(57)【要約】      （修正有）【課題】部品点数を増やすことなく、半導体パッケージの反り、特に、ねじれを伴った反りを低減する半導体装置を提供する。【解決手段】配線基板１０２と、配線基板１０２の上面に積層される複数の半導体チップ１０３と、半導体チップ同士又は、半導体チップと配線基板とを接着する複数の接着部材１０６，１０７，１０８と、それらを覆う封止樹脂１１３とを備え、最上層の第１層半導体チップの幅は、当該第１層半導体チップが接着される第２層半導体チップの幅より小さく、第２層半導体チップの上面は、配線基板１０２の上面と角度を有し、第１層半導体チップの中央は、第２層半導体チップの中央に対して、第２層半導体チップの上面から配線基板１０２の上面までの厚さが薄くなる方向にずれて位置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップ積層型の半導体装置であって、
配線基板と、
前記配線基板の上面に積層される複数の半導体チップと、
前記半導体チップ同士又は、前記半導体チップと前記配線基板とを接着する複数の接着部材と、
前記配線基板の上面に形成され、前記複数の半導体チップと前記複数の接着部材とを覆う封止樹脂とを備え、
前記複数の半導体チップのうち最上層の第１層半導体チップの幅は、当該第１層半導体チップが接着される第２層半導体チップの幅より小さく、
前記第２層半導体チップの上面は、前記配線基板の上面と角度を有し、
前記第１層半導体チップの中央は、前記第２層半導体チップの中央に対して、前記第２層半導体チップの上面から前記配線基板の上面までの厚さが薄くなる方向にずれて位置することを特徴とする、半導体装置。
【請求項２】
前記第１層半導体チップを除く前記複数の半導体チップの少なくとも１つの上面と下面とは、平行でないことを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１層半導体チップと前記第２層半導体チップとを接着する接着部材を除く前記複数の接着部材の少なくとも１つの上面と下面とは、平行でないことを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
上面と下面とが平行でない前記接着部材の少なくとも１つには、接着工程において、硬化前の当該接着部材よりも硬い材質から成る桁が入れ込まれることを特徴とする、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
半導体チップ積層型の半導体装置であって、
リード部とダイパッド部とで構成されるリードフレームと、
前記ダイパッド部の上面に積層される複数の半導体チップと、
前記半導体チップ同士又は、前記半導体チップと前記ダイパッド部とを接着する複数の接着部材と、
前記リード部の一部と前記ダイパッド部と前記複数の半導体チップと前記複数の接着部材とを覆う封止樹脂とを備え、
前記複数の半導体チップのうち最上層の第１層半導体チップの幅は、当該第１層半導体チップが接着される第２層半導体チップの幅より小さく、
前記第２層半導体チップの上面は、前記封止樹脂の下面と角度を有し、
前記第１層半導体チップの中央は、前記第２層半導体チップの中央に対して、前記第２層半導体チップの上面から前記封止樹脂の下面までの厚さが薄くなる方向にずれて位置することを特徴とする、半導体装置。
【請求項６】
前記第１層半導体チップを除く前記複数の半導体チップの少なくとも１つの上面と下面とは、平行でないことを特徴とする、請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１層半導体チップと前記第２層半導体チップとを接着する接着部材を除く前記複数の接着部材の少なくとも１つの上面と下面とは、平行でないことを特徴とする、請求項５に記載の半導体装置。
【請求項８】
上面と下面とが平行でない前記接着部材の少なくとも１つには、接着工程において、硬化前の当該接着部材よりも硬い材質から成る桁が入れ込ま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】
前記ダイパッド部の上面と下面とは平行でないことを特徴とする、請求項５に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第１層半導体チップを除く前記複数の半導体チップ、前記第１層半導体チップと前記第２層半導体チップとを接着する接着部材を除く前記複数の接着部材、及び前記ダイパッド部の上面と下面とは、それぞれ平行であることを特徴とする、請求項５に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記ダイパッド部と前記複数の半導体チップと前記複数の接着部材とで成る積層体の上方に形成される封止樹脂量と下方に形成される封止樹脂量とが等しくなる方向に、当該積層体をずらして配置したことを特徴とする、請求項５に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップを積層した構造の半導体チップ積層型の半導体装置に関し、より特定的には、樹脂封止領域内の封止樹脂と半導体チップとの分布の偏りを低減することによって、半導体パッケージの反りを低減する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高機能化に対応するために、半導体パッケージの高集積化が進んでいる。これに伴って、半導体チップを複数重ねて配置する半導体チップ積層型の半導体パッケージが提案されている。
【０００３】
図９は、従来の半導体チップ積層型の半導体パッケージ８００を示す断面図である。図９に示す通り、従来の半導体パッケージ８００は、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒａｙ）タイプである。半導体パッケージ８００は、複数のはんだボール８０１と、配線基板８０２と、半導体チップ８０３〜８０５と、接着部材８０６、８０７及び８０８と、ボンディングワイヤ８０９〜８１２と、封止樹脂８１３とを備える。なお、図９の黒矢印で示す通り、半導体チップの上層に向かう方向を上方向とし、上方向と反対の方向を下方向とする。また、図９の白矢印で示すそれぞれの方向を、右方向及び左方向とする。また、破線Ｘは、上下方向に延びる直線であり、半導体パッケージ８００の中央を通る直線である。
【０００４】
配線基板８０２の下方向の面（以下、下面という）には、複数のはんだボール８０１が配列される。配線基板８０２の上方向の面（以下、上面という）には、半導体チップ８０３が接着部材８０６を介して接着される。半導体チップ８０３の上面には、半導体チップ８０４が接着部材８０７を介して接着される。半導体チップ８０４の上面には、半導体チップ８０５が接着部材８０８を介して接着される。配線基板８０２と半導体チップ８０３とは、ボンディングワイヤ８０９によって接続される。半導体チップ８０３と半導体チップ８０４とは、ボンディングワイヤ８１０及び８１１によって接続される。配線基板８０２と半導体チップ８０５とは、ボンディングワイヤ８１２によって接続される。なお、ボンディングワイヤの数量及び接続は、一例であり、他の数量及び接続であってもよい。最上層の半導体チップ８０５は、接着された半導体チップ８０４よりも小さい。より詳しくは、最上層の半導体チップ８０５の幅Ａは、半導体チップ８０５が接着された半導体チップ８０４の幅Ｂよりも小さい。図９には、一例として、幅Ａが幅Ｂの４分の１程度の場合を示している。封止樹脂８１３は、半導体チップ８０３〜８０５と、接着部材８０６〜８０８と、ボンディングワイヤ８０９〜８１２とを一体的に覆う状態で、配線基板８０２の上面に形成される。
【０００５】
ここで、最上層の半導体チップ８０５の幅Ａが、半導体チップ８０５が接着された半導体チップ８０４の幅Ｂよりも小さくなるにつれて、封止樹脂８１３の体積は増加する。また、封止樹脂８１３には、内部応力が生じている。これらのことによって、封止樹脂８１３の体積の増加に伴って、封止樹脂８１３の内部に働く力は増加する。この結果として、半導体パッケージ８００の反りが大きくなるという問題があった。
【０００６】
また、半導体チップ８０５に接続されるボンディングワイヤ８１２の長さを短くするために、最上層の半導体チップ８０５は、半導体パッケージ８００の中央（破線Ｘ）からずらして設置される必要がある（図１０を参照）。図１０は、図９に示す半導体パッケージ８００に対して、最上層の半導体チップ８０５の設置位置を半導体パッケージの中心からずらした従来の半導体パッケージ８２０を示す断面図である。半導体パッケージ８２０では、半導体パッケージ８００と同様に、封止樹脂８１３の体積の増加に伴って封止樹脂８１３内部に働く力が増加するので、反りが大きくなる。これに加えて、半導体パッケージ８２０では、図１０に示す通り、封止樹脂８１３内部の樹脂分布は、破線Ｘの右側と左側とを比べると、破線Ｘの右側と左側とで大きく対称性を欠く。つまり、封止樹脂８１３の内部において左右方向の樹脂分布の偏りが生じる。このことによって、半導体パッケージ８２０では、半導体パッケージ８００と異なり、封止樹脂８１３の内部に働く力に偏りが生じるので、ねじれを伴った反りが生じる。この結果として、半導体パッケージ８２０を実装基板（図示せず）に実装することが困難となるという問題があった。
【０００７】
上記した問題を解消するための技術が、特許文献１に記載されている。図１１は、特許文献１に記載された従来の半導体パッケージ８５０を説明するための断面図である。半導体パッケージ８５０は、半導体パッケージ８２０（図１０を参照）に対して、ダミーであるダミー半導体チップ８５１を備える構成である。なお、半導体パッケージ８５０において、半導体パッケージ８２０と同様の構成要素については、同様の参照符号を付して、その説明は省略する。図１１に示す通り、ダミー半導体チップ８５１は、最上層に設置され、封止樹脂８１３の体積の増加を抑制すると共に、封止樹脂８１３内部における破線Ｘの左右方向の樹脂分布の偏りを解消する。このことによって、半導体パッケージ８５０は、ねじれを伴った反りを低減することができる。
【０００８】
以上では、ＢＧＡタイプの半導体パッケージの反りについて説明した。以下では、リードフレームタイプの半導体パッケージの反りについて説明する。図１２は、従来の半導体チップ積層型の半導体パッケージ９００を説明するための断面図である。図１２に示す通り、従来の半導体パッケージ９００は、リードフレームタイプである。半導体パッケージ９００は、リードフレーム９０１と、半導体チップ９０２及び９０３と、接着部材９０４及び９０５と、ボンディングワイヤ９０６〜９０８と、封止樹脂９０９とを備える。なお、図１２の黒矢印で示す通り、半導体チップの上層に向かう方向を上方向とし、上方向と反対の方向を下方向とする。また、図１２の白矢印で示すそれぞれの方向を、右方向及び左方向とする。また、破線Ｘは、上下方向に延びる直線であり、半導体パッケージ９００の中央を通る直線である。
【０００９】
リードフレーム９０１の上面には、半導体チップ９０２が接着部材９０４を介して接着される。半導体チップ９０２の上面には、半導体チップ９０３が接着部材９０５を介して接着される。リードフレーム９０１と半導体チップ９０２とは、ボンディングワイヤ９０６及び９０７によって接続される。リードフレーム９０１と半導体チップ９０３とは、ボンディングワイヤ９０８によって接続される。なお、ボンディングワイヤの数量及び接続は、一例であり、他の数量及び接続であってもよい。最上層の半導体チップ９０３は、接着された半導体チップ９０６よりも小さい。より詳しくは、最上層の半導体チップ９０３の幅Ａは、半導体チップ９０３が接着された半導体チップ９０６の幅Ｂよりも小さい。図１２では、一例として、幅Ａが幅Ｂの４分の１程度の場合を示している。封止樹脂９０９は、半導体チップ９０２及び９０３と、接着部材９０４及び９０５と、ボンディングワイヤ９０６〜９０８とを一体的に覆う状態で、リードフレーム９０１の上面及び下面に形成される。
【００１０】
ここで、リードフレームタイプである半導体パッケージ９００には、以下の３つの問題が生じる。１つ目は、図１０の半導体パッケージ８２０と同様に、幅Ａが幅Ｂよりも小さいことで封止樹脂９０９の量（体積）が増加することによって生じる、反りの問題である。２つ目は、図１０の半導体パッケージ８２０と同様に、封止樹脂９０９における破線Ｘの左右方向の樹脂分布の偏りによって生じる、ねじれを伴う反りの問題である。３つ目は、封止樹脂９０９における上下方向の樹脂分布の偏りによって生じる、反りの問題である。より具体的には、封止樹脂９０９のうち、リードフレーム９０１の上面に形成された部分と、リードフレーム９０１の下面に形成された部分とを比較した場合の樹脂分布の偏りによって生じる、反りの問題である。
【００１１】
上記した、３つ目の問題を解消する技術として、特許文献２に記載された技術がある。特許文献２の技術は、リードフレームの下面にダミー半導体チップを設置することによって、上下方向の樹脂分布の偏りを低減する技術である。図１３は、半導体パッケージ９００に特許文献２の技術を適用した従来の半導体パッケージ９５０を示す断面図である。半導体パッケージ９５０は、半導体パッケージ９００（図１２を参照）に対して、ダミーであるダミー半導体チップ９１０及び９１１を備える構成である。なお、半導体パッケージ９５０において、半導体パッケージ９００と同様の構成要素については、同様の参照符号を付して、その説明は省略する。図１３に示す通り、ダミー半導体チップ９１０は、リードフレーム９０１の下面に設置される。ダミー半導体チップ９１１は、ダミー半導体チップ９１０の下面に設置される。このことによって、従来の半導体パッケージ９５０は、封止樹脂９０９における上下方向の樹脂分布の偏りによって生じる、反りの問題（３つ目の問題）を解消できる。
【特許文献１】特開２００７−１６５４５４号公報
【特許文献２】特開平２−２８３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、以上に説明した従来の半導体パッケージには、以下に説明する問題がある。
【００１３】
従来の半導体パッケージ８５０（図１１を参照）は、ダミー半導体チップ８５１を設置する必要があるので、部品点数が増加して製造コストが増加する。ところで、半導体チップ８０４の上面において、半導体チップ８０５及びダミー半導体チップ８５１のエッジが位置する部分の近傍には、応力が集中する。このことから、半導体パッケージ８５０では、ダミー半導体チップ８５１が設置されることによって、半導体チップ８０４の上面において応力が集中する部分が増加する。この結果として、半導体パッケージ８５０では、半導体チップ８０４の破壊リスクが高まる。
【００１４】
従来の半導体パッケージ９５０（図１３を参照）は、ダミー半導体チップ９１０及び９１１を設置する必要があるので、部品点数が増加して製造コストが増加する。なお、図１３に示す半導体パッケージ９５０に、図１１に示す半導体パッケージ８５０を参照して説明した技術（ダミー半導体チップ８５１を最上層に設置する技術）を適用することによって、既に説明した半導体パッケージ９００の１つ目及び２つ目の問題を解消できる。しかし、この場合には、更にダミー半導体チップ８５１を設置することとなり、製造コストは更に増加する。
【００１５】
それ故に、本発明の目的は、ダミー半導体チップを用いて部品点数を増やすことなく封止樹脂の体積を低減し、かつ、樹脂封止領域内の封止樹脂と半導体チップとの分布の偏りを低減することによって、半導体パッケージの反り、特に、ねじれを伴った反りを低減する半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、半導体チップ積層型の半導体装置に向けられている。そして、上記目的を達成させるために、本発明の半導体装置は、配線基板と、配線基板の上面に積層される複数の半導体チップと、半導体チップ同士又は、半導体チップと配線基板とを接着する複数の接着部材と、配線基板の上面に形成され、複数の半導体チップと複数の接着部材とを覆う封止樹脂とを備え、複数の半導体チップのうち最上層の第１層半導体チップの幅は、当該第１層半導体チップが接着される第２層半導体チップの幅より小さく、第２層半導体チップの上面は、配線基板の上面と角度を有し、第１層半導体チップの中央は、第２層半導体チップの中央に対して、第２層半導体チップの上面から配線基板の上面までの厚さが薄くなる方向にずれて位置する。
【００１７】
また、好ましくは、第１層半導体チップを除く複数の半導体チップの少なくとも１つの上面と下面とは、平行でない。
【００１８】
また、第１層半導体チップと第２層半導体チップとを接着する接着部材を除く複数の接着部材の少なくとも１つの上面と下面とを、平行でないものとしてもよい。
【００１９】
また、上面と下面とが平行でない接着部材の少なくとも１つには、接着工程において、硬化前の当該接着部材よりも硬い材質から成る桁が入れ込まれてもよい。
【００２０】
また、上記目的を達成させるために、本発明の半導体装置は、リード部とダイパッド部とで構成されるリードフレームと、ダイパッド部の上面に積層される複数の半導体チップと、半導体チップ同士又は、半導体チップとダイパッド部とを接着する複数の接着部材と、リード部の一部とダイパッド部と複数の半導体チップと複数の接着部材とを覆う封止樹脂とを備え、複数の半導体チップのうち最上層の第１層半導体チップの幅は、当該第１層半導体チップが接着される第２層半導体チップの幅より小さく、第２層半導体チップの上面は、封止樹脂の下面と角度を有し、第１層半導体チップの中央は、第２層半導体チップの中央に対して、第２層半導体チップの上面から封止樹脂の下面までの厚さが薄くなる方向にずれて位置する。
【００２１】
また、好ましくは、第１層半導体チップを除く複数の半導体チップの少なくとも１つの上面と下面とは、平行でない。
【００２２】
また、第１層半導体チップと第２層半導体チップとを接着する接着部材を除く複数の接着部材の少なくとも１つの上面と下面とを、平行でないものとしてもよい。
【００２３】
また、上面と下面とが平行でない接着部材の少なくとも１つには、接着工程において、硬化前の当該接着部材よりも硬い材質から成る桁が入れ込まれてもよい。
【００２４】
また、ダイパッド部の上面と下面とを、平行でないものとしてもよい。
【００２５】
また、第１層半導体チップを除く複数の半導体チップ、第１層半導体チップと第２層半導体チップとを接着する接着部材を除く複数の接着部材、及びダイパッド部の上面と下面とを、それぞれ平行としてもよい。
【００２６】
また、好ましくは、ダイパッド部と複数の半導体チップと複数の接着部材とで成る積層体の上方に形成される封止樹脂量と下方に形成される封止樹脂量とが等しくなる方向に、当該積層体をずらして配置する。
【発明の効果】
【００２７】
上述した発明によれば、ダミー半導体チップを用いて部品点数を増やすことなく封止樹脂の体積を低減し、かつ、樹脂封止領域内の封止樹脂と半導体チップとの分布の偏りを低減することによって、半導体パッケージの反り、特に、ねじれを伴った反りを低減する半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体パッケージ１００の構成例を示す断面図である。図１に示す通り、半導体パッケージ１００は、ＢＧＡタイプである。半導体パッケージ１００は、複数のはんだボール１０１と、配線基板１０２と、半導体チップ１０３〜１０５と、接着部材１０６〜１０８と、ボンディングワイヤ１０９〜１１２と、封止樹脂１１３とを備える。なお、図１の黒矢印で示す通り、半導体チップの上層に向かう方向を上方向とし、上方向と反対の方向を下方向とする。また、図１の白矢印で示すそれぞれの方向を、右方向及び左方向とする。また、破線Ｘは、上下方向に延びる直線であり、半導体パッケージ１００の中央を通る直線である。
【００２９】
配線基板１０２の下方向の面（以下、下面という）には、複数のはんだボール１０１が配列される。配線基板１０２の上方向の面（以下、上面という）には、半導体チップ１０３が接着部材１０６を介して接着される。半導体チップ１０３の上面には、半導体チップ１０４が接着部材１０７を介して接着される。半導体チップ１０４の上面には、半導体チップ１０５が接着部材１０８を介して接着される。配線基板１０２と半導体チップ１０３とは、ボンディングワイヤ１０９によって接続される。半導体チップ１０３と半導体チップ１０４とは、ボンディングワイヤ１１０及び１１１によって接続される。配線基板１０２と半導体チップ１０５とは、ボンディングワイヤ１１２によって接続される。なお、ボンディングワイヤの数量及び接続は、一例であり、他の数量及び接続であってもよい。
【００３０】
最上層の半導体チップ１０５は、接着された半導体チップ１０４よりも小さい。より詳しくは、最上層の半導体チップ１０５の幅Ａは、半導体チップ１０５が接着された半導体チップ１０４の幅Ｂよりも小さい。図１には、一例として、幅Ａが幅Ｂの４分の１程度の場合を示している。また、半導体チップ１０５に接続されるボンディングワイヤ１１２の長さを短くするために、最上層の半導体チップ１０５は、半導体チップ１０４の中央（図１では、当該中央は破線Ｘと一致する）から左側にずらして設置される。より詳細には、半導体チップ１０５の中央を通り破線Ｘと平行な線を破線Ｙとした場合、破線Ｙは、破線Ｘから左方向にずれて位置する。
【００３１】
半導体チップ１０４の下面と上面とは、平行ではなく、角度を有する。このことによって、半導体チップ１０４の体積は、図１から解る通り、半導体チップ１０５が設置されている破線Ｘの左側では小さく、一方で半導体チップ１０５が設置されてない破線Ｘの右側では大きくなる。なお、半導体チップ１０３及び接着部材１０６の上面と下面とは、いずれも平行であるので、配線基板１０２の上面と半導体チップ１０４の上面とは、平行ではなく、角度を有することとなる。
【００３２】
最上層の半導体チップ１０５の下面と上面とは、半導体チップ１０４の下面と上面と同様に、平行ではなく、角度を有する。このことによって、図１に示す通り、半導体チップ１０５の上面は、配線基板１０２の上面と概ね並行になる。なお、接着部材１０８の上面と下面とは、平行である。
【００３３】
封止樹脂１１３は、半導体チップ１０３〜１０５と、接着部材１０６〜１０８と、ボンディングワイヤ１０９〜１１２とを一体的に覆う状態で、配線基板１０２の上面に形成される。
【００３４】
ここで、半導体チップ１０４及び１０５の下面と上面とを、平行でない形状とする加工方法の例について、簡単に説明する。まず、半導体ウエハを、縦方向或いは横方向の一方向のみにダイシング（切断）することによって、半導体チップが一列に並んだ帯状の基板を作製する。その後、当該帯状の基板の下面を、当該帯状の基板の上面と角度を有する様に研磨する。その後、当該帯状の基板を切断して、互いに同形状の半導体チップを作製する。なお、半導体ウエハを縦方向及び横方向にダイシングすることによって半導体チップの個片を切り出した後に、当該半導体チップ毎に、下面を、上面と角度を有するように研磨してもよい。
【００３５】
以上に説明した構成とすることによって、第１の実施形態に係る半導体パッケージ１００は、半導体パッケージ１００の中央（破線Ｘ）から右側と左側とを比較した場合に、図１に示す通り、封止樹脂１１３の樹脂分布の偏りを低減することができる。このことによって、第１の実施形態に係る半導体パッケージ１００は、従来の半導体パッケージ８５０（図１１を参照）と同様に、封止樹脂の体積を低減し、かつ、半導体パッケージの反り、特に、ねじれを伴った反りを低減することができる。更に、第１の実施形態に係る半導体パッケージ１００は、従来の半導体パッケージ８５０とは異なり、ダミー半導体チップを設置しないので、部品点数の増加を回避でき、また、半導体チップ上面の応力集中個所の増加を回避できる。
【００３６】
なお、最上層の半導体チップ１０５は、下面と上面とが平行である通常の半導体チップの形状でもよい。しかし、最上層の半導体チップ１０５の下面と上面とに角度を持たせることによって、半導体チップ１０５の上面と配線基板１０２の上面とを概ね平行にした場合（図１を参照）の方が、封止樹脂１１３内の樹脂分布の偏りを、より低減できる。これは、封止樹脂１１３成形の際に、樹脂の湯流れが良くなる等の理由からである。
【００３７】
また、以上では、一例として、最上層の半導体チップ１０５は、半導体チップ１０４の中央から左側にずらして設置される場合について説明した。しかし、最上層の半導体チップ１０５は、半導体チップ１０４の中心から右側にずらして設置されてもよい。この場合には、半導体チップ１０４は、半導体チップ１０５が設置されている右側の体積は小さく、一方で半導体チップ１０５が設置されてない左側の体積は大きくなるように、上面と下面とが角度を有する形状となる。
【００３８】
また、第１の実施形態では、半導体チップの積層数が３個の場合について説明した。しかし、半導体チップの積層数は、２個以上であればよい。また、半導体チップの積層数が３個以上の場合には、最上層の半導体チップを除く半導体チップのうち少なくとも１つが、当該半導体チップの下面と上面とに角度を有する形状であればよい。
【００３９】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係る半導体パッケージ２００の構成例を示す断面図である。半導体パッケージ２００は、接着部材の下面と上面とに角度を持たせることによって、封止樹脂の分布の偏りを低減することに特徴を有する。なお、第２の実施形態の半導体パッケージ２００において、第１の実施形態の半導体パッケージ１００（図１を参照）と同様の構成要素については、同様の参照符号を付して、その詳しい説明は省略する。
【００４０】
図２に示す通り、半導体パッケージ２００は、ＢＧＡタイプである。半導体パッケージ２００は、複数のはんだボール１０１と、配線基板１０２と、半導体チップ１０３、２０３〜２０５と、接着部材１０６、２１４、２０７及び２０８と、ボンディングワイヤ２０９〜２１２と、封止樹脂２１３とを備える。なお、破線Ｘは、上下方向に延びる直線であり、半導体パッケージ２００の中央を通る直線である。
【００４１】
配線基板１０２の下面には、複数のはんだボール１０１が配列される。配線基板１０２の上面には、半導体チップ１０３が接着部材１０６を介して接着される。半導体チップ１０３の上面には、半導体チップ２０３が接着部材２１４を介して接着される。半導体チップ２０３の上面には、半導体チップ２０４が接着部材２０７を介して接着される。半導体チップ２０４の上面には、半導体チップ２０５が接着部材２０８を介して接着される。配線基板１０２と半導体チップ１０３とは、ボンディングワイヤ２０９によって接続される。半導体チップ１０３と半導体チップ２０３とは、ボンディングワイヤ２１０によって接続される。半導体チップ２０３と半導体チップ２０４とは、ボンディングワイヤ２１１によって接続される。配線基板１０２と半導体チップ２０５とは、ボンディングワイヤ２１２によって接続される。なお、ボンディングワイヤの数量及び接続は、一例であり、他の数量及び接続であってもよい。
【００４２】
最上層の半導体チップ２０５の幅Ａは、半導体チップ２０５が接着された半導体チップ２０４の幅Ｂよりも小さい。図２には、一例として、幅Ａが幅Ｂの４分の１程度の場合を示している。また、半導体チップ２０５に接続されるボンディングワイヤ２１２の長さを短くするために、最上層の半導体チップ２０５は、半導体チップ２０４の中央（図２では、当該中央は破線Ｘと一致する）から左側にずらして設置される。より詳細には、半導体チップ２０５の中央を通り破線Ｘと平行な線を破線Ｙとした場合、破線Ｙは、破線Ｘから左方向にずれて位置する。
【００４３】
接着部材２１４及び２０７の下面と上面とは、平行ではなく、角度を有している。このことによって、接着部材２１４及び２０７の体積は、図２から解る通り、半導体チップ２０５が設置されている左側では小さく、一方で半導体チップ２０５が設置されてない右側では大きくなる。なお、半導体チップ１０３、２０３及び２０４の上面と下面とは、いずれも平行であるので、配線基板１０２の上面と半導体チップ２０４の上面とは、平行ではなく、角度を有することとなる。
【００４４】
接着部材２０８の下面と上面とは、接着部材２１４及び２０７の下面と上面と同様に、平行ではなく、角度を有している。このことによって、図２に示す通り、半導体チップ２０５の上面は、配線基板１０２の上面と概ね平行になる。なお、半導体チップ２０５の下面と上面とは、平行である。
【００４５】
封止樹脂２１３は、半導体チップ１０３、２０３〜２０５と、接着部材１０６、２１４、２０７及び２０８と、ボンディングワイヤ２０９〜２１２とを一体的に覆う状態で、配線基板１０２の上面に形成される。
【００４６】
ここで、接着部材２１４、２０７及び２０８の下面と上面とを、角度を有した形状とする方法の例について、簡単に説明する。ペーストタイプの接着部材を用いる場合は、塗布量を増加させることによって、接着部材の一端から他端に向けて厚さを徐々に増加させる。フィルムタイプの接着部材を用いる場合は、接着部材の一端から他端に向けて厚さが徐々に増加する形状のものを用いる。
【００４７】
以上に説明した構成とすることによって、第２の実施形態に係る半導体パッケージ２００は、半導体パッケージ２００の中心（破線Ｘ）から右側と左側とを比較した場合に、図２に示す通り、封止樹脂２１３の樹脂分布の偏りを低減することができる。この結果として、第２の実施形態に係る半導体パッケージ２００は、第１の実施形態に係る半導体パッケージ１００（図１を参照）と同様の効果を奏することができる。
【００４８】
なお、接着部材２０８は、下面と上面とが平行である通常の接着部材の形状でもよい。しかし、接着部材２０８の下面と上面とに角度を持たせることによって、半導体チップ２０５の上面と配線基板１０２の上面とを概ね平行にした場合（図２を参照）の方が、封止樹脂２１３内の樹脂分布の偏りを、より低減できる。これは、封止樹脂２１３成形の際に、樹脂の湯流れが良くなる等の理由からである。
【００４９】
また、以上では、一例として、最上層の半導体チップ２０５は、半導体チップ２０４の中心から左側にずらして設置される場合について説明した。しかし、最上層の半導体チップ２０５は、半導体チップ２０４の中心から右側にずらして設置されてもよい。この場合には、接着部材２１４及び２０７は、半導体チップ２０５が設置されている右側の体積は小さく、一方で半導体チップ２０５が設置されてない左側の体積は大きくなるように、それぞれ上面と下面とが角度を有する形状となる。
【００５０】
また、第２の実施形態では、半導体チップの積層数が４個の場合について説明した。しかし、半導体チップの積層数は、２個以上であればよい。また、第２の実施形態では、接着部材２１４及び２０７が、それぞれ下面と上面とに角度を有する形状として説明した。しかし、最上層の半導体チップを接着する接着部材（図２の２０８を参照）を除く接着部材のうち少なくとも１つが、当該接着部材の下面と上面とに角度を有する形状であればよい。
【００５１】
また、下面と上面とに角度を有する形状の接着部材を形成する方法として、桁を設ける方法がある。図３は、桁を設けて接着部材を形成する場合の半導体パッケージ２００−１の構成例を示す断面図である。なお、半導体パッケージ２００−１において、半導体パッケージ２００（図２を参照）と同様の構成要素については、同様の参照符号を付して、その説明は省略する。また、説明の簡単のために、半導体パッケージ２００−１が半導体チップを２個備える場合を例に挙げて、説明する。図３に示す通り、接着部材２０７は、接着部材２０７内部の厚さが大きい位置（接着部材２０７の中央から右側の位置）に、桁２７０を備える。同様に、接着部材２０８は、接着部材２０８内部の厚さが大きい位置（接着部材２０８の中央から左側の位置）に、桁２８０を備える。桁２７０及び２８０は、半導体チップの接着工程において、流動性を有する接着部材２０７及び２０８が半導体チップの重み等で潰されることを防止する。このことによって、接着部材２０７及び２０８は、図２で説明した場合よりも大きな傾きを持った形状に形成でき、また、図２で説明した場合よりも厚さの精度が向上する。
【００５２】
以下に、桁２７０を備える接着部材２０７及び桁２８０を備える接着部材２０８の形成方法の例について、簡単に説明する。桁２７０及び２８０には、ポリイミドテープ等を用いる。まず、桁２７０を配線基板１０２の上面に配置した後に、ペーストタイプの接着部材を配線基板１０２の上面に塗布する。その後、塗布した接着部材の上面に半導体チップ２０４を設置し、接着部材を固める。この方法によって、接着部材２０７は形成される。なお、配線基板１０２の上面に配置した桁２７０に半導体チップ２０４を傾けて乗せた後に、半導体チップ２０４と配線基板１０２との間の空間に、接着部材を注入して接着部材２０７を形成してもよい。同様に、接着部材２０８も形成されるので、説明は省略する。
【００５３】
また、以上では、下面と上面とに角度を持たせた半導体チップ１０４を備えることで封止樹脂１１３の偏りを低減する半導体パッケージ１００（第１の実施形態；図１を参照）と、下面と上面とに角度を持たせた接着部材２０７、２１４及び２０８を備えることによって封止樹脂２１３の偏りを低減する半導体パッケージ２００及び２００−１（第２の実施形態；図２及び図３を参照）とについて、説明した。しかし、図４に示す半導体パッケージ３００のように、半導体チップ及び接着部材の下面と上面とに、それぞれ角度を持たせた構成としてもよい。なお、図４に示す半導体パッケージ３００において、図１〜３に示す半導体パッケージ１００、２００及び２００−１と同様の構成要素については、同様の参照符号を付している。
【００５４】
また、以上では、ＢＧＡタイプの半導体パッケージ１００、２００、２００−１及び３００を例に挙げて説明した。しかし、封止樹脂が配線基板１０２の上面に一体的に形成されるタイプの半導体パッケージであれば、半導体パッケージのタイプは、ＢＧＡタイプには限られない。
【００５５】
（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態に係る半導体パッケージ４００の構成例を示す断面図である。図５に示す通り、半導体パッケージ４００は、リードフレームタイプである。半導体パッケージ４００は、リードフレーム４１１を構成するリード部４０１及びダイパッド部４０２と、接着部材４０３及び４０５と、半導体チップ４０４及び４０６と、ボンディングワイヤ４０７〜４０９と、封止樹脂４１０とを備える。リード部４０１において、封止樹脂４１０に覆われた部分はインナーリード部４０１−１であり、封止樹脂４１０に覆われていない部分はアウターリード部４０１−２である。なお、図５の黒矢印で示す通り、半導体チップの上層に向かう方向を上方向とし、上方向と反対の方向を下方向とする。また、図５の白矢印で示すそれぞれの方向を、右方向及び左方向とする。また、破線Ｘは、上下方向に延びる直線であり、半導体パッケージ４００の中央を通る直線である。また、実装面４９０は、半導体パッケージ４００の実装面である。
【００５６】
図５に示す通り、ダイパッド部４０２の上方向の面（以下、上面という）には、半導体チップ４０４が接着部材４０３を介して接着される。半導体チップ４０４の上面には、半導体チップ４０６が接着部材４０５を介して接着される。半導体チップ４０４とインナーリード部４０１−１とは、ボンディングワイヤ４０７及び４０９によって接続される。半導体チップ４０６とインナーリード部４０１−１とは、ボンディングワイヤ４０８によって接続される。封止樹脂４１０は、インナーリード部４０１−１と、ダイパッド部４０２と、接着部材４０３及び４０５と、半導体チップ４０４及び４０６と、ボンディングワイヤ４０７〜４０９とを覆う。なお、ボンディングワイヤの数量及び接続は、一例であり、他の数量及び接続であってもよい。
【００５７】
最上層の半導体チップ４０６は、接着された半導体チップ４０４よりも小さい。より詳しくは、最上層の半導体チップ４０６の幅Ａは、半導体チップ４０６が接着された半導体チップ４０４の幅Ｂよりも小さい。図５には、一例として、幅Ａが幅Ｂの４分の１程度の場合を示している。また、半導体チップ４０６に接続されるボンディングワイヤ４０８の長さを短くするために、最上層の半導体チップ４０６は、半導体チップ４０４の中央（図５では、当該中央は破線Ｘと一致する）から左側にずらして設置される。より詳細には、半導体チップ４０６の中央を通り破線Ｘと平行な線を破線Ｙとした場合、破線Ｙは、破線Ｘから左方向にずれて位置する。
【００５８】
アウターリード部４０１−２は、実装面４９０に半導体パッケージ４００を据え付けることができる形状である。封止樹脂４１０の下方向の面（以下、下面という）は、一般に、実装面４９０と平行である。ダイパッド部４０２の下面は、封止樹脂４１０の下面と平行である。ダイパッド部４０２の上面は、ダイパッド部４０２の下面と平行ではなく、角度を有する。このことによって、ダイパッド部４０２の体積は、図５から解る通り、半導体チップ４０６が設置されている破線Ｘの左側では小さく、一方で半導体チップ４０６が設置されてない破線Ｘの右側では大きくなる。なお、半導体チップ４０４及び接着部材４０３の上面と下面とは、いずれも平行であるので、封止樹脂４１０の下面と半導体チップ４０４の上面とは、平行ではなく、角度を有することとなる。また、半導体チップ４０６及び接着部材４０５の下面と上面とは、いずれも平行である。
【００５９】
ここで、ダイパッド部４０２と半導体チップ４０４及び４０６と接着部材４０３及び４０５とで成る積層体４９１（図５には参照符号を付さない）の配置位置について、説明する。積層体４９１は、積層体４９１の上方向に形成される封止樹脂α（破線を参照）の体積と積層体４９１の下方向に形成される封止樹脂β（破線を参照）の体積とが概ね等しくなる位置に配置される。この結果として、半導体パッケージ４００においては、ダイパッド部４０２の下面は、インナーリード部４０１−１の下面よりも下方向に位置することとなる。
【００６０】
以上に説明した構成とすることによって、第３の実施形態に係る半導体パッケージ４００は、図５に示す通り、封止樹脂４１０の左右方向及び上下方向の樹脂分布の偏りを低減することができる。このことによって、第３の実施形態に係る半導体パッケージ４００は、従来の半導体パッケージ９５０（図１３を参照）と異なり、ダミー半導体チップを設置することによって部品点数を増加させず、また、半導体パッケージの反り、特に、ねじれを伴った反りを低減することができる。また、第３の実施形態に係る半導体パッケージ４００は、ダミー半導体チップを設置することで生じる、半導体チップ上面の応力集中を回避できる。
【００６１】
なお、積層体４９１の形状等に影響されるが、一般に、積層体４９１は、既に説明した通り、封止樹脂αの体積と封止樹脂βの体積とが等しくなる位置に配置されるのが最も好ましい。そして、封止樹脂αの体積と封止樹脂βの体積とが等しくなる位置に、積層体４９１の配置位置が近づく程に、封止樹脂４１０の上下方向の樹脂分布の偏りを低減することができる。
【００６２】
また、第１の実施形態で説明した下面と上面とが角度を有する半導体チップ１０４（図１を参照）を、半導体パッケージ４００に適用してもよい。また、第２の実施形態で説明した下面と上面とが角度を有する接着部材２１４及び２０７等（図２〜図４を参照）を、半導体パッケージ４００に適用してもよい。また、第１の実施形態の半導体チップ１０４及び第２の実施形態の接着部材２１４及び２０７等を半導体パッケージ４００に適用してもよい。図６は、下面と上面とが角度を有する半導体チップ及び接着部材を半導体パッケージ４００に適用した半導体パッケージ４００−１の構成例を示す断面図である。図６に示す通り、半導体パッケージ４００−１は、下面と上面とが角度を有する半導体チップ４３１と接着部材４３０及び４３２とを備える。接着部材４３２は、桁４３３を含む。
【００６３】
また、下面と上面とが角度を有する半導体チップ及び／又は下面と上面とが角度を有する接着部材を備える場合には、半導体パッケージ４００−１は、ダイパッド部４０２の代わりに、下面と上面とが平行であるダイパッド部４３４を備えてもよい。図７は、図６の半導体パッケージ４００−１において、ダイパッド部４０２を、下面と上面とが平行であるダイパッド部４３４に置き換えた半導体パッケージ４００−２の構成例を示す断面図である。
【００６４】
また、第３の実施形態では、最上層の半導体チップを除く半導体チップ、最上層の半導体チップを接着する接着部材を除く接着部材、ダイパッド部のうちの少なくとも１つが、下面と上面との間に角度を持つ形状である場合を説明した。しかし、最上層の半導体チップを除く半導体チップ、最上層の半導体チップを接着する接着部材を除く接着部材、ダイパッド部の全てが、下面と上面とが平行である形状であってもよい。図８は、半導体パッケージ４００（図５を参照）において、ダイパッド部４０６を、下面と上面とが平行であるダイパッド部４３４に置き換えた半導体パッケージ４００−３の構成例を示す断面図である。図８に示す通り、半導体パッケージ４００−３は、ダイパッド部４３４の下面が封止樹脂４１０に下面と角度を有する。また、半導体パッケージ４００−３は、半導体パッケージ４００と同様に、封止樹脂αの体積と封止樹脂βの体積とが概ね等しくなる位置に配置される。このことによって、半導体パッケージ４００−３は、封止樹脂４１０の左右方向及び上下方向の樹脂分布の偏りを低減することができる。なお、図５の半導体パッケージ４００は、図８の半導体パッケージ４００−３よりも、封止樹脂４１０の樹脂分布の偏りを低減できる。
【００６５】
また、第３の実施形態では、一例として、最上層の半導体チップ４０６は、半導体チップ４０４、４３１の中央から左側にずらして設置される場合について説明した。しかし、最上層の半導体チップ４０６は、半導体チップ４０４、４３１の中心から右側にずらして設置されてもよい。この場合には、半導体チップ４０４、４３１の上面は、右方向に行く程に封止樹脂４１０の下面から遠ざかる状態で、封止樹脂４１０の下面と角度を有することとなる。
【００６６】
また、第３の実施形態では、半導体チップの積層数が２個の場合について説明した。しかし、半導体チップの積層数は、２個以上であればよい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、半導体チップを積層した構造の半導体チップ積層型の半導体装置等に利用可能であり、特に、樹脂封止領域内の封止樹脂と半導体チップとの分布の偏りを低減することによって半導体パッケージの反りを低減する場合等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体パッケージ１００の構成例を示す断面図
【図２】本発明の第２の実施形態に係る半導体パッケージ２００の構成例を示す断面図
【図３】桁を設けて接着部材を形成する場合の、本発明の第２の実施形態に係る半導体パッケージ２００−１の構成例を示す断面図
【図４】半導体チップ及び接着部材の下面と上面とにそれぞれ角度を持たせた場合の、本発明の第２の実施形態に係る半導体パッケージ３００の構成例を示す断面図
【図５】本発明の第３の実施形態に係る半導体パッケージ４００の構成例を示す断面図
【図６】下面と上面とが角度を有する半導体チップ及び接着部材を、半導体パッケージ４００に適用した本発明の第３の実施形態に係る半導体パッケージ４００−１の構成例を示す断面図
【図７】図６の半導体パッケージ４００−１において、ダイパッド部４０２を、下面と上面とが平行であるダイパッド部４３４に置き換えた本発明の第３の実施形態に係る半導体パッケージ４００−２の構成例を示す断面図
【図８】半導体パッケージ４００において、ダイパッド部４０６を、下面と上面とが平行であるダイパッド部４３４に置き換えた本発明の第３の実施形態に係る半導体パッケージ４００−３の構成例を示す断面図
【図９】従来の半導体チップ積層型の半導体パッケージ８００を示す断面図
【図１０】図９に示す半導体パッケージ８００に対して、最上層の半導体チップ８０５の設置位置を半導体パッケージの中心からずらした従来の半導体パッケージ８２０を示す断面図
【図１１】特許文献１に記載された従来の半導体パッケージ８５０を説明するための断面図
【図１２】従来の半導体チップ積層型の半導体パッケージ９００を説明するための断面図
【図１３】半導体パッケージ９００に特許文献２の技術を適用した従来の半導体パッケージ９５０を示す断面図
【符号の説明】
【００６９】
１００、２００、２００−１、３００、４００、４００−１、４００−２、４００−３、８００、８２０、８５０、９００、９５０    半導体パッケージ
１０１、８０１    はんだボール
１０２、８０２    配線基板
１０３、１０４、１０５、２０３〜２０５、４０４、４０６、４３１、８０３〜８０５、９０２、９０３    半導体チップ
１０６〜１０８、２０３、２０７、２０８、２１４、４０３、４０５、４３０、４３２、８０６〜８０８、９０４、９０５    接着部材
１０９〜１１２、２０９〜２１２、４０７〜４０９、８０９〜８１２、９０６〜９０８    ボンディングワイヤ
１１３、２１３、４１０、８１３、９０９    封止樹脂
２７０、２８０、４３３    桁
４０１    リード部
４０２、４３４    ダイパッド部
４０１−１    インナーリード部
４０１−２    アウターリード部
４１１、９０１    リードフレーム
４９０    実装面
４９１    積層体
８５１、９１０、９１１    ダミー半導体チップ
【図１】
2009141068.tif 000003
【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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【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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