し、半導体チップ16の回路形成面16Xの互いに対向する二つの短辺を横切っている。
【0115】
二本の吊りリード31の夫々は、図15に示すように、主に、半導体チップ15の一辺を横切ってその回路形成面15Xに接着固定される第1部分31Aと、この第1部分31Aから半導体チップ15の裏面側に折れ曲がる第2部分31Bと、この第2部分31Bから半導体チップ15の平面方向に折れ曲がる第3部分31Cとを有する構成になっている。
【0116】
二本の吊りリード32の夫々は、図15に示すように、主に、半導体チップ16の一辺を横切ってその回路形成面16Xに接着固定される第1部分32Aと、この第1部分32Aから半導体チップ16の裏面側に折れ曲がる第2部分32Bと、この第2部分32Bから半導体チップ16の平面方向に折れ曲がる第3部分32Cとを有する構成になっている。
【0117】
図1及び図2に示すように、二本の吊りリード31のうち、一方の吊りリード31の第1部分31Aは、半導体チップ15の回路形成面15Xの一方の長辺側において絶縁性フィルム9を介して接着固定され、他方の吊りリード31の第1部分31Aは、半導体チップ15の回路形成面15Xの他方の長辺側において絶縁性フィルム9を介して接着固定されている。同様に、二本の吊りリード32のうち、一方の吊りリード32の第1部分32Aは、半導体チップ16の回路形成面16Xの一方の長辺側ににおいて絶縁性フィルム10を介して接着固定され、他方の吊りリード32の第1部分32Aは、半導体チップ16の回路形成面16Xの他方の長辺側において絶縁性フィルム10を介して接着固定されている。
【0118】
このように構成された半導体装置30は、図16(模式的平面図)に示すリードフレームLF3及び図17(模式的平面図)に示すリードフレームLF4を用いた組立プロセスによって製造される。なお、実際のリードフレームは複数の半導体装置を製造できるように多連構造になっているが、図面を見易くするため、図16及び図17は一つの半導体装置が製造される一個分の領域を示している。また、図16及び図17はリード配置パターンを一部省略している。
【0119】
リードフレームLF3,4の夫々は、後で詳細に説明するが、半導体チップの電極とリードの内部リード部とを導電性ワイヤで電気的に接続した後、夫々の裏面同志を重ね合わせた状態で使用される。従って、図16の左側のリード群は図17の右側のリード群と重なるように構成され、図16の右側のリード群は図17の左側のリード群と重なるように構成されている。また、図16の左側のダムバー5は図17の右側のダムバー6と重なるように構成され、図16の右側のダムバー5は図17の左側のダムバー6と重なるように構成されている。
【0120】
吊りリード31,32の夫々は、図18(模式的断面図)に示すように、リードフレームLF3とLF4とを重ね合わせた時、吊りリード31の第1部分31Aと吊りリード32の第1部分32Aとの間の距離Lが、二つの半導体チップ(15,16)の夫々の厚さに二枚の絶縁性フィルム(9,10)の厚さを加算した総合厚さ、即ち吊りリード31の第1部分31Aと吊りリード32の第1部分32Aとの間に介在される介在物の総合厚さTよりも狭くなるように折り曲げられている。
【0121】
このような構成にすることにより、吊りリード31,32の夫々の弾性力によって二つの半導体チップ(15,16)の夫々の反りを矯正することができるので、二つの半導体チップ(15,16)の夫々の裏面を互いに密着させることができる。
【0122】
なお、本実施形態において、半導体チップ15,16の夫々の厚さは例えば0.24[mm]程度であり、絶縁性フィルム9,10の夫々の厚さは例えば0.05[mm]程度であり、介在物としての総合厚さTは0.58[mm]程度である。また、距離Lは0.48[mm]程度に設定されている。
【0123】
次に、半導体装置30の製造方法について、図9及び図19を用いて説明する。図19は封止工程を説明するための模式的断面図であり、図12は図11の一部を拡大した模式的断面図である。
【0124】
まず、二つの半導体チップ(15,16)を準備すると共に、図16に示すリードフレームLF3及び図17に示すリードフレームLF4を準備する。
【0125】
次に、リードフレームLF3に半導体チップ15を接着固定し、更に、リードフレームLF4に半導体チップ16を接着固定する〈A〉。リードフレームLF3と半導体チップ15との接着固定は、半導体チップ15の回路形成面15Xに、絶縁性フィルム9を介して、吊りリード31の第1部分31Aを熱圧着することによって行われる。リードフレームLF4と半導体チップ16との接着固定は、半導体チップ16の回路形成面16Xに、絶縁性フィルム10を介して、吊りリード32の第1部分32Aを熱圧着することによって行われる。この工程において、絶縁性フィルム9,10の夫々の厚さは、チップボンディング工程を実施する前と比較して若干薄くなる。
【0126】
次に、半導体チップ15の電極BP1とリード3の内部リード部のワイヤ接続部(先端部分)とを導電性ワイヤ17で電気的に接続し、半導体チップ16の電極BP2とリード4の内部リード部のワイヤ接続部(先端部分)とを導電性ワイヤ18で電気的に接続する〈B〉。
【0127】
次に、半導体チップ15,16の夫々の裏面が向い合うように、リードフレームLF3,LF4の夫々を重ね合わせる。
【0128】
次に、リードフレームLF3,LF4の夫々を重ね合わせた状態で、リードフレームLF3,LF4の夫々をトランスファ・モールド装置の成形金型(モールド金型)22の上型22Aと下型22Bとの間に位置決めする。この時、上型22A及び下型22Bによって形成されるキャビティ24の内部には、半導体チップ(15,16)、リード3の内部リード部、リード4の内部リード部、絶縁性フィルム(9,10)、導電性ワイヤ(17,18)及び吊りリード(31,32)等が配置される。
【0129】
リードフレームLF1,LF2の夫々は、枠体(1,2)及びこれらの枠体に連結された吊りリード(31,32)の第3部分(31C,32C)が上型22Aのクランプ面と下型22Bのクランプ面とで上下両方向から押え付けられることによって成形金型22に固定される。この時、吊りリード31,32の夫々は、図18に示すように、吊りリード31の第1部分31Aと吊りリード32の第1部分32Aとの間の距離Lが、これらの間に介在される介在物(二つの半導体チップ15,16及び二枚の絶縁性フィルム9,10)の総合厚さTよりも狭くなるように折り曲げ成形されているので、二つの半導体チップ(15,16)の夫々の反りは吊りリード31,32の夫々の弾性力によって矯正され、二つの半導体チップ(15,16)の夫々の裏面は互いに密着される。即ち、二つの半導体チップ(15,16)の夫々は、夫々の裏面を互いに密着させた状態で成形金型22のキャビティ24の内部に配置される。
【0130】
また、吊りリード31は、半導体チップ15の互いに対向する二つの短辺を横切るようにして延在し、半導体チップ15の短辺方向に複数本(本実施形態では二本)配列されている。吊りリード32は、半導体チップ16の互いに対向する二つの短辺を横切るようにして延在し、吊りリード31と重なるようにして半導体チップ16の短辺方向に複数本(本実施形態では二本)配列されている。従って、二つの半導体チップ(15,16)の夫々の裏面を確実に密着させることができる。
【0131】
二つの半導体チップ(15,16)の夫々の裏面を確実に密着させるためには、二つの半導体チップ(15,16)の夫々の周縁部を挾み込む(挾持する)ことが有効である。本実施形態の吊りリード31、32の夫々は、半導体チップの長辺側を延在し、二つの短辺を横切っているため、二つの半導体チップ(15,16)の夫々の周縁部を挾み込むことができる。
【0132】
次に、成形金型22のポットからランナー及び流入ゲートを通してキャビティ24の内部に流動性の樹脂を加圧注入して樹脂封止体19を形成する〈C〉。半導体チップ(15,16)、リード3の内部リード部、リード4の内部リード部、フィルム(9,10)、ワイヤ(17,18)及び吊りリード(31,32)等は、樹脂封止体19によって封止される。樹脂としては、例えば、フェノール系硬化剤、シリコーンゴム及びフィラー等が添加されたエポキシ系の熱硬化性樹脂を用いる。
【0133】
この工程において、キャビティ24の内部への樹脂注入が終了した後、樹脂中に巻き込みれた気泡を取り除くため、注入時の圧力よりも高い圧力(例えば60kg/cm2程度)がキャビティ24の内部に加えられるが、二つの半導体チップ(15,16)の夫々の裏面は互いに密着しているので、半導体チップ15の裏面と半導体チップ16の裏面との間に樹脂が侵入することはない。即ち、成形金型22のキャビティ24の内部に加圧注入された樹脂によって二つの半導体チップ(15,16)の間に形成される空間を排除することができる。
【0134】
この後、前述の実施形態1と同様の工程を施すことにより、図13乃至図15に示す半導体装置30がほぼ完成する。
【0135】
このように、本実施形態においても、前述の実施形態1と同様の効果が得られる。
【0136】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【0137】
例えば、本発明は、四方向リード配列構造であるQFP(Quaad Faltpack Package)型の半導体装置に適用することができる。
【0138】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【0139】
本実施形態によれば、半導体装置の歩留まりの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1である半導体装置の樹脂封止体の上部を除去した状態の模式的平面図である。
【図2】図1に示す半導体装置の樹脂封止体の下部を除去した状態の模式的平面図である。
【図3】図1のa−a線に沿う模式的断面図である。
【図4】図3の一部を拡大した模式的断面図である。
【図5】図1に示す半導体チップの概略構成を説明するための模式的断面図である。
【図6】図1に示す半導体装置の製造に用いられる第1のリードフレームの模式的平面図である。
【図7】図1に示す半導体装置の製造に用いられる第2のリードフレームの模式的平面図である。
【図8】図6のリードフレームと図7のリードフレームとを重ね合わせた状態を示す模式的断面図である。
【図9】図1に示す半導体装置の製造を説明するためのフローチャートである。
【図10】図1に示す半導体装置の製造において、ワイヤボンディング工程を説明するための模式的断面図である。
【図11】図1に示す半導体装置の製造において、樹脂封止工程を説明するための模式的断面図である。
【図12】図11の一部を拡大した模式的断面図である。
【図13】本発明の実施形態2である半導体装置の樹脂封止体の上部を除去した状態の模式的平面図である。
【図14】図13のb−b線に沿う模式的断面図である。
【図15】図13のc−c線に沿う模式的断面図である。
【図16】図13に示す半導体装置の製造に用いられる第1のリードフレームの模式的平面図である。
【図17】図13に示す半導体装置の製造に用いられる第2のリードフレームの模式的平面図である。
【図18】図16のリードフレームと図17のリードフレームとを重ね合わせた状態を示す模式的断面図である。
【図19】図13に示す半導体装置の製造において、樹脂封止工程を説明するための模式的断面図である。
【図20】従来の問題点を説明するための模式的断面図である。
【図21】従来の問題点を説明するための模式的断面図である。
【符号の説明】
LF1,FL2,FL3,FL4…リードフレーム、1,2…枠体、3,4…リード、5,6…ダムバー、7,8…バスバーリード、9,10…フィルム、11…吊りリード、12…補強リード、13…金属層、14…導電性被膜、15,16…半導体チップ、15X,16X…回路形成面、17,18…ワイヤ、19…樹脂封止体、20…半導体装置、21…ヒートステージ、22…成形金型、22A…上型、22B…下型、23A,23B…クランプ面、24…キャビティ、30…半導体装置、31,32…吊りリード。
Claims (7)
- (a)第1表面、前記第1表面と対向する第1裏面、前記第1表面に形成された第1電極を有する第1半導体チップと、第2表面、前記第2表面と対向する第2裏面、前記第2表面に形成された第2電極を有する第2半導体チップを準備する工程と、
(b)前記第1半導体チップの一辺を横切って前記第1表面に延在する第1部分と、前記第1部分から前記第1半導体チップの第1裏面側に折れ曲がる第2部分と、前記第2部分から前記第1半導体チップの平面方向に折れ曲がる第3部分とを有する第1リードと、前記第2半導体チップの一辺を横切って前記第2表面に延在する第1の部分と、前記第1の部分から前記第2半導体チップの第2裏面側に折れ曲がる第2の部分と、前記第2の部分から前記第2半導体チップの平面方向に折れ曲がる第3の部分とを有する第2リードを準備する工程と、
(c)前記第1半導体チップの第1表面に第1接着材を介して前記第1リードの第1部分を固定し、前記第2半導体チップの第2表面に第2接着材を介して前記第2リードの第1の部分を固定する工程と、
(d)前記(c)工程の後、前記第1半導体チップの第1裏面が前記第2半導体チップの第2裏面と密着するように前記第1リード及び前記第2リードを重ね合わせた状態で、前記第1半導体チップ、前記第2半導体チップ、前記第1リードの一部、及び前記第2リードの一部を樹脂封止することで樹脂封止体を形成する工程とを有し、
前記第1リード及び前記第2リードの夫々は、前記第1リードと前記第2リードを重ね合わせた時、前記第1リードの第1部分と前記第2リードの第1の部分との間の距離が、前記第1半導体チップ及び前記第2半導体チップの夫々の厚さに前記第1接着材及び前記第2接着材の夫々の厚さを加算した総合厚さよりも狭くなるように曲げ成形されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1リードは前記第1半導体チップの電極に電気的に接続されたリードであり、前記第2リードは前記第2半導体チップの電極に電気的に接続されたリードであることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項2に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1半導体チップ、第2半導体チップの夫々は平面が長方形で形成され、
前記第1リードは、前記第1半導体チップの互いに対向する二つの長辺側において、夫々の前記長辺に沿って複数本配列され、
前記第2リードは、前記第1リードと重なるようにして前記第2半導体チップの互いに対向する二つの長辺側において、夫々の前記長辺に沿って複数本配列されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1リードは前記第1半導体チップを支持する吊りリードであり、前記第2リードは前記第2半導体チップを支持する吊りリードであることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項4に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1半導体チップ、第2半導体チップの夫々は平面が長方形で形成され、
前記第1リードは、前記第1半導体チップの互いに対向する二つの長辺側において、夫々の前記長辺に沿って複数本配列され、
前記第2リードは、前記第1リードと重なるようにして前記第2半導体チップの互いに対向する二つの長辺側において、夫々の前記長辺に沿って複数本配列されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記(c)工程の後であり、かつ前記(d)工程の前に、前記第1半導体チップの第1電極と前記第1リードの第1部分を導電性ワイヤで電気的に接続し、さらに前記第2半導体チップの第2電極と前記第2リードの第1の部分を導電性ワイヤで電気的に接続する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記(d)工程の後、さらに、
(e)前記樹脂封止体から露出した前記第2リードの上方からレーザ光を照射することで、前記第1リード及び前記第2リードを溶接する工程と、
(f)前記第1リード及び前記第2リードの一部を切断する工程と、
(g)前記樹脂封止体から露出した前記第1リード及び前記第2リードに導電性被膜を形成する工程と、
(h)前記樹脂封止体から露出した前記第1リードを折り曲げる工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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