(57)【要約】【課題】従来の半導体装置においては、基板と半導体チップとの間の領域に充填された封止樹脂により、当該領域における寄生容量が大きくなる。【解決手段】実施形態に係る半導体装置は、基板２と、基板２上にフリップチップ実装された半導体チップ１と、半導体チップ１上に設けられた半導体チップ６と、を備えている。基板２と半導体チップ１との間には、空間５が存在している。【選択図】図１
2008227079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上にフリップチップ実装された第１の半導体チップと、
前記第１の半導体チップ上に設けられた第２の半導体チップと、を備え、
前記基板と前記第１の半導体チップとの間には、空間が存在することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記空間を包囲する樹脂シートを更に備える半導体装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置において、
前記樹脂シートは、前記第１の半導体チップの裏面上から前記基板上にかけて設けられており、
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前記樹脂シートを介して設けられている半導体装置。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれかに記載の半導体装置において、
前記第２の半導体チップは、ボンディングワイヤによって前記基板と電気的に接続されている半導体装置。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれかに記載の半導体装置において、
前記第１および第２の半導体チップを覆う封止樹脂を更に備える半導体装置。
【請求項６】
基板上に、第１の半導体チップをフリップチップ実装する工程と、
前記基板と前記第１の半導体チップとの間の空間を樹脂シートで覆う工程と、
前記第１の半導体チップ上に、第２の半導体チップを設ける工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体装置の製造方法において、
前記空間を前記樹脂シートで覆う工程においては、前記樹脂シートを前記第１の半導体チップの裏面上から前記基板上にかけて設け、
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前記樹脂シートを介して設けられる半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載の半導体装置の製造方法において、
前記空間を前記樹脂シートで覆う工程においては、前記樹脂シートとして、Ｂステージ状態にある樹脂シートを用いる半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項６乃至８いずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２の半導体チップを設ける工程は、前記第２の半導体チップと前記基板とをボンディングワイヤによって電気的に接続する工程を含む半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項６乃至９いずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１および第２の半導体チップを封止樹脂で覆う工程を更に含む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する。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動体通信技術では、持ち運びが容易となる小型の装置で情報を発信したり入手したりすることが日常化している。持ち運びを一層容易にすべく、小型化に対する要求は益々高まってきている。したがって、部品として使用される半導体装置についても、更なる小型化および実装の高密度化の必要がある。
【０００３】
しかしながら、図４（ａ）に示すように、部品を一次元的ないし二次元的に実装する場合、実装できる部品数は、基板面積や最小電極間距離等によって大きく制約される。そこで、部品を実装し得る領域を拡大すべく、図４（ｂ）に示すように、三次元的に実装すること、すなわち部品どうしを積み重ねて実装することが行われている。
【０００４】
図４（ａ）においては、２つの半導体チップ１０２，１０４が一次元的に実装されている。各半導体チップ１０２，１０４は、ボンディングワイヤ１０８を介して基板（図示せず）上の電極１０６に接続されている。この場合、言うまでもなく、半導体チップ１０２の面積と半導体チップ１０４の面積との和以上の実装面積が必要となる。
【０００５】
これに対し、図４（ｂ）においては、２つの半導体チップ１０２，１０４が三次元的に実装されている。具体的には、半導体チップ１０４上に、半導体チップ１０２が積層されている。半導体チップ１０２は、ボンディングワイヤ１０８を介して電極１０６に接続されている。一方、半導体チップ１０４は、バンプ１１０を介して基板上にフリップチップ実装されている。これにより、基板上の実装面積を縮小することができる。
【０００６】
また、伝送速度の高速化や詳細な動画像伝送を含む移動通信体の実現により、データの大容量化に対する要求がある。しかし、移動体通信で従来から利用されてきた周波数帯は殆ど枯渇した状態にあるため、より高い周波数帯の利用が増える傾向にある。それゆえ、半導体装置にも、高周波化への対応が求められている。
【０００７】
図５は、特許文献１に記載された半導体装置を示す断面図である。基板２０２上に、半導体チップ２０４が突起電極２０６を介してフリップチップ実装されている。半導体チップ２０４上には、ダイボンド材２１０を介して半導体チップ２０８が設けられている。半導体チップ２０８は、ボンディングワイヤ２１２によって基板２０２と電気的に接続されている。さらに、半導体チップ２０４，２０８を覆うように封止樹脂２１４が形成されている。この封止樹脂２１４は、基板２０２と半導体チップ２０４との間の領域にも充填されている。
【０００８】
なお、本発明に関連する先行技術文献としては、特許文献１の他に、特許文献２，３が挙げられる。
【特許文献１】特開２００２−２３７５６６号公報
【特許文献２】特表２００５−５０５９３９号公報
【特許文献３】特開２００６−２６１４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図５の半導体装置では、基板２０２と半導体チップ２０４との間の領域に封止樹脂２１４が充填されている。この封止樹脂２１４により、上記領域における寄生容量が大きくなる。かかる寄生容量は、当該半導体装置の高周波特性の劣化を招いてしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による半導体装置は、基板と、上記基板上にフリップチップ実装された第１の半導体チップと、上記第１の半導体チップ上に設けられた第２の半導体チップと、を備え、上記基板と上記第１の半導体チップとの間には、空間が存在することを特徴とする。
【００１１】
この半導体装置においては、基板と第１の半導体チップとの間の領域に、空間が設けられている。これにより、当該領域が封止樹脂等で充填されている場合に比して、寄生容量が低減される。
【００１２】
また、本発明による半導体装置の製造方法は、基板上に、第１の半導体チップをフリップチップ実装する工程と、上記基板と上記第１の半導体チップとの間の空間を樹脂シートで覆う工程と、上記第１の半導体チップ上に、第２の半導体チップを設ける工程と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
この製造方法においては、基板と第１の半導体チップとの間の空間が樹脂シートで覆われる。これにより、基板と第１の半導体チップとの間の領域に空間が存在する構造の半導体装置を得ることができる。かかる半導体装置においては、上記領域が封止樹脂等で充填されている場合に比して、寄生容量が低減される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、基板と半導体チップとの間の寄生容量を低減することが可能な半導体装置およびその製造方法が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
図１は、本発明による半導体装置の一実施形態を示す断面図である。この半導体装置は、基板２と、基板２上にフリップチップ実装された半導体チップ１（第１の半導体チップ）と、半導体チップ１上に設けられた半導体チップ６（第２の半導体チップ）と、を備えている。基板２と半導体チップ１との間には、空間５が存在している。すなわち、基板２と半導体チップ１との間の領域は、中空構造になっている。
【００１７】
空間５を包囲するように、樹脂シート４が設けられている。樹脂シート４は、半導体チップ１の裏面上から基板２上にかけて設けられている。半導体チップ６は、半導体チップ１上に樹脂シート４を介して設けられている。樹脂シート４の材料は、例えばエポキシ樹脂である。また、樹脂シート４の厚みは、例えば１２０μｍである。上述の中空構造を実現するのに充分な強度を確保するという観点から、樹脂シート４の厚みは１００μｍ以上であることが好ましい。１００μｍ以上の厚みがあれば、樹脂シート４のハンドリングが容易になるとともに、樹脂シート４の破れが起こりにくくなる。これに対して、樹脂シート４が薄すぎると、半導体チップ１に被せた時に当該半導体チップ１の角に当たるなどして樹脂シート４が破れ易くなってしまう。
【００１８】
半導体チップ１は、フェイスダウンで、すなわちその回路面１ａを下にして、基板２上に配置されている。また、半導体チップ１は、バンプ３を介して基板２の電極２ａに接続されている。一方、半導体チップ６は、半導体チップ１の裏面に樹脂シート４で固定されている。また、半導体チップ６は、ボンディングワイヤ７を介して基板２の電極２ｂに接続されている。
【００１９】
基板２上には、半導体チップ１および半導体チップ６を覆うように、封止樹脂８が形成されている。封止樹脂８は、基板２と半導体チップ１との間の領域には設けられていない。すなわち、当該領域は、樹脂シート４によって封止樹脂８から隔てられている。
【００２０】
本実施形態の半導体装置は、例えば、携帯電話用のマルチバンド対応の切り替えスイッチに適用することができる。その場合、半導体チップ１は、例えば、スイッチＩＣが形成されたＧａＡｓ基板を有する半導体チップである。また、半導体チップ６は、例えば、上記スイッチＩＣを動作させるための昇圧ＩＣが形成されたＳｉ基板を有する半導体チップである。
【００２１】
図２および図３を参照しつつ、本発明による半導体装置の製造方法の一実施形態として、図１の半導体装置の製造方法の一例を説明する。まず、基板２上に、半導体チップ１をフリップチップ実装する（図２（ａ））。
【００２２】
次に、半導体チップ１の裏面上から基板２上にかけて樹脂シート４を設けることにより、基板２と半導体チップ１との間の空間５を樹脂シート４で覆う（図２（ｂ））。このとき、樹脂シート４としては、半導体チップ１と基板２との間の空間５が維持されるような厚さおよび材質を有するものを選択する。本実施形態では、樹脂シート４として、未硬化の（Ｂステージ状態にある）樹脂シートを用いる。
【００２３】
続いて、半導体チップ１上に、樹脂シート４を介して半導体チップ６を載置する（図２（ｃ））。さらに、半導体チップ６と基板２とをボンディングワイヤ７によって電気的に接続する（図３（ａ））。次に、基板２と半導体チップ１との間に空間が存在する状態で、半導体チップ１，６を封止樹脂で覆う（図３（ｂ））。これにより、未硬化の樹脂シート４、ボンディングワイヤ７および電極２ｂも、封止樹脂８で覆われる。このときの樹脂封止には、例えば、樹脂シートによる封止、液状樹脂による封止、またはトランスファーモールド樹脂による封止を用いることができる。その後、樹脂シート４および封止樹脂８を同時に硬化させる。以上により、図１の半導体装置が得られる。
【００２４】
本実施形態の効果を説明する。本実施形態においては、基板２と半導体チップ１との間の領域に、空間が設けられる。これにより、当該領域が封止樹脂等で充填されている場合に比して、寄生容量が低減される。よって、優れた高周波特性を有する半導体装置が実現されている。
【００２５】
さらに、２つの半導体チップ１，６を重ねて実装することで、基板２上の実装面積の縮小が図られている。
【００２６】
封止樹脂８を形成する前に、基板２と半導体チップ１との間の空間５を樹脂シート４で覆っている。これにより、樹脂封止の際に、空間５に封止樹脂８が流れ込むのを防ぐことができる。空間５に封止樹脂８が流れ込んだ場合、基板２と半導体チップ１との間で大きな寄生容量が発生し、当該半導体装置の高周波特性が劣化してしまう。
【００２７】
また、空間５が樹脂シート４で覆われているため、樹脂封止の際に、ボンディングワイヤ７がバンプ３または電極２ａに接触するのを防ぐことができる。これに対して、図５に示した半導体装置では、基板２０２と半導体チップ２０４との間の電気的接続部（突起電極２０６等からなる部分）が、封止樹脂２１４で完全に覆われていないと、装置全体を樹脂封止する際にボンディングワイヤ２１２が上記電気的接続部に接触してしまう恐れがある。
【００２８】
空間５を樹脂シート４で覆う際に、Ｂステージまで硬化反応が進んだ樹脂シート４を用いている。これにより、樹脂シート４のシート形状が保たれているため、樹脂シート４のハンドリングが容易となる。よって、電極２ｂに樹脂シート４が架からないようにすることも容易である。
【００２９】
樹脂シート４が、半導体チップ１の裏面上から基板２上にかけて設けられている。これにより、樹脂シート４を、半導体チップ６を半導体チップ１に固定する際のダイボンド材としても利用することができる。このように本実施形態の樹脂シート４は、空間５に封止樹脂８が流れ込むのを防ぐ機能、およびダイボンド材としての機能を兼ね備えている。
【００３０】
ところで、上述した中空構造を形成する方法としては、半導体チップの近傍に封止樹脂が流れ込むのを防止するようなサイドフィル材を充填する方法、およびセラミックや金属等の材質のキャップを使用する方法も考えられる。しかし、前者の方法では、サイドフィル材と半導体チップとの隙間から樹脂ブリードが起きることが懸念される。また、後者の方法では、キャップの分だけ、基板上の実装面積が増大してしまう。したがって、実装面積の縮小および安定した特性の確保という観点からは、これらの方法よりも、本実施形態のように樹脂シートを用いる方法の方が優れている。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による半導体装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明による半導体装置の製造方法の一実施形態を示す工程図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、本発明による半導体装置の製造方法の一実施形態を示す工程図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、従来の半導体装置について説明するための平面図である。
【図５】従来の半導体装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    半導体チップ
１ａ    回路面
２    基板
２ａ    電極
２ｂ    電極
３    バンプ
４    樹脂シート
５    空間
６    半導体チップ
７    ボンディングワイヤ
８    封止樹脂
【図１】
2008227079.tif 000003
【図２】
2008227079.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008227079.tif 000006
【図５】
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