(57)【要約】【課題】パッケージ内の半導体チップを、物理的に容易に破壊することのできる技術を提供することにある。【解決手段】メモリ回路が形成された半導体チップ１を、厚さ方向に貫通する第１の孔Ｈ１を設けたダイパッド３に、接着剤２によって接着する。それらを封止する第１封止部材６におけるダイパッド３側の面に第２の孔Ｈ２、半導体チップ１側の面に第３の孔Ｈ３を設ける。第３の孔Ｈ３内には、半導体チップ１表面を封止する第２封止部材７を設け、その上に破壊部材８を弾性部材Ｓ１によって支持して設ける。外部から破壊部材８を押すことで、破壊部材８は第３の孔Ｈ３内を、半導体チップ１の厚さ方向に移動し、これを物理的に破壊することができる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第１主面および第２主面を有し、前記第２主面上にメモリ回路が形成された半導体チップと、
（ｂ）前記半導体チップの第１主面が接合された状態で、前記半導体チップを搭載するチップ搭載部と、
（ｃ）前記半導体チップおよび前記チップ搭載部を収容する第１封止部材と、
（ｄ）前記半導体チップの前記メモリ回路に電気的に接続され、かつ、前記第１封止部材から一部が露出されるリードとを備え、
前記チップ搭載部に、厚さ方向に貫通する第１の孔を設け、
前記半導体チップの第１主面側、第２主面側またはその両側に位置する前記第１封止部材に第２の孔を設けたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
（ａ）厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第１主面および第２主面を有し、前記第２主面上にメモリ回路が形成された半導体チップと、
（ｂ）前記半導体チップの第１主面が接合された状態で、前記半導体チップを搭載するチップ搭載部と、
（ｃ）前記半導体チップおよび前記チップ搭載部を収容する第１封止部材と、
（ｄ）前記半導体チップの前記メモリ回路に電気的に接続され、かつ、前記第１封止部材から一部が露出されるリードとを備え、
前記チップ搭載部に、厚さ方向に貫通する第１の孔を設け、
前記第１封止部材は、
前記半導体チップの第１主面側に形成された第２の孔と、
前記半導体チップの第２主面側に形成された第３の孔とを有し、
前記第３の孔内には、
前記半導体チップの第２主面を封止する第２封止部材と、
前記半導体チップを物理的に破壊可能なように、前記半導体チップの厚さ方向に移動可能な状態で設けられた第１部材と、
前記第１部材を支持する支持部材とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の半導体装置において、
前記チップ搭載部を、前記半導体チップの第１主面から見た場合の前記第１の孔の形状は、単数または複数の、円形状、多角形状、スリット状あるいはこれらの組み合わせであることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項２記載の半導体装置において、
前記支持部材が、ばね材であることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項２記載の半導体装置において、
前記第２封止部材が、ペースト材料であることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の中でも、半導体チップを搭載するチップ搭載部および封止材料の構造に関し、特に、セキュリティ性能の向上に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、半導体チップを樹脂材料やセラミックス材料を成型した部材を用いてパッケージングし、半導体チップの保護および性能の維持を図っている。例えば樹脂モールドでは、メモリ回路や論理回路に代表される集積回路を表面に形成した半導体チップと、その裏面をペースト材料で接着させた半導体チップ搭載部（以下、ダイパッドと記述）およびボンディングワイヤを、電気接続用のリード部の一部を残して、樹脂部材で覆うことで、半導体装置が構成されている。
【０００３】
半導体チップのパッケージング技術は、薄型化や少量多品種の傾向にある現在のＬＳＩにおいて、その封止材料や外形などに進展はあっても、上記の構造に本質的な変化は無い。このような構造の半導体チップのパッケージング技術は、例えば特開平７−４５７５０号公報（特許文献１）などで公示されている。
【０００４】
本発明者らは、封止される半導体チップとして、不揮発性メモリチップを有する半導体装置を検討した。不揮発性メモリは、電源の供給が無くても情報を記録することができ、その情報を電気的に書き換えることができる。現在では、この不揮発性メモリの大容量化、小型化に伴い、大容量の情報を手軽に持ち運びできるという特徴を生かし、デジタルデータ用の小型記録媒体など、民生品としても広く利用されている。
【０００５】
一方で、大容量のプログラムやデータを記録できる不揮発性メモリは、携帯性に優れた記録媒体であることから、これら記録情報に対するセキュリティの確保が要望されている。この観点から、不揮発性メモリの使い勝手の良さを損なうことなく、暗証コードによって記録データのセキュリティ保護性能を向上させる手法が開発され、例えば特開２００１−２９０７０８号公報（特許文献２）などに公示されている。
【特許文献１】特開平７−４５７５０号公報
【特許文献２】特開２００１−２９０７０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者らは、大容量の記録媒体としての不揮発性メモリが、より低コストで量産されるようになれば、ディスポーザブルな利用方法を対象にした製品へと応用されるようになると想定し、この観点において以下の課題があることを見出した。
【０００７】
即ち、ユーザーの手によって廃棄されることをあらかじめ想定した不揮発性メモリの製品化には、記録情報の漏洩を完全に抑止できる機構が備わっていることが前提となる。前記特許文献２などの手法によって、記録情報のセキュリティ性能は相当に高まる。特に、不特定多数のユーザーがアクセスできる状態で、かつデータを記録しておかなければならない場合などには、この手法は有効である。一方、記録媒体である不揮発性メモリ自体が廃棄されることを想定した場合には、データを記録しておく必要は無く、データの完全な消去こそが、より効果的な情報漏洩の防止策であると本発明者らは考えた。
【０００８】
しかし、不揮発性メモリ内のデータを電気的手法によって完全に消去するためには、少なくとも電源を供給するツールと、消去するプログラムが必要であり、汎用性は損なわれてしまう。
【０００９】
そこで、本発明者らは、不揮発性メモリにデータが記録された状態であっても、その記録媒体を物理的に破壊してしまい、外部からのアクセスを不可能にすることこそが、完全なセキュリティ確保の手法であると考えた。
【００１０】
しかし、半導体チップは樹脂材料やセラミックス材料でパッケージされており、中に封止された半導体チップ、即ち不揮発性メモリを物理的に破壊することは容易ではない。これは、本来、半導体チップのパッケージングは、外部からの機械的衝撃などから保護するために行っているからであり、半導体チップを物理的に破壊しようという本発明者らの概念とは相反する。
【００１１】
本発明の目的は、パッケージ内の半導体チップを、物理的に容易に破壊することのできる技術を提供することにある。
【００１２】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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、次のとおりである。
【００１４】
半導体チップに不揮発性メモリを備えた半導体装置において、本来半導体チップを保護すべきパッケージに、半導体チップの物理的破壊を可能にする機構を備えたものである。
【発明の効果】
【００１５】
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以下のとおりである。
【００１６】
即ち、半導体チップを物理的に破壊できる機構を備えることにより、パッケージ内の半導体チップを物理的に容易に破壊できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本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の符号を付すようにし、その繰り返しの説明は可能な限り省略するようにしている。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１の半導体装置の断面図を示している。
【００１９】
この半導体装置を構成する半導体チップ１は、例えばシリコン単結晶を母材とする半導体薄板からなり、その厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する主面（第２主面）および裏面（第１主面）を有している。
【００２０】
半導体チップ１の主面には、例えばフラッシュメモリのような不揮発性メモリが形成されている。半導体チップ１の裏面は、例えば銀ペーストを用いて形成された接着剤２を介してダイパッド（チップ搭載部）３に接合されている。
【００２１】
ダイパッド３は、例えば４２アロイまたは銅（Ｃｕ）のような金属により形成されている。ここでは、ダイパッド３の平面積が半導体チップ１の平面積よりも大きい場合が例示されている。
【００２２】
このダイパッド３には、その上下面を貫通する孔（第１の孔）Ｈ１が形成されている。この孔Ｈ１は、半導体チップ１と平面的に重なる位置、特に半導体チップ１の不揮発性メモリの形成領域に重なる位置に形成されている。孔Ｈ１の平面積は、半導体チップ１の平面積よりも小さい。
【００２３】
図２には、このダイパッド３の平面図を示している。ダイパッド３に形成された孔Ｈ１の平面形状は、例えば円形状に形成されている。
【００２４】
一方、図１に示すように、上記半導体チップ１は、ボンディングワイヤ４を通じてリード５に電気的に接続されている。ボンディングワイヤ４は、例えば金（Ａｕ）により形成されている。リード５は、上記ダイパッド３と同じ材料により形成されている。
【００２５】
上記した半導体チップ１、接着剤２、ダイパッド３、およびボンディングワイヤ４の全体と、リード５の一部は、封止部材６によって覆われている。なお、リード５のうち、封止部材から突出するアウターリード部は、半導体装置を所望の配線基板上に搭載する際に配線基板の電極に接合される端子であり、その形状は、例えばガルウィング状に形成されている。
【００２６】
上記半導体チップ１の裏面側の封止部材６において、上記孔Ｈ１と平面的に一致する位置には、その孔Ｈ１とほぼ同じ平面積の平面円形状の孔Ｈ２が形成されている。
【００２７】
上記のように、ダイパッド３に孔Ｈ１を、更に、封止部材に孔Ｈ２を設けることで、半導体チップ１は裏面下に空間を持ち、密閉されている場合に比して、形状変化に対しての自由度が高まることになる。そして、図３に示すように、孔Ｈ１および孔Ｈ２の径よりも小さい径である棒状の部材Ｔ１などを用いて、外部から半導体チップ１に力を加えることで、孔を備えていないものに比べて容易に、物理的に破壊することができる。
【００２８】
このような半導体チップの物理的な破壊は不可逆であり、不揮発性メモリに記録されていたデータを読み出すことは不可能になる。
【００２９】
また、本実施の形態では、図２のように、孔Ｈ１の平面形状として円形のものを例示したが、これは半導体チップ１の全面と接触しないようにダイパッド３に孔Ｈ１を設けることに効果があるのであり、その形状は問わない。即ち、図４に示すように、孔Ｈ１の平面形状としては、本実施の形態で示した円形状（同図（ａ））、四角形に代表される多角形状（同図（ｂ））、スリット状（同図（ｃ）〜（ｆ））、またはこれらを組み合わせた形状（同図（ｇ），（ｈ））などが他の例として挙げられる。
【００３０】
ただし、ダイパッド３の上に半導体チップ１を安定に搭載するという点を考慮すると、段差が無く、応力に強く、反りが少ないという要望から、半導体チップ１と接触する面積が広いほど良い。この観点からは、ダイパッド３に形成する孔Ｈ１の平面形状としては、本実施の形態で示した図４（ａ）のような、円形状の孔が最適である。
【００３１】
ところで、本実施の形態で示した半導体装置の構造（図１）に関して、特に、封止部材６に孔Ｈ２を設けることは、封止部材６に中空構造を設ける必要がある。これを実現する方法として、以下の二種を示す。
【００３２】
第一の方法では、まず、図５に示すように、半導体チップ１、接着剤２、孔Ｈ１を備えたダイパッド３、およびボンディングワイヤ４の全体と、リード５の一部を封止部材６ａによって覆う。このとき、ダイパッド３の下面側、即ち半導体チップ１が接合されていない側は封止部材６ａによって覆わず、ダイパッド３を露出させる。その後、別に成型した封止部材６ｂを、ダイパッド３が露出した側から貼り合わせる。
【００３３】
ここで、封止部材６ｂは、封止部材６ａと貼り合わせる面に、底面までは貫通しない孔Ｈ２ａを備えている。この孔Ｈ２ａは、封止部材６ｂを封止部材６ａと貼り合わせた際に、ダイパッド３に設けられた孔Ｈ１と同じ位置になるように設ける。
【００３４】
また、半導体チップ１を封止した封止部材６ａにおいて、後に封止部材６ｂと張り合わせる面の一部に、凹部Ｄ１を設けておく。更に封止部材６ｂには、凹部Ｄ１と対応する箇所に凸部Ｐ１を設けておく。これらにより、貼り合わせ時およびその後のずれを低減することができる。
【００３５】
更に、封止部材６ｂの材料として、それを貼り合わせる封止部材６ａと同じ材料を用いれば、熱膨張率の違いなどによる貼り合わせ部の歪みを低減でき、半導体チップ１への浸水やパッケージの機械強度劣化など、使用耐性の劣化を抑制できる。
【００３６】
第二の方法では、まず、図６に示すように、半導体チップ１、接着剤２、孔Ｈ１を備えたダイパッド３、およびボンディングワイヤ４の全体と、リード５の一部を封止部材６ｃによって覆う。このとき、封止部材６ｃの孔Ｈ１の下部にあたる部分には、孔Ｈ２ｂが形成されるように封止部材６ｃを成型する。その後、別に成型した封止部材６ｄを、封止部材６ｃの下部から貼り合わせ、孔Ｈ２ｂを塞ぐ。
【００３７】
このとき、封止部材６ｄに、孔Ｈ２ｂに密着して填まる程度の径を持つ凸部Ｐ２を設けておくことで、貼り合わせ時およびその後のずれを低減できる。更に、封止部材６ｄの材料として、それを貼り合わせる封止部材６ｃと同じ材料を用いれば、熱膨張率の違いなどによる貼り合わせ部の歪みを低減でき、半導体チップ１への浸水やパッケージの機械強度劣化など、使用耐性の劣化を抑制できる。
【００３８】
以上のような方法で、本実施の形態で示した構造の半導体装置（図１）を製造することができる。
【００３９】
また、本実施の形態では、半導体チップ１の裏面側に孔による空間を持つ半導体装置の構造を示したが、同様の目的を持つ孔は、半導体チップ１の表面側、または表裏面双方側に設けても良い。ただし、半導体チップ１の保護の観点からは、集積回路が形成されている表面が露出しない様、チップ裏面側に孔を設ける本実施の形態で示した例が最適である。
【００４０】
（実施の形態２）
上記実施の形態１では、半導体チップ１への、外部からの応力による物理的破壊を可能にする半導体装置のパッケージ構造を示した。これに加えて、本実施の形態２では、半導体チップを破壊するための応力を印加する機構を、半導体装置自体にあらかじめ備えた構造を示す。
【００４１】
図７は、本実施の形態２の半導体装置の断面図を示している。
【００４２】
本実施の形態２においては、封止部材６において、半導体チップ１の主面上方に、封止部材６の上面から半導体チップ１の主面に至るような孔Ｈ３が形成されている。この孔Ｈ３は、半導体チップ１および孔Ｈ１，Ｈ２と平面的に重なる位置に形成されている。孔Ｈ３の平面積は、孔Ｈ１，Ｈ２の平面積よりも大きく、その平面形状は、例えば円形状に形成されている。孔Ｈ３内では、半導体チップ１の表面が露出しないよう、封止部材７で覆っている。
【００４３】
更に、孔Ｈ３の内部には、半導体チップ１を物理的に破壊するための破壊部材（第１部材）８が、半導体チップ１の主面に対して直交（交差）する方向、即ち、半導体チップ１の厚さ方向に沿って移動可能なように設置されている。
【００４４】
破壊部材８は、例えば断面Ｔ字状に形成されており、基台部８ｘと、突出部８ｙとを一体的に有している。基台部８ｘの上面は、封止部材６の上面から露出している。また、基台部８ｘの裏面外周と、孔Ｈ３の底面の封止部材６との間には、例えばコイルバネまたは板バネのような弾性部材（支持部材）Ｓ１が設置されている。弾性部材Ｓ１は、半導体チップ１から離間する方向に付勢されており、基台部８ｘが容易に半導体チップ１側に移動してしまわないようになっている。基台部８ｘの平面形状および平面寸法は、孔Ｈ３の平面形状および平面寸法とほぼ一致している。このような構成により、基台部８ｘを外側から押すと、基台部８ｘの側面が孔Ｈ３の内側面に沿って移動するようになっている。これにより、基台部８ｘを安定した状態で移動させることが可能になっている。
【００４５】
基台部８ｘの裏面中央には、半導体チップ１の主面に向かって延在する円柱状の突出部８ｙが形成されている。突出部８ｙは、基台部８ｘを外部から押したときに半導体チップ１の主面に直接当たり、半導体チップ１を物理的に破壊する部分である。このため、突出部８ｙは、その平面位置が上記孔Ｈ１，Ｈ２の平面位置と一致するように配置されている。また、突出部８ｙは、その直径が孔Ｈ１，Ｈ２の直径と同等またはそれよりも小さくなるように形成されている。ここでは、突出部８ｙの先端が、小さな力で半導体チップ１を破壊できるように尖っている場合が例示されている。
【００４６】
破壊部材８の形状は、上記したものに限定されるものではなく、種々変更可能であり、三角形状（角部を半導体チップ１に向けて配置）でも良い。
【００４７】
また、図８には本実施の形態２の半導体装置の平面図を示している。破壊部材８の基台部８ｘは、平面から見て、例えばボタン状に露出した構造となっている。これを外部から押すことで、上記のように、破壊部材８は孔Ｈ３の中を移動するのである。
【００４８】
上記のような構造にすることで、図９に示すように、破壊部材８の基台部８ｘを外部から押したときに、破壊部材８は孔Ｈ３の中を半導体チップ１に向かって移動し、突出部８ｙが半導体チップ１に直接当たる。そして、半導体チップ１の裏面に孔Ｈ１，Ｈ２による空間が設けられていることで、突出部８ｙがこの空間に突き抜け、半導体チップ１を破壊することができる。
【００４９】
即ち、本実施の形態２の半導体装置は、それ自体に破壊機構を備え、上記実施の形態１と同じ効果を、外部の部材を用いなくとも得られるものである。
【００５０】
このような半導体チップの物理的な破壊は不可逆であり、不揮発性メモリに記録されていたデータを読み出すことは不可能となる。
【００５１】
また、孔Ｈ３の中で、半導体チップ１の表面を封止している封止部材７にペースト材料を用いれば、破壊した半導体チップの飛散を防ぐことができる。更に、このペースト材料として、例えばシリコーンゲルのような吸熱性のゲル材料を用いれば、半導体チップ１の動作時に発生した熱を効果的に逃がすことができるので、チップの放熱性を向上させることができる。
【００５２】
また、本実施の形態２で示した半導体装置において、ダイパッド３に設ける孔Ｈ１は、上記実施の形態１と同様、図４に示すいずれの形状であっても良い。
【００５３】
ところで、本実施の形態２で示した半導体装置の構造（図７）において、孔Ｈ２を設けるためには、封止部材６中に中空構造を設ける必要があるが、これは、上記実施の形態１において、図５または図６を用いて示した方法と全く同様の方法で形成することができる。一方、封止部材６に設ける孔Ｈ３は中空構造ではなく、通常の封止工程により形成できる。
【００５４】
上記実施の形態１および２において、半導体チップ１を封止する封止部材６は、通常使われる樹脂材料でも、セラミックス材料であっても良い。
【００５５】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の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で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、半導体装置、特にメモリ回路を搭載した半導体装置に適用して効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施の形態の半導体装置の要部断面図である。
【図２】図１の半導体装置に用いるチップ搭載部の平面図である。
【図３】図１の半導体装置を破壊したときの要部断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｈ）は図２のチップ搭載部の、他の例を示した平面図である。
【図５】図１の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図６】図１の半導体装置の他の製造工程中の要部断面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態の半導体装置の要部断面図である。
【図８】図７の半導体装置の外観の平面図である。
【図９】図７の半導体装置を破壊したときの要部断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  半導体チップ
２  接着剤
３  ダイパッド（チップ搭載部）
４  ボンディングワイヤ
５  リード
６  封止部材（第１封止部材）
７  封止部材（第２封止部材）
８  破壊部材（第１部材）
Ｈ１  孔（第１の孔）
Ｈ２  孔（第２の孔）
Ｈ３  孔（第３の孔）
Ｓ１  弾性部材（支持部材）
【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】
2008153325.tif 000009
【図８】
2008153325.tif 000010
【図９】
2008153325.tif 000011