(57)【要約】【課題】半導体装置の小型、薄型化及び半導体装置上下に外部端子を保有する事を可能とする。【解決手段】半導体チップ９ａの少なくとも電極形成面に封止樹脂１０が形成され、半導体チップ９ａの電極形成面側の封止樹脂１０の面に外部端子８が形成され、半導体チップ９ａの電極と外部端子８とが金属細線１２により電気的に接続されている。これにより、半導体装置の上面に外部端子８を形成でき、薄型で高機能な樹脂封止型半導体が実現できる。また、ＩＥＣ（国際標準規格）やＪＥＩＴＡ（日本電子技術産業協会規格）で標準化されている規格に準拠して外部端子デザインを合わせて置くことで、市販の電子部品や、半導体装置を本樹脂封止型半導体装置上に実装することも可能となる。【選択図】        図１
2004281627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップの少なくとも電極形成面に封止樹脂が形成され、前記半導体チップの電極形成面側の前記封止樹脂の面に外部端子が形成され、前記半導体チップの電極と前記外部端子とが金属細線により電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
金属細線は封止樹脂により封止されている請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
半導体チップの裏面は封止樹脂から露出している請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
半導体チップの表面に第１の電極および第２の電極が形成され、前記半導体チップの表面および側面に封止樹脂が形成され、前記半導体チップの表面側の前記封止樹脂の面に第１の外部端子が形成され、前記第１の外部端子が形成された面と反対側の前記封止樹脂の面に第２の外部端子が形成され、前記半導体チップの前記第１の電極と前記第１の外部端子とが第１の金属細線により電気的に接続され、前記半導体チップの第２の電極と前記第２の外部端子とが第２の金属細線により電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
第１の半導体チップおよびこの第１の半導体チップよりも小さい第２の半導体チップの各表面に電極が形成され、前記第１の半導体チップの表面と前記第２の半導体チップの裏面とが接着され、前記第１の半導体チップの少なくとも表面および前記第２の半導体チップが封止樹脂により封止され、前記第２の半導体チップの表面側の前記封止樹脂の面に第１の外部端子が形成され、前記第１の外部端子が形成された面と反対側の前記封止樹脂の面に第２の外部端子が形成され、前記第２の半導体チップの電極と前記第１の外部端子とが第１の金属細線により電気的に接続され、前記第１の半導体チップの電極と前記第２の外部端子とが第２の金属細線により電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
第１の半導体チップは、第１の外部端子と金属細線により電気的に接続される別の電極を有する請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】
半導体チップの表面側にリードフレームを配置する工程と、前記半導体チップの表面の電極と前記リードフレームとを金属細線により電気的に接続する工程と、前記半導体チップの少なくとも表面および前記金属細線を封止樹脂により封止する工程と、前記封止樹脂の前記半導体チップの表面側から研削し、前記金属細線を前記封止樹脂から露出させる工程と、前記封止樹脂から露出した前記金属細線と接続する外部端子を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項８】
金属細線は、半導体チップの電極と、前記半導体チップの表面と対向するリードフレームの面と反対側の面とを接続する請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
外部端子を形成する工程は、封止樹脂にめっきまたはスパッタリングにより導電膜を前記外部端子として形成する請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
外部端子を形成する工程は、封止樹脂の表面に形成した導電膜をエッチングして前記外部端子として残す請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
第１の半導体チップの表面と前記第１の半導体チップよりも小さい第２の半導体チップの裏面とを接着する工程と、前記第２の半導体チップの表面側にリードフレームを配置する工程と、前記第２の半導体チップの表面の電極と前記リードフレームとを第１の金属細線により電気的に接続し、前記第１の半導体チップの表面の電極と前記リードフレームとを第２の金属細線により電気的に接続する工程と、前記第１の半導体チップの表面、前記第２の半導体チップおよび前記金属細線を封止樹脂により封止する工程と、前記封止樹脂の前記第２の半導体チップの表面側から研削し、前記第１の金属細線および前記第２の金属細線を前記封止樹脂から露出させる工程と、前記封止樹脂から露出した前記第１の金属細線と接続する第１の外部端子を形成し、前記封止樹脂から露出した前記第２の金属細線と接続する第２の外部端子を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
リードフレームは、半導体チップ搭載面側に配置する部分を有する請求項７または１１記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、樹脂封止型半導体装置の製造方法に関するものであり、特に樹脂封止型半導体装置の薄型化・積層化を狙う半導体装置およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、小型、薄型の樹脂封止型半導体装置として実質的に片面モールドされ、外部端子が半導体装置の底面にペリフェラルに配置されたＱＦＮ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ  Ｐａｃｋａｇｅ）や外部端子が半導体装置の底面に格子状に配列されたＬＧＡ（Ｌａｎｄ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）と称される樹脂封止型半導体装置が開発されている。また複数の半導体素子を半導体装置に内蔵する方法として半導体素子を積み上げるスタック方式が一般的に多用されている。しかしながら半導体素子を積み上げる組み合わせも種々の方式が利用されている。例えば、半導体素子の電極パッドのバンプを介して直接、基板やインターポーザ、リードフレームに接続する方法であるフィリップチップ方式や半導体素子の電極パッドと基板やインターポーザ、リードフレームに金属細線を接続するワイヤボンド方式など、またはそれらの組み合わせである（例えば、特許文献１）。
【０００３】
図１０は従来の樹脂封止型半導体装置としてＬＧＡ型の樹脂封止型半導体装置を示す断面図である。また半導体素子を積み上げる内部構成としてワイヤボンド方式（ａ）、ワイヤボンド方式とフィリップチップ方式（（ｂ），（ｃ））の一般的な方式を示している。
【０００４】
図１０に示すように従来の樹脂封止型半導体装置は、基板２３やリードフレーム上に設置された第１の半導体素子９ａと、前記第１の半導体素子９ａ上に搭載した第２の半導体素子９ｂと、第１の半導体素子９ａと第２の半導体素子９ｂの電極パッドとインナーリードとを電気的に接続した金属細線（Ａｕワイヤ）１２と、第１と第２の半導体素子９ａ，９ｂおよび金属細線１２の外囲領域を封止した封止樹脂１０とからなり、パッケージ底面に外部端子８が配列されたものである。また半導体素子の積み上げ方法は最も一般的な方法がワイヤボンド方式である。図１０（ａ）に示すように、これは第１の半導体素子９ａと、第２の半導体素子９ｂを同一方向に半導体素子の電極パッド側が同一方向となるように基板２３やリードフレーム上に搭載し、半導体素子の電極パッドと基板２３やリードフレームの外部端子８に導通する任意の位置に金属細線１２で接合する方法である。また近年半導体業界で使用されるようになってきた方法がワイヤボンド方式とフィリップチップ方式を組み合わせた、スタック方法である。代表的な事例を２例示す。図１０（ｂ）に示すように、１事例目は基板２３やリードフレーム上に第１の半導体素子９ａをフィリップチップ接合し、その第１の半導体素子９ａ上に第２の半導体素子９ｂを半導体素子の電極パッドが上になる方向で搭載し第２の半導体素子９ｂはワイヤボンド方式で第２の半導体素子９ｂの電極パッドと基板２３やリードフレームに金属細線１２で接続する。図１０（ｃ）に示すように、２事例目は予め第１の半導体素子９ａに第２の半導体素子９ｂをフィリップチップ方式で接合しておき、第１の半導体素子９ａは半導体素子の電極パッドが上になる方向で搭載しワイヤボンド方式で半導体素子の電極パッドと基板２３やリードフレームに金属細線１２で接続する。
【０００５】
以上のようなＬＧＡ型の樹脂封止型半導体装置は、内部構造の半導体素子の積層できる半導体装置としては有効な構造を有するものの、半導体装置の更なる薄型化や半導体装置上下に外部端子を有することは困難であった。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−５７４０４号公報（図７、段落（００４１）〜（００４３））
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の樹脂封止型半導体装置の構造では、樹脂封止型半導体装置の薄型化及び積層化しようとすると、外部端子を半導体装置底面に外部端子を格子状に配列したエリアアレイ型のＬＧＡのような半導体装置が使用されるようになってきた。しかしながら、半田クリームを使用したリフロー工法の実装方法では、ＬＧＡのようなエリアアレイ型の半導体装置で外部端子０．６５ｍｍピッチが、半導体装置を基板に実装できる、最小外部端子ピッチとなり、それ以上の小型化、高密度な実装は困難となってきている。また携帯電話などを代表としてセットの高機能化に対応した半導体装置も必要となってきている。携帯電話を例にとると、半導体装置の実装できる領域や取付け高さの制限は日増しに厳しくなってきている。１９９６年にはじめて１００ｇを切った携帯電話が登場し、その後、加速的に携帯電話の軽量化、小型化、薄型化が進展し、２００１年には６０ｇを切る機種が登場している。しかしながら携帯電話の高機能化は逆に飛躍的に向上してきている。１９９９年にはＮＴＴ  Ｄｏｃｏｍｏ社から携帯電話でインターネットに接続できるｉモードが登場し、更に２００２年現在では携帯電話各社から動画配信や音楽のダウンロードなど通信が出来る機能の携帯電話が登場している。半導体装置においてもこれらの状況に対応すべく更なる薄型化及び積層化が必要となってきている。
【０００８】
したがって、この発明の目的は、前記した従来の課題および今後の半導体装置の動向に対応できる樹脂封止型半導体装置を提供するものであり、半導体装置内に複数の半導体素子や、半導体装置の積み上げ型を実現しながら、従来まで出来なかった更なる小型、薄型化及び半導体装置上下に外部端子を保有する事が可能であり、また同一形状、ピン数は言うに及ばず、異なったピン数の半導体装置や抵抗などの機能部品を半導体装置、垂直方向に積み上げることもできる半導体装置およびその製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためにこのこの発明の請求項１記載の半導体装置は、半導体チップの少なくとも電極形成面に封止樹脂が形成され、前記半導体チップの電極形成面側の前記封止樹脂の面に外部端子が形成され、前記半導体チップの電極と前記外部端子とが金属細線により電気的に接続されている。
【００１０】
このように、半導体チップの少なくとも電極形成面に封止樹脂が形成され、半導体チップの電極形成面側の封止樹脂の面に外部端子が形成され、半導体チップの電極と外部端子とが金属細線により電気的に接続されているので、半導体装置の上面に外部端子を形成でき、薄型で高機能な樹脂封止型半導体が実現できる。また、ＩＥＣ（国際標準規格）やＪＥＩＴＡ（日本電子技術産業協会規格）で標準化されている規格に準拠して外部端子デザインを合わせて置くことで、市販の電子部品や、半導体装置を本樹脂封止型半導体装置上に実装することも可能となる。
【００１１】
請求項２記載の半導体装置は、請求項１記載の半導体装置において、金属細線は封止樹脂により封止されている。このように、金属細線は封止樹脂により封止されているので、半導体装置内部には基本的に半導体チップと金属細線のみであるため高信頼性の樹脂封止型半導体装置が得られる。
【００１２】
請求項３記載の半導体装置は、請求項１記載の半導体装置において、半導体チップの裏面は封止樹脂から露出している。このように、半導体チップの裏面は封止樹脂から露出しているので、さらに薄く形成することができる。
【００１３】
請求項４記載の半導体装置は、半導体チップの表面に第１の電極および第２の電極が形成され、前記半導体チップの表面および側面に封止樹脂が形成され、前記半導体チップの表面側の前記封止樹脂の面に第１の外部端子が形成され、前記第１の外部端子が形成された面と反対側の前記封止樹脂の面に第２の外部端子が形成され、前記半導体チップの前記第１の電極と前記第１の外部端子とが第１の金属細線により電気的に接続され、前記半導体チップの第２の電極と前記第２の外部端子とが第２の金属細線により電気的に接続されている。
【００１４】
このように、半導体チップの表面側の封止樹脂の面に第１の外部端子が形成され、第１の外部端子が形成された面と反対側の封止樹脂の面に第２の外部端子が形成され、半導体チップの第１の電極と第１の外部端子とが第１の金属細線により電気的に接続され、半導体チップの第２の電極と第２の外部端子とが第２の金属細線により電気的に接続されているので、半導体装置の上下面に外部端子を形成でき、薄型で高機能な樹脂封止型半導体が実現できる。
【００１５】
請求項５記載の半導体装置は、第１の半導体チップおよびこの第１の半導体チップよりも小さい第２の半導体チップの各表面に電極が形成され、前記第１の半導体チップの表面と前記第２の半導体チップの裏面とが接着され、前記第１の半導体チップの少なくとも表面および前記第２の半導体チップが封止樹脂により封止され、前記第２の半導体チップの表面側の前記封止樹脂の面に第１の外部端子が形成され、前記第１の外部端子が形成された面と反対側の前記封止樹脂の面に第２の外部端子が形成され、前記第２の半導体チップの電極と前記第１の外部端子とが第１の金属細線により電気的に接続され、前記第１の半導体チップの電極と前記第２の外部端子とが第２の金属細線により電気的に接続されている。
【００１６】
このように、第２の半導体チップの表面側の封止樹脂の面に第１の外部端子が形成され、第１の外部端子が形成された面と反対側の封止樹脂の面に第２の外部端子が形成され、第２の半導体チップの電極と第１の外部端子とが第１の金属細線により電気的に接続され、第１の半導体チップの電極と第２の外部端子とが第２の金属細線により電気的に接続されているので、半導体装置の上下面に外部端子を形成でき、半導体装置内部に半導体素子を積層しているにもかかわらず薄型で高機能な樹脂封止型半導体が実現できる。
【００１７】
請求項６記載の半導体装置は、請求項５記載の半導体装置において、第１の半導体チップは、第１の外部端子と金属細線により電気的に接続される別の電極を有する。このように、第１の半導体チップは、第１の外部端子と金属細線により電気的に接続される別の電極を有するので、第１の半導体チップの外部端子を半導体装置の上下面に形成できる。
【００１８】
請求項７記載の半導体装置の製造方法は、半導体チップの表面側にリードフレームを配置する工程と、前記半導体チップの表面の電極と前記リードフレームとを金属細線により電気的に接続する工程と、前記半導体チップの少なくとも表面および前記金属細線を封止樹脂により封止する工程と、前記封止樹脂の前記半導体チップの表面側から研削し、前記金属細線を前記封止樹脂から露出させる工程と、前記封止樹脂から露出した前記金属細線と接続する外部端子を形成する工程とを含む。
【００１９】
このように、半導体チップの表面の電極とリードフレームとを金属細線により電気的に接続する工程と、封止樹脂の半導体チップの表面側から研削し、金属細線を封止樹脂から露出させる工程と、封止樹脂から露出した金属細線と接続する外部端子を形成する工程とを含むことにより、半導体チップとリードフレームを金属細線で接続した後、樹脂封止した半導体装置を研削することで金属細線を直接的に露出させ、外部端子とすることで、半導体装置の上に外部端子を持つことができ、樹脂封止型半導体装置の薄型化、高機能化を実現することができる。
【００２０】
請求項８記載の半導体装置の製造方法は、請求項７記載の半導体装置の製造方法において、金属細線は、半導体チップの電極と、前記半導体チップの表面と対向するリードフレームの面と反対側の面とを接続する。このように、金属細線は、半導体チップの電極と、半導体チップの表面と対向するリードフレームの面と反対側の面とを接続するので、金属細線をワイヤボンド工法により接続することができる。
【００２１】
請求項９記載の半導体装置の製造方法は、請求項７記載の半導体装置の製造方法において、外部端子を形成する工程は、封止樹脂にめっきまたはスパッタリングにより導電膜を前記外部端子として形成する。このように、外部端子を形成する工程は、封止樹脂にめっきまたはスパッタリングにより導電膜を外部端子として形成するので、半導体装置の封止樹脂表面に露出した金属細線を基点として導電膜を形成することができる。
【００２２】
請求項１０記載の半導体装置の製造方法は、請求項７記載の半導体装置の製造方法において、外部端子を形成する工程は、封止樹脂の表面に形成した導電膜をエッチングして前記外部端子として残す。このように、外部端子を形成する工程は、封止樹脂の表面に形成した導電膜をエッチングして外部端子として残すので、外部端子をエッチングにより形成することができる。
【００２３】
請求項１１記載の半導体装置の製造方法は、第１の半導体チップの表面と前記第１の半導体チップよりも小さい第２の半導体チップの裏面とを接着する工程と、前記第２の半導体チップの表面側にリードフレームを配置する工程と、前記第２の半導体チップの表面の電極と前記リードフレームとを第１の金属細線により電気的に接続し、前記第１の半導体チップの表面の電極と前記リードフレームとを第２の金属細線により電気的に接続する工程と、前記第１の半導体チップの表面、前記第２の半導体チップおよび前記金属細線を封止樹脂により封止する工程と、前記封止樹脂の前記第２の半導体チップの表面側から研削し、前記第１の金属細線および前記第２の金属細線を前記封止樹脂から露出させる工程と、前記封止樹脂から露出した前記第１の金属細線と接続する第１の外部端子を形成し、前記封止樹脂から露出した前記第２の金属細線と接続する第２の外部端子を形成する工程とを含む。
【００２４】
このように、第２の半導体チップの表面の電極とリードフレームとを第１の金属細線により電気的に接続し、第１の半導体チップの表面の電極とリードフレームとを第２の金属細線により電気的に接続する工程と、封止樹脂の第２の半導体チップの表面側から研削し、第１の金属細線および第２の金属細線を封止樹脂から露出させる工程と、封止樹脂から露出した第１の金属細線と接続する第１の外部端子を形成し、封止樹脂から露出した第２の金属細線と接続する第２の外部端子を形成する工程とを含むことにより、第１および第２の半導体チップとリードフレームを金属細線で接続した後、樹脂封止した半導体装置を研削することで金属細線を直接的に露出させ、第１および第２の外部端子とすることで、半導体装置の上下に外部端子を持つことができ、半導体装置内に複数の半導体素子を積み重ねても薄型化が可能な点が特に重要であり、樹脂封止型半導体装置の薄型化、高機能化を実現することができる。
【００２５】
請求項１２記載の半導体装置の製造方法は、請求項７または１１記載の半導体装置の製造方法において、リードフレームは、半導体チップ搭載面側に配置する部分を有する。このように、リードフレームは、半導体チップ搭載面側に配置する部分を有するので、半導体チップの外部端子を半導体装置の上下面に形成できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
この発明の第１の実施の形態を図１〜図９に基づいて説明する。図１（ａ）はこの発明の第１の実施の形態の樹脂封止型半導体装置を示す断面図、（ｂ）は平面図である。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態である樹脂封止型半導体装置は、第１の半導体素子（半導体チップ）９ａの少なくとも電極形成面に封止樹脂１０が形成され、第１の半導体素子９ａの電極形成面側の封止樹脂１０の面に外部端子８が形成され、第１の半導体素子９ａの電極と外部端子８とが金属細線１２により電気的に接続されている。
【００２８】
金属細線１２は、第１の半導体素子９ａの電極パッドより導出されている。第１の半導体素子９ａ側面と、第１の半導体素子９ａの電極パッド側と、電極パッドより導出された金属細線１２の終端以外は封止樹脂１０で覆われている。電極パッドより導出された金属細線１２の終端は樹脂封止型半導体装置の外部端子８となっており、前記外部端子８は金属膜より成り、金属膜は外層より金（Ａｕ）・ニッケル（Ｎｉ）・銅（Ｃｕ）の構成である。この金属膜は蒸着またはスパッタリング法によって半導体装置の封止樹脂表面に露出した金属細線を基点として形成される。ここで金（Ａｕ）・ニッケル（Ｎｉ）・銅（Ｃｕ）はそれぞれＡｕは０．０１〜０．０２μｍ、Ｎｉは２〜５μｍ、Ｃｕは２〜５μｍの範囲で形成される。また実装強度を確保するために更にはんだボールを付ける場合もある。はんだボールは近年考慮され始めている環境対策のためＳｎ−Ａｇ−Ｂｉ系のＰｂレスからなる材料が使用される。
【００２９】
半導体素子サイズは１．０×１．０ｍｍ〜１２．０×１２．０ｍｍの範囲が主となり、半導体素子厚みは０．０２〜０．１０ｍｍ程度である。半導体素子９ａは単結晶シリコン基材の半導体素子表面に回路形成した後、３０ｎｍ〜１０００ｎｍ厚のＣｕ配線パターンニングを行い、任意の電極パッドに接続される。電極パッドは金属細線１２と接合する時に超音波、荷重や熱などの衝撃や組み立てられた後の接合信頼性を保つため、Ｗ，Ｔｉ，ＴｉＮなどで導通された複数層（３〜４層）のＡＬＣｕ層を設け、の電極パッド最表面にＣＶＤ法などにより、ＡＬもしくはＰｄ，Ａｕなどを被覆形成する。
【００３０】
上記半導体装置の製造方法について説明する。図２は図１の樹脂封止型半導体装置の主な製造工程を示した工程断面図である。
【００３１】
図２に示すように、図１の樹脂封止型半導体装置の製造工程は、テープまたはリードフレーム２に第１の半導体素子９ａを設置する工程と、第１の半導体素子９ａの上方（電極パッドが形成された表面側）にリードフレーム２のフレーム枠１を設置する工程と、第１の半導体素子９ａの電極パッドとフレーム枠１を金属細線１２で電気的に接続する工程とを含む（図２（ａ））。このとき金属細線１２は、第１の半導体素子９ａの電極パッドと、第１の半導体素子９ａの表面と対向するリードフレーム２のフレーム枠１の面と反対側の面とを接続する。
【００３２】
次に第１の半導体素子９ａの少なくとも表面およびフレーム枠１、金属細線１２を射出成形により樹脂で覆う工程と、封止樹脂１０の第１の半導体素子９ａの表面側から研削してフレーム枠１と第１の半導体素子９ａの中間まで削り込む工程と、さらに薄くする場合、第１の半導体素子９ａの裏面側である封止樹脂１０を研削する工程と（図２（ｂ））、封止樹脂１０の片面もしくは上下面が削られた封止樹脂１０から露出している金属細線１２の終端に金属膜を形成して外部電極８を作る工程と（図２（ｃ））、個々の樹脂封止型半導体装置に分割する工程とを含む。
【００３３】
図３（ａ）は図２で使用されているテープまたはリードフレーム２およびフレーム枠１の断面図、（ｂ）は平面図である。
【００３４】
図３（ａ）に示すように、第１の半導体素子９ａを設置するテープまたはリードフレーム２は、本実施形態である樹脂封止型半導体装置の場合、金属細線１２をテープまたはリードフレーム２の半導体素子搭載面側に配置する部分に接合する必要がないので、特に廉価なテープでよく、第１の半導体素子９ａやフレーム枠１を設置固定する役割を持つ。またフレーム枠１は第１の半導体素子９ａの電極パッドより金属細線を導出するための役割となる。
【００３５】
ここでフレーム枠１の材質はＦｅ−Ｎｉ材やＣｕ合金などが使用される。またＦｅ−Ｎｉ材やＣｕ合金には金属細線であるＡｕワイヤやＡｌワイヤとの接合に必要なめっきが施される。めっき材質はＡｇめっきやＡｕめっきまたはＮｉ−Ｐｄめっきなどが使用される。フレーム枠１に施されるめっきの厚みはＡｕめっき、Ｐｄめっきでは１μｍ以下、Ａｇめっきで数μｍ以下である。またフレーム枠１のサイズは短手方向が３０〜８０ｍｍ、長手方向が５０〜２６０ｍｍ、厚みが０．０３〜０．１０ｍｍの範囲で使用される。
【００３６】
配列される樹脂封止型半導体装置のサイズは３．０×３．０ｍｍ〜２０．０×２０．０ｍｍの範囲が主となり、完成される半導体装置の厚みは０．１０〜０．３０ｍｍの範囲である。この厚みは従来の薄型パッケージＶＬＧＡ（Ｖｅｒｙ  Ｖｅｒｙ  ｔｈｉｎ  ＬＧＡ、１．００ｍｍ厚み）などに比較しても画期的な薄さである。
【００３７】
図４（ａ）は図２で使用されているテープまたはリードフレーム２に第１の半導体素子が設置され、フレーム枠１に第１の半導体素子の電極パッドより金属細線が接続されている様子を示す断面図、（ｂ）は平面図である。
【００３８】
図４に示すように、電極パッドから導出された金属細線１２はフレーム枠１の所定の位置に接合されることで、樹脂封止された後に研削してフレーム枠１を取り去り、金属細線１２を露出させた時、一点の配列（外部端子の位置）に並ぶ位置となる。ここで金属細線１２は極力指定の位置にルーピング形成することが重要である。
【００３９】
近年、金属細線を接合する設備であるワイヤボンダの性能向上は目覚しく、金属細線の径が材質が９９．９９％のＡｕの場合、超音波・熱圧着のワイヤボンド工法を用いる。超音波が６０〜１２０ＧＨｚ、温度が１８０〜２２０℃でＡｕワイヤの先端を円錐形状のキャピラリーツールの中心の導通穴に通し、金属細線１２の先端を導出し、金属細線先端にスパークツールでスパークさせ、金属細線径の１．２〜２．０倍のボールを形成する。金属細線１２の線径はφ１８〜３０μｍで、始点となるボール部を半導体素子９ａの電極パッドもしくはフレーム枠１の一方の所定の位置に、超音波と熱により圧着する。そして、ループコントロールを金属細線１２にかけながら終点である他方の所定位置にキャピラリーを接触させ食い千切る。このときキャピラリーの先端の形状であるチャンファー径や先端Ｒの形状が重要となる。また、キャピラリーの材質は一般的にルビーやセラミックである。本工法ではワイヤの通る経路を±φ５０μｍの範囲の中に制御することが可能である。
【００４０】
またその他の方法として、Ａｌワイヤをワイヤボンドするウェッジワイヤボンド工法も利用される。Ａｌワイヤの場合、室温で接合可能である。ルーピングできる方向は一方向であるが、ステージやワイヤのヘッドを全方向に回転することで３６０゜ワイヤリングできる。ウェッジワイヤボンド工法は引きちぎり工法であり、ワイヤをウェッジボンダの先端ツールで引きちぎり形成する。先端のツールは超合金などの金属であり、前記超音波・熱圧着ワイヤボンダに使用されるキャピラリーと同様にツールに導通穴がありそこにＡｌワイヤを導通させる。金属細線径はφ３０〜１００μｍが一般的であるが、当然ながらループコントロールは、前記超音波・熱圧着ワイヤボンダに比較して、精度は低くなる。しかしワイヤ始点にボールを形成する必要が無いため、前記超音波・熱圧着ワイヤボンダに比較して狭電極パッドピッチ（超音波・熱圧着ワイヤボンダは５０〜６０μｍ、ウェッジワイヤボンダは２０〜４０μｍ可能）が可能である。
【００４１】
図５（ａ）は図２で使用されているテープまたはリードフレーム２に第１の半導体素子が設置され、フレーム枠１に第１の半導体素子の電極パッドより金属細線が接続された構造体を樹脂封止した様子を示す断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ａ）の拡大図である。
【００４２】
図５に示すように、樹脂封止領域（Ｒｅｓｉｎ）３において樹脂封止された封止樹脂１０はフレーム枠１と第１の半導体素子９ａの中間の位置まで後に研削されることで、樹脂封止型半導体装置部分４が形成される。封止樹脂１０の厚みは０．５０〜０．８０ｍｍの範囲で封止される。これに対して第１の半導体素子９ａの厚みは０．１０〜０．２０ｍｍ程度である。また必要であれば第１の半導体素子９ａの裏面より研削して半導体素子厚みは０．０２〜０．１０ｍｍ程度にまで薄くできる。なお、研削方法の詳細については後述する。
【００４３】
ここで樹脂封止は一般的な射出成形で樹脂封止され、使用される樹脂封止の樹脂はクレゾルノボラック系、ビフェニール系、ジシクロ系などの熱硬化性エポキシ樹脂を使用し、樹脂成形温度は１５０〜２５０℃の範囲で行われる。
【００４４】
この発明の第２の実施の形態を図６に基づいて説明する。図６はこの発明の第２の実施の形態である樹脂封止型半導体装置の主な製造工程を示した工程断面図である。
【００４５】
図６に示すように、第１の半導体素子９ａの表面に第１の電極および第２の電極が形成され、第１の半導体素子９ａの表面および側面に封止樹脂１０が形成され、第１の半導体素子９ａの表面側の封止樹脂１０の面に第１の外部端子８ａが形成され、第１の外部端子８ａが形成された面と反対側の封止樹脂１０の面に第２の外部端子８ｂが形成され、第１の半導体素子９ａの第１の電極と第１の外部端子８ａとが第１の金属細線１２ａにより電気的に接続され、第１の半導体素子９ａの第２の電極と第２の外部端子８ｂとが第２の金属細線１２ｂにより電気的に接続されている。
【００４６】
製造工程において、特に第１の実施の形態と違う点は、第１の半導体素子９ａより導出された金属細線１２の一部が、リードフレーム２の半導体素子搭載面側に配置される部分に接続されている点である。これにより完成された樹脂封止型半導体装置の上下に外部端子８を形成することが可能となる。
【００４７】
この発明の第３の実施の形態を図７に基づいて説明する。図７はこの発明の第３の実施の形態である樹脂封止型半導体装置の主な製造工程を示した工程断面図である。
【００４８】
図７に示すように、第１の半導体素子９ａおよびこの第１の半導体素子９ａよりも小さい第２の半導体素子９ｂの各表面に電極が形成され、第１の半導体素子９ａの表面と第２の半導体素子９ｂの裏面とが接着され、第１の半導体素子９ａの少なくとも表面および第２の半導体素子９ｂが封止樹脂１０により封止され、第２の半導体素子９ａの表面側の封止樹脂１０の面に第１の外部端子８ａが形成され、第１の外部端子８ａが形成された面と反対側の封止樹脂１０の面に第２の外部端子８ｂが形成され、第２の半導体素子９ｂの電極と第１の外部端子８ａとが第１の金属細線１２ａにより電気的に接続され、第１の半導体素子９ａの電極と第２の外部端子８ｂとが第２の金属細線１２ｂにより電気的に接続されている。また、第１の半導体素子９ａは、第１の外部端子８ａと金属細線１２により電気的に接続される別の電極を有する。
【００４９】
製造工程において、第１の半導体素子９ａを設置する貼付テープもしくはリードフレーム２を準備し、第１の半導体素子９ａを設置し、第２の半導体素子９ｂを第１の半導体素子９ａ上に搭載する。さらに第２の半導体素子９ｂの上方にフレーム枠１を設置して、第１と第２の半導体素子９ａ，９ｂの電極パッドとフレーム枠１の任意の位置を金属細線１２で接続する。次に第１と第２の半導体素子９ａ，９ｂと金属細線１２およびフレーム枠１を樹脂封止する。更に樹脂封止した半導体装置の上方を研削してフレーム枠１と第２の半導体素子９ｂの中間部分まで削り込む、また場合によって、もう一方の第１の半導体素子９ａの裏面も削り込む。さらに露出した金属細線断面部に蒸着方法などにより、外部電極８を形成する。最後に半導体装置に分割して完成となる。
【００５０】
特に第１の実施の形態と違う点は、第１の半導体素子９ａの上に第２の半導体素子９ｂが搭載され、さらに導出された金属細線１２の一部が、リードフレーム２の半導体素子搭載面側に配置される部分に接続されている点である。これにより内部に２つの半導体素子９ａ，９ｂを積層し、完成された樹脂封止型半導体装置の上下に外部端子８ａ，８ｂを形成することが可能となる。
【００５１】
図８はこの発明の実施の形態の樹脂封止型半導体装置の研削方法を示す断面図である。なお、同図は第３の実施の形態の半導体装置における研削方法を示しているが、他の実施の形態でも同様である。
【００５２】
図８に示すように、射出成形によって樹脂封止された不要な樹脂部分を研削する工程であり、ベルト研削方法で研削する様子を示している。ベルト表面に研削剤が塗布含浸された研削ベルト２０をモータ側駆動軸２１により７０００ｒｐｍ〜３００００ｒｐｍの高速で回転させる。また半導体装置は研削台２２に設置され、研削台２２は左右に往復駆動する。従来、金属物の研削には切削油が使用されるが、半導体装置の場合は、洗浄水が使用される。研削ベルト２０は数μｍステップで降下し、半導体装置の樹脂部（樹脂封止領域）３を削る。ベルト研削方法は、半導体ウェハを研削するために一般的に用いられている機械的研削方法である研削砥石ホイールを回転しながら研削するバックグラインド工法（荒削り、仕上げの２軸ホイールでインフィード方式という）に比べ、ブロック状に樹脂封止されたリードフレームのような短冊形状のワークを研削するには非常に効率的である。
【００５３】
次に隣接した樹脂封止型半導体装置を分割ライン５（図５）に沿って分割する工程は、樹脂封止型半導体装置の総厚が０．２０ｍｍ以下であればレーザカットを使用できるが、０．２０ｍｍより上の厚みとなると分割時間（インデックス）問題や品質面でも、レーザ分割面の溶融のドロスの処理が問題になり、ソーを使用した分割方法の選択となる。しかしながら本実施の形態では樹脂封止型半導体装置の総厚が０．２０ｍｍ以下であれば充分適用可能である。
【００５４】
図９は樹脂封止型半導体内部に第１と第２の２つの半導体素子を積層した、従来の樹脂封止型半導体装置と本発明の実施の形態の樹脂封止型半導体装置を比較した断面図および平面図である。図９（ａ），（ｂ）が本発明の実施の形態、（ｃ），（ｄ）が従来例である。
【００５５】
図９に示す通り、従来の樹脂封止型半導体装置に比べ本実施形態の樹脂封止型半導体装置は薄型化が可能で、半導体装置上下に外部端子８を有することが特徴である。
【００５６】
【発明の効果】
この発明の請求項１記載の半導体装置によれば、半導体チップの少なくとも電極形成面に封止樹脂が形成され、半導体チップの電極形成面側の封止樹脂の面に外部端子が形成され、半導体チップの電極と外部端子とが金属細線により電気的に接続されているので、半導体装置の上面に外部端子を形成でき、薄型で高機能な樹脂封止型半導体が実現できる。また、ＩＥＣ（国際標準規格）やＪＥＩＴＡ（日本電子技術産業協会規格）で標準化されている規格に準拠して外部端子デザインを合わせて置くことで、市販の電子部品や、半導体装置を本樹脂封止型半導体装置上に実装することも可能となる。
【００５７】
請求項２では、金属細線は封止樹脂により封止されているので、半導体装置内部には基本的に半導体チップと金属細線のみであるため高信頼性の樹脂封止型半導体装置が得られる。
【００５８】
請求項３では、半導体チップの裏面は封止樹脂から露出しているので、さらに薄く形成することができる。
【００５９】
請求項４では、半導体チップの表面側の封止樹脂の面に第１の外部端子が形成され、第１の外部端子が形成された面と反対側の封止樹脂の面に第２の外部端子が形成され、半導体チップの第１の電極と第１の外部端子とが第１の金属細線により電気的に接続され、半導体チップの第２の電極と第２の外部端子とが第２の金属細線により電気的に接続されているので、半導体装置の上下面に外部端子を形成でき、薄型で高機能な樹脂封止型半導体が実現できる。
【００６０】
請求項５では、第２の半導体チップの表面側の封止樹脂の面に第１の外部端子が形成され、第１の外部端子が形成された面と反対側の封止樹脂の面に第２の外部端子が形成され、第２の半導体チップの電極と第１の外部端子とが第１の金属細線により電気的に接続され、第１の半導体チップの電極と第２の外部端子とが第２の金属細線により電気的に接続されているので、半導体装置の上下面に外部端子を形成でき、半導体装置内部に半導体素子を積層しているにもかかわらず薄型で高機能な樹脂封止型半導体が実現できる。
【００６１】
請求項６では、第１の半導体チップは、第１の外部端子と金属細線により電気的に接続される別の電極を有するので、第１の半導体チップの外部端子を半導体装置の上下面に形成できる。
【００６２】
この発明の請求項７記載の半導体装置の製造方法によれば、半導体チップの表面の電極とリードフレームとを金属細線により電気的に接続する工程と、封止樹脂の半導体チップの表面側から研削し、金属細線を封止樹脂から露出させる工程と、封止樹脂から露出した金属細線と接続する外部端子を形成する工程とを含むことにより、半導体チップとリードフレームを金属細線で接続した後、樹脂封止した半導体装置を研削することで金属細線を直接的に露出させ、外部端子とすることで、半導体装置の上に外部端子を持つことができ、樹脂封止型半導体装置の薄型化、高機能化を実現することができる。
【００６３】
請求項８では、金属細線は、半導体チップの電極と、半導体チップの表面と対向するリードフレームの面と反対側の面とを接続するので、金属細線をワイヤボンド工法により接続することができる。
【００６４】
請求項９では、外部端子を形成する工程は、封止樹脂にめっきまたはスパッタリングにより導電膜を外部端子として形成するので、半導体装置の封止樹脂表面に露出した金属細線を基点として導電膜を形成することができる。
【００６５】
請求項１０では、外部端子を形成する工程は、封止樹脂の表面に形成した導電膜をエッチングして外部端子として残すので、外部端子をエッチングにより形成することができる。
【００６６】
この発明の請求項１１記載の半導体装置の製造方法によれば、第２の半導体チップの表面の電極とリードフレームとを第１の金属細線により電気的に接続し、第１の半導体チップの表面の電極とリードフレームとを第２の金属細線により電気的に接続する工程と、封止樹脂の第２の半導体チップの表面側から研削し、第１の金属細線および第２の金属細線を封止樹脂から露出させる工程と、封止樹脂から露出した第１の金属細線と接続する第１の外部端子を形成し、封止樹脂から露出した第２の金属細線と接続する第２の外部端子を形成する工程とを含むことにより、第１および第２の半導体チップとリードフレームを金属細線で接続した後、樹脂封止した半導体装置を研削することで金属細線を直接的に露出させ、第１および第２の外部端子とすることで、半導体装置の上下に外部端子を持つことができ、半導体装置内に複数の半導体素子を積み重ねても薄型化が可能な点が特に重要であり、樹脂封止型半導体装置の薄型化、高機能化を実現することができる。
【００６７】
請求項１２では、リードフレームは、半導体チップ搭載面側に配置する部分を有するので、半導体チップの外部端子を半導体装置の上下面に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）はこの発明の第１の実施の形態の樹脂封止型半導体装置を示す断面図、（ｂ）は平面図である。
【図２】図１の樹脂封止型半導体装置の主な製造工程を示した工程断面図である。
【図３】（ａ）は図２で使用されているテープまたはリードフレームおよびフレーム枠の断面図、（ｂ）は平面図である。
【図４】（ａ）は図２で使用されているテープまたはリードフレームに第１の半導体素子が設置されている様子を示す断面図、（ｂ）は平面図である。
【図５】（ａ）は図２で使用されているテープまたはリードフレームに第１の半導体素子が設置された構造体を樹脂封止した様子を示す断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ａ）の拡大図である。
【図６】この発明の第２の実施の形態である樹脂封止型半導体装置の主な製造工程を示した工程断面図である。
【図７】この発明の第３の実施の形態である樹脂封止型半導体装置の主な製造工程を示した工程断面図である。
【図８】この発明の実施の形態の樹脂封止型半導体装置の研削方法を示す断面図である。
【図９】従来の樹脂封止型半導体装置と本発明の実施の形態の樹脂封止型半導体装置を比較した断面図および平面図である。
【図１０】従来の樹脂封止型半導体装置としてＬＧＡ型の樹脂封止型半導体装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１  フレーム枠
２  リードフレーム
３  樹脂封止領域
４  樹脂封止型半導体装置領域
５  分割ライン
８  外部端子
８ａ  第１の外部端子
８ｂ  第２の外部端子
９ａ  第１の半導体素子
９ｂ  第２の半導体素子
１０  封止樹脂
１２  金属細線
１２ａ  第１の金属細線
１２ｂ  第２の金属細線
２０  研削ベルト
２１  モータ側駆動軸
２２  研削台
２３  配線基板
【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】
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【図１０】
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