(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に積層された複数個の半導体チップを有する半導体装置において、一の半導体チップと前記基板との間に前記一の半導体チップよりも寸法が小さい他の半導体チップが配置され、
平面視において前記一の半導体チップの前記他の半導体チップからはみ出す領域の裏面側に設けられた補強材を有し、
前記一の半導体チップは、前記他の半導体チップに接着剤で固定されており、前記補強材は、前記接着剤と同じ材料から構成され、
平面視において、前記一の半導体チップの中央部で前記他の半導体チップと実際に接着する部分と前記補強材との間の部分であって、前記他の半導体チップの電極パッドに接続されたボンディングワイヤが通る部分には前記接着剤が塗布されるとともに、当該ボンディングワイヤが通る部分における前記接着剤の厚さが、前記接着する部分及び前記補強材よりも薄く形成されているか、又は、前記ボンディングワイヤが通る部分には、前記接着剤が塗布されていないことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記補強材の厚さは、前記接着剤の半導体チップ同士を接着する部分の厚さよりも厚い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】
前記補強材の厚さは１００乃至４００μｍであり、前記接着剤の半導体チップ同士を接着する部分の厚さは１００乃至２００μｍであ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】
前記複数個の半導体チップは、前記基板側から順に寸法が大きくなるように配置され、
前記複数個の半導体チップにおいて、互いに隣接して積層される２つの半導体チップは、いずれも、前記一の半導体チップと、前記他の半導体チップの関係にあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項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】
本発明は基板上に積層された複数個の半導体チップが設けられた半導体装置に関し、特に、寸法の縮小を図った半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、携帯電話等の実装用ケースの小型化に伴って、半導体装置の小型化が要求され、半導体チップのサイズとほぼ同程度の大きさのパッケージが開発されている。このようなパッケージは、ＣＳＰ（Chip Size Package）とよばれている。また、１つのパッケージにおけるメモリの記憶容量を大きくしたり、１つのパッケージに多数の回路機能を具備させたりするために、複数個の半導体チップが１つのパッケージ内に積層されたスタックドパッケージ構造の半導体装置も提案されている。
【０００３】
図６は従来のスタックドパッケージ構造の半導体装置を示す断面図である。従来の半導体装置においては、例えば大きさが相違する３個の半導体チップ１１、１２及び１３が積層される場合、基板１４上に最も大きい半導体チップ１１が搭載され、その上に次に大きい半導体チップ１２が搭載され、その上に最も小さい半導体チップ１３が搭載されている。基板１４の裏面にははんだボール１５が搭載され、各半導体チップ１１乃至１３に設けられた電極パッド（図示せず）は、基板１４の表面に設けられた導電パッド（図示せず）にボンディングワイヤ１６を介して接続されている。なお、導電パッドは、基板１４の内部配線を介してはんだボール１５に接続されている。更に、半導体チップ１１乃至１３は、樹脂材１７により封止されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体チップ１１乃至１３を基板１４上に積層した構造でワイヤボンディングを行うためには、基板１４の導電パッドを接続される半導体チップ毎に一定の間隔を開けて設けておく必要がある。つまり、このような一定の間隔を開けておかなければ、ボンディングワイヤ同士が接触して誤動作等が発生してしまう。このため、基板の小型化には限度があり、半導体装置の更なる小型化に対処することができないという問題点がある。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、半導体チップが積層される基板を小型化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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体装置は、基板上に積層された複数個の半導体チップを有する半導体装置において、一の半導体チップと前記基板との間に前記一の半導体チップよりも寸法が小さい他の半導体チップが配置され、
平面視において前記一の半導体チップの前記他の半導体チップからはみ出す領域の裏面側に設けられた補強材を有し、
前記一の半導体チップは、前記他の半導体チップに接着剤で固定されており、前記補強材は、前記接着剤と同じ材料から構成され、
平面視において、前記一の半導体チップの中央部で前記他の半導体チップと実際に接着する部分と前記補強材との間の部分であって、前記他の半導体チップの電極パッドに接続されたボンディングワイヤが通る部分には前記接着剤が塗布されるとともに、当該ボンディングワイヤが通る部分における前記接着剤の厚さが、前記接着する部分及び前記補強材よりも薄く形成されているか、又は、前記ボンディングワイヤが通る部分には、前記接着剤が塗布されていないことを特徴とする。
【０００７】
本発明においては、前記一の半導体チップの外縁は、平面視で前記他の半導体チップの外縁よりも外側に位置するため、寸法が小さい前記他の半導体チップ用のボンディングワイヤ及び導電パッドを寸法が大きい前記一の半導体チップ用のボンディングワイヤ及び導電パッドの内側に位置させることが可能である。このため、前記一の半導体チップと基板とを接続するボンディングワイヤ及びそのための基板の導電パッドの位置と、前記他の半導体チップと基板とを接続するボンディングワイヤ及びそのための導電パッドの位置とは、互いの制限をほとんど受けないので、基板を小型化して半導体装置全体の寸法を縮小することが可能である。
【０００８】
なお、平面視において前記一の半導体チップの前記他の半導体チップからはみ出す領域の裏面側に設けられた補強材を設けることにより、ワイヤボンディング時の前記一の半導体チップの振動等を抑制することが可能となる。このとき、前記一の半導体チップは、その直下に位置する半導体チップに接着剤で固定され、前記補強材は、前記接着剤と同じ材料から構成されていてもよい。また、前記補強材の厚さを、前記接着剤の半導体チップ同士を接着する部分の厚さよりも厚くすることが可能である。例えば、前記補強材の厚さは１００乃至４００μｍであり、前記接着剤の半導体チップ同士を接着する部分の厚さは１００乃至２００μｍである。
【０００９】
また、前記複数個の半導体チップを、前記基板側から順に寸法が大きくなるように配置することにより、互いのボンディングワイヤ及び導電パッドの位置の制限を最小限に抑えることが可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例に係る半導体装置について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の第１の実施例に係る半導体装置を示す断面図である。
【００１１】
第１の実施例においては、３個の大きさが相違する半導体チップ１、２及び３が基板４上に積層されている。より具体的には、ガラスエポキシ基板４上に最も小さい半導体チップ３が搭載されている。また、半導体チップ３上に次に小さい半導体チップ２が熱可塑性接着剤８により接着されて搭載され、更に、半導体チップ２上に最も大きい半導体チップ１が熱可塑性接着剤９により接着されて搭載されている。
【００１２】
また、半導体チップ１乃至３の各表面に設けられた電極パッド（図示せず）は、基板４の表面に設けられた導電パッド（図示せず）にボンディングワイヤ６を介して接続されている。基板４の裏面には、はんだボール５が搭載されており、導電パッドは基板４の内部配線を介してはんだボール５に接続されている。更に、半導体チップ１乃至３は、例えばエポキシ樹脂からなる樹脂材７により封止されている。
【００１３】
図２は半導体チップ１と熱可塑性接着剤９との関係を示す斜視図である。熱可塑性接着剤９は半導体チップ１の裏面に塗布されている。熱可塑性接着剤９の厚さは、半導体チップ１の中央部で半導体チップ２と実際に接着する部分９ａにおいて１００乃至２００μｍであり、平面視で半導体チップ１が半導体チップ２の外縁から突出する部分９ｂにおいて１００乃至４００μｍである。また、これらの間の部分であって半導体チップ２の電極パッドに接続されたボンディングワイヤが通る部分における熱可塑性接着剤９の厚さは極めて薄い。なお、この半導体チップ２の電極パッドに接続されたボンディングワイヤが通る部分においては、熱可塑性接着剤９が塗布されていなくてもよい。このような関係は、半導体チップ２と熱可塑性接着剤８との間でも同様である。
【００１４】
次に、上述のような構成の第１の実施例に係る半導体装置を製造する方法について説明する。
【００１５】
先ず、裏面全体に接着剤を塗布した半導体チップ３をガラスエポキシ基板４上に搭載する。次いで、半導体チップ３の表面に設けられた電極パッド（図示せず）と基板４の表面に設けられた半導体チップ３用の導電パッド（図示せず）とのワイヤボンディングを行う。
【００１６】
次に、裏面に図２に示す熱可塑性接着剤９と同様の熱可塑性接着剤８を塗布した半導体チップ２を半導体チップ３の表面上に搭載し、熱可塑性接着剤８を加熱して半導体チップ２を半導体チップ３に接合する。続いて、半導体チップ２の表面に設けられた電極パッド（図示せず）と基板４の表面に設けられた半導体チップ２用の導電パッド（図示せず）とのワイヤボンディングを行う。
【００１７】
その後、裏面に図２に示す熱可塑性接着剤９を塗布した半導体チップ３を半導体チップ２の表面上に搭載し、熱可塑性接着剤９を加熱して半導体チップ１を半導体チップ２に接合する。そして、半導体チップ１の表面に設けられた電極パッド（図示せず）と基板４の表面に設けられた半導体チップ１用の導電パッド（図示せず）とのワイヤボンディングを行う。
【００１８】
次に、例えばエポキシ樹脂からなる樹脂材７で全体を封止し、基板４にはんだボール５を搭載する。
【００１９】
このような第１の実施例によれば、半導体チップ３用の導電パッドの位置は、半導体チップ３の形状により決定される。また、半導体チップ２用の導電パッドの位置は、主に半導体チップ２の形状により決定され、半導体チップ３用の導電パッド及びボンディングワイヤの位置による制約はほとんど受けない。同様に、半導体チップ１用の導電パッドの位置は、主に半導体チップ１の形状により決定され、半導体チップ２又は３用の導電パッド及びボンディングワイヤの位置による制約はほとんど受けない。従って、基板４において最も外側に位置する半導体チップ１用の導電パッドの位置は、平面視において半導体チップ１の外縁から若干外側にずれた位置にすることができる。
【００２０】
図３は第１の実施例及び従来の半導体装置の寸法の相違を示す断面図である。
図６に示す従来の半導体装置においては、半導体チップ１１用の導電パッドの位置は、半導体チップ１１の形状により決定される。また、半導体チップ１２用の導電パッドの位置は、半導体チップ１２の形状だけでなく、半導体チップ１１用の導電パッド及びボンディングワイヤの位置により決定され、少なくとも半導体チップ１１用の導電パッドより外側にあることが必要である。同様に、半導体チップ１３用の導電パッドの位置は、半導体チップ１３の形状だけでなく、半導体チップ１２用の導電パッド及びボンディングワイヤの位置により決定され、少なくとも半導体チップ１２用の導電パッドより外側にあることが必要である。
【００２１】
従って、図３に示すように、最も大きい半導体チップ１及び１１用の導電パッドの位置は、第１の実施例と従来の半導体装置とでほとんど変わらないが、従来の半導体装置では、半導体チップ１２又は１３用の導電パッドが半導体チップ１１用の導電パッドの外側に位置するのに対し、第１の実施例では、半導体チップ２又は３用の導電パッドが半導体チップ１用の導電パッドよりも内側に位置する。つまり、第１の実施例によれば、１側部当たりこの寸法Ｓの分だけ基板４の寸法を基板１４の寸法よりも小さくすることができる。また、ボンディングワイヤ、例えばＡｕワイヤを短くすることができるので、製造コストを低減することができる。
【００２２】
また、平面視において大きい半導体チップがその下に位置する半導体チップからはみ出しているが、この領域には、比較的厚い熱可塑性接着剤が塗布されているため、高い剛性が得られる。このような接着剤を塗布しない場合には、ワイヤボンディングの際に作用する荷重によって半導体チップが変形したり、振動が発生したりして、ボンディングが困難になることがある。しかし、上述のような熱可塑性接着剤の塗布により高い剛性が得られれば、ボンディング時の変形及び振動が抑制され、ボンディング作業は特別困難なものにはならない。つまり、熱可塑性接着剤９の部分９ｂが補強材として作用する。
【００２３】
次に、本発明の第２及び第３の実施例について説明する。図４及び図５は、夫々本発明の第２、第３の実施例に係る半導体装置を示す断面図である。
【００２４】
第２の実施例においては、図４に示すように、ガラスエポキシ基板４上に、２番目に大きい半導体チップ２、最も小さい半導体チップ３及び最も大きい半導体チップ１がこの順で積層されている。
【００２５】
一方、第３の実施例においては、図５に示すように、ガラスエポキシ基板４上に、最も小さい半導体チップ３、最も大きい半導体チップ１及び２番目に大きい半導体チップ２がこの順で積層されている。
【００２６】
なお、第２及び第３の実施例においては、半導体チップ１の裏面に塗布された熱可塑性接着剤は、中央部分９ａ及び周縁部分９ｂだけであり、それらの間には接着剤が塗布されておらず、半導体チップ１の裏面が露出されている。
【００２７】
このような第２の実施例によれば、半導体チップ１用の導電パッドの位置が半導体チップ３用の導電パッドの位置による制約を若干受けるため、第１の実施例と比較すると若干基板４の寸法が大きくなるが、従来のものと比較するとその寸法を小さくすることが可能である。
【００２８】
また、第３の実施例によれば、半導体チップ２用の導電パッドの位置が半導体チップ１用の導電パッドの位置による制約を受けるため、第１の実施例と比較すると若干基板４の寸法が大きくなるが、従来のものと比較するとその寸法を小さくすることが可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、寸法が小さい半導体チップ用のボンディングワイヤ及び導電パッドを寸法が大きい半導体チップ用のボンディングワイヤ及び導電パッドの内側に位置させることができる。このため、大きい半導体チップと基板とを接続するボンディングワイヤ及びそのための基板の導電パッドの位置と、小さい半導体チップと基板とを接続するボンディングワイヤ及びそのための導電パッドの位置との互いの制限をほとんどなくすことができる。従って、基板を小型化して半導体装置全体の寸法を縮小することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る半導体装置を示す断面図である。
【図２】半導体チップ１と熱可塑性接着剤９との関係を示す斜視図である。
【図３】第１の実施例及び従来の半導体装置の寸法の相違を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施例に係る半導体装置を示す断面図である。
【図５】本発明の第３の実施例に係る半導体装置を示す断面図である。
【図６】従来のスタックドパッケージ構造の半導体装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１、２、３；半導体チップ
４；基板
５；はんだボール
６；ボンディングワイヤ
７；樹脂材
８、９；熱可塑性接着剤
【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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