(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェイスダウンで配置される第１の半導体チップおよび第２の半導体チップと、
前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップを電気的に接続するブリッヂと、
前記第１の半導体チップおよび前記第２の半導体チップの電極の下方に設けられ、裏面の少なくとも一部が外部との接続電極となる外部接続電極と、
前記第１の半導体チップ、前記第２の半導体チップ、前記ブリッジおよび前記外部接続電極を封止する絶縁性樹脂とを具備し、
前記ブリッヂおよび前記外部接続電極の裏面は、前記絶縁性樹脂から露出することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記絶縁性樹脂の裏面、前記ブリッヂの裏面および前記外部接続電極の裏面に絶縁被膜が設けられ、
少なくとも前記外部接続電極の一部が前記絶縁被膜から露出することを特徴とした請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記ブリッジおよび前記外部接続電極の裏面は、前記絶縁性樹脂よりも凹んで露出することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ブリッジは、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップの間に配置されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関するものであり、特に複数の半導体チップが平面的に、または重ね合わせて実装された半導体装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、メモリの容量を増大させるために、また回路機能を拡大するために複数のチップが１パッケージされている。
【０００３】
例えば、図７には、２つの半導体チップ１、２が２次元で配置され、１パッケージされた半導体装置３が示されている。この半導体装置３は、リードフレームで構成され第１のダイパッド４と第２のダイパッド５の周囲には、リード６が多数配置されている。また第１のダイパッド４と第２のダイパッド５の間には、ブリッヂ７が配置されている。そして第１のダイパッド４の上には第１の半導体チップ１が固着され、第２のダイパッド５の上には第２の半導体チップ２が固着され、半導体チップ１、２の第１のボンディングパッド８とリード６上の第２のボンディングパッド９との間は、金属細線１０が接続されている。また第１の半導体チップ１と第２の半導体チップ２を電気的に接続するため、ブリッヂ７を使っている。つまり第１の半導体チップ１のボンディングパッド８とブリッヂ７、このブリッヂ７と前記第２の半導体チップ２のボンディングパッド８ａは、金属細線１０を介して接続されている。そして、全体が絶縁性樹脂１１で１パッケージされている。
【０００４】
また金属細線１０は、一方がボールボンディング、他方がスティッチボンディングで接続されている。このスティッチボンディングは、超音波が長時間加えられ、半導体チップの劣化を招くため、半導体チップ側でボールボンディング、リード６上のボンディングパッド側でスティッチボンディングが採用されている。
【０００５】
しかし第１の半導体チップ１と第２の半導体チップ２を金属細線１０で直接接続する場合、必ずどちらかの半導体チップがスティッチボンディングで接続される。そのため、本構造ではブリッヂ７を形成する事により、どちらの半導体チップもボールボンディングで接続されるように構成している。
【特許文献１】特開平１１−４０７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら前述した図７のリードフレームに於いて、リード６…は、タイバーで連結されているため、取り扱いが容易であるが、ブリッヂ７は、アイランド状に形成されるため、このままでは落下してしまい、色々な工夫が施されている。
【０００７】
ここでは、第１のダイパッド４と第２のダイパッド５を連結させる連結片１２を設け、この連結片１２と前記ブリッヂ…を接着テープ１３で貼り合わせている。
【０００８】
しかしこの接着テープ１３は、モールド時に熱が加えられるため、耐熱性が必要であり、高価なものであり、半導体装置としてコストアップになる問題があった。
【０００９】
またブリッヂ７を落下させずに支持する方法としては、フレキシブルシート、セラミック基板またはプリント基板等の支持基板の上にブリッヂを含めたリードパターンを形成し、これをモールドする方法が考えられる。しかしこの支持基板を採用すれば、半導体装置として厚くなり、コストアップになってしまう問題があった。また支持基板にモールドされた半導体チップは、支持基板で熱的に絶縁されるため、半導体チップが温度上昇してしまう問題がった。特に、半導体チップが温度上昇すると、駆動電流の低下、駆動周波数の低下を招き、本来の半導体チップの能力を引き出せない問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、フェイスダウンで配置される第１の半導体チップおよび第２の半導体チップと、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップを電気的に接続するブリッヂと、前記第１の半導体チップおよび前記第２の半導体チップの電極の下方に設けられ、裏面の少なくとも一部が外部との接続電極となる外部接続電極と、前記第１の半導体チップ、前記第２の半導体チップ、前記ブリッジおよび前記外部接続電極を封止する絶縁性樹脂とを具備し、前記ブリッヂおよび前記外部接続電極の裏面は、前記絶縁性樹脂から露出することを特徴とする。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、導電被膜またはホトレジストを介して導電パターンをハーフエッチングできる構造を有する。更には板状体を表から裏まで、プレスやエッチングで抜かず、途中で止め半導体装置の外部接続電極、ブリッヂの導電パターンとして構成することができる。このハーフエッチングが採用できる構造により、導電パターンの間隔を狭める事ができ、より微細なパターンが可能となる。またダイパッド、外部接続電極、ブリッヂは板状体と一体で構成されるため、変形や反り等が抑制でき、タイバー、吊りリードを不要とする事ができる。更には、絶縁性樹脂を封止して完全に固定した後、板状体の裏面を研磨やエッチングする事で導電パターンの分離が可能となり、位置ずれも無く所定の位置に導電パターンを配置することができる。特にブリッヂは、従来接着テープを用いて支持していたが、本発明によりこの支持手段を採用することなく絶縁性樹脂に埋め込むことができる。
【００１７】
またハーフエッチングされたシート状の導電箔上に絶縁性樹脂を形成するため、従来リードとリードの間から発生したバリをなくすことができる。
【００１８】
また板状体をＣｕを主材料で構成し、導電被膜をＮｉ、Ａｇ、ＡｕまたはＰｄ等で構成すると、導電被膜をエッチングマスクとして活用することができ、更には、ハーフエッチングした際、その側面を湾曲構造にしたり、導電パターンの表面に導電被膜によるひさしを形成することができ、アンカー効果を持たせた構造とすることができる。従って絶縁性樹脂の裏面に位置する導電パターンの抜け、反りを防止することができる。
【００１９】
また板状体で製造される半導体装置は、半導体素子、導電パターン等の導電路および絶縁性樹脂の必要最小限で構成され、資源に無駄のない半導体装置となる。よってコストを大幅に低減できる半導体装置を実現できる。また絶縁性樹脂の被覆膜厚、導電箔の厚みを最適値にすることにより、非常に小型化、薄型化および軽量化された半導体装置を実現できる。
【００２０】
しかも半導体素子がロウ材、Ａｕ、Ａｇ等の導電被膜を介して直接ダイパッドに固着されている場合、ダイパッドの裏面が露出されているため、半導体素子から発生する熱をダイパッドを介して直接実装基板に伝えることができる。特にこの放熱性により、パワー素子の実装も可能となる。
【００２１】
また本半導体装置は、分離溝の裏面と導電パターンの裏面は、実質一致している平坦な面を有する構造となっており、狭ピッチＱＦＰ等を実装基板に実装しても、半導体装置自身をそのまま水平に移動できるので、外部取り出し用電極のずれの修正が極めて容易となる。
【００２２】
また、絶縁性樹脂の被着時まで板状体で全体を支持し、導電パターンの分離、ダイシングは絶縁性樹脂が支持基板となる。従って、従来例で説明した如く、支持基板が要らなくなり、コスト的にも安価にできるメリットを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【００３５】
【００３６】
【００３７】
【００３８】
（半導体装置の構成）
図１Ａは、本発明による半導体装置の平面図であり、図１Ｂ〜図１Ｅは、図１ＡのＡ−Ａ線に対応する断面図である。図１Ｂ〜図１Ｅで、半導体装置の裏面構造を示した。
【００３９】
本発明は、フェイスダウン用の半導体チップ５４、５５を採用することにより、外部接続電極５２を半導体チップの真下に配置でき、本半導体装置の平面積も厚みも小さくできる特徴を有するものである。
【００４０】
第１の半導体チップ５４、第２の半導体チップ５５は、フェイスダウン用のベアチップ、フリップチップ、ＳＭＤ、ウェハスケールＣＳＰ等が活用でき、これら半導体チップ５４、５５上の電極と対応する位置に外部接続電極５２が設けられている。そして外部接続電極５２と半導体チップ５４、５５上の電極が接続手段を介して接続される。この接続手段としては、Ａｕバンプ、ロウ材、半田ボール、導電ボール、異方性導電性樹脂等が可能である。
【００４１】
またブリッヂ５３は、外部接続電極５２ａ、５２ｂと一体で形成され、第１の半導体チップ５４のボンディングパッド５９から第２の半導体チップ５５のボンディングパッド６０に延在されている。
【００４２】
本半導体装置の熱は、半田ボールを介して伝わる程度であり、放熱性に劣る。しかし絶縁性樹脂６１から半導体チップ５４、５５の裏面を露出することにより、また半導体チップ５４、５５裏面の絶縁性樹脂の厚みを薄くすることにより半導体チップの温度上昇を防止することができる。また半導体チップの裏面側に放熱フィンを装着しても良い。
本発明は、外部接続電極５２、ブリッヂ５３が、支持リードやタブ吊りリード等の連結片で支持されず、独立して絶縁性樹脂６１に封止される事にある。しかもこれら独立した外部接続電極５２、ブリッヂ５３は、接着テープもなく封止されていることにある。従って完成品には、前記連結片の切断箇所がないものである。
従来のリードフレームは、吊りリード、タイバー等の連結部材を切除して、完成されたものである。つまりリードの表面から側面、裏面に渡るまで完成品として加工されている。従って完成品のリードフレームであるが故に連結部材が必要になるわけである。そしてこのリードフレームに半導体チップを搭載した後、絶縁性樹脂で封止し、この連結部材を切断していた。そのため、どこにも連結されず島状に配置されるブリッヂ７は、図２の如く接着テープ１３のような支持部材で接着固定するしか方法は無かった。
しかし本発明に於いて、リードフレームの製造側で、導電箔がハーフエッチングされ、外部接続電極５２、ブリッヂ５３が半完成品の状態で半導体メーカーに供給される。そして半導体メーカー側で素子の実装、電気的接続、絶縁性樹脂による封止を行い、最後に外部接続電極５２、ブリッヂ５３の形状が全域に渡り分離されるように、外部接続電極５２、ブリッヂ５３の裏面を加工している。従って、タブ吊りリード等の連結部材、接着テープを採用することなく、しかも連結部材の機械的分離もなく完成品とする事ができる。
【００４３】
【００４４】
【００４５】
【００４６】
【００４７】
【００４８】
【００４９】
【００５０】
【００５１】
【００５２】
【００５３】
【００５４】
【００５５】
【００５６】
【００５７】
（半導体装置の製造方法）
Ｃｕを主材料とした導電箔を採用し、半導体装置８０が製造されるまでを図２〜図６を採用して説明する。
【００５８】
まず図２の様に導電箔から成る板状体８１を用意する。この板状体８１は、第１の表面８２、第２の表面８３は、平坦であり、更に第２の表面８３に導電パターンが形取られた導電被膜８４またはホトレジストが形成されている。尚、導電パターンは、図３の如く斜線でハッチングされた部分である。また導電被膜の代わりにホトレジストを採用する場合、ホトレジストの下層には、少なくともボンディングパッドに対応する部分に導電被膜が形成される。
【００５９】
続いて、前記導電被膜８４またはホトレジストを介して板状体８１をハーフエッチングする。エッチング深さは、板状体８１の厚みよりも浅ければよい。尚、エッチングの深さが浅ければ浅いほど、微細パターンの形成が可能である。
【００６０】
そしてハーフエッチングすることにより、導電パターンが板状体８１の第２の表面８３に凸状に現れる。尚、板状体８１は、Ｃｕ−Ａｌの積層体、Ａｌ−Ｃｕ−Ａｌの積層体でも良い。特に、Ａｌ−Ｃｕ−Ａｌの積層体は、熱膨張係数の差により発生する反りを防止できる。（以上図３を参照）
続いて半導体素子搭載領域に半導体素子８５を固着し、半導体素子８５のボンディング電極と第１のパッド８６を電気的に接続する。図面では、半導体素子８５がフェィスアップで実装されるため、接続手段として金属細線８７が採用される。
【００６１】
このボンデイングに於いて、第１のパッド８６は板状体８１と一体であり、しかも板状体８１の裏面は、フラットであるため、ボンディングマシーンのテーブルに面で当接される。従って板状体８１がボンディングテーブルに完全に固定されれば、第１のパッド８６の位置ずれもなく、ボンディングエネルギーを効率よく金属細線８７と第１のパッド８６に伝えることができる。よって、金属細線の固着強度を向上させて接続することができる。ボンディングテーブルの固定は、例えばテーブル全面に複数の真空吸引孔を設けることで可能となる。
【００６２】
またフェィスダウン型の半導体素子を採用する場合、半導体素子８５上の電極は、半田ボール、Ａｕや半田等のバンプが形成され、この真下に第１のパッド８６が来るように配置され、両者が固着される。詳細は、図１を参照。
【００６３】
またパッド８６には、受動素子が半田等のロウ材、Ａｇペースト等の導電ペースト等を介して固着されても良い。尚、ここで採用できる受動素子は、チップ抵抗、チップコンデンサ、印刷抵抗、コイル等である。（以上図４を参照）
そして前記導電パターン、半導体素子８５、および接続手段を覆うように絶縁性樹脂８９が形成される。絶縁性樹脂としては、熱可塑性、熱硬化性のどちらでも良い。
【００６４】
また、トランスファーモールド、インジェクションモールド、ディッピングまたは塗布により実現できる。樹脂材料としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂がトランスファーモールドで実現でき、液晶ポリマー、ポリフェニレンサルファイド等の熱可塑性樹脂はインジェクションモールドで実現できる。
【００６５】
本実施の形態では、絶縁性樹脂の厚さは、金属細線８７の頂部から上に約１００μｍが被覆されるように調整されている。この厚みは、半導体装置の強度を考慮して厚くすることも、薄くすることも可能である。
【００６６】
尚、注入に於いて、導電パターンは、シート状の板状体８１と一体で成るため、板状体８１のずれが無い限り、導電パターンの位置ずれは全くない。
ここでも下金型と板状体８１裏面の固定は、真空吸引で実現できる。
【００６７】
以上、絶縁性樹脂８９には、凸部として形成された導電パターン、半導体素子が埋め込まれ、凸部よりも下方の板状体８１が裏面に露出されている。（以上図５を参照）
続いて、前記絶縁性樹脂８９の裏面に露出している板状体８１を取り除き、導電パターンを個々に分離する。
【００６８】
ここの分離工程は、色々な方法が考えられ、裏面をエッチングにより取り除いても良いし、研磨や研削で削り込んでも良い。また、両方を採用しても良い。例えば、絶縁性樹脂８９が露出するまで削り込んでいくと、板状体８１の削りカスや外側に薄くのばされたバリ状の金属が、絶縁性樹脂８９に食い込んでしまう問題がある。そのため、絶縁性樹脂８９が露出する手前で、削り込みを停止し、その後は、エッチングにより導電パターンを分離すれば、導電パターンの間に位置する絶縁性樹脂に板状体８１の金属が食い込むこと無く形成できる。これにより、微細間隔の導電パターン同士の短絡を防止することができる。
【００６９】
また半導体装置８０と成る１ユニットが複数形成されている場合は、この分離の工程の後に、個々の半導体装置８０としてダイシングする工程がある。
【００７０】
ここではダイシング装置を採用して個々に分離しているが、チョコレートブレークでも、プレスやカットでも可能である。（以上図６を参照）
以上の製造方法により複数の導電パターン、半導体素子８５および絶縁性樹脂８９の３要素で、軽薄短小のパッケージが実現できる。
【００７１】
次に、以上の製造方法により発生する効果を説明する。
【００７２】
まず第１に、導電パターンは、ハーフエッチングされ、板状体と一体となって支持されているため、従来支持基板として用いた基板を無くすことができる。
【００７３】
第２に、板状体は、ハーフエッチングされて凸部となった導電パターンが形成されるため、導電パターンの微細化が可能となる。従って導電パターン幅、導電パターン間隔を狭くすることができ、より平面サイズの小さいパッケージが形成できる。
【００７４】
第３に、前記３要素で構成されるため、必要最小限で構成でき、極力無駄な材料を無くすことができ、コストを大幅に抑えた薄型の半導体装置が実現できる。
【００７５】
第４に、ダイパッド、外部接続電極、ブリッヂ、配線は、ハーフエッチングで凸部と成って形成され、個別分離は封止の後に行われるため、タイバー、吊りリードは不要となる。よって、タイバー（吊りリード）の形成、タイバー（吊りリード）のカットは、本発明では全く不要となる。更にはブリッヂは、接着テープの支持もなく形成することができる。
【００７６】
第５に、凸部となった導電パターンが絶縁性樹脂に埋め込まれた後、絶縁性樹脂の裏面から板状体を取り除いて、リードを分離しているため、従来のリードフレームのように、リードとリードの間に発生する樹脂バリを無くすことができる。
【００７７】
第６に、半導体素子の裏面が絶縁性樹脂の裏面から露出するので、本半導体装置から発生する熱を、本半導体装置の裏面から効率よく放出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の半導体装置を説明する図である。
【図２】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図３】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図４】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図５】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図６】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図７】従来のリードフレームを使った半導体装置を説明する図である。
【符号の説明】
【００７９】
５０ 第１のダイパッド
５１ 第２のダイパッド
５２ 外部接続電極
５３ ブリッヂ
５４ 第１の半導体チップ
５５ 第２の半導体チップ
５６ 金属細線
５７ 金属細線
５８、５９、６０ ボンディングパッド
６１ 絶縁性樹脂
６２ 絶縁被膜
【図１】
0003963914.tif 000002
【図２】
0003963914.tif 000003
【図３】
0003963914.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003963914.tif 000006
【図６】
0003963914.tif 000007
【図７】
0003963914.tif 000008