(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
親チップがリードフレーム上に配置され、前記親チップの活性表面に、子チップをその活性表面を対向させたフェースダウン状態で接合した構造を有する半導体装置であって、
前記親チップの活性表面の最表面に形成された表面保護膜と前記子チップの活性表面の最表面に形成された表面保護膜との間が、ノンフィラー充填材のみで封止されており、
前記リードフレーム、前記親チップおよび前記子チップが、パッケージに、前記リードフレームの前記親チップが配置されている側と反対側の面まで封止されるように納められていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記親チップには、前記子チップが接合される接合領域の周囲に、前記表面保護膜から露出した外部接続用パッドが配置され、
前記外部接続用パッドは、ボンディングワイヤを介して、前記リードフレームに接続されてい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３】
前記子チップと前記親チップにおける前記子チップが接合されている領域との間のみに、前記ノンフィラー充填材が設けられていることを特徴とする、請求項１または２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】
この発明は、半導体チップを別の半導体チップや配線基板などの固体装置の表面にフェースダウン状態で接合させた構造を有する半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半導体チップの表面に他の半導体チップを重ね合わせて接合したチップ・オン・チップ構造の半導体装置が知られている。このようなチップ・オン・チップ構造の半導体装置では、図２に示すように、一方の半導体チップ９１は、いわゆるフェースダウン方式で他方の半導体チップ９２に接合されており、この半導体チップ９２との間に設けられた複数個のバンプ９３によって、所定間隔を保つように連結され、かつ、互いに電気的に接続されている。そして、半導体チップ９１，９２の対向する表面間は、エポキシ樹脂などの合成樹脂９４中にフィラー９５を混入してなる充填材９６で封止されており、この半導体チップ９１，９２間を充填材９６で封止して得られる半導体モジュールは、さらにモールド樹脂で封止されてパッケージ（図示せず）内に収容されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、充填材９６中のフィラー９５は吸湿性を有しており、このフィラー９５が湿気を吸収すると、合成樹脂９４とフィラー９５との間の結合力が弱まるため、この半導体装置に熱膨張などによる応力が生じた場合に、充填材９６が破損するおそれがあった。
また、半導体チップ９１，９２の最表面に形成されている表面保護膜が、充填材９６中のフィラー９５で傷つけられることにより、半導体チップ９１，９２の性能の劣化を招くおそれがあった。
【０００４】
そこで、この発明の目的は、充填材の破損およびチップ表面の損傷を防止することにより、品質の向上が図られた半導体装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、親チップがリードフレーム上に配置され、前記親チップの活性表面に、子チップをその活性表面を対向させたフェースダウン状態で接合した構造を有する半導体装置であって、前記親チップの活性表面の最表面に形成された表面保護膜と前記子チップの活性表面の最表面に形成された表面保護膜との間が、ノンフィラー充填材のみで封止されており、前記リードフレーム、前記親チップおよび前記子チップが、パッケージに、前記リードフレームの前記親チップが配置されている側と反対側の面まで封止されるように納められていることを特徴とする半導体装置である。
【０００６】
この発明によれば、子チップの活性表面と親チップの表面との間がノンフィラー充填材のみで封止されている。ノンフィラー充填材は、フィラーを含まない充填材である。したがって、たとえ熱膨張などによる応力が生じても、ノンフィラー充填材に亀裂などの破損を生じるおそれがないうえに、子チップの活性表面が傷つけられることによる性能劣化を招くおそれがないので、半導体装置の品質を良好に保つことができる。
請求項２に記載のように、前記半導体装置は、前記親チップには、前記子チップが接合される接合領域の周囲に、前記表面保護膜から露出した外部接続用パッドが配置され、前記外部接続用パッドは、ボンディングワイヤを介して、前記リードフレームに接続されていてもよい。
また、請求項３に記載のように、前記子チップと前記親チップにおける前記子チップが接合されている領域との間のみに、前記ノンフィラー充填材が設けられていてもよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る半導体装置の構成を示す図解的な断面図である。この半導体装置は、親チップ１の活性表面１１に、子チップ２をその活性表面２１を対向させたフェースダウン状態で接合したチップ・オン・チップ構造を有しており、親チップ１と子チップ２とを接合した後、これらをパッケージ３内に納めることにより構成されている。活性表面とは、半導体基板においてトランジスタなどの素子が形成された活性表層領域側の表面を指す。親チップ１および子チップ２は、いずれもシリコンチップであってもよいが、化合物半導体（ガリウム砒素やガリウム燐など）やゲルマニウム半導体などの他の種類の半導体チップであってもよいし、親チップ１と子チップ２との半導体の種類が一致している必要もない。
【０００８】
親チップ１は、平面視における外形が子チップ２よりも大きく形成されている。親チップ１の活性表面１１の内方の領域には、子チップ２の接合領域が設定されており、その周囲には、複数個の外部接続用のパッド（図示せず）が最表面に形成された表面保護膜から露出した状態に配置されている。外部接続用パッドは、ボンディングワイヤ４を介してリードフレーム５に接続されている。
子チップ２は、親チップ１の活性表面１１にフェースダウンで接合されており、互いに対向する活性表面１１，２１間に設けられた複数個のバンプ６によって、所定間隔を保つように連結され、かつ、互いに電気的に接続されている。そして、親チップ１の活性表面１１と子チップ２の活性表面２１との間は、たとえば、エポキシ樹脂などの合成樹脂を主材料とし、フィラーのような粒状物を含まないノンフィラー充填材７によって封止されている。
【０００９】
したがって、親チップおよび子チップ間をフィラーが混入された充填材で封止した半導体装置とは異なり、この半導体装置に熱膨張などによる応力が生じても、ノンフィラー充填材７に亀裂などの破損を生じるおそれがない。また、親チップ１の活性表面１１および子チップ２の活性表面２１が傷つけられるおそれがなく、親チップ１および子チップ２の性能劣化を招くおそれがない。ゆえに、この半導体装置の品質を良好に保つことができる。
【００１０】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は、他の形態で実施することもできる。たとえば、上述の実施形態では、チップ・オン・チップ構造を取り上げたが、この発明は、半導体チップの表面をリードフレームなどの配線基板に対向させて接合するフリップ・チップ・ボンディング構造にも適用することができる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で、種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る半導体装置の構成を示す図解的な断面図である。
【図２】従来のチップ・オン・チップ構造の半導体装置の構成を示す図解的な断面図である。
【符号の説明】
１    親チップ（固体装置）
１１  活性表面（固体装置の表面）
２    子チップ（半導体チップ）
２１  活性表面（半導体チップの活性表面）
３    パッケージ
４    ボンディングワイヤ
５    リードフレーム
６    バンプ
７    ノンフィラー充填材
【図１】
0004405033.tif 000002
【図２】
0004405033.tif 000003