(57)【要約】【課題】  従来のリードフレームを用い、半導体チップを複数個実装して１パッケージにした半導体装置は、半導体チップ間を接続するブリッヂがアイランド状に形成されるため、接着テープを用いてブリッヂを支持しなければならなかった。【解決手段】  ダイパッド５０、５１、外部接続電極５２およびブリッヂ５３等は、ハーフエッチングされた後、絶縁性樹脂を被覆するため、支持リードや接着テープ等の連結部材を採用することなく１パッケージが可能となる。しかも支持基板を採用することなく製造できるので、薄型で、放熱性の優れた半導体装置となる。【選択図】  図１
2005109519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
お互いが電気的に接続され、フェイスダウンで配置される第１の半導体チップおよび第２の半導体チップと、
前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップを電気的に接続するブリッヂと、
前記第１の半導体チップおよび前記第２の半導体チップの電極の下方に設けられ、裏面の少なくとも一部が外部との接続電極となる外部接続電極と、
前記第１の半導体チップ、前記第２の半導体チップ、前記ブリッジおよび前記外部接続電極を封止する絶縁性樹脂とを具備し、
前記ブリッヂおよび前記外部接続電極の裏面は、前記絶縁性樹脂から露出することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記絶縁性樹脂の裏面、前記ブリッヂの裏面および前記外部接続電極の裏面に絶縁被膜が設けられ、
少なくとも前記外部接続電極の一部が前記絶縁被膜から露出することを特徴とした請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記ブリッジおよび前記外部接続電極の裏面は、前記絶縁性樹脂よりも凹んで露出することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ブリッジは、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップの間に配置されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項５】
導電パターンと、前記導電パターンに電気的に接続された回路素子と、前記導電パターンの裏面を露出させて前記導電パターンおよび前記回路素子を被覆する絶縁性樹脂と、前記導電パターンが露出する面の前記絶縁性樹脂を被覆する絶縁被膜を具備し、
前記絶縁被膜に設けた実質同一サイズの開口部から、前記導電パターンの裏面が露出することを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
前記開口部から露出する前記導電パターンの裏面に、ロウ材を付着させることを特徴とする請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】
お互いが電気的に接続され、フェイスダウンで配置される第１の半導体チップおよび第２の半導体チップと、
前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップを電気的に接続するブリッヂと、
前記第１の半導体チップまたは前記第２の半導体チップと電気的に接続され、裏面の少なくとも一部が外部との接続電極となる外部接続電極と、
前記ブリッジおよび前記外部接続電極の裏面を露出させて、前記第１の半導体チップ、前記第２の半導体チップ、前記ブリッジおよび前記外部接続電極を封止する絶縁性樹脂と、
前記ブリッジおよび前記外部接続電極が露出する面の前記絶縁性樹脂を被覆する絶縁被膜を具備し、
前記絶縁被膜に設けた実質同一サイズの開口部から、前記外部接続電極の裏面が露出することを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
前記開口部から露出する前記外部電極の裏面に、ロウ材を付着させることを特徴とする請求項７記載の半導体装置。
【請求項９】
前記ブリッジおよび前記外部接続電極の裏面が、前記開口部から露出することを特徴とする請求項７記載の半導体装置。
【請求項１０】
平坦面から成る第１の表面と、前記第１の表面に対向して設けられて平坦面から成る第２の表面とを有する板状体であり、
前記第２の表面はエッチングマスクにより被覆され、
前記エッチングマスクは、載置予定の半導体素子を接続するブリッジおよび外部接続電極に対応する領域を被覆することを特徴とする板状体。
【請求項１１】
平坦面から成る第１の表面と、前記第１の表面に対向して成る第２の表面とを有する板状体であり、
前記第２の表面に、厚み方向に突出する凸部を形成し、
前記凸部は、載置予定の半導体素子を電気的に接続するブリッジおよび外部接続電極を構成することを特徴とする板状体。
【請求項１２】
前記ブリッジは、載置予定の第１の半導体素子および第２の半導体素子の間に配置されることを特徴とする請求項１０または請求項１１記載の板状体。
【請求項１３】
複数の前記エッチングマスクを１単位としたユニットを、前記第２の表面に複数個設けることを特徴とする請求項１０記載の板状体。
【請求項１４】
複数の前記凸部を１単位としたユニットを、前記第２の表面に複数設けることを特徴とする請求項１１記載の板状体。
【請求項１５】
前記凸部の側面は湾曲面から成ることを特徴とする請求項１１記載の板状体。
【請求項１６】
複数の半導体チップを電気的に接続するブリッジおよび外部接続電極を含む導電パターンに対応する領域の表面がエッチングマスクにより被覆された板状体を用意する工程と、
エッチングマスクを介してエッチングを行うことにより前記板状体の表面に分離溝を形成し、前記導電パターンを凸状に形成する工程と、
第１の半導体素子および第２の半導体素子を前記導電パターンに電気的に接続することにより、前記ブリッジを介して前記第１の半導体素子および前記第２の半導体素子を電気的に接続する工程と、
前記半導体素子が被覆されて前記分離溝に充填されるように絶縁性樹脂を形成する工程と、
前記分離溝に充填された前記絶縁性樹脂が露出するまで前記板状体を裏面から除去して、前記導電パターンを分離する工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
分離溝が形成されることにより、複数の半導体チップを電気的に接続するブリッジおよび外部接続電極を含む導電パターンが凸状に形成された板状体を用意する工程と、
第１の半導体素子および第２の半導体素子を前記導電パターンに電気的に接続することにより、前記ブリッジを介して前記第１の半導体素子および前記第２の半導体素子を電気的に接続する工程と、
前記半導体素子が被覆されて前記分離溝に充填されるように絶縁性樹脂を形成する工程と、
前記分離溝に充填された前記絶縁性樹脂が露出するまで前記板状体を裏面から除去して、前記導電パターンを分離する工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記導電パターンが露出する面の前記絶縁性樹脂を、絶縁被膜により被覆することを特徴とする請求項１６または請求項１７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
少なくとも前記外部接続電極の裏面を、前記絶縁被膜から露出させることを特徴とする請求固１８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
複数の前記エッチングマスクを１単位としたユニットを、前記板状体の表面に複数個設け、
前記導電パターンを分離した後に、前記ユニット間の前記絶縁性樹脂を切断することにより、個々の前記ユニットを分離することを特徴とする請求項１６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
複数の前記凸部を１単位としたユニットを、前記板状体の表面に複数設け、
前記導電パターンを分離した後に、前記ユニット間の前記絶縁性樹脂を切断することにより、個々の前記ユニットを分離することを特徴とする請求項１７記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置、板状体および半導体装置の製造方法に関するものであり、特に複数の半導体チップが平面的に、または重ね合わせて実装された半導体装置、板状体および半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、メモリの容量を増大させるために、また回路機能を拡大するために複数のチップが１パッケージされている。
【０００３】
例えば、図１２には、２つの半導体チップ１、２が２次元で配置され、１パッケージされた半導体装置３が示されている。この半導体装置３は、リードフレームで構成され第１のダイパッド４と第２のダイパッド５の周囲には、リード６が多数配置されている。また第１のダイパッド４と第２のダイパッド５の間には、ブリッヂ７が配置されている。そして第１のダイパッド４の上には第１の半導体チップ１が固着され、第２のダイパッド５の上には第２の半導体チップ２が固着され、半導体チップ１、２の第１のボンディングパッド８とリード６上の第２のボンディングパッド９との間は、金属細線１０が接続されている。また第１の半導体チップ１と第２の半導体チップ２を電気的に接続するため、ブリッヂ７を使っている。つまり第１の半導体チップ１のボンディングパッド８とブリッヂ７、このブリッヂ７と前記第２の半導体チップ２のボンディングパッド８ａは、金属細線１０を介して接続されている。そして、全体が絶縁性樹脂１１で１パッケージされている。
【０００４】
また金属細線１０は、一方がボールボンディング、他方がスティッチボンディングで接続されている。このスティッチボンディングは、超音波が長時間加えられ、半導体チップの劣化を招くため、半導体チップ側でボールボンディング、リード６上のボンディングパッド側でスティッチボンディングが採用されている。
【０００５】
しかし第１の半導体チップ１と第２の半導体チップ２を金属細線１０で直接接続する場合、必ずどちらかの半導体チップがスティッチボンディングで接続される。そのため、本構造ではブリッヂ７を形成する事により、どちらの半導体チップもボールボンディングで接続されるように構成している。
【特許文献１】特開平１１−４０７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら前述した図１２のリードフレームに於いて、リード６…は、タイバーで連結されているため、取り扱いが容易であるが、ブリッヂ７は、アイランド状に形成されるため、このままでは落下してしまい、色々な工夫が施されている。
【０００７】
ここでは、第１のダイパッド４と第２のダイパッド５を連結させる連結片１２を設け、この連結片１２と前記ブリッヂ…を接着テープ１３で貼り合わせている。
【０００８】
しかしこの接着テープ１３は、モールド時に熱が加えられるため、耐熱性が必要であり、高価なものであり、半導体装置としてコストアップになる問題があった。
【０００９】
またブリッヂ７を落下させずに支持する方法としては、フレキシブルシート、セラミック基板またはプリント基板等の支持基板の上にブリッヂを含めたリードパターンを形成し、これをモールドする方法が考えられる。しかしこの支持基板を採用すれば、半導体装置として厚くなり、コストアップになってしまう問題があった。また支持基板にモールドされた半導体チップは、支持基板で熱的に絶縁されるため、半導体チップが温度上昇してしまう問題がった。特に、半導体チップが温度上昇すると、駆動電流の低下、駆動周波数の低下を招き、本来の半導体チップの能力を引き出せない問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前述した課題に鑑みて成され、第１に、お互いが電気的に接続される第１の半導体チップおよび第２の半導体チップと、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップの間に設けられ、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップを電気的に接続するブリッヂと、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップの搭載領域を囲むように設けられ、裏面の少なくとも一部が外部との接続電極となる外部接続電極と、前記第１の半導体チップと前記外部接続電極、前記第２の半導体チップと前記外部接続電極を電気的に接続する第１の金属細線と、前記第１の半導体チップと前記ブリッヂ、前記第２の半導体チップと前記ブリッヂを電気的に接続する第２の金属細線と、前記第１の半導体チップ、前記第２の半導体チップ、前記外部接続電極、第１の金属細線および前記第２の金属細線を封止する絶縁性樹脂とを備えた半導体装置に於いて、
前記絶縁性樹脂は、前記ブリッヂおよび前記外部接続電極の裏面を露出し、前記第２の金属細線は、前記第１の半導体チップおよび前記第２の半導体チップ上でボールボンディングされ、前記ブリッヂ上でスティッチボンディングされることで解決するものである。
【００１１】
後述する製造方法から明らかな様に、ブリッヂ、外部接続電極は、絶縁性樹脂で支持されているため、従来のような接着テープが不要となり、しかも半導体チップの裏面は、直接実装基板へと実装されるため、半導体チップの温度上昇を防止することができる。
【００１２】
第２に、前記絶縁性樹脂の裏面および前記ブリッヂの裏面に絶縁被膜が設けられることにより、ブリッヂの裏面に実装基板上の配線を延在させることが可能となり、実装基板側の配線パターンの簡略化がはかれる。
【００１３】
第３に、前記絶縁性樹脂の裏面、前記ブリッヂの裏面および前記外部接続電極の裏面に絶縁被膜が設けられ、前記外部接続電極の一部が露出されることで、実装基板側の電極と接続出来るようになり、または絶縁もはかれる。
【００１４】
第４に、樹脂封止領域に対応する全面に渡り平坦な裏面と、前記裏面から所定の厚みでシート状に形成され、上金型との当接領域で囲まれる領域に、外部接続電極およびブリッヂが凸状に形成されている表面を有する板状体を用意し、
前記半導体素子搭載領域に半導体素子を搭載すると共に、前記外部接続電極と前記半導体チップ、ブリッヂと前記半導体チップを電気的に接続し、
前記板状体を金型に搭載し、前記板状体と前記上金型で構成される空間に絶縁性樹脂を充填し、
前記充填された樹脂の裏面に露出する板状体を取り除いて前記凸部をそれぞれ分離する工程とを有することで解決するものである。
【００１５】
半導体チップの搭載、電気的接続および絶縁性樹脂の充填までは、外部接続電極やブリッヂとなる板状体を支持基板として活用し、外部接続電極やブリッヂの分離は、硬化された絶縁性樹脂を支持基板として採用していることにより、従来用いていたプリント基板、セラミック基板等の支持基板が不要となる。またブリッヂも接着テープを採用することなく形成できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、導電被膜またはホトレジストを介して導電パターンをハーフエッチングできる構造を有する。更には板状体を表から裏まで、プレスやエッチングで抜かず、途中で止め半導体装置の外部接続電極、ブリッヂの導電パターンとして構成することができる。このハーフエッチングが採用できる構造により、導電パターンの間隔を狭める事ができ、より微細なパターンが可能となる。またダイパッド、外部接続電極、ブリッヂは板状体と一体で構成されるため、変形や反り等が抑制でき、タイバー、吊りリードを不要とする事ができる。更には、絶縁性樹脂を封止して完全に固定した後、板状体の裏面を研磨やエッチングする事で導電パターンの分離が可能となり、位置ずれも無く所定の位置に導電パターンを配置することができる。特にブリッヂは、従来接着テープを用いて支持していたが、本発明によりこの支持手段を採用することなく絶縁性樹脂に埋め込むことができる。
【００１７】
またハーフエッチングされたシート状の導電箔上に絶縁性樹脂を形成するため、従来リードとリードの間から発生したバリをなくすことができる。
【００１８】
また板状体をＣｕを主材料で構成し、導電被膜をＮｉ、Ａｇ、ＡｕまたはＰｄ等で構成すると、導電被膜をエッチングマスクとして活用することができ、更には、ハーフエッチングした際、その側面を湾曲構造にしたり、導電パターンの表面に導電被膜によるひさしを形成することができ、アンカー効果を持たせた構造とすることができる。従って絶縁性樹脂の裏面に位置する導電パターンの抜け、反りを防止することができる。
【００１９】
また板状体で製造される半導体装置は、半導体素子、導電パターン等の導電路および絶縁性樹脂の必要最小限で構成され、資源に無駄のない半導体装置となる。よってコストを大幅に低減できる半導体装置を実現できる。また絶縁性樹脂の被覆膜厚、導電箔の厚みを最適値にすることにより、非常に小型化、薄型化および軽量化された半導体装置を実現できる。
【００２０】
しかも半導体素子がロウ材、Ａｕ、Ａｇ等の導電被膜を介して直接ダイパッドに固着されている場合、ダイパッドの裏面が露出されているため、半導体素子から発生する熱をダイパッドを介して直接実装基板に伝えることができる。特にこの放熱性により、パワー素子の実装も可能となる。
【００２１】
また本半導体装置は、分離溝の裏面と導電パターンの裏面は、実質一致している平坦な面を有する構造となっており、狭ピッチＱＦＰ等を実装基板に実装しても、半導体装置自身をそのまま水平に移動できるので、外部取り出し用電極のずれの修正が極めて容易となる。
【００２２】
また、絶縁性樹脂の被着時まで板状体で全体を支持し、導電パターンの分離、ダイシングは絶縁性樹脂が支持基板となる。従って、従来例で説明した如く、支持基板が要らなくなり、コスト的にも安価にできるメリットを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
半導体装置を説明する第１の実施の形態
図１Ａは、本発明による半導体装置の平面図であり、図１Ｂ〜図１Ｅは、図１ＡのＡ−Ａ線に対応する断面図である。また図１Ｂ〜図１Ｅで、半導体装置の裏面構造を４タイプで示した。
【００２４】
本発明は、第１のダイパッド５０と第２のダイパッド５１が実質同一平面に配置され、この周囲には、外部接続電極５２が設けられている。この外部接続電極５２は、表面がボンディングパッドとなり、裏面が外部と接続される。そして第１のダイパッド５０と第２のダイパッド５１の間には、少なくとも１つのブリッヂ５３が設けられている。
【００２５】
また第１のダイパッド５０の上には、第１の半導体チップ５４が固着され、第２のダイパッド５１には第２の半導体チップ５５が固着され、金属細線を介して接続されている。
【００２６】
金属細線には、外部接続電極５２と接続される第１の金属細線５６とブリッヂ５３に接続される第２の金属細線５７がある。また半導体チップの表面には、複数のボンディングパッドが設けられている。そしてそのボンディングパッドの入出力信号に基づき、少なくとも一部のボンディングパッドが選択され、これに対応して外部接続電極５２の位置や数が決定されている。そしてこの選択された半導体チップ上のボンディングパッド５８と外部接続電極５２が第１の金属細線５６を介して接続されている。
【００２７】
一方第１の半導体チップ５４と第２の半導体チップ５５との接続は、第１の半導体チップ５４のボンディングパッド５９とブリッヂ５３の一端が第２の金属細線５７で接続され、ブリッヂ５３の他端と第２の半導体チップ５５のボンディングパッド６０が第２の金属細線５７を介して接続されている。
【００２８】
本構造は、ブリッヂ５３が設けられるため、第１の半導体チップ５４、第２の半導体チップ５５側で接続される金属細線５６、５７は、全てボールボンディングで接続できる。
【００２９】
また図７〜図１１の説明からも明らかな様に、外部接続電極５２、ブリッヂ５３は、導電箔をハーフエッチングし、完全に分離する前に絶縁性樹脂６１でモールドして支持するため、従来用いた接着テープは全く不要となる。
【００３０】
本発明は、外部接続電極５２、ブリッヂ５３が、支持リードやタブ吊りリード等の連結片で支持されず、独立して絶縁性樹脂６１に封止される事にある。しかもこれら独立した外部接続電極５２、ブリッヂ５３は、接着テープもなく封止されていることにある。従って完成品には、前記連結片の切断箇所がないものである。
【００３１】
従来のリードフレームは、吊りリード、タイバー等の連結部材を切除して、完成されたものである。つまりリードの表面から側面、裏面に渡るまで完成品として加工されている。従って完成品のリードフレームであるが故に連結部材が必要になるわけである。そしてこのリードフレームに半導体チップを搭載した後、絶縁性樹脂で封止し、この連結部材を切断していた。そのため、どこにも連結されず島状に配置されるブリッヂ７は、図１２の如く接着テープ１３のような支持部材で接着固定するしか方法は無かった。
【００３２】
しかし本発明に於いて、リードフレームの製造側で、導電箔がハーフエッチングされ、外部接続電極５２、ブリッヂ５３が半完成品の状態で半導体メーカーに供給される。そして半導体メーカー側で素子の実装、電気的接続、絶縁性樹脂による封止を行い、最後に外部接続電極５２、ブリッヂ５３の形状が全域に渡り分離されるように、外部接続電極５２、ブリッヂ５３の裏面を加工している。従って、タブ吊りリード等の連結部材、接着テープを採用することなく、しかも連結部材の機械的分離もなく完成品とする事ができる。
【００３３】
絶縁性樹脂６１の裏面は、図１Ａの斜線部で示した領域が露出している。これを示したものが図１Ｂである。この露出領域に対応した電極を実装基板側に形成し、本半導体装置を固着すると、半導体チップ５４、５５から発生する熱は、熱伝導の優れたダイパッド５０、５１を介し、実装基板側の電極に放熱できる。従来の半導体装置は、全領域がパッケージされていたり、ＳＭＤでは、半田ボールだけが熱伝導部材であり、放熱性が劣り、半導体チップの特性を最大限に発揮できなかったが、本半導体装置は、非常に放熱性が優れ、半導体チップの特性をより発揮させることができる。
【００３４】
図１Ｃは、前述した構造（図１Ｂ）の第１の変形例である。図１Ｂでは、斜線の部分が露出しているため、実装基板側の配線を本半導体装置の裏面に延在させることが難しかった。また外部接続電極５２、ダイパッド５０、５１にロウ材を塗布すると、面積の違いから、ロウ材の厚みが異なり、半導体装置が傾いてしまう問題も発生した。
【００３５】
本発明は、図１Ｃの様に半導体装置の裏面に絶縁被膜６２を形成することで前記問題点を解決している。図１Ａで示した点線の○は、絶縁被膜６２から露出した外部接続電極５２、ダイパッド５０、５１を示すものである。つまりこの○以外は絶縁被膜６２で覆われているため、実装基板に設けられる配線を本半導体装置の裏面に延在させることができる特徴を持つ。更には、○の部分のサイズが実質同一サイズであるため、ロウ材の厚みは実質同一になる。これは、半田印刷後、リフロー後でも同様である。またＡｇ、Ａｕ、Ａｇ−Ｐｄ等の導電ペーストでも同様のことが言える。
【００３６】
続いて第２の変形例を図１Ｄに示す。ダイパッド５０、５１、外部接続電極５２の裏面が絶縁性樹脂６１の裏面よりも凹むように形成されている。この凹み部６３の深さを調整すれば、ここに形成されたロウ材、導電ペーストの量をコントロールでき、接着強度を調整することができる。更には絶縁性樹脂６１から成る飛び出し部６４が有るので、前記ロウ材または導電ペーストが半導体装置の裏面で接触する事も無くなる。尚、図１Ｃと同様に絶縁被膜６２を被覆し、○で示した部分のみを露出させても良い。
【００３７】
更に第３の変形例を図１Ｅに示す。これは、図１Ｄと逆に凸部６５を設けた例である。この凸部の高さを調整することにより、実装基板側にダストが存在しても、半導体装置を良好に接続できるメリットを有する。例えば、図１Ｂ、図１Ｃの半導体装置に於いて、半導体装置と実装基板の間にダストがあると、ロウ材がお互いに融合せず、半田不良になる事が想定できる。しかし凸部を設けることにより、この問題が解決される。
【００３８】
半導体装置を説明する第２の実施の形態
図２Ａは、本発明による半導体装置の平面図であり、図２Ｂ〜図２Ｅは、図２ＡのＡ−Ａ線に対応する断面図である。第１の実施の形態と同様に図２Ｂ〜図２Ｅで、半導体装置の裏面構造を示した。
【００３９】
本発明は、フェイスダウン用の半導体チップ５４、５５を採用することにより、外部接続電極５２を半導体チップの真下に配置でき、本半導体装置の平面積も厚みも小さくできる特徴を有するものである。
【００４０】
第１の半導体チップ５４、第２の半導体チップ５５は、フェイスダウン用のベアチップ、フリップチップ、ＳＭＤ、ウェハスケールＣＳＰ等が活用でき、これら半導体チップ５４、５５上の電極と対応する位置に外部接続電極５２が設けられている。そして外部接続電極５２と半導体チップ５４、５５上の電極が接続手段を介して接続される。この接続手段としては、Ａｕバンプ、ロウ材、半田ボール、導電ボール、異方性導電性樹脂等が可能である。
【００４１】
またブリッヂ５３は、外部接続電極５２ａ、５２ｂと一体で形成され、第１の半導体チップ５４のボンディングパッド５９から第２の半導体チップ５５のボンディングパッド６０に延在されている。
【００４２】
本半導体装置の熱は、半田ボールを介して伝わる程度であり、放熱性に劣る。しかし絶縁性樹脂６１から半導体チップ５４、５５の裏面を露出することにより、また半導体チップ５４、５５裏面の絶縁性樹脂の厚みを薄くすることにより半導体チップの温度上昇を防止することができる。また半導体チップの裏面側に放熱フィンを装着しても良い。
半導体装置を説明する第３の実施の形態
図３Ａは、本発明による半導体装置の平面図であり、図３Ｂ〜図３Ｅは、図３ＡのＡ−Ａ線に対応する断面図である。また前述した２つの実施の形態と同様に図３Ｂ〜図３Ｅで、半導体装置の裏面構造を４タイプで示した。
【００４３】
本発明は、第１の半導体チップ５４の上に第２の半導体チップ５５を重ねたものである。ここでは、２個の半導体チップを重ねたがこれ以上重ねても良い。また金属細線を介して接続されるため、上方の半導体チップの方が小さく形成され、この周囲に下方の半導体チップのボンディングパッドが露出されるような構造で積層される。
【００４４】
まずダイパッド５０があり、この周囲には、外部接続電極５２が設けられている。この外部接続電極５２は、表面がボンディングパッドとなり、裏面が外部と接続される。そして外部接続電極５２の中には、第１の半導体チップ５４と第２の半導体チップ５５を接続するブリッヂ５２Ｃがある。このブリッヂ５２Ｃの数は、それぞれの接続関係により所望の数で形成される。
【００４５】
まずダイパッド５０の上には、第１の半導体チップ５４が固着される。ここで第１の半導体チップ５４が所定の電位に固定されるか、またはフローティングと成るかで固着手段が選択される。つまり所定の電位に固定される場合は、半田または導電ペースト等で固着され、フローティングの場合は、絶縁性接着剤で固着される。そしてこの第１の半導体チップ５４の上には、絶縁性接着剤で第２の半導体チップ５５が固着される。そして第１の半導体チップ５４のボンディングパッド５８Ａと外部接続電極５２Ａが金属細線５６Ａで、第２の半導体チップ５５のボンディングパッド５８Ｂと外部接続電極５２Ｂが金属細線５６Ｂを介して接続されている。
【００４６】
一方第１の半導体チップ５４と第２の半導体チップ５５との接続は、第１の半導体チップ５４のボンディングパッド５９ａと外部接続電極５２Ｃが金属細線６０で接続され、外部接続電極５２Ｃと第２の半導体チップ５５のボンディングパッド５９ｂが金属細線６０を介して接続される。尚、外部接続電極５２Ｃは、少なくとも２本の金属細線が接続されるため、そのサイズが他の外部接続電極よりも大きく形成されても良い。
【００４７】
本構造は、外部接続電極５２Ｃが設けられてあるため、第１の半導体チップ５４、第２の半導体チップ５５側で接続される金属細線は、全てボールボンディングで接続することができる特徴を有する。
【００４８】
また外部接続電極５２は、導電箔をハーフエッチングし、完全に分離する前に絶縁性樹脂６１でモールドして支持するため、従来用いた接着テープは全く不要となる。
【００４９】
本発明は、外部接続電極５２が、支持リードやタブ吊りリード等の連結部材で支持されず、独立して絶縁性樹脂６１に封止される。しかもこれら独立した外部接続電極５２は、接着テープもなく封止されていることにある。従って完成品には、前記連結部材の切断箇所もないものである。
【００５０】
従来のリードフレームは、吊りリード、タイバー等の連結片を除いて、完成されたものである。つまりリードの表面から側面、裏面に渡るまで完成品として加工されている。従って完成品のリードフレームであるが故に連結部材が必要になるわけである。そしてこのリードフレームに半導体チップを搭載した後、絶縁性樹脂で封止し、この連結部材を切断していた。そのため、どこにも連結されず島状に配置されるブリッヂは、接着テープのような支持部材で接着固定するしか方法は無かった。
【００５１】
しかし本発明に於いて、リードフレームの製造側で、外部接続電極５２は、導電箔がハーフエッチングされた半完成品の状態で半導体メーカーに供給される。そして半導体メーカー側で素子の実装、電気的接続、絶縁性樹脂による封止を行い、最後に外部接続電極５２の形状が全域に渡り分離されるように、裏面を加工している。従って、タブ吊りリード等の連結部材、接着テープを採用することなく、しかも連結部材の機械的分離もなく完成品とする事ができる。
【００５２】
絶縁性樹脂６１の裏面は、図３Ａのダイパッド５０と外部接続電極５２…が露出している。これを示したものが図３Ｂである。この露出領域に対応した電極を実装基板側に形成し、本半導体装置を固着すると、半導体チップ５４から発生する熱は、熱伝導の優れたダイパッド５０を介し、実装基板側の電極に放熱できる。従来の半導体装置は、全領域がパッケージされていたり、ＳＭＤでは、半田ボールだけが熱伝導部材であり、放熱性が劣り、半導体チップの特性を最大限に発揮できなかったが、本半導体装置は、非常に放熱性が優れ、半導体チップの特性をより発揮させることができる。
【００５３】
図３Ｃは、前述した構造（図３Ｂ）の第１の変形例である。図３Ｂでは、斜線の部分が露出しているため、実装基板側の配線を本半導体装置の裏面に延在させることが難しかった。また外部接続電極５２やダイパッド５０にロウ材を塗布すると、面積の違いから、ロウ材の厚みが異なり、電気的接続不良が想定できる。
【００５４】
本発明は、図３Ｃの様に半導体装置の裏面に絶縁被膜６２を形成することで解決している。図３Ａで示した点線の○は、絶縁被膜６２から露出した外部接続電極５２、ダイパッド５０を示すものである。つまりこの○以外は絶縁被膜６２で覆われているため、実装基板に設けられる配線を本半導体装置の裏面に延在させることができる。更には、○の部分のサイズが実質同一サイズであるため、ロウ材の厚みは実質同一になる。これは、半田印刷後、リフロー後でも同様である。またＡｇ、Ａｕ、Ａｇ−Ｐｄ等の導電ペーストでも同様のことが言える。
【００５５】
続いて第２の変形例を図３Ｄに示す。ダイパッド５０、外部接続電極５２の裏面が絶縁性樹脂６１の裏面よりも凹むように形成されている。この凹み部６３の深さを調整すれば、ここに形成されたロウ材、導電ペーストの量をコントロールでき、接着強度を調整することができる。更には絶縁性樹脂６１から成る飛び出し部６４が有るので、前記ロウ材または導電ペーストが半導体装置の裏面で接触する事も無くなる。尚、図３Ｃと同様に絶縁性樹脂６１を被覆し、○で示した部分のみを露出させても良い。
【００５６】
更に第３の変形例を図３Ｅに示す。これは、図３Ｄと逆に凸部６５を設けた例である。この凸部の高さを調整することにより、実装基板側にダストが存在しても、半導体装置を良好に接続できるメリットがある。例えば、図３Ｂ、図３Ｃの半導体装置に於いて、半導体装置と実装基板の間にダストがあると、ロウ材がお互いに融合せず、半田不良になる事が想定できる。しかし凸部を設けることにより、この問題が解決される。これは図３Ｄでも同様である。
半導体装置を説明する第４の実施の形態
本実施の形態を図４に示す。図４は、図１と図３の組み合わせで成る。第１のダイパッド５０には、図３の構造の様に、半導体チップ７０、７１が積層される。また第２のダイパッド５１には、第３の半導体チップ７３が固着される。そして第１の半導体チップ７０、第２の半導体チップ７１または第３の半導体チップは、電気的接続に従い、外部接続電極５２…やブリッヂ５３を介して相互に接続される。
【００５７】
詳細な説明は、図１や図３で説明しているので、省略する。
半導体装置を説明する第５の実施の形態
本実施の形態を図５に示す。図５は、図１の変形例であり、ブリッヂ５３Ａとブリッヂ５３Ｂとの間に回路素子が接続されているものである。ここでは回路素子としてチップコンデンサＣが接続されている。
半導体装置を説明する第６の実施の形態
本実施の形態を図６に示す。図６は、図３の変形例であり、２つの外部接続電極の間に回路素子、例えばチップコンデンサＣが接続されているものである。
半導体装置の製造方法を説明する第７の実施の形態
Ｃｕを主材料とした導電箔を採用し、半導体装置８０が製造されるまでを図７〜図１１を採用して説明する。
【００５８】
まず図７の様に導電箔から成る板状体８１を用意する。この板状体８１は、第１の表面８２、第２の表面８３は、平坦であり、更に第２の表面８３に導電パターンが形取られた導電被膜８４またはホトレジストが形成されている。尚、導電パターンは、図８の如く斜線でハッチングされた部分である。また導電被膜の代わりにホトレジストを採用する場合、ホトレジストの下層には、少なくともボンディングパッドに対応する部分に導電被膜が形成される。
【００５９】
続いて、前記導電被膜８４またはホトレジストを介して板状体８１をハーフエッチングする。エッチング深さは、板状体８１の厚みよりも浅ければよい。尚、エッチングの深さが浅ければ浅いほど、微細パターンの形成が可能である。
【００６０】
そしてハーフエッチングすることにより、導電パターンが板状体８１の第２の表面８３に凸状に現れる。尚、板状体８１は、Ｃｕ−Ａｌの積層体、Ａｌ−Ｃｕ−Ａｌの積層体でも良い。特に、Ａｌ−Ｃｕ−Ａｌの積層体は、熱膨張係数の差により発生する反りを防止できる。（以上図８を参照）
続いて半導体素子搭載領域に半導体素子８５を固着し、半導体素子８５のボンディング電極と第１のパッド８６を電気的に接続する。図面では、半導体素子８５がフェィスアップで実装されるため、接続手段として金属細線８７が採用される。
【００６１】
このボンデイングに於いて、第１のパッド８６は板状体８１と一体であり、しかも板状体８１の裏面は、フラットであるため、ボンディングマシーンのテーブルに面で当接される。従って板状体８１がボンディングテーブルに完全に固定されれば、第１のパッド８６の位置ずれもなく、ボンディングエネルギーを効率よく金属細線８７と第１のパッド８６に伝えることができる。よって、金属細線の固着強度を向上させて接続することができる。ボンディングテーブルの固定は、例えばテーブル全面に複数の真空吸引孔を設けることで可能となる。
【００６２】
またフェィスダウン型の半導体素子を採用する場合、半導体素子８５上の電極は、半田ボール、Ａｕや半田等のバンプが形成され、この真下に第１のパッド８６が来るように配置され、両者が固着される。詳細は、図２を参照。
【００６３】
またパッド８６には、受動素子が半田等のロウ材、Ａｇペースト等の導電ペースト等を介して固着されても良い。尚、ここで採用できる受動素子は、チップ抵抗、チップコンデンサ、印刷抵抗、コイル等である。（以上図９を参照）
そして前記導電パターン、半導体素子８５、および接続手段を覆うように絶縁性樹脂８９が形成される。絶縁性樹脂としては、熱可塑性、熱硬化性のどちらでも良い。
【００６４】
また、トランスファーモールド、インジェクションモールド、ディッピングまたは塗布により実現できる。樹脂材料としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂がトランスファーモールドで実現でき、液晶ポリマー、ポリフェニレンサルファイド等の熱可塑性樹脂はインジェクションモールドで実現できる。
【００６５】
本実施の形態では、絶縁性樹脂の厚さは、金属細線８７の頂部から上に約１００μｍが被覆されるように調整されている。この厚みは、半導体装置の強度を考慮して厚くすることも、薄くすることも可能である。
【００６６】
尚、注入に於いて、導電パターンは、シート状の板状体８１と一体で成るため、板状体８１のずれが無い限り、導電パターンの位置ずれは全くない。
ここでも下金型と板状体８１裏面の固定は、真空吸引で実現できる。
【００６７】
以上、絶縁性樹脂８９には、凸部として形成された導電パターン、半導体素子が埋め込まれ、凸部よりも下方の板状体８１が裏面に露出されている。（以上図１０を参照）
続いて、前記絶縁性樹脂８９の裏面に露出している板状体８１を取り除き、導電パターンを個々に分離する。
【００６８】
ここの分離工程は、色々な方法が考えられ、裏面をエッチングにより取り除いても良いし、研磨や研削で削り込んでも良い。また、両方を採用しても良い。例えば、絶縁性樹脂８９が露出するまで削り込んでいくと、板状体８１の削りカスや外側に薄くのばされたバリ状の金属が、絶縁性樹脂８９に食い込んでしまう問題がある。そのため、絶縁性樹脂８９が露出する手前で、削り込みを停止し、その後は、エッチングにより導電パターンを分離すれば、導電パターンの間に位置する絶縁性樹脂に板状体８１の金属が食い込むこと無く形成できる。これにより、微細間隔の導電パターン同士の短絡を防止することができる。
【００６９】
また半導体装置８０と成る１ユニットが複数形成されている場合は、この分離の工程の後に、個々の半導体装置８０としてダイシングする工程がある。
【００７０】
ここではダイシング装置を採用して個々に分離しているが、チョコレートブレークでも、プレスやカットでも可能である。（以上図１１を参照）
以上の製造方法により複数の導電パターン、半導体素子８５および絶縁性樹脂８９の３要素で、軽薄短小のパッケージが実現できる。
【００７１】
次に、以上の製造方法により発生する効果を説明する。
【００７２】
まず第１に、導電パターンは、ハーフエッチングされ、板状体と一体となって支持されているため、従来支持基板として用いた基板を無くすことができる。
【００７３】
第２に、板状体は、ハーフエッチングされて凸部となった導電パターンが形成されるため、導電パターンの微細化が可能となる。従って導電パターン幅、導電パターン間隔を狭くすることができ、より平面サイズの小さいパッケージが形成できる。
【００７４】
第３に、前記３要素で構成されるため、必要最小限で構成でき、極力無駄な材料を無くすことができ、コストを大幅に抑えた薄型の半導体装置が実現できる。
【００７５】
第４に、ダイパッド、外部接続電極、ブリッヂ、配線は、ハーフエッチングで凸部と成って形成され、個別分離は封止の後に行われるため、タイバー、吊りリードは不要となる。よって、タイバー（吊りリード）の形成、タイバー（吊りリード）のカットは、本発明では全く不要となる。更にはブリッヂは、接着テープの支持もなく形成することができる。
【００７６】
第５に、凸部となった導電パターンが絶縁性樹脂に埋め込まれた後、絶縁性樹脂の裏面から板状体を取り除いて、リードを分離しているため、従来のリードフレームのように、リードとリードの間に発生する樹脂バリを無くすことができる。
【００７７】
第６に、半導体素子の裏面が絶縁性樹脂の裏面から露出するので、本半導体装置から発生する熱を、本半導体装置の裏面から効率よく放出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１の半導体装置を説明する図である。
【図２】本発明の第２の半導体装置を説明する図である。
【図３】本発明の第３の半導体装置を説明する図である。
【図４】本発明の第４の半導体装置を説明する図である。
【図５】本発明の第５の半導体装置を説明する図である。
【図６】本発明の第６の半導体装置を説明する図である。
【図７】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図８】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図９】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１０】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１１】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１２】従来のリードフレームを使った半導体装置を説明する図である。
【符号の説明】
【００７９】
５０                第１のダイパッド
５１                第２のダイパッド
５２                外部接続電極
５３                ブリッヂ
５４                第１の半導体チップ
５５                第２の半導体チップ
５６                金属細線
５７                金属細線
５８、５９、６０    ボンディングパッド
６１                絶縁性樹脂
６２                絶縁被膜
【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】
2005109519.tif 000010
【図９】
2005109519.tif 000011
【図１０】
2005109519.tif 000012
【図１１】
2005109519.tif 000013
【図１２】
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