(57)【要約】【課題】  樹脂封止時の圧力に対してボンディングワイヤの変形を低減し、ボンディングワイヤ同士の接触不良をなくすことを可能にする。【解決手段】  ベース基板２と半導体チップ１とを備え、半導体チップ１とベース基板２とがボンディングワイヤ４により電気的に接続され、さらに半導体チップ１とボンディングワイヤ４とが樹脂層７によって封止された半導体装置において、半導体チップ１には、その表面にボンディングワイヤ４の少なくとも一部分を保持する保持用接着層８が形成された剛性支持体９が設けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース基板と半導体素子とを備え、半導体素子とベース基板とがボンディングワイヤにより電気的に接続され、さらに半導体素子とボンディングワイヤとが封止樹脂によって封止された半導体装置において、
上記半導体素子には、その表面に上記ボンディングワイヤの少なくとも一部分を保持する保持用接着層が形成された剛性支持体が設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
上記半導体素子が上記ボンディングワイヤと接続する半導体素子側接続部分を避けるように、上記剛性支持体が設けら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】
上記剛性支持体には、第１の貫通孔または凹部が、上記半導体素子側接続部分を収容するように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
上記ベース基板が上記ボンディングワイヤと接続するベース基板側接続部分を避けるように、上記剛性支持体が設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
上記剛性支持体は、ボンディングワイヤの上記ベース基板からの高さが最も高くなる部分を避けるように設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
上記剛性支持体は、複数の層からなっており、
上記複数の層のうち、上記保持用接着層の最も近傍に形成された層が絶縁層であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
上記剛性支持体は、複数の層からなっており、
上記複数の層のうち、上記保持用接着層から最も離れて形成された層が導電層であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
上記剛性支持体には、第２の貫通孔が形成されており、
上記第２の貫通孔には、導電性材料が埋められていることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
上記保持用接着層は、液状樹脂の硬化物からなる層であることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
上記保持用接着層は、シート状樹脂の硬化物からなる層であることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項１１】
上記保持用接着層は、上記封止樹脂の線膨張係数と同等である線膨張係数を備えた材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項１２】
上記剛性支持体は、上記封止樹脂によって封止された部分から露出するように設けられていることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項１３】
さらに、上記半導体素子には、上記剛性支持体との距離を一定に保つスペーサーが設けられていることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項１４】
上記スペーサーが導電性材料からなっていることを特徴とする請求項１３に記載の半導体装置。
【請求項１５】
半導体素子を複数備え、
上記複数の半導体素子が、ベース基板に積層されていることを特徴とする請求項１〜１４の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項１６】
積層された上記複数の半導体素子のうち、ベース基板から最も離れた位置に積層された半導体素子に接続されたボンディングワイヤに対して、剛性支持体に形成された保持用接着層が保持するようになっていることを特徴とする請求項１５に記載の半導体装置。
【請求項１７】
半導体素子を複数備え、
上記複数の半導体素子が、ベース基板上に、エリアアレイ状に設けられており、
各半導体素子に接続されたボンディングワイヤに対して、ただ一つの剛性支持体に形成された保持用接着層が保持するようになっていることを特徴とする請求項１〜１４の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項１８】
ベース基板に設けられた半導体素子と、ベース基板と半導体素子とを電気的に接続するボンディングワイヤとを封止樹脂により封止する封止工程を含む半導体装置の製造方法であって、
上記封止工程の前に、その表面に保持用接着層が形成された剛性支持体により、上記ボンディングワイヤの少なくとも一部分を保持する保持工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
上記保持工程は、
上記剛性支持体表面に液状樹脂を塗布して保持用接着層を形成する段階と、
上記液状樹脂が上記ボンディングワイヤの少なくとも一部分を接触するように、上記剛性支持体を配置する段階とを含むことを特徴とする請求項１８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
上記保持工程は、
上記剛性支持体表面にシート状樹脂を付着し保持用接着層を形成する段階と、
上記シート状樹脂が上記ボンディングワイヤの少なくとも一部分を接触するように、上記剛性支持体を配置する段階と、
上記シート状樹脂を加熱して融解する段階とを含むことを特徴とする請求項１８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、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関し、より詳しくは、ワイヤボンディングにより電気的接続が行われ、トランスファーモールド法により樹脂封止された半導体装置及び半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、高機能化に伴い、半導体装置において小型・高密度化が要求されている。さらに、電気接続端子数が増加する傾向にある。そのため、半導体チップ側及びベース基板側に配置されたボンディングパッド同士の間隔が狭くなり、必然的にボンディングワイヤ同士の間隔も狭くなる。ベース基板側に配置されたボンディングパッドに比べ、半導体チップ側に配置されたボンディングパッドは、パッド同士の間隔の縮小化が進んでいる。そして、電気接続端子の増加に伴い、ボンディングワイヤの長さも長くなる。
【０００３】
このような状況で、半導体チップとベース基板とがワイヤボンディングにより電気接続された半導体装置を、トランスファーモールド法により樹脂封止する。このとき、樹脂の圧力によりワイヤが変形してしまい、隣接するボンディングワイヤ同士の接触が発生する恐れがある。
【０００４】
このような樹脂の圧力によるワイヤの変形を防止するために、従来技術として、ワイヤ変形のしにくいワイヤ材、樹脂の開発が行われている。
【０００５】
また、例えば特許文献１〜４には、トランスファーモールドを行う前に、液状樹脂によりワイヤをコーティングする方法、または予め樹脂等で絶縁被覆されたワイヤを用いる方法等が提案されている。
【０００６】
また、例えば特許文献５には、「樹脂封止する前に液状の熱硬化樹脂と絶縁テープとにより、半導体チップと金属配線とを固定したことを特徴とする半導体装置」が記載されている。この半導体装置によれば、樹脂封止の際に高い圧力で封止されても、金属配線が移動しなくなり、ショートを起こす恐れがなくなる。
【特許文献１】特開平３−７１６６０号公報（平成３年  ３月２７日公開）
【特許文献２】特開平３−８２０５９号公報（平成３年  ４月  ８日公開）
【特許文献３】特開平４−３５７８５８号公報（平成４年１２月１０日公開）
【特許文献４】特開平８−１０７１６３号公報（平成８年  ４月２３日公開）
【特許文献５】特開平２−１４６７４０号公報（平成２年  ６月  ５日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来技術には、以下のような問題を有する。
【０００８】
従来技術のうち、ワイヤ変形のしにくいワイヤ材、樹脂の開発により、樹脂の圧力によるワイヤの変形を防止する方法では、半導体パッケージの形態や封止金型形状に適合した樹脂開発を行う必要がある。このため、半導体パッケージの形態や封止金型形状に応じて、その都度、新しい樹脂の開発・検討が必要となる。それゆえ、樹脂開発のために、労力・開発時間を要しコストアップ要因となるという問題がある。また、半導体パッケージの形態によっては樹脂開発での対策が非常に困難な場合がある。
【０００９】
また、上記特許文献１〜４に記載のような、トランスファーモールドによる樹脂封止前にワイヤのみを液状樹脂で封止する方法では、ワイヤへ液状樹脂の滴下を行っている。このため、液状樹脂の滴下時に気泡の巻き込みによる信頼性低下が懸念される。さらに、特許文献１〜４に記載の方法では、ワイヤへ供給する液状樹脂の体積をコントロールすることが非常に困難である。また、半導体チップのワイヤボンディングデザイン毎に適した、液状樹脂滴下および液状樹脂供給量の検討が必要となる。このため、多品種の半導体パッケージに適用する場合には、生産性の低下を招く。
【００１０】
また、予め樹脂により絶縁被覆されたワイヤを用いる方法では、絶縁被覆する樹脂の影響により、十分なワイヤボンド接合強度を得ることが難しく、接合信頼性の低下が懸念される。
【００１１】
また、特許文献５に記載された半導体装置では、液状の熱硬化樹脂と絶縁テープとにより、半導体チップと金属配線とが固定されている。通常、絶縁テープがその自重により撓んでしまい、半導体チップと金属配線との接着が安定しなくなる。このため、特許文献５に記載の技術では、通常の半導体チップ搭載用の装置（ダイボンダー）に適用することができない。
【００１２】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、樹脂封止時の圧力に対してボンディングワイヤの変形を低減し、ボンディングワイヤ同士の接触不良をなくすことが可能な半導体装置及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の半導体装置は、上記の課題を解決するために、ベース基板と半導体素子とを備え、半導体素子とベース基板とがボンディングワイヤにより電気的に接続され、さらに半導体素子とボンディングワイヤとが封止樹脂によって封止された半導体装置において、上記半導体素子には、その表面に上記ボンディングワイヤの少なくとも一部分を保持する保持用接着層が形成された剛性支持体が設けられていることを特徴としている。
【００１４】
上記の構成によれば、ボンディングワイヤの少なくとも一部分を保持する保持用接着層が形成されているので、樹脂封止時の圧力に対してボンディングワイヤの変形を低減することができる。それゆえ、ボンディングワイヤ同士の接触不良をなくすことが可能な半導体装置を提供することができる。
【００１５】
さらに、上記保持用接着層は、剛性支持体表面に形成されている。このため、剛性支持体のサイズ、形状に応じて、保持用接着層を形成する保持用接着剤の量を変化させることができる。特許文献１〜４に記載の方法では、ワイヤへ供給する液状樹脂の体積をコントロールすることが非常に困難であった。しかしながら、本発明の半導体装置では、剛性支持体のサイズ、形状を変えることにより、ボンディングワイヤへ供給する保持用接着剤の量を容易にコントロールすることが可能になる。
【００１６】
さらに、上記剛性支持体は、剛性を有しており、自重で撓むことがない。それゆえ、ボンディングワイヤを保持するために、通常の半導体チップ搭載用の装置が使用可能になる。
【００１７】
また、本発明の半導体装置では、上記半導体素子が上記ボンディングワイヤと接続する半導体素子側接続部分を避けるように、上記剛性支持体が設けられていることが好ましい。また、本発明の半導体装置では、上記ベース基板が上記ボンディングワイヤと接続するベース基板側接続部分を避けるように、上記剛性支持体が設けられていることが好ましい。
【００１８】
これにより、樹脂封止を行うに際し、半導体素子とボンディングワイヤとの接続部分、または上記ベース基板と上記ボンディングワイヤとの接続部分は、信頼性上実績のある封止樹脂で覆われることになる。それゆえ、接続部分における接続信頼性が向上するという効果を奏する。
【００１９】
また、上記剛性支持体には、第１の貫通孔または凹部が、上記半導体素子側接続部分に配置されるように形成されていてもよい。
【００２０】
上記の構成によれば、第１の貫通孔内に、上記半導体素子側接続部分が配置されているので、半導体素子とボンディングワイヤとの接続部分の接続信頼性が向上するという効果を奏する。
【００２１】
また、本発明の半導体装置では、上記剛性支持体は、ボンディングワイヤの上記ベース基板からの高さが最も高くなる部分を避けるように設けられていることが好ましい。
【００２２】
上記の構成によれば、保持用接着層は、ボンディングワイヤにおける上記ベース基板から最も離れた部分と接触することなく、ボンディングワイヤを保持している。このため、保持用接着層を形成する保持用接着剤の量を少なくすることができ、保持用接着層の層厚を薄くすることが可能になる。それゆえ、半導体装置のパッケージの薄型化を図ることが可能となる。
【００２３】
また、本発明の半導体装置では、上記剛性支持体は、複数の層からなっており、上記複数の層のうち、上記保持用接着層の最も近傍に形成された層が絶縁層であることが好ましい。
【００２４】
これにより、剛性支持体を搭載したときに剛性支持体とボンディングワイヤとが接触した場合であっても、剛性支持体に導電層がある場合でも剛性支持体とボンディングワイヤとの間で電気的に導通されない。したがって、上記の構成によれば、剛性支持体を通してボンディングワイヤ間で電気的に導通されないという効果を奏する。
【００２５】
また、本発明の半導体装置では、上記剛性支持体は、複数の層からなっており、上記複数の層のうち、上記保持用接着層から最も離れて形成された層が導電層であることが好ましい。
【００２６】
これにより、半導体素子から発生する熱を効率的に外部に放出することができるという放熱効果が得られる。
【００２７】
また、本発明の半導体装置では、上記剛性支持体には、第２の貫通孔が形成されており、上記第２の貫通孔には、導電性材料が埋められていることが好ましい。この構成により、上記放熱効果は、さらに向上する。
【００２８】
上記保持用接着層は、液状樹脂の硬化物からなる層であってもよい。
【００２９】
また、上記保持用接着層は、シート状樹脂の硬化物からなる層であってもよい。
【００３０】
上記「液状樹脂の硬化物からなる層」、または「シート状樹脂の硬化物からなる層」は、例えば、液状樹脂またはシート状樹脂を加熱し硬化させることにより得られる。
【００３１】
また、本発明の半導体装置では、上記保持用接着層は、上記封止樹脂の線膨張係数と同等な線膨張係数を備えた材料で形成されていることが好ましい。
【００３２】
上記の構成によれば、保持用接着層は、封止樹脂の線膨張係数と同等な線膨張係数を備えた材料で形成されているので、半導体装置内の内部応力が減少し、例えば熱ストレスによる半導体装置内部の破壊が発生しにくくなる。
【００３３】
また、本発明の半導体装置では、上記剛性支持体は、上記封止樹脂によって封止された部分から露出するように設けられていてもよい。
【００３４】
上記の構成によれば、剛性支持体が、上記封止樹脂によって封止された部分から露出するように設けられているので、半導体素子から発生する熱を効率的に外部に放出することができ、半導体素子の放熱性が向上するという効果を奏する。
【００３５】
また、本発明の半導体装置では、さらに、上記半導体素子には、上記剛性支持体との距離を一定に保つスペーサーが設けられていてもよい。
【００３６】
これにより、保持用接着層の層厚を薄くすることが可能になり、コスト低減が図れる。
【００３７】
さらに、上記スペーサーが導電性材料からなっている構成とすることにより、半導体素子の放熱性が向上するという効果を奏する。
【００３８】
また、本発明の半導体装置では、半導体素子を複数備え、上記複数の半導体素子が、ベース基板に積層されていてもよい。
【００３９】
さらに、積層された上記複数の半導体素子のうち、ベース基板から最も離れた位置に積層された半導体素子に接続されたボンディングワイヤに対して、剛性支持体に形成された保持用接着層が保持するようになっていることが好ましい。
【００４０】
通常、ベース基板に複数の半導体素子が積層された半導体装置では、上段に位置する上段半導体素子に接続しているボンディングワイヤが長くなる一方、下段に位置する下段半導体チップに接続しているボンディングワイヤは短くなっている。ボンディングワイヤの長さが長いほど、樹脂封止する際の圧力により、ボンディングワイヤは変形しやすくなる。
【００４１】
上記の構成によれば、ベース基板から最も離れた位置に積層された半導体素子に接続されたボンディングワイヤに対して、剛性支持体に形成された保持用接着層が保持するようになっている構成になっている。これにより、樹脂封止する際の圧力により変形しやすいボンディングワイヤの変形を効率的に低減することが可能になる。
【００４２】
また、本発明の半導体装置は、半導体素子を複数備え、上記複数の半導体素子が、ベース基板上に、エリアアレイ状に設けられており、各半導体素子に接続されたボンディングワイヤに対して、ただ一つの剛性支持体に形成された保持用接着層が保持するようになっている構成であってもよい。
【００４３】
上記の構成によれば、剛性支持体に形成された保持用接着層が、各半導体素子に接続されたボンディングワイヤを一括して保持することになる。このため、各半導体素子にそれぞれ剛性支持体を搭載する場合と比較して、プロセスが減少するという効果を奏する。
【００４４】
本発明の半導体装置の製造方法は、上記の課題を解決するために、ベース基板に設けられた半導体素子と、ベース基板と半導体素子とを電気的に接続するボンディングワイヤとを封止樹脂により封止する封止工程を含む半導体装置の製造方法であって、上記封止工程の前に、その表面に保持用接着層が形成された剛性支持体により、上記ボンディングワイヤの少なくとも一部分を保持する保持工程を含むことを特徴としている。
【００４５】
ボンディングワイヤの少なくとも一部分を保持する保持用接着層が形成されているので、樹脂封止時の圧力に対してボンディングワイヤの変形を低減することができる。それゆえ、ボンディングワイヤ同士の接触不良をなくすことが可能な半導体装置を提供することができる。
【００４６】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記保持工程は、上記剛性支持体表面に液状樹脂を塗布して保持用接着層を形成する段階と、上記液状樹脂が上記ボンディングワイヤの少なくとも一部分を接触するように、上記剛性支持体を配置する段階とを含んでいてもよい。
【００４７】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記保持工程は、上記剛性支持体表面にシート状樹脂を付着して保持用接着層を形成する段階と、上記シート状樹脂が上記ボンディングワイヤの少なくとも一部分を接触するように、上記剛性支持体を配置する段階と、上記シート状樹脂を加熱して融解する段階とを含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００４８】
本発明の半導体装置は、以上のように、上記半導体素子には、その表面に上記ボンディングワイヤの少なくとも一部分を保持する保持用接着層が形成された剛性支持体が設けられている構成である。また、本発明の半導体装置の製造方法は、以上のように、上記封止工程の前に、その表面に保持用接着層が形成された剛性支持体により、上記ボンディングワイヤの少なくとも一部分を保持する保持工程を含む構成である。
【００４９】
それゆえ、樹脂封止時の圧力に対してボンディングワイヤの変形を低減し、ボンディングワイヤ同士の接触不良をなくすことが可能となり、安定した良品率を確保することが可能となる。また、剛性支持体を用いることにより、通常の半導体チップ搭載用の装置が使用可能となる。さらに、その表面に保持用接着層が形成された剛性支持体を用いることで、保持用接着層を形成する保持用接着剤の供給量をコントロールすることが容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１に基づいて説明すれば、以下の通りである。図１（ａ）〜（ｃ）は本実施の形態の半導体装置（以下、本半導体装置と記す）の製造工程の一例を示す断面図であり、そのうち、図１（ｃ）は、本半導体装置の概略構成を示している。また、本発明は、これに限定されるものではない。
【００５１】
本半導体装置は、図１（ｃ）に示すように、ベース基板２上に半導体チップ１が搭載された構成である。半導体チップ（半導体素子）１は、接着剤層３によりベース基板２と接着している。また、半導体チップ１には、チップ側ボンディングパッド５が設けられている。また、ベース基板２には、基板側ボンディングパッド６が設けられている。そして、チップ側ボンディングパッド５と基板側ボンディングパッド６とは、ボンディングワイヤ４を介して接続されている。これにより、半導体チップ１とベース基板２とが電気的に接続するようになる。また、半導体チップ１とボンディングワイヤ４とは、樹脂層７により封止されている。また、半導体チップ１とボンディングワイヤ４とは、トランスファーモールド法により封止されている。なお、本明細書では、ベース基板２における半導体チップ１側を「上側」とし、その反対側を「下側」とする。
【００５２】
本半導体装置では、ボンディングワイヤ４を保持する剛性支持体９が設けられている。剛性支持体９には、保持用接着層８が形成されている。ボンディングワイヤ４は、保持用接着層８と接触し固定されている。すなわち、剛性支持体９は、保持用接着層８によりボンディングワイヤ４を保持することになる。
【００５３】
この構成により、トランスファーモールド法により封止する際の圧力によるボンディングワイヤ４の変形が低減される。これにより、ボンディングワイヤ４同士の接触不良がなくなり、安定した良品率を確保することが可能になる。
【００５４】
また、本半導体装置では、ボンディングワイヤ４を保持し固定する保持用接着層８が、剛性支持体９により支持されている。この剛性支持体９は、剛性を有しており、自重で撓むことがない。このため、剛性支持体９と半導体チップ１との間の接着がより安定する。それゆえ、ボンディングワイヤ４を保持するために、通常の半導体チップ搭載用の装置が使用可能になる。なお、剛性支持体９は、自重で撓まない程度の剛性を有するものであれば、特に限定されるものではない。
【００５５】
次に、本半導体装置の製造工程の一例について、図１（ａ）〜（ｃ）に基づいて以下に説明する。
【００５６】
先ず、図１（ａ）に示すように、ベース基板２上に半導体チップ１を搭載する。そして、半導体チップ１とベース基板２とを、ボンディングワイヤ４により電気的に接続する。
【００５７】
ベース基板２に半導体チップ１を搭載する方法においては、特に限定されず、ペースト状接着剤、シート状接着剤の何れを使用して、半導体チップ１を搭載してもよい。
【００５８】
また、半導体チップ１とベース基板２とを電気的に接続する方法においては、従来のワイヤボンディング方法であれば、特に限定されず、フォワードボンディング及びリバースボンディングの何れのワイヤボンディング方法を採用してもよい。
【００５９】
次に、図１（ｂ）に示すように、予め剛性支持体９表面に、保持用接着剤を付着させて保持用接着層８を形成する。そして、保持用接着層８が形成された剛性支持体９を、半導体チップ１及びボンディングワイヤ４に搭載する。このとき、保持用接着層８が半導体チップ１及びボンディングワイヤ４と接触するように、剛性支持体９を搭載する。そして、保持用接着層８を溶融・硬化させることにより、ボンディングワイヤ４を保持する。
【００６０】
この際、剛性支持体９のサイズ、形状に応じて、保持用接着層８を形成する保持用接着剤の量を変化させることができる。特許文献１〜４に記載の方法では、ワイヤへ供給する液状樹脂の体積をコントロールすることが非常に困難であった。しかしながら、本半導体装置の製造方法では、剛性支持体９のサイズ、形状を変えることにより、ボンディングワイヤ４へ供給する保持用接着剤の量を容易にコントロールすることが可能になる。
【００６１】
また、剛性支持体９に、自重で撓まない程度の剛性を持たせることにより、通常の半導体チップ搭載用の装置が使用可能となる。
【００６２】
次いで、図１（ｃ）に示すように、半導体チップ１及びボンディングワイヤ４を、トランスファーモールド法により樹脂封止を行う。
【００６３】
このとき、ボンディングワイヤ４は、剛性支持体９に形成された保持用接着層８により保持されている。このため、トランスファーモールドによる樹脂の圧力によるボンディングワイヤ４の変形を低減することができる。これにより、ボンディングワイヤ４同士の接触不良がなく、安定した良品率を確保できる半導体装置を提供することが可能になる。
【００６４】
なお、本半導体装置を構成する半導体チップ１の種類は特に限定されず、任意のものを使用することができる。
【００６５】
また、ベース基板２は、従来公知の半導体装置に使用されるベース基板であれば、特に限定されるものではない。ベース基板２としては、例えば、ガラスエポキシ基板、またはポリイミド基板等の有機基板、または金属製のリードフレームが挙げられる。
【００６６】
また、接着剤層３に使用される接着剤は、ベース基板に半導体チップを搭載する方法において用いられる接着剤であれば、特に限定されず、例えば、ペースト状接着剤、またはシート状接着剤等が挙げられる。
【００６７】
また、チップ側ボンディングパッド５及び基板側ボンディングパッド６が千鳥に配列されていてもよい。
【００６８】
また、保持用接着層８を形成する保持用接着剤は、ボンディングワイヤ４と接触することによりボンディングワイヤ４を保持する機能、及び半導体チップ１と剛性支持体９とを接着させる機能が要求される。このため、保持用接着剤は、上記の機能を有するものであれば、液状樹脂及びシート状樹脂の何れであってもよい。すなわち、保持用接着層８は、液状樹脂の硬化物からなる層であっても、シート状樹脂の硬化物からなる層であってもよい。
【００６９】
保持用接着剤として液状樹脂を用いる場合には、常温では液状である一方、熱処理により完全に固体化する熱硬化性樹脂であることが好ましい。さらに、熱硬化性樹脂の中でも、特にエポキシ樹脂であることが好ましい。
【００７０】
また、保持用接着剤としてシート状樹脂を用いる場合には、保持用接着層８が形成された剛性支持体９を半導体チップ１及びボンディングワイヤ４に搭載する時に、シート状樹脂（保持用接着層８）によるボンディングワイヤ４へのストレスを低減する必要がある。さらに、剛性支持体９搭載時に、シート状樹脂（保持用接着層８）を加熱し、溶融する必要がある。このため、保持用接着剤として、剛性支持体９の搭載時の加熱により融解・液状化する一方、剛性支持体９の搭載後に硬化するような樹脂材料を用いることが好ましい。このような樹脂材料の中でも、常温では固体状態を保ち、加熱時に融解して液状となり、その後の熱処理により完全に固体化する熱硬化性樹脂を用いた材料を使用することが好ましい。さらに、熱硬化性樹脂の中でも、特にエポキシ樹脂を用いることが好ましい。
【００７１】
また、図１に示された半導体装置は、保持用接着層８がボンディングワイヤ４のチップ側ボンディングパッド５側から途中までの部分と接触している構成であった。すなわち、保持用接着層８が、ボンディングワイヤ４と半導体チップ１との接続部分であるチップ側ボンディングパッド５を含む形で、ボンディングワイヤ４と接触した構成であった。しかしながら、本半導体装置は、この構成に限定されず、保持用接着層がボンディングワイヤの少なくとも一部分と接触した構成であればよい。
【００７２】
また、剛性支持体９を構成する材料は、特に限定されるものではないが、ベース基板２を構成する材料と同一のものであってもよい。これにより、パッケージの反りを低減することができる。剛性支持体９を構成する材料としては、例えば、ガラスエポキシ材に導電性材料が形成され、それらをソルダーレジストで覆うような材料が挙げられる。
【００７３】
本半導体装置では、保持用接着層がボンディングワイヤの少なくとも一部分と接触することで、ボンディングワイヤを保持することが可能になる。そして、トランスファーモールド法による樹脂封止時のボンディングワイヤ間の接触がないようにすることが可能である。そのため、剛性支持体のサイズは、半導体チップサイズ、ボンディングワイヤの長さ、またはボンディングワイヤの形状により適宜決定することができる。
【００７４】
以下、本半導体装置の別の構成について、図２〜図４に基づいて説明する。なお、図２〜図４において、説明の便宜上、図１に示された半導体装置の各種部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００７５】
図２は、剛性支持体に貫通孔が形成された場合における本半導体装置の構成を示しており、図２（ａ）は断面図であり、図２（ｂ）は平面図である。
【００７６】
図２（ａ）に示すように、本半導体装置では、剛性支持体９’に貫通孔（第１の貫通孔）１０が設けられている。そして、剛性支持体９’に形成された保持用接着層８’は、ボンディングワイヤ４のワイヤループ高さが最も高い部分を避けるように、ボンディングワイヤ４と接触している。すなわち、本半導体装置では、貫通孔１０内に、ボンディングワイヤ４のワイヤループ高さが最も高い部分が収まるようになっている。なお、本明細書における「ワイヤループ高さ」とは、ベース基板２からボンディングワイヤ４までの距離のことをいう。それゆえ、「ワイヤループ高さが最も高い部分」は、ボンディングワイヤ４のベース基板２からの高さが最も高くなる部分ともいえる。図２（ａ）では、「ワイヤループ高さが最も高い部分」は、ボンディングワイヤ４とチップ側ボンディングパッド５とが接続した部分になっている。しかしながら、これに限定されず、「ワイヤループ高さが最も高い部分」は、半導体チップのワイヤボンドデザインに応じて、適宜設定可能である。
【００７７】
図２（ａ）に示された構成によれば、保持用接着層８’は、ボンディングワイヤ４のワイヤループ高さが最も高い部分と接触することなく、ボンディングワイヤ４を保持している。このため、保持用接着層８’を形成する保持用接着剤の量を少なくすることができ、保持用接着層８’の層厚を薄くすることが可能になる。それゆえ、半導体装置のパッケージの薄型化を図ることが可能となる。
【００７８】
また、図２（ｂ）に示すように、剛性支持体９’が搭載されているエリアがワイヤボンディングされているエリアよりも小さくなっている。剛性支持体９’は、ベース基板２に形成された複数の基板側ボンディングパッド６に囲まれた領域内に搭載されている。また、剛性支持体９’は、半導体チップ１に形成されたチップ側ボンディングパッド５を避けるように、搭載されている。つまり、チップ側ボンディングパッド５と基板側ボンディングパッド６とを避けるように、剛性支持体９’が搭載されている。これにより、トランスファーモールド法により樹脂封止を行って樹脂層７を形成するに際し、半導体チップ側及び基板側のワイヤボンド接続部分は、信頼性上実績のあるモールド樹脂（樹脂層７）で覆われることになる。それゆえ、半導体チップ側及び基板側のワイヤボンド接続部分における接続信頼性が向上するという効果を奏する。
【００７９】
また、本半導体装置のさらに別の構成としては、図３に示すような構成であってもよい。図３は、剛性支持体に凹部が形成された場合における本半導体装置の構成を示した断面図である。
【００８０】
図３に示すように、本半導体装置では、剛性支持体９’’に凹部１１が設けられている。そして、剛性支持体９’’に形成された保持用接着層８’’は、ボンディングワイヤ４のワイヤループ高さが最も高い部分を避けるように、ボンディングワイヤ４と接触している。保持用接着層８’’は、ボンディングワイヤ４のワイヤループ高さが最も高い部分と接触することなく、ボンディングワイヤ４を保持している。このため、保持用接着層８’’を形成する保持用接着剤の量を少なくすることができ、保持用接着層８’’の層厚を薄くすることが可能になる。それゆえ、半導体装置のパッケージの薄型化を図ることが可能となる。
【００８１】
また、剛性支持体９’’は、絶縁層９ａ及び導電層９ｂからなる２層構造になっている。そして、絶縁層９ａには、保持用接着層８’’が形成されている。すなわち、剛性支持体９’’では、絶縁層９ａ、導電層９ｂが、保持用接着層８’’側から、この順に設けられている。また、図３に示すように、剛性支持体９’’には、貫通孔１２が形成されており、この貫通孔１２に導電層９ｂを形成する導電性材料が埋められている。
【００８２】
この構成によれば、保持用接着層８’’は、絶縁層９ａに形成されているので、剛性支持体９’’を搭載したときに剛性支持体９’’とボンディングワイヤ４とが接触した場合であっても、剛性支持体９’’とボンディングワイヤ４との間に電気的導通が得られない。このため、剛性支持体を通してボンディングワイヤ間で電気的導通が得られるようなことがなくなる。
【００８３】
また、剛性支持体９’’の最上層（保持用接着層から最も離れて形成された層）として、導電性材料からなる導電層９ｂが設けられているので、半導体チップ１から発生する熱を効率的に外部に放出することができるという放熱効果が得られる。また、剛性支持体９’’に、貫通孔（第２の貫通孔）１２が形成され、この貫通孔１２に導電層９ｂを形成する導電性材料が埋められた構成とすることで、上記放熱効果は、さらに向上する。
【００８４】
なお、図３では、剛性支持体９’’が絶縁層９ａ及び導電層９ｂからなる２層構造である場合について説明したが、剛性支持体は２層以上の複数層から形成されてもよい。剛性支持体は２層以上の複数層からなる場合であっても、保持用接着層が付着された最下層（保持用接着層に最も近傍に形成された層）を絶縁層とすることで、剛性支持体とボンディングワイヤとの間に電気的導通が得られなくなる。さらに、少なくとも剛性支持体の最上層として、導電性材料からなる導電層９ｂが設けられていれば、放熱効果が得られる。
【００８５】
また、本半導体装置のさらに別の構成としては、図４に示すような構成であってもよい。図４は、半導体チップと接着層との間にスペーサーが設けられた場合における本半導体装置の構成を示した断面図である。
【００８６】
図４に示すように、本半導体装置では、半導体チップ１と保持用接着層８との間に剛性支持体９との距離を一定に保つスペーサー１３が設けられている。スペーサー１３は、接着剤層１４により、半導体チップ１と接着している。
【００８７】
また、剛性支持体９の上側の面は、半導体チップ１及びボンディングワイヤ４を封止する樹脂層７から露出している。
【００８８】
このように、半導体チップ１と保持用接着層８との間にスペーサー１３が設けられているので、保持用接着層８の層厚を薄くすることが可能になり、コスト低減が図れる。
【００８９】
さらに、剛性支持体９の上側の面が樹脂層７から露出しいていることで、半導体チップ１から発生する熱を効率的に外部に放出することができ、半導体チップ１の放熱性が向上するという効果を奏する。また、スペーサー１３を形成する材料として導電性材料を用いた場合、上記放熱性はさらに向上する。
【００９０】
また、本半導体装置では、保持用接着層は、封止樹脂の線膨張係数と同等な線膨張係数を備えた材料で形成されていることが好ましい。保持用接着層は、封止樹脂の線膨張係数と同等な線膨張係数を備えた材料で形成されているので、半導体装置内の内部応力が減少し、例えば熱ストレスによる半導体装置内部の破壊が発生しにくくなる。
【００９１】
なお、上記「同等」とは、保持用接着層の線膨張係数が封止樹脂の線膨張係数と実質的に等しいことをいう。このため、保持用接着層の線膨張係数と封止樹脂の線膨張係数とは、実使用上の半導体装置において設計範囲内で等しければよい。本半導体装置では、封止樹脂の線膨張係数が保持用接着層の線膨張係数とが、１０２程度までの範囲で違う場合であっても、「同等」とみなすことができる。
【００９２】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施形態について、図５〜図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、上記実施の形態１にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。また、上記実施の形態１で述べた各種の特徴点については、本実施の形態についても組み合わせて適用し得るものとする。
【００９３】
図５は、本実施の形態の半導体装置（以下、本半導体装置と記す）の概略構成を示す断面図である。
【００９４】
上記実施の形態１の半導体装置は、ベース基板に半導体チップがただ１つ搭載された構成であった。これに対し、本半導体装置は、複数の半導体チップがベース基板に設けられた半導体装置である。本発明は、複数の半導体チップを備えた半導体装置においても適用可能である。
【００９５】
図５に示すように、本半導体装置では、ベース基板２２上に上段半導体チップ２１ａ及び下段半導体チップ２１ｂが積層されて設けられた構成である。下段半導体チップ２１ｂは、接着剤層２３ｂによりベース基板２２と接着している。上段半導体チップ２１ａは、接着剤層２３ａにより下段半導体チップ２１ｂと接着している。
【００９６】
また、上段半導体チップ２１ａとベース基板２２とは、ボンディングワイヤ２４ａにより電気的に接続されている。一方、下段半導体チップ２１ｂとベース基板２２とは、ボンディングワイヤ２４ｂにより電気的に接続されている。そして、上段半導体チップ２１ａ、下段半導体チップ２１ｂ、ボンディングワイヤ２４ａ、及びボンディングワイヤ２４ｂは、樹脂層２７により封止されている。また、ベース基板２２の下側の面には、外部接続端子である半田ボール１５が設けられている。なお、ベース基板２における半導体チップ１側を「上側」とし、その反対側を「下側」とする。
【００９７】
本半導体装置では、上段半導体チップ２１ａとベース基板２２とを電気的に接続するボンディングワイヤ２４ａを保持するために、剛性支持体２９が設けられている。そして、剛性支持体２９には、保持用接着層２８が付着されている。ボンディングワイヤ２４ａは、保持用接着層２８と接触し固定されている。すなわち、剛性支持体２９は、保持用接着層２８によりボンディングワイヤ２４ａを保持することになる。
【００９８】
この構成により、トランスファーモールド法により封止する際の圧力によるボンディングワイヤ２４ａの変形が低減される。これにより、ボンディングワイヤ２４ａ同士の接触不良がなくなり、安定した良品率を確保することが可能になる。
【００９９】
また、本半導体装置では、ボンディングワイヤ２４ａを保持し固定する保持用接着層２８が、剛性支持体２９により支持されている。この剛性支持体２９は、剛性を有しており、自重で撓むことがない。それゆえ、ボンディングワイヤ２４ａを保持するために、通常の半導体チップ搭載用の装置が使用可能になる。なお、剛性支持体２９は、自重で撓まない程度の剛性を有するものであれば、特に限定されるものではない。
【０１００】
通常、ベース基板に複数の半導体チップが積層された半導体装置では、上段に位置する上段半導体チップに接続しているボンディングワイヤが長くなる一方、下段に位置する下段半導体チップに接続しているボンディングワイヤは短くなっている。ボンディングワイヤの長さが長いほど、トランスファーモールド法により封止する際の圧力により、ボンディングワイヤは変形しやすくなる。一方、ボンディングワイヤの長さが短いほど、ボンディングワイヤは変形しにくくなる。このため、本半導体装置では、上段半導体チップ２１ａに接続しているボンディングワイヤ２４ａのみが保持された構成になっている。これにより、トランスファーモールド法により封止する際の圧力により変形しやすいボンディングワイヤ２４ａの変形を効率的に低減することが可能になる。
【０１０１】
さらに、剛性支持体２９に形成された保持用接着層２８は、ボンディングワイヤ２４ａのワイヤループ高さが最も高い部分を避けるように、ボンディングワイヤ２４ａと接触している。これにより、保持用接着層２８を形成する保持用接着剤の量を少なくすることができ、保持用接着層２８の層厚を薄くすることが可能になる。それゆえ、半導体装置のパッケージの薄型化を図ることが可能となる。
【０１０２】
なお、本半導体装置を構成する上段半導体チップ２１ａ及び下段半導体チップ２１ｂの種類は特に限定されず、任意のものを使用することができる。さらに、上段半導体チップ２１ａ及び下段半導体チップ２１ｂは、互いにサイズが異なるものであっても、互いにサイズが同じものでもよい。
【０１０３】
さらに、半導体チップの積層数に関しても、２つ以上であってもよい。半導体チップが２つ以上積層された場合、本半導体装置は、ベース基板から最も離れた位置に積層された半導体チップに接続しているボンディングワイヤのみが保持された構成になる。
【０１０４】
また、ベース基板２２は、従来公知の半導体装置に使用されるベース基板であれば、特に限定されるものではない。ベース基板２２としては、例えば、ガラスエポキシ基板、またはポリイミド基板等の有機基板、または金属製のリードフレームが挙げられる。
【０１０５】
ベース基板に搭載する半導体チップの搭載方法についても特に限定はなく、ペースト状接着剤、シート状接着剤等のいずれを使用してもよい。
【０１０６】
また、上段半導体チップ２１ａ及び下段半導体チップ２１ｂとベース基板２２とを電気的に接続する方法においては、従来のワイヤボンディング方法であれば、特に限定されず、フォワードボンディング及びリバースボンディングの何れのワイヤボンディング方法を採用してもよい。
【０１０７】
また、複数の半導体チップを積層する方向においては、最も上位に積層された半導体チップがベース基板に対してフェイスアップに搭載され、かつワイヤボンディングされていれば、特に限定されない。最も上位に積層された半導体チップ以外の半導体チップの接続方法については、ワイヤボンディング法、フリップチップボンディング法等であってもよい。
【０１０８】
また、本半導体装置では、半導体チップ側及び基板側のボンディング端子が千鳥に配列されていてもよい。
【０１０９】
また、剛性支持体２９を構成する材料は、特に限定されるものではないが、ベース基板２を構成する材料と同一のものであってもよい。これにより、パッケージの反りを低減することができる。剛性支持体２９を構成する材料としては、例えば、ガラスエポキシ材に導電性材料が形成され、それらをソルダーレジストで覆うような材料が挙げられる。
【０１１０】
また、本半導体装置は、ベース基板に複数の半導体チップが積層された構成の他に、複数の半導体チップがベース基板上にエリアアレイ状に搭載された構成であってもよい。
【０１１１】
図６は、複数の半導体チップがベース基板上に列をなして搭載された場合における本半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【０１１２】
図６に示すように、本半導体装置は、ベース基板２２上に複数の半導体チップとしての第１半導体チップ２１ａ’及び第２半導体チップ２１ｂ’がエリアアレイ状に搭載された構成である。また、第１半導体チップ２１ａ’とベース基板２２とは、ボンディングワイヤ２４ａ’により電気的に接続している。また、第２半導体チップ２１ｂ’とベース基板２２とは、ボンディングワイヤ２４ｂ’により電気的に接続している。
【０１１３】
また、図６では、第１半導体チップ２１ａ’と接続するボンディングワイヤ２４ａ’と第２半導体チップ２１ｂ’と接続するボンディングワイヤ２４ｂ’とを一括で保持するために、剛性支持体２９’が設けられている。そして、剛性支持体２９’には、保持用接着層２８’が付着されている。ボンディングワイヤ２４ａ’とボンディングワイヤ２４ｂ’とは、一括で保持用接着層２８と接触し固定されている。すなわち、図６では、第１半導体チップ２１ａ’及び第２半導体チップ２１ｂ’それぞれに接続されたボンディングワイヤに対して、ただ一つの剛性支持体２９’に形成された保持用接着層２８’が保持するようになっている。
【０１１４】
これにより、半導体素子（第１半導体チップ２１ａ’及び第２半導体チップ２１ｂ’）にそれぞれ剛性支持体を搭載する場合と比較して、プロセスを減少させることが可能になる。
【０１１５】
さらに、剛性支持体２９’に形成された保持用接着層２８’は、ボンディングワイヤ２４ａ’及びボンディングワイヤ２４ｂ’におけるワイヤループ高さが最も高い部分を避けるように、ボンディングワイヤ２４ａ’及びボンディングワイヤ２４ｂ’と接触している。これにより、保持用接着層２８’を形成する保持用接着剤の量を少なくすることができ、保持用接着層２８’の層厚を薄くすることが可能になる。それゆえ、半導体装置のパッケージの薄型化を図ることが可能となる。
【０１１６】
以上実施例を用いて説明したが、パッケージの種類は特に限定されず、例えば図７に示すように、リードフレームを使用したＱＦＰなどのパッケージにも本発明は適用される。
【０１１７】
図７に示すように、リードフレームを使用したＱＦＰパッケージは、リードフレーム３０の表裏に第１半導体チップ３１ａ及び第２半導体チップ３１ｂが搭載されている。すなわち、リードフレーム３０における第１半導体チップ３１ａが搭載された面と反対側の面に、第２半導体チップ３１ｂが搭載されている。そして、第１半導体チップ３１ａとリードフレーム３０とは、ボンディングワイヤ３４ａにより電気的に接続している。また、第２半導体チップ３１ｂとリードフレーム３０とは、ボンディングワイヤ３４ｂにより電気的に接続している。そして、第１半導体チップ３１ａ、第２半導体チップ３１ｂ、ボンディングワイヤ３４ａ、及びボンディングワイヤ３４ｂは、樹脂層３７により封止されている。
【０１１８】
また、第１半導体チップ３１ａとリードフレーム３０とを電気的に接続するボンディングワイヤ３４ａを保持するために、剛性支持体３９ａが設けられている。そして、剛性支持体３９ａには、保持用接着層３８ａが付着されている。ボンディングワイヤ３４ａは、保持用接着層３８ａと接触し固定されている。すなわち、剛性支持体３９ａは、保持用接着層３８ａによりボンディングワイヤ３４ａを保持することになる。
【０１１９】
一方、第２半導体チップ３１ｂとリードフレーム３０とを電気的に接続するボンディングワイヤ３４ｂを保持するために、剛性支持体３９ｂが設けられている。そして、剛性支持体３９ｂには、保持用接着層３８ｂが付着されている。ボンディングワイヤ３４ｂは、保持用接着層３８ｂと接触し固定されている。すなわち、剛性支持体３９ｂは、保持用接着層３８ｂによりボンディングワイヤ３４ｂを保持することになる。
【０１２０】
このような構成により、リードフレームを使用したＱＦＰなどのパッケージに適用した場合であっても、トランスファーモールド法により封止する際の圧力によるボンディングワイヤ３４ａ及び３４ｂの変形が低減される。これにより、ボンディングワイヤ同士の接触不良がなくなり、安定した良品率を確保することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明の半導体装置においては、以上のように、トランスファーモールド時の圧力に対してワイヤの変形を低減し、ワイヤ間の接触不良をなくすことができ、安定した良品率を確保することが可能となる。それゆえ、本発明は、半導体産業に適用し得る。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は本発明の一実施形態の半導体装置の製造工程の一例を示す断面図であり、そのうち、（ｃ）は、本発明の一実施形態の半導体装置の断面の概略構成を示す断面図である。
【図２】剛性支持体に貫通孔が形成された場合における本半導体装置の構成を示しており、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は平面図である。
【図３】剛性支持体に凹部が形成された場合における本半導体装置の構成を示した断面図である。
【図４】半導体チップと接着層との間にスペーサーが設けられた場合における本半導体装置の構成を示した断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態の半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図６】複数の半導体チップがベース基板上に並列して搭載された場合における本半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図７】本発明の半導体装置の一実施例の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１    半導体チップ（半導体素子）
２    ベース基板
３    接着剤層
４    ボンディングワイヤ
５    チップ側ボンディングパッド（半導体素子側接続部分）
６    基板側ボンディングパッド（ベース基板側接続部分）
７    樹脂層（封止樹脂）
８、８’、８’’    保持用接着層
９、９’、９’’    剛性支持体
１０  貫通孔（第１の貫通孔）
１２  貫通孔（第２の貫通孔）
【図１】
2007081127.tif 000003
【図２】
2007081127.tif 000004
【図３】
2007081127.tif 000005
【図４】
2007081127.tif 000006
【図５】
2007081127.tif 000007
【図６】
2007081127.tif 000008
【図７】
2007081127.tif 000009