(57)【要約】      （修正有）【課題】スタック半導体装置の第１チップに接続したワイヤーが第１チップ上に第２チップを搭載・接着するときの荷重により両チップの隙間が制御できず、第２チップの裏面に接触して短絡の原因になる。これを回避するために隙間を大きくすると半導体装置の薄型化が損なわれるという問題点があった。【解決手段】配線基板２に第一の半導体素子３を固着後、細線１３で接続した後に素子電極と細線１３上に被覆樹脂１１を塗布し、硬化させ第二半導体素子を接着後、細線導体１３を接続後全体に被覆樹脂１１を塗布してから硬化させた後に樹脂封止した半導体装置である。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極を有する配線導体に電極を有する第一の半導体素子を接着する工程と、
前記半導体素子の電極と前記配線導体の電極間を導体で接続する工程と、
前記電極部と前記導体を樹脂で被覆する工程と、
前記被覆された樹脂を硬化する工程と、
前記第一の半導体素子面に接着樹脂を塗布する工程と、
前記第一の半導体素子上に第２の半導体素子を加圧載置する工程と、
前記第一と第二の半導体素子の接着樹脂を硬化する工程と
前記第二の半導体素子の電極と前記回路基板の電極間を導体で接続する工程と
前記回路基板上の半導体素子を樹脂封止する工程を有し、
前記工程順に処理することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
電極を有する配線導体に電極を有する第一の半導体素子を接着する工程と、
前記半導体素子の電極と前記配線導体の電極間を導体で接続する工程と、
前記電極部と前記導体を樹脂で被覆する工程と、
前記被覆された樹脂を硬化する工程と、
前記第一の半導体素子面に接着樹脂を塗布する工程と、
前記第一の半導体素子上に第二の半導体素子を加圧載置する工程と、
前記第一と第二の半導体素子の接着樹脂を硬化する工程と
前記第二の半導体素子の電極と前記回路基板の電極間を導体で接続する工程と
前記第第二の半導体素子と前記導体と前記回路基板とを樹脂で被覆する工程と、
前記回路基板上の半導体素子を樹脂封止する工程を有し、
前記工程順に処理することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記電極部と前記導体を樹脂で被覆する被覆工程と前記第一の半導体素子上に第二の半導体素子を加圧固定する工程で用いられる樹脂は、エポキシ系樹脂またはアクリル系樹脂またはビスマレイミド系樹脂のうち何れか１つであることを特徴とする請求項１乃至２の何れかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記電極部と前記導体を樹脂で被覆する工程で、シリコーン系樹脂を滴下方法または噴射方法で被覆し、
前記第一の半導体素子面に接着樹脂を塗布する工程は、エポキシ系樹脂またはアクリル系樹脂またはビスマレイミド系樹脂のうち何れか１つの選択して滴下方法で形成することを特徴とする請求項１乃至２の何れかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記電極部と前記導体が被覆された樹脂を硬化する工程は、紫外線照射、誘導加熱、マイクロ波加熱の何れかの１つまたはその組み合わせを用いて樹脂硬化させることを特徴とする求項１乃至２の何れかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第一の半導体素子上に第二の半導体素子を加圧載置する工程は、前記第一の半導体素子と前記第二の半導体素子の隙間をワイヤーが第二半導体素子に接触する程度の最小間隔になるように加圧することを特徴とする請求項１乃至２の何れかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
ほぼ同一の大きさの半導体素子を重ね合わせて固着し、前記半導体素子間の電極と前記配線導体の電極間を細線導体で接続した半導体装置であって、
少なくとも前記半導体素子電極近傍とその電極に接続された細線導体の半導体素子の外側に延在する部分に絶縁性樹脂皮膜を形成し、前記配線基板全体を樹脂封止したことを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
ほぼ同一の大きさの半導体素子を重ね合わせて固着し、前記半導体素子間の電極と前記配線導体の電極間を細線導体で接続した半導体装置であって、
前記半導体素子電極と前記細線導体を被覆した絶縁樹脂と、
前記第一半導体素子と第二半導体素子を固着する接着材と、
前記第一半導体素子と前記第二の半導体素子の電極とそれに接続した細線導体と前記配線基板を被覆した絶縁樹脂を形成し、
前記配線基板全体を樹脂封止したことを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
前記絶縁樹脂と前記接着材は、前記接着材の弾性が前記絶縁接着材の弾性よりも小さいことを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第一半導体素子電極に接続される前記細線導体は、前記第二半導体素子の裏面に接触していることを特徴とする請求項項７乃至１０の何れかに記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記導体は、Ａｕ、Ａｌ、ＣｕおよびＣｕＡｌ合金の中の少なくとも１つからなる細線またはＴＡＢテープである請求項７乃至１０の何れかに記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の半導体素子を重ね合わせたスタックド構造の半導体パッケージに係り、特に薄型化、信頼性向上に有効な半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、図９の断面図に示すように基板２に第１の半導体素子３を固定材４で接着し、ワイヤーボンディング３ａにより基板２とチップ電極と基板電極３間を接続する。次に第１の半導体素子にオーバーコート層５、固定用接着層７を塗布し、第２の半導体素子６を接着する。その後ワイヤーボンディング６ａで基板の電極とを接続し樹脂封止する。図１０は、第２チップの裏面に絶縁テープ９を接着し絶縁テープ９と第１チップ間に固定用接着層７を介して固定し、基板とチップ全体を樹脂封止している。基板２の裏面にはボール１が取り付けられている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３０８２６２
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した構造であると第１チップに接続したワイヤーが第１チップ上に第２チップを搭載・接着するときの荷重により両チップの隙間が制御できず、第２チップの裏面に接触して短絡の原因になる。これを回避するために隙間を大きくすると半導体装置の薄型化が損なわれるという問題点があった。
【０００５】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたものでありワイヤーと第２チップの裏面とが接触しても電気的なショートを防止し、かつ薄型化を可能にすることを目的とする。
【０００６】
【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以下のとおりである。
【０００７】
すなわち、本発明の半導体装置の製造方法は、電極を有する配線導体に電極を有する第一の半導体素子を接着する工程と、前記半導体素子の電極と前記配線導体の電極間を導体で接続する工程と、前記電極部と前記導体を樹脂で被覆する工程と、前記被覆された樹脂を硬化する工程と、前記第一の半導体素子面に接着樹脂を塗布する工程と、前記第一の半導体素子上に第２の半導体素子を加圧載置する工程と、前記第一と第二の半導体素子の接着樹脂を硬化する工程と、前記第二の半導体素子の電極と前記回路基板の電極間を導体で接続する工程と、前記回路基板上の半導体素子を樹脂封止する工程を有し、前記工程順に処理するものである。
【０００８】
以上のことにより、第一半導体素子と第二半導体素子を接着固定する前に第一半導体素子の電極部と導体細線を被覆樹脂で絶縁しているために第二半導体素子裏面と細線導体の電気的短絡が防止でき、更に両半導体素子間隔を最小にできる。
【０００９】
また、本発明第２の本発明の製造方法は、電極を有する配線導体に電極を有する第一の半導体素子を接着する工程と、前記半導体素子の電極と前記配線導体の電極間を導体で接続する工程と、前記電極部と前記導体を樹脂で被覆する工程と、前記被覆された樹脂を硬化する工程と、前記第一の半導体素子面に接着樹脂を塗布する工程と、前記第一の半導体素子上に第二の半導体素子を加圧載置する工程と、前記第一と第二の半導体素子の接着樹脂を硬化する工程と前記第二の半導体素子の電極と前記回路基板の電極間を導体で接続する工程と前記第第二の半導体素子と前記導体と前記回路基板とを樹脂で被覆する工程と、前記回路基板上の半導体素子を樹脂封止する工程を有し、前記工程順に処理するものである。
【００１０】
このように処理されることにより、第一半導体素子に接続される細線導体と第二半導体素子に接続される細線導体の半導体素子との電気的短絡と樹脂封止時のワイヤー変形による電気的短絡を防止できる。
【００１１】
さらに本発明の第一の半導体装置は、ほぼ同一の大きさの半導体素子を重ね合わせて固着し、前記半導体素子間の電極と前記配線導体の電極間を細線導体で接続した半導体装置であって、少なくとも前記半導体素子電極近傍とその電極に接続された細線導体の半導体素子の外側に延在する部分に絶縁性樹脂皮膜を形成し、前記配線基板全体を樹脂封止した構造である。
【００１２】
以上のことにより、第一半導体素子と第二半導体素子を接着固定する前に第一半導体素子の電極部と導体細線を被覆樹脂で絶縁しているために第二半導体素子裏面と細線導体の電気的短絡が防止でき、更に両半導体素子間隔を最小にできる。
さらに本発明の第二の半導体装置は、ほぼ同一の大きさの半導体素子を重ね合わせて固着し、前記半導体素子間の電極と前記配線導体の電極間を細線導体で接続した半導体装置であって、前記半導体素子電極と前記細線導体を被覆した絶縁樹脂と、前記第一半導体素子と第二半導体素子を固着する接着材と、前記第一半導体素子と前記第二の半導体素子の電極とそれに接続した細線導体と前記配線基板を被覆した絶縁樹脂を形成し、前記配線基板全体を樹脂封止した構造である。
【００１３】
このように処理されることにより、第一半導体素子に接続される細線導体と第二半導体素子に接続される細線導体の半導体素子との電気的短絡と樹脂封止時のワイヤー変形による電気的短絡を防止できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第一実施例）
次に、図１、図２、図３の製造工程について説明する。
【００１５】
図１（ａ）はほぼ正方形の樹脂製の配線基板２であり、配線導体（図示せず）と前記配線導体に接続する電極９と配線導体と導通しかつ半田ボール１を固着するランド１８とを備えたものである。図１（ｂ）は第１の半導体素子３をＡｇペーストのような固定材または導電性接着材４によって固着する。図１（ｃ）は第１の半導体素子の電極１０と配線基板１の電極９とを細い導体で接続する。この細い導体の材料は例えばＡｌ、Ｃｕ、Ａｕ、ＡｉＣｕ合金等であり、その接続方法はワイヤーボンディングまたはＴＡＢテープキャリアを用いた接続方法が適用できる。
【００１６】
この場合のワイヤーボンディング方法はＡｕ線を用いるボールボンディング方法が一般的であるが、第１半導体素子へのワイヤーボンディング方法は、配線基板１の電極９を先にボンディングして次に第１の半導体素子３の電極１０にボンディングする通称「逆ボンディング方法」を用いると半導体素子面に対して低角度にボンディングできるので有利である。しかし、この逆ボンディング法でも半導体素子の外周部で素子面とワイヤーの隙間は４０〜６０μｍ程度有している。
【００１７】
図１（ｄ）はワイヤーと半導体素子の表面に絶縁性樹脂を塗布するために低粘度の樹脂をディスペンサーノズルから適量滴下する方法とノズルからスプレーする方法の単独あるいはその組み合わせをして塗布する。まず、滴下方法で第１の半導体素子電極１１の接続部分について素子周辺全体にわたって枠状に滴下塗布する。図８の平面図に示すように半導体素子の周辺に沿って電極を被覆樹脂１１で覆う。この時に樹脂はエポキシ系、アクリル系樹脂の粘度を２０〜５０Ｐａ・ｓ、ビスマレイミド系樹脂、シリコーン系樹脂が選択でき、その粘度を８〜１０Ｐａ・ｓに調整したものを用いる。
すると第１の半導体素子の電極１０に接続されたワイヤー１３に毛細管現象により表面を伝わって被覆部分１２が形成される。この部分は更に前記樹脂の低分子量の成分が揮発・蒸発する成分が被覆部分と更にその先方にまで延びて薄い皮膜を形成されていることが確認されている。しかし、図面上は薄すぎるので図示はできない。この現象をブリードと呼んでいる。その後ＵＶランプ１４で紫外線を照射して樹脂を硬化させる。または周波数６〜８０ＭＨｚの電磁波による誘導加熱更に周波数３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚの電磁波によるマイクロ波加熱を用いることもできる。この作業を数回繰り返すことによって必要な厚さの絶縁樹脂を確保することができる。図１（ｆ）はスプレーで樹脂を噴射する方法を示すものである。
【００１８】
図２（ｇ）はディスペンサーノズルを用いて第一半導体素子３の表面全体に第二半導体素子６を固着する接着材として樹脂を均一に滴下して塗布する。
【００１９】
図２（ｈ）はコレットチャック１５で第二半導体素子６を真空吸着して第一半導体素子上に位置あわせして載置する。例えば半導体素子の面積が１５ｍｍ角の場合に加圧荷重３００〜５００グラムを加圧する。この状態であると半導体素子間の隙間は５０μｍ程度に狭めることができワイヤー１３と第二の半導体素子６の裏面とは接触している状態である。次いでＵＶランプ１４が取り付けられたバッチ炉またはベルト炉（図示せず）に移してＵＶ照射しながら１５０℃程度に加熱して固定用接着層７を硬化させる。さらにバッチ炉で誘導加熱またはマイクロ波加熱を用いることもできる。図２（ｉ）は第二半導体装置の電極１６と配線基板２の電極９の間をワイヤーボンディングする。その方法は、電極１５に最初にボンディングして次に配線基板２の電極９にボンディングする。通称「正ボンディング方法」を用いるのが一般的である。このようにすると半導体素子のエッヂ部に接触し難いからである。
【００２０】
また、前述した逆ボンディングをしてから図２（ｊ）のようにスプレーで樹脂を噴射することによって第二の半導体素子６とワイヤー１３と配線基板２全体に絶縁樹脂を塗布して上述した硬化方法で樹脂を硬化させる。この逆ボンディングの場合は素子電極との接触角度が低く設定できるので更に薄型化に有利である。
【００２１】
次いで、図３（ｋ）は、配線基板上の半導体素子とワイヤーに被覆された被覆樹脂１１された状態を示している。
【００２２】
図３（ｌ）は、トランスファー樹脂封止した状態を示したものである。トランスファー封止方法で、金型に載置した配線基板に軟化した高粘度のエポキシ樹脂を流動させて金型内に流入するときにワイヤーを変形させてワイヤー同士が接触したとしても電気的なショートを防止できる。
【００２３】
図３（ｍ）は、基板２の裏面にはボール１が取り付ける工程である。この方法は一般的な方法を用いるものであり説明は省略する。
【００２４】
次に、このような工程で製造された半導体装について説明する。
図４は、第一実施例である。配線基板２の中央に導電性接着材４で接着された第一半導体素子３を配置し、第一半導体素子の電極１０に接続したＡｕ線で接続したワイヤー１３を形成し、その電極１０の近傍に被覆樹脂１１を付着し、更に第二半導体素子を接着固定する接着固定層７は被覆樹脂１１と同じ材料を用いている。この時に半導体素子の裏面に接触しても電気的な短絡を防止している。接着した第１半導体素子３上の第二半導体装置の電極１６にと基板電極９に逆ボンディングして接続し、接続角度を小さく抑えてある。もちろん正ボンディングして被覆樹脂１１は、ワイヤー１３とその近傍に被覆樹脂を形成しない構造も適用できる。
【００２５】
第二実施例である図５は、第一実施例と同じ部分は省略し異なる点のみを記載する。全体の構成は同じであるが異なる点は、被覆樹脂１１と接着固定層７の材料を異ならしめて形成している。接着固定層７は熱硬化性樹脂であるエポキシ系、アクリル系、ビスマレイミド系樹脂であり、被覆樹脂１１は熱硬化性樹脂であるがシリコーン樹脂であり、ワイヤー１３全体に被覆されている。シリコーン樹脂は硬化させた後でも弾力性が大きくワイヤー１３の第二半導体素子６の裏面に接触させてもワイヤーの切断や電気的短絡を防止できる。
【００２６】
第三実施例である図６は、第二実施例の構造に対して、第二の半導体素子６とワイヤー１３と配線基板２の全面に被覆樹脂１１を塗布した構造である。
【００２７】
図７は、第二実施例の第二半導体素子裏面とワイヤー１３が接触している接触状態であるがワイヤーが樹脂で被覆されているために電気的短絡が防止できる説明図である。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の製造方法で製造された半導体装置は、第一の半導体素子電極に接続した細線導体上に被覆樹脂を塗布しているので接着材を塗布し、第二半導体素子を位置決め、加圧しても細線導体と第二半導体素子裏面に接触しても電気的短絡の恐れないので充分な荷重を掛けることができ薄型にする事ができる。
【００２９】
更に、細線導体表面全体に被覆樹脂が形成されているので樹脂封止するときの細線導体の変形による電気的な短絡を防止できる。
【００３０】
従って薄型化が可能であると共に電気的に短絡が防止でき信頼性の向上になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｆ）  本発明の製造工程図
【図２】（ｇ）〜（ｊ）  本発明の製造工程図
【図３】（ｋ）〜（ｍ）  本発明の製造工程図
【図４】第一実施例の拡大断面図
【図５】第二実施例の拡大断面図
【図６】第三実施例の拡大断面図
【図７】第二実施例の説明図
【図８】第一実施例の平面図
【図９】従来の第一実施例の断面図
【図１０】従来の第二実施例の断面図
【符号の説明】
１    半田ボール
２    基板または配線基板
３    第一の半導体素子
３ａ  ワイヤーボンディング
４    固定材または導電性接着材
５    オーバーコート層
６    第二の半導体素子
６ａ  ワイヤーボンディング
７    固定用接着層
８    樹脂封止
９    配線基板の電極
１０    第一半導体素子の電極
１１    被覆樹脂
１２    毛細管現象による被覆部分
１３    ワイヤー
１４    ＵＶランプ
１５    コレットチャック
１６    第二半導体装置の電極
１７    樹脂封止
１８    ランド
【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】
2004253529.tif 000010
【図９】
2004253529.tif 000011
【図１０】
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