(57)【要約】【課題】ＣＯＦパッケージにおいて、高温高湿条件下で高い電圧が加わった場合に半導体チップの突起電極間のマイグレーションによる電気的ショートの発生を防止する。【解決手段】有機絶縁テープ１５の半導体チップ１１の搭載領域に開口部２６を形成し、第２の封止樹脂１７を有機絶縁テープ１５の裏面から貼り付け、半導体チップ１１の表面と第２の封止樹脂１７および有機絶縁テープ１５の表面との間を第１の封止樹脂１６で埋める。開口部２６を設けたため有機絶縁テープ１５が突起電極１２とインナーリード部２４の接合部近傍に存在せず、封止樹脂１６と有機絶縁テープ１５との境界面から進入する水分が突起電極１２とインナーリード部２４の接合部に達することはなく、高い電圧が加わった場合でも突起電極１２間のリーク電流を防止でき、マイグレーション、突起電極１２間の電気的ショートを防止できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に複数の突起電極を形成した半導体チップの前記表面と、前記半導体チップの搭載領域に開口を形成するとともに前記開口に延出したリードを表面に形成したテープ基板の前記表面とを対向配置して前記突起電極と前記リードの前記開口に延出した部分とを接合し、前記開口の周囲の前記テープ基板の裏面から前記開口を埋めるテープ開口部封止用樹脂を形成し、前記半導体チップの表面と前記テープ開口部封止用樹脂および前記開口の周囲の前記テープ基板の前記表面との間を埋めるチップ表面封止用樹脂を形成した半導体装置。
【請求項２】
テープ開口部封止用樹脂は、チップ表面封止用樹脂の形成側と反対側の面で、有機基板に接触していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
テープ開口部封止用樹脂は、チップ表面封止用樹脂の形成側と反対側の面で、金属板に接触していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
チップ表面封止用樹脂とテープ開口部封止用樹脂とは、同一の材料からなることを特徴とする請求項１、２または３に記載の半導体装置。
【請求項５】
表面に複数の突起電極を形成した半導体チップを用意する工程と、前記半導体チップを搭載する領域に開口を形成するとともに前記開口に延出したリードを表面に形成したテープ基板を用意する工程と、前記半導体チップとテープ基板のそれぞれの前記表面を対向させて前記突起電極と前記リードの前記開口に延出した部分とを接合する工程と、前記半導体チップの表面および前記突起電極を覆うとともに前記半導体チップの前記表面と前記テープ基板の開口の周囲の前記表面との間を埋めるようにチップ表面封止用樹脂を形成する工程と、前記開口の周囲の前記テープ基板の裏面から前記開口を介して前記チップ表面封止用樹脂までの間を埋めるようにテープ開口部封止用樹脂を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項６】
表面に複数の突起電極を形成した半導体チップを用意する工程と、前記半導体チップを搭載する領域に開口を形成するとともに前記開口に延出したリードを表面に形成したテープ基板を用意する工程と、前記半導体チップとテープ基板のそれぞれの前記表面を対向させて前記突起電極と前記リードの前記開口に延出した部分とを接合する工程と、前記開口の周囲の前記テープ基板の裏面から前記開口を埋めるようにテープ開口部封止用樹脂を形成する工程と、前記半導体チップの表面と前記テープ開口部封止用樹脂および前記開口の周囲の前記テープ基板の前記表面との間を埋めるようにチップ表面封止用樹脂を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項７】
テープ開口部封止用樹脂を形成する工程は、基材上に形成された樹脂を前記基材とともにテープ基板の裏面に貼り付けることを特徴とする請求項５または６に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】
本発明は、半導体チップを搭載した基板を有するパッケージである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】
図６は、従来のチップ・オン・フィルム（ＣＯＦ）として用いられる半導体装置を示す断面図である。
【０００３】
図６に示すように、有機絶縁テープ１５を基材とし、有機絶縁テープ１５上に形成されたリード１３が半導体チップ１１上の突起電極１２に接合されている。有機絶縁テープ１５上のリード１３は、外部接続端子部（アウターリード部）および突起電極１２との接続部（インナーリード部）以外はソルダーレジスト１４によりコートされている。有機絶縁テープ１５上のリード１３と突起電極１２の接合後、液状の封止樹脂２５をアンダーフィル充填させる。また、ＣＯＦには、有機絶縁テープ１５上に液状の封止樹脂２５を塗布するか、あるいはフィルム状の封止樹脂２５を貼り付けその後、加熱・加圧する事により、リード１３と突起電極１２の接合と樹脂封止を同時に行う方法もある。尚、加熱・加圧前に塗布する樹脂材料、あるいはフィルム状樹脂材料には導電粒子が含まれていることもある。
【０００４】
このようなＣＯＦ半導体装置の構成は、例えば特許文献１にも示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１２７２１６号公報（第６頁、図３）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の半導体装置には、以下のような課題を有していた。
【０００７】
まず、高温高湿条件状態では、封止樹脂２５と有機絶縁テープ１５との接着力が低下する。そして、高温高湿条件下で高い電圧が加わった場合、有機絶縁テープ１５が吸湿しやすいために、有機絶縁テープ１５により吸湿された水分が、封止樹脂２５と有機絶縁テープ１５との間の接着力が低下した部分に進入し、この水分を介して半導体チップ１１の突起電極１２間にリーク電流が発生し、このリーク電流の発生によりマイグレーションが発生し、突起電極１２間に電気的ショートが発生してしまう。
【０００８】
本発明は、上記の従来の問題点を解決するもので、高温高湿条件下で高い電圧が加わった場合に半導体チップの突起電極間のマイグレーションによる電気的ショートの発生を防止することができる半導体装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置は、表面に複数の突起電極を形成した半導体チップの表面と、半導体チップの搭載領域に開口を形成するとともに開口に延出したリードを表面に形成したテープ基板の表面とを対向配置して突起電極とリードの開口に延出した部分とを接合し、開口の周囲のテープ基板の裏面から開口を埋めるテープ開口部封止用樹脂を形成し、半導体チップの表面とテープ開口部封止用樹脂および開口の周囲のテープ基板の表面との間を埋めるチップ表面封止用樹脂を形成したものである（請求項１）。
【００１０】
この構成によれば、テープ基板の半導体チップの搭載領域に開口を形成し、その開口に延出された部分のリードが半導体チップの突起電極と接合されているため、リードと突起電極の接合部がテープ基板から離れて位置している。そのため、高温高湿条件下で、テープ基板と封止用樹脂との境界面を伝わって進入する水分がリードと突起電極の接合部に達することはなく、高い電圧が加わった場合でも突起電極間のリーク電流の発生を防止することができ、リーク電流によるマイグレーションの発生を防止し、マイグレーションによる突起電極間の電気的ショートの発生を防止できる。
【００１１】
この場合、テープ開口部封止用樹脂を、チップ表面封止用樹脂の形成側と反対側の面で、有機基板に接触した構成とすることにより、リードと突起電極の接合部をテープ開口部封止用樹脂を介して有機基板で下支えすることができる（請求項２）。
【００１２】
あるいは、テープ開口部封止用樹脂を、チップ表面封止用樹脂の形成側と反対側の面で、金属板に接触した構成とすることにより、リードと突起電極の接合部をテープ開口部封止用樹脂を介して金属板で下支えすることができるとともに、金属板により半導体チップで発生した熱の放散性を高くすることができ、マイグレーションの発生、成長をより抑制することができる（請求項３）。
【００１３】
また、チップ表面封止用樹脂とテープ開口部封止用樹脂とを同一の材料で形成することにより、チップ表面封止用樹脂とテープ開口部封止用樹脂との密着性を向上することができる（請求項４）。
【００１４】
本発明の第１の半導体装置の製造方法は、表面に複数の突起電極を形成した半導体チップを用意する工程と、半導体チップを搭載する領域に開口を形成するとともに開口に延出したリードを表面に形成したテープ基板を用意する工程と、半導体チップとテープ基板のそれぞれの表面を対向させて突起電極とリードの開口に延出した部分とを接合する工程と、半導体チップの表面および突起電極を覆うとともに半導体チップの表面とテープ基板の開口の周囲の表面との間を埋めるようにチップ表面封止用樹脂を形成する工程と、開口の周囲のテープ基板の裏面から開口を介してチップ表面封止用樹脂までの間を埋めるようにテープ開口部封止用樹脂を形成する工程とを含むものである（請求項５）。
【００１５】
また、本発明の第２の半導体装置の製造方法は、表面に複数の突起電極を形成した半導体チップを用意する工程と、半導体チップを搭載する領域に開口を形成するとともに開口に延出したリードを表面に形成したテープ基板を用意する工程と、半導体チップとテープ基板のそれぞれの表面を対向させて突起電極とリードの開口に延出した部分とを接合する工程と、開口の周囲のテープ基板の裏面から開口を埋めるようにテープ開口部封止用樹脂を形成する工程と、半導体チップの表面とテープ開口部封止用樹脂および開口の周囲のテープ基板の表面との間を埋めるようにチップ表面封止用樹脂を形成する工程とを含むものである（請求項６）。
【００１６】
これらの第１、第２の半導体装置の製造方法によれば、テープ基板の半導体チップの搭載領域に開口が形成され、その開口に延出された部分のリードが半導体チップの突起電極と接合された半導体装置を製造でき、この半導体装置はリードと突起電極の接合部がテープ基板から離れて位置しているため、高温高湿条件下で、テープ基板と封止用樹脂との境界面を伝わって進入する水分がリードと突起電極の接合部に達することはなく、高い電圧が加わった場合でも突起電極間のリーク電流の発生を防止することができ、リーク電流によるマイグレーションの発生を防止し、マイグレーションによる突起電極間の電気的ショートの発生を防止できる。
【００１７】
また、第１、第２の半導体装置の製造方法において、テープ開口部封止用樹脂を形成する工程を、基材上に形成された樹脂を基材とともにテープ基板の裏面に貼り付けるようにすることにより、容易にテープ開口部封止用樹脂を形成することができる。またこのように製造された半導体装置は、リードと突起電極の接合部をテープ開口部封止用樹脂を介して基材で下支えすることができる（請求項７）。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の実施の形態の半導体装置の一例を示す断面図である。図１において、１１は半導体チップ、１２は突起電極、１３はリード、１４はソルダーレジスト、１５は有機絶縁テープ（テープ基板）、１６は第１の封止樹脂（チップ表面封止用樹脂）、１７は第２の封止樹脂（テープ開口部封止用樹脂）、１８は有機材料製の下支え基材、２３は金属材料製の下支え基材、２４はリード１３のインナーリード部、２６は有機絶縁テープ１５の開口部である。
【００１９】
図１（ａ）に示す半導体装置は、表面にリード１３が形成された有機絶縁テープ１５には、半導体チップ１１の搭載領域に開口部２６が形成され、リード１３のインナーリード部２４が開口部２６の内側に延びている。半導体チップ１１の表面に形成された複数の電極パッド（図示せず）上にそれぞれ突起電極１２が形成され、突起電極１２はそれぞれ対応するインナーリード部２４と接合されている。第２の封止樹脂１７の形成された下支え基材１８が有機絶縁テープ１５の裏面から貼り付けられ、第２の封止樹脂１７で開口部２６が埋められるとともに有機絶縁テープ１５の裏面の開口部２６の周囲に第２の封止樹脂１７が形成されている。また、半導体チップ１１の表面と、第２の封止樹脂１７および開口部２６の周囲の有機絶縁テープ１５の表面との間は、第１の封止樹脂１６で埋められている。
【００２０】
また、本例では、有機絶縁テープ１５の開口部２６を、半導体チップ１１の表面の領域よりも少し広く余裕をもたせて形成している。この開口部２６は、ソルダーレジスト１４の内側に設けられ、突起電極１２とインナーリード部２４の接合部が開口部２６の内側に存在し、接合部の近傍に有機絶縁テープ１５が配置されないように形成すればよい。すなわち、突起電極１２上に有機絶縁テープ１５が配置されず、突起電極１２と有機絶縁テープ１５とが水平方向（有機絶縁テープ１５の表面と水平方向）に離れて配置されるようにする。そして、接合部のインナーリード部２４とそれを下支えする下支え基材１８との間には第２の封止樹脂１７が存在する構成になっている。また、突起電極１２とインナーリード部２４の接合部は、第１の封止樹脂１６によって覆われている。
【００２１】
また、図１（ｂ）に示す半導体装置は、有機材料製の下支え基材１８に代えて、発生した熱の放散性を向上させるために金属製の下支え基材２３を用いたものであり、これ以外は図１（ａ）と同じ構成である。
【００２２】
有機材料製の下支え基材１８には、ポリイミド、ポリエステル、ポリエーテル等の有機材料を用いる。また、金属製の下支え基材２３の材料は、アルミ、銅、ステンレス、４２合金を用い、材料によってはニッケル等のメッキを施す。
【００２３】
以上のように図１（ａ）、（ｂ）に示す半導体装置は、有機絶縁テープ１５の半導体チップ１１が搭載される領域に開口部２６が形成されているために、従来のように、高温多湿下で接着力の低下が懸念される、封止樹脂１６と有機絶縁テープ１５との境界面が、突起電極１２とインナーリード部２４の接合部近傍に存在しない。そのため、高温高湿条件下で、封止樹脂１６と有機絶縁テープ１５との境界面を伝わって進入する水分が突起電極１２とインナーリード部２４の接合部に達することはなく、高い電圧が加わった場合でも突起電極１２間のリーク電流の発生を防止することができ、リーク電流によるマイグレーションの発生を防止し、マイグレーションによる突起電極１２間の電気的ショートの発生を防止することができる。また、有機絶縁テープ１５側に第２の封止樹脂１７が形成されているために、有機絶縁テープ１５側から半導体チップ１１に向けて吸湿することを抑制できるので、半導体チップ１１の突起電極１２間に電気的ショートを発生させるようなマイグレーション現象の発生の抑制により効果がある。
【００２４】
さらに、図１（ｂ）に示す半導体装置では、放熱効果の高い金属製の下支え基材２３を用いているため、半導体チップ１１で発生した熱の放散性を向上することができ、マイグレーションの発生、成長をより抑制することができる。
【００２５】
また、いずれの下支え基材１８，２３を用いた場合でも、第２の封止樹脂１７を第１の封止樹脂１６と同一の材料で形成することにより、第２の封止樹脂１７と第１の封止樹脂１６との密着性を向上することができる。
【００２６】
次に、図２および図３は本発明の実施の形態の半導体装置の第１の製造方法を示す工程断面図である。
【００２７】
まず、図２（ａ）に示すように、開口部２６が形成されている有機絶縁テープ１５上のリード１３のインナーリード部２４と半導体チップ１１上の突起電極１２とを位置合わせする。
【００２８】
次に、図２（ｂ）に示すように、ボンディングツール２１を使用し熱圧着によりインナーリード部２４と突起電極１２を接合する。このとき、ボンディングツール２１の温度は、約４００℃〜５５０℃で、ボンディングステージ１９の温度は、常温〜約２５０℃で、接合部の材料にあわせて条件を設定する。
【００２９】
次に、図２（ｃ）に示すように、接合後、半導体チップ１１上に第１の封止樹脂１６を塗布する。このとき、図２（ｄ）に示すように、第１の封止樹脂１６は、有機絶縁テープ１５を超えない程度に塗布される。塗布は、塗布用ノズル２２を使用し、描画する。
【００３０】
次に、図３（ａ）に示すように、表面に第２の封止樹脂１７を形成し有機材料よりなる下支え基材１８を有機絶縁テープ１５に貼り付ける。
【００３１】
最後に、図３（ｂ）に示すように、第１の封止樹脂１６および第２の封止樹脂１７を加熱して硬化させる。
【００３２】
次に、図４および図５は本発明の実施の形態の半導体装置の第２の製造方法を示す工程断面図である。
【００３３】
まず、図４（ａ）に示すように、開口部２６が形成されている有機絶縁テープ１５上のリード１３のインナーリード部２４と半導体チップ１１上の電極バッド１２とを位置合わせする。
【００３４】
次に、図４（ｂ）に示すように、ボンディングツール２１を使用し熱圧着によりインナーリード部２４と突起電極１２を接合する。このとき、ボンディングツール２１の温度は、約４００℃〜５５０℃で、ボンディングステージ１９の温度は、常温〜約２５０℃で、接合部の材料にあわせて条件を設定する。
【００３５】
次に、図４（ｃ）に示すように、接合後、有機絶縁テープ１５に第２の封止樹脂１７を搭載した下支え基材１８を配置する。
【００３６】
次に、図４（ｄ）に示すように、下支え基材１８を貼り付ける。
【００３７】
次に、図５（ａ）に示すように、塗布用ノズル２２を使用し第１の封止樹脂１６を、下支え基材１８上の第２の封止樹脂１７と半導体チップ１１の間に、アンダーフィル充填させる。
【００３８】
次に、図５（ｂ）に示すように、アンダーフィル充填後、第１の封止樹脂１６、第２の封止樹脂１７を加熱して硬化させる。
【００３９】
上記の第１および第２の製造方法では、有機材料製の下支え基材１８を用いた場合で説明したが、金属製の下支え基材２３を用いた場合も同様である。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、テープ基板の半導体チップの搭載領域に開口を形成し、その開口に延出された部分のリードが半導体チップの突起電極と接合されているため、リードと突起電極の接合部がテープ基板から離れて位置し、そのため、高温高湿条件下で、テープ基板と封止用樹脂との境界面を伝わって進入する水分がリードと突起電極の接合部に達することはなく、高い電圧が加わった場合でも突起電極間のリーク電流の発生を防止することができ、リーク電流によるマイグレーションの発生を防止し、マイグレーションによる突起電極間の電気的ショートの発生を防止できる。また、テープ開口部封止用樹脂を、チップ表面封止用樹脂の形成側と反対側の面で、金属板に接触した構成とすることにより、金属板により半導体チップで発生した熱の放散性を高くすることができ、マイグレーションの発生、成長をより抑制することができる。以上から、高耐圧条件下で使用しても安定した品質の半導体装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の半導体装置を示す断面図。
【図２】本発明の実施の形態の半導体装置の第１の製造方法を示す工程断面図である。
【図３】本発明の実施の形態の半導体装置の第１の製造方法を示す工程断面図である。
【図４】本発明の実施の形態の半導体装置の第２の製造方法を示す工程断面図である。
【図５】本発明の実施の形態の半導体装置の第２の製造方法を示す工程断面図である。
【図６】従来の半導体装置を示す断面図。
【符号の説明】
１１  半導体チップ
１２  突起電極
１３  リード
１４  ソルダーレジスト
１５  有機絶縁テープ
１６  第１の封止樹脂
１７  第２の封止樹脂
１８  下支え基材（有機材料製）
１９  ボンディングステージ
２１  ボンディングツール
２２  塗布用ノズル
２３  下支え基材（金属材料製）
２４  インナーリード部
２５  封止樹脂
２６  有機絶縁テープの開口部
【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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