(57)【要約】      （修正有）【課題】ワイヤボンディングを確実に行って複数の半導体チップをワンパッケージ化する半導体装置及びその製造方法、回路基板、並びに電子機器を提供する。【解決手段】配線パターン７２が形成された基板７０には、電極１２を有する面を対向させて第１の半導体チップ１０が搭載されている。第１の半導体チップ１０上には、第２の半導体チップ２０が搭載されており、その電極２２は、ワイヤ２６で配線パターン７２と電気的に接続されている。基板７０と第１の半導体チップ１０との間に設けられた第１の樹脂７４と、第１及び第２の半導体チップ１０、２０を封止する第２の樹脂９０とは異なるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線パターンが形成された基板に、複数の電極を有する面を対向させて搭載され、前記電極が前記配線パターンに電気的に接続された第１の半導体チップと、
前記第１の半導体チップ上に搭載されており、複数の電極を有する面が前記第１の半導体チップとは反対側を向き、前記複数の電極はワイヤで前記配線パターンと電気的に接続された第２の半導体チップと、
前記基板と前記第１の半導体チップとの間に設けられた第１の樹脂と、
前記基板上であって前記第１及び第２の半導体チップを封止した、前記第１の樹脂とは異なる第２の樹脂と、
を含む半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置において、
前記第１の樹脂は、導電粒子が含まれた異方性導電材料であり、
前記第１の半導体チップの電極は、前記導電粒子を介して前記配線パターンに電気的に接続される半導体装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の半導体装置において、
前記基板には複数の貫通孔が形成されており、前記配線パターンは前記基板の一方の面に形成されるとともに前記配線パターンの一部は前記貫通孔上を通り、
前記配線パターン上に設けられ、前記基板における前記配線パターンの側の面とは反対側の面から、前記貫通孔を介して突出する複数の外部端子を有する半導体装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の半導体装置において、
前記配線パターンに電気的に接続される複数の外部端子を設けるための複数のランド部を有する半導体装置。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載の半導体装置において、
前記基板は、ガラスエポキシ基板である半導体装置。
【請求項６】
請求項１又は請求項２に記載の半導体装置において、
前記第２の半導体チップは接着剤を介して前記第１の半導体チップに貼り付けられた半導体装置。
【請求項７】
請求項１又は請求項２に記載の半導体装置において、
前記第１の半導体チップの外形は前記第２の半導体チップより大きい半導体装置。
【請求項８】
請求項７記載の半導体装置において、
前記第１の樹脂は、前記第１の半導体チップの側面に及ぶまで設けられた半導体装置。
【請求項９】
請求項１又は請求項２に記載の半導体装置において、
前記第１及び第２の半導体チップの外形の大きさは等しい半導体装置。
【請求項１０】
請求項９記載の半導体装置において、
前記第１の樹脂は、前記第１の半導体チップの側面と前記第２の半導体チップの側面とのうち、少なくとも前記第１の半導体チップの側面に及ぶまで設けられた半導体装置。
【請求項１１】
請求項１又は請求項２に記載の半導体装置において、
前記第１の半導体チップの外形は前記第２の半導体チップより小さい半導体装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の半導体装置において、
前記第１の樹脂は、前記第１の半導体チップの側面と、前記第２の半導体チップにおける前記基板の方を向く面であって前記第１の半導体チップとの対面を避けている領域と、に及ぶまで設けられた半導体装置。
【請求項１３】
請求項１又は請求項２記載の半導体装置を搭載した回路基板。
【請求項１４】
請求項１又は請求項２記載の半導体装置を有する電子機器。
【請求項１５】
第１の半導体チップを、配線パターンが形成された基板にフェースダウンボンディングする工程と、
第２の半導体チップを、前記第１の半導体チップ上に搭載する工程と、
前記第２の半導体チップと前記配線パターンとをワイヤで電気的に接続する工程と、
前記第１の半導体チップと前記基板との間に、第１の樹脂を設ける工程と、
前記第１及び第２の半導体チップを、前記第１の樹脂とは異なる第２の樹脂で封止する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の樹脂は、導電粒子が含まれた異方性導電材料であり、
前記第１工程で、前記第１の半導体チップの電極を、前記導電粒子を介して前記配線パターンに電気的に接続する半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２の半導体チップを搭載する工程で、
前記第２の半導体チップを、接着剤を介して前記第１の半導体チップに貼り付ける半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
請求項１５から請求項１７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の半導体チップの外形は前記第２の半導体チップより大きく、
少なくとも、前記第１の半導体チップを搭載する工程と第１の樹脂を設ける工程後において、
前記第１の半導体チップと前記基板との少なくともいずれか一方を他方に向けて押圧して、
前記第１の樹脂を前記第１の半導体チップの側面に及ぶまで設ける半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
請求項１５から請求項１７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１及び第２の半導体チップの外形の大きさは等しく、
少なくとも、前記第１の半導体チップを搭載する工程と第１の樹脂を設ける工程後において、
前記第１の半導体チップと前記基板との少なくともいずれか一方を他方に向けて押圧して、
前記第１の樹脂を前記第１の半導体チップの側面と前記第２の半導体チップの側面とのうち、少なくとも前記第１の半導体チップの側面に及ぶまで設ける半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
請求項１５から請求項１７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の半導体チップの外形は前記第２の半導体チップより小さく、
少なくとも、前記第１の半導体チップを搭載する工程と第１の樹脂を設ける工程後において、
前記第１の半導体チップと前記基板との少なくともいずれか一方を他方に向けて押圧して、
前記第１の樹脂を、前記第１の半導体チップの側面と、前記第２の半導体チップにおける前記基板の方を向く面であって前記第１の半導体チップから突出する領域と、に及ぶまで設ける半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
請求項１５から請求項１７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記ワイヤで接続する工程で、前記ワイヤを超音波を用いてボンディングする半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
請求項２１記載の半導体装置の製造方法において、
前記ワイヤで接続する工程で、前記第２の半導体チップの電極と前記ワイヤとをボンディングした後、前記ワイヤと前記配線パターンとをボンディングする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、半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型化に伴い、複数の半導体チップを高密度に組み込んだマルチチップモジュールの開発が進められている。その一つの形態として複数の半導体チップを積み重ねてワンパッケージ化したStacked−CSP（Chip Scale/ Size Package）がある。
【０００３】
例えば、特開平９−２６０４４１号公報に開示される半導体装置では、第１の半導体チップの上に該第１の半導体チップの外形より小さい第２の半導体チップが搭載されてワンパッケージ化されている。これによると、下側に位置する第１の半導体チップが安定しないため、上側に位置する半導体チップに対するワイヤボンディングを行いにくいことがあった。
【特許文献１】特開平１１−２１９９８４号公報
【特許文献２】特開平０５−０４７９９８号公報
【特許文献３】特開昭６３−０８４１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、この問題点を解決するものであり、その目的は、ワイヤボンディングを確実に行って複数の半導体チップをワンパッケージ化する半導体装置及びその製造方法、回路基板、並びに電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）本発明に係る半導体装置は、
配線パターンが形成された基板に、複数の電極を有する面を対向させて搭載され、前記電極が前記配線パターンに電気的に接続された第１の半導体チップと、
前記第１の半導体チップ上に搭載されており、複数の電極を有する面が前記第１の半導体チップとは反対側を向き、前記複数の電極はワイヤで前記配線パターンと電気的に接続された第２の半導体チップと、
前記基板と前記第１の半導体チップとの間に設けられた第１の樹脂と、
前記基板上であって前記第１及び第２の半導体チップを封止した、前記第１の樹脂とは異なる第２の樹脂と、
を含む。
【０００６】
これによれば、第１の半導体チップと基板との間に設けられる第１の樹脂の物性は、第１及び第２の半導体チップを封止した第２の樹脂と異なる。これによると、第１の樹脂に密着する部材と、第２の樹脂に密着する部材とのそれぞれに適した物性を有するように、第１の樹脂と第２の樹脂を選択することができる。したがって、例えば、第２の半導体チップをワイヤボンディングするときの超音波による振動にも、第１の樹脂を選定することによって十分に対応することができる。ゆえに、ワイヤボンディングを確実に行うことができ、歩留まりの高い半導体装置を得ることができる。
【０００７】
なお、第１及び第２の半導体チップとは任意の二つの半導体チップを意味し、本発明は二つの半導体チップに限定するものではなく、複数の半導体チップにも適用が可能である。
【０００８】
（２）この半導体装置において、
前記第１の樹脂は、導電粒子が含まれた異方性導電材料であり、
前記第１の半導体チップの電極は、前記導電粒子を介して前記配線パターンに電気的に接続されてもよい。
【０００９】
これによれば、第１の半導体チップの固定と、第１の半導体チップと配線パターンとの電気的接続を同時に図ることができる。また、異方性導電材料が配線パターンを備える基板と第１の半導体チップとの間に配置されることにより、第１の半導体チップと基板との熱応力の差を緩和する機能を持たせることができる点で、半導体装置としての信頼性向上を図ることができる。
【００１０】
（３）この半導体装置において、
前記基板には複数の貫通孔が形成されており、前記配線パターンは前記基板の一方の面に形成されるとともに前記配線パターンの一部は前記貫通孔上を通り、
前記配線パターン上に設けられ、前記基板における前記配線パターンの側の面とは反対側の面から、前記貫通孔を介して突出する複数の外部端子を有してもよい。
【００１１】
（４）この半導体装置において、
前記配線パターンに電気的に接続される複数の外部端子を設けるための複数のランド部を有してもよい。
【００１２】
（５）この半導体装置において、
前記基板は、ガラスエポキシ基板であってもよい。
【００１３】
（６）この半導体装置において、
前記第２の半導体チップは接着剤を介して前記第１の半導体チップに貼り付けられてもよい。
【００１４】
（７）この半導体装置において、
前記第１の半導体チップの外形は前記第２の半導体チップより大きくてもよい。
【００１５】
（８）この半導体装置において、
前記第１の樹脂は、前記第１の半導体チップの側面に及ぶまで設けられてもよい。
【００１６】
これによれば、第１の半導体チップと第１の樹脂との接着面積が大きくなるので、第１の半導体チップは基板上にさらに確実に固定される。したがって、例えば、第２の半導体チップをワイヤボンディングするときの超音波による振動にも十分に対応することができる。
【００１７】
（９）この半導体装置において、
前記第１及び第２の半導体チップの外形の大きさは等しくてもよい。
【００１８】
（１０）この半導体装置において、
前記第１の樹脂は、前記第１の半導体チップの側面と前記第２の半導体チップの側面とのうち、少なくとも前記第１の半導体チップの側面に及ぶまで設けられてもよい。
【００１９】
これによれば、第１の半導体チップと第１の樹脂との接着面積が大きくなるので、第１の半導体チップは基板上にさらに確実に固定される。さらに、第２の半導体チップの側面にまで第１の樹脂が設けられてもよく、この場合は第２の半導体チップまでも固定することができる。したがって、例えば、第２の半導体チップをワイヤボンディングするときの超音波による振動にも十分に対応することができる。ゆえに、第１及び第２の半導体チップの大きさが等しくても、ワイヤボンディングを確実に行うことができ、歩留まりの高い半導体装置を得ることができる。
【００２０】
（１１）この半導体装置において、
前記第１の半導体チップの外形は前記第２の半導体チップより小さくてもよい。
【００２１】
（１２）この半導体装置において、
前記第１の樹脂は、前記第１の半導体チップの側面と、前記第２の半導体チップにおける前記基板の方を向く面であって前記第１の半導体チップとの対面を避けている領域と、に及ぶまで設けられてもよい。
【００２２】
これによれば、第１の半導体チップと第１の樹脂との接着面積が大きくなるので、第１の半導体チップは基板上にさらに確実に固定される。さらに、第２の半導体チップにおける基板の側の面であって第１の半導体チップから突出する領域にまで第１の樹脂が設けられてもよく、この場合は第２の半導体チップまでも固定することができる。したがって、例えば、第２の半導体チップをワイヤボンディングするときの超音波による振動にも十分に対応することができる。ゆえに、第１の半導体チップの外形が第２の半導体チップより小さくても、ワイヤボンディングを確実に行うことができ、歩留まりの高い半導体装置を得ることができる。
【００２３】
（１３）本発明に係る回路基板は、上記半導体装置が搭載されている。
【００２４】
（１４）本発明に係る電子機器は、上記半導体装置を有する。
【００２５】
（１５）本発明に係る半導体装置の製造方法は、
第１の半導体チップを、配線パターンが形成された基板にフェースダウンボンディングする工程と、
第２の半導体チップを、前記第１の半導体チップ上に搭載する工程と、
前記第２の半導体チップと前記配線パターンとをワイヤで電気的に接続する工程と、
前記第１の半導体チップと前記基板との間に、第１の樹脂を設ける工程と、
前記第１及び第２の半導体チップを、前記第１の樹脂とは異なる第２の樹脂で封止する工程と、
を含む。
【００２６】
これによれば、第１の半導体チップと基板との間に設ける第１の樹脂の物性は、第１及び第２の半導体チップを封止した第２の樹脂と異なる。これによると、第１の樹脂に密着する部材と、第２の樹脂に密着する部材とのそれぞれに適した物性を有するように、第１の樹脂と第２の樹脂を選択することができる。したがって、例えば、第２の半導体チップをワイヤボンディングするときの超音波による振動にも、第１の樹脂を選定することによって十分に対応することができる。ゆえに、ワイヤボンディングを確実に行うことができ、歩留まりの高い半導体装置を製造することができる。
【００２７】
（１６）この半導体装置の製造方法において、
前記第１の樹脂は、導電粒子が含まれた異方性導電材料であり、
前記第１工程で、前記第１の半導体チップの電極を、前記導電粒子を介して前記配線パターンに電気的に接続してもよい。
【００２８】
これによれば、第１の半導体チップの固定と、第１の半導体チップと配線パターンとの電気的接続を同時に図ることができ、製造工程を削減することができる。
【００２９】
（１７）この半導体装置の製造方法において、
前記第２の半導体チップを搭載する工程で、前記第２の半導体チップを、接着剤を介して前記第１の半導体チップに貼り付けてもよい。
【００３０】
（１８）この半導体装置の製造方法において、
前記第１の半導体チップの外形は前記第２の半導体チップより大きく、
少なくとも、前記第１の半導体チップを搭載する工程と第１の樹脂を設ける工程後において、
前記第１の半導体チップと前記基板との少なくともいずれか一方を他方に向けて押圧して、
前記第１の樹脂を前記第１の半導体チップの側面に及ぶまで設けてもよい。
【００３１】
これによれば、基板における第１の半導体チップの搭載領域に加えて、第１の半導体チップの外周であってその側面に、はみ出でるように第１の樹脂を設ける。これにより、第１の半導体チップと第１の樹脂との接着面積が大きくなるので、第１の半導体チップは基板上にさらに確実に固定される。したがって、例えば、第２の半導体チップをワイヤボンディングするときの超音波による振動にも十分に対応することができる。
【００３２】
（１９）この半導体装置の製造方法において、
前記第１及び第２の半導体チップの外形の大きさは等しく、
少なくとも、前記第１の半導体チップを搭載する工程と第１の樹脂を設ける工程後において、
前記第１の半導体チップと前記基板との少なくともいずれか一方を他方に向けて押圧して、
前記第１の樹脂を前記第１の半導体チップの側面と前記第２の半導体チップの側面とのうち、少なくとも前記第１の半導体チップの側面に及ぶまで設けてもよい。
【００３３】
これによれば、基板における第１の半導体チップの搭載領域に加えて、第１の半導体チップの外周であってその側面に、はみ出でるように第１の樹脂を設ける。これにより、第１の半導体チップと第１の樹脂との接着面積が大きくなるので、第１の半導体チップは基板上にさらに確実に固定される。さらに、第２の半導体チップの側面にまで第１の樹脂を設けてもよく、この場合は第２の半導体チップまでも固定することができる。したがって、例えば、第２の半導体チップをワイヤボンディングするときの超音波による振動にも十分に対応することができる。ゆえに、第１及び第２の半導体チップの大きさが等しくても、ワイヤボンディングを確実に行うことができ、歩留まりの高い半導体装置を製造することができる。
【００３４】
（２０）この半導体装置の製造方法において、
前記第１の半導体チップの外形は前記第２の半導体チップより小さく、
少なくとも、前記第１の半導体チップを搭載する工程と第１の樹脂を設ける工程後において、
前記第１の半導体チップと前記基板との少なくともいずれか一方を他方に向けて押圧して、
前記第１の樹脂を、前記第１の半導体チップの側面と、前記第２の半導体チップにおける前記基板の方を向く面であって前記第１の半導体チップから突出する領域と、に及ぶまで設けてもよい。
【００３５】
これによれば、基板における第１の半導体チップの搭載領域に加えて、第１の半導体チップの外周であってその側面に、はみ出でるように第１の樹脂を設ける。これにより、第１の半導体チップと第１の樹脂との接着面積が大きくなるので、第１の半導体チップは基板上にさらに確実に固定される。さらに、第２の半導体チップにおける基板の側の面であって第１の半導体チップから突出する領域にまで第１の樹脂を設けてもよく、この場合は第２の半導体チップまでも固定することができる。したがって、例えば、第２の半導体チップをワイヤボンディングするときの超音波による振動にも十分に対応することができる。ゆえに、第１の半導体チップの外形が第２の半導体チップより小さくても、ワイヤボンディングを確実に行うことができ、歩留まりの高い半導体装置を得ることができる。
【００３６】
（２１）この半導体装置の製造方法において、
前記ワイヤで接続する工程で、前記ワイヤを超音波を用いてボンディングしてもよい。
【００３７】
（２２）この半導体装置の製造方法において、
前記ワイヤで接続する工程で、前記第２の半導体チップの電極と前記ワイヤとをボンディングした後、前記ワイヤと前記配線パターンとをボンディングしてもよい。
【００３８】
これによれば、第２の半導体チップの電極上に、バンプを別工程で形成することなくワイヤボンディングすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
【００４０】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。この半導体装置１は、第１の半導体チップ１０と、第２の半導体チップ２０と、基板７０とを含む。
【００４１】
第１の半導体チップ１０の一方の面（能動面）には、複数の電極１２が形成されている。複数の電極１２は、半導体チップ１０の平面形状が矩形（正方形又は長方形）である場合には、少なくとも一辺（対向する二辺又は全ての辺を含む）に沿って形成されている。あるいは、マトリクス状（エリア状）に二次元的に形成されていてもよい。電極１２には、ハンダボール、金ワイヤーボール、金メッキなどによってバンプが設けられていてもよく、電極１２自体がバンプの形状をなしていてもよい。電極１２とバンプとの間にバンプ金属の拡散防止層として、ニッケル、クロム、チタン等を付加してもよい。電極１２を避けて、第１の半導体チップ１０には、ＳｉＮ、ＳｉＯ2 、ＭｇＯなどのパッシベーション膜（図示しない）が形成されていてもよい。パッシベーション膜は電気的な絶縁膜である。パッシベーション膜は、本発明の必須要件ではないが、形成されていることが好ましい。
【００４２】
第２の半導体チップ２０は第１の半導体チップ１０と同様の構成であってもよいが、ワイヤ２６を好適に形成するため、電極２２は少なくとも一辺（対向する二辺又は全ての辺を含む）に沿って形成されることが好ましい。なお、本実施の形態では、第２の半導体チップ２０の外形は第１の半導体チップ１０より小さい。
【００４３】
基板７０は、有機系又は無機系のいずれの材料から形成されたものであってもよく、これらの複合構造からなるものであってもよい。基板７０は、個片で用いてもよく、又は半導体チップを搭載する領域がマトリクス状に複数形成された短冊状で用いてもよい。短冊状の場合は、別工程で個片に打ち抜かれる。有機系の材料から形成された基板７０として、例えばポリイミド樹脂からなるフレキシブル基板が挙げられる。フレキシブル基板として、ＴＡＢ技術で使用されるテープを使用してもよい。また、無機系の材料から形成された基板７０として、例えばセラミック基板やガラス基板が挙げられる。有機系及び無機系の材料の複合構造として、例えばガラスエポキシ基板が挙げられる。基板７０の平面形状は問わないが、第１及び第２の半導体チップ１０及び２０の相似形であることが好ましい。また、基板７０として絶縁樹脂と配線パターンを積層して構成されるビルドアップ多層構造の基板や、複数の基板が積層された多層基板を使用してもよい。
【００４４】
基板７０には配線パターン７２が形成されている。本実施の形態では配線パターン７２は基板の一方の面に形成されているが、両面に形成されていてもよい。配線パターン７２は、複数層から構成されることが多い。例えば、銅（Ｃｕ）、クローム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタンタングステン（Ｔｉ−Ｗ）のうちのいずれかを積層して配線パターン７２を形成することができる。例えば、フォトリソグラフィを適用して配線パターン７２を形成してもよく、スパッタによって配線パターン７２を基板７０に直接形成してもよく、メッキ処理によって配線パターン７２を形成してもよい。また、配線パターン７２の一部は配線となる部分よりも面積の大きいランド部（図示しない）となっていてもよい。このランド部は電気的接続部を十分に確保する機能を有する。したがって、ランド部は電極１２との接続部に形成されてもよく、ワイヤ２６との接続部に形成されていてもよい。
【００４５】
複数の外部端子８０は配線パターン７２と電気的に接続される。図１では基板７０に形成された貫通孔８２を介して、外部端子８０が配線パターン７２上に設けられている。この場合には、貫通孔８２上にランド部が形成されていてもよい。詳しく言うと、外部端子８０は貫通孔８２から露出したランド部に設けられ、基板７０における配線パターン７２が形成された面とは反対側から突出している。外部端子８０はハンダで形成してもよく、ハンダボールの材料となるハンダを貫通孔８２に充填して、ハンダボールと一体化した導電部材を貫通孔８２内に形成してもよい。また、外部端子８０は、上述のハンダ以外の金属や導電性樹脂などから形成してもよい。あるいは、配線パターン７２の一部を貫通孔８２の内部で屈曲させて外部端子８０を形成してもよい。例えば、配線パターン７２の一部を、金型などを使って貫通孔８２の内部に入り込ませ、基板７０における配線パターン７２が形成された面とは反対側の面から突出させ、その突出した部分を外部端子としてもよい。
【００４６】
更に、積極的に外部端子８０を形成せず、マザーボード実装時にマザーボード側に塗布されるハンダクリームを利用し、その溶融時の表面張力で結果的に外部端子を形成してもよい。この半導体装置は、外部端子を形成するためのランド部を有する、いわゆるランドグリッドアレイ型の半導体装置である。配線パターン７２の一部がランド部となっていてもよいし、基板７０における配線パターン７２が形成された面とは反対側の面にランド部を形成し、貫通孔８２を介して、ランド部と配線パターン７２とが電気的に接続されていてもよい。また、貫通孔８２を導電材料で埋めて、その表面をランド部としてもよい。
【００４７】
第１の半導体チップ１０は電極１２の面を基板７０に向けて搭載（フェースダウンボンディング）されている。フェースダウンボンディングでは、導電樹脂ペーストによるもの、Ａｕ−Ａｕ、Ａｕ−Ｓｎ、ハンダなどによる金属接合によるもの、絶縁樹脂の収縮力によるものなどの形態があり、そのいずれの形態を用いてもよいが、第１の半導体チップ１０と基板７０との間に第１の樹脂が設けられることが必須となる。本発明において、第１の樹脂が異方性導電材料７４でない場合は、第１の半導体チップ１０の搭載後であって、第１の半導体チップ１０と基板７０との間に第１の樹脂を充填させてもよい。半導体装置１では、第１の樹脂は異方性導電材料７４である。異方性導電材料７４は基板７０上の第１の半導体チップ１０の外周から第１の半導体チップ１０の側面に及ぶまで設けられていてもよいが、これは必須ではない。すなわち、本発明において、第１の樹脂は基板７０上の第１の半導体チップ１０の搭載領域内のみに設けられていてもよい。
【００４８】
本実施の形態によれば、第１の半導体チップ１０と基板７０との間には異方性導電材料７４が設けられ、さらに異方性導電材料７４は第１の半導体チップ１０の外周にも設けられている。これによると、第１の半導体チップ１０と異方性導電材料７４との接着面積が大きくなるので、第１の半導体チップ１０はその大きさに関わらず基板上に確実に固定される。したがって、例えば、第２の半導体チップ２０をワイヤボンディングするときの超音波による振動にも十分に対応することができる。ゆえに、第１及び第２の半導体チップ１０及び２０の外形に制約を受けることなく、歩留まりの高い半導体装置１を得ることができる。
【００４９】
異方性導電材料７４は、接着剤（バインダ）に導電粒子（フィラー）が分散されたもので、分散剤が添加される場合もある。異方性導電材料７４の接着剤として、熱硬化性の接着剤が使用されることが多い。また、異方性導電材料７４として、予めシート状に形成された異方性導電膜が使用されることが多いが、液状のものを使用してもよい。異方性導電材料７４は、電極１２と配線パターン７２との間で押しつぶされて、導電粒子によって両者間での電気的導通を図るようになっている。
【００５０】
第２の半導体チップ２０は、電極２２の面が第１の半導体チップ１０とは反対側に向いて、第１の半導体チップ１０上に搭載されている。言い換えると、第２の半導体チップ２０は第１の半導体チップ１０にフェースアップボンディングされ、電極２２と配線パターン７２とはワイヤボンディングで接続されている。ワイヤ２６は、金、銅又はアルミニウムなどで構成されることが多いが、導電性の材料であれば特に限定されない。第２の半導体チップ２０は接着剤７６を介して搭載してもよい。接着剤７６は絶縁性の樹脂であることが好ましい。図１では、基板における平面視において、ワイヤ２６は第２の半導体チップ２０の電極２２から引き出され、第１の半導体チップ１０の外側の異方性導電材料７４のさらに外側の配線パターン７２に接続される。言い換えると、基板７０における平面視において、ワイヤ２６は異方性導電材料７４の領域を避けて配線パターン７２に接続される。また、ワイヤ７４の形状は問わないが、第１及び第２の半導体チップ１０及び２０の特に端部に接触しない形状が好ましい。例えば、図１に示すようにワイヤを三次元的なループ状に形成することができる。第２の半導体チップ２０の電極２２上にバンプが設けられてもよいが、製造工程（後に示す）によってはバンプはなくてもよい。なお、第１及び第２の半導体チップ１０及び２０の実装部はポッティングされたエポキシ樹脂などの第２の樹脂９０によって封止されている。
【００５１】
図１には、外部端子８０が第１の半導体チップ１０の搭載領域内にのみ設けられたＦＡＮ−ＩＮ型の半導体装置１が示されているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第１の半導体チップ１０の搭載領域外にのみ外部端子８０が設けられたＦＡＮ−ＯＵＴ型の半導体装置や、これにＦＡＮ−ＩＮ型を組み合わせたＦＡＮ−ＩＮ／ＯＵＴ型の半導体装置にも本発明を適用することができる。
【００５２】
次に、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
【００５３】
第１の半導体チップ１０を、異方性導電材料７４を介して基板７０に搭載する。詳しく言うと、第１の半導体チップ１０における電極１２の形成面を、基板７０上であって異方性導電材料７４を設けた領域に搭載する。本実施形態によれば、異方性導電材料７４によって電極１２と配線パターン７２とを電気的に導通させるのと同時に、第１の半導体チップ１０と基板７０のアンダーフィルを同時に行えるので、信頼性及び生産性に優れた方法で半導体装置を製造することができる。なお、異方性導電材料７４が熱硬化性である場合には、第１の半導体チップ１０の搭載後に熱によって硬化させることにより、基板７０と第１の半導体チップ１０との接着を図ることができる。
【００５４】
本実施の形態においては第１の樹脂である異方性導電材料７４を基板７０上に設けた後に、第１の半導体チップを搭載する。しかしながら、本発明はこれに限定するのではなく、第１の半導体チップ１０を基板７０に搭載した後に、両者の間に第１の樹脂を設けてもよい。また、予め第１の半導体チップ１０上に第２の半導体チップ２０を搭載しておき、両者を同時に基板７０上に搭載してもよい。このことは全ての実施の形態において共通の事項である。
【００５５】
第１の半導体チップ１０と基板７０との間に第１の樹脂を予め設けた場合には、いずれか一方を他方の側に押圧することによって両者を接着させてもよい。このときに、基板７０における第１の半導体チップ１０の外周に異方性導電材料７４をはみ出させることのできるように、第１の樹脂を予め設けておいてもよい。第１の半導体チップ１０の搭載後に第１の樹脂を設ける場合においても、第１の半導体チップ１０外周に及ぶまで第１の樹脂を設けることができる。また、第１の半導体チップ１０が基板７０の相似形である場合には、基板７０の平面における中央に第１の半導体チップ１０を搭載させることが好ましい。
【００５６】
第２の半導体チップ２０を第１の半導体チップ１０上に搭載する。詳しく言うと、第２の半導体チップ２０の電極２２の形成される面とは反対側の面を前記第１の半導体チップ１０に向けて搭載する。第２の半導体チップ２０と第１の半導体チップ１０とは接着剤７６で接着させてもよい。本実施の形態によれば、第１の半導体チップ１０は第２の半導体チップ２０よりも大きい。したがって、第２の半導体チップ２０が第１の半導体チップ１０の相似形とすることができる場合には、第２の半導体チップ２０は第１の半導体チップ１０の中央に搭載することが好ましい。また、接着剤７６を第１の半導体チップ１０の搭載面からはみ出させて、第１の半導体チップ１０上における第２の半導体チップ２０の外周に及ぶまで設けてもよい。こうすることで、第２の半導体チップ２０を第１の半導体チップ１０上により強く接着することができる。なお、第２の半導体チップ２０を搭載する前において、接着剤７６は第１の半導体チップ１０と第２の半導体チップ２０との少なくとも一方に設ければよい。
【００５７】
第２の半導体チップ２０の電極２２を配線パターン７２にワイヤボンディングする。例えば熱と超音波を用いてボンディングすることができる。ワイヤボンディングは、電極２２と配線パターン７２とのどちらを先に行ってもよいが、電極２２から行うことによって電極２２にバンプを形成する工程を省略できる。
【００５８】
本発明によれば、第１の半導体チップ１０と基板７０との間に設ける第１の樹脂の物性は、第１及び第２の半導体チップ１０及び２０を封止した第２の樹脂９０と異なる。これによると、第１の樹脂に密着する部材と、第２の樹脂９０に密着する部材とのそれぞれに適した物性を有するように、第１の樹脂と第２の樹脂９０を選択することができる。したがって、例えば、第２の半導体チップ２０をワイヤボンディングするときの超音波による振動にも、第１の樹脂を選定することによって十分に対応することができる。ゆえに、ワイヤボンディングを確実に行うことができ、歩留まりの高い半導体装置を製造することができる。
【００５９】
第１及び第２の半導体チップ１０及び２０の実装部に第２の樹脂９０により封止する。封止には、例えば金型を使用すればよい。金型を使用した場合には、第２の樹脂９０をモールド樹脂と称してもよい。第２の樹脂９０によって、第１及び第２の半導体チップ１０及び２０を外部環境から保護することができる。
【００６０】
複数の外部端子８０を配線パターン７２上に設けてもよい。基板７０に複数の貫通孔８２が形成されている場合は、外部端子８０は貫通孔８２の内側を通る。詳しく言うと、配線パターン７２の貫通孔８２から露出した部分から、貫通孔８２を通過させ配線パターン８２とは反対側に向けて基板７０から突出させるように外部端子８０を設ける。
【００６１】
本実施の形態では、外部端子８０は、ハンダボールである。ハンダボールの形成には、ハンダ球及びフラックス、又はクリームハンダなどを設けてから、これを加熱して溶融するリフロー工程が行われる。したがって、上述した異方性導電材料７４（熱硬化性である場合）の加熱を省略し、このリフロー工程で、ハンダボールの形成と同時に異方性導電材料７４を加熱してもよい。
【００６２】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。半導体装置２は、第１の半導体チップ３０と、第２の半導体チップ４０と、基板７０とを含む。
【００６３】
第１及び第２の半導体チップ３０及び４０は、両者の外形の大きさが等しいことを除き、前述の第１及び第２の半導体チップ１０及び２０と同じであってよい。図２にあるように異方性導電材料７４は、基板７０上における第１の半導体チップ３０の搭載領域とその外周であって、第１の半導体チップ３０の側面と第２の半導体チップ４０の側面とに及ぶまで設けられてもよい。
【００６４】
本実施の形態によれば、基板における第１の半導体チップの搭載領域に加えて、第１の半導体チップの外周であってその側面に、はみ出でるように第１の樹脂を設ける。これにより、第１の半導体チップと第１の樹脂との接着面積が大きくなるので、第１の半導体チップは基板上にさらに確実に固定される。さらに、第２の半導体チップの側面にまで第１の樹脂を設けてもよく、この場合は第２の半導体チップまでも固定することができる。したがって、例えば、第２の半導体チップをワイヤボンディングするときの超音波による振動にも十分に対応することができる。ゆえに、第１及び第２の半導体チップの大きさが等しくても、ワイヤボンディングを確実に行うことができ、歩留まりの高い半導体装置を製造することができる。
【００６５】
なお、図２に示す例では、異方性導電材料７４などの第１の樹脂が、上の第２の半導体チップ４０の側面にまでかかっているので、製造工程としては、第１及び第２の半導体チップ３０、４０間の接続を行ってから、第１の半導体チップ３０を基板７０に接続することが多い。一方、第１の樹脂の高さを、下の第１の半導体チップ３０の高さを超えないように設けるには、下の第１の半導体チップ３０と基板７０とを先に接続し、その後に上の第２の半導体チップ４０を搭載してもよい。
【００６６】
（第３の実施の形態）
図３は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。この半導体装置３は、第１の半導体チップ５０と、第２の半導体チップ６０と、基板７０とを含む。
【００６７】
第１の半導体チップ５０の外形は、第２の半導体チップ６０より小さい。図３にあるように異方性導電材料７４は、基板７０上における第１の半導体チップ３０の搭載領域とその外周であって、第２の半導体チップ６０を支えるように設けられている。
【００６８】
本実施の形態によれば、基板における第１の半導体チップの搭載領域に加えて、第１の半導体チップの外周であってその側面に、はみ出でるように第１の樹脂を設ける。これにより、第１の半導体チップと第１の樹脂との接着面積が大きくなるので、第１の半導体チップは基板上にさらに確実に固定される。さらに、第２の半導体チップにおける基板の側の面であって第１の半導体チップから突出する領域にまで第１の樹脂を設けてもよく、この場合は第２の半導体チップまでも固定することができる。したがって、例えば、第２の半導体チップをワイヤボンディングするときの超音波による振動にも十分に対応することができる。ゆえに、第１の半導体チップの外形が第２の半導体チップより小さくても、ワイヤボンディングを確実に行うことができ、歩留まりの高い半導体装置を得ることができる。
【００６９】
なお、本実施の形態は第１の半導体チップ５０が薄いとき（５０μｍ程度）に、少量の異方性導電材料７４で第２の半導体チップ６０を支えることが可能となるので、異方性導電材料７４の領域を無駄に広げることなく効果的に第２の半導体チップ６０を固定することができる。
【００７０】
接着剤７６は、基本的に半導体チップ間を接着する機能を有するものであれば何でも良いが、上側の第２の半導体チップ６０の大きさが下側の第１の半導体チップ５０よりも大きい場合には、ペースト状の接着剤よりは、フィルム状のいわゆる固体状の接着剤の方が製造上、管理し易いという効果がある。
【００７１】
図４には、本実施の形態に係る半導体装置１を実装した回路基板１００が示されている。回路基板１００には例えばガラスエポキシ基板等の有機系基板を用いることが一般的である。回路基板１００には例えば銅などからなる配線パターンが所望の回路となるように形成されていて、それらの配線パターンと半導体装置１の外部端子８０とを機械的に接続することでそれらの電気的導通を図る。
【００７２】
そして、本発明を適用した半導体装置１を有する電子機器として、図５にはノート型パーソナルコンピュータ、図６には携帯電話が示されている。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。
【図３】図３は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。
【図４】図４は、本発明を適用した回路基板を示す図である。
【図５】図５は、本発明に係る半導体装置を有する電子機器を示す図である。
【図６】図６は、本発明に係る半導体装置を有する電子機器を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１０…第１の半導体チップ、１２…電極、１４…バンプ、２０…第２の半導体チップ、２２…電極、２６…ワイヤ、７０…基板、７２…配線パターン、７４…異方性導電材料、７６…接着剤、８０…外部端子、８２…貫通孔、９０…第２の樹脂
【図１】
2007150346.tif 000003
【図２】
2007150346.tif 000004
【図３】
2007150346.tif 000005
【図４】
2007150346.tif 000006
【図５】
2007150346.tif 000007
【図６】
2007150346.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成19年4月3日(2007.4.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線パターンが形成された基板に、第１の電極を有する面を対向させて搭載され、前記第１の電極が前記配線パターンに電気的に接続された第１の半導体チップと、
第１の面と、前記第１の面とは反対側の第２の面とを有し、前記第１の半導体チップよりも外形が大きい第２の半導体チップであって、前記第１の面が前記基板と向き合うように、前記第１の半導体チップ上に搭載されており、前記第２の面に第２の電極を有し、前記第２の電極はワイヤで前記配線パターンと電気的に接続された前記第２の半導体チップと、
前記基板と前記第１の半導体チップとの間から、前記第１の半導体チップの側面と、前記第２の半導体チップの前記第１の半導体チップから突出した部分の前記第１の面に及ぶまで設けられている第１の樹脂と、
前記基板上であって前記第１及び第２の半導体チップを封止した、前記第１の樹脂とは異なる第２の樹脂と、
を含む半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置において、
前記第１の樹脂は、導電粒子が含まれた異方性導電材料であり、
前記第１の半導体チップの前記第１の電極は、前記導電粒子を介して前記配線パターンに電気的に接続される半導体装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の半導体装置において、
前記基板には複数の貫通孔が形成されており、前記配線パターンは前記基板の一方の面に形成されるとともに前記配線パターンの一部は前記貫通孔上を通り、
前記配線パターン上に設けられ、前記基板における前記配線パターンの側の面とは反対側の面から、前記貫通孔を介して突出する複数の外部端子を有する半導体装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の半導体装置において、
前記配線パターンに電気的に接続される複数の外部端子を設けるための複数のランド部を有する半導体装置。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載の半導体装置において、
前記基板は、ガラスエポキシ基板である半導体装置。
【請求項６】
請求項１又は請求項２に記載の半導体装置において、
前記第２の半導体チップは接着剤を介して前記第１の半導体チップに貼り付けられた半導体装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６に記載の半導体装置において、
前記第２の電極は、前記第２の半導体チップの前記第１の半導体チップから突出した部分の前記第２の面に設けられている半導体装置。
【請求項８】
請求項１又は請求項２記載の半導体装置を搭載した回路基板。
【請求項９】
請求項１又は請求項２記載の半導体装置を有する電子機器。
【請求項１０】
第１の半導体チップを、配線パターンが形成された基板にフェースダウンボンディングする工程と、
前記第１の半導体チップよりも外形が大きい第２の半導体チップを、第１の面が前記基板と向き合うように前記第１の半導体チップ上に搭載する工程と、
前記第２の半導体チップの前記第１の面とは反対側の第２の面に設けられた電極と、前記配線パターンとをワイヤで電気的に接続する工程と、
前記第１の半導体チップと前記基板との間から、前記第１の半導体チップの側面と、前記第２の半導体チップの前記第１の半導体チップから突出した部分の前記第１の面に及ぶように、第１の樹脂を設ける工程と、
前記第１及び第２の半導体チップを、前記第１の樹脂とは異なる第２の樹脂で封止する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の樹脂は、導電粒子が含まれた異方性導電材料であり、
前記第１工程で、前記第１の半導体チップの電極を、前記導電粒子を介して前記配線パターンに電気的に接続する半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２の半導体チップを搭載する工程で、
前記第２の半導体チップを、接着剤を介して前記第１の半導体チップに貼り付ける半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１０から請求項１２のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記ワイヤで接続する工程で、前記ワイヤを超音波を用いてボンディングする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の半導体装置の製造方法において、
前記ワイヤで接続する工程で、前記第２の半導体チップの前記電極と前記ワイヤとをボンディングした後、前記ワイヤと前記配線パターンとをボンディングする半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１０から請求項１４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２の半導体チップの前記電極は、前記第２の半導体チップの前記第１の半導体チップから突出した部分の前記第２の面に設けられている半導体装置の製造方法。