(57)【要約】【課題】工程数の増大を抑制しつつ、積層される半導体チップ間の間隔を増大させる。【解決手段】粒子７が混入された絶縁性樹脂６を介して半導体チップ４ａ上に半導体チップ５ａをフェースアップ実装し、絶縁性樹脂６に混入された粒子７の大きさを、半導体チップ４ａに接続された導電性ワイヤ４ｄが半導体チップ５ａに接触しないように、半導体チップ４ａ、５ａ間の間隔を粒子７自体で保持できるように設定する。【選択図】      図１
2004296897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性ワイヤ接続用の端子が設けられた基材と、
前記基材上にフェースアップ実装され、導電性ワイヤにより前記基材に設けられた端子と電気的に接続された第１半導体チップと、
絶縁性スペーサを介して前記第１半導体チップ上に配置された第２半導体チップと、
前記絶縁性スペーサに混入され、前記第１半導体チップと前記第２半導体チップとの間隔を保持する固形部材とを備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
導電性ワイヤ接続用の端子が設けられた基材と、
前記基材上にフェースアップ実装され、導電性ワイヤにより前記基材に設けられた端子と電気的に接続された第１半導体チップと、
絶縁性樹脂を介して前記第１半導体チップ上に配置された第２半導体チップと、
前記絶縁性樹脂に混入され、前記第１半導体チップと前記第２半導体チップとの間隔を保持する固形部材とを備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
導電性ワイヤ接続用の端子が設けられた基材と、
前記基材上にフェースアップ実装された第１半導体チップと、
前記第１半導体チップに設けられた第１電極パッドと、
前記第１電極パッドと前記基材に設けられた端子とを電気的に接続する第１導電性ワイヤと、
前記第１半導体チップ上に配置された第２半導体チップと、
前記第２半導体チップに設けられた第２電極パッドと、
前記第２電極パッドと前記基材に設けられた端子とを電気的に接続する第２導電性ワイヤと、
前記第１半導体チップ上の第１導電性ワイヤを包み込むようにして、前記第１半導体チップと前記第２半導体チップとの間に設けられた絶縁性樹脂と、
前記絶縁性樹脂に混入され、前記第１半導体チップと前記第２半導体チップとの間隔を保持する固形部材と、
前記第１導電性ワイヤが接続された第１半導体チップおよび前記第２導電性ワイヤが接続された第２半導体チップを封止する封止樹脂とを備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
導電性ワイヤ接続用の端子が設けられた基材と、
前記基材上にフェースアップ実装された第１半導体チップと、
前記第１半導体チップに設けられた第１電極パッドと、
前記第１電極パッドと前記基材に設けられた端子とを電気的に接続する第１導電性ワイヤと、
前記第１半導体チップ上に配置された第２半導体チップと、
前記第２半導体チップに設けられた第２電極パッドと、
前記第２電極パッドと前記基材に設けられた端子とを電気的に接続する第２導電性ワイヤと、
少なくとも前記第２電極パッド下に存在するようにして、前記第１半導体チップと前記第２半導体チップとの間に設けられた絶縁性樹脂と、
前記絶縁性樹脂に混入され、前記第１半導体チップと前記第２半導体チップとの間隔を保持する固形部材とを備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
前記第２半導体チップの裏面全体に形成された絶縁層をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の半導体装置。
【請求項６】
前記固形部材の大きさは前記第１半導体チップと前記第２半導体チップとの間の間隔に対応して設定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の半導体装置。
【請求項７】
導電性ワイヤ接続用の端子が設けられた基材と、
前記基材上にフリップチップ実装された第１半導体チップと、
接着層を介して前記第１半導体チップ上にフェースアップ実装され、第１導電性ワイヤにより前記基材に設けられた端子と電気的に接続された第２半導体チップと、
絶縁性スペーサを介して前記第２半導体チップ上にフェースアップ実装され、第２導電性ワイヤにより前記基材に設けられた端子と電気的に接続された第３半導体チップと、
前記絶縁性スペーサに混入され、前記第２半導体チップと前記第３半導体チップとの間隔を保持する固形部材とを備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
導電性ワイヤ接続用の端子が設けられた基材と、
前記基材上にフリップチップ実装された第１半導体チップと、
接着層を介して前記第１半導体チップ上にフェースアップ実装され、第１導電性ワイヤにより前記基材に設けられた端子と電気的に接続された第２半導体チップと、
絶縁性樹脂を介して前記第２半導体チップ上にフェースアップ実装され、第２導電性ワイヤにより前記基材に設けられた端子と電気的に接続された第３半導体チップと、
前記絶縁性樹脂に混入され、前記第２半導体チップと前記第３半導体チップとの間隔を保持する固形部材とを備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
前記固形部材は、前記半導体チップよりも弾性が高い弾性体であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記固形部材は球状粒子であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記球状粒子の粒径の最大値は前記絶縁性スペーサまたは前記絶縁性樹脂の厚みと実質的に等しいことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記球状粒子の重量は、前記絶縁性スペーサまたは前記絶縁性樹脂の重量の１〜１０％であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項記載の半導体装置。
【請求項１３】
導電性ワイヤ接続用の端子が設けられた基材と、
前記基材上にフェースアップ実装され、導電性ワイヤにより前記基材に設けられた端子と電気的に接続された第１電子部品と、
絶縁性スペーサを介して前記第１電子部品上に配置された第２電子部品と、
前記絶縁性スペーサに混入され、前記第１電子部品と前記第２電子部品との間隔を保持する固形部材とを備えることを特徴とする電子デバイス。
【請求項１４】
導電性ワイヤ接続用の端子が設けられた基材と、
前記基材上にフェースアップ実装され、導電性ワイヤにより前記基材に設けられた端子と電気的に接続された第１半導体チップと、
絶縁性スペーサを介して前記第１半導体チップ上に配置された第２半導体チップと、
前記絶縁性スペーサに混入され、前記第１半導体チップと前記第２半導体チップとの間隔を保持する固形部材と、
前記基材を介して前記第１半導体チップおよび前記第２半導体チップと電気的に接続された電子部品とを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１５】
導電性ワイヤ接続用の端子が設けられた基材上に第１半導体チップをマウントする工程と、
前記基材上にマウントされた第１半導体チップと前記基材に設けられた端子とを導電性ワイヤで接続する工程と、
前記導電性ワイヤで接続された第１半導体チップ上に粒子を含む絶縁性スペーサを配置する工程と、
前記絶縁性スペーサを介して前記第１半導体チップ上に第２半導体チップを搭載する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
導電性ワイヤ接続用の端子が設けられた基材上に第１半導体チップをマウントする工程と、
前記基材上にマウントされた第１半導体チップと前記基材に設けられた端子とを導電性ワイヤで接続する工程と、
前記導電性ワイヤで接続された第１半導体チップ上に粒子を含む絶縁性樹脂を配置する工程と、
前記絶縁性樹脂を介して前記第１半導体チップ上に第２半導体チップを搭載する工程とを備えることを特徴とする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、半導体装置、電子デバイス、電子機器および半導体装置の製造方法に関し、特に、半導体チップの積層構造に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体装置では、例えば、特許文献１に開示されているように、半導体チップの３次元実装構造を実現するため、積層された半導体チップをワイヤボンド接続する方法があった。
図６は、従来の半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【０００３】
図６において、キャリア基板４１の表面には導電性ワイヤ４４ｄ、４５ｄを接続するランド４２が設けられるとともに、キャリア基板４１の裏面には突出電極４３が設けられている。また、半導体チップ４４ａ、４５ａには、導電性ワイヤ４４ｄ、４５ｄを接続する電極パッド４４ｂ、４５ｂがそれぞれ設けられている。そして、キャリア基板４１上には、接着層４４ｃを介して半導体チップ４４ａがフェースアップ実装されている。さらに、半導体チップ４４ａ上には、接着層４６ｂ、４６ｃが両面にそれぞれ設けられたミラーチップ４６ａを介して、半導体チップ４５ａがフェースアップ実装されている。ここで、ミラーチップ４６ａは、半導体チップ４４ａに設けられた電極パッド４４ｂを避けるようにして、半導体チップ４４ａ、４５ａ間に配置されている。
【０００４】
そして、キャリア基板４１上に実装された半導体チップ４４ａは、導電性ワイヤ４４ｄを介してキャリア基板４１のランド４２に電気的に接続されるとともに、ミラーチップ４６ａを介して半導体チップ４４ａ上に積層された半導体チップ４４ｂは、導電性ワイヤ４５ｄを介してキャリア基板４１のランド４２に電気的に接続されている。そして、導電性ワイヤ４４ｄ、４５ｄがそれぞれ接続された半導体チップ４４ａ、４５ａは、封止樹脂４７により封止されている。
【０００５】
ここで、半導体チップ４４ａ、４５ａ間にミラーチップ４６ａを配置することにより、半導体チップ４４ａ、４５ａ間の間隔を増加させることができる。このため、下層の半導体チップ４４ａに接続される導電性ワイヤ４４ｄが上層の半導体チップ４５ａに接触することを防止することができ、サイズが等しい半導体チップ４４ａ、４５ａを積層した場合においても、下層の半導体チップ４４ａをワイヤボンド接続することが可能となる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１０１０１６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６の半導体装置では、下層の半導体チップ４４ａをワイヤボンド接続するために、半導体チップ４４ａ、４５ａ間にミラーチップ４６ａを配置する必要があり、工程数が増大するとともに、コストアップを招くという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、工程数の増大を抑制しつつ、積層される半導体チップ間の間隔を増大させることが可能な半導体装置、電子デバイス、電子機器および半導体装置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】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、導電性ワイヤ接続用の端子が設けられた基材と、前記基材上にフェースアップ実装され、導電性ワイヤにより前記基材に設けられた端子と電気的に接続された第１半導体チップと、絶縁性スペーサを介して前記第１半導体チップ上に配置された第２半導体チップと、前記絶縁性スペーサに混入され、前記第１半導体チップと前記第２半導体チップとの間隔を保持する固形部材とを備えることを特徴とする。
【００１０】
これにより、絶縁性スペーサを介して第１半導体チップ上に第２半導体チップを積層することで、第１半導体チップと第２半導体チップと間の間隔を一定に保つことを可能としつつ、第１半導体チップと第２半導体チップとを固定することが可能となる。このため、工程数の増大を抑制しつつ、第１半導体チップと第２半導体チップと間の間隔を増大させることが可能となり、第１半導体チップと第２半導体チップとのサイズが等しい場合においても、第１半導体チップをワイヤボンド接続することが可能となる。
【００１１】
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、導電性ワイヤ接続用の端子が設けられた基材と、前記基材上にフェースアップ実装され、導電性ワイヤにより前記基材に設けられた端子と電気的に接続された第１半導体チップと、絶縁性樹脂を介して前記第１半導体チップ上に配置された第２半導体チップと、前記絶縁性樹脂に混入され、前記第１半導体チップと前記第２半導体チップとの間隔を保持する固形部材とを備えることを特徴とする。
【００１２】
これにより、絶縁性樹脂が配置された第１半導体チップ上に第２半導体チップを積層することで、第１半導体チップと第２半導体チップと間の間隔を一定に保つことを可能としつつ、第１半導体チップと第２半導体チップとを固定することが可能となる。このため、工程数の増大を抑制しつつ、第１半導体チップと第２半導体チップと間の間隔を増大させることが可能となり、第１半導体チップと第２半導体チップとのサイズが等しい場合においても、第１半導体チップをワイヤボンド接続することが可能となる。
【００１３】
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、導電性ワイヤ接続用の端子が設けられた基材と、前記基材上にフェースアップ実装された第１半導体チップと、前記第１半導体チップに設けられた第１電極パッドと、前記第１電極パッドと前記基材に設けられた端子とを電気的に接続する第１導電性ワイヤと、前記第１半導体チップ上に配置された第２半導体チップと、前記第２半導体チップに設けられた第２電極パッドと、前記第２電極パッドと前記基材に設けられた端子とを電気的に接続する第２導電性ワイヤと、前記第１半導体チップ上の第１導電性ワイヤを包み込むようにして、前記第１半導体チップと前記第２半導体チップとの間に設けられた絶縁性樹脂と、前記絶縁性樹脂に混入され、前記第１半導体チップと前記第２半導体チップとの間隔を保持する固形部材と、前記第１導電性ワイヤが接続された第１半導体チップおよび前記第２導電性ワイヤが接続された第２半導体チップを封止する封止樹脂とを備えることを特徴とする。
【００１４】
これにより、絶縁性樹脂が配置された第１半導体チップ上に第２半導体チップを積層することで、第１半導体チップと第２半導体チップと間の間隔を一定に保つことを可能としつつ、第１半導体チップ上の第１導電性ワイヤを絶縁性樹脂で固定することが可能となる。このため、第１導電性ワイヤが接続された第１半導体チップが樹脂封止される場合においても、封止樹脂の注入圧力で第１導電性ワイヤが変形することを防止することが可能となり、工程数の増大を抑制しつつ、ワイヤボンド接続された第１半導体チップ上に第２半導体チップを積層することが可能となるとともに、第１導電性ワイヤの異常接触を防止することが可能となる。
【００１５】
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、導電性ワイヤ接続用の端子が設けられた基材と、前記基材上にフェースアップ実装された第１半導体チップと、前記第１半導体チップに設けられた第１電極パッドと、前記第１電極パッドと前記基材に設けられた端子とを電気的に接続する第１導電性ワイヤと、前記第１半導体チップ上に配置された第２半導体チップと、前記第２半導体チップに設けられた第２電極パッドと、前記第２電極パッドと前記基材に設けられた端子とを電気的に接続する第２導電性ワイヤと、少なくとも前記第２電極パッド下に存在するようにして、前記第１半導体チップと前記第２半導体チップとの間に設けられた絶縁性樹脂と、前記絶縁性樹脂に混入され、前記第１半導体チップと前記第２半導体チップとの間隔を保持する固形部材とを備えることを特徴とする。
【００１６】
これにより、絶縁性樹脂が配置された第１半導体チップ上に第２半導体チップを積層することで、第１半導体チップと第２半導体チップと間の間隔を一定に保つことを可能としつつ、第２電極パッドの形成領域を絶縁性樹脂で支えることが可能となる。このため、第２電極パッド上に第２導電性ワイヤが接続される場合においても、ワイヤボンド時の超音波振動で第２半導体チップが破壊されることを防止することが可能となり、工程数の増大を抑制しつつ、ワイヤボンド接続された第１半導体チップ上に第２半導体チップを積層することが可能となるとともに、ワイヤボンドを安定して行うことが可能となる。
【００１７】
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、前記第２半導体チップの裏面全体に形成された絶縁層をさらに備えることを特徴とする。
これにより、第１半導体チップに接続された第１導電性ワイヤの高さが高くなった場合においても、第１導電性ワイヤが第２半導体チップの裏面とショートすることを防止することができ、ワイヤボンド接続された第１半導体チップ上に第２半導体チップを安定して積層することが可能となる。
【００１８】
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、前記固形部材の大きさは前記第１半導体チップと前記第２半導体チップとの間の間隔に対応して設定されていることを特徴とする。
これにより、固形部材の大きさに基づいて第１半導体チップと第２半導体チップとの間の間隔を規定することが可能となり、固形部材の大きさを変えることで、第１半導体チップと第２半導体チップとの間の間隔を制御することが可能となる。このため、工程数の増大を抑制しつつ、第１半導体チップと第２半導体チップと間の間隔を増大させることが可能となり、第１半導体チップと第２半導体チップとのサイズが等しい場合においても、ワイヤボンド接続された第１半導体チップ上に第２半導体チップを積層することが可能となる。
【００１９】
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、導電性ワイヤ接続用の端子が設けられた基材と、前記基材上にフリップチップ実装された第１半導体チップと、接着層を介して前記第１半導体チップ上にフェースアップ実装され、第１導電性ワイヤにより前記基材に設けられた端子と電気的に接続された第２半導体チップと、絶縁性スペーサを介して前記第２半導体チップ上にフェースアップ実装され、第２導電性ワイヤにより前記基材に設けられた端子と電気的に接続された第３半導体チップと、前記絶縁性スペーサに混入され、前記第２半導体チップと前記第３半導体チップとの間隔を保持する固形部材とを備えることを特徴とする。
【００２０】
これにより、絶縁性スペーサを介して第２半導体チップ上に第３半導体チップを積層することで、第２半導体チップと第３半導体チップと間の間隔を一定に保つことを可能としつつ、第２半導体チップと第３半導体チップとを固定することが可能となるとともに、高さの増大を抑制しつつ、第２半導体チップと基材との間に第１半導体チップを介装することが可能となる。このため、工程数の増大を抑制しつつ、ワイヤボンド接続された第２半導体チップ上に第３半導体チップを積層することが可能となるとともに、省スペース化を可能としつつ、半導体チップの積層数を増加させることが可能となる。
【００２１】
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、導電性ワイヤ接続用の端子が設けられた基材と、前記基材上にフリップチップ実装された第１半導体チップと、接着層を介して前記第１半導体チップ上にフェースアップ実装され、第１導電性ワイヤにより前記基材に設けられた端子と電気的に接続された第２半導体チップと、絶縁性樹脂を介して前記第２半導体チップ上にフェースアップ実装され、第２導電性ワイヤにより前記基材に設けられた端子と電気的に接続された第３半導体チップと、前記絶縁性樹脂に混入され、前記第２半導体チップと前記第３半導体チップとの間隔を保持する固形部材とを備えることを特徴とする。
【００２２】
これにより、絶縁性樹脂が配置された第２半導体チップ上に第３半導体チップを積層することで、第２半導体チップと第３半導体チップと間の間隔を一定に保つことを可能としつつ、第２半導体チップと第３半導体チップとを固定することが可能となるとともに、高さの増大を抑制しつつ、第２半導体チップと基材との間に第１半導体チップを介装することが可能となる。このため、工程数の増大を抑制しつつ、ワイヤボンド接続された第２半導体チップ上に第３半導体チップを積層することが可能となるとともに、省スペース化を可能としつつ、半導体チップの積層数を増加させることが可能となる。
【００２３】
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、前記固形部材は、前記半導体チップよりも弾性が高い弾性体であることを特徴とする。
これにより、積層された半導体チップ間にかかる応力を緩和することが可能となり、工程数の増大を抑制しつつ、半導体チップの積層構造を有する半導体装置の信頼性を向上させることが可能となる。
【００２４】
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、前記固形部材は球状粒子であることを特徴とする。
これにより、固形部材自体の傾きに依存することなく、半導体チップ間の間隔を固形部材の大きさで規定することが可能となり、半導体チップ間の間隔を規定値に保つために、固形部材を一定の方向に向けて半導体チップ上に配置する必要がなくなる。このため、固形部材が混入された絶縁性樹脂を介して半導体チップを積層することで、半導体チップ間の間隔を規定値に保つことが可能となり、工程数の増大を抑制しつつ、ワイヤボンド接続された半導体チップの積層構造を実現することが可能となる。
【００２５】
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、前記球状粒子の粒径の最大値は前記絶縁性スペーサまたは前記絶縁性樹脂の厚みと実質的に等しいことを特徴とする。
これにより、球状粒子の粒径で半導体チップ間の間隔を規定することが可能となり、球状粒子の粒径の最大値を変えることで、半導体チップ間の間隔を制御することが可能となる。このため、工程数の増大を抑制しつつ、積層された半導体チップ間の間隔を増大させることが可能となり、積層された半導体チップのサイズが等しい場合においても、ワイヤボンド接続された半導体チップの積層構造を実現することが可能となる。
【００２６】
また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、前記球状粒子の重量は、前記絶縁性スペーサまたは前記絶縁性樹脂の重量の１〜１０％であることを特徴とする。
これにより、半導体チップ間の間隔を安定して維持することを可能としつつ、絶縁性スペーサまたは絶縁性樹脂を介して半導体チップを固着させることが可能となる。
【００２７】
また、本発明の一態様に係る電子デバイスによれば、導電性ワイヤ接続用の端子が設けられた基材と、前記基材上にフェースアップ実装され、導電性ワイヤにより前記基材に設けられた端子と電気的に接続された第１電子部品と、絶縁性スペーサを介して前記第１電子部品上に配置された第２電子部品と、前記絶縁性スペーサに混入され、前記第１電子部品と前記第２電子部品との間隔を保持する固形部材とを備えることを特徴とする。
【００２８】
これにより、絶縁性スペーサを介して第１電子部品上に第２電子部品を積層することで、第１電子部品と第２電子部品と間の間隔を一定に保つことを可能としつつ、第１電子部品と第２電子部品とを固定することが可能となる。このため、工程数の増大を抑制しつつ、第１電子部品と第２電子部品と間の間隔を増大させることが可能となり、第１電子部品と第２電子部品とのサイズが等しい場合においても、第１電子部品をワイヤボンド接続することが可能となる。
【００２９】
また、本発明の一態様に係る電子機器によれば、導電性ワイヤ接続用の端子が設けられた基材と、前記基材上にフェースアップ実装され、導電性ワイヤにより前記基材に設けられた端子と電気的に接続された第１半導体チップと、絶縁性スペーサを介して前記第１半導体チップ上に配置された第２半導体チップと、前記絶縁性スペーサに混入され、前記第１半導体チップと前記第２半導体チップとの間隔を保持する固形部材と、前記基材を介して前記第１半導体チップおよび前記第２半導体チップと電気的に接続された電子部品とを備えることを特徴とする。
【００３０】
これにより、工程数の増大を抑制しつつ、ワイヤボンド接続された半導体チップの積層構造を実現することが可能となり、電子機器のコストダウンを図ることが可能となる。
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、導電性ワイヤ接続用の端子が設けられた基材上に第１半導体チップをマウントする工程と、前記基材上にマウントされた第１半導体チップと前記基材に設けられた端子とを導電性ワイヤで接続する工程と、前記導電性ワイヤで接続された第１半導体チップ上に粒子を含む絶縁性スペーサを配置する工程と、前記絶縁性スペーサを介して前記第１半導体チップ上に第２半導体チップを搭載する工程とを備えることを特徴とする。
【００３１】
これにより、絶縁性スペーサを介して第１半導体チップ上に第２半導体チップを積層することで、ワイヤボンド接続された第１半導体チップ上に第２半導体チップを積層した場合においても、導電性ワイヤが第２半導体チップに接触することを防止することが可能となり、ワイヤボンド接続された半導体チップの積層構造のコストダウンを図ることが可能となる。
【００３２】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、導電性ワイヤ接続用の端子が設けられた基材上に第１半導体チップをマウントする工程と、前記基材上にマウントされた第１半導体チップと前記基材に設けられた端子とを導電性ワイヤで接続する工程と、前記導電性ワイヤで接続された第１半導体チップ上に粒子を含む絶縁性樹脂を配置する工程と、前記絶縁性樹脂を介して前記第１半導体チップ上に第２半導体チップを搭載する工程とを備えることを特徴とする。
【００３３】
これにより、絶縁性樹脂が配置された第１半導体チップ上に第２半導体チップを積層することで、ワイヤボンド接続された第１半導体チップ上に第２半導体チップを積層した場合においても、導電性ワイヤが第２半導体チップに接触することを防止することが可能となり、ワイヤボンド接続された半導体チップの積層構造のコストダウンを図ることが可能となる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【００３５】
図１において、キャリア基板１の表面には導電性ワイヤ４ｄ、５ｄを接続するランド２が設けられるとともに、キャリア基板１の裏面には突出電極３が設けられている。なお、キャリア基板１としては、例えば、両面基板、多層配線基板、ビルドアップ基板、テープ基板またはフィルム基板などを用いることができ、キャリア基板１の材質としては、例えば、ポリイミド樹脂、ガラスエポキシ樹脂、ＢＴレジン、アラミドとエポキシのコンポジットまたはセラミックなどを用いることができる。また、突出電極３としては、例えば、Ａｕバンプ、半田材などで被覆されたＣｕバンプやＮｉバンプ、あるいは半田ボールなどを用いることができる。
【００３６】
また、半導体チップ４ａ、５ａには、導電性ワイヤ４ｄ、５ｄを接続する電極パッド４ｂ、５ｂがそれぞれ設けられ、半導体チップ５ａの裏面には、絶縁層５ｃが設けられている。なお、導電性ワイヤ４ｄ、５ｄとしては、例えば、ＡｕワイヤやＡｌワイヤなどを用いることができる。また、絶縁層５ｃとしては、例えば、絶縁シートまたは絶縁ペーストなどを用いることができる。なお、半導体チップ５ａの裏面に設けられた絶縁層５ｃはなくてもよい。
【００３７】
そして、キャリア基板１上には、接着層４ｃを介して半導体チップ４ａがフェースアップ実装されている。さらに、半導体チップ４ａ上には、粒子７が混入された絶縁性樹脂６を介して半導体チップ５ａがフェースアップ実装されている。なお、絶縁性樹脂６としては、ペースト状樹脂またはシート状樹脂を用いることができ、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂またはマレイミド系樹脂などを用いることができる。また、粒子７の粒子径は、例えば、３０〜１５０μｍφの範囲に設定することができる。
【００３８】
そして、キャリア基板１上に実装された半導体チップ４ａは、導電性ワイヤ４ｄを介してキャリア基板１のランド２に電気的に接続されるとともに、絶縁性樹脂６を介して半導体チップ４ａ上に積層された半導体チップ５ａは、導電性ワイヤ５ｄを介してキャリア基板１のランド２に電気的に接続されている。そして、導電性ワイヤ４ｄ、５ｄがそれぞれ接続された半導体チップ４ａ、５ａは封止樹脂８により封止されている。
【００３９】
ここで、絶縁性樹脂６に混入された粒子７の大きさは、半導体チップ４ａ、５ａ間の間隔を粒子７で保持することにより、導電性ワイヤ４ｄが半導体チップ５ａに接触しないように設定することができる。例えば、粒子７の大きさは、半導体チップ４ａ、５ａ間に充填される絶縁性樹脂６の厚みに一致させることができる。
【００４０】
これにより、絶縁性樹脂７が配置された半導体チップ４ａ上に半導体チップ５ａを積層することで、半導体チップ４ａ、５ａ間の間隔を一定に保つことを可能としつつ、半導体チップ４ａ、５ａを固定することが可能となる。このため、工程数の増大を抑制しつつ、半導体チップ４ａ、５ａ間の間隔を増大させることが可能となり、半導体チップ４ａ、５ａのサイズが等しい場合においても、導電性ワイヤ４ｄが接続された半導体チップ４ａ上に半導体チップ５ａを積層することが可能となる。
【００４１】
なお、絶縁性樹脂６には、大小様々の粒子７が混入されていてもよいが、粒子７の大きさの最大値は絶縁性樹脂６の厚みと実質的に等しいことが好ましい。また、絶縁性樹脂６の厚みと大きさが実質的に等しい粒子７は、少なくとも３個以上あることが好ましい。これにより、粒子７の大きさで半導体チップ４ａ、５ａ間の間隔を規定することが可能となり、粒子７の大きさの最大値を変えることで、半導体チップ４ａ、５ａ間の間隔を容易に制御することが可能となる。
【００４２】
また、粒子７の形状は球状であることが好ましい。これにより、粒子７自体の傾きに依存することなく、半導体チップ４ａ、５ａ間の間隔を粒子７の粒径だけで規定することが可能となり、半導体チップ４ａ、５ａ間の間隔を規定値に保つために、粒子７を一定の方向に向けて半導体チップ４ａ上に配置する必要がなくなる。このため、粒子７が混入された絶縁性樹脂６を介して半導体チップ４ａ、５ａを積層することで、半導体チップ４ａ、５ａ間の間隔を規定値に保つことが可能となり、工程数の増大を抑制しつつ、ワイヤボンド接続された半導体チップ４ａ、５ａの積層構造を実現することが可能となる。
【００４３】
また、粒子７は、半導体チップ４ａ、５ａよりも弾性が高い弾性体であることが好ましく、例えば、ポリスチレン系樹脂またはアクリル系樹脂などを用いることができる。これにより、積層された半導体チップ４ａ、５ａ間にかかる応力を緩和することが可能となり、工程数の増大を抑制しつつ、半導体チップ４ａ、５ａの積層構造を有する半導体装置の信頼性を向上させることが可能となる。また、粒子７の重量は、絶縁性樹脂６の重量の１〜１０％であることが好ましい。
【００４４】
図２は、図１の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
図２（ａ）において、接着層４ｃを介し、半導体チップ４ａをキャリア基板１上にフェースアップ実装する。そして、キャリア基板１上にフェースアップ実装された半導体チップ４ａのワイヤボンドを行うことにより、ランド２と電極パッド４ｂとを導電性ワイヤ４ｄで接続する。
【００４５】
次に、図２（ｂ）に示すように、導電性ワイヤ４ｄが接続された半導体チップ４ａ上に粒子７が混入された絶縁性樹脂６を配置する。なお、粒子７が混入された絶縁性樹脂６を半導体チップ４ａ上に配置する場合、例えば、ディスペンサなどを用いることができる。
次に、図２（ｃ）に示すように、粒子７が混入された絶縁性樹脂６を介し、絶縁層５ｃが裏面に設けられた半導体チップ５ａを半導体チップ４ａ上にフェースアップ実装する。そして、半導体チップ５ａを半導体チップ４ａ上に押し付け、粒子７の剛性に対抗して半導体チップ４ａ、５ａ間の間隔を狭めることができなくなるまで、絶縁性樹脂６を押し潰す。これにより、半導体チップ４ａ、５ａ間の間隔を粒子７の大きさで規定することが可能となり、粒子７の大きさを制御することで、半導体チップ４ａに接続された導電性ワイヤ４ｄに半導体チップ５ａが接触することを防止しつつ、半導体チップ４ａ上に半導体チップ５ａを積層することが可能となる。
【００４６】
そして、半導体チップ４ａ、５ａ間の間隔が粒子７で保持された状態で、絶縁性樹脂６を硬化させる。そして、半導体チップ４ａ上にフェースアップ実装された半導体チップ５ａのワイヤボンドを行うことにより、ランド２と電極パッド５ｂとを導電性ワイヤ５ｄで接続する。
次に、図１に示すように、トランスファーモールドなどの方法により、導電性ワイヤ４ｄ、５ｄでそれぞれ接続された半導体チップ４ａ、５ａを封止樹脂８で封止する。
【００４７】
図３は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
図３において、キャリア基板１１の表面には導電性ワイヤ１４ｄ、１５ｄを接続するランド１２が設けられるとともに、キャリア基板１１の裏面には突出電極１３が設けられている。また、半導体チップ１４ａ、１５ａには、導電性ワイヤ１４ｄ、１５ｄを接続する電極パッド１４ｂ、１５ｂがそれぞれ設けられ、半導体チップ１５ａの裏面には、絶縁層１５ｃが設けられている。なお、半導体チップ１５ａの裏面に設けられた絶縁層１５ｃはなくてもよい。
【００４８】
そして、キャリア基板１１上には、接着層１４ｃを介して半導体チップ１４ａがフェースアップ実装されている。さらに、半導体チップ１４ａ上には、粒子１７が混入された絶縁性樹脂１６を介して、半導体チップ１５ａがフェースアップ実装されている。
そして、キャリア基板１１上に実装された半導体チップ１４ａは、導電性ワイヤ１４ｄを介してキャリア基板１１のランド１２に電気的に接続されるとともに、絶縁性樹脂１６を介して半導体チップ１４ａ上に積層された半導体チップ１５ａは、導電性ワイヤ１５ｄを介してキャリア基板１１のランド１２に電気的に接続されている。そして、導電性ワイヤ１４ｄ、１５ｄがそれぞれ接続された半導体チップ１４ａ、１５ａは封止樹脂１８により封止されている。
【００４９】
ここで、絶縁性樹脂１６に混入された粒子１７の大きさは、半導体チップ１４ａ、１５ａ間の間隔を粒子１７で保持することにより、導電性ワイヤ１４ｄが半導体チップ１５ａに接触しないように設定することができる。また、半導体チップ１４ａ上の導電性ワイヤ１４ｄが包み込まれるように、半導体チップ１４ａ、１５ａ間に絶縁性樹脂１６を充填することができる。これにより、半導体チップ１４ａ、１５ａ間の間隔を一定に保つことを可能としつつ、半導体チップ１４ａ上の導電性ワイヤ１４ｄを絶縁性樹脂１６で固定することが可能となる。このため、導電性ワイヤ１４ｄが接続された半導体チップ１４ａが樹脂封止される場合においても、封止樹脂１８の注入圧力で導電性ワイヤ１４ｄが変形することを防止することが可能となり、工程数の増大を抑制しつつ、ワイヤボンド接続された半導体チップ１４ａ上に半導体チップ１５ａを積層することが可能となるとともに、導電性ワイヤ１４ｄの異常接触を防止することが可能となる。
【００５０】
また、半導体チップ１５ａの電極パッド１５ｂ下にも絶縁性樹脂１６が存在するように、半導体チップ１４ａ、１５ａ間に絶縁性樹脂１６を充填することができる。これにより、半導体チップ１４ａ、１５ａ間の間隔を一定に保つことを可能としつつ、電極パッド１５ｂの形成領域を絶縁性樹脂１６で支えることが可能となる。このため、電極パッド１５ｂ上に導電性ワイヤ１５ｄが接続される場合においても、ワイヤボンド時の超音波振動で半導体チップ１５ａが破壊されることを防止することが可能となり、工程数の増大を抑制しつつ、ワイヤボンド接続された半導体チップ１４ａ上に半導体チップ１５ａを積層することが可能となるとともに、ワイヤボンドを安定して行うことが可能となる。
【００５１】
図４は、本発明の第３実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
図４において、キャリア基板２１の表面には、導電性ワイヤ２５ｄ、２６ｄを接続するランド２２ａが設けられるとともに、突出電極２４ｃを接合するランド２２ｂが設けられ、キャリア基板２１の裏面には突出電極２３が設けられている。また、半導体チップ２４ａには、突出電極２４ｃが配置された電極パッド２４ｂが設けられている。また、半導体チップ２５ａ、２６ａには、導電性ワイヤ２５ｄ、２６ｄを接続する電極パッド２５ｂ、２６ｂがそれぞれ設けられ、半導体チップ２６ａの裏面には、絶縁層２６ｃが設けられている。なお、突出電極２３、２４ｃとしては、例えば、Ａｕバンプ、半田材などで被覆されたＣｕバンプやＮｉバンプ、あるいは半田ボールなどを用いることができる。また、半導体チップ２６ａの裏面に設けられた絶縁層２６ｃはなくてもよい。
【００５２】
そして、キャリア基板２１上には、突出電極２４ｃを介して半導体チップ２４ａがフリップチップ実装されている。なお、突出電極２４ｃを介して半導体チップ２４をキャリア基板２１上にフリップチップ実装する場合、例えばＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）接合、ＮＣＦ（Ｎｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）接合、ＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）接合、ＮＣＰ（Ｎｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）接合などの接着剤接合を用いるようにしてもよく、半田接合や合金接合などの金属接合を用いるようにしてもよい。
【００５３】
また、フリップチップ実装された半導体チップ２４ａの裏面上には、接着層２５ｃを介して半導体チップ２５ａがフェースアップ実装されている。さらに、半導体チップ２５ａ上には、粒子２８が混入された絶縁性樹脂２７を介して半導体チップ２６ａがフェースアップ実装されている。
そして、半導体チップ２４ａの裏面上に実装された半導体チップ２５ａは、導電性ワイヤ２５ｄを介してキャリア基板２１のランド２２ａに電気的に接続されるとともに、絶縁性樹脂２７を介して半導体チップ２５ａ上に積層された半導体チップ２６ａは、導電性ワイヤ２６ｄを介してキャリア基板２１のランド２２ａに電気的に接続されている。そして、フリップチップ実装された半導体チップ２４ａおよび導電性ワイヤ２５ｄ、２６ｄがそれぞれ接続された半導体チップ２５ａ、２６ａは、封止樹脂２９により封止されている。
【００５４】
ここで、絶縁性樹脂２７に混入された粒子２８の大きさは、半導体チップ２５ａ、２６ａ間の間隔を粒子２８で保持することにより、導電性ワイヤ２５ｄが半導体チップ２６ａに接触しないように設定することができる。また、半導体チップ２５ａ上の導電性ワイヤ２５ｄが包み込まれるように、半導体チップ２５ａ、２６ａ間に絶縁性樹脂２７を充填することができる。また、半導体チップ２６ａの電極パッド２６ｂ下にも絶縁性樹脂２７が存在するように、半導体チップ２５ａ、２６ａ間に絶縁性樹脂２７を充填することができる。
【００５５】
これにより、ワイヤボンド接続される半導体チップ２５ａ、２６ａ間の間隔を一定に保つことを可能としつつ、半導体チップ２５ａ、２６ａを固定することが可能となるとともに、高さの増大を抑制しつつ、半導体チップ２５ａとキャリア基板２１との間に半導体チップ２４ａを介装することが可能となる。このため、工程数の増大を抑制しつつ、ワイヤボンド接続された半導体チップ２５ａ上に半導体チップ２６ａを積層することが可能となるとともに、省スペース化を可能としつつ、半導体チップ２４ａ〜２６ａの積層数を増加させることが可能となる。
【００５６】
図５は、本発明の第４実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
図５において、リードフレーム３１には、半導体チップ３４ａをダイボンドするダイパッド３２が設けられるとともに、導電性ワイヤ３４ｄ、３５ｄを接続するリード３３が設けられている。また、半導体チップ３４ａ、３５ａには、導電性ワイヤ３４ｄ、３５ｄを接続する電極パッド３４ｂ、３５ｂがそれぞれ設けられ、半導体チップ３５ａの裏面には、絶縁層３５ｃが設けられている。なお、半導体チップ３５ａの裏面に設けられた絶縁層３５ｃはなくてもよい。
【００５７】
そして、リードフレーム３１のダイパッド３２上には、接着層３４ｃを介して半導体チップ３４ａがフェースアップ実装されている。さらに、半導体チップ３４ａ上には、粒子３７が混入された絶縁性樹脂３６を介して半導体チップ３５ａがフェースアップ実装されている。
そして、ダイパッド３２上にダイボンドされた半導体チップ３４ａは、導電性ワイヤ３４ｄを介してリードフレーム３１のリード３３に電気的に接続されるとともに、絶縁性樹脂３６を介して半導体チップ３４ａ上に積層された半導体チップ３５ａは、導電性ワイヤ３５ｄを介してリードフレーム３１のリード３３に電気的に接続されている。そして、導電性ワイヤ３４ｄ、３５ｄがそれぞれ接続された半導体チップ３４ａ、３５ａは、封止樹脂３８により封止されている。
【００５８】
ここで、絶縁性樹脂３６に混入された粒子３７の大きさは、半導体チップ３４ａ、３５ａ間の間隔を粒子３７で保持することにより、導電性ワイヤ３４ｄが半導体チップ３５ａに接触しないように設定することができる。また、半導体チップ３４ａ上の導電性ワイヤ３４ｄが包み込まれるように、半導体チップ３４ａ、３５ａ間に絶縁性樹脂３６を充填することができる。また、半導体チップ３５ａの電極パッド３５ｂ下にも絶縁性樹脂３６が存在するように、半導体チップ３４ａ、３５ａ間に絶縁性樹脂３６を充填することができる。
【００５９】
これにより、半導体チップ３４ａ、３５ａの積層構造をリードフレーム３１にマウントする場合においても、半導体チップ３４ａ、３５ａ間の間隔を一定に保つことを可能としつつ、導電性ワイヤ３４ｄが接続された半導体チップ３４ａ上に半導体チップ３５ａを積層することが可能となり、半導体装置のコストダウンを図ることが可能となる。
【００６０】
なお、上述した半導体装置は、例えば、液晶表示装置、携帯電話、携帯情報端末、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ＭＤ（Ｍｉｎｉ  Ｄｉｓｃ）プレーヤなどの電子機器に適用することができ、電子機器の小型・軽量化を可能としつつ、電子機器のコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図。
【図２】図１の半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図３】第２実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図。
【図４】第３実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図。
【図５】第４実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図。
【図６】従来の半導体装置の概略構成を示す断面図。
【符号の説明】
１、１１、２１  キャリア基板、２、１２、２２ａ、２２ｂ  ランド、３、１３、２３、２４ｃ  突出電極、４ａ、５ａ、１４ａ、１５ａ、２４ａ、２５ａ、２６ａ、３４ａ、３５ａ  半導体チップ、４ｂ、５ｂ、１４ｂ、１５ｂ、２４ｂ、２５ｂ、２６ｂ、３４ｂ、３５ｂ  電極パッド、４ｃ、１４ｃ、２５ｃ、３４ｃ  接着層、５ｃ、１５ｃ、２６ｃ、３５ｃ  絶縁層、４ｄ、５ｄ、１４ｄ、１５ｄ、２５ｄ、２６ｄ、３４ｄ、３５ｄ  導電性ワイヤ、６、１６、２７、３６絶縁性樹脂、７、１７、２８、３７  粒子、８、１８、２９、３８  封止樹脂、３１  リードフレーム、３２  ダイパッド、３３  リード
【図１】
2004296897.tif 000003
【図２】
2004296897.tif 000004
【図３】
2004296897.tif 000005
【図４】
2004296897.tif 000006
【図５】
2004296897.tif 000007
【図６】
2004296897.tif 000008