JP4097403B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置に関し、特に、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半導体装置に適用して有効な技術に関するものである。
背景技術
記憶回路システムの大容量化を図る目的として、記憶回路システムが構成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提案されている。例えば、特開平7−58281号公報にはLOC(Lead On Chip)構造の積層型半導体装置が開示されている。
LOC構造の積層型半導体装置は、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)である回路形成面に複数の電極パッドが形成された第1半導体チップ及び第2半導体チップと、第1半導体チップの回路形成面に絶縁性フィルムを介在して接着固定されると共に、その回路形成面の電極パッドに導電性のワイヤを介して電気的に接続される複数の第1リードと、第2半導体チップの回路形成面に絶縁性フィルムを介在して接着固定されると共に、その回路形成面の電極パッドに導電性のワイヤを介して電気的に接続される複数の第2リードと、第1半導体チップ、第2半導体チップ、第1リードのインナー部、第2リードのインナー部及びワイヤ等を封止する樹脂封止体とを有する構成になっている。第1半導体チップ、第2半導体チップの夫々は、夫々の回路形成面を互いに対向さ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、夫々の接続部を互いに重ね合わせた状態で接合されている。
本発明者等は、積層型半導体装置の開発に先立ち、以下の問題点に直面した。
前記従来のLOC構造では二枚のリードフレームを用いて製造するため、製造コストが高くなる。
また、前記従来の技術では、二つの半導体チップを積層するため、二枚のリードフレームが必要である。
また、二つの半導体チップを積層するため、リードフレーム一枚では、二つの半導体チップの電極パッドを半導体チップの四方向に設けることができない。
本発明の目的は、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半導体装置の薄型化を図ることが可能な技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、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半導体装置の構造であって、リードフレーム一枚で二つの半導体チップの積層体の四方向に設けられた電極パッドに対応することが可能な技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、記憶容量が同一で実装面積を小さくしたマルチチップパッケージが可能な技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、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半導体装置の構造において、クラックの発生を防止することが可能な技術を提供することにある。
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。
発明の開示
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。
(1)回路形成面及びこの回路形成面と対向する裏面と、前記回路形成面に形成された複数の電極パッドとを有する第1半導体チップと、
回路形成面及びこの回路形成面と対向する裏面と、前記回路形成面に形成された複数の電極パッドとを有し、前記第1半導体チップよりも大きい平面サイズからなる第2半導体チップと、
各々がインナー部及びアウター部を有し、前記各々のインナー部が前記第1半導体チップ及び第2半導体チップの各電極に導電性のワイヤを介して夫々電気的に接続された複数のリードと、
インナー部及びアウター部を有し、前記インナー部で前記第2半導体チップを支持する支持リードと、
前記第1半導体チップ、第2半導体チップ、リードのインナー部、支持リードのインナー部及びワイヤを封止する樹脂封止体とを有する半導体装置であって、
前記第1半導体チップは、前記第1半導体チップの裏面と前記第2半導体チップの回路形成面とを向い合わせた状態で前記第2半導体チップに接着固定され、
前記支持リードのインナー部は、前記第2半導体チップの回路形成面に接着固定されている。
(2)前記手段(1)に記載の半導体装置において、
前記リードのインナー部の一部が前記第2半導体チップの回路形成面上に配置されている。
(3)回路形成面及びこの回路形成面と対向する裏面と、前記回路形成面に形成された複数の電極パッドとを有する第1半導体チップと、
回路形成面及びこの回路形成面と対向する裏面と、前記回路形成面に形成された複数の電極パッドとを有し、前記第1半導体チップよりも大きい平面サイズからなる第2半導体チップと、
各々がインナー部及びアウター部を有し、前記各々のインナー部が前記第1半導体チップ及び第2半導体チップの各電極に導電性のワイヤを介して夫々電気的に接続された複数のリードと、
インナー部及びアウター部を有し、前記インナー部で前記第2半導体チップを支持する支持リードと、
前記第1半導体チップ、第2半導体チップ、リードのインナー部、支持リードのインナー部及びワイヤを封止する樹脂封止体とを有する半導体装置であって、
前記第1半導体チップは、前記第1半導体チップの裏面と前記第2半導体チップの裏面とを向い合わせた状態で前記第2半導体チップに接着固定され、
前記支持リードのインナー部は、前記第2半導体チップの裏面に接着固定されている。
(4)回路形成面及びこの回路形成面と対向する裏面と、前記回路形成面に形成された複数の電極パッドとを有する第1半導体チップと、
回路形成面及びこの回路形成面と対向する裏面と、前記回路形成面に形成された複数の電極パッドとを有し、前記第1半導体チップよりも大きい平面サイズからなる第2半導体チップと、
各々がインナー部及びアウター部を有し、前記各々のインナー部が前記第1半導体チップ及び第2半導体チップの各電極に導電性のワイヤを介して夫々電気的に接続された複数のリードと、
インナー部及びアウター部を有し、前記インナー部で前記第1半導体チップ及び第2半導体チップを支持する支持リードと、
前記第1半導体チップ、第2半導体チップ、リードのインナー部、支持リードのインナー部及びワイヤを封止する樹脂封止体とを有する半導体装置であって、
前記第1半導体チップは、前記第1半導体チップの裏面と前記第2半導体チップの回路形成面とを向い合わせた状態で前記第2半導体チップに接着固定され、
前記支持リードのインナー部は、前記第1半導体チップの回路形成面及び第2半導体チップの回路形成面に接着固定されている。
(5)前記手段(4)に記載の半導体装置において、
前記リードのインナー部の一部が前記第2半導体チップの回路形成面上に配置されている。
(6)回路形成面及びこの回路形成面と対向する裏面と、前記回路形成面に形成された複数の電極パッドとを有する第1半導体チップと、
回路形成面及びこの回路形成面と対向する裏面と、前記回路形成面に形成された複数の電極パッドとを有し、前記第1半導体チップよりも大きい平面サイズからなる第2半導体チップと、
各々がインナー部及びアウター部を有し、前記各々のインナー部が前記第1半導体チップ及び第2半導体チップの各電極に導電性のワイヤを介して夫々電気的に接続された複数のリードと、
インナー部及びアウター部を有し、前記インナー部で前記第1半導体チップ及び第2半導体チップを支持する支持リードと、
前記第1半導体チップ、第2半導体チップ、リードのインナー部、支持リードのインナー部及びワイヤを封止する樹脂封止体とを有する半導体装置であって、
前記第1半導体チップは、前記第1半導体チップの裏面と前記第2半導体チップの裏面とを向い合わせた状態で前記第2半導体チップに接着固定され、
前記支持リードのインナー部は、前記第1半導体チップの回路形成面及び第2半導体チップの裏面に接着固定されている。
(7)回路形成面及びこの回路形成面と対向する裏面と、前記回路形成面に形成された複数の電極パッドとを有する第1半導体チップと、
回路形成面及びこの回路形成面と対向する裏面と、前記回路形成面に形成された複数の電極パッドとを有し、前記第1半導体チップよりも大きい平面サイズからなる第2半導体チップと、
各々がインナー部及びアウター部を有し、前記各々のインナー部が前記第1半導体チップ及び第2半導体チップの各電極に導電性のワイヤを介して夫々電気的に接続された複数のリードと、
インナー部及びアウター部を有し、前記インナー部で前記第1半導体チップ及び第2半導体チップを支持する支持リードと、
前記第1半導体チップ、第2半導体チップ、リードのインナー部、支持リードのインナー部及びワイヤを封止する樹脂封止体とを有する半導体装置であって、
前記第1半導体チップは、前記第1半導体チップの裏面と前記第2半導体チップの回路形成面との間に前記樹脂封止体の樹脂を介在した状態で前記第2半導体チップ上に配置され、
前記支持リードのインナー部は、前記第1半導体チップの回路形成面及び第2半導体チップの回路形成面に接着固定されている。
(8)前記手段(7)に記載の半導体装置において、
前記リードのインナー部の一部が前記第2半導体チップの回路形成面上に配置されている。
(9)回路形成面及びこの回路形成面と対向する裏面と、前記回路形成面に形成された複数の電極パッドとを有する第1半導体チップと、
回路形成面及びこの回路形成面と対向する裏面と、前記回路形成面に形成された複数の電極パッドとを有し、前記第1半導体チップよりも大きい平面サイズからなる第2半導体チップと、
各々がインナー部及びアウター部を有し、前記各々のインナー部が前記第1半導体チップ及び第2半導体チップの各電極に導電性のワイヤを介して夫々電気的に接続された複数のリードと、
インナー部及びアウター部を有し、前記インナー部で前記第1半導体チップ及び第2半導体チップを支持する支持リードと、
前記第1半導体チップ、第2半導体チップ、リードのインナー部、支持リードのインナー部及びワイヤを封止する樹脂封止体とを有する半導体装置であって、
前記第1半導体チップは、前記第1半導体チップの裏面と前記第2半導体チップの裏面との間に前記樹脂封止体の樹脂を介在した状態で前記第2半導体チップ上に配置され、
前記支持リードのインナー部は、前記第1半導体チップの回路形成面及び第2半導体チップの裏面に接着固定されている。
(10)前記手段(1)乃至(9)のうちの何れか一つに記載の半導体装置において、
前記支持リードは、電源リード又は基準電位リードと兼用された構造である。
(11)回路形成面及びこの回路形成面と対向する裏面と、前記回路形成面に形成された複数の電極パッドとを有する第1半導体チップを準備し、更に、回路形成面及びこの回路形成面と対向する裏面と、前記回路形成面に形成された複数の電極パッドとを有し、前記第1半導体チップよりも大きい平面サイズからなる第2半導体チップを準備する工程と、
前記第1半導体チップの裏面と前記第2半導体チップの回路形成面とを接着固定して半導体チップ積層体を形成する工程と、
前記第2半導体チップの回路形成面に支持リードのインナー部を接着固定する工程と、
前記第1半導体チップ及び第2半導体チップの各電極パッドと複数のリードの夫々のインナー部とを導電性のワイヤを介して夫々電気的に接続する工程と、
前記第1半導体チップ、第2半導体チップ、リードのインナー部、支持リードのインナー部及びワイヤを樹脂封止体で封止する工程とを備えた半導体装置の製造方法である。
(12)前記手段(11)に記載の半導体装置の製造方法において、
前記リードのインナー部の一部を前記第2半導体チップの回路形成面上に配置する工程を備えた半導体装置の製造方法である。
(13)回路形成面及びこの回路形成面と対向する裏面と、前記回路形成面に形成された複数の電極パッドとを有する第1半導体チップを準備し、更に、回路形成面及びこの回路形成面と対向する裏面と、前記回路形成面に形成された複数の電極パッドとを有し、前記第1半導体チップよりも大きい平面サイズからなる第2半導体チップを準備する工程と、
前記第1半導体チップの裏面と前記第2半導体チップの裏面とを接着固定して半導体チップ積層体を形成する工程と、
前記第2半導体チップの裏面に支持リードのインナー部を接着固定する工程と、
前記第1半導体チップ及び第2半導体チップの各電極パッドと複数のリードの夫々のインナー部とを導電性のワイヤを介して夫々電気的に接続する工程と、
前記第1半導体チップ、第2半導体チップ、リードのインナー部、支持リードのインナー部及びワイヤを樹脂封止体で封止する工程とを備えた半導体装置の製造方法である。
(14)回路形成面及びこの回路形成面と対向する裏面と、前記回路形成面に形成された複数の電極パッドとを有する第1半導体チップを準備し、更に、回路形成面及びこの回路形成面と対向する裏面と、前記回路形成面に形成された複数の電極パッドとを有し、前記第1半導体チップよりも大きい平面サイズからなる第2半導体チップを準備する工程と、
前記第1半導体チップの裏面と前記第2半導体チップの回路形成面とを対向させ、両者の間に隙間を介在した半導体チップ積層体を形成するように支持リードのインナー部で両者を固定支持する工程と、
前記第1半導体チップ及び第2半導体チップの各電極パッドと複数のリードの夫々のインナー部とを導電性のワイヤを介して夫々電気的に接続する工程と、
前記第1半導体チップ、第2半導体チップ、リードのインナー部、支持リードのインナー部及びワイヤを樹脂封止体で封止する工程とを備えた半導体装置の製造方法である。
(15)前記手段(14)に記載の半導体装置の製造方法において、
前記リードのインナー部の一部を前記第2半導体チップの回路形成面上に配置する工程を備えた半導体装置の製造方法である。
(16)回路形成面及びこの回路形成面と対向する裏面と、前記回路形成面に形成された複数の電極パッドとを有する第1半導体チップを準備し、更に、回路形成面及びこの回路形成面と対向する裏面と、前記回路形成面に形成された複数の電極パッドとを有し、前記第1半導体チップよりも大きい平面サイズからなる第2半導体チップを準備する工程と、
前記第1半導体チップの裏面と前記第2半導体チップの裏面とを対向させ、両者の間に隙間を介在した半導体チップ積層体を形成するように支持リードのインナー部で両者を固定支持する工程と、
前記第1半導体チップ及び第2半導体チップの各電極パッドと複数のリードの夫々のインナー部とを導電性のワイヤを介して夫々電気的に接続する工程と、
前記第1半導体チップ、第2半導体チップ、リードのインナー部、支持リードのインナー部及びワイヤを樹脂封止体で封止する工程とを備えた半導体装置の製造方法である。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、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。
(実施形態1)
本実施形態では、四方向リード配列構造であるTQFP(Thin Quad Flatpack Package)型の半導体装置に本発明を適用した例について説明する。
第1図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、第2図は第1図のA−A線に沿う模式的断面図、第3図は第1図のB−B線に沿う模式的断面図、第4図は第3図の一部を示す模式的断面図、第5図は第1図のC−C線に沿う模式的断面図である。
第1図、第2図、第3図及び第5図に示すように、本実施形態1の半導体装置1は、方形状の半導体基板の回路形成面(一主面)2Xに複数の電極パッド4が形成された半導体チップ(第1半導体チップ)2と、該半導体チップ2の半導体基板よりも大きい寸法の方形状の半導体基板の回路形成面(一主面)3Xに複数の電極パッド4が形成された半導体チップ(第2半導体チップ)3とを有している。本実施形態1の半導体チップ2としては、例えばASIC(Application Specific Integrated Circuit:汎用の集積回路)チップを用い、半導体チップ3としては、例えばフラッシュメモリ(Flash Memory)チップを用いた。
本実施形態において、半導体チップ2の平面形状は例えば正方形で形成され、半導体チップ3の平面形状は例えば長方形で形成されている。半導体チップ3は半導体チップ2よりも大きい平面サイズ(外形寸法)で形成されている。
半導体チップ2の回路形成面2Xと反対側の面、即ち回路形成面2Xと対向する裏面(他の主面)は、半導体チップ3の回路形成面3X上に載置(配置)され、そのままの状態で半導体チップ2の裏面と半導体チップ3の回路形成面3Xが接着剤5で接着固定されて半導体チップ積層体を構成している。半導体チップ積層体の半導体チップ3の回路形成面3Xに支持リード6が接着固定されて当該半導体チップ積層体を支持している。
半導体チップ2,3の半導体チップ積層体の外側には、インナー部7Aとアウター部7Bからなるリード7のインナー部7Aが配置されている。夫々のインナー部7Aと半導体チップ2及び半導体チップ3の夫々の電極パッド4とが導電性のワイヤ8により電気的に接続されている。前記半導体チップ積層体、ワイヤ8ならびにリード7のインナー部7Aは、樹脂封止体9により樹脂封止されている。
半導体チップ2,3の夫々は、例えば、単結晶珪素からなる半導体基板及びこの半導体基板上に形成された多層配線層を主体とする構成になっている。半導体チップ3には、記憶回路システムとして、例えば、64メガビットのフラッシュメモリが構成されている。
半導体チップ2の表裏面のうちの表面(一主面)である回路形成面2Xにおいて、四辺に沿って複数の電極パッド(ボンディングパッド)4が形成されている。この複数の電極パッド4の夫々は、半導体チップ2の多層配線層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(最終保護膜)で被覆され、この表面保護膜には電極パッド4の表面を露出するボンディング開口が形成されている。
半導体チップ3の表裏面のうちの表面(一主面)である回路形成面3Xにおいて、互いに対向する二つの長辺のうちの一方の長辺に沿って複数の電極パッド4が形成されている。この複数の電極パッド4の夫々は、半導体チップ3の多層配線層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(最終保護膜)で被覆され、この表面保護膜には電極パッド4の表面を露出するボンディング開口が形成されている。
樹脂封止体9の平面形状は方形状で形成され、本実施形態1においては、例えば長方形で形成されている。この樹脂封止体9の四辺に沿って複数のリード7のアウター部7Bが配列されている。
第6図に示すように、複数のリード7のアウター部7Bの夫々には、端子名が付されている。例えば、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。I/O0端子〜I/O7端子はデータ入出力端子である。RES端子はリセット端子である。R/B端子はレディ/ビジィ端子である。CDE端子はコマンド・データ・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。SC端子はシリアル・クロック端子である。WEはライト・イネーブル端子である。CEはチップ・イネーブル端子である。前記以外の端子記号の説明は表1に示す。
このように構成することにより、半導体チップ2と半導体チップ3との間にはタブ(ダイパッドとも言う)が存在しないので、半導体チップ2の回路形成面2Xから半導体チップ3の回路形成面3Xまでの距離を縮小することができる。また、半導体チップ2と半導体チップ3との間には一つの接着層しか存在しないので、半導体チップ2の回路形成面2Xから半導体チップ3の回路形成面3Xまでの距離を縮小することができる。また、支持リード6は半導体チップ3の回路形成面3Xに接着固定されているので、支持リード6の厚さは半導体チップ2の電極パッド4とリード7のインナー部7Aとを電気的に接続するワイヤ8のループ高さで相殺され、支持リード6による樹脂封止体9の厚さへの影響はない。
本実施形態1のリード7は、第2図、第3図及び第5図に示すように、樹脂封止体9で封止されるインナー部(内部リード部)7Aと樹脂封止体9の外部に導出されるアウター部(外部リード部7B)とで構成され、アウター部7Bは面実装型形状として例えばガルウィング形状に成形されている。
導電性のワイヤ8としては例えば金(Au)ワイヤが用いられている。ワイヤ8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。
樹脂封止体9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ビフェニール系の樹脂で形成されている。この樹脂封止体9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。トランスファモールディング法は、ポット、ランナー、流入ゲート及びキャビティ等を備えたモールド金型を使用し、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。
第2図、第3図及び第5図において、半導体チップ2,3の夫々の厚さは0.24mmであり、接着剤5の厚さは0.01mmであり、リード7の厚さは0.125mmであり、半導体チップ2の主面2Aからこの半導体チップ2の電極パッド4とリード7のインナー部7Aとを電気的に接続するワイヤ8の頂部までの高さ(ループ高さ)は0.19mmであり、このワイヤ8の頂部から樹脂封止体9の上面までの間隔は0.065mmであり、樹脂封止体9の厚さは1.0mmであり、樹脂封止体9の上面からリード7(アウター部7B)の実装面までの高さは1.20mmである。
支持リード6の上面はワイヤ8の頂部よりも低くなっている。支持リード6は、第1図に示すように、半導体チップ3の互いに対向する二つの短辺を横切るように延在している。
第4図に示すように、半導体チップ2,3の夫々は、半導体チップ2の互いに対向する二つの辺のうちの一方の辺2Aが半導体チップ3の互いに対向する二つの長辺のうちの一方の長辺3A側に位置し、半導体チップ2の互いに対向する二つの辺のうちの他方の辺2Bが半導体チップ3の互いに対向する二つの長辺のうちの他方の長辺3B側に位置するように半導体チップ2の裏面と半導体チップ3の回路形成面3Xとを向かい合わせ、かつ半導体チップ2の一方の辺2A側の側面から半導体チップ3の一方の長辺3Aまでの距離L1が半導体チップ2の他方の辺2B側の側面から半導体チップ3の他方の長辺3Bまでの距離L2よりも広くなるように夫々の位置をずらした状態で積層されている。即ち、半導体チップ2,3の夫々は、距離L1が距離L2よりも広くなる方向に夫々の中心位置をずらした状態で積層されている。
このような構成にすることにより、半導体チップ2の一方の辺2A側から半導体チップ3が露出する面積が大きくなるので、半導体チップ3の一方の長辺3A側に配置された電極パッド4にワイヤ8を接続する時の作業性が向上する。
次に、半導体装置1の製造プロセスで用いられるリードフレームについて、第7図(模式的平面図)を用いて説明する。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、第7図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。
第7図に示すように、リードフレームLFは、枠体11で規定された領域内に、支持リード6及び複数のリード7等を配置した構成になっている。複数のリード7は、枠体11の四辺部分に沿って配列される。支持リード6は、複数のリード7からなるリード群の間に配置された吊りリード部6Aと、リード7のインナー部7Aの先端で囲まれた中央空間部に配置される半導体チップ支持リード部(バスバー)6Bとが一体に形成されたリードからなり、枠体11と一体化されて支持されている。
複数のリード7の夫々は、樹脂封止体9に封止されるインナー部7Aと樹脂封止体9の外部に露出されるアウター部7Bとで構成され、タイバー10を介して互いに連結されている。
リードフレームLFは、例えば鉄(Fe)−ニッケル(Ni)系の合金又は銅(Cu)若しくは銅系の合金からなる平板材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することによって形成される。
次に、半導体装置1の製造方法について、第8図乃至第10図を用いて説明する。第8図は半導体装置の製造方法を説明するための模式的断面図であり、第9図は樹脂封止体が形成されたリードフレームの模式的平面図であり、第10図は樹脂封止体が形成された5連構造のリードフレームの模式的平面図である。
まず、第8図(a)に示すように、ヒートステージ21に半導体チップ3を装着し、その上からリードフレームLFを載置し、ツール22を加熱しながら押え付け、半導体チップリード部(バスバー)6Bのフレームの裏面を半導体チップ3の回路形成面3Xに接着剤5で接着する。
次に、第8図(b)に示すように、半導体チップ3の回路形成面3Xの上に接着剤5(例えばペースト剤)を塗布し、その上に半導体チップ2を接着する。
次に、第8図(c)に示すように、リードフレームLFの上面をフレーム押さえ部材23で押さえ付けて固定し、ヒートステージ21を加熱して半導体チップ2,3を暖め、ワイヤ(例えばAuワイヤ)8を用いてリード7のインナー部7A、半導体チップ支持リード部(バスバー)6B、半導体チップ2,3の各電極パッド4とを夫々電気的に接続する。
次に、半導体チップ2,3、支持リード6のインナー部(吊りリード部6Aのインナー部と四辺形状支持リード6B)、リード7のインナー部7A及びワイヤ8等を樹脂で封止して樹脂封止体9を形成する。樹脂封止体9の形成はトランスファモールディング法で行う。このようにして、第9図に示すようなリードフレームLFの枠体11上に本実施形態1の半導体装置が形成される。なお、実際の製造において、リードフレームLFは、第10図に示すように多連構造(例えば5連構造)になっている。
次に、リード7に連結されたタイバー10を切断し、その後、リード7の夫々のアウター部7Bにメッキ処理を施し、その後、リードフレームLFの枠体11からリード7を切断し、その後、リード7の夫々のアウター部7Bを面実装型形状として例えばガルウィング形状に成形し、その後、リードフレームLFの枠体11から支持リード6を切断することにより、第1図乃至第5図に示す半導体装置1がほぼ完成する。
このようにして構成された半導体装置1は、第9図(要部断面図)に示すように、1つの回路システムを構成する電子装置の構成部品として実装基板30に複数個実装される。夫々の半導体装置1は、そのリード7のアウター部7Bと実装基板30の配線31が電気的に接続されて実装基板30に実装される。
なお、リード7のアウター部7Bは、樹脂封止体9の厚さの1/2水平面よりも上側に突出させると、アウター部7Bの実装基板までの距離が長くなるので、実装時の熱膨張による応力をアウター部7Bで吸収して緩和することができる。
以上説明したように、本実施形態1によれば以下の効果が得られる。
(1)半導体チップ2の回路形成面2Xから半導体チップ3の回路形成面3Xとの間にはタブが存在しないので、半導体チップ2の回路形成面2Xから半導体チップ3の回路形成面3Xまでの距離を縮小することができ、半導体装置1の薄型化を図ることができる。
(2)支持リード6は半導体チップ3の回路形成面3Xに接着固定されているので、支持リード6の厚さはワイヤ8のループ高さで相殺され、支持リード6による樹脂封止体9の厚さへの影響はない。この結果、樹脂封止体9の厚さを薄くすることができ、半導体装置1の薄型化を図ることができる。
(3)半導体チップ(2,3)の厚さを薄くすることなく、樹脂封止体9の厚さを薄くすることができるので、歩留まりの高い薄型の半導体装置1を提供することができる。
(4)樹脂封止体9の厚さを薄くすることができるため、TQFP型で構成することができる。
(5)半導体チップ2,3として半導体記憶チップを用い、この二つを積層することにより、記憶容量が同一で実装面積を小さくすることができる。
(6)支持リード6は、単に半導体チップを固定支持するだけでなく、電源リード又は基準電位Dリード(GNDリード)の共有リードとして兼用されるので、リード7の本数を低減することができる。
(7)支持リード6の接着固定位置がリード7の高さと同一平面にあるので、組立工程の作業性を向上することができる。
(8)半導体チップ2,3の夫々は、半導体チップ2の互いに対向する二つの辺のうちの一方の辺2Aが半導体チップ3の互いに対向する二つの長辺のうちの一方の長辺3A側に位置し、半導体チップ2の互いに対向する二つの辺のうちの他方の辺2Bが半導体チップ3の互いに対向する二つの長辺のうちの他方の長辺3B側に位置するように半導体チップ2の裏面と半導体チップ3の回路形成面3Xとを向かい合わせ、かつ半導体チップ2の一方の辺2A側の側面から半導体チップ3の一方の長辺3Aまでの距離L1が半導体チップ2の他方の辺2B側の側面から半導体チップ3の他方の長辺3Bまでの距離L2よりも広くなるように夫々の位置をずらした状態で積層されている。
このような構成にすることにより、半導体チップ2の一方の辺2A側から半導体チップ3が露出する面積が大きくなるので、半導体チップ3の一方の長辺3A側に配置された電極パッド4にワイヤ8を接続する時の作業性が向上する。
(実施形態2)
第12図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る。
本実施形態2の半導体装置1Aは、第12図に示すように、前記実施形態1の半導体チップ支持リード部6Bの代りに、基準電位(Vss)6B1と電源電位(Vcc)6B2の二種の半導体チップ支持リード部に分けて配置したものである。このように構成することにより、基準電位(Vss)6B1と電源電位(Vcc)6B2の共有リードが同時に使用することができる。
(実施形態3)
第13図は本発明の実施形態3の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、第14図は第13図のD−D線に沿う模式的断面図、第15図は第13図のE−E線に沿う模式的断面図である。
第13図、第14図及び第15図に示すように、本実施形態の半導体装置1Bは、前述の実施形態1,2と基本的に同様の構成になっており、以下の構成が異なっている。
即ち、半導体チップ2を半導体チップ3の上に積層する際に、半導体チップ2,3の夫々の回路形成面(2X,3X)と反対側の面(裏面)同志が接着固定され、支持リード6は、半導体チップ3の裏面に接着剤5で接着固定されている。
このように構成された半導体装置1Bの製造方法は、実施形態1の製造方法のプロセスにおいて、半導体チップ2、半導体チップ3の夫々の裏面同志を向い合わせた状態で接着固定し、半導体チップ支持リード6B1、6B2の夫々に半導体チップ3の裏面を接着剤5で接着固定した後、ワイヤボンディングを行う。
ワイヤボンディング工程は、半導体チップ2の電極パッド4とリード7のインナー部7Aとをワイヤ8で電気的に接続し、その後、その状態のままで反転させてヒートステージを接触させ、半導体チップ3の電極パッド4とリード7とをワイヤ8で電気的に接続する。
このように構成することにより、前述の実施形態1,2と同様の効果が得られる。
(実施形態4)
第16図は本発明の実施形態4の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、第17図は第16図のF−F線に沿う模式的断面図、第18図は第16図のG−G線に沿う模式的断面図である。
第16図、第17図及び第18図に示すように、本実施形態の半導体装置40は、前述の実施形態1,2と基本的に同様の構成になっており、以下の構成が異なっている。第16図において、41は半導体装置40の製造方法において、半導体装置40の完成時にリードフレームからパッケージを最後に切り離するパッケージ支持リードである。
即ち、半導体チップ2のリード7のインナー部7Aが半導体チップ3の回路形成面3X上に、支持リード6の半導体チップ支持リード部6B1、6B2と同様に、接着剤(フィルムもしくは塗布層)5で接着固定されている。
このように構成することにより、半導体チップ3の短辺側に配置されたリード7のインナー部7Aと半導体チップ2との間を接続するボンディングワイヤのワイヤ長を短くすることができる。また、これにより、モールド時に、封止用樹脂(レジン)によってワイヤが傾き「ワイヤ間のショート」や「ワイヤと半導体チップとのショート」の発生を防止することができる。
また、半導体チップ3の短辺側に配置されたリード7のインナー部7Aで半導体チップ3を支持することにより、半導体チップ3は「前記半導体チップ支持リード部6B1、6B2と半導体チップ3の短辺側に配置されたリード7のインナー部7A」で支持されるので、半導体チップ2,3の傾きのポテンシャルを大幅に低減することができる。特に、モールド時の半導体チップの傾きを確実に防止することができる。
(実施形態5)
第19図は本発明の実施形態5の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、第20図は第19図のH−H線に沿う模式的断面図、第21図は第19図のI−I線に沿う模式的断面図である。
第19図乃至第21図に示すように、本実施形態5の半導体装置50は、前述の実施形態4の構成と基本的に同様の構成になっているが、以下の構成が異なっている。
即ち、前述の実施形態4の支持リード6の形状を変えた支持リード51を用いる。この支持リード51の半導体チップ支持リード部(バスバー)51Bは、半導体チップ2,3の夫々の回路形成面2X,3Xに接着剤5で固定される。
前記支持リード51は、吊りリード部51Aと半導体チップ支持リード部(バスバー)51Bとからなり、両者は同一材料で一体に構成されている。
このように構成することにより、半導体チップ2と半導体チップ3の接着及び半導体チップ2,3の支持をさらに強固にすることができる。
次に、本実施形態5の半導体装置50の製造方法について、第22図(模式的断面図)を用いて説明する。
まず、第22図(a)に示すように、ヒートステージ24に半導体チップ2を装着し、その上からリードフレームLFを載置し、ツール22を加熱しながら押え付け、リードフレームLFの半導体チップリード部(バスバー)51Bのフレームの裏面を半導体チップ2の回路形成面2Xに接着剤5で接着する。
次に、第22図(b)に示すように、ヒートステージ25に半導体チップ3を装着し、半導体チップ3の回路形成面3Xの上に接着剤5(例えばペースト剤)を塗布し、その上からリードフレームLFのリード7のインナー部7Aを載置し、ツール22を加熱しながら押え付け、半導体チップ3の回路形成面3X上に接着剤5でリード接着部を接着する。
次に、第22図(c)に示すように、リードフレームLFの上面をフレーム押さえ部材23で押さえ付けて固定し、ヒートステージ25を加熱して半導体チップ2,3を暖め、ワイヤ(例えばAuワイヤ)8を用いてリード7のインナー部7A、半導体チップ支持リード部(バスバー)51B、半導体チップ2,3の各電極パッド4とを夫々電気的に接続する。
次に、半導体チップ2,3、支持リード51のインナー部(吊りリード部51Aのインナー部と半導体チップ支持リード部(バスバー)51B)、リード7のインナー部7A及びワイヤ8等を樹脂で封止して樹脂封止体9を形成する。樹脂封止体9の形成はトランスファモールディング法で行う。このようにして、第9図に示すようなリードフレームLFに本実施形態5の半導体装置50が形成される。
次に、リード7に連結されたタイバー10を切断し、その後、リード7の夫々のアウター部7Bにメッキ処理を施し、その後、リードフレームLFの枠体11からリード7を切断し、その後、リード7のアウター部7Bを面実装型形状として例えばガルウィング形状に成形し、その後、リードフレームLFの枠体11から支持リード6を切断することにより、第19図乃至第21図に示す半導体装置50がほぼ完成する。
(実施形態6)
第23図は本発明の実施形態6の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、第24図は第23図のJ−J線に沿う模式的断面図、第25図は第23図のK−K線に沿う模式的断面図である。
第23図及び第25図に示すように、本実施形態6の半導体装置60は、前述の実施形態3の構成と基本的に同様の構成になっているが、以下の構成が異なっている。
即ち、半導体チップ2を半導体チップ3の上に積層する際に、半導体チップ2,3の夫々の回路形成面2X,3Xと反対側の面(裏面)同志が接着剤5で接着固定される。この半導体チップ2,3の積層体は、半導体チップ支持リード6の形状を変えた半導体チップ支持リード61を用いて支持される。つまり、支持リード61の半導体チップ支持リード部(バスバー)61Bは、半導体チップ2の回路形成面2Xと半導体チップ3の回路形成面3Xの反対側の面(裏面)に接着剤5で固定される。
半導体チップ支持リード61は、吊りリード部61Aと半導体チップ支持リード部(バスバー)61Bとからなり、両者は同一材料で一体に構成されている。
このように構成することにより、半導体チップ2と半導体チップ3の接着及び半導体チップ2,3の積層体の支持をさらに強固にすることができる。
なお、本実施形態6では、半導体チップ2,3の夫々の回路形成面2X,3Xと反対側の面(裏面)同志が接着剤5で接着固定されているが、この裏面同志を接着剤5を用いないで、単に接触させて半導体チップ支持リード61を用いて固定してもよい。
次に、本実施形態6の半導体装置60の製造方法について、第26図(模式的断面図)を用いて説明する。第26図の(a)、(b)、(c)は第23図のK−K線に沿う模式的断面図であり、(d)は、第23図のJ−J線に沿う模式的断面図である。
まず、第26図(a)に示すように、ヒートステージ26に半導体チップ2を装着し、その上からリードフレームLFの半導体チップ支持リード61の半導体チップリード部(バスバー)61Bを載置し、ツール22を加熱しながら押え付け、半導体チップリード部(バスバー)61Bのフレームの裏面を半導体チップ2の回路形成面2Xに接着剤5で接着する。
次に、第26図(b)に示すように、別のヒートステージ27に半導体チップ3を装着し、半導体チップ3の回路形成面3Xの反対側の面(裏面)の上に接着剤5(例えばペースト剤)を塗布し、その上に半導体チップ2の回路形成面2Xと反対側の面(裏面)を載置し、リードフレームLFの半導体チップ支持リード部(バスバー)61B及びリード7のインナー部7Aを載置してツール22で押さえ付けて接着固定する。
次に、半導体チップ2,3の夫々の回路形成面2X,3Xと反対側の面(裏面)同志が接着固定された積層体を、第26図(c)に示すように、リードフレームLFの上面をフレーム押さえ部材23で押さえ付けて半導体チップ支持リード部(バスバー)61B及びリード7のインナー部7Aを固定し、ヒートステージ21を加熱して半導体チップ2,3を暖め、ワイヤ(例えばAuワイヤ)8を用いてリード7のインナー部7A、半導体チップ支持リード部(バスバー)61Bと、第1半導体チップ2の電極パッド4とを夫々電気的に接続する。
次に、第26図(d)に示すように、前記工程を終了した後、半導体チップ2,3の積層体を半導体チップ3が上になるように反転させて、リードフレームLFの裏面をリードフレーム押え23で固定し、ヒートステージ28を加熱して半導体チップ2,3を暖め、ワイヤ(例えばAuワイヤ)8を用いてリード7のインナー部7A、半導体チップ支持リード部(バスバー)51Bと、半導体チップ3の電極パッド4とを夫々電気的に接続する。
この工程において、半導体チップ3とワイヤ8との接触を防止するため、ヒートステージ28の両側には深い窪み28Aが設けられている。
次に、半導体チップ2,3、半導体チップ支持リード61のインナー部(吊りリード部61Aと半導体チップ支持リード部61B)、リード7のインナー部7A及びワイヤ8等を樹脂で封止して樹脂封止体9を形成する。樹脂封止体9の形成はトランスファモールディング法で行う。このようにして、第9図に示すようなリードフレームLFに本実施形態6の半導体装置60が形成される。
(実施形態7)
第27図は本発明の実施形態7の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、第28図は第27図のL−L線に沿う模式的断面図、第29図は第27図のM−M線に沿う模式的断面図である。
第27図乃至第29図に示すように、本実施形態7の半導体装置70は、前述の実施形態5と基本的に同様の構成になっているが、以下の構成が異なっている。
即ち、半導体チップ2は、半導体チップ3の上に載置され、かつ半導体チップ2の回路形成面2Xと反対側の面(裏面)と半導体チップ3の回路形成面3Xが樹脂封止材(樹脂封止体9の樹脂9A)を介在して固定され、半導体チップ支持リード71は、半導体チップ2,3の夫々の回路形成面2X,3X上に接着固定されている。半導体チップ支持リード71は、吊りリード部71Aと半導体チップ支持リード部(バスバー)71Bとからなり、両者は同一材料で一体に構成されている。
このように構成することにより、半導体チップ2と半導体チップ3の対向面に接着剤を用いないで、樹脂封止材を介在して積層体を形成するので、半導体装置のリフロー時の熱及び動作時の発生熱による熱膨張によって生じるクラックを防止することができる。
次に、本実施形態7の半導体装置70の製造方法について、第30図(模式的断面図)を用いて説明する。
まず、第30図(a)に示すように、ヒートステージ24に半導体チップ2を装着し、その上からリードフレームLFを載置し、ツール22を加熱しながら押え付け、半導体チップ支持リード71の半導体チップリード部(バスバー)71Bのフレームの裏面を半導体チップ2の回路形成面2Xに接着剤5で接着固定する。
次に、第30図(b)に示すように、ヒートステージ25に半導体チップ3を装着し、半導体チップ3の回路形成面3Xの上に接着剤5及びペースト剤を塗布し、その上からリードフレームLFを載置し、ツール22を加熱しながら押え付け、半導体チップ2の回路形成面2Xと反対側の面(裏面)2Yと半導体チップ3の回路形成面3Xとを対向させ、両者の間に隙間9Bを介在した積層体を形成するように半導体チップ支持リード71で両者を固定支持すると共に、半導体チップ3の回路形成面3X上に接着剤5でリード7のインナー部7Aのリード接着部を接着固定する。
次に、第30図(c)に示すように、リードフレームLFの上面をフレーム押さえ部材23で押さえ付けて固定し、ヒートステージ25を加熱して、リード7のインナー部7Aを固定し、半導体チップ2,3の夫々の各電極パッド4とリード7のインナー部7Aとを導電性のワイヤ8を介して電気的に接続する。
次に、半導体チップ2,3、ワイヤ8ならびにリード7のインナー部7Aを樹脂で封止して樹脂封止体9を形成する。樹脂封止体9の形成はトランスファモールディング法で行う。このようにして、第9図に示すようなリードフレームLFに本実施形態7の半導体装置70が形成される。
(実施形態8)
第31図は本発明の実施形態7の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、第32図は第30図のN−N線に沿う模式的断面図、第33図は第31図のP−P線に沿う模式的断面図である。
第31図乃至第33図に示すように、本実施形態8の半導体装置80は、前述の実施形態6と基本的に同様の構成になっているが、以下の構成が異なっている。
即ち、半導体チップ2を半導体チップ3の上に積層する際に、半導体チップ2,3の回路形成面2X,3Xと夫々の反対側の面(裏面)2Y,3Y同志を対向させ、両者の間に隙間を介在して積層体を形成するように半導体チップ支持リード81を用いる。この半導体チップ支持リード81の半導体チップ支持リード部(バスバー)61Bは、半導体チップ2の回路形成面2Xと半導体チップ3の回路形成面3Xの反対側の面(裏面)3Yに接着剤5で接着固定される。
半導体チップ支持リード61は、吊りリード部61Aと半導体チップ支持リード部(バスバー)61Bとからなり、両者は同一材料で一体に構成されている。
このように構成することにより、半導体チップ2と半導体チップ3の対向面に接着剤を用いないで、樹脂封止体9の樹脂を介在した積層体として固定するので、半導体装置のリフロー時の熱及び動作時の発生熱による熱膨張によって生じるクラックを防止することできる。
次に、本実施形態8の半導体装置80の製造方法について第34図を用いて説明する。
まず、第34図(a)に示すように、ヒートステージ26に半導体チップ2を装着し、その上からリードフレームLFを載置し、ツール22を加熱しながら押え付け、半導体チップ支持リード81の半導体チップ支持リード部(バスバー)81Bのフレームの裏面を半導体チップ2の回路形成面2Xに接着剤5で接着固定する。
次に、第34図(b)に示すように、ヒートステージ27とは別のヒートステージ27に半導体チップ3を装着し、半導体チップ3の回路形成面3Xと反対側の面(裏面)3Y上に接着剤5(例えばペースト剤)を塗布し、その上からリードフレームLFを載置し、ツール22を加熱しながら押え付け、半導体チップ2の回路形成面2Xと反対側の面(裏面)2Yと、半導体チップ3の回路形成面3Xと反対側の面(裏面)3Yとの間に隙間9Bを介在した積層体を形成するように半導体チップ支持リード81で両者を接着固定して支持すると共に、半導体チップ3の裏面3Y上に接着剤5でリード7のインナー部7Aのリード接着部を接着固定する。
次に、第34図(c)に示すように、リードフレームLFの上面をフレーム押さえ部材23で押さえ付けて固定し、ヒートステージ27を加熱して半導体チップ2,3を暖め、ワイヤ(例えばAuワイヤ)8を用いてリード7のインナー部7A、半導体チップ支持リード部(バスバー)51Bと、半導体チップ2の電極パッド4とを夫々電気的に接続する。
次に、第34図(d)に示すように、前記第34図(c)の工程を終了した後、半導体チップ2,3の積層体を半導体チップ3が上になるように反転させて、ヒートステージ28にリードフレームLFの裏面をリードフレーム押え23で固定し、ヒートステージ28を加熱して半導体チップ2,3を暖め、ワイヤ(例えばAuワイヤ)8を用いてリード7のインナー部7A、半導体チップ支持リード部(バスバー)51Bと、半導体チップ3の各電極パッド4とを夫々電気的に接続する。
この工程において、半導体チップ3とワイヤ8との接触を防止するため、ヒートステージ28の両側には深い窪み28Aが設けられている。
次に、半導体チップ2,3、半導体チップ支持リード81のインナー部(吊りリード部81Aと半導体チップ支持リード部81B)、リード7のインナー部7A及びワイヤ8等を樹脂で封止して樹脂封止体9を形成する。樹脂封止体9の形成はトランスファモールディング法で行う。このようにして、第7図に示すようなリードフレームLFに本実施形態5の半導体装置80が形成される。
(実施形態9)
第35図は本発明の実施形態9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、第36図は第35図のQ−Q線に沿う模式的断面図であり、第37図は第35図のR−R線に沿う模式的断面図であり、第38図は第35図のS−S線に沿う模式的断面図であり、第39図は第35図の一部を示す模式的平面図であり、第40図は第35図の一部を示す模式的平面図であり、第41図は第35図の一部を拡大した模式的断面図である。
第35図乃至第38図に示すように、本実施形態の半導体装置100は、半導体チップ(第1半導体チップ)110、半導体チップ(第2半導体チップ)112の夫々を上下に積層し、この半導体チップ110及び112を一つの樹脂封止体117で封止した構成になっている。
半導体チップ110,112の夫々は異なる平面サイズ(外形寸法)で形成され、夫々の平面形状は方形状で形成されている。本実施形態において、半導体チップ110は例えば7.21[mm]×7.21[mm]の正方形で形成され、半導体チップ112は例えば11.59[mm]×8.38[mm]の長方形で形成されている。
半導体チップ110,112の夫々は、例えば、単結晶シリコンからなる半導体基板と、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)とを主体とする構成になっている。半導体チップ112には、記憶回路として、例えばフラッシュメモリと呼称される256メガビットのEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)回路が内蔵されている。半導体チップ110には、例えば半導体チップ112の記憶回路を制御する制御回路が内蔵されている。
半導体チップ110の互いに対向する一主面(第1主面)及び他の主面(第2主面)のうちの一主面である回路形成面110Xには、複数の電極パッド(ボンディングパッド)111が形成されている。この複数の電極パッド111の夫々は、半導体チップ110の多層配線層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で被覆され、この表面保護膜には電極パッド111の表面を露出するボンディング開口が形成されている。
半導体チップ112の互いに対向する一主面(第1主面)及び他の主面(第2主面)のうちの一主面である回路形成面112Xには、複数の電極パッド(ボンディングパッド)113が形成されている。この複数の電極パッド113の夫々は、半導体チップ112の多層配線層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で被覆され、この表面保護膜には電極パッド113の表面を露出するボンディング開口が形成されている。
複数の電極パッド111は、四つのパッド群に分割されている。第1のパッド群の夫々の電極パッド111は、第39図に示すように、半導体チップ110の互いに対向する二つの辺のうちの一方の辺110A側に、この一方の辺110Aに沿って配列されている。第2のパッド群の夫々の電極パッド111は、半導体チップ110の互いに対向する二つの辺のうちの他方の辺110B側に、この他方の辺110Bに沿って配列されている。第3のパッド群の夫々の電極パッド111は、半導体チップ110の互いに対向する他の二つの辺(辺110A及び辺110Bと交わる辺)のうちの一方の辺110C側に、この一方の辺110Cに沿って配列されている。第4のパッド群の夫々の電極パッド111は、半導体チップ110の互いに対向する他の二つの辺のうちの他方の辺110D側に、この他方の辺110Dに沿って配列されている。
複数の電極パッド113は、二つのパッド群に分割されている。第1のパッド群の夫々の電極パッド113は、半導体チップ112の互いに対向する二つの長辺のうちの一方の長辺112A側に、この一方の長辺112Aに沿って配列されている。第2のパッド群の夫々の電極パッド113は、半導体チップ112の互いに対向する二つの長辺のうちの他方の長辺112B側に、この他方の長辺112Bに沿って配列されている。
第35図乃至第38図に示すように、半導体チップ110は、半導体チップ110の他の主面(第2主面)である裏面110Yと向かい合う半導体チップ112の面上に配置されている。本実施形態において、半導体チップ110は、半導体チップ110の裏面110Yと向かい合う半導体チップ112の回路形成面112X上に配置されている。
樹脂封止体117の平面形状は方形状で形成されている。本実施形態において、樹脂封止体の平面形状は、例えば20[mm]×14[mm]の長方形で形成されている。樹脂封止体117は、前述の実施形態と同様に、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。
半導体チップ110の外周囲の外側には、樹脂封止体117の互いに対向する二つの長辺及び短辺に沿って配列された複数のリード101が配置されている。複数のリード101の夫々は、樹脂封止体117の内外に亘って延在し、樹脂封止体117の内部に位置するインナー部101A及び樹脂封止体117の外部に位置するアウター部101Bを有する構成になっている。複数のリード101の夫々のアウター部は、面実装型リード形状の一つである例えばガルウィング型リード形状に折り曲げ成形されている。
複数のリード101のうち、リード102は、第35図、第36図及び第38図に示すように、インナー部が導電性のワイヤ116を介して半導体チップ110の電極パッド111に電気的に接続されている。このリード102は、半導体チップ110の各辺(110A〜110D)の外側に夫々複数設けられている。
複数のリード101のうち、リード103は、第35図及び第37図に示すように、インナー部が導電性のワイヤ116を介して半導体チップ112の電極パッド113に電気的に接続されている。このリード103は、半導体チップ112の二つの長辺(112A,112B)の外側に夫々複数設けられている。
複数のリード101のうち、リード104は、第35図及び第39図に示すように、インナー部がリード105と一体に形成されている。リード104は、半導体チップ110の辺110A及び辺110Dの外側においては一つずつ設けられ、半導体チップ110の辺110Bの外側においては二つ設けられている。リード105は、リード102,103の夫々のインナー部の先端と半導体チップ110との間に配置され、半導体チップ110の外周囲を囲むようにして延在している。本実施形態において、リード5は、半導体チップ112の一方の長辺112Aの外側に位置する第1部分と、半導体チップ112の他方の長辺112Bの外側に位置する第2部分と、半導体チップ110の辺110Cの外側において半導体チップ112上を延在する第3部分と、半導体チップ110の辺110Dの外側において半導体チップ112上を延在する第4部分とを有する構成になっている。リード5の第1部分、第3部分及び第4部分には、これらの部分から分岐した分岐リード部分が設けられている。
リード104のインナー部及びリード105は、半導体チップ110の回路形成面110Xに形成された複数の電極パッド111のうちの電源用電極パッド(固定電位用電極パッド)に導電性のワイヤ116を介して電気的に接続され、更に半導体チップ112の回路形成面112Xに形成された複数の電極パッド113のうちの電源用電極パッドに導電性のワイヤ116を介して電気的に接続されている。即ち、リード104及びリード105は電源用リード(固定電位用リード)として用いられている。本実施形態において、リード104のインナー部及びリード105は、電源用電極パッドのうち、基準電位(例えば0[V])に電位固定される基準電位用電極パッドに電気的に接続されている。
なお、複数のリード102のうち、大多数のリード102は信号用リードとして用いられ、他のリード102は電源用リード(動作電位(例えば5[V])に電位固定される動作電位用リード、又は基準電位用リード)として用いられている。また、複数のリード103のうち、大多数のリード103は信号用リードとして用いられ、他のリード103は電源用リードとして用いられている。
リード105は、分岐リード部分が絶縁性の接着用テープ106を介在して半導体チップ112の回路形成面112Xに接着固定されている。即ち、リード104及びリード105は、半導体チップ112を支持するための支持リード(吊りリード)として兼用されている。接着用テープ106としては、これに限定されないが、例えばポリイミド系の樹脂からなる基材の両主面(互いに対向する一主面及び他の主面)にポリイミド系の熱可塑性樹脂からなる接着層が設けられた三層構造のものが用いられている。
複数のリード102のうち、半導体チップ110の辺110Cの外側に配置されたリード102及び半導体チップ110の辺110Dの外側に配置されたリード102、即ち半導体チップ112の短辺(112C,112D)側に配置されたリード102は、第38及び第40図に示すように、インナー部の一部が半導体チップ110の外側において半導体チップ112の回路形成面112Xと重なるように配置され、インナー部の先端部分が半導体チップ112の回路形成面112Xに接着用テープ106を介在して接着固定されている。即ち、半導体チップ110の辺110Cの外側に配置されたリード102及び半導体チップ110の辺110Dの外側に配置されたリード102は、半導体チップ112を支持するための支持リードとして兼用されている。
第39図に示すように、半導体チップ110は、辺110Aが半導体チップ112の一方の長辺112側に位置し、辺110Bが半導体チップ112の他方の長辺112B側に位置するように、半導体チップ112の回路形成面112X上に配置されている。半導体チップ110の辺110A側及び110B側に配置された電極パッド111は、半導体チップ110の辺110C側及び辺110D側に配置された電極パッド111よりも数が少なくなっている。即ち、半導体チップ110,112の夫々は、半導体チップ110の各辺のうち、電極パッド111の数が他の辺よりも少ない辺が半導体チップ112の長辺側に位置するように、半導体チップ110の裏面110Yと半導体チップ112の回路形成面112Xとを向かい合わせた状態で積層されている。
このような構成にすることにより、半導体チップ112の長辺の外側におけるリードの本数を低減することができるので、半導体チップ112の長辺方向における半導体装置の大型化を抑制することができる。
また、半導体チップ112の長辺側におけるワイヤ116の本数も低減することができるので、樹脂封止体を形成する時の樹脂の流れによって生じるワイヤ間ショートを抑制することができる。
なお、本実施形態の半導体チップ112は二つの長辺側に電極パッド113を配列した二辺配列構造になっているが、前述の実施形態1の半導体チップ3のように、半導体チップの電極パッドが一辺配列になっている場合は、半導体チップ110の四つの辺のうち、電極パッド111の数が最も数ない辺が半導体チップ112のパッド配列辺側に位置する状態で二つの半導体チップを積層することが望ましい。
リード105は、半導体チップ112の電極パッド113間を横切っている。このような構成にすることにより、半導体チップ112の外周囲の外側及び半導体チップ112上を延在するリード5の引き回し自由度が向上する。
半導体チップ110,112の夫々は、半導体チップ110の裏面110Yと半導体チップ112の回路形成面112Xとを向かい合わせた状態で積層されている。このような構成にすることにより、半導体チップ112の電極パッド113とリード103とを電気的に接続するワイヤ116のループ高さを半導体チップ110の厚さで相殺することができるので、半導体チップ110,112の夫々の裏面同志を向かい合わせた場合に比べて樹脂封止体117の厚さを薄くすることができる。
第36図乃至第38図に示すように、半導体チップ110は、絶縁性の接着用テープ114を介在して半導体チップ112の回路形成面112Xに接着固定されている。接着用テープ114としては、これに限定されないが、第41図に示すように、例えばポリイミド系の樹脂からなる基材114Aの両面にポリイミド系の熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂からなる接着層114Bが設けられた三層構造のものを用いている。
第35図乃至第38図に示すように、半導体チップ(110,112)、複数のリード101の夫々のインナー部、ワイヤ116及びリード107等は樹脂封止体117で封止されている。リード107は、樹脂封止体117の四つの角部に一つずつ設けられている。このリード107は、半導体装置の製造プロセスにおいて、リードフレームの枠体に樹脂封止体を支持するためのものである。
このように構成された半導体装置100は、前述の実施形態と同様にリードフレームを用いた製造プロセスで製造される。本実施形態のリードフレームは、前述の実施形態で用いたリードフレームとほぼ同様の構成になっており、リードパターンが若干異なるだけなので、本実施形態での説明は省略する。
次に、半導体装置100の製造について、第42図乃至第48図を用いて説明する。第42図は半導体装置の製造に用いられる第1半導体ウエハの概略構成を示す図((a)図は模式的平面図、(b)図は模式的断面図)であり、第43図は半導体装置の製造に用いられる第2半導体ウエハの概略構成を示す図((a)図は模式的平面図、(b)図は模式的断面図)であり、第44図乃至第48図は半導体装置の製造を説明するための模式的断面図である。
まず、半導体ウエハとして、例えば720[μm]程度の厚さの単結晶シリコンからなる第1半導体ウエハ(半導体基板)120及び第2半導体ウエハ(半導体基板)130を準備する。
次に、第1半導体ウエハ120において、第1半導体ウエハ120の回路形成面120Xに、半導体素子、絶縁層、配線層、電極パッド(111)、表面保護膜、ボンディング開口等を形成し、実質的に同一の記憶回路が構成された複数のチップ形成領域121を行列状に形成する。第2半導体ウエハ130において、第2半導体ウエハ130の回路形成面130Xに、半導体素子、絶縁層、配線層、電極パッド(113)、表面保護膜、ボンディング開口等を形成し、実質的に同一の制御回路が構成された複数のチップ形成領域131を行列状に形成する。複数のチップ形成領域121の夫々は、第1半導体ウエハ120を切断するためのダイシング領域(切断領域)122を介して互いに離間した状態で配列されている。複数のチップ形成領域131は、第2半導体ウエハ130を切断するためのダイシング領域132を介して互いに離間した状態で配列されている。ここまでの工程を第42図及び第43図に示す。
次に、第1半導体ウエハ120において、第44図(a)に示すように、第1半導体ウエハ120の回路形成面120Xと対向する裏面120Yを研削して厚さを薄くする。第2半導体ウエハ130において、第2半導体ウエハ130の回路形成面130Xと対向する裏面130Yを研削して厚さを薄くする。本実施形態においては、半導体ウエハの厚さが例えば0.24[mm]程度になるまで研削する。
次に、第44図(b)に示すように、第1半導体ウエハ120の裏面120Yに接着用テープ114を貼り付ける。接着用テープ114の貼り付けは、これに限定されないが、まず、第1半導体ウエハ120の平面サイズよりも大きい接着用テープ114に第1半導体ウエハ120を装着し、その後、熱圧着にて接着用テープ114を貼り付け、その後、第1半導体ウエハ120の輪郭に沿って接着用テープ114を切り抜くことによって行なわれる。なお、第2半導体ウエハ130の裏面130Yへの接着用テープ114の貼り付けは行なわない。
ところで、接着用テープ114の貼り付けは、第1半導体ウエハ120を個々の半導体チップ110に分割する前、即ち半導体ウエハの段階にて行うことが望ましい。その理由は、半導体ウエハ112を個々の半導体チップ112に分割した後では処理単位がウエハ状態に比べて数百倍に膨れ上がるため処理が煩雑となり、品質、コストに影響を及ぼすことになる。
次に、第1半導体ウエハ120において、第44図(c)に示すように、ダイシングシート125の粘着層側に半導体ウエハ120を装着し、その後、第44図(d)に示すように、半導体ウエハ120のダイシング領域122及び接着用テープ114をダイシング装置でダイシングする。これにより、回路形成面110Xに制御回路及び電極パッド(111)等が形成され、裏面110Yに接着用テープ114が貼り付けられた半導体チップ110が形成される。第2半導体ウエハ130において、ダイシングシートの粘着層側に半導体ウエハ130を装着し、その後、半導体ウエハ130のダイシング領域132をダイシング装置でダイシングする。これにより、回路形成面112に記憶回路及び電極パッド(113)等が形成され、半導体チップ110よりも大きい平面サイズで形成された半導体チップ112が形成される。
この工程において、接着用テープ114はシリコンからなる基板に比べて軟らかい樹脂性の材料で形成されているので、半導体ウエハ120のダイシングを容易に行うことができる。また、接着用テープ114は半導体ウエハ120と共にダイシングされるので、半導体チップ110の外形サイズに合った接着用テープ114を容易に形成することができる。
次に、リードフレームに半導体チップ112を接着固定する。リードフレームと半導体チップ112との接着固定は、半導体チップ112の短辺(112C,112D)側に配置されるリード102を半導体チップ112の回路形成面112Xに接着固定することによって行なわれる。リード102と半導体チップ112との接着固定は、第45図に示すように、ヒートステージ141上に半導体チップ112を位置決めして配置し、その後、接着用テープ106を介在して半導体チップ112の回路形成面112Xの短辺側にリード102のインナー部の先端部分を位置決めして配置し、その後、加熱されたボンディングツール140でリード102のインナー部の先端部分を熱圧着することによって行なわれる。この工程において、詳細に図示していないが、リード105の分岐リード部分も熱圧着され、この分岐リード部分も接着用テープ106を介在して半導体チップ112の回路形成面112Xに接着固定される。
この工程において、半導体チップ112は、リード102を介してリードフレームに支持される。
次に、半導体チップ112に半導体チップ110を接着固定する。半導体チップ112と半導体チップ110との接着固定は、第46図に示すように、半導体チップ110の裏面110Yに貼り付けられた接着用テープ114が半導体チップ112の回路形成面112Xと向かい合う状態で半導体チップ112上に半導体チップ110を位置決めして配置し、その後、加熱されたボンディングツール142で半導体チップ110を熱圧着することによって行なわれる。
この工程において、半導体チップ112はリード102を介してリードフレームに支持され、半導体チップ110は半導体チップ112に接着固定される。即ち、半導体チップ110,112の夫々はリードフレームに支持されるので、半導体チップを支持するためのタブ(ダイパッド)を省略することができる。
ところで、半導体チップ112と半導体チップ110との接着固定は、半導体チップ112の回路形成面112Xにペースト状の接着剤を塗布して接着層を形成し、その後、半導体チップ110を熱圧着することによって行うこともできる。しかし、接着剤の塗布は通常多点塗布法によって行なわれるため、塗布量のバラツキによって接着層の厚さが不均一に成りやすい。接着層の厚さが不均一になった場合、半導体チップ112の回路形成面112Xに対する半導体チップ110の傾きが大きくなる。半導体チップ110の傾きが大きくなった場合、この後のワイヤボンディング工程において、半導体チップ110の電極パッド111とワイヤとの接続不良が発生し易くなる。また、接着層の厚さが不均一になることによって半導体チップ112を熱圧着した時に接着剤が半導体チップ112の周囲に食み出でる割合が増加し、半導体チップ110の回路形成面110X側に接着剤が周り込み易くなるため、ワイヤボンディング工程において、半導体チップ110の電極パッド111とワイヤとの接続不良が発生し易くなる。
本実施形態では接着用フィルム114を用いて半導体チップ110と半導体チップ112とを接着固定している。接着用フィルム114は接着剤の塗布によって形成された接着層に比べて厚さを均一にすることができるため、半導体チップ110の傾き及び食み出し量を抑制することができる。
なお、半導体チップ110は、半導体チップ110の辺110Aが半導体チップ112の一方の長辺112A側に位置し、半導体チップ110の辺110Bが半導体チップ112の他方の長辺112B側に位置するように配置する。
次に、半導体チップ110の電極パッド111とリードのインナー部102、半導体チップ112の電極パッド113とリード103のインナー部、半導体チップ110,112の夫々の電極パッド(111,113)とリード104のインナー部、及び半導体チップ110,112の夫々の電極パッド(111,113)とリード105とを導電性のワイヤ116で電気的に接続する。これらのワイヤ116による電気的な接続は、第47図に示すように、リード101(102,103,104)をフレーム押さえ部材145で押さえて固定し、ヒートステージ143を加熱した状態にて行う。ワイヤ116としては例えば金ワイヤを用いる。ワイヤ116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ールボンディング法を用いる。
この工程において、半導体チップ112の二つの短辺(112C,112D)側に配置されたリード102は、インナー部の先端部分が半導体チップ112の回路形成面112A上に配置されているので、これらのリード102のインナー部と半導体チップ112の電極パッド111とを電気的に接続するワイヤ111の長さを短くすることができる。
また、半導体チップ110は、接着用テープ114を介在して半導体チップ112に接着固定されているので、半導体チップ110の傾き及び接着剤の食み出し量が抑制されている。従って、半導体チップ110の電極パッド111とワイヤ116との接続不良を抑制することができる。
また、半導体チップ110は、半導体チップ110の裏面110Yが半導体チップ112の回路形成面112Xと向かい合う状態で半導体チップ112上に配置されているので、半導体チップ110の電極パッド111とリード102とを電気的に接続するワイヤ接続工程と、半導体チップ112の電極パッド113とリード103とを電気的に接続するワイヤ接続工程を同一工程で行うことができる。
次に、第48図に示すように、リードフレームをトランスファモールド装置の成形金型150の上型150Aと下型150Bとの間に位置決めする。この時、上型150A及び下型150Bによって形成されるキャビティ151の内部には、半導体チップ(110,112)、リード101(102,103,104)のインナー部、リード105、リード107及びワイヤ116等が配置される。
次に、成形金型150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151内に流動性の樹脂を加圧注入して樹脂封止体117を形成する。半導体チップ(110,112)、リード101(102,103,104)のインナー部、リード105、リード107及びワイヤ116等は、樹脂封止体117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。
次に、リード101に連結されたタイバーを切断し、その後、リード101のアウター部にメッキ処理を施し、その後、リードフレームの枠体からリード101を切断し、その後、リード101のアウター部を面実装型リード形状の一つである例えばガルウィング型に折り曲げ成形し、その後、リードフレームの枠体からリード107を切断することにより、第35図乃至第38図に示す半導体装置100がほぼ完成する。
ところで、ダイシングによって分割された半導体チップにおいては、裏面側の周縁部(切断面と裏面とが交わる角部)に完全に分離されていない状態の欠けら(Si屑)が付着している場合があり、下段の半導体チップ上に上段の半導体チップを配置する時、上段の半導体チップの裏面側周縁部に付着していた欠けらが下段の半導体チップに落下し、この落下した欠けらによって双方の半導体チップが損傷するといった不具合が発生する場合がある。しかしながら、本実施形態では、半導体ウエハ120の裏面に接着用テープ114を貼り付けた状態で半導体ウエハ120及び接着用テープ114をダイシングして半導体チップ110を形成しているため、半導体チップ110の裏面周縁部に完全に分離されない状態の欠けらが発生しても、欠けらは接着用テープ114によって保持される。従って、半導体チップ110が配置される半導体チップ112上への欠けらの落下を防止することができる。
次に、本実施形態の半導体装置100を組み込んだCFカード(Compact Flash)カード(電子装置)ついて、第49図を用いて説明する。第49図は、CFカードの模式的平面図である。
第49図に示すように、CFカード160は、主に、配線基板161、コネクター163及び半導体装置100を有する構成になっている。半導体装置100は配線基板161の一主面上に実装されている。
半導体装置100において、半導体チップ110の電源用電極パッドと半導体チップ112の電源用電極パッドは、樹脂封止体117の内部において、リード101(104)を介して互いに電気的に接続されている。一方、半導体チップ110の信号用電極パッドと半導体チップ112の信号用電極パッドは、樹脂封止体117の内部において電気的に接続されていない。従って、半導体チップ110の信号用電極パッドと半導体チップ112の信号用電極パッドとを電気的に接続する必要がある。本実施形態では、半導体チップ110の信号用電極パッドに電気的に接続されたリード101(102)と半導体チップ112の信号用電極パッドに電気的に接続されたリード101(103)とを配線基板161に形成された配線162を介して電気的に接続している。当然のことであるが、リード101(102)とリード101(103)との電気的な接続は、電気的な接続が必要なリードだけである。
このように、配線基板161に半導体装置100を搭載することにより、1つの半導体装置100でカードシステムを構成することが可能となる。また、半導体チップ110を搭載した半導体装置と半導体チップ112を搭載した半導体装置を配線基板161に実装する場合に比べてCFカードの小型化を図ることが可能となる。
また、半導体チップ110の信号用電極パッドに電気的に接続されたリード101(102)と半導体チップ112の信号用電極パッドに電気的に接続されたリード101(103)とを配線基板161の配線162を介して電気的に接続することにより、半導体装置100のピン配置を簡略化することができ、また、ワイヤ116の数を少なくすることができるので、生産性の高い半導体装置100を提供することが可能となる。
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。
(1);半導体チップ110は、半導体チップ110の裏面110Yと向かい合う半導体チップ112の面に接着固定されている。また、半導体チップ110の電極パッド111にワイヤ116を介して電気的に接続されたリード102のうち、半導体チップ112の二つの短辺(112C,112D)側に配置されたリード102のインナー部は、半導体チップ110の裏面110Yと向かい合う半導体チップ112の面に接着固定されている。
このような構成にすることにより、半導体装置の製造において、半導体チップ110,112の夫々をリードフレームに支持することができるので、半導体チップを支持するためのタブ(ダイパッド)を省略することができる。また、リード102の厚さは半導体チップ110の厚さで相殺されるので、リード102で半導体チップ112を支持しても樹脂封止体117の厚さが厚くなることはない。この結果、樹脂封止体117の厚さを薄くすることができるので、半導体装置100の薄型化を図ることができる。
また、半導体チップ110の電極パッド111とリード102とを電気的に接続するワイヤ116の長さを短くすることができるので、信号伝搬経路のインピーダンスを小さくすることができる。この結果、半導体装置100の高速化を図ることができる。
(2);半導体チップ110は、半導体チップ110の裏面110Yと向かい合う半導体チップ112の回路形成面112Xに接着固定されている。また、半導体チップ110の電極パッド111にワイヤ116を介して電気的に接続されたリード102のうち、半導体チップ112の二つの短辺(112C,112D)側に配置されたリード102のインナー部は、半導体チップ110の裏面110Yと向かい合う半導体チップ112の回路形成面112Xに接着固定されている。
このような構成にすることにより、半導体チップ112の電極パッド113とリード103とを電気的に接続するワイヤ116のループ高さを半導体チップ110の厚さで相殺することができるので、半導体チップ110,112の夫々の裏面同志を向かい合わせた場合に比べて樹脂封止体117の厚さを薄くすることができる。この結果、半導体装置100の薄型化を図ることができる。
また、半導体装置100の製造において、半導体チップ110の電極パッド111とリード102とを電気的に接続するワイヤ接続工程と、半導体チップ112の電極パッド113とリード103とを電気的に接続するワイヤ接続工程を同一工程で行うことができる。この結果、半導体装置100の生産性を高めることができる。
(3);半導体チップ110,112の夫々は、半導体チップ110の各辺のうち、電極パッド111の数が他の辺よりも少ない辺が半導体チップ112の長辺側に位置するように、半導体チップ110の裏面110Yと半導体チップ112の回路形成面112Xとを向かい合わせた状態で積層されている。
このような構成にすることにより、半導体チップ112の長辺の外側におけるリードの本数を低減することができるので、半導体チップ112の長辺方向における半導体装置の大型化を抑制することができる。
また、半導体チップ112の長辺側におけるワイヤ116の本数も低減することができるので、半導体装置の製造において、樹脂封止体117を形成する時の樹脂の流れによって生じるワイヤ間ショートを抑制することができる。この結果、半導体装置100の歩留まりを高めることができる。
(4);リード105は、半導体チップ112の電極パッド113間を横切っている。このような構成にすることにより、半導体チップ112の外周囲の外側及び半導体チップ112上を延存するリード5の引き回し自由度が向上する。
(5);半導体装置100の製造において、半導体チップ112の回路形成面112Xに接着用テープ114を介在して半導体チップ110を接着固定する。
これにより、接着用フィルム114は接着剤の塗布によって形成された接着層に比べて厚さを均一にすることができるので、半導体チップ110の傾き及び接着剤の食み出し量を抑制することができ、半導体チップ110の電極パッド111とワイヤ116との接続不良を抑制することができる。この結果、半導体装置100の歩留まりを高めることができる。
(6);半導体装置100の製造において、半導体ウエハ120及びこの半導体ウエハ120の裏面120Yに貼り付けられた接着用テープ114をダイシングして半導体チップ110を形成し、その後、半導体チップ112の回路形成面112Xに接着用テープ114を介在して半導体チップ110を接着する。
これにより、ダイシングによって分割された半導体チップ110においては、裏面110Y側の周縁部(切断面と裏面110Yとが交わる角部)に完全に分離されない状態の欠けら(Si屑)が発生する場合があるが、このような欠けらが発生しても接着用テープ114によって保持されるので、半導体チップ110が配置される半導体チップ112上への欠けらの落下を防止することができる。この結果、欠けらの落下によって双方の半導体チップに発生する損傷を防止することができるので、半導体装置の歩留まりを高めることができる。
また、接着用テープ114はシリコンからなる基板に比べて軟らかい樹脂性の材料で形成されているので、半導体ウエハ120のダイシングを容易に行うことができる。
また、接着用テープ114は半導体ウエハ120と共にダイシングされるので、半導体チップ110の外形サイズに合った接着用テープ114を容易に形成することができる。
(7);CFカード160において、配線基板161に半導体装置100を搭載することにより、1つの半導体装置100でカードシステムを構成することが可能となる。また、半導体チップ110を搭載した半導体装置と半導体チップ112を搭載した半導体装置を配線基板161に実装する場合に比べてCFカードの小型化を図ることが可能となる。
(8);CFカード160において、半導体チップ110の信号用電極パッドに電気的に接続されたリード101(102)と半導体チップ112の信号用電極パッドに電気的に接続されたリード101(103)とを配線基板161の配線162を介して電気的に接続することにより、半導体装置100のピン配置を簡略化することができ、また、ワイヤ116の数を少なくすることができるので、生産性の高い半導体装置100を提供することが可能となる。
なお、本実施形態では、半導体チップ112の回路形成面112X上に半導体チップ110を配置した例について説明したが、第50図に示すように、半導体チップ112の裏面112Y上に半導体チップ110を配置してもよい。この場合、半導体チップ110を熱圧着しても、半導体チップ112の回路形成面112Xへのダメージが生じないので、半導体チップ112の回路形成面112Xに半導体チップ110を熱熱着する場合に比べて、半導体装置の歩留まりを高めることができる。
また、本実施形態では、半導体チップ110の裏面110Yに接着用テープ114を貼り付けた例について説明したが、接着用テープ114は半導体チップ112の回路形成面112Xに接着してもよい。この場合、半導体ウエハの状態において接着用テープ114を貼り付けておくことができないので、半導体チップ110の外形サイズに合った接着用テープ114を一枚ずつ半導体チップ112の回路形成面112Xに接着する必要がある。
また、本実施形態では、基材114Aの両面に接着層114Bが設けられた三層構造の接着用テープ114を用いた例について説明したが、接着用テープとしては単層構造のものを用いてもよい。
(実施形態10)
第51図は本発明の実施形態10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、第52図は第51図のT−T線の沿う模式的断面図である。
第51図及び第52図に示すように、本実施形態の半導体装置100Aは、前述の実施形態9と基本的に同様の構成になっており、以下の構成が異なっている。
即ち、半導体チップ112の短辺(112C,112D)側に配置されたリード102において、インナー部の先端部分は、半導体チップ112の回路形成面112X上にその面から離間した状態で配置され、半導体チップ112の回路形成面112Xに接着固定されていない。従って、半導体チップ112の支持はリード104及びリード105によって行なわれている。
このように構成された半導体装置100Aにおいても前述の実施形態9と同様の効果が得られる。
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。
例えば、本発明は、二方向リード配列構造であるSOJ(Small Outline J−leaded Package)型、SOP(Small Outline Package)型等の半導体装置に適用できる。
また、本発明は、四方向リード配列構造であるQFP(Quad Flatpack Package)型、QFJ(Quad Flatpack J−leaded Package)型等の半導体装置に適用できる。
産業上の利用可能性
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。
(1)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半導体装置の薄型化を図ることができる。
(2)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半導体装置において、リードフレーム一個で二つの半導体チップに設けられた外部電極に対応することができる。
(3)半導体装置の組立工程における作業性を向上することができる。
(4)前記半導体装置の歩留まりを高めることができる。
(5)第1半導体チップと第2半導体チップの対向面に接着剤を用いないで、樹脂封止体を介在して積層体を形成するので、半導体装置のリフロー時の熱及び動作時の発生熱による熱膨張によって生じるクラックを防止することできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、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る。
第2図は、第1図のA−A線に沿う模式的断面図である。
第3図は、第1図のB−B線に沿う模式的断面図である。
第4図は、第3図の一部を示す模式的断面図である。
第5図は、第1図のC−C線に沿う模式的断面図である。
第6図は、実施形態1の半導体装置のリードの機能及び配置を説明するための図である。
第7図は、実施形態1の半導体装置の製造プロセスで用いられるリードフレームの模式的平面図である。
第8図は、実施形態1の半導体装置の製造を説明するための模式的断面図である。
第9図は、実施形態1の半導体装置の製造において、樹脂封止体が形成されたリードフレームの模式的平面図である。
第10図は、実施形態1の半導体装置の製造において、樹脂封止体が形成された5連構造のリードフレームの模式的平面図である。
第11図は、実施形態1の半導体装置を実装基板に実装した状態の要部模式的断面図である。
第12図は、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る。
第13図は、本発明の実施形態3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。
第14図は、第13図のD−D線に沿う模式的断面図である。
第15図は、第13図のE−E線に沿う模式的断面図である。
第16図は、本発明の実施形態4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。
第17図は、第16図のF−F線に沿う模式的断面図である。
第18図は、第16図のG−G線に沿う模式的断面図である。
第19図は、本発明の実施形態5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。
第20図は、第19図のH−H線に沿う模式的断面図である。
第21図は、第19図のI−I線に沿う模式的断面図である。
第22図は、実施形態5である半導体装置の製造を説明するための模式的断面図である。
第23図は、本発明の実施形態6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。
第24図は、第23図のJ−J線に沿う模式的断面図である。
第25図は、第23図のK−K線に沿う模式的断面図である。
第26図は、実施形態6である半導体装置の製造を説明するための模式的断面図である。
第27図は、本発明の実施形態7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。
第28図は、第27図のL−L線に沿う模式的断面図である。
第29図は、第27図のM−M線に沿う模式的断面図である。
第30図は、実施形態7である半導体装置の製造を説明するための模式的断面図である。
第31図は、本発明の実施形態8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。
第32図は、第31図のN−N線に沿う模式的断面図である。
第33図は、第31図のP−P線に沿う模式的断面図である。
第34図は、実施形態8である半導体装置の製造を説明するための模式的断面図である。
第35図は、本発明の実施形態9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。
第36図は、第35図のQ−Q線に沿う模式的断面図である。
第37図は、第35図のR−R線に沿う模式的断面図である。
第38図は、第35図のS−S線に沿う模式的断面図である。
第39図は、第35図の一部を示す模式的平面図である。
第40図は、第35図の一部を示す模式的平面図である。
第41図は、第36図の一部を拡大した模式的断面図である。
第42図は、実施形態9である半導体装置の製造に用いられる第1半導体ウエハの概略構成を示す図((a)図は模式的平面図、(b)図は模式的断面図)である。
第43図は、実施形態9である半導体装置の製造に用いられる第2半導体ウエハの概略構成を示す図((a)図は模式的平面図、(b)図は模式的断面図)である。
第44図は、実施形態9である半導体装置の製造を説明するための模式的断面図である。
第45図は、実施形態9である半導体装置の製造を説明するための模式的断面図である。
第46図は、実施形態9である半導体装置の製造を説明するための模式的断面図である。
第47図は、実施形態9である半導体装置の製造を説明するための模式的断面図である。
第48図は、実施形態9である半導体装置の製造を説明するための模式的断面図である。
第49図は、実施形態9である半導体装置を組み込んだCFカードの模式的平面図である。
第50図は、本発明の実施形態9の変形例である半導体装置の模式的断面図である。
第51図は、本発明の実施形態10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。
第52図は、第51図のT−T線に沿う模式的断面図である。
Claims (11)
- 回路形成面及びこの回路形成面と対向する裏面と、前記回路形成面に形成された複数の電極パッドとを有する第1半導体チップと、
回路形成面及びこの回路形成面と対向する裏面と、前記回路形成面に形成された複数の電極パッドとを有し、前記第1半導体チップよりも大きい平面サイズからなる第2半導体チップと、
各々がインナー部及びアウター部を有し、前記各々のインナー部が前記第1半導体チップ及び第2半導体チップの各電極に導電性のワイヤを介して夫々電気的に接続された複数のリードと、
インナー部及びアウター部を有し、前記インナー部で前記第1半導体チップ及び第2半導体チップを支持する支持リードと、
前記第1半導体チップ、第2半導体チップ、リードのインナー部、支持リードのインナー部及びワイヤを封止する樹脂封止体とを有する半導体装置であって、
前記第1半導体チップは、前記第1半導体チップの裏面と前記第2半導体チップの回路形成面とを向い合わせた状態で前記第2半導体チップに接着固定され、
前記支持リードのインナー部は、前記第1半導体チップの回路形成面及び第2半導体チップの回路形成面に接着固定されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
前記リードのインナー部の一部が前記第2半導体チップの回路形成面上に配置されていることを特徴とする半導体装置。 - 回路形成面及びこの回路形成面と対向する裏面と、前記回路形成面に形成された複数の電極パッドとを有する第1半導体チップと、
回路形成面及びこの回路形成面と対向する裏面と、前記回路形成面に形成された複数の電極パッドとを有し、前記第1半導体チップよりも大きい平面サイズからなる第2半導体チップと、
各々がインナー部及びアウター部を有し、前記各々のインナー部が前記第1半導体チップ及び第2半導体チップの各電極に導電性のワイヤを介して夫々電気的に接続された複数のリードと、
インナー部及びアウター部を有し、前記インナー部で前記第1半導体チップ及び第2半導体チップを支持する支持リードと、
前記第1半導体チップ、第2半導体チップ、リードのインナー部、支持リードのインナー部及びワイヤを封止する樹脂封止体とを有する半導体装置であって、
前記第1半導体チップは、前記第1半導体チップの裏面と前記第2半導体チップの裏面とを向い合わせた状態で前記第2半導体チップに接着固定され、
前記支持リードのインナー部は、前記第1半導体チップの回路形成面及び第2半導体チップの裏面に接着固定されていることを特徴とする半導体装置。 - 回路形成面及びこの回路形成面と対向する裏面と、前記回路形成面に形成された複数の電極パッドとを有する第1半導体チップと、
回路形成面及びこの回路形成面と対向する裏面と、前記回路形成面に形成された複数の電極パッドとを有し、前記第1半導体チップよりも大きい平面サイズからなる第2半導体チップと、
各々がインナー部及びアウター部を有し、前記各々のインナー部が前記第1半導体チップ及び第2半導体チップの各電極に導電性のワイヤを介して夫々電気的に接続された複数のリードと、
インナー部及びアウター部を有し、前記インナー部で前記第1半導体チップ及び第2半導体チップを支持する支持リードと、
前記第1半導体チップ、第2半導体チップ、リードのインナー部、支持リードのインナー部及びワイヤを封止する樹脂封止体とを有する半導体装置であって、
前記第1半導体チップは、前記第1半導体チップの裏面と前記第2半導体チップの回路形成面との間に前記樹脂封止体の樹脂を介在した状態で前記第2半導体チップ上に配置され、
前記支持リードのインナー部は、前記第1半導体チップの回路形成面及び第2半導体チップの回路形成面に接着固定されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項4に記載の半導体装置において、
前記リードのインナー部の一部が前記第2半導体チップの回路形成面上に配置されていることを特徴とする半導体装置。 - 回路形成面及びこの回路形成面と対向する裏面と、前記回路形成面に形成された複数の電極パッドとを有する第1半導体チップと、
回路形成面及びこの回路形成面と対向する裏面と、前記回路形成面に形成された複数の電極パッドとを有し、前記第1半導体チップよりも大きい平面サイズからなる第2半導体チップと、
各々がインナー部及びアウター部を有し、前記各々のインナー部が前記第1半導体チップ及び第2半導体チップの各電極に導電性のワイヤを介して夫々電気的に接続された複数のリードと、
インナー部及びアウター部を有し、前記インナー部で前記第1半導体チップ及び第2半導体チップを支持する支持リードと、
前記第1半導体チップ、第2半導体チップ、リードのインナー部、支持リードのインナー部及びワイヤを封止する樹脂封止体とを有する半導体装置であって、
前記第1半導体チップは、前記第1半導体チップの裏面と前記第2半導体チップの裏面との間に前記樹脂封止体の樹脂を介在した状態で前記第2半導体チップ上に配置され、
前記支持リードのインナー部は、前記第1半導体チップの回路形成面及び第2半導体チップの裏面に接着固定されていることを特徴とする半導体装置。 - 互いに対向する第1主面及び第2主面を有し、前記第1主面に電極パッドが形成された第1半導体チップと、
互いに対向する第1主面及び第2主面を有し、前記第1主面に電極パッドが形成され、かつ前記第1半導体チップよりも大きい平面サイズで形成された第2半導体チップと、
インナー部及びアウター部を有し、前記インナー部が前記第1半導体チップの電極パッドに導電性のワイヤを介して電気的に接続された第1リードと、
インナー部及びアウター部を有し、前記インナー部が前記第2半導体チップの電極パッドに導電性のワイヤを介して電気的に接続された第2リードと、
前記第1半導体チップ、前記第2半導体チップ、前記第1リードのインナー部、前記第2リードのインナー部及び前記導電性のワイヤを封止する樹脂封止体とを有し、
前記第1半導体チップは、前記第1半導体チップの第2主面と向かい合う前記第2半導体チップの面上に配置され、
前記第1リードのインナー部の先端部分は、前記第1半導体チップの外側において、前記第1半導体チップの第2主面と向かい合う前記第2半導体チップの面上に配置されており、
インナー部及びアウター部を有する第3リードと、
前記第3リードのインナー部と一体に形成され、かつ前記第1リード、第2リードの夫々のインナー部の先端と前記第1半導体チップとの間に配置された第4リードとを更に有し、
前記第4リードは、前記第1半導体チップの第2主面と向かい合う前記第2半導体チップの面に接着固定されていることを特徴とする半導体装置。 - 互いに対向する第1主面及び第2主面を有し、平面が方形状で形成された第1半導体チップであって、前記第1主面の一辺側にこの一辺に沿って配列された複数の電極パッドを有する第1半導体チップと、
互いに対向する第1主面及び第2主面を有し、平面が方形状で形成され、かつ前記第1半導体チップよりも大きい平面サイズで形成された第2半導体チップであって、前記第1主面の一辺側にこの一辺に沿って配列された複数の電極パッドを有する第2半導体チップと、
各々がインナー部及びアウター部を有し、前記各々のインナー部が前記第1半導体チップの一辺の外側に配置され、かつ前記各々のインナー部が前記第1半導体チップの各電極パッドに導電性のワイヤを介して電気的に接続された複数の第1リードと、
各々がインナー部及びアウター部を有し、前記各々のインナー部が前記第2半導体チップの一辺の外側に配置され、かつ前記各々のインナー部が前記第2半導体チップの各電極パッドに導電性のワイヤを介して電気的に接続された複数の第2リードと、
前記第1半導体チップ、前記第2半導体チップ、前記複数の第1リードの夫々のインナー部、前記第2リードの夫々のインナー部及び前記導電性のワイヤを封止する樹脂封止体とを有し、
前記第1半導体チップは、前記第1半導体チップの一辺が前記第2半導体チップの一辺と交わる他の辺側に位置する状態で、前記第1半導体チップの第2主面と向かい合う前記第2半導体チップの面上に配置され、
前記複数の第1リードの夫々のインナー部は、前記第1半導体チップの第2主面と向かい合う前記第2半導体チップの面に接着固定されていることを特徴とする半導体装置。 - 互いに対向する第1主面及び第2主面を有し、前記第1主面に第1電極パッド及び第2電極パッドが形成された第1半導体チップと、
互いに対向する第1主面及び第2主面を有し、前記第1主面に第1電極パッド及び第2電極パッドが形成され、かつ前記第1半導体チップよりも大きい平面サイズで形成された第2半導体チップと、
インナー部及びアウター部を有し、前記インナー部が前記第1半導体チップの第1電極パッドに導電性のワイヤを介して電気的に接続された第1リードと、
インナー部及びアウター部を有し、前記インナー部が前記第2半導体チップの第1電極パッドに導電性のワイヤを介して電気的に接続された第2リードと、
インナー部及びアウター部を有する第3リードと、
前記第3リードと一体に形成され、前記第1リード、第2リードの夫々のインナー部の先端と前記第1半導体チップとの間に配置され、かつ前記第1半導体チップの第2電極及び前記第2半導体チップの第2電極に導電性のワイヤを介して夫々電気的に接続された第4リードと、
前記第1半導体チップ、前記第2半導体チップ、前記第1リードのインナー部、前記第2リードのインナー部、前記第3リードのインナー部、第4リード及び前記導電性のワイヤを封止する樹脂封止体とを有し、
前記第1半導体チップは、前記第1半導体チップの第2主面と向かい合う前記第2半導体チップの面に接着固定され、
前記第4リードは、前記第1半導体チップの第2主面と向かい合う前記第2半導体チップの面に接着固定されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項9に記載の半導体装置において、
前記第1半導体チップ及び前記第4リードは、前記第2半導体チップの第1主面に接着固定されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項9に記載の半導体装置において、
前記第1半導体チップ及び前記第4リードは、前記第2半導体チップの第2主面に接着固定されていることを特徴とする半導体装置。
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