(57)【要約】【課題】半導体チップの接合に対して、テープキャリアの累積ピッチ寸法ずれを最小限にして、接合位置精度を向上させる。【解決手段】デバイスホール１２ｂを有するテープからなる基材１２と、デバイスホール１２ｂに向かって延びて基材１２の表面に形成された複数の配線電極１２ａと、デバイスホール１２ｂに配置され複数の配線電極１２ａと電気的に接続された半導体チップ１１とを備え、複数の配線電極１２ａは、デバイスホール１２ｂの辺の中央部から端部へ移行するにつれて、間隔が広がるように傾斜している。これにより、配線電極１２ａの累積ピッチ寸法が変動しても、最小限の接合位置ずれで配線電極１２ａと半導体チップ１１を接続することができるので、接合信頼性を向上させることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイスホールを有するテープからなる基材と、前記デバイスホールに向かって延びて前記基材の表面に形成された複数の配線電極と、前記デバイスホールに配置され前記複数の配線電極と電気的に接続された半導体チップとを備え、前記複数の配線電極は、前記デバイスホールの辺の中央部から端部へ移行するにつれて、間隔が広がるように傾斜していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
配線電極は放射状に形成されている請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
半導体チップの電極と配線電極とがバンプを介して電気的に接続されている請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
デバイスホールを有するテープキャリアの表面に、前記デバイスホールに向かって延びる複数のインナーリードを形成し、前記デバイスホールに半導体チップを配置して前記複数のインナーリードと電気的に接続する半導体装置の製造方法であって、前記複数のインナーリードを、前記デバイスホールの辺の中央部から端部へ移行するにつれて、間隔が広がるように傾斜させるとともに、前記テープキャリアと前記半導体チップを前記インナーリードの並び方向に直交する方向に相対的にずらして接続す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】
この発明は、例えば半導体集積回路装置およびその製造方法において、特に、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）装置により半導体チップとテープキャリアとを接続した、いわゆるＴＣＰ（Tape Carrier Package）に用いられ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】
近年、半導体装置の製造の分野においては、小型化や多ピン化にともなって、半導体チップのボンディングパッド間が狭ピッチ化してきており、従来のワイヤボンディングでは対応しきれない状況になりつつある。このような状況の中で、ワイヤボンディングによる接続方法に代わるものとして、ＴＡＢテープを用いて半導体チップを搭載するようにしたＴＣＰが開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ＴＡＢテープキャリアの場合、インナーリードの間隔をワイヤボンディングが可能な限界のピッチよりも狭く形成することができるため、ボンディングパッド間の狭ピッチ化に対して優位であり、しかも、安価に対応できる。一方、ＴＣＰに用いられる半導体チップの多出力化に伴って、半導体チップのサイズが大きくなってきている。特に液晶ドライバー用の半導体チップに関しては、縦横サイズが２０ｍｍ×１．０ｍｍ〜３．０ｍｍと大きく、接合時テープキャリア長手方向のテープキャリアインナーリード累積ピッチ寸法の出来ばえが問題になっている。
【０００４】
図７は、上記した半導体集積回路装置に用いられる、従来のテープキャリアと半導体チップの要部を示すものである。従来の半導体集積回路装置の製造方法では、まず、ボンディングステージ上（図示なし）に半導体チップ１１を載置した後、その半導体チップ１１位置をボンディング装置に認識させる。次に、半導体チップ１１の上部にテープキャリア１２を配置し、テープキャリア１２のインナーリード２２ａとデバイスホール１２ｂ内の半導体チップ１１の相対位置を認識させる。上記半導体チップ１１のバンプ１１ａが形成された電極パッドとインナーリード２２ａを位置合わせして、上方からボンディングツール（図示なし）でインナーリード２２ａを押し当て、加熱、押圧して接合をする。この後、接合された半導体チップ１１とテープキャリア１２のデバイスホール１２ｂ内に保護用樹脂を流し込み、接合部の保持をさせた後、樹脂を熱硬化させ上記半導体集積回路装置を完成させる（図示なし）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１２４２５５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来の半導体集積回路装置の場合、テープキャリア１２のインナーリード２２ａ累積ピッチ寸法の出来ばえばらつきの影響により電極バンプ１１ａと位置ずれして接合されるといった問題があった。図８は、半導体チップ１１の最端部（図面左）と中央部分（図面右）の拡大図を模式的に示している。まず、図８（ａ）は、テープキャリア１２のインナーリード累積ピッチ寸法が、バンプ電極１１ａの累積ピッチ寸法に対して小さい場合、個々インナーリードピッチ（間隔）が狭くなり、最端部では電極バンプ１１ａとインナーリード２２ａが位置ずれした状態で接合される。これにより隣接間でのインナーリード２２ａと電極バンプ１１ａの短絡の可能性が増えるので接合信頼性が落ちることになる。図８（ｂ）は、同様にインナーリード２２ａ間隔が広い場合を示している。同様に隣接間での短絡の危険性が発生する。
【０００７】
そこで、従来はテープキャリア１２のインナーリード２２ａの累積ピッチ寸法の出来ばえずれを抑制するために、テープキャリア１２作成後、温湿度一定環境で一定時間寸法安定化させたり、半導体集積回路装置を製造する工程の温湿度の管理を厳しくしたりして、テープキャリア１２の初期的な寸法ずれを抑制している。しかし、インナーリード２２ａ累積ピッチ寸法出来ばえは、最大０．０５％程度の寸法変動で推移しながら製造を行っている。更に寸法精度向上のためには、テープキャリア製造工程において、テープキャリア１２の寸法出来ばえをフィードバックさせ、配線パターンの露光工程で補正を行う必要があるが、補正の頻度を上げると製造コストがかさむという問題も発生する。
【０００８】
また、半導体集積回路装置製造段階でのインナーリード２２ａと電極バンプ接合ずれの補正は、テープキャリア１２の累積ピッチ寸法が小さい場合は、テープキャリア固定冶具周辺をプリヒートしたり、冷却したりしてテープキャリア１２の熱膨張を制御して、テープキャリア１２を接合する前に意図的に寸法調整して接合するといった工夫は行っている。しかし、テープキャリア１２累積ピッチ寸法が大きい場合は、極めて接合位置調整は難しくなる。
【０００９】
上記したように、従来においては、半導体チップ電極とテープキャリアインナーリードの間に、多かれ少なかれインナーリード累積ピッチ寸法ずれが生じてしまう。
【００１０】
したがって、この発明の目的は、半導体チップの接合に対して、テープキャリアの累積ピッチ寸法ずれを最小限にして、テープキャリアパッケージのインナーリードと半導体チップの電極の接合位置精度を向上させた半導体装置およびその製造方法を提供することである。
【００１１】
【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発明の請求項１記載の半導体装置は、デバイスホールを有するテープからなる基材と、前記デバイスホールに向かって延びて前記基材の表面に形成された複数の配線電極と、前記デバイスホールに配置され前記複数の配線電極と電気的に接続された半導体チップとを備え、前記複数の配線電極は、前記デバイスホールの辺の中央部から端部へ移行するにつれて、間隔が広がるように傾斜している。
【００１２】
このように、複数の配線電極は、デバイスホールの辺の中央部から端部へ移行するにつれて、間隔が広がるように傾斜しているので、配線電極の累積ピッチ寸法が変動しても、最小限の接合位置ずれで配線電極と半導体チップを接続することができる。すなわち、半導体チップ端部の配線電極間隔と配線電極の接触角度を接合ずれに対して有効な角度に設定することにより、接合位置精度を安定化することができる。これにより、配線電極の累積ピッチ寸法ずれに対して、接合ずれを抑制し、接合信頼性を向上させ確実な接合が可能になる。
【００１３】
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、配線電極は放射状に形成されている。このように、配線電極は放射状に形成されているので、配線電極の傾きが、半導体チップの中央部から端部に向かって０度から徐々に傾斜をもたせることができる。この際、デバイスホールの辺の中央部から垂線を引き、この延長上の点を円弧の中心として設定し、この円弧の径を中心線として配線電極を容易に形成することができる。
【００１４】
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、半導体チップの電極と配線電極とがバンプを介して電気的に接続されている。このように、半導体チップの電極と配線電極とがバンプを介して電気的に接続されているので、半導体チップの電極にバンプが配置されている場合、配線電極をバンプに対して傾けて形成することで、配線電極の累積ピッチずれが発生してもより多く接合面積を確保することができる。
【００１５】
請求項４記載の半導体装置の製造方法は、デバイスホールを有するテープキャリアの表面に、前記デバイスホールに向かって延びる複数のインナーリードを形成し、前記デバイスホールに半導体チップを配置して前記複数のインナーリードと電気的に接続する半導体装置の製造方法であって、前記複数のインナーリードを、前記デバイスホールの辺の中央部から端部へ移行するにつれて、間隔が広がるように傾斜させるとともに、前記テープキャリアと前記半導体チップを前記インナーリードの並び方向に直交する方向に相対的にずらして接続する。
【００１６】
このように、複数のインナーリードを、デバイスホールの辺の中央部から端部へ移行するにつれて、間隔が広がるように傾斜させるとともに、テープキャリアと半導体チップをインナーリードの並び方向に直交する方向に相対的にずらして接続するので、請求項１の作用効果に加えて、接合位置ずれが発生した場合、半導体チップとテープキャリアのインナーリードの相対位置をずらすことにより、インナーリードと半導体チップ電極の最小間隔を改善でき、より安定した接合位置へ変更することもできる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態の半導体集積回路装置の要部を示す概略図である。
【００１８】
図１に示すように、この半導体集積回路装置は、テープキャリア１２と半導体チップ１１とからなる構造である。すなわち、デバイスホール１２ｂを有するテープからなる基材（テープキャリア）１２と、デバイスホール１２ｂに向かって延びてテープキャリア１２の表面に形成された複数の配線電極（インナーリード）１２ａと、デバイスホール１２ｂに配置され複数のインナーリード１２ａと電気的に接続された半導体チップ１１とを備え、複数のインナーリード１２ａは、デバイスホール１２ｂの辺の中央部から端部へ移行するにつれて、間隔が広がるように傾斜している。また、半導体チップ１１の電極とインナーリード１２ａとがバンプ１１ａを介して電気的に接続されている。
【００１９】
同図は、１．０ｍｍ×２０．０ｍｍ程度の半導体チップ１１にテープキャリア１２を接合した状態を概略的に示し、半導体チップ１１の最端部の接合状態（図面向かって左）と、半導体チップ１１の長辺部中央部分（図面向かって右）のインナーリード１２ａと電極バンプ１１ａの接合状態を示す。
【００２０】
テープキャリア１２とそのインナーリード１２ａ形状の詳細例を図２に示す。図２（ａ）の破線で囲った部分は、図１の半導体チップ１１の最端部分の破線で囲った部分の拡大である。ここでは、インナーリード１２ａが、デバイスホール１２ｂ端部から電極バンプ１１ａに向かって傾斜を持ちながら延びている。このときの電極バンプ１１ａのサイズは７０μｍ×３０μｍ、電極間隔は４５μｍピッチで半導体チップ１１の一方の長辺に４２０本の電極バンプ１１ａが配置されている。また、半導体チップ１１のもう一方の長辺には、６０本程度の電極バンプ１１ａが配置され、均一なピッチ間隔で配列させる。この時、図２（ｂ）に示す最端部インナーリード１２ａの電極バンプ１１ａに対する傾き１０１ｆは１１°傾けて形成しており、インナーリード１２ａの間隔ピッチは４６．４μｍ、幅は２０μｍで形成する。
【００２１】
また、この時のテープキャリア１２の作成に使用する配線導体は銅Ｃｕを使用し、Ｃｕ材厚は１５μｍ、絶縁テープベース基材は７５μｍ厚のポリイミド基材を使用した。このインナーリード１２ａでデバイスホール１２ｂの端部からのインナーリード突き出し長さを電極バンプ１１ａの先端までとすると、インナーリード１２ａを傾斜させた電極バンプ１１ａ上のインナーリード部分で、平行四辺形を設計図面上作成すると、電極バンプ１１ａサイズ７０μｍ×３０μｍと重ね合わせた電極バンプ１１ａの両側の長辺端部でインナーリード１２ａがそれぞれ２．５μｍ程度のはみ出し１０１ｇができる。
【００２２】
一方、半導体チップ１１の中央部分で、チップ最端部から２１０番目のインナーリード１２ａは、電極バンプ１１ａと平行に形成され、リード間隔は、４４．６μｍで形成させる。これらインナーリード１２ａは、半導体チップ１１の長辺最端部へ向かって、インナーリード１２ａと電極バンプ１１ａの傾きが、０度から徐々に傾斜をもたせ、最端部は１１°程度まで傾かせるとともに、インナーリード１２ａの隣接間隔ピッチも４４．６μｍから徐々に間隔を広げ、最端部では４６．４μｍまで変化させている。
【００２３】
図３は、この発明の実施の形態においてインナーリード１２ａの電極バンプ１１ａとの傾斜角度と隣接間隔ピッチの設計方法を示す概略図である。図３に示すように、まずインナーリード１２ａが４２０本配置されるデバイスホール１２ｂの長辺中央部から、垂線を引き、この延長上の点を円の中心１０１ａとして設定する。本実施の形態では、４２０本の多数リード側電極バンプ累積ピッチ寸法、４５μｍ×４１９＝１８．８５５ｍｍの２．５倍の位置を円の中心１０１ａとして計算を行った。この時、４２０本の各インナーリード１２ａは２２．６°の角度の中に均一に放射状に配置するようになるので、１インナーリードピッチ当たり０．０４６°である。この角度をインナーリード１２ａの中心線として、デバイスホール１２ｂと交わった交点から各インナーリード１２ａを形成する。
【００２４】
インナーリード突き出し長さは、デバイスホール１２ｂの長辺中央部分から電極バンプ先端部までの長さに、１５μｍ程度を加算した長さであり、かつ各インナーリード１２ａが交わる平行線１０１ｃで切り取られる長さである。平行線１０１ｃはデバイスホール１２ｂの長辺と平行な線である。ここで１５μｍは、組立の際、インナーリード１２ａのエッジ部分と半導体チップ１１が接触しないようにインナーリード１２ａにフォーミングを掛けるのであるが、このフォーミング量を考慮した数値である。図２でも説明したが、このルールでデバイスホール１２ｂの中央部部分のインナーリード間隔ピッチ１０１ｄは、４４．６μｍ、同様に最端部間隔ピッチ１０１ｅは、４６．４μｍ、傾斜角度１１．３°程度になる。これを全てのインナーリード１２ａで同様に計算を行って形成する。
【００２５】
デバイスホール１２ｂのもう一方の短辺のインナーリード１２ａであるが、リード本数も少なく電極バンプ１１ａ自体も大きく形成が出来るので、こちらは従来のインナーリード１２ａを形成する。短辺側も同様にインナーリード突出し長さ等を設計し、通常のインナーリード１２ａを形成する。
【００２６】
図４は、この発明の実施の形態のテープキャリア１２を用いた半導体集積回路装置にあって、接合状態の具体例を示す概略図である。図４（ａ）で、インナーリード１２ａと電極バンプ１１ａの接合面積は、従来の接合方法の接合面積である図９（ａ）と比べて差はない。しかし、テープキャリアインナーリード累積ピッチずれが発生している場合、図４（ｂ），（ｃ）では、図面で塗りつぶした接合面積部分である接合領域１０２が、従来のずれた接合の場合、図９（ｂ），（ｃ）の接合領域１０２ａと比較してより多く接合面積を確保することが出来る。また、従来の図９（ｂ），（ｃ）の接合ポイントがずれている場合、隣接インナーリード２２ａと電極バンプ１１ａの間隔が、電極上の全ての領域で狭く、隣接間での短絡不良が発生する可能性が高くなる。一方、本実施の形態のインナーリード１２ａでは、ずれた場合も隣接電極と一部分は間隔が上記と同様に狭くなるが、それ以外は、ギャップが確保でき短絡する確率は低くなる。
【００２７】
図５および図６は、この発明の実施の形態のテープキャリア１２を用いた製造方法において、半導体装置の接合状態の説明図である。矢印の方向（インナーリードの並び方向に直交する方向）にテープキャリア１２と半導体チップ１１を相対的にずらして接合位置を補整してやることにより、インナーリード１２ａと電極バンプ１１ａの導電体の最小間隔１０３を１０３ａへ改善することが出来る。この場合、図５はインナーリード累積ピッチずれが小さいとき、図６はインナーリード累積ピッチずれが大きいときを示す。この方法により、本実施の形態の効果を更に増すことが出来、確実な接合が可能となる。相対的にずらす量であるが、半導体チップ１１上の他３辺の、電極バンプ１１ａのサイズを大きく取ることにより、ずれ許容量を大きくすることが出来る。
【００２８】
以上、詳述したようにこの実施の形態によれば、半導体集積回路装置の製造装置を大きな改造することなく、半導体チップとテープキャリアとの接合を良好に行うことが可能な半導体集積回路装置およびその製造方法を提供できる。また、図３において、本実施の形態のインナーリード１２ａを形成する際の基準円の中心１０１ａをどこに取るかを組み合わせることにより、更に本実施の形態の効果が確実になる。
【００２９】
【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、複数の配線電極は、デバイスホールの辺の中央部から端部へ移行するにつれて、間隔が広がるように傾斜しているので、配線電極の累積ピッチ寸法が変動しても、最小限の接合位置ずれで配線電極と半導体チップを接続することができる。すなわち、半導体チップ端部の配線電極間隔と配線電極の接触角度を接合ずれに対して有効な角度に設定することにより、接合位置精度を安定化することができる。これにより、配線電極の累積ピッチ寸法ずれに対して、接合ずれを抑制し、接合信頼性を向上させ確実な接合が可能になる。
【００３０】
請求項２では、配線電極は放射状に形成されているので、配線電極の傾きが、半導体チップの中央部から端部に向かって０度から徐々に傾斜をもたせることができる。この際、デバイスホールの辺の中央部から垂線を引き、この延長上の点を円弧の中心として設定し、この円弧の径を中心線として配線電極を容易に形成することができる。
【００３１】
請求項３では、半導体チップの電極と配線電極とがバンプを介して電気的に接続されているので、半導体チップの電極にバンプが配置されている場合、配線電極をバンプに対して傾けて形成することで、配線電極の累積ピッチずれが発生してもより多く接合面積を確保することができる。
【００３２】
この発明の請求項４記載の半導体装置の製造方法によれば、複数のインナーリードを、デバイスホールの辺の中央部から端部へ移行するにつれて、間隔が広がるように傾斜させるとともに、テープキャリアと半導体チップをインナーリードの延出方向に相対的にずらして接続するので、請求項１の作用効果に加えて、接合位置ずれが発生した場合、半導体チップとテープキャリアのインナーリードの相対位置をずらすことにより、インナーリードと半導体チップ電極の最小間隔を改善でき、より安定した接合位置へ変更することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の半導体装置の要部を示す概略図である。
【図２】この発明の実施の形態の半導体装置最端部を示す拡大図である。
【図３】この発明の実施の形態においてインナーリードの設計方法を示す概略図である。
【図４】この発明の実施の形態の半導体装置の接合状態の具体例を示す概略図である。
【図５】この発明の実施の形態の半導体装置の接合状態の説明図である。
【図６】この発明の実施の形態の半導体装置の接合状態の説明図である。
【図７】従来の半導体装置の要部を示す概略図である。
【図８】従来の半導体装置の最端部と中央部分の接合状態を示す説明図である。
【図９】図４と比較するための従来の半導体装置の最端部を示す概略図である。
【符号の説明】
１１  半導体チップ
１１ａ  電極バンプ
１２  テープキャリア
１２ａ  インナーリード
１２ｂ  デバイスホール
１０１  インナーリードを形成するための仮想円
１０１ａ  上記仮想円の中心
１０１ｂ  上記仮想円の半径
１０１ｃ  上記仮想円からテープキャリアデバイスホール内のインナーリード突き出し長さを結んだ線（仮想円の中心から引いた垂線と直交する）
１０１ｄ  デバイスホールセンター付近のインナーリード間隔
１０１ｅ  デバイスホール最端部インナーリード間隔
１０１ｆ  インナーリード傾斜角度
１０１ｇ  インナーリードの電極バンプ上からのはみ出し
１０２  接合領域
１０２ａ  従来の接合領域
１０３  インナーリードと電極バンプ間隔の最狭ポイント
１０３ａ  改善後インナーリードと電極バンプ間隔の最狭ポイント
【図１】
2004200376.tif 000003
【図２】
2004200376.tif 000004
【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】
2004200376.tif 000009
【図８】
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【図９】
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