(57)【要約】【課題】  半導体素子を積層した薄型の半導体装置を提供する。【解決手段】  ワイヤー接続用パッド７を有した配線基板１と、パッド電極たるボンディングパッド７を有し、配線基板１上に第１の接着層３により実装された第１の半導体素子２と、第１の半導体素子２のボンディングパッド７に対向配置されるボンディングパッド７を有し、第１の半導体素子２上に第２の接着層１１により実装され、ボンディングパッド７どうし接合された第２の半導体素子４と、第１および第２の半導体素子２，４のボンディングパッド７の接合部と配線基板１のワイヤー接続用パッド７とを結線して、第１の半導体素子２と第２の半導体素子４と配線基板１とを導通させる金属細線８とを備えた構成とする。これによれば、第１の半導体素子２と第２の半導体素子４との接続をダイレクトに行うため、従来法のように、各半導体素子２，４を個別に配線基板１に対して金属細線８で接続すること、またそのために板部材を用いてスペースを確保することは不要であり、薄型の積層型半導体装置を簡易に製造できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤー接続用パッドを有した配線基板と、
パッド電極を有し、前記配線基板上に実装された第１の半導体素子と、
前記第１の半導体素子のパッド電極に対向配置されるパッド電極を有し、前記第１の半導体素子上に接着層により実装され、前記パッド電極どうし接合された第２の半導体素子と、
前記第１および第２の半導体素子のパッド電極どうしの接合部と前記配線基板のワイヤー接続用パッドとを結線して、前記第１の半導体素子と第２の半導体素子と配線基板とを導通させる金属細線と
を備えた半導体装置。
【請求項２】
第１および第２の半導体素子に互いに対向するように形成された複数組のパッド電極の内、少なくとも一組において、一方のパッド電極は素子内のパターンと独立して形成し、他方のパッド電極は素子内のパターンと接続して形成して、前記他方のパッド電極を有した第１または第２の半導体素子が独立して配線基板と導通された請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
第１の半導体素子のパッド電極と第２の半導体素子のパッド電極とが、前記第２の半導体素子の実装に先立って少なくとも一方のパッド電極上に形成されたバンプを介して接合された請求項１または請求項２のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項４】
第１および第２の半導体素子間の接着層は、第１および第２の半導体素子に形成された複数組のパッド電極の内側に配置されたシート状接着層である請求項１〜請求項３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】
第１および第２の半導体素子間の接着層は、絶縁性のペーストよりなる請求項１〜請求項３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項６】
ワイヤー接続用パッドを有した配線基板上に第１の半導体素子をそのパッド電極を上向きにして実装し、
前記第１の半導体素子のパッド電極と前記配線基板のワイヤー接続用パッドとを金属細線で結線し、
前記第１の半導体素子上に、前記第１の半導体素子のパッド電極に対向配置されるパッド電極を有した第２の半導体素子を接着層を介して実装する
半導体装置の製造方法。
【請求項７】
第１の半導体素子のパッド電極と第２の半導体素子のパッド電極との内の少なくとも一方の上に予めバンプを形成し、前記第１の半導体素子のパッド電極上あるいはその上に形成されたバンプと前記配線基板のワイヤー接続用パッドとを金属細線で結線する請求項６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
対向するパッド電極間に配置されるバンプと金属細線との実装前の厚みの総和が第１および第２の半導体素子間の接着層の厚みより大きい請求項７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】
本発明は複数の半導体素子を積層した積層型の半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
小型・軽量の携帯情報機器等の機能拡大に伴い、半導体メモリーを複数個搭載した半導体装置を始めとして、複数の半導体素子を積層した小型、薄型の積層型半導体装置への要望が増している。
【０００３】
図３は従来の積層型半導体装置を示す。配線基板１上に第１の半導体素子２が接続層３を介して実装され、第１の半導体素子２の上に第２の半導体素子４が板部材５を介して実装され、第１の半導体素子２及び第２の半導体素子４のボンディングパッド６がそれぞれ配線基板１のワイヤー接続用パッド７に金属細線８により電気的に接続されており、これら第１および第２の半導体素子２，３を保護する形で封止する封止樹脂９と外部接続用のボール１０とが設けられている。１１は接着層である（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３４３９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した従来の積層型半導体装置は、第１の半導体素子２と第２の半導体素子４との間に板部材５を配置することでスペースを形成し、第１の半導体素子２を金属細線８によって配線基板１に結線する一方で、第２の半導体素子４も別途に金属細線８によって配線基板１に結線することにより、同一サイズの第１の半導体素子２と第２の半導体素子４との積層を可能とした構造である。しかし半導体素子の積層数を増やしつつ半導体装置の薄型化が要求される現状で、下段の第１の半導体素子２の金属細線８接続のための板部材５の設置や上段の第２の半導体素子４から金属細線８接続を行うことは、薄型化を阻害する結果になっている。
【０００５】
本発明は上記問題を解決するもので、半導体素子を積層した薄型の半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の半導体装置は、ワイヤー接続用パッドを有した配線基板と、パッド電極を有し、前記配線基板上に実装された第１の半導体素子と、前記第１の半導体素子のパッド電極に対向配置されるパッド電極を有し、前記第１の半導体素子上に接着層により実装され、前記パッド電極どうし接合された第２の半導体素子と、前記第１および第２の半導体素子のパッド電極どうしの接合部と前記配線基板のワイヤー接続用パッドとを結線して、前記第１の半導体素子と第２の半導体素子と配線基板とを導通させる金属細線とを備えた構成としたものである。これによれば、第１の半導体素子と第２の半導体素子との接続をダイレクトに行うため、第１および第２の半導体素子をそれぞれ配線基板に対して金属細線で接続する必要はなく、そのために従来のように板部材を用いてスペースを確保する必要もなく、積層型の半導体装置を薄型化可能である。
【０００７】
第１および第２の半導体素子に互いに対向するように形成された複数組のパッド電極の内、少なくとも一組において、一方のパッド電極は素子内のパターンと独立して形成し、他方のパッド電極は素子内のパターンと接続して形成して、前記他方のパッド電極を有した第１または第２の半導体素子が独立して配線基板と導通された構成としてもよい。
【０００８】
第１の半導体素子のパッド電極と第２の半導体素子のパッド電極とが、前記第２の半導体素子の実装に先立って少なくとも一方のパッド電極上に形成されたバンプを介して接合された構成としてもよい。必要に応じてバンプを設けて変形させながら接続することにより、安定した接続が可能となる。
【０００９】
第１および第２の半導体素子間の接着層は、第１および第２の半導体素子に形成された複数組のパッド電極の内側に配置されたシート状接着層であってよい。また第１および第２の半導体素子間の接着層は、絶縁性のペーストよりなるものであってよい。
【００１０】
本発明の半導体装置の製造方法は、ワイヤー接続用パッドを有した配線基板上に第１の半導体素子をそのパッド電極を上向きにして実装し、前記第１の半導体素子のパッド電極と前記配線基板のワイヤー接続用パッドとを金属細線で結線し、前記第１の半導体素子上に、前記第１の半導体素子のパッド電極に対向配置されるパッド電極を有した第２の半導体素子を接着層を介して実装することを特徴とする。
【００１１】
第１の半導体素子のパッド電極と第２の半導体素子のパッド電極との内の少なくとも一方の上に予めバンプを形成し、前記第１の半導体素子のパッド電極上あるいはその上に形成されたバンプと前記配線基板のワイヤー接続用パッドとを金属細線で結線するようにしてもよい。バンプを変形させながらパッド電極どうしを接続させることで安定した接続を実現可能である。
【００１２】
対向するパッド電極間に配置されるバンプと金属細線との実装前の厚みの総和が第１および第２の半導体素子間の接着層の厚みより大きいのが好ましい。バンプと金属細線との実装前の総厚を接着層より厚くすることにより、バンプを変形させながら接続させる際の接触面積がより大きくなり、安定した接続を実現することが可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の半導体装置及びその製造方法は、半導体素子間はパッド電極どうし対向させて接続し、各半導体素子から配線基板への個別配線は一括して行う構成なので、半導体素子各々に対して金属細線による結線を行う従来法で要したスペースは不要であり、各半導体素子をパッド電極どうし対向配置するのに必要な最低限の厚みにて実装することができ、半導体素子を積層しながらも厚みを抑えた積層型半導体装置を実現可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施形態における半導体装置の構成を示す（ａ）断面図および（ｂ）平面図、図２は同半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【００１５】
図１（ａ）に示すように、この半導体装置は、ワイヤー接続用パッド７を有した配線基板１と、ボンディングパッド（パッド電極）６を素子面に有し、配線基板１上に実装された第１の半導体素子２と、ボンディングパッド（パッド電極）６を素子面に有し、第１の半導体素子２上に実装された第２の半導体素子４と、前記第１および第２の半導体素子２，４のボンディングパッド６どうしの接合部と前記配線基板１のワイヤー接続用パッド７とを結線した金属細線８とを備えている。また、第１の半導体素子２と第２の半導体素子４を保護する形で形成された封止樹脂９と外部接続用のボール１０とを備えている。
【００１６】
詳細には、第１の半導体素子２は配線基板１上に素子面を上向きにして第１の接着層３により実装されている。第２の半導体素子４は、第１の半導体素子２上に互いの素子面が対向するように、素子面を下向きにして第２の接着層１１により実装されている。第１および第２の半導体素子２，４のボンディングパッド６は、図１（ｂ）に示すように素子面どうしが対向配置された状態で互いに対向する位置に形成されていて、バンプ１２を介して接合されている。
【００１７】
互いに対向する複数組のボンディングパッド６の内、所定の組においては、対向する双方が第１または第２の半導体素子２，４に対して電気的に導通したボンディングパッド６ａとして形成されていて、第１および第２の半導体素子２，４が一括して金属細線８を介して配線基板１と導通されている。他の組においては、一方は第１または第２の半導体素子２，４に対して電気的に導通したボンディングパッド６ｂとして形成され、他方は第２または第１の半導体素子４，２に対して電気的に導通を持たないダミーのボンディングパッド６ｃとして形成されていて、ボンディングパッド６ｂを有した第１または第２の半導体素子２，４が独立して金属細線８を介して配線基板１と導通されている。
【００１８】
上記半導体装置の製造方法について説明する。
図２（ａ）は配線基板１を示し、素子搭載面にワイヤー接続用パッド７を有している。配線基板１は、リードフレームや有機基板、セラミック基板などの配線板である。この配線基板１上に、図２（ｂ）に示すように、第１の半導体素子２を素子面を上向きにして第１の接着層３を介して実装する。第１の接着層３としては、エポキシ系樹脂をベースとしたペースト状のものやシートタイプのものが使用される。
【００１９】
次に、図２（ｃ）に示すように、第１の半導体素子２上のボンディングパッド６と配線基板１のワイヤ接続用パッド７とを金属細線８でワイヤボンディングする。このときには、第１の半導体素子２のボンディングパッド６上に予めバンプ１２を形成し、そのバンプ１２に対して配線基板１より金属細線８を打ち上げる方法をとることにより、安定した接続を得ることができる。
【００２０】
次に、図２（ｄ）に示すように、第２の半導体素子４を素子面を下向きにして第２の接着層１１を介して第１の半導体素子２上に実装する。第２の接着層１１は、第１の半導体素子２上でボンディングパッド６よりも内側に配置されるサイズとする。また、第２の半導体素子４のボンディングパッド６上に予めバンプ１２を形成しておき、互いのバンプ１２どうしを接合させる。このことにより、互いのボンディングパッド６ａ，６ｂとバンプ１２と金属細線８とを通じて、第１の半導体素子２と第２の半導体素子４との間、および第１の半導体素子２および第２の半導体素子４と配線基板１との間の導通を得ることができる。
【００２１】
その後に、図２（ｅ）に示すように、第１の半導体素子２，第２の半導体素子４、金属細線８などの配線基板１上の全構造物を封止樹脂９で覆って保護し、さらに、図２（ｆ）に示すように、封止樹脂９に背反する配線基板１の背面に外部接続用のボール１０を取り付けることによって、積層型の半導体装置が完成する。
【００２２】
この積層型の半導体装置は、以上のように、第１の半導体素子２と第２の半導体素子４とを素子面どうしが向かい合うように実装し、各々のボンディングパッド６どうしダイレクトに接合させ、その接合部から配線基板１のワイヤ接続用パッド７へ金属細線８で一括して結線する構造なので、第１の半導体素子２と第２の半導体素子４とに個別に金属細線８による結線を行っていた従来法に比べて、結線数を少なくすることができ、また第１の半導体素子２と第２の半導体素子４との間および上段の第２の半導体素子４の上に結線のためのスペースを確保する必要もなく、容易に薄型に構成可能である。
【００２３】
また複数組のボンディングパッド６の内、対向する一方にダミーのボンディングパッド６ｃを持った組を配しておくことで、第１の半導体素子２，第２の半導体素子４どうしの接続をとらずに配線基板１に個別に導通を引き出すことも可能である。
【００２４】
この２段積層型半導体装置のほか、３個以上の第１の半導体素子を積層する場合も、奇数段目の半導体素子を第１の半導体素子２と同様にして実装し、偶数段目の半導体素子を第２の半導体素子４と同様して実装することで、上記と同様に薄型の積層型半導体装置を構成可能である。
【００２５】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の半導体装置およびその製造方法は、半導体素子を複数個積層した積層型の半導体装置及びその製造方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態における半導体装置の構成図
【図２】図１の半導体装置の製造方法を示す工程断面図
【図３】従来の半導体装置の断面図
【符号の説明】
【００２８】
１  配線基板
２  第１の半導体素子
４  第２の半導体素子
６  ボンディングパッド
７  ワイヤー接続用パッド
８  金属細線
11  第２の接着層
12  バンプ
【図１】
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【図２】
2005327755.tif 000004
【図３】
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