(57)【要約】【課題】製造歩留まりが高い半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置の製造において、主面に電極パッドを有する半導体チップと、主面に電極パッドを有する配線基板と、配線が固定されたキャップ部材であって、前記配線の一端側の接続部が前記半導体チップの電極バッドに対応して配置され、前記配線の他端側の接続部が前記配線基板の電極パッドに対応して配置されたキャップ部材とを準備する（ａ）工程と、前記配線基板の主面に前記半導体チップを固定する（ｂ）工程と、配線基板の主面に固定された前記半導体チップを前記キャップ部材で覆うようにして、前記半導体チップの電極パッドと前記配線の一端側の接続部との接続、及び前記配線基板の電極パッドと前記配線の他端側の接続部との接続を行う（ｃ）工程とを有する。【選択図】　　　　図１
2004014605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面に電極パッドを有する半導体チップと、主面に電極パッドを有する配線基板と、配線が固定されたキャップ部材であって、前記配線の一端側の接続部が前記半導体チップの電極パッドに対応して配置され、前記配線の一端側とは反対側に位置する他端側の接続部が前記配線基板の電極パッドに対応して配置されたキャップ部材とを準備する（ａ）工程と、
前記配線基板の主面に前記半導体チップを固定する（ｂ）工程と、
配線基板の主面に固定された前記半導体チップを前記キャップ部材で覆うようにして、前記半導体チップの電極パッドと前記配線の一端側の接続部との接続、及び前記配線基板の電極パッドと前記配線の他端側の接続部との接続を行う（ｃ）工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｃ）工程の後に、前記配線基板と前記キャップ部材との間に樹脂を充填する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体チップの電極パッドと前記配線の一端側の接続部との接続、及び前記配線基板の電極パッドと前記配線の他端側の接続部との接続は、導電性の接着材を介在して行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体チップの電極パッドと前記配線の一端側の接続部との接続、及び前記配線基板の電極パッドと前記配線の他端側の接続部との接続は、樹脂に多数の導電性粒子が分散して混入された異方導電性樹脂を介在して行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
主面に電極パッドを有する配線基板と、
主面に電極パッドを有する半導体チップであって、前記配線基板の主面に固定された半導体チップと、
前記半導体チップ覆うようにして前記配線基板の主面に固定されたキャップ部材と、
前記キャップ部材に固定された配線であって、一端側の接続部が前記半導体チップの電極パッドに接続され、前記一端側とは反対側に位置する他端側の接続部が前記配線基板の電極パッドに接続された配線とを有することを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置に関し、特に、フェイスアップ構造の半導体装置に適用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置として、例えばＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ）型と呼称される半導体装置が知られている。このＢＧＡ型半導体装置は、インターポーザと呼ばれる配線基板の主面側に半導体チップを搭載し、配線基板の主面と反対側に位置する裏面側に外部接続用端子として複数の半田バンプを配置したパッケージ構造になっている。
【０００３】
ＢＧＡ型半導体装置においては、種々な構造のものが開発され、製品化されているが、大別するとフェイスアップ構造とフェイスダウン構造に分類される。フェイスアップ構造では、半導体チップの主面に配置された電極パッドと、インターポーザの主面に配置された電極パッドとの電気的な接続をボンディングワイヤで行っている。フェイスダウン構造では、半導体チップの主面に配置された電極パッドと、インターポーザの主面に配置された電極パッドとの電気的な接続をこれらの電極パッド間に介在された半田バンプで行っている。
【０００４】
なお、フェイスアップ構造のＢＧＡ型半導体装置については、例えば、特開平２００１−１４４２１４号公報に開示されている。
また、フェイスダウン構造のＢＧＡ型半導体装置については、例えば、特開平６−３４９８３号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
フェイスアップ構造のＢＧＡ型半導体装置は、半導体チップ、ボンディングワイヤ等を樹脂封止体で封止したパッケージ構造になっている。樹脂封止体の形成においては、大量生産に好適なトランスファ・モールディング法が用いられている。
【０００６】
トランスファ・モールディング法では、成形金型のキャビティの内部に樹脂を加圧注入して樹脂封止体を形成するため、半導体チップの電極パッドとインターポーザの電極パッドとを電気的に接続したボンディングワイヤの形状が樹脂の流れによって変形するといったワイヤ流れが生じ易い。ワイヤ流れの発生は、隣り合うボンディングワイヤ同士が短絡し、半導体装置の製造歩留まりを低下させる要因となる。ワイヤ流れはボンディングワイヤの長さに比例して発生し易くなる。
【０００７】
また、ワイヤボンディングでは一本ずつ接続する必要があるため、生産効率が悪い。
【０００８】
本発明の目的は、半導体装置の製造歩留まりの向上を図ることが可能な技術を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、半導体装置の生産効率を高めることが可能な技術を提供することにある。
【００１０】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
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、下記のとおりである。
【００１２】
（１）本発明の半導体装置の製造は、主面に電極パッドを有する半導体チップと、主面に電極パッドを有する配線基板と、配線が固定されたキャップ部材であって、前記配線の一端側の接続部が前記半導体チップの電極バッドに対応して配置され、前記配線の一端側とは反対側に位置する他端側の接続部が前記配線基板の電極パッドに対応して配置されたキャップ部材とを準備する（ａ）工程と、
前記配線基板の主面に前記半導体チップを固定する（ｂ）工程と、
配線基板の主面に固定された前記半導体チップを前記キャップ部材で覆うようにして、前記半導体チップの電極パッドと前記配線の一端側の接続部との接続、及び前記配線基板の電極パッドと前記配線の他端側の接続部との接続を行う（ｃ）工程とを有する。
【００１３】
（２）本発明の半導体装置は、主面に電極パッドを有する配線基板と、
主面に電極パッドを有する半導体チップであって、前記配線基板の主面に固定された半導体チップと、
前記半導体チップ覆うようにして前記配線基板の主面に固定されたキャップ部材と、
前記キャップ部材に固定された配線であって、一端側の接続部が前記半導体チップの電極パッドに接続され、前記一端側とは反対側に位置する他端側の接続部が前記配線基板の電極パッドに接続された配線とを有する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の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符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１５】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１である半導体装置の概略構成を示す断面図であり、
図２は図１のキャップ部材の内側の概略構成を示す平面図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態１の半導体装置１ａは、インターポーザ（配線基板）４の主面側に半導体チップ２を搭載し、インターポーザ４の主面とは反対側に位置する裏面側（主面と対向する裏面側）に外部接続用端子としてボール状の半田バンプ１５を複数配置したＢＧＡ型のパッケージ構造になっている。
【００１７】
半導体チップ２は、その厚さ方向と交差する平面形状が方形状で形成され、本実施形態では長方形になっている。半導体チップ２には集積回路として例えばＤＲＡＭ（ＤｙｎａｍｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）からなる記憶回路が内蔵されている。半導体チップ２の互いに反対側に位置する主面（回路形成面）及び裏面のうちの主面には、複数の電極パッド３が設けられている。複数の電極パッド３は、半導体チップ２の長手方向（長辺方向）の中心線に沿って一列状に配置されている。
【００１８】
半導体チップ２は、その裏面とインターポーザ４の主面との間に接着材１２を介在してインターポーザ４の主面に接着固定されている。
【００１９】
インターポーザ４は、その厚さ方向と交差する平面形状が方形状で形成され、本実施形態では長方形になっている。インターポーザ４は、図示していないが、例えば主面、裏面及び内部に配線を有する多層配線構造になっている。インターポーザ４の主面には複数の配線の夫々の一部分からなる複数の電極パッド５が設けられており、図示していないがインターポーザ４の裏面にも複数の配線の夫々の一部分からなる複数の電極パッドが設けられている。
【００２０】
インターポーザ４の裏面側に配置された複数の半田バンプ１５は、インターポーザ４の裏面に設けられた複数の電極パッドに夫々電気的にかつ機械的に接続されている。
【００２１】
複数の電極パッド５は、半導体チップ２の周囲に配置されている。複数の電極パッド５は２つのパッド群に分かれて配置され、一方のパッド群の電極パッド５は半導体チップ２の一対の二つの長辺のうちの一方の長辺に沿って配列され、他方のパッド群の電極パッド５は半導体チップ２の他方の長辺に沿って配列されている。
【００２２】
半導体チップ２はインターポーザ４の主面に固定されたキャップ部材７で覆われ、インターポーザ４とキャップ部材７とで形成されるキャビティの内部に充填された樹脂１４によって封止されている。キャップ部材７としては例えば樹脂性のキャップ部材を用いており、樹脂１４としては例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂を用いている。
【００２３】
キャップ部材７は、半導体チップ２の主面と向かい合う天井部分７ａと、この天井部分７ａと一体化され、かつ半導体チップ２の側面と向かい合う脚部分７ｂとを有する構成になっている。キャップ部材７の脚部分７ｂはインターポーザ４の主面と向かい合う装着部分に凸部１０を有し、この凸部１０はインターポーザ４の主面に設けられた凹部６に嵌め込まれている。インターポーザ４の凹部６にキャップ部材７の凸部１０を嵌め込むことにより、キャップ部材７の位置決めがなされる。また、インターポーザ４の凹部６とキャップ部材７の凸部１０との嵌め込みによる保持力によってキャップ部材７はインターポーザ４に固定される。
【００２４】
図１及び図２に示すように、キャップ部材７は、その内側の壁面に絶縁性フィルム８を介在して接着固定された複数の配線９を有する構成になっている。複数の配線９は、夫々の一端側の接続部が半導体チップ２の複数の電極パッド３に対応して配置され、夫々の一端側とは反対側に位置する夫々の他端側の接続部がインターポーザ４の複数の電極パッド５に対応して配置されている。
【００２５】
複数の配線９の夫々の一端側の接続部は導電性の接着材１３を介在して半導体チップ２の複数の電極パッド３に夫々電気的にかつ機械的に接続され、複数の配線９の夫々の他端側の接続部は導電性の接着材１３を介在してインターポーザ４の複数の電極パッド５に夫々電気的にかつ機械的に接続されている。
【００２６】
次に、半導体装置１ａの製造について、図３乃至図６を用いて説明する。図３乃至図６は、半導体装置１ａの製造工程中における断面図である。
【００２７】
まず、半導体チップ２、インターポーザ４、キャップ部材７等を準備し、その後、図３に示すように、インターポーザ４の主面に接着材１２を介在して半導体チップ２を接着固定する。半導体チップ２の接着固定は、半導体チップ２の裏面がインターポーザ４の主面と向かい合う状態で行う。
【００２８】
次に、図４に示すように、半導体チップ２の電極パッド３上及びインターポーザ４の電極パッド５上に導電性の接着材１３ａを塗布する。導電性の接着材１３ａとしては、例えばペースト状の半田（クリーム半田）を用いる。
【００２９】
次に、図５に示すように、半導体チップ２をキャップ部材７で覆うようにしてキャップ部材７の凸部１０をインターポーザ４の凹部６に嵌め込み、半導体チップ２の電極パッド３と配線９の一端側の接続部との接続、及びインターポーザ４の電極パッド５と配線９の他端側の接続部との接続を行う。これらの電極パッドと配線との接続は、図５に示すように、ヒートステージ１６上にインターポーザ４を配置してインターポーザ４をヒートステージ１６で加熱し、図示していないがキャップ部材７を圧着用ツールで加熱しながら圧着して行う。インターポーザ４及びキャップ部材７の加熱は、接着材１３ａが溶融する程度の温度範囲で行う。この工程により、キャップ部材７は凸部１０と凹部６との嵌め込みによってインターポーザ４に固定される。また、半導体チップ２の電極パッド３と配線９の一端側の接続部、並びにインターポーザ４と配線９の他端側の接続部は導電性の接着材１３を介在して電気的にかつ機械的に接続される。
【００３０】
次に、図６に示すように、インターポーザ４とキャップ部材７とで形成されるキャビティの内部に樹脂１４を充填する。樹脂１４としては、例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂を用いる。
【００３１】
この後、インターポーザ４の裏面の電極パッド上に半田バンプ１５を形成することにより、本実施形態の半導体装置１ａはほぼ完成する。
【００３２】
本実施形態において、半導体チップ２の電極パッド３とインターポーザ４の電極パッド５との電気的な接続は、ボンディングワイヤではなく、キャップ部材７に固定された配線９で行っている。また、半導体チップ２の封止は、トランスファ・モールディング法による樹脂封止体ではなく、インターポーザ４とキャップ部材７との間に充填された樹脂１４で行っている。したがって、従来のように、半導体チップの電極パッドとインターポーザの電極パッドとを電気的に接続したボンディングワイヤの形状が樹脂の流れによって変形するといったワイヤ流れによるショート不良が無いため、半導体装置の製造歩留まりが高くなる。
【００３３】
また、半導体チップ２の複数の電極パッド３とインターポーザ４の複数の電極パッド５との夫々の電気的な接続は、複数の配線９で一括して行っている。したがって、従来のように、ボンディングワイヤで一本ずつ接続する場合と比べて、半導体装置の生産効率が良くなる。
【００３４】
なお、本実施形態１では、インターポーザ４とキャップ部材７との間に樹脂１４を充填して半導体チップ２を封止する例について説明したが、キャップ部材７だけでも、半導体チップ２の電極パッド３とインターポーザ４の電極パッドとを電気的に接続する導電経路、並びに半導体チップ２を保護できるので、信頼性に問題が無ければ樹脂１４の充填は行わなくとも良い。この場合、製造工程数を削減できるので、製造コストを下げることができる。
【００３５】
また、本実施形態１では、インターポーザ４の凹部６とキャップ部材７の凸部１０との嵌め込みによる保持力によってインターポーザ４にキャップ部材７を固定する例について説明したが、キャップ部材７は接着材によって接着固定しても良い。
【００３６】
また、本実施形態１では、半導体チップ２の電極パッド３並びにインターポーザ４の電極パッド５と配線９とを接続する接着材１３ａとしてペースト状の半田を用いた例について説明したが、接着材１３ａとしては他のものを用いても良い。
【００３７】
（実施形態２）
図７は、本発明の実施形態２である半導体装置の概略構成を示断面図である。
【００３８】
図７に示すように、本実施形態２の半導体装置１ｂは、基本的に前述の実施形態１の半導体装置１ａと同様の構成になっており、以下の構成がことなっている。
【００３９】
すなわち、半導体チップ２の電極パッド２と配線９の一端側の接続部との電気的な接続、並びにインターポーザ４の電極パッド５と配線９の他端側の接続部との電気的な接続は、樹脂に多数の導電粒子が混入された異方導電性樹脂１７を介在して行われている。異方導電性樹脂１７としては、例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂からなるものを用いている。
【００４０】
半導体装置１ｂの製造は、例えば半導体チップ２の主面上に、ペースト状の右方導電性樹脂を塗布した後、半導体チップ２をキャップ部材７で覆うようにしてキャップ部材７の凸部１０をインターポーザ４の凹部６に嵌め込み、半導体チップ２の電極パッド３と配線９の一端側の接続部との接続、及びインターポーザ４の電極パッド５と配線９の他端側の接続部との接続を行う。これらの電極パッドと配線９との接続は、前述の実施形態１と同様に、ヒートステージ１６上にインターポーザ４を配置してインターポーザ４をヒートステージ１６で加熱し、図示していないがキャップ部材７を圧着用ツールで加熱しながら圧着して行う。半導体チップ２の電極パッド３並びにインターポーザ４の電極パッド５と配線９との接続は、これらの間に介在された異方導電性樹脂１７によって行われる。本実施形態２においても、前述の実施形態１と同様の効果が得られる。
【００４１】
（実施形態３）
図８は、本発明の実施形態３である半導体装置の概略構成を示す断面図である。本実施形態３は、リードフレームを用いて製造される半導体装置に本発明を適用した例である。
【００４２】
図８に示すように、本実施形態３の半導体装置１ｃは、封止部材２２の凹部と封止部材２３の凹部とで形成されるキャビティ２４の内部に半導体チップ２を配置したパッケージ構造になっている。半導体チップ２は、その裏面とダイパッド２１との間に接着材１２を介在してダイパッド２１に接着固定されている。半導体チップ２の周囲には、キャビティ２４の内外に亘って延在する複数のリード２０が配置されている。
【００４３】
封止部材２２は、その内側の壁面に絶縁性フィルム８を介在して接着固定された複数の配線９を有する構成になっている。複数の配線９は、夫々の一端側の接続部が半導体チップ２の複数の電極パッド３に対応して配置され、夫々の一端側とは反対側に位置する夫々の他端側の接続部が複数のリード２０の一端側の接続部に対応して配置されている。
【００４４】
複数の配線９の夫々の一端側の接続部は導電性の接着材１３を介在して半導体チップ２の複数の電極パッド３に夫々電気的にかつ機械的に接続され、複数の配線９の夫々の他端側の接続部は導電性の接着材１３を介在して複数のリード２０の一端側の接続部に夫々電気的にかつ機械的に接続されている。
【００４５】
半導体チップ２、ダイパッド２１、半導体チップ２の電極パッド３と配線９との接続部、並びにリード２０と配線９との接続部等は、キャビティ２４の中に充填された樹脂１４によって封止されている。
【００４６】
このように構成された半導体装置１ｃにおいても本発明を適用することにより、前述の実施形態１と同様の効果が得られる。
【００４７】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記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において種々変更可能であることは勿論である。
【００４８】
【発明の効果】
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、下記のとおりである。
【００４９】
本発明によれば、製造歩留まりが高い半導体装置を提供できる。
【００５０】
本発明によれば、生産効率が良い半導体装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１である半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１のキャップ部材の内側の概略構成を示す平面図である。
【図３】本発明の実施形態１である半導体装置の製造工程中における断面図である。
【図４】図３に続く半導体装置の製造工程中における断面図である。
【図５】図４に続く半導体装置の製造工程中における断面図である。
【図６】図５に続く半導体装置の製造工程中における断面図である。
【図７】本発明の実施形態２である半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】本発明の実施形態３である半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃ…半導体装置、２…半導体チップ、３…電極パッド、４…インターポーザ（配線基板）、５…電極パッド、６…凹部、７…キャップ部材、８…絶縁性フィルム、９…配線、１０…凸部、１２，１３…接着材、１４…樹脂、１５…半田バンプ、１６…ヒートステージ、１７…異方導電性樹脂。
【図１】
2004014605.tif 000003
【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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