(57)【要約】【課題】リードフレームに複数の半導体チップをコンパクトに搭載でき、製造コストを削減できる半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】複数の電極パッド２２が周囲に設けられた上面２０ａと、その反対側の下面２０ｂとを有し、上面２０ａ側をアイランド部３の下面３ｂに対向させて載置される半導体チップ２０と、複数の電極パッド１２が周囲に設けられた上面１０ａと、その反対側の下面１０ｂとを有し、下面１０ｂ側をアイランド部３の上面３ａに対向させて載置される半導体チップ１０と、各リード５上の一点を起点とし、対応する半導体チップ１０、２０の各パッド１２、２２を終点としてリバースボンディングによりそれぞれ接続される複数のワイヤ３０と、封止樹脂４０と、を備え、ワイヤ３０は、半導体チップ１０、２０の上面１０ａ、２０ａに対してほぼ平行に沿うように、該ワイヤ３０の側面で接触するように接続される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アイランド部および複数のリードを有するリードフレームと、
複数の電極パッドが周囲に設けられた上面と、この上面の反対側の下面とを有し、前記上面側を前記リードフレームの前記アイランド部の下面に対向させて載置される第１の半導体チップと、
複数の電極パッドが周囲に設けられた上面と、この上面の反対側の下面とを有し、前記下面側を前記リードフレームの前記アイランド部の上面に対向させて載置される第２の半導体チップと、
前記リードフレームの前記複数のリードの各リード上の一点を起点とし、対応する前記第１の半導体チップまたは前記第２の半導体チップの各電極パッドを終点としてリバースボンディングによりそれぞれ接続される複数のワイヤと、
前記第１の半導体チップおよび前記第２の半導体チップを封止する封止樹脂と、を備え、
前記ワイヤは、前記半導体チップの前記上面に対してほぼ平行に沿うように、該ワイヤの側面で接触するように接続される半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記アイランド部の前記下面は、前記第２の半導体チップの前記上面の前記複数の電極パッドを有する領域より内側で前記第２の半導体チップの前記上面と接着される形状を有する半導体装置。
【請求項３】
アイランド部および複数のリードを有するリードフレームを準備する工程と、
複数の電極パッドが周囲に設けられた上面と、この上面の反対側の下面とを有する第１の半導体チップの前記上面側を前記リードフレームの前記アイランド部の下面に対向させて載置する工程と、
複数の電極パッドが周囲に設けられた上面と、この上面の反対側の下面とを有する第２の半導体チップの前記下面側を前記リードフレームの前記アイランド部の上面に対向させて載置する工程と、
前記リードフレームの前記複数のリードの各リード上の一点を起点とし、対応する前記第１の半導体チップまたは前記第２の半導体チップの各電極パッドを終点としてリバースボンディングによりワイヤをそれぞれ接続する工程と、
前記第１の半導体チップおよび前記第２の半導体チップを封止樹脂にて封止する工程と、を含み、
前記ワイヤは、前記半導体チップの前記上面に対してほぼ平行に沿うように、該ワイヤの側面で接触するように接続される半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に、リードフレームに複数の半導体チップが積層される半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置としては、たとえば特許文献１に記載されたものがある。同文献に記載された半導体装置を図９に示す。この半導体装置は、長短のリードを交互に並べ、リードフレームの両面に２つの半導体チップを搭載している。これにより長端子部または短端子部のいずれか一方のインナーリード端子部に最初にボンディングされたワイヤが変形しないように回避して、他方のインナーリード端子部と半導体チップとをワイヤボンディングすることができる。
【０００３】
また、特許文献２に記載された従来の半導体装置を図１０に示す。この半導体装置は、アイランド上に第１のＬＳＩチップを載置し、スペーサを介して第２のＬＳＩチップを載置している。各ＬＳＩチップの電極からリードフレームのインナーリードへノーマルボンディングしている。
【０００４】
また、複数の半導体チップを搭載した従来の半導体装置として、図１１に示すものがある。この半導体装置は、リードフレームのアイランド部に第１の半導体チップを搭載し、その上に第１の半導体チップより小さい第２の半導体チップを搭載したものである。
【０００５】
さらに、特許文献３に記載の半導体装置は、本願出願人の出願したものである。この半導体装置は、チップ・オン・リード（ＣＯＬ）構造のボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）型チップ・サイズ・パッケージ（ＣＳＰ）半導体装置において、チップ近傍のリード上の点を起点とし、そのチップ上のパッド終点として、リードとパッドをワイヤによりリバースボンディングにて接続している。これにより、リード長を短くでき、パッケージの大きさを小さくすることができる。
【特許文献１】特開平５−１５２５０３号公報
【特許文献２】特開２００３−３４７５０４号公報
【特許文献３】特開平１１−９７４７６号公報（特許第２９５４１０９号）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記文献記載の従来技術は、以下の点で改善の余地を有していた。
第一に、各チップの電極からリードへノーマルボンディングすると、半導体チップの電極から延びるワイヤはチップ表面に対してほぼ垂直に立ち上がり、ループ形状を形成するため、図９〜図１１のいずれの場合においても、ワイヤ部分が占有するスペースが大きくなってしまう。
【０００７】
第二に、複数のチップを積層する場合においては、図１１に示すように、下に搭載されるチップの大きさが上のチップサイズに比較し、ボンディングエリアを取るために大きくしなければならなかった。
【０００８】
第三に、図１０の場合は、第１のチップから延びるワイヤが第２のチップの下面に接触しないように２つのチップの間にすきまを確保するためにシリコンやその他の材料で構成されるスペーサが必要となり、結果として半導体装置全体の厚さが厚くなってしまう。また、スペーサ分の材料費、スペーサを搭載する工程が必要となり、製造コストも上昇してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、アイランド部および複数のリードを有するリードフレームと、
複数の電極パッドが周囲に設けられた上面と、この上面の反対側の下面とを有し、前記上面側を前記リードフレームの前記アイランド部の下面に対向させて載置される第１の半導体チップと、
複数の電極パッドが周囲に設けられた上面と、この上面の反対側の下面とを有し、前記下面側を前記リードフレームの前記アイランド部の上面に対向させて載置される第２の半導体チップと、
前記リードフレームの前記複数のリードの各リード上の一点を起点とし、対応する前記第１の半導体チップまたは前記第２の半導体チップの各電極パッドを終点としてリバースボンディングによりそれぞれ接続される複数のワイヤと、
前記第１の半導体チップおよび前記第２の半導体チップを封止する封止樹脂と、を備え、
前記ワイヤは、前記半導体チップの前記上面に対してほぼ平行に沿うように、該ワイヤの側面で接触するように接続される半導体装置が提供される。
【００１０】
この発明によれば、リードフレームに複数の半導体チップをコンパクトに搭載でき、製造コストを削減できる。
【００１１】
本発明によれば、アイランド部および複数のリードを有するリードフレームを準備する工程と、
複数の電極パッドが周囲に設けられた上面と、この上面の反対側の下面とを有する第１の半導体チップの前記上面側を前記リードフレームの前記アイランド部の下面に対向させて載置する工程と、
複数の電極パッドが周囲に設けられた上面と、この上面の反対側の下面とを有する第２の半導体チップの前記下面側を前記リードフレームの前記アイランド部の上面に対向させて載置する工程と、
前記リードフレームの前記複数のリードの各リード上の一点を起点とし、対応する前記第１の半導体チップまたは前記第２の半導体チップの各電極パッドを終点としてリバースボンディングによりワイヤをそれぞれ接続する工程と、
前記第１の半導体チップおよび前記第２の半導体チップを封止樹脂にて封止する工程と、を含み、
前記ワイヤは、前記半導体チップの前記上面に対してほぼ平行に沿うように、該ワイヤの側面で接触するように接続される半導体装置の製造方法が提供される。
【００１２】
この発明によれば、リードフレームに複数の半導体チップをコンパクトに搭載でき、製造コストを削減できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、リードフレームに複数の半導体チップをコンパクトに搭載でき、製造コストを削減できる半導体装置およびその製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。また、以下の各図において、発明の本質に関わらない部分の構成については省略してある。
【００１５】
図１は本発明の実施の形態に係る半導体装置を模式的に示した断面図である。本実施形態の半導体装置１００は、アイランド部３および複数のリード５を有するリードフレーム１と、複数の電極パッド２２が周囲に設けられた上面２０ａと、この上面２０ａの反対側の下面２０ｂとを有し、上面２０ａ側をリードフレーム１のアイランド部３の下面３ｂに対向させて載置される第１の半導体チップ２０と、複数の電極パッド１２が周囲に設けられた上面１０ａと、この上面１０ａの反対側の下面１０ｂとを有し、下面１０ｂ側をリードフレーム１のアイランド部３の上面３ａに対向させて載置される第２の半導体チップ１０と、リードフレーム１の複数のリード５の各リード５上の一点を起点とし、対応する第１の半導体チップ２０または第２の半導体チップ１０の各電極パッド２２、１２を終点としてリバースボンディングによりそれぞれ接続される複数のワイヤ３０と、第１の半導体チップ２０および第２の半導体チップ１０を封止する封止樹脂４０と、を備え、ワイヤ３０は、半導体チップ１０、２０の上面１０ａ、２０ａに対してほぼ平行に沿うように、該ワイヤ３０の側面で接触するように接続される。
【００１６】
アイランド部３の下面３ｂは、アイランド部３の下に載置される第１の半導体チップ２０の電極パッド２２を除く寸法より小さいサイズを有する。また、リードフレーム１のアイランド部３は、８０μｍ未満〜２５μｍ程度の厚さとすることができる。本実施形態において、アイランド部３の厚さは７５μｍとする。また、本実施形態において、第１半導体チップ２０と第２半導体チップ１０は同じ形状とすることができる。
【００１７】
次に、本実施形態の半導体装置１００の製造方法について、図２乃至図８を用いて以下に説明する。図２乃至図７は、本実施形態の半導体装置１００の各製造工程における断面図である。図８は、本実施形態の半導体装置１００のリバースボンディングをノーマルボンディングと比較して説明するための図である。
【００１８】
本実施形態の半導体装置１００の製造方法は、アイランド部３および複数のリード５を有するリードフレーム１を準備する工程（図２）と、複数の電極パッド２２が周囲に設けられた上面２０ａおよび下面２０ｂを有する第１の半導体チップ２０の上面２０ａ側をリードフレーム１のアイランド部３の下面３ｂに対向させて載置する工程（図３）と、複数の電極パッド１２が周囲に設けられた上面１０ａおよび下面１０ｂを有する第２の半導体チップ１０の下面１０ｂ側をリードフレーム１のアイランド部３の上面３ａに対向させて載置する工程（図５）と、リードフレーム１の複数のリード５の各リード５上の一点を起点とし、対応する第１の半導体チップ２０または第２の半導体チップ１０の各電極パッド２２、１２を終点としてリバースボンディングによりワイヤ３０をそれぞれ接続する工程（図４、図６）と、第１の半導体チップ２０および第２の半導体チップ１０を封止樹脂４０にて封止する工程（図７）と、を含み、ワイヤ３０は、半導体チップ１０、２０の上面１０ａ、２０ａに対してほぼ平行に沿うように、該ワイヤ３０の側面で接触するように接続される。
【００１９】
具体的には、図２に示すように、半導体装置１００の組立準備としてリードフレーム１を準備する。リードフレーム１の中央付近には、アイランド部３が形成されている。
【００２０】
次に、図３に示すように、第１の半導体チップ２０の上面２０ａをリードフレーム１のアイランド部３の下面３ｂに搭載用の接着剤７を用いて第１の半導体チップ２０をリードフレーム１に接着搭載する。リードフレーム１は、図示されない治具によって固定されており、第１の半導体チップ２０を下方より図示されない治具によって圧着する。このとき、第１の半導体チップ２０の電極パッド２２は、リードフレーム１のアイランド部３の外側に位置させ、電極パッド２２とアイランド部３が重ならないように配置される。
【００２１】
次に、図４に示すように、リードフレーム１のリード５と対応する第１の半導体チップ２０の電極パッド２２をリバースワイヤボンディングする。リバースボンディングについては、本願出願人が出願した特許文献３（特許第２９５４１０９号）に記載されている。詳細には、第１の半導体チップ２０の電極パッド２２に金ボールによるバンプ３２をボンダで形成し、対応するリード５上にも金ボールによるバンプ３２を形成する。そして、リードフレーム１のリード５上の一点を起点とし、対応する第１の半導体チップ２０の電極パッド２２を終点としてリバースボンディングする。
【００２２】
このようにリバースボンディングにて形成されたワイヤ３０は、第１の半導体チップ２０の上面２０ａに対してほぼ平行に沿うように、ワイヤ３０の側面で接触するように接続される。このように形成されたワイヤ３０のループ高ｄ１は、図８（ａ）に示すように低くなる。従来のノーマルボンディングを用いた場合は、図８（ｂ）に示すように、第１の半導体チップ２０の電極パッド２２から垂直にワイヤ３０が立ち上がって延びるため、ワイヤ３０によるループ高ｄ３は、図８（ａ）のループ高ｄ１に比較して高くなる。
【００２３】
本実施形態において、第１の半導体チップ２０の電極パッド２２から延びるワイヤ３０のループ高ｄ１は、５０μｍ未満から２５μｍ程度である。図４では、ループ高ｄ１は４５μｍ〜４０μｍである。
【００２４】
次に、図５に示すように、第２の半導体チップ１０の下面１０ｂをリードフレーム１のアイランド部３の上面３ａに搭載用の接着剤７を用いて第２の半導体チップ１０をリードフレーム１に接着搭載する。リードフレーム１は、第２の半導体チップ１０を上方より図示されない治具によって載置する。このとき、第２の半導体チップ１０は、第１の半導体チップ２０に接続されたワイヤ３０が第２の半導体チップ１０の下面１０ｂに接触しないように中央に載置される。
【００２５】
図８（ａ）に示すように、第１の半導体チップ２０に接続されたワイヤ３０のループ高ｄ１が５０μｍ未満から２５μｍ程度である。したがって、第２の半導体チップ１０と第１の半導体チップ２０の間の距離ｄ２は、アイランド部３の厚さの８０μｍ未満〜２５μｍ程度あればワイヤ３０と第２の半導体チップ１０の下面１０ｂが接触することがない。したがって、図８（ｂ）に示すようなスペーサ５０が不要となる。
【００２６】
次に、図６に示すように、リードフレーム１のリード５と対応する第２の半導体チップ１０の電極パッド１２を上述と同様に、リバースボンディングする。詳細には、第２の半導体チップ１０の電極パッド１２に金ボールによるバンプ３２をボンダで形成し、対応するリード５上にも金ボールによるバンプ３２を形成する。そして、リードフレーム１のリード５上の一点を起点とし、対応する第２の半導体チップ１０の電極パッド１２を終点としてリバースボンディングする。
【００２７】
このようにしてリバースボンディングにて形成されたワイヤ３０によるループ高は、上記第１の半導体チップ２０のループ高ｄ１と同様に、従来のノーマルボンディングを用いた場合より低くすることができる。
【００２８】
次に、図７に示すように、封入用の金型を用い、プラスティックの樹脂４０を封入し、所定の形状に形成する。その後、リード５を成型し、製品とする。本実施形態にいては、スペーサを不要としているだけでなく、各半導体チップ１０、２０の電極パッド１２、２２から延びるワイヤ３０のループ高も低いので、第２半導体チップ１０および第１半導体チップ２０の間の距離が狭くなり、封入用金型の形状も高さを低くすることができ、結果として半導体装置１００全体の厚さを薄くすることができる。
【００２９】
以上説明したように、本発明の実施の形態の半導体装置１００およびその製造方法によれば、リバースボンディングを採用したことにより、半導体装置１００の高さを低くすることができるので、リードフレームに複数の半導体チップをコンパクトに搭載できる。また、スペーサを不要としたことで、スペーサの材料費やスペーサの積載工程を省略することができるので、製造コストを削減できる。
【００３０】
また、従来の積層構造を有する半導体装置においては、上側の半導体チップを下側の半導体チップより小さい形状にして、下側の半導体チップの電極パッドが上側の半導体チップに重ならないようにしていた。しかし本実施形態の半導体装置１００においては、その必要がなくなり、第２の半導体チップ１０および第１の半導体チップ２０を同じ形状とすることができる。また、リードフレーム１のアイランド部３の両側に第２の半導体チップ１０および第１の半導体チップ２０をそれぞれ載置しているにも関わらず、各半導体チップに接続されるワイヤ３０の方向を同方向とすることができる。したがって、半導体装置１００の製造工程において、リードフレーム１に第１の半導体チップ２０を接着した後、上下を裏返して第２の半導体チップ１０を接着する必要がなく、製造工程も簡素化する。
【００３１】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体装置を模式的に示した断面図である。
【図２】図１の半導体装置のリードフレームを模式的に示した断面図である。
【図３】図１の半導体装置の第２の半導体チップのマウント工程を説明するための図である。
【図４】図１の半導体装置の第２の半導体チップのワイヤボンディング工程を説明するための図である。
【図５】図１の半導体装置の第１の半導体チップのマウント工程を説明するための図である。
【図６】図１の半導体装置の第１の半導体チップのワイヤボンディング工程を説明するための図である。
【図７】図１の半導体装置の樹脂封入工程を説明するための図である。
【図８】図１の半導体装置のリバースワイヤボンディングをノーマルボンディングと比較して説明するための図である。
【図９】従来の半導体装置の断面図である。
【図１０】従来の半導体装置の断面図である。
【図１１】従来の半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  リードフレーム
３  アイランド部
５  リード
７  接着剤
１０  半導体チップ
１２  電極パッド
２０  半導体チップ
２２  電極パッド
３０  ワイヤ
３２  バンプ
４０  樹脂
５０  スペーサ
１００  半導体装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2008041999.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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