(57)【要約】【課題】リードフレームを用いたスタック型半導体パッケージにおいて、上段側半導体素子へのボンディングに起因する不良発生を抑制することによって、半導体素子の薄型化、ひいてはパッケージ自体の薄型化を実現する。【解決手段】半導体パッケージ１は、素子マウント部３とリード部４とを有するリードフレーム２を具備する。素子マウント部３の少なくとも第１の主面３ａ上には、第１の半導体素子５と第２の半導体素子９とが順に積層されて搭載されている。第１の半導体素子５と第２の半導体素子９との間には、第２の接着層１０として機能する絶縁性樹脂層が充填されている。第１の半導体素子５に接続された第１のボンディングワイヤ８の素子接続側端部は絶縁性樹脂層１０内に埋め込まれている。【選択図】図１
2007035865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子マウント部とリード部とを有するリードフレームと、
前記素子マウント部の表面側の第１の主面上に接着され、前記リード部と第１のボンディングワイヤを介して接続された第１の半導体素子と、
前記第１の半導体素子上に絶縁性樹脂層を介して接着され、前記リード部と第２のボンディングワイヤを介して接続された第２の半導体素子とを具備し、
前記第１のボンディングワイヤの前記第１の半導体素子との接続側端部は、前記絶縁性樹脂層内に埋め込まれていることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項２】
請求項１記載の半導体パッケージにおいて、
さらに、前記素子マウント部の裏面側の第２の主面上に接着され、前記リード部と第３のボンディングワイヤを介して接続された第３の半導体素子と、
前記第３の半導体素子上に絶縁性樹脂層を介して接着され、前記リード部と第４のボンディングワイヤを介して接続された第４の半導体素子とを具備し、
前記第３のボンディングワイヤの前記第３の半導体素子との接続側端部は、前記絶縁性樹脂層内に埋め込まれていることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の半導体パッケージにおいて、
前記半導体素子は70μm以下の厚さを有することを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の半導体パッケージにおいて、
前記絶縁性樹脂層は、前記第１または第３の半導体素子側に配置された第１の樹脂層と、前記第２または第４の半導体素子側に配置された第２の樹脂層とを有し、かつ前記第１または第３のボンディングワイヤの前記第１または第３の半導体素子との接続側端部は前記第１の樹脂層内に埋め込まれていることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項５】
素子マウント部とリード部とを有するリードフレーム上に複数の半導体素子を積層、搭載して半導体パッケージを製造する方法において、
前記リードフレームの素子マウント部に第１の半導体素子を接着する工程と、
前記第１の半導体素子を前記リードフレームのリード部と第１のボンディングワイヤを介して接続する工程と、
第２の半導体素子の接着面側に形成された絶縁性樹脂層の少なくとも一部を軟化または溶融させ、前記第１のボンディングワイヤの前記第１の半導体素子との接続側端部を前記絶縁性樹脂層内に取り込みつつ、前記第２の半導体素子を前記第１の半導体素子上に接着する工程と、
前記第２の半導体素子を前記リードフレームのリード部と第２のボンディングワイヤを介して接続する工程と
を具備することを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
【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リードフレーム上に積層して搭載した半導体パッケージとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の小型化や高密度実装化等を実現するために、1つのパッケージ内に複数の半導体素子を積層して封止したスタック型マルチチップパッケージが実用化されている。この際、スタック型マルチチップパッケージの低コスト化等を優先させる場合には、半導体素子を搭載する基板として安価なリードフレームが使用されている。
【０００３】
リードフレームを用いたスタック型マルチチップパッケージにおいて、複数の半導体素子はリードフレームの素子マウント部上に接着剤層を介して順に積層して搭載される。さらに、各半導体素子の電極パッドはリードフレームのリード部とそれぞれボンディングワイヤを介して電気的に接続される。そして、このような積層構造体を封止樹脂でパッケージングすることによって、スタック型マルチチップパッケージが構成される。
【０００４】
上記したようなスタック型マルチチップパッケージにおいて、リードフレーム上に例えば同形状の半導体素子を積層する場合には、上段側の半導体素子が下段側の半導体素子のボンディングワイヤに干渉するおそれがある。そこで、半導体素子間にこれらより小形のスペーサを配置することが行われている。しかし、このような積層構造では上段側半導体素子のボンディング部の下方が中空状態となるため、半導体素子の厚さによってはボンディング時の荷重で撓みが生じる。
【０００５】
上段側半導体素子の撓みは、ボンディング不良や下段側のボンディングワイヤとの接触不良等の発生原因となる。さらに、撓み量によっては半導体素子にクラックや割れ等が生じるおそれもある。このようなことから、スペーサを利用したスタック型マルチチップパッケージでは上段側半導体素子の厚さをあまり薄くすることができず、これがパッケージの薄型化を阻害している。ワイヤボンディング時の接続不良や半導体素子の割れ等を抑制するためには、上段側半導体素子の厚さを例えば70μm以上とする必要がある。
【０００６】
なお、複数の半導体素子を回路基板上に積層して搭載した半導体パッケージにおいては、下段側半導体素子のボンディングワイヤと上段側半導体素子との接触不良等を抑制するために、上段側半導体素子の接着面（下面）に絶縁層を形成することが提案されている（例えば特許文献１，２参照）。特許文献１には、下段側半導体素子上に絶縁用樹脂層と固定用樹脂層を順に形成した後、上段側の半導体素子を配置して固定した構造が記載されている。特許文献２には、上段側の半導体素子の裏面にポリイミド樹脂からなる絶縁層とエポキシ樹脂からなる接着層とを積層したシートを貼り付け、このシート状接着剤層を用いて下段側の半導体素子上に上段側の半導体素子を接着した構造が記載されている。
【特許文献１】特開平8-288455号公報
【特許文献２】特開2002-222913号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はリードフレームを用いたスタック型マルチチップパッケージにおいて、上段側半導体素子へのボンディングに起因する不良発生を抑制することによって、半導体素子の薄型化、ひいてはパッケージ自体の薄型化を図ることを可能にした半導体パッケージとその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る半導体パッケージは、素子マウント部とリード部とを有するリードフレームと、前記素子マウント部の表面側の第１の主面上に接着され、前記リード部と第１のボンディングワイヤを介して接続された第１の半導体素子と、前記第１の半導体素子上に絶縁性樹脂層を介して接着され、前記リード部と第２のボンディングワイヤを介して接続された第２の半導体素子とを具備し、前記第１のボンディングワイヤの前記第１の半導体素子との接続側端部は、前記絶縁性樹脂層内に埋め込まれていることを特徴としている。
【０００９】
本発明の一態様に係る半導体パッケージの製造方法は、素子マウント部とリード部とを有するリードフレーム上に複数の半導体素子を積層、搭載して半導体パッケージを製造する方法において、前記リードフレームの素子マウント部に第１の半導体素子を接着する工程と、前記第１の半導体素子を前記リードフレームのリード部と第１のボンディングワイヤを介して接続する工程と、第２の半導体素子の接着面側に形成された絶縁性樹脂層の少なくとも一部を軟化または溶融させ、前記第１のボンディングワイヤの前記第１の半導体素子との接続側端部を前記絶縁性樹脂層内に取り込みつつ、前記第２の半導体素子を前記第１の半導体素子上に接着する工程と、前記第２の半導体素子を前記リードフレームのリード部と第２のボンディングワイヤを介して接続する工程とを具備することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様に係る半導体パッケージによれば、半導体素子の薄型化、ひいてはパッケージ自体の薄型化を図ることが可能となる。本発明の一態様に係る半導体パッケージの製造方法によれば、そのような半導体パッケージを安定して提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。なお、以下では本発明の実施形態を図面に基づいて説明するが、それらの図面は図解のために提供されるものであり、本発明はそれらの図面に限定されるものではない。
【００１２】
図１は本発明の第１の実施形態による片面スタック型の半導体パッケージの構成を模式的に示す断面図である。同図に示す半導体パッケージ１は、素子搭載用基材としてリードフレーム２を具備している。リードフレーム２は、半導体素子が接合搭載される素子マウント部３と、その周囲に配置されたリード部４とを有している。リード部４は素子マウント部３上に搭載された半導体素子との接続部（インナーリード部）と外部接続端子（アウターリード部）とを兼ねるものであり、複数のリードで構成されている。
【００１３】
リードフレーム２の素子マウント部３において、その表面側の第１の主面３ａ上には第１の半導体素子５が第１の接着層６を介して接着されている。第１の接着層６には一般的な絶縁性樹脂製のダイアタッチ材（ダイアタッチフィルム等）を用いることができる。第１の半導体素子５の上面側に設けられた第１の電極パッド７は、第１のボンディングワイヤ８を介してリードフレーム２のリード部４と接続されている。このようにして、第１の半導体素子５はリード部４と電気的に接続されている。
【００１４】
第１の半導体素子５上には、第２の半導体素子９が第２の接着層１０を介して接着されている。第２の接着層１０は接着剤として機能する絶縁性樹脂により構成されている。第２の半導体素子９の上面側に設けられた第２の電極パッド１１は、第２のボンディングワイヤ１２を介してリードフレーム２のリード部４と接続されている。このようにして、第２の半導体素子９はリード部４と電気的に接続されている。そして、リード部４の素子接続側の一部（インナーリード部）を含めて第１および第２の半導体素子５、９を、例えばエポキシ樹脂のような封止樹脂１３を用いて封止することによって、片面スタック型の半導体パッケージ１が構成されている。
【００１５】
ここで、第２の半導体素子９は例えば第１の半導体素子５とほぼ同形状を有するものである。ただし、第２の半導体素子９の形状はこれに限られるものではなく、第１のボンディングワイヤ８に対して第２の半導体素子９が干渉するような形状を有する場合に、この実施形態の半導体パッケージ１は効果的に適用されるものである。第２の半導体素子９が第１の半導体素子５とほぼ同形状を有する場合、第１のボンディングワイヤ８上には第２の半導体素子９が存在することになるため、これらの接触を防ぐことが重要となる。
【００１６】
前述したように、第１の半導体素子５と第２の半導体素子９との間にスペーサを配置した場合には、第２の半導体素子９の電極パッド１１の下方が中空状態となるため、第２のボンディングワイヤ１２のボンディング荷重で第２の半導体素子９に撓みが生じるおそれがある。そこで、この実施形態では第１の半導体素子５と第２の半導体素子９との間に第２の接着層１０として機能する絶縁性樹脂を充填している。このため、第１のボンディングワイヤ８の第１の半導体素子５との接続側端部は、絶縁性樹脂層（第２の接着層１０）内に埋め込まれている。
【００１７】
このように、第１の半導体素子５と第２の半導体素子９との間に絶縁性樹脂層（第２の接着層１０）を充填することによって、第２のボンディングワイヤ１２のボンディング荷重による第２の半導体素子９の撓みを抑制することができる。これによって、第２の半導体素子９の撓みに起因するボンディング不良や第１のボンディングワイヤ８との接触、さらには第２の半導体素子９のクラックや割れ等を抑制することが可能となる。そして、絶縁性樹脂層１０で第２の半導体素子９の撓みを抑制することで、第２の半導体素子９の厚さを薄くすることができる。具体的には、第２の半導体素子９の厚さを70μm以下とすることができる。従って、半導体パッケージ１の薄型化を実現することが可能となる。
【００１８】
さらに、第１のボンディングワイヤ８の素子接続側端部は絶縁性樹脂層１０内に埋め込まれているため、それ以降の製造工程や搬送工程等で第１のボンディングワイヤ８の剥がれ等による接続不良の発生を抑制することができる。すなわち、リードフレーム２は第１のボンディングワイヤ８がリード部４および第１の半導体素子５に接続された後、第２の半導体素子９の接着工程、第２のボンディングワイヤ１２の接続工程、樹脂封止工程等に送られる。リード部４の素子側端部は固定されていないため、搬送工程等で上下に動いて第１のボンディングワイヤ８を引っ張る方向に力が加わる。しかし、この実施形態では第１のボンディングワイヤ８の素子接続側端部が絶縁性樹脂層１０内に埋め込まれて固定されているため、第１のボンディングワイヤ８の剥がれ等を抑制することができる。
【００１９】
上述したように、第１の半導体素子５と第２の半導体素子９との間隔は第２の接着層１０として機能する絶縁性樹脂層で維持されることになる。従って、第１の半導体素子５上に第２の半導体素子９を接着する際に、第１のボンディングワイヤ８と第２の半導体素子９との接触を防止することが重要となる。第１のボンディングワイヤ８と第２の半導体素子９との接触は、例えば第２の接着層（絶縁性樹脂層）１０の厚さを第１のボンディングワイヤ８の高さより厚くすることで防ぐことが可能であるが、これでは第２の接着層１０の厚さを含む半導体パッケージ１全体としての厚さが厚くなってしまう。
【００２０】
そこで、第２の接着層１０は図２に示すように、第２の半導体素子９の接着時温度で軟化または溶融する第１の樹脂層１４と、第２の半導体素子９の接着時温度に対して層形状が維持される第２の樹脂層１５とを有することが好ましい。第１の樹脂層１４は第１の半導体素子５側に配置され、第２の半導体素子９の接着時に接着剤層として機能すると共に、接着時温度で軟化または溶融して第１のボンディングワイヤ８の取り込みを可能にするものである。一方、第２の樹脂層１５は第２の半導体素子９側に配置され、第２の半導体素子９の接着時に絶縁層として機能するものであり、これにより第１のボンディングワイヤ８と第２の半導体素子９との接触を確実に防ぐことが可能となる。
【００２１】
2層構造の第２の接着層１０において、第１の樹脂層１４の厚さは第１のボンディングワイヤ８の高さに応じて適宜に設定することが好ましい。第１のボンディングワイヤ８の高さ（第１の半導体素子５上における最大高さ）が60±15μmであるとした場合、接着時温度で軟化または溶融する第１の樹脂層１４の厚さは、例えば75±15μmとすることが好ましい。一方、接着時温度に対して層形状を維持する第２の樹脂層１５の厚さは、例えば5〜15μmの範囲とすることが好ましい。このような厚さを有する第２の接着層１０を適用することで、半導体パッケージ１の薄型化を実現することが可能となる。
【００２２】
また、各樹脂層１４、１５の機能を良好に発揮させる上で、第１の樹脂層１４は接着時温度における粘度が1kPa・s以上100kPa・s以下であることが好ましい。第１の樹脂層１４の接着時粘度が1kPa・s未満であると軟らかすぎて、接着剤樹脂が素子端面からはみ出すおそれがある。一方、第１の樹脂層１４の接着時粘度が100kPa・sを超えると硬すぎて、第１のボンディングワイヤ８の変形や接続不良等を生じさせるおそれがある。第１の樹脂層１４の接着時粘度は1〜50kPa・sの範囲であることがより好ましい。第２の樹脂層１５は接着時温度における粘度が130kPa・s以上であることが好ましい。この粘度が130kPa・s未満であると、第２の半導体素子９を第１の半導体素子５に接着する際に層形状を維持することができず、第２の樹脂層１５の絶縁層としての機能が損なわれる。第２の樹脂層１５の接着時粘度は1000kPa・s以下であることが好ましい。
【００２３】
上述したような2層構造の第２の接着層１０は、例えば接着時温度で軟化または溶融するように調整したエポキシ樹脂層からなる第１の樹脂層１４と、接着時温度に対して層形状が維持されるポリイミド樹脂層やシリコーン樹脂層等からなる第２の樹脂層１５とを積層して2層構造の接着剤フィルムとし、これを予め第２の半導体素子９の裏面（接着面）側に貼り付けておくことにより得ることができる。ただし、このような材質が異なる2層構造の接着剤フィルムを用いた場合、第１の樹脂層１４と第２の樹脂層１５との熱膨張率の違い等に基づいて、第２の半導体素子９の接着工程後に素子間剥離が生じたり、また接着に要する製造コストの増加等を招くおそれがある。
【００２４】
そこで、第２の接着層１０を構成する第１および第２の樹脂層１４、１５には、同一材質の絶縁性樹脂を適用することが好ましい。このような絶縁性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂のような熱硬化性絶縁樹脂が挙げられる。同一材料で第１の樹脂層１４と第２の樹脂層１５を形成する場合、例えば同一の熱硬化性樹脂ワニスを用いて、第１の樹脂層１４と第２の樹脂層１５を形成する際の乾燥温度や乾燥時間を異ならせることで、接着時温度における挙動（機能）を異ならせることができる。すなわち、同一材質の絶縁性樹脂で軟化または溶融層として機能する第１の樹脂層１４と絶縁層として機能する第２の樹脂層１５とを得ることができる。
【００２５】
例えば、支持体上に例えばエポキシ樹脂ワニス（Ａステージ）を塗布した後、この塗布層を例えば150℃で乾燥させて半硬化状態（Ｂステージ）の第２の樹脂層１５を形成する。次いで、第２の樹脂層１５上に同一のエポキシ樹脂ワニス（Ａステージ）を再度塗布し、この塗布層を例えば130℃で乾燥させて半硬化状態（Ｂステージ）の第１の樹脂層１４を形成する。そして、第１の樹脂層１４の乾燥温度以上（130℃以上）でかつ第２の樹脂層１５の乾燥温度未満（150℃未満）の温度で加熱した場合、第２の樹脂層１５は層形状が維持される。一方、第１の樹脂層１４のみは軟化または溶融するため、第２の半導体素子９の接着時温度をこのような温度範囲（例えば130℃以上150℃未満）とすることによって、第２の樹脂層１５を絶縁層として機能させた上で、第１の樹脂層１４を軟化または溶融させることができる。
【００２６】
なお、図１では2個の半導体素子５、９を積層した構造について説明したが、半導体素子の積層数はこれに限られるものではない。積層する素子数は3個もしくはそれ以上であってもよい。3個以上の半導体素子を積層して半導体パッケージを構成する場合、半導体素子間に絶縁性樹脂層を充填すると共に、下段側半導体素子のボンディングワイヤの素子接続側端部を絶縁性樹脂層内に埋め込んだ構造を採用する。ただし、3段目以上の半導体素子が他の半導体素子に比べて十分に小形の場合にはこの限りではない。
【００２７】
上述した第１の実施形態の半導体パッケージ１は、例えば以下のようにして作製される。半導体パッケージ１の製造工程について、図３を参照して説明する。まず、図３（ａ）に示すように、リードフレーム２の素子マウント部３の第１の主面３ａ上に第１の接着層６を用いて第１の半導体素子５を接着する。続いて、ワイヤボンディング工程を実施して、第１のボンディングワイヤ８でリードフレーム２のリード部４と第１の半導体素子５とを電気的に接続する。第１の半導体素子５の接着工程やワイヤボンディング工程は従来と同様にして実施される。
【００２８】
次に、第１の半導体素子５上に第２の接着層１０を介して第２の半導体素子９を接着する。第１の半導体素子５上への第２の半導体素子９の接着工程を実施するにあたって、まず第１の半導体素子５を接着したリードフレーム２を、図３（ｂ）に示すように加熱機構を有するステージ（加熱ステージ）２１上に載置する。第１の半導体素子５はリードフレーム２を介して加熱ステージ２１により直接的に加熱される。第１の半導体素子５の加熱温度は、第２の接着層１０の軟化または溶融温度により適宜に設定される。この際、第２の接着層１０に2層構造の接着剤フィルムを適用する場合には、第１の樹脂層１４の軟化または溶融温度に応じて加熱温度を設定する。
【００２９】
一方、第２の半導体素子９はその裏面に第２の接着層１０を形成する。第２の接着層１０は、例えば第２の半導体素子９の裏面に半硬化させた接着剤フィルムを貼り付けることにより形成される。このような第２の接着層１０を有する第２の半導体素子９を、図３（ｂ）に示すように、吸着ツール２２で吸着保持して第１の半導体素子５の上方に配置する。ここで、吸着ツール２２は加熱機構を有しないものであっても、また加熱機構を有するものであってもよいが、第２の接着層１０の加熱は主として加熱ステージ２１側から実施することが好ましい。
【００３０】
次に、第１の半導体素子５の上方に配置された第２の半導体素子９を徐々に下降させる。この際、第２の半導体素子９を吸着ツール２２で直接加熱しない場合においても、第１の半導体素子５が所定の接着温度まで加熱されているため、第２の接着層１０は第１の半導体素子５からの輻射熱で加熱されて軟化する。第２の半導体素子９の下降が進行して第２の接着層１０が第１のボンディングワイヤ８と接触すると、第１のボンディングワイヤ８との間で伝熱が起こるため、第２の接着層１０の第１のボンディングワイヤ８との接触部の周囲がさらに軟化する。従って、加熱ステージ２１のみによる加熱によっても、第２の接着層１０による第１のボンディングワイヤ８の変形や接続不良等を抑制することできる。また、第２の接着層１０の層形状を良好に維持することができる。
【００３１】
第２の半導体素子９の下降がさらに進行すると、図３（ｃ）に示すように第２の接着層１０が第１の半導体素子５と接触し、この第１の半導体素子５からの熱で第２の接着層１０全体が軟化もしくは溶融する。第２の半導体素子９の下降時において、第１のボンディングワイヤ８はそれ自体の温度で第２の接着層１０との接触部を加熱することによって、第２の接着層１０の内部に取り込まれる。第２の半導体素子９の下降段階においては、第１のボンディングワイヤ８の下部に若干の空間が生じるものの、第２の接着層１０が第１の半導体素子５と接触して加熱されることで、第１のボンディングワイヤ８の下部空間には軟化もしくは溶融した樹脂（第２の接着層１０を構成する熱硬化型樹脂）が流入する。これによって、ワイヤ下部の樹脂未充填部の発生を抑制することができる。
【００３２】
上述したように、第２の接着層１０を第１の半導体素子５からの輻射熱および第１のボンディングワイヤ８との伝熱により軟化させる場合、第２の半導体素子９の下降速度が速すぎると、第１の半導体素子５からの輻射熱等で第２の接着層１０を十分に軟化させることができないおそれがある。従って、第２の半導体素子９の下降速度は例えば0.1mm/s以上20mm/s以下の範囲とすることが好ましい。また、第２の半導体素子９の下降開始位置が第１の半導体素子５に近すぎると、第１の半導体素子５からの輻射熱等で第２の接着層１０を十分に加熱できないおそれがある。そこで、第２の半導体素子９の下降開始位置は第１の半導体素子５から少なくとも0.5mm上方の位置とすることが好ましい。
【００３３】
続いて、加熱ステージ２１による第１の半導体素子５および第２の接着層１０の加熱を継続しつつ、第２の半導体素子９に適度な圧力を加える。第２の半導体素子９への加圧で第２の接着層１０の流動性が高まるため、第１のボンディングワイヤ８の下部空間に接着剤樹脂を確実かつ良好に充填することができる。このような状態で第２の接着層１０をさらに加熱して熱硬化させることによって、第１の半導体素子５上に第２の半導体素子９を良好に接着することができる（図３（ｃ））。また、第１のボンディングワイヤ８の素子接続側端部を第２の接着層（絶縁性樹脂層）１０内に良好に取り込むことができる。
【００３４】
この後、図３（ｄ）に示すように、第１の半導体素子５上に接着された第２の半導体素子９にワイヤボンディング工程を実施して、第２のボンディングワイヤ１２でリードフレーム２のリード部４と第２の半導体素子９とを電気的に接続する。さらに、第１および第２の半導体素子５、９を封止樹脂１３で封止することによって、図１に示したような半導体パッケージ１が得られる。なお、3個もしくはそれ以上の半導体素子を積層する場合には、上述した第２の半導体素子９の接着工程と同様な工程を繰り返し実施すればよい。
【００３５】
次に、本発明の第２の実施形態による半導体パッケージについて、図４および図５を参照して説明する。図４は第２の実施形態による両面スタック型の半導体パッケージの構成を模式的に示す断面図、図５はその要部を拡大して示す断面図である。なお、前述した第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明を一部省略する。
【００３６】
図４に示す半導体パッケージ３０は、第１の実施形態と同様に、素子マウント部３とリード部４とを有するリードフレーム２を具備する。リードフレーム２の素子マウント部３において、その表面側の第１の主面３ａ上には第１の半導体素子５が第１の接着層６を介して接着されている。第１の半導体素子５は第１のボンディングワイヤ８を介してリードフレーム２のリード部４と接続されている。さらに、第１の半導体素子５上には第２の半導体素子９が第２の接着層１０を介して接着されている。第２の半導体素子９は第２のボンディングワイヤ１２を介してリードフレーム２のリード部４と接続されている。これら各構成要素は第１の実施形態と同様とされている。
【００３７】
さらに、リードフレーム２の素子マウント部３において、その裏面側の第２の主面３ｂ上には第３の半導体素子３１が第３の接着層３２を介して接着されている。第３の半導体素子３１は、第３のボンディングワイヤ３３を介してリードフレーム２のリード部４と接続されている。第３の半導体素子３１上には、第４の半導体素子３４が第４の接着層３５を介して接着されている。また、第４の半導体素子３４は第４のボンディングワイヤ３６を介してリードフレーム２のリード部４と接続されている。そして、リード部４の素子接続側の一部（インナーリード部）を含めて第１、第２、第３および第４の半導体素子５、９、３１、３４を、例えばエポキシ樹脂のような封止樹脂１３を用いて封止することによって、両面スタック型の半導体パッケージ３０が構成されている。
【００３８】
第１の半導体素子５と第２の半導体素子９、および第３の半導体素子３１と第４の半導体素子３４とは、それぞれほぼ同形状を有するものである。これら各素子間（第１および第２の半導体素子５、９間、第３および第４の半導体素子３１、３４間）には、第２および第４の接着層１０、３５として機能する絶縁性樹脂がそれぞれ充填されている。また、第１のボンディングワイヤ８の第１の半導体素子５との接続側端部、および第３のボンディングワイヤ３３の第３の半導体素子３１との接続側端部は、それぞれ絶縁性樹脂層（第２および第４の接着層１０、３５）内に埋め込まれている。
【００３９】
また、第２および第４の接着層１０、３５は図５に示すように、第２および第４の半導体素子９、３４の接着時温度で軟化または溶融する第１の樹脂層１４と、第２および第４の半導体素子９、３４の接着時温度に対して層形状が維持される第２の樹脂層１５とを有することが好ましい。第２の接着層１０における第１および第２の樹脂層１４、１５の配置位置や機能は第１の実施形態で示した通りである。第４の接着層３５における第１および第２の樹脂層１４、１５も同様の機能等を有するものである。
【００４０】
すなわち、第４の接着層３５における第１の樹脂層１４は、第３の半導体素子３１側に配置され、第４の半導体素子３４の接着時に接着剤層として機能すると共に、接着時温度で軟化または溶融して第３のボンディングワイヤ３３の取り込みを可能にするものである。第２の樹脂層１５は第４の半導体素子３４側に配置され、第４の半導体素子３４の接着時に絶縁層として機能し、第３のボンディングワイヤ３３と第４の半導体素子３４との接触を防ぐものである。なお、2層構造の接着層１０、３５の具体的な構成は、前述した第１の実施形態と同様とすることが好ましい。
【００４１】
上述したように、各素子間（第１および第２の半導体素子５、９間、第３および第４の半導体素子３１、３４間）にそれぞれ絶縁性樹脂層（第２および第４の接着層１０、３５）を充填することによって、第２および第４のボンディングワイヤ１２、３６のボンディング荷重による半導体素子９、３４の撓みを抑制することができる。これによって、上段側の半導体素子９、３４の撓みに起因するボンディング不良や半導体素子９、３４の割れ等を抑制することが可能となる。そして、絶縁性樹脂層１０、３５で半導体素子９、３４の撓みを抑制することによって、これら半導体素子９、３４の厚さを薄くすることができる。具体的には、半導体素子９、３４の厚さを70μm以下とすることができる。従って、半導体パッケージ３０の薄型化を実現することが可能となる。
【００４２】
特に、リードフレーム２に対して両面スタック構造を適用する場合においても、各半導体素子５、９、３１、３４の厚さを薄くすることによって、パッケージ全体の厚さが厚くなることを抑制することができる。また、パッケージ全体の薄型化にはスペーサを適用することなく、各素子間を良好にかつボンディングワイヤとの接触不良等を発生させることなく接着することを可能にした接着層（絶縁性樹脂層）１０、３５も寄与している。これらによって、半導体素子の高密度実装と薄型化を両立された両面スタック型半導体パッケージ３０を提供することが可能となる。
【００４３】
さらに、第１および第３のボンディングワイヤ８、３３の素子接続側端部は絶縁性樹脂層１０、３５内に埋め込まれているため、それ以降の製造工程や搬送工程等でボンディングワイヤ８、３３の剥がれ等による接続不良の発生を抑制することができる。特に、第１のボンディングワイヤ８はリード部４および第１の半導体素子５に接続された後、第２の半導体素子９の接着工程および第２のボンディングワイヤ１２の接続工程に加えて、第３および第４の半導体素子３１、３４の接着工程、第３および第４のボンディングワイヤ３３、３６の接続工程、樹脂封止工程等に送られる。これら各工程や搬送工程等において、第１のボンディングワイヤ８の素子側接続部にはそれを引き剥がすような力が加わる。
【００４４】
このような状況において、第１のボンディングワイヤ８の素子接続側端部は絶縁性樹脂層１０内に埋め込まれて固定されているため、第１のボンディングワイヤ８の剥がれ等を抑制することができる。また、第３のボンディングワイヤ３３の素子接続側端部にも同様な力が加わるが、この部分も絶縁性樹脂層３５内に埋め込まれて固定されているため、第３のボンディングワイヤ３３の剥がれ等を抑制することができる。従って、両面スタック型半導体パッケージ３０の信頼性や製造歩留り等を高めることが可能となる。
【００４５】
なお、図４ではリードフレーム２の両面にそれぞれ2個の半導体素子を積層した構造について説明したが、半導体素子の積層数はこれに限られるものではない。積層する素子数は3個もしくはそれ以上であってもよい。3個以上の半導体素子を積層して半導体パッケージを構成する場合、半導体素子間に絶縁性樹脂層を充填すると共に、下段側半導体素子のボンディングワイヤの素子接続側端部を絶縁性樹脂層内に埋め込んだ構造を採用することによって、上述した実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００４６】
上述した第２の実施形態の半導体パッケージ３０は、第１の実施形態と同様な工程を適用して作製される。すなわち、例えば図３に示した製造工程を適用して、リードフレーム２上に第１の半導体素子５と第２の半導体素子９を順に積層して搭載する。第２の半導体素子９とリード部４とを第２のボンディングワイヤ１２で接続した後、これらを反転させて素子マウント部３の第２の主面３ｂが上方となるようにする。
【００４７】
この際、第１および第２の半導体素子５、９にはそれぞれボンディングワイヤ８、１２が接続されている。そこで、例えば図６に示すように、リード４を支持する第１の支持部４１と積層された半導体素子５、９を支持する第２の支持部４２とボンディングワイヤ８、１２の収納用凹部４３とを有する治具４４を用いて、第３および第４の半導体素子３１、３４の接着工程、第３および第４のボンディングワイヤ３３、３６の接続工程を実施する。このようにして、信頼性に優れる両面スタック型半導体パッケージ３０を歩留りよく作製することが可能となる。
【００４８】
なお、本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、複数の半導体素子をリードフレームの片面もしくは両面に積層して搭載した各種のスタック型半導体パッケージに適用することができる。そのような半導体パッケージも本発明に含まれるものである。また、本発明の実施形態は本発明の技術的思想の範囲内で拡張もしくは変更することができ、この拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施形態の半導体パッケージの構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す半導体パッケージの要部を拡大して示す断面図である。
【図３】図１に示す半導体パッケージの要部製造工程を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の半導体パッケージの構成を示す断面図である。
【図５】図３に示す半導体パッケージの要部を拡大して示す断面図である。
【図６】図４に示す半導体パッケージの要部製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…片面スタック型半導体パッケージ、２…リードフレーム、３…素子マウント部、４…リード部、５…第１の半導体素子、６…第１の接着層、８…第１のボンディングワイヤ、９…第２の半導体素子、１０…第２の接着層（絶縁性樹脂層）、１２…第２のボンディングワイヤ、１４…第１の樹脂層、１５…第２の樹脂層、３０…両面スタック型半導体パッケージ、３１…第３の半導体素子、３２…第３の接着層、３３…第３のボンディングワイヤ、３４…第４の半導体素子、３５…第４の接着層（絶縁性樹脂層）、３６…第４のボンディングワイヤ。
【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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