(57)【要約】【課題】積層された半導体チップのボンディング時のクラックの発生を、チップの大型化やワイヤー間の短絡を引き起こすことなく防止する。【解決手段】半導体装置は、第１及び第２接続パッドを有する配線基板と、その上に搭載され、第１電極パッドを有する第１半導体チップと、第１電極パッドを露出させるように、第１半導体チップ上に積層されたスペーサと、スペーサから第１電極パッド上に突き出すオーバハング部を持つように、スペーサ上に積層され、オーバハング部に第２電極パッドを有する第２半導体チップと、第１電極パッドと第１接続パッドとを接続する第１ワイヤと、第２電極パッドと第２接続パッドとを接続する第２ワイヤとを含む。第１ワイヤは、第１電極パッド上に接続されたバンプ状の一端部と、接続パッド上に接続された他端部と、一端部と他端部とを連結する中間部とを有し、一端部との連結部を除く、中間部の一部が一端部上に接触するように構成される。【選択図】図３
2013171913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の接続パッドを有する配線基板と、
前記配線基板上に搭載され、第１の電極パッドを有する第１の半導体チップと、
前記第１の電極パッドを露出させるように、前記第１の半導体チップ上に積層されたスペーサと、
前記スペーサから前記第１の電極パッド上に突き出す第１のオーバハング部を持つように、前記スペーサ上に積層され、前記第１のオーバハング部に設けられた第２の電極パッドを有する第２の半導体チップと、
前記第１の電極パッドと前記第１の接続パッドとを接続する第１のワイヤと、
前記第２の電極パッドと前記第２の接続パッドとを接続する第２のワイヤと、を含み、
前記第１のワイヤは、前記第１の電極パッド上に接続されたバンプ状の第１の一端部と、前記第１の接続パッド上に接続された第１の他端部と、前記第１の一端部と前記第１の他端部とを連結する第１の中間部とを有し、前記第１の一端部との連結部を除く、前記第１の中間部の一部が前記第１の一端部上に接触するように構成されることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１の中間部の前記連結部に連続する第１のネック部が折り畳まれて、前記第１の中間部の一部が前記第１の一端部上に接触す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】
前記第１のネック部及び前記第１の一端部によって、前記第２のワイヤを前記第２の電極パッドに接続する際に、前記第２の半導体チップに印加される荷重を支持することとを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第２の半導体チップと前記第１のワイヤとが離間していることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第２の半導体チップと前記第１のワイヤとが２０μｍ以上離れていることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第２の半導体チップと前記第１のワイヤとが接していることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記スペーサは、第３の半導体チップであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載の半導体装置。
【請求項８】
さらに、第４の半導体チップと、第３及び第４のワイヤとを含み、
前記配線基板は、さらに第３及び第４の接続パッドを有し、
前記第３の半導体チップは、前記第１の半導体チップから突き出す第２のオーバハング部と、前記第２のオーバハング部に設けられた第３の電極パッドとを有し、
前記第４の半導体チップは、前記第２の半導体チップから前記第３の電極パッドの上に突き出す第３のオーバハング部を持つように前記第２の半導体チップに積層され、前記第２のオーバハング部は第４の電極パッドを有し、
前記第３のワイヤは、前記第３の電極パッドと前記第３の接続パッドとを接続し、
前記第４のワイヤは、前記第４の電極パッドと前記第４の接続パッドとを接続し、
前記第３のワイヤは、前記第３の電極パッド上に接続されたバンプ状の第２の一端部と、前記接続パッド上に接続された第２の他端部と、前記第２の一端部と前記第２の他端部とを連結する第２の中間部とを有し、前記第２の一端部との連結部を除く、前記第２の中間部の一部が前記第２の一端部上に接触するように構成されることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
配線基板上に第１の半導体チップを搭載し、
前記第１の半導体チップに設けられた第１の電極パッドを露出させるように、前記第１の半導体チップ上にスペーサを積層し、
前記第１の電極パッドに第１のワイヤの第１の一端部を接着してバンプ状とし、前記第１の一端部に連続する第１のネック部を折り畳み、前記第１のワイヤの第１の他端部を前記配線基板に設けられた第１の接続パッドに接続し、
前記スペーサから前記第１の電極パッド上に突き出す第１のオーバハング部を持つように、前記スペーサ上に第２の半導体チップを積層し、
前記第１のオーバハング部に設けられた第２の電極パッドと前記配線基板に設けられた第２の接続パッドとを第２のワイヤで接続し、
前記第２の電極パッドに前記第２のワイヤを接続する際、前記第１のネック部で前記第２の半導体チップに印加される荷重を支持する、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記スペーサとして第３の半導体チップを用い、
前記第３の半導体チップに設けられた第３の電極パッドに第３のワイヤの第２の一端部を接着してバンプ状とし、前記第２の一端部に連続する第２のネック部を折り畳み、前記第３のワイヤの第２の他端部を前記配線基板に設けられた第３の接続パッドに接続し、
前記第３の電極パッドを露出させるように前記第３の半導体チップ上に積層された前記第２の半導体チップ上に、当該第２の半導体チップから前記第３の電極パッド上に突き出す第２のオーバハング部を持つように、第４の半導体チップを積層し、
前記第２のオーバハング部に設けられた第４の電極パッドと前記配線基板に設けられた第４の接続パッドとを第４のワイヤで接続し、
前記第４の電極パッドに前記第４のワイヤを接続する際、前記第２のネック部で前記第４の半導体チップに印加される荷重を支持する、
ことを特徴とする請求項９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、半導体装置に関し、特に、積層された複数の半導体チップを含む半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の半導体チップを単一のパッケージに収めたＭＣＰ（Multi Chip Package）型半導体装置として、複数の半導体チップを積層したものがある。
【０００３】
複数の半導体チップを積層する場合、半導体チップ間にスペーサを介在させたり、あるいは相互に位置をずらすなどして、上段の半導体チップの一部を側方へ突き出させることがある。この突き出した部分（オーバーハング部）に電極パッドが形成されていると、そこにワイヤボンディングを行ったとき、上段の半導体チップが撓み、クラックを生じさせる恐れがある。
【０００４】
そこで、関連する半導体装置では、オーバーハング部の下面を、下段の半導体チップに接続されたボンディングワイヤのループ部分や、下段の半導体チップあるいは搭載基板に設けられたダミーワイヤ若しくはダミーバンプによって支持するようにしている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−０８６９４３号公報
【特許文献２】特開２００９−１９４１８９号公報
【特許文献３】特開２００９−０９９６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上段の半導体チップのオーバーハング部をボンディングワイヤのループ部分で支持する構造は、強度が不足し、ボンディング時のオーバーハング部への荷重を支えきれないおそれがある。ボンディング時の荷重を支えきれない場合、上段の半導体チップにクラックが生じるおそれがあるだけでなく、上段の半導体チップの撓みによってボンディングワイヤそのものが変形し、隣接する他のボンディングワイヤと接触してショートするおそれがある。
【０００７】
また、ダミーワイヤやダミーバンプを用いる場合には、下段の半導体チップ上にダミーパッドを形成する必要があり、その領域を確保するため半導体チップが大型化する。
【０００８】
さらに、ボンディングワイヤのループ部分を用いる場合及びダミーワイヤ若しくはダミーバンプを用いる場合のいずれにおいても、これらをオーバーハング部に当接させるために、その高さを揃える工程が必要となる。加えて、いずれの場合も、モールド時に、オーバーハング部とワイヤ又はバンプとの当接部の周辺にボイドが発生し易い。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施の形態に係る半導体装置は、第１及び第２の接続パッドを有する配線基板と、前記配線基板上に搭載され、第１の電極パッドを有する第１の半導体チップと、前記第１の電極パッドを露出させるように、前記第１の半導体チップ上に積層されたスペーサと、前記スペーサから前記第１の電極パッド上に突き出す第１のオーバハング部を持つように、前記スペーサ上に積層され、前記第１のオーバハング部に設けられた第２の電極パッドを有する第２の半導体チップと、前記第１の電極パッドと前記第１の接続パッドとを接続する第１のワイヤと、前記第２の電極パッドと前記第２の接続パッドとを接続する第２のワイヤと、を含み、前記第１のワイヤは、前記第１の電極パッド上に接続されたバンプ状の第１の一端部と、前記接続パッド上に接続された第１の他端部と、前記第１の一端部と前記第１の他端部とを連結する第１の中間部とを有し、前記第１の一端部との連結部を除く、前記第１の中間部の一部が前記第１の一端部上に接触するように構成される。
【００１０】
また、本発明の他の実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、配線基板上に第１の半導体チップを搭載し、前記第１の半導体チップに設けられた第１の電極パッドを露出させるように、前記第１の半導体チップ上にスペーサを積層し、前記第１の電極パッドに第１のワイヤの第１の一端部を接着してバンプ状とし、前記第１の一端部に連続する第１のネック部を折り畳み、前記第１のワイヤの第１の他端部を前記配線基板に設けられた第１の接続パッドに接続し、前記スペーサから前記第１の電極パッド上に突き出す第１のオーバハング部を持つように、前記スペーサ上に第２の半導体チップを積層し、前記第１のオーバハング部に設けられた第２の電極パッドと前記配線基板に設けられた第２の接続パッドとを第２のワイヤで接続し、前記第２の電極パッドに前記第２のワイヤを接続する際、前記第１のネック部で前記第２の半導体チップに印加される荷重を支持する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、第１のワイヤの中間部の一部を一端部状に接触させるようにしたことで、第２の半導体チップのワイヤボンディング時の撓みを第１のワイヤのネック部分で支持することができ、第１のワイヤの変形を抑制し他のワイヤとの短絡を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＭＣＰ型半導体装置（樹脂封止前）の概略構成を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’線断面図（樹脂封止後）である。
【図３】図２の要部を拡大した図である。
【図４】（ａ）乃至（ｃ）は、図１乃至図３の半導体装置の組立フローを説明するための断面図である。
【図５】（ａ）乃至（ｄ）は、図４（ｃ）の工程を詳細に説明するための断面図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、図４（ｃ）に続く工程を説明するための断面図である。
【図７】（ａ）乃至（ｃ）は、図６（ｂ）の工程を詳細に説明するための断面図である。
【図８】（ａ）乃至（ｃ）は、図６（ｂ）に続く工程を説明するための断面図である。
【図９】図９は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の要部断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置（樹脂封止前）の平面図である。
【図１１】図１０のＢ−Ｂ’線断面図（樹脂封止後）である。
【図１２】図１０のＣ−Ｃ’線断面図（樹脂封止後）である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＣＰ型半導体装置（樹脂封止前）の概略構成を示す平面図、図２は、図１のＡ−Ａ’線断面図（樹脂封止後）である。また、図３は、図２の要部を拡大した図である。
【００１５】
図１及び図２から理解されるように、本実施の形態に係る半導体装置１００は、配線基板１１０と、配線基板１１０上に搭載された第１及び第２の半導体チップ１２１及び１２２とを有している。第１及び第２の半導体チップ１２１及び１２２は、封止体１３０によって配線基板１１０上に封止されている。
【００１６】
配線基板１１０は、絶縁基材１１１と、その一面に形成された接続パッド１１２と、他面に形成されたランド１１３と、接続パッド１１２形成領域及びランド１１３形成領域を除いて絶縁基材１１１の両面を覆う絶縁膜（ＳＲ膜：ソルダーレジスト膜）１１４及び１１５とを有している。接続パッド１１２は、絶縁膜１１４に形成された開口部１１６内に配列形成されている。各接続パッド１１２は、対応するランド１１３と、絶縁基材１１１を貫く配線により電気的に接続されている。また、ランド１１３には、半田ボール１４０が搭載されている。
【００１７】
第１の半導体チップ１２１及び第２の半導体チップ１２２は、特に限定されないが、例えば、メモリチップである。また、これらの半導体チップ１２１，１２２は、必ずしも同一の構成である必要はないが、同一構成であってよい。第１の半導体チップ１２１及び第２の半導体チップ１２２は、少なくとも同一の外形を持ち、同一の領域に電極パッドが形成されていればよい。本実施の形態では、第１の半導体チップ１２１及び第２の半導体チップ１２２の一面の同じ位置に、複数の第１及び第２の電極パッド１５１、１５２が配列形成されている。
【００１８】
第１の半導体チップ１２１は、第１の電極パッド１５１が形成された面とは反対側の面を配線基板１１０に向け、配線基板１１０の一面上に接着部材１６１、例えばＤＡＦ（Die Attached Film）、を介して搭載される。
【００１９】
また、第２の半導体チップ１２２は、スペーサ１７０を介して第１の半導体チップ１２１上に搭載される。スペーサ１７０は、例えば、シリコン基板であってよい。スペーサ１７０は、第１の半導体チップ１２１の第１の電極パッド１５１が形成された領域を避けるように、接着部材１６２を介して第１の半導体チップ１２１に搭載される。つまり、スペーサ１７０が第１の半導体チップ１２１に搭載されても、第１の電極パッド１５１が形成された領域は外部に露出している。第２の半導体チップ１２２は、第２の電極パッド１５２が形成された面とは反対側の面を第１の半導体チップ１２１に向けて、接着部材１６３を介してスペーサ１７０の上に搭載される。
【００２０】
図１に示すように、第２の半導体チップ１２２は、第１の半導体チップ１２１と平面視において重なるように配置される。第２の半導体チップ１２２の一部、即ち、スペーサ１７０の外形よりも側方へ突き出した部分、は、第１の半導体チップ１２１と対向するオーバーハング部を形成する。
【００２１】
第１の電極パッド１５１は、例えばＡｕやＣｕ等からなる導電性の第１のワイヤ１８１を用いて、配線基板１１０の対応する接続パッド１１２に電気的に接続される。同様に、第２の電極パッド１５２は、第２のワイヤ１８２を用いて、配線基板１１０の対応する接続パッド１１２に電気的に接続される。これらの接続には、ボンディング装置が用いられる。
【００２２】
なお、第１の電極パッド１５１の一部（共通ピン）は、第２の電極パッド１５２の一部（共通ピン）が接続される接続パッド１１２に共通に接続される。残りの第１の電極パッド１５１及び第２の電極パッド１５２（独立ピン）は、夫々異なる接続パッド１１２に接続される。共通ピンには、例えば、データ入出力ピンが含まれ、独立ピンには、例えばチップセレクトピンが含まれる。
【００２３】
第１の電極パッド１５１が接続される接続パッド１１２を第１の接続パッドと呼び、第２の電極パッド１５２が接続される接続パッド１１２を第２の接続パッドと呼ぶ場合、単一のパッド１１２を第１の接続パッドと呼びまた第２の接続パッドと呼ぶ場合がある。
【００２４】
図３を参照すると、第１のワイヤ１８１は、第１の電極パッド１５１上に接続されたバンプ状の一端部３０１と、配線基板１１０の接続パッド１１２上に接続された他端部３０２と、一端部３０１と他端部３０２とを連結する中間部３０３とを有している。
【００２５】
一端部３０１は、ネックプレスボンディングと呼ばれる方法で、第１の電極パッド１５１にボンディングされている。これにより、第１のワイヤ１８１の中間部３０３は、一端部３０１との連結部の近傍（ネック部分）で折り畳まれ、その一部（連結部ではない部分）が一端部３０１に接触する。換言すると、第１のワイヤ１８１は、ネック部分が潰されている。また、ネック部分を潰す際に、ボンディング装置のキャピラリによって押圧された箇所には、凹部３０４が形成されている。凹部３０４は、キャピラリが一端部３０１に向かって押し付けられることにより、平面視において一端部３０１と重なる位置に形成される。また、折り畳まれたネック部分も、平面視において一端部３０１と重なる範囲にあることが望ましい。
【００２６】
第１のワイヤ１８１のネック部分が、第２のワイヤ１８２を第２の電極パッド１５２にボンディングする際の第２の半導体チップ１２２のオーバーハング部の撓みを、一端部３０１とともに支える。これを実現するように、スペーサ１７０の厚みや、第１のワイヤ１８１の折り畳まれた部分の高さが設定される。
【００２７】
このように、上段の半導体チップ１２２のオーバーハング部の下方に位置することになる下段の半導体チップ１２１へのワイヤの接続をネックプレスボンディングで行うことで、上段の半導体チップ１２２のワイヤボンディング時の撓みを、第１のワイヤ１８１の一端部３０１及びネック部分で支えることができる。これにより、上段の半導体チップ１２２のオーバーハング部へのワイヤボンディング時に、第２のワイヤ１８２に対して良好に荷重し、超音波を印加することができる。
【００２８】
また、上段の半導体チップ１２２の撓み量が、第１のワイヤ１８１の一端部３０１及びネック部分で制限されるので、上段の半導体チップ１２２のワイヤボンディング時のチップクラックの発生を抑制できる。
【００２９】
さらに、上段の半導体チップ１２２の撓みが制限され、チップクラックの発生が抑制されることから、上段の半導体チップ１２２として、厚さの薄い半導体チップを用いることが可能となり、半導体装置の薄型化を実現できる。
【００３０】
また、第１のワイヤ１８１は、ネック部分を潰した形状なので、上段の半導体チップ１２２のオーバーハング部が撓んで第１のワイヤ１８１に接触しても、そのループ形状はほとんど変形せず、隣接する他のワイヤと接触することもない。
【００３１】
また、上段の半導体チップ１２２の裏面に形成されている接着部材は、スペーサ１７０の上に半導体チップ１２２を搭載した後、キュアすることで硬化されている。このため、ワイヤボンディングにより半導体チップ１２２が撓んで第１のワイヤ１８１に接触しても接着することはない。したがって、ワイヤボンディング後には、半導体チップ１２２は元の形状に戻り、第１のワイヤ１８１から離間する。これにより、オーバーハング部の下方にスペースを確保でき、モールド時のボイドの発生を抑制できる。
【００３２】
さらに、上記構成は、オーバーハング部を支えるためにダミーワイヤやダミーバンプを設けるものでないので、ダミーの電極パッドを配置する必要もない。
【００３３】
次に、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について、図４乃至図７を参照して説明する。
【００３４】
図４乃至図８は、ＭＣＰ型の半導体装置１００の組立フローを説明するための断面図である。
【００３５】
まず、図４（ａ）に示すような配線母基板４００を用意する。配線母基板４００は、所定領域にマトリクス上に配置された複数の製品形成部４０１を有している。製品形成部４０１の各々には、複数の接続パッド１１２、複数のランド１１３、及び接続パッド１１２とランド１１３との間を接続する配線が形成されている。これら製品形成部４０１が後にダイシングライン４０２に沿って個々に切断され配線基板１１０となる。
【００３６】
次に、図４（ｂ）に示すように、配線母基板４００の各製品形成部４０１の所定位置に、第１の半導体チップ１２１を搭載する。また、第１の半導体チップ１２１の一面上の所定位置にスペーサ１７０を搭載する。第１の半導体チップ１２１の他面及びスペーサ１７０の一面にはそれぞれ接着部材１６１及び１６２が設けられている。第１の半導体チップ１２１は、接着部材１６１により配線母基板４００に、スペーサ１７０は、接着部材１６２により第１の半導体チップ１２１に接着固定される。スペーサ１７０は、第１の半導体チップ１２１の一面に形成されている第１の電極パット１５１を覆うことがないように設けられる。
【００３７】
次に、図４（ｃ）に示すように、ボンディング装置を用いて、第１の半導体チップ１２１の第１の電極パッド１５１と対応する接続パッド１１２との間に第１のワイヤ１８１を接続する。
【００３８】
ここで、図５を参照して、第１の半導体チップ１２１のワイボディング工程について説明する。
【００３９】
第１の半導体チップ１２１とスペーサ１７０が搭載された配線母基板４００は、第１の半導体チップのワイヤボンディング工程に移行される。
【００４０】
第１の半導体チップ１２１のワイヤボンディング工程では、まず、図示しないワイヤボンディング装置のキャピラリの先端から導き出されたワイヤの一端部を溶融させて、ワイヤの一端部にボール部を形成する。
【００４１】
次に、図５（ａ）に示すように、キャピラリ５００を第１の半導体チップ１２１の第１の電極パッド１５１へ接近させ、ワイヤ５０１の一端に形成されたボール部を第１の電極パッド１５１に超音波熱圧着する（ファーストボンディング）。これにより、ボール部は、第１のワイヤ１８１の一端部３０１となる。
【００４２】
次に、図５（ｂ）に示すように、キャピラリ５００を配線母基板４００の接続パッド１１２の存在する方向（図の右方向）とは反対の方向（図の左方向）に移動させる。続いて、図５（ｃ）に示すように、一端部３０１の上にワイヤ５０１の中間部位をプレスするようにキャピラリ５００を移動させる。これにより第１のワイヤ１８１の一端部３０１側のネック部分はプレスされた状態となる。
【００４３】
次に、所定のループ形状を描くように、キャピラリ５００を配線母基板４００の接続パッド１１２上に移動させる。そして、図５（ｄ）に示すようにワイヤ５０１を、接続パッド１１２上に超音波熱圧着する（セカンドボンディング）。
【００４４】
その後、ワイヤ５０１をクランプし、ワイヤ５０１の後端側を切断することで、第１のワイヤ１８１の他端部３０２を形成する。こうして、第１の電極パッド１５１と接続パッド１１２とを電気的に接続する第１のワイヤ１８１が設けられる。
【００４５】
図３を参照して前述したように、図４（ｃ）に示す第１のワイヤ１８１は、第１の電極パッド１５１上に接続されたバンプ状の一端部３０１と、接続パッド１１２上に接続された他端部３０２と、一端部３０１と他端部３０２とを連結する中間部３０３とを有している。また、第１のワイヤ１８１は、一端部３０１との連結部を除く中間部３０３の一部が、一端部３０１上に接触するように構成されている。
【００４６】
本実施の形態では、ネック部を潰した形状とすることで、（特許文献３に開示されるように）電極パッド上に予めバンプを形成しておく必要はない。
【００４７】
第１の半導体チップ１２１のワイヤボンディング工程が終了した後、図６（ａ）に示すように、第２の半導体チップ１２２を、スペーサ１７０上に搭載する。第２の半導体チップ１２２も、第１の半導体チップ１２１と同様に、その他面に接着部材１６３が設けられている。この接着部材１６３により、第２の半導体チップ１２２は、スペーサ１７０上に接着固定される。
【００４８】
スペーサ１７０は、第１及び第２の半導体チップ１２１，１２２の外形よりも小さい外形を有しているので、第２の半導体チップ１２２は、スペーサ１７０の側方へ突き出すオーバーハング部を持つ。第２の半導体チップ１２２のオーバーハング部は、第１の半導体チップ１２１の第１の電極パッド１５１が形成された領域と対向する。
【００４９】
次に、図６（ｂ）に示すように、ボンディング装置を用いて、第２の半導体チップ１２２の第２の電極パッド１５２と対応する接続パッド１１２との間に第２のワイヤ１８２を接続する。
【００５０】
ここで、図７を参照して、第２の半導体チップ１２２のワイボディング工程について説明する。
【００５１】
第２の半導体チップ１２２が積層搭載された配線母基板４００は、第２の半導体チップ１２２のワイヤボンディング工程に移行される。図７（ａ）は、オーバーハング部周辺のボンディング前の状態を示している。
【００５２】
第２の半導体チップ１２２のワイヤボンディング工程では、図示しないワイヤボンディング装置のキャピラリの先端から導き出されたワイヤの一端部を溶融させて、ワイヤの一端部にボール部を形成する。
【００５３】
次に、図７（ｂ）に示すように、キャピラリ５００を移動させ、ボール部を第２の半導体チップ１２２の第２の電極パッド１５２に超音波熱圧着する（ファーストボンディング）。このとき、キャピラリ５００によって加えれる荷重により、第２の半導体チップ１２２のオーバーハング部が撓む。
【００５４】
本実施の形態では、第１のワイヤ１８１の形状を、そのネック部分を潰した形状としたことで、キャピラリ５００による荷重によって撓んだ第２の半導体チップ１２２のオーバーハング部を第１のワイヤ１８１の一端部側で支えることができる。これにより、ワイヤ５０１の一端部に良好に荷重でき、また良好に超音波を印加することができる。その結果、第２のワイヤ１８２と第２の電極パッド１５２との接続も良好に行うことができる。
【００５５】
また、第１のワイヤ１８１の形状を、そのネック部分を潰した形状としているため、第２の半導体チップ１２２のオーバーハング部が第１のワイヤ１８１に接触しても、ワイヤループが倒れたり、変形したりすることがなく、隣接するワイヤ間でのショートの発生を防止できる。
【００５６】
また、上段の半導体チップ１２２の撓み量をネック部分を潰した第１のワイヤ１８１の一端部で制限することで、上段の半導体チップ１２２のワイヤボンディング時のチップクラックの発生を防止できる。
【００５７】
また、（特許文献３に開示されるように）オーバーハング部を支持するバンプを形成する必要がなく、第１のワイヤ１８１を形成する１回のワイヤボンディングで済むので、製造効率を低下させることもない。
【００５８】
さらに上段の半導体チップ１２２の他面に形成されている接着部材１６３はチップマウント後、キュアすることで硬化されているため、撓んだ半導体チップ１２２は、ワイヤボンディング後、障害なく元の形状に戻る。これにより、半導体チップ１２２は、元通りに第１のワイヤ１８１のネックを潰した部分から離間され、オーバーハング部の下方にスペースを確保できる。
【００５９】
次に、所定のループ形状を描くように、キャピラリ５００を配線母基板４００の対応する接続パッド１１２上に移動させ、図７（ｃ）に示すように、ワイヤ５０１を接続パッド１１２上に超音波熱圧着する（セカンドボンディング）。その後、ワイヤ５０１をクランプし、ワイヤ５０１の後端側を切断する。こうして、第２の電極パッド１５２と対応する接続パッド１１２との間を電気的に接続する第２のワイヤ１８２が設けられる。これにより、図６（ｂ）に示すように、第２の電極パッド１５２上に接続されたバンプ状の一端部と、接続パッド１１２上に接続された他端部とを有する第２のワイヤ１８２が形成される。
【００６０】
第２のワイヤ１８２を形成した後、図８（ａ）に示すように、配線母基板４００の一面側に、一括モールドによって樹脂製の封止体１３０を形成する。
【００６１】
一括モールドの際の樹脂の充填方向は、第２の半導体チップ１２２のオーバーハング部の突出方向に垂直な方向（図８（ａ）の表裏方向）とする。これにより、オーバーハング部の下、第１の半導体チップ１２１との間に樹脂を容易に充填することができる。また、オーバーハング部と第１のワイヤ１８１のネック部分との間に隙間を設けたことで、オーバーハング部下への樹脂の充填性を向上させることができ、ボイドの発生を抑制することができる。オーバーハング部と第１のワイヤ１８１のネック部分との間隔は、例えば、２０μｍ以上とするとよい。
【００６２】
次に、図８（ｂ）に示すように、配線母基板４００の他面側のランド１１３にそれぞれ半田ボール１４０を搭載する。これらの半田ボール１４０が、半導体装置１００の外部端子として利用される。
【００６３】
半田ボール１４０の搭載は、例えば、複数のランド１１３に対応して配列形成された複数の吸着孔を備える図示しない吸着機構を用いて行うことができる。この場合、吸着機構に複数の半田ボール１４０を吸着保持させ、保持された半田ボール１４０にフラックスを転写形成して、配線母基板４００のランド１１３に一括搭載する。その後、リフロー処理により、半田ボール１４０とランド１１３との間を接続固定する。
【００６４】
次に、封止体１３０をダイシングテープ（図示せず）に接着し、封止体１３０及び配線母基板４００をダイシングテープに支持させる。それから図示しないダイシングブレードを用いて、配線母基板４００及び封止体１３０をダイシングライン４０２に沿って縦横に切断する。これにより、図７（ｃ）に示すように、配線母基板４００は、製品形成部４０１毎に個片化される。その後、個片化された製品形成部４０１及び封止体１３０をダイシングテープからピックアップすることで、図１及び図２に示す半導体装置１００が得られる。
【００６５】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置について説明する。
【００６６】
図９は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置９００の要部断面図である。図９において、第１の実施の形態と同一のものには同一の参照符合を付してある。
【００６７】
図９から容易に理解されるように、半導体装置９００の構成は、第１の実施の形態に係る半導体装置１００のものとほぼ同じである。そして、第２のワイヤ１８２に代えて、第１のワイヤ１８１と同様にネック部分が潰された形状の第２のワイヤ１８２−１を備えている点で、第１の半導体装置１００と異なっている。
【００６８】
本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。加えて、本実施の形態では、第１の実施の形態に比べて封止体１３０を薄型化できる。第２のワイヤ１８２−１のネック部分を潰した形状としたので、封止体１３０を薄くしても、封止体１３０の表面から第２のワイヤ１８２−１までの距離を確保できるためである。
【００６９】
次に、本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置について説明する。
【００７０】
図１０は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置（樹脂封止前）の平面図、図１１は、図１０のＢ−Ｂ’線断面図（樹脂封止後）、及び図１２は、図１０のＣ−Ｃ’線断面図（樹脂封止後）である。ここで、第１の実施の形態と同じものには、同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００７１】
本実施例に係る半導体装置１０００は、第３の半導体チップ１２３及び第４の半導体チップ１２４を有している。また、これに対応するため、半導体装置１０００は、第１の実施の形態の配線基板１１０とは接続パッドの数や配列の異なる配線基板１１０−１を有している。配線基板１１０−１には、第３の半導体チップ１２３に対応する第３の接続パッド及び第４の半導体チップ１２４に対応する第４の接続パッドが含まれる。単一の接続パッドを第３の接続パッドと呼び、また第４の接続パッドと呼ぶことがある。
【００７２】
第３及び第４の半導体チップ１２３，１２４は、第１及び第２の半導体チップ１２１，１２２と同一の構成を有する。即ち、第１乃至第４の半導体チップは、略長方形の板状で、その一面には短辺に沿って第１乃至第４の電極パッド１５１，１５２，１５３及び１５４がそれぞれ配列形成されている。また、これらの半導体チップの他面には、接着部材１６１，１６２，１６３及び１６４がそれぞれ設けられている。
【００７３】
第３の半導体チップ１２３は、スペーサ１７０に代わって、第１の半導体チップ１２１と第２の半導体チップ１２２との間に配置される。第４の半導体チップ１２４は、第２の半導体チップ１２２上に設けられる。
【００７４】
第１の半導体チップ１２１と第２の半導体チップ１２２は第１の方向に沿って長辺が延在するように配置され、第３の半導体チップ１２３と第４の半導体チップ１２４は第１の方向と直交する第２の方向に沿ってその長辺が延在するように配置される。即ち、第１の半導体チップ１２１と第２の半導体チップ１２２は、平面視において互いに重なり合い、第３の半導体チップ１２３と第４の半導体チップ１２４も、平面視において互いに重なり合う。また、第１及び第２の半導体チップ１２１，１２２と、第３及び第４の半導体チップ１２３，１２４とは、互いに９０度回転させた関係にある。
【００７５】
第１乃至第４の半導体チップの第１乃至第４の電極パッド１５１，１５２，１５３及び１５４には、それぞれ第１乃至第４のワイヤ１８１，１８２，１８３及び１８４が接続される。
【００７６】
第３のワイヤ１８３は、図１１及び図１２に示すように、第１のワイヤ１８１と同様にネック部分を潰した形状に形成される。また、第４のワイヤ１８４は、第２のワイヤ１８２と同様に形成される。第２及び第４のワイヤ１８２及び１０８４は、第２の実施の形態における第２のワイヤ１８２−１と同様に形成してもよい。
【００７７】
なお、第３の半導体チップ１２３のワイヤボンディング時の撓みを支持するため、第３の半導体チップ１２３のオーバハング部の下方であって、配線基板１１０−１の一面には、ダミーパッド１１７が形成されており、そのダミーパッド１１７上には、ダミーバンプ１９０が形成されている。ダミーバンプ１９０を設けたことにより、第３の半導体チップ１２３へのワイヤボンディングを良好に行うことができる。
【００７８】
本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。加えて、スペーサの代わりに半導体チップを搭載することで、半導体装置の高性能化や、大容量化を実現することができる。
【００７９】
次に、本発明の第４の実施の形態に係る半導体装置について説明する。
【００８０】
図１３は、第４の実施の形態に係る半導体装置１３００の概略構成を示す断面図である。その構成は第１の実施の形態とほぼ同じである。第１及び第２の半導体チップ１２１−１，１２２−１及びスペーサ１７０−１が、第１の実施の形態のものよりも薄く、第１のワイヤ１８１の潰された形状のネック部分で第２の半導体チップ１２２−１の裏面を支えるように構成されている点で、第１の実施の形態と異なっている。
【００８１】
本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。これに加え、本実施の形態では、半導体チップとスペーサの厚さを薄型化したことで、封止樹脂の厚さも薄型化できるため、半導体装置の薄型化を図ることができる。
【００８２】
以上、本発明について、いくつかの実施の形態に基づき説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００８３】
例えば、上記実施の形態では、同一構成のメモリチップを積層搭載した半導体装置について説明したが、下段の半導体チップの電極パッド上方に上段チップのオーバーハング部が配置される半導体装置であれば、メモリチップとロジックチップのように種類の異なる半導体チップの組み合わせや、異なるサイズの半導体チップの組み合わせにも、本発明は適用できる。
【００８４】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
【００８５】
「付記」
付記１
第１及び第２の接続パッドを有する配線基板と、
前記配線基板上に搭載され、第１の電極パッドを有する第１の半導体チップと、
前記第１の電極パッドを露出させるように、前記第１の半導体チップ上に積層されたスペーサと、
前記スペーサから前記第１の電極パッド上に突き出す第１のオーバハング部を持つように、前記スペーサ上に積層され、前記第１のオーバハング部に設けられた第２の電極パッドを有する第２の半導体チップと、
前記第１の電極パッドと前記第１の接続パッドとを接続する第１のワイヤと、
前記第２の電極パッドと前記第２の接続パッドとを接続する第２のワイヤと、を含み、
前記第１のワイヤは、前記第１の電極パッド上に接続されたバンプ状の第１の一端部と、前記第１の接続パッド上に接続された第１の他端部と、前記第１の一端部と前記第１の他端部とを連結する第１の中間部とを有し、前記第１の中間部は前記第１の一端部と重なる部分に凹部が形成されることを特徴とする半導体装置。
【００８６】
付記２
前記第１の中間部の前記連結部に連続する第１のネック部が折り畳まれて、前記重なる部分が形成されていることを特徴とする付記１に記載の半導体装置。
【００８７】
付記３
前記第１のネック部及び前記第１の一端部によって、前記第２のワイヤを前記第２の電極パッドに接続する際に、前記第２の半導体チップに印加される荷重を支持することとを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【００８８】
付記４
前記第２の半導体チップと前記第１のワイヤとが離間していることを特徴とする付記１，２又は３に記載の半導体装置。
【００８９】
付記５
前記第２の半導体チップと前記第１のワイヤとが２０μｍ以上離れていることを特徴とする付記４に記載の半導体装置。
【００９０】
付記６
前記第２の半導体チップと前記第１のワイヤとが接していることを特徴とする付記１，２又は３に記載の半導体装置。
【００９１】
付記７
前記スペーサは、第３の半導体チップであることを特徴とする付記１乃至６のいずれか一つに記載の半導体装置。
【００９２】
付記８
さらに、第４の半導体チップと、第３及び第４のワイヤとを含み、
前記配線基板は、さらに第３及び第４の接続パッドを有し、
前記第３の半導体チップは、前記第１の半導体チップから突き出す第２のオーバハング部と、前記第２のオーバハング部に設けられた第３の電極パッドとを有し、
前記第４の半導体チップは、前記第２の半導体チップから前記第３の電極パッドの上に突き出す第３のオーバハング部を持つように前記第２の半導体チップに積層され、前記第２のオーバハング部は第４の電極パッドを有し、
前記第３のワイヤは、前記第３の電極パッドと前記第３の接続パッドとを接続し、
前記第４のワイヤは、前記第４の電極パッドと前記第４の接続パッドとを接続し、
前記第３のワイヤは、前記第３の電極パッド上に接続されたバンプ状の第２の一端部と、前記第３の接続パッド上に接続された第２の他端部と、前記第２の一端部と前記第２の他端部とを連結する第２の中間部とを有し、前記第２の中間部は前記第２の一端部と重なる部分に凹部が形成されていることを特徴とする付記７に記載の半導体装置。
【００９３】
付記９
第１及び第２の接続パッドを有する配線基板と、
前記配線基板上に搭載され、第１の電極パッドを有する第１の半導体チップと、
前記第１の電極パッドを露出させるように、前記第１の半導体チップ上に積層されたスペーサと、
前記スペーサから前記第１の電極パッド上に突き出す第１のオーバハング部を持つように、前記スペーサ上に積層され、前記第１のオーバハング部に設けられた第２の電極パッドを有する第２の半導体チップと、
前記第１の電極パッドと前記第１の接続パッドとを接続する第１のワイヤと、
前記第２の電極パッドと前記第２の接続パッドとを接続する第２のワイヤと、を含み、
前記第１のワイヤは、前記第１の電極パッド上に接続されたバンプ状の第１の一端部と、前記第１の接続パッド上に接続された第１の他端部と、前記第１の一端部と前記第１の他端部とを連結する第１の中間部とを有し、前記第１の中間部は前記第１の一端部と重なる部分が折り畳まれていることを特徴とする半導体装置。
【００９４】
付記１０
前記中間部の前記連結部に連続する第１のネック部が折り畳まれていることを特徴とする付記９に記載の半導体装置。
【００９５】
付記１１
前記第１のネック部及び前記第１の一端部によって、前記第２のワイヤを前記第２の電極パッドに接続する際に、前記第２の半導体チップに印加される荷重を支持することとを特徴とする付記１０に記載の半導体装置。
【００９６】
付記１２
前記第２の半導体チップと前記第１のワイヤとが離間していることを特徴とする付記９，１０又は１１に記載の半導体装置。
【００９７】
付記１３
前記第２の半導体チップと前記第１のワイヤとが２０μｍ以上離れていることを特徴とする付記１２に記載の半導体装置。
【００９８】
付記１４
前記第２の半導体チップと前記第１のワイヤとが接していることを特徴とする付記９，１０又は１１に記載の半導体装置。
【００９９】
付記１５
前記スペーサは、第３の半導体チップであることを特徴とする付記９乃至１４のいずれか一つに記載の半導体装置。
【０１００】
付記１６
さらに、第４の半導体チップと、第３及び第４のワイヤとを含み、
前記配線基板は、さらに第３及び第４の接続パッドを有し、
前記第３の半導体チップは、前記第１の半導体チップから突き出す第２のオーバハング部と、前記第２のオーバハング部に設けられた第３の電極パッドとを有し、
前記第４の半導体チップは、前記第２の半導体チップから前記第３の電極パッドの上に突き出す第３のオーバハング部を持つように前記第２の半導体チップに積層され、前記第２のオーバハング部は第４の電極パッドを有し、
前記第３のワイヤは、前記第３の電極パッドと前記第３の接続パッドとを接続し、
前記第４のワイヤは、前記第４の電極パッドと前記第４の接続パッドとを接続し、
前記第３のワイヤは、前記第３の電極パッド上に接続されたバンプ状の第２の一端部と、前記第３の接続パッド上に接続された第２の他端部と、前記第２の一端部と前記第２の他端部とを連結する第２の中間部とを有し、前記第２の中間部は前記第２の一端部と重なる部分が折り畳まれていることを特徴とする付記１５に記載の半導体装置。
【符号の説明】
【０１０１】
１００，９００，１０００，１３００    半導体装置
１１０，１１０−１    配線基板
１１１    絶縁基材
１１２    接続パッド
１１３    ランド
１１４,１１５    絶縁膜
１１６    開口部
１１７    ダミーパッド
１２１，１２１−１    第１の半導体チップ
１２２，１２２−１    第２の半導体チップ
１２３    第３の半導体チップ
１２４    第４の半導体チップ
１３０    封止体
１４０    半田ボール
１５１    第１の電極パッド
１５２    第２の電極パッド
１５３    第３の電極パッド
１５４    第４の電極パッド
１６１，１６２，１６３，１６４    接着部材
１７０，１７０−１    スペーサ
１８１    第１のワイヤ
１８２，１８２−１    第２のワイヤ
１８３    第３のワイヤ
１８４    第４のワイヤ
１９０    ダミーバンプ
３０１    一端部
３０２    他端部
３０３    中間部
３０４    凹部
４００    配線母基板
４０１    製品形成部
４０２    ダイシングライン
５００    キャピラリ
５０１    ワイヤ
【図１】
2013171913.tif 000003
【図２】
2013171913.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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