(57)【要約】  【課題】小型、高密度で信頼性の高い半導体チップ積層形の半導体装置およびその製造方法を提供する。  【解決手段】配線基板５上に第１の半導体チップ１の素子面が対向する形で実装されており、その上に複数の半導体チップが接着層８を介して積層され配線基板５上に１列に配置されたワイヤー接続用パッド６と複数の半導体チップがワイヤー１０により結線され、封止樹脂１３で成形、保持され半導体装置を構成している。複数の半導体チップに対応したワイヤー接続用パッド６が、配線基板５の各辺において１列に設置されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バンプが形成された第１の半導体チップのボンディングパッドと対向する形で形成されたバンプ接続用パッドと、ワイヤー接続用パッドを備えた配線基板と、前記配線基板上に素子面が対向する形で搭載された前記第１の半導体チップと、前記第１の半導体チップ上に積層された複数の半導体チップと、前記配線基板と前記複数の半導体チップとを接合する接着層と、前記複数の半導体チップと前記配線基板を電気的に接続するワイヤーと、前記複数の半導体チップと前記接着層と前記ワイヤーを保護する封止樹脂を備えた半導体装置であって、
前記複数の半導体チップに対応した前記ワイヤー接続用パッドが、前記配線基板の各辺において１列に設置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記配線基板上の前記ワイヤー接続用パッドの形状が、前記パッドから前記配線基板上に引き回される導出配線を除き正方形に形作られている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記配線基板上の前記ワイヤー接続用パッドの形状が、前記パッドから前記配線基板上に引き回される導出配線を除き円形に形作られている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
第１の半導体チップの前記ボンディングパッドにバンプを形成する工程と、
前記第１の半導体チップの前記ボンディングパッドと対向した形で形成された前記バンプ接続用パッドとを接着層を有する形で接合される工程と、
前記第１の半導体チップ上に前記接着層を用いて前記複数の半導体チップを実装する工程と、
前記複数の半導体チップと前記配線基板上各辺に一列に配置された、前記ワイヤー接続用パッドをワイヤーにて接続する工程と、
前記封止樹脂にて前記複数の半導体チップと前記ワイヤーを保護する形で封止成形する工程を含み、
前記複数の半導体チップに対応した前記ワイヤー接続用パッドを、前記配線基板の各辺において１列に設置させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記複数の半導体チップと前記配線基板とをワイヤーにて接続する工程において、前記配線基板に近い半導体チップより順次ワイヤーにて接続を行う請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記複数の半導体チップと前記配線基板上各辺に一列に配置された前記ワイヤー接続用パッドとをワイヤーにて接続する工程において、前記配線基板側にボールボンドを行い前記複数の半導体チップにセカンドボンドを行う請求項４または５に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、半導体装置とその製造方法に関するものであり、特に配線基板上に複数の半導体チップを実装して形成された構造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】
近年、実装高密度化と素子のシステム化を可能にするために半導体装置内に複数の半導体チップを積層した半導体装置が提案されている。
【０００３】
以下、図５Ａ、図５Ｂを参照しながら従来の半導体装置について説明する。図５Ａ、図５Ｂにおいて従来の半導体装置断面構造と平面図の一例を示す。図５Ａに示すように従来の半導体装置は、配線基板５上に第１の半導体チップ１と第２の半導体チップ２が接着層８ａ，８ｂを介して積層されており、第１の半導体チップ１と第２の半導体チップ２がワイヤーを介してボンディングパッド４と配線基板５のワイヤー接続用パッド６と結線され、封止樹脂１３での成形、ボール１４を搭載した構成となっている。配線基板５の裏面にはボール１４が形成されている。また図５Ｂに示すように、配線基板５上に配線されたワイヤー接続用パッド６は多列配置された構成となっている（例えば下記特許文献１）。
【特許文献１】特開平１１−２０４７２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の半導体装置においては、外形サイズの小型化を進めるには問題があった。図５に示す従来の半導体装置においては、複数搭載された各半導体チップに対応するように、配線基板上のワイヤー接続用パッドが多列に設置され、それぞれに対応する半導体チップとワイヤー接続用パッドとをワイヤーにより結線する構造となっている。半導体装置の小型化が要求される中においてワイヤー接続用パッドの多列化を行うことは、ワイヤー接続用パッドを配置するための配線基板面積が拡大するため、外形の小型化を図ることを阻害する方向にある。
【０００５】
本発明は、前記従来の問題を解決するため、小型、高密度で信頼性の高い半導体チップ積層形の半導体装置およびその製造方法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】
前記目的を達成するために、本発明の半導体装置は、バンプが形成された第１の半導体チップのボンディングパッドと対向する形で形成されたバンプ接続用パッドと、ワイヤー接続用パッドを備えた配線基板と、前記配線基板上に素子面が対向する形で搭載された前記第１の半導体チップと、前記第１の半導体チップ上に積層された複数の半導体チップと、前記配線基板と前記複数の半導体チップとを接合する接着層と、前記複数の半導体チップと前記配線基板を電気的に接続するワイヤーと、前記複数の半導体チップと前記接着層と前記ワイヤーを保護する封止樹脂を備えた半導体装置であって、前記複数の半導体チップに対応した前記ワイヤー接続用パッドが、前記配線基板の各辺において１列に設置されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の半導体装置の製造方法は、第１の半導体チップの前記ボンディングパッドにバンプを形成する工程と、前記第１の半導体チップの前記ボンディングパッドと対向した形で形成された前記バンプ接続用パッドとを接着層を有する形で接合される工程と、前記第１の半導体チップ上に前記接着層を用いて前記複数の半導体チップを実装する工程と、前記複数の半導体チップと前記配線基板上各辺に一列に配置された、前記ワイヤー接続用パッドをワイヤーにて接続する工程と、前記封止樹脂にて前記複数の半導体チップと前記ワイヤーを保護する形で封止成形する工程を含み、前記複数の半導体チップに対応した前記ワイヤー接続用パッドを、前記配線基板の各辺において１列に設置させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の半導体装置とその製造方法によると最下段の半導体チップをワイヤー接続の必要がないフリップチップにて実装し、その上に積層される複数の半導体チップにワイヤー接続を行う配線基板上のパッドを１列に配置することにより、外形サイズを抑えつつ高密度な半導体装置の実現が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の半導体装置は、配線基板上に第１の半導体チップの素子面が対向する形で実装されており、その上に複数の半導体チップが接着層を介して積層され配線基板上に１列に配置されたワイヤー接続用パッドと複数の半導体チップがワイヤーにより結線された構成となっている。これにより、複数搭載する半導体チップの１つを素子面が対向する形で実装するためワイヤー接続の必要がなく、配線基板上にしめるワイヤー接続用パッドの領域を縮小することにより小型で高密度実装な半導体装置の実現が可能である。また、第１の半導体チップ上パッドに対応した金属配線層はチップの面積内に配置されることより、封止樹脂との密着性が劣る金属配線領域の縮小化が図れ、品質の向上も合わせて実現が可能となる。加えて、第１の半導体チップ上に積層された複数の半導体チップに対応した、配線基板上のワイヤー接続用パッドを１列配置とすることにより、外形サイズの小型化が可能である。
【００１０】
また、本発明の製造方法は、ワイヤー接続のボール接合側を配線基板のワイヤー接続用パッドとすることから、ボール接合後の潰れ径のみのサイズに対応したワイヤー接合用パッドの寸法として設計することができることにより、ワイヤー接続用パッドの寸法を縮小し、より高密度で小型な半導体装置の実現が可能となる。加えて、ボールボンド側を配線基板側のワイヤー接続用パッドとすることにより、ステッチボンドと比べ接合面積も大きくかつワイヤー接続用パッド面の凹凸の影響を受けにくいことから接合強度の向上が可能となりより一層の品質向上も実現できる。
【００１１】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１実施の形態に係る半導体装置について図１を参照しながら説明する。図１Ａ、Ｂは本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の断面図と平面図である。図１Ａに示すように本実施形態の半導体装置において、配線基板５は第1の半導体チップ１のボンディングパッド４と対向する形で形成されたバンプ接続用パッド７と、ワイヤー接続用パッド６を備えており、バンプ１１と導電性ペースト１２を介して前記第１の半導体チップ１の素子面が前記配線基板５と対向する形で実装され、前記配線基板５との導通が取られており、その間には樹脂層９が形成されている。また、前記第１の半導体チップ１の裏面と第２の半導体チップ２の裏面が合わさる形で接着層８ａを介して実装され、さらに前記第２の半導体チップの素子面上に前記接着層８ｂを介して第３の半導体チップ３が積層されている。前記第２の半導体チップ２と前記第３の半導体チップ３は、ワイヤー１０により前記配線基板５上の一列に配置された前記ワイヤー接続用パッド７を介して配線基板５と導通が取られる。前記ワイヤー１０にて結線された複数の半導体チップと前記配線基板５は封止樹脂１３により成形保護され、前記配線基板５の裏面にはボール１４が搭載されることにより形成されている。
【００１２】
また図１Ｂに示すように、前記配線基板５上のワイヤー接続用パッド６は各辺１列になるように配置された構造となっている。
【００１３】
次に、本発明の第１の実施形態に関わる半導体装置の製造方法について図２〜３を参照しながら説明する。図２〜３は、本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図である。図２Ａに示すように、第１の半導体チップ１のボンディングパッド４上にはバンプ１１が形成され、導電性ペースト１２が転写される。次に図２Ｂに示すように第１の半導体チップ１のボンディングパッド４と対向する形で配置されたバンプ接続用パッド７を有するセラミックの積層により形成された配線基板５に、その素子面が対向する形でフリップチップ実装される。続いて図２Ｃに示すように、第１の半導体チップ１と配線基板５の間にノズル１５を通して樹脂層９が注入され硬化が行われる。本工法においては、第１の半導体チップ１をフリップチップ接続により実装することにより、配線基板５に設置する接続用のパッドを第１の半導体チップ１の面積内に納めることができるため、配線基板５の面積縮小による半導体装置の小型化が可能となる。また、ここで使われる基板は有機材料の積層にて形成された樹脂基板やテープ材料を用いた基板でもよく、また、フリップチップの方法としては、はんだバンプを用いて接合する一般的にC4接続といわれる方法、導電性シートを使用して圧着し、バンプ１１と配線基板５のバンプ接続用パッド７との間に導電性の粒子にて接続を保ちつつ保持する方法、絶縁性シート、絶縁性ペーストを使用してバンプ９と配線基板５のバンプ接続用パッド７を接合する方法、配線基板５のバンプ接続用パッド７上に金めっき処理を施し、金で形成されたバンプ１１と熱圧着や超音波により接合をとる方法などにより形成が可能である。続いて図２Ｄに示すように、第１の半導体チップ１の裏面に第２の半導体チップ２と第３の半導体チップ３が素子面が上になる形で接着層８を介して積層される。ここで接着層８としては絶縁性の液状ペーストや絶縁性のテープ状接着シートなどが使用される。続いて図３Ａに示すように第２の半導体チップ２と第３の半導体チップ３は、配線基板５上の各辺１列に配置されたワイヤー接続用パッド６をボールボンド側としてワイヤー１０により第２の半導体チップ２と第３の半導体チップ３のボンディングパッド４に打ち上げる方向にて結線される。結線の方法としては超音波と熱と荷重により接合を行う超音波熱圧着式ワイヤーボンド工法が用いられ、ワイヤーボンドの方向としては第２の半導体チップ、第３の半導体チップのボンディングパッド４をボールボンド側、もしくはその一方のみボールボンド側とすることも可能である。本工法においては、配線基板５上のワイヤー接続用パッド６が１列に配置されていることより、配線基板５の面積縮小による半導体装置の小型化が可能である。続いて図３Ｂに示すように、封止樹脂１３により成形、保持される。ここで用いられる樹脂封止の方法としては、固形もしくは粉末の樹脂と熱せられた金型を用いて行われるトランスファー工法や、液状樹脂とマスクを用いて行われる印刷封止、液状樹脂を塗布することにより行われるポッティング封止のいずれを用いてもよい。また、図２Ｃにて示す樹脂層８の充填を液状の封止樹脂１３にて一括に行うことも可能である。続いて図３Ｃに示すように���ールを搭載することにより半導体装置が形成される。以上の工法により積層数を増やし実装密度を高めつつ外形サイズを抑えた半導体装置の実現が可能である。
【００１４】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置について図４を参照しながら説明する。図４は本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の平面図である。図４に示すように、配線基板５上に配置されたワイヤー接続用パッド６は円形にて各辺１列に配置されている。上記の形状を用いることにより、ワイヤー１０の結線におけるボールボンド側をワイヤー接続用パッド６にすることにより、ボール圧着時の形状に合わせこむ形でサイズを縮小化が可能であるため、封止樹脂との密着性が劣る金属配線領域の縮小化が図れ、実装時の熱や応力といったストレスに対する品質の向上が可能となる。
【００１５】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】Ａは本発明の第１実施形態における半導体装置の断面図、Ｂは同平面図。
【図２】Ａ〜Ｄは本発明の第１実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図。
【図３】Ａ〜Ｃは本発明の第１実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図。
【図４】本発明の第２実施形態に係る半導体装置の平面図。
【図５】Ａは従来の半導体装置の断面図、Ｂは平面図。
【符号の説明】
【００１７】
１  第１の半導体チップ
２  第２の半導体チップ
３  第３の半導体チップ
４  ボンディングパッド
５  配線基板
６  ワイヤー接続用パッド
７  バンプ接続用パッド
８ａ，８ｂ  接着層
９  樹脂層
１０  ワイヤー
１１  バンプ
１２  導電性ペースト
１３  封止樹脂
１４  ボール
１５  ノズル
【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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