JP2010040955A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置における半導体チップとのワイヤショートを防止する。
【解決手段】上段の第２半導体チップ２の端部と下段の第１半導体チップ１の端部との距離が第１半導体チップ１の端部と配線基板７のボンディングリード７ｃとの距離よりも長くなるように、第２半導体チップ２が第１半導体チップ１上に搭載され、かつ第２半導体チップ２と接続する複数の第２ワイヤ３ｂが逆ボンディング方式により形成されていることで、第１半導体チップ１の外側で第２ワイヤ３ｂを急峻に立ち上がらせて接続することができるため、第１半導体チップ１の端部と第２ワイヤ３ｂの間にクリアランスを大きく設けることができ、下段側の第１半導体チップ１と第２ワイヤ３ｂのショートを防止できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体装置及びその製造技術に関し、特に、積層された複数の半導体チップを有するマルチチップモジュールに関する。

チップ積層型の半導体装置において、パッケージ基板のアドレス端子に対応したボンディングリードに接続されるボンディングパッドとデータ端子に対応したボンディングリードに接続されるボンディングパッドとが４つの辺のうちの２つの辺に振り分けて配置された半導体チップとメモリチップとを積層する技術がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−７１８３８号公報

近年、半導体装置の高集積化に伴い、複数の半導体チップを１つの半導体装置（パッケージ）に混載する傾向にある。また、半導体装置の小型化の要求もあり、この要求に対応するために、前記特許文献１に示すように、基板（配線基板）上に複数の半導体チップを積層することが有効とされている。

今回、本願発明者は、基板上に複数の半導体チップが積層され、かつ複数のワイヤを介して半導体チップのパッドと基板の電極が電気的に接続される構成の半導体装置について検討した。

そして、チップ積層型の半導体装置において更なる小型化が進んだ際、上段側の半導体チップのパッドに接続されたワイヤが、下段の半導体チップの端部に接触する問題を発見した。この問題について本願発明者が検討した結果、以下のことがわかった。

まず、半導体装置の小型化が進むと、基板の外形寸法が小さくなる。

そのため、下段側の半導体チップの端部と基板の表面の周縁部に形成されたボンディングリードとの距離が短くなる。

一方、半導体チップの高機能化に伴い、半導体チップの外形寸法もシュリンクする傾向にある。そのため、複数の半導体チップのそれぞれの外形寸法に、極端な差が生じてきている。

今回、本願発明者が検討した半導体チップは、上段側の半導体チップの外形寸法が下段側の半導体チップの外形寸法に比べ小さい場合である。このような状態で、上段側の半導体チップのパッドにワイヤの一端部を形成してから、このパッドに対応する基板のボンディングリードにワイヤの他端部を接続する、所謂、正ボンディング方式を適用した場合、図３６の比較例の半導体装置１５に示すように、ワイヤ３の一部が下段側の半導体チップ１３の端部（角部）と接触することがわかった。

なお、前記特許文献１では、半導体装置の外形寸法がシュリンクされた場合に生じる問題（ワイヤがチップに接触する問題）の具体的な対応策については、記載が無い。

本発明の目的は、半導体装置における半導体チップとのワイヤショートを防止することができる技術を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、半導体装置の小型化を図ることができる技術を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、半導体装置の低コスト化を図ることができる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

すなわち、本発明は、複数のボンディングリードが形成された基板と、基板の複数のボンディングリードの内側に位置するように基板の表面上に搭載された第１半導体チップと、第１半導体チップの複数の第１パッドの内側に位置するように第１半導体チップ上に搭載された第２半導体チップとを含むものである。さらに、本発明は、第１半導体チップの複数の第１パッドと基板の複数のボンディングリードとを電気的に接続する複数の第１接続手段と、第２半導体チップの複数の第２パッドと基板の複数のボンディングリードとを電気的に接続する複数の第２接続手段と、第１半導体チップ、第２半導体チップ、複数の第１接続手段及び第２接続手段を封止する封止体と、基板の裏面に設けられた複数の外部端子とを含むものである。さらに、本発明は、第２半導体チップの端部と第１半導体チップの端部との距離が第１半導体チップの端部と基板のボンディングリードとの距離よりも長くなるように、第２半導体チップが第１半導体チップの第１主面上に搭載され、第２接続手段はワイヤであり、第２ボンディングリード上におけるワイヤと基板の表面との成す角度は、第２半導体チップの第２パッド上におけるワイヤと第２半導体チップの第２主面との成す角度より大きいものである。

また、本発明は、（ａ）複数のボンディングリードが形成された基板を準備する工程；（ｂ）複数の第１パッドが形成された第１半導体チップを、基板の複数のボンディングリードの内側に位置するように基板の表面上に搭載する工程；（ｃ）第１半導体チップの外形寸法よりも小さい第２主面を有する第２半導体チップを、第１半導体チップの複数の第１パッドの内側に位置するように第１半導体チップ上に搭載する工程；を含むものである。さらに、本発明は、（ｄ）第１半導体チップの複数の第１パッドと基板の複数のボンディングリードとを複数の第１接続手段を介してそれぞれ電気的に接続する工程；（ｅ）第２半導体チップの複数の第２パッドと基板の複数のボンディングリードとを複数の第２接続手段を介してそれぞれ電気的に接続する工程；を含むものである。さらに、本発明は、（ｆ）第１半導体チップ、第２半導体チップ、複数の第１接続手段及び複数の第２接続手段を樹脂で封止する工程；（ｇ）基板の裏面に複数の外部端子を形成する工程；を含み、第２半導体チップは、第２半導体チップの端部と第１半導体チップの端部との距離が第１半導体チップの端部と基板のボンディングリードとの距離よりも長くなるように第１半導体チップの第１主面上に搭載されているものである。さらに、本発明は、第２接続手段はワイヤであり、前記（ｅ）工程では、基板のボンディングリードにワイヤの一端部を接続した後、ワイヤの一端部とは反対側の他端部を第２半導体チップの第２パッドに接続するものである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

上段側の第２半導体チップの端部と下段側の第１半導体チップの端部との距離が第１半導体チップの端部と基板のボンディングリードとの距離よりも長くなるように、第２半導体チップが第１半導体チップ上に搭載され、かつ第２半導体チップと接続する複数の第２ワイヤが逆ボンディング方式により形成されていることで、下段側の第１半導体チップの端部と第２ワイヤの間にクリアランスを大きく設けることができる。これにより、下段側の半導体チップとワイヤのショートを防止することができる。

以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

さらに、以下の実施の形態では便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。

また、以下の実施の形態において、要素の数など（個数、数値、量、範囲などを含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良いものとする。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の半導体装置の構造の一例を封止体を透過して示す平面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。

図１〜図３に示す本実施の形態１の半導体装置は、配線を有した基板である配線基板７上に複数の半導体チップが積層された（積み重ねられた）半導体パッケージであり、本実施の形態１では、前記半導体装置の一例として、配線基板７上に２つの半導体チップが積層されたマルチチップモジュール８を取り上げて説明する。

マルチチップモジュール８において、積層される一方の半導体チップは、例えば、ＲＦ−ＩＣ（Integrated Circuit）であり、他方の半導体チップは、SecureＩＣである。この場合、それぞれの半導体チップを制御する信号は、マルチチップモジュール８と電気的に接続される外部機器から発信される。

マルチチップモジュール８の詳細構成について説明すると、配線基板７は、表面（主面、チップ搭載面）７ａと、表面７ａと反対側の裏面７ｂを有している。表面７ａと裏面７ｂのそれぞれの平面形状は、一対の辺（第１辺）と、この辺（第１辺）と交差する一対の辺（第２辺）を有する四角形から成り、表面７ａの各辺に沿って（周縁部に）複数のボンディングリード（電極）７ｃが形成されている。また、複数のボンディングリード７ｃは、積層される一方の半導体チップ（下段側の半導体チップ１）と電気的に接続される第１ボンディングリードと、他方の半導体チップ（上段側の半導体チップ２）と電気的に接続される第２ボンディングリードとを有している。

また、配線基板７の表面７ａ上には、配線基板７の複数のボンディングリード７ｃの内側に位置するように第１半導体チップ１が接着剤６を介してフェイスアップ実装されている。尚、この接着剤６は、フィルム状の接着材である。また、フェイスアップ実装とは、半導体チップ（第１半導体チップ１）の裏面（第１裏面１ｂ）が配線基板７の表面７ａと対向するように、半導体チップを配線基板７上に搭載することである。

なお、図１に示すように、下段チップ（１段目チップ）である第１半導体チップ１の平面形状は、一対の辺（第５辺）と、この辺（第５辺）と交差する一対の辺（第６辺）とを有する四角形から成り、第５辺は配線基板７の第１辺と並んでおり、第６辺は配線基板７の第２辺と並んでいる。そして、四角形の第１主面１ａには、一対の辺（第６辺）のそれぞれに沿ってのみ複数の第１パッド（第１電極パッド）１ｃが形成されている。また、本実施の形態１のマルチチップモジュール８では、この辺（第６辺）と交差する一対の辺（第５辺）側には第１パッド１ｃは形成されていない。

また、第１半導体チップ１上には第２半導体チップ２が接着剤６を介して積層されている。尚、この接着剤６は、フィルム状の接着材である。また、第１半導体チップ１の第１主面１ａ上に、複数の第１パッド１ｃの内側に位置するように、第１半導体チップ１の外形寸法よりも小さい第２主面２ａを有した第２半導体チップ２が接着剤６を介してフェイスアップ実装されている。すなわち、上段側の半導体チップ（第２半導体チップ２）の裏面（第２裏面２ｂ）が下段側の半導体チップ（第１半導体チップ１）の主面（第１主面１a）と対向するように、下段の半導体チップ上に搭載されている。

なお、上段チップ（２段目チップ）である第２半導体チップ２の平面形状は、一対の辺（第３辺）と、この辺（第３辺）と交差する一対の辺（第４辺）とを有する四角形から成り、第３辺は配線基板７の第１辺と並んでおり、第４辺は配線基板７の第２辺と並んでいる。そして、四角形の第２主面２ａには、各辺（第３辺及び第４辺）に沿って複数の第２パッド（第２電極パッド）２ｃが周縁部に形成されている。

また、第１半導体チップ１の複数の第１パッド１ｃとこれらに対応する配線基板７の複数のボンディングリード（第１ボンディングリード）７ｃとがそれぞれ複数の第１接続手段（第１ワイヤ）３ａによって電気的に接続されており、さらに第２半導体チップ２の複数の第２パッド２ｃとこれらに対応する配線基板７の複数のボンディングリード（第２ボンディングリード）７ｃとがそれぞれ複数の第２接続手段（第２ワイヤ）３ｂによって電気的に接続されている。尚、本実施の形態１における第１及び第２接続手段のそれぞれはワイヤであり、例えば金（Ａｕ）から成る。

また、図２及び図３に示すように配線基板７の表面７ａ上には、第１半導体チップ１、第２半導体チップ２、複数の第１接続手段３ａ及び複数の第２接続手段３ｂを封止する封止体４が形成されている。この封止体４は、図２７に示すモールドレジン（樹脂）１０から成るものである。また、図２に示すように、第１パッド１ｃ及び第２パッド２ｃ上には、金バンプ３ｃが形成されている。これは、ワイヤボンディング工程において、ワイヤの一端部を放電させることで形成されたボール状の金バンプ３ｃであり、ワイヤとパッド（第１パッド１ｃ、第２パッド２ｃ）との接続性を向上させるためである。また、図３に示すように、後に説明する逆ボンディング方式を適用する場合は、配線基板７のボンディングリード７ｃ上だけでなく、半導体チップのパッド上にも金バンプ３ｃを形成している。この理由については、後ほど説明する。

また、配線基板７の裏面７ｂには、マルチチップモジュール８の複数の外部端子である半田ボール５が格子状に配置されて設けられている。

なお、図１に示すように本実施の形態１のマルチチップモジュール８では、第２半導体チップ２は、第２半導体チップ２の端部（端面、側面）と第１半導体チップ１の端部（端面、側面）との距離（Ｌ１，Ｌ２）が第１半導体チップ１の端部（端面、側面）と配線基板７のボンディングリード７ｃの端部との距離（Ｍ１，Ｍ２）よりもそれぞれ長くなるように、第１半導体チップ１の第１主面１ａ上に搭載されている（Ｌ１＞Ｍ１，Ｌ２＞Ｍ２）。尚、本実施の形態におけるＬ１の距離は約０．５ｍｍ、Ｌ２の距離は約０．６ｍｍ、Ｍ１の距離は約０．１ｍｍ、Ｍ２の距離は約０．３ｍｍであり、Ｌ１及びＬ２のそれぞれは、何れもＭ１及びＭ２の距離よりも長い。また、図１に示すように、下段チップ（１段目チップ）の半導体チップ１の平面形状は長方形である。そのため、第１半導体チップ１の第５辺と配線基板７の第１辺に沿って形成されたボンディングリード７ｃの端部との距離（Ｍ１）は、第１半導体チップ１の第６辺と配線基板７の第２辺に沿って形成されたボンディングリード７ｃの端部との距離（Ｍ２）よりも短い。

すなわち、マルチチップモジュール８は、その小型化によって配線基板７の外形寸法が小さいものであり、その結果、下段側の第１半導体チップ１の端部とその外側に配置された配線基板７のボンディングリード７ｃとの距離が短く設定されたものであり、さらに、上段側の第２半導体チップ２の外形寸法が下段側の第１半導体チップ１の外形寸法に比べて小さい構造のものである。

このような構造のマルチチップモジュール８において、第２半導体チップ２の複数の第２パッド２ｃとこれらに対応する配線基板７の複数のボンディングリード７ｃとを電気的に接続する複数の第２接続手段（ワイヤ）３ｂが、部分的に逆ボンディング方式によって形成されている。ここで、逆ボンディング方式とは、配線基板のボンディングリードにワイヤの一端部を接続した後、ワイヤの一端部とは反対側の他端部を半導体チップのパッドに接続することである。

すなわち、マルチチップモジュール８の組み立てのワイヤボンディング工程において、上段側の第２半導体チップ２の複数の第２パッド２ｃと、これらに対応する配線基板７の複数のボンディングリード７ｃをワイヤボンディングする際に、まず、配線基板７のボンディングリード７ｃに第２ワイヤ３ｂの一端部を接続し、その後、第２ワイヤ３ｂの一端部とは反対側の他端部を第２半導体チップ２の第２パッド２ｃに接続するものである。このとき、半導体チップ（第２半導体チップ２）のパッド（第２パッド２ｃ）上には、金（Ａｕ）から成るバンプ３ｃが形成されている。これにより、ワイヤとパッドとの接続性を向上することができる。また、ワイヤの一部が半導体チップの主面と接触するのを抑制できる。

ここで、図２８と図２９を用いて、正ボンディングを行った時と逆ボンディングを行った時のそれぞれのワイヤ形状の特徴について説明する。図２８は正ボンディングを行った後のワイヤ３の形状の一例を示すものであり、一方、図２９は逆ボンディングを行った後のワイヤ３の形状の一例を示すものである。

図２８に示すように、正ボンディングでは１ｓｔ側が半導体チップ１３のパッド１３ｂであり、２ｎｄ側が配線基板７のボンディングリード７ｃとなる。その際、まず、ワイヤ３の一端部を半導体チップ１３のパッド１３ｂに接続し、接続後、ワイヤ３を略直上に引き上げ、所定の高さでワイヤ３を略水平に引き出した後、２ｎｄ側として配線基板７のボンディングリード７ｃに向けてワイヤ３を斜めに打ち降ろしてボンディングリード７ｃにワイヤ３の他端部を接続する。したがって、正ボンディングでは、半導体チップ１３のパッド１３ｂ上におけるワイヤ３と半導体チップ１３の主面１３ａとの成す角度（θ１）は、略直角であり、配線基板７のボンディングリード７ｃ上におけるワイヤ３と配線基板７の表面７ａとの成す角度（θ２）より大きくなる（θ１＞θ２）。

一方、図２９に示す逆ボンディングでは、１ｓｔ側が配線基板７のボンディングリード７ｃであり、２ｎｄ側が半導体チップ１３のパッド１３ｂとなる。その際、まず、ワイヤ３の一端部を配線基板７のボンディングリード７ｃに接続し、接続後、ワイヤ３を略直上に引き上げ、所定の高さでワイヤ３を略水平に引き出した後、２ｎｄ側として半導体チップ１３のパッド１３ｂに向けてワイヤ３を引き出してパッド１３ｂ上の金バンプ３ｃにワイヤ３の他端部を接続する。したがって、逆ボンディングでは、配線基板７のボンディングリード７ｃ上におけるワイヤ３と配線基板７の表面７ａとの成す角度（θ４）は、略直角（急峻な角度）であり、半導体チップ１３のパッド１３ｂ上におけるワイヤ３と半導体チップ１３の主面１３ａとの成す角度（θ３）より大きくなる（θ４＞θ３）。

また、別の言い方をすると、正ボンディング（図２８）と逆ボンディング（図２９）のそれぞれの１ｓｔ側において、１ｓｔボンド点から最も近いワイヤ３の折り曲げ点３ｄまでの距離は、正ボンディングよりも逆ボンディングの方が長い。

以上のように本実施の形態１のマルチチップモジュール８では、図３に示すように、配線基板７のボンディングリード７ｃからワイヤ３を略直上（急峻）に引き上げる逆ボンディングを採用することで、下段側の第１半導体チップ１の端部とその外側に配置された配線基板７のボンディングリード７ｃとの距離が短く設定された構造であっても、ワイヤボンディングを行うことが可能になる。

すなわち、本実施の形態１の図１及び図３に示すように、第２半導体チップ２（上段）の端部と第１半導体チップ１（下段）の端部との距離（Ｌ１、Ｌ２）が第１半導体チップ１の端部と配線基板７のボンディングリード７ｃとの距離（Ｍ１，Ｍ２）よりも長い構造では、上段側の半導体チップ（第２半導体チップ２）のパッド（第２パッド２ｃ）と配線基板７のボンディングリード（第２ボンディングリード）７ｃとを電気的に接続するワイヤを、逆ボンディング方式により形成することが好ましい。

この結果、下段側の第１半導体チップ１の端部と第２ワイヤ３ｂとの間にクリアランスを大きく設けることができ、下段側の第１半導体チップ１とワイヤ３のショートを防止することができる。

また、配線基板７のボンディングリード７ｃに対して第２ワイヤ３ｂを逆ボンディングすることで、下段の第１半導体チップ１と配線基板７の端部との隙間が狭くても上段の第２半導体チップ２とボンディングリード７ｃを第２ワイヤ３ｂで接続することができ、したがって、配線基板７の小型化を図ることができる。その結果、マルチチップモジュール８の小型化を図ることができる。

なお、本実施の形態１のマルチチップモジュール８では、図１〜図３に示すように、第２半導体チップ２の第２パッド２ｃと配線基板７のボンディングリード７ｃとを接続する複数の第２ワイヤ３ｂにおいて、逆ボンディングと正ボンディングの両者が適用されている。

すなわち、複数の第２ワイヤ３ｂは、複数の第２ワイヤ３ｂそれぞれのボンディングリード７ｃ上における第２ワイヤ３ｂと配線基板７の表面７ａとの成す角度が、複数の第２ワイヤ３ｂそれぞれの第２半導体チップ２の第２パッド２ｃ上における第２ワイヤ３ｂと第２半導体チップ２の第２主面２ａとの成す角度より大きいワイヤ（第２逆ボンディングワイヤ）と、複数の第２ワイヤ３ｂそれぞれのボンディングリード７ｃ上における第２ワイヤ３ｂと配線基板７の表面７ａとの成す角度が、複数の第２ワイヤ３ｂそれぞれの第２半導体チップ２の第２パッド２ｃ上における第２ワイヤ３ｂと第２半導体チップ２の第２主面２ａとの成す角度より小さいワイヤ（第２正ボンディングワイヤ）３とを含んでいる。

一方、配線基板７の表面７ａに形成されたボンディングリード（第１ボンディングリード、第２ボンディングリード）は、各辺（第１辺、第２辺）に沿って形成されているが、逆ボンディング方式により形成されたワイヤ（第１逆ボンディングワイヤ、第２逆ボンディングワイヤ）と接続されるボンディングリードは配線基板７の第１辺に沿って形成され、正ボンディング方式により形成されたワイヤ（第１正ボンディングワイヤ、第２正ボンディングワイヤ）と接続されるボンディングリードは配線基板７の第２辺に沿って形成されている。

つまり、本実施の形態１のマルチチップモジュール８では、対向する１組の２辺に対応して逆ボンディングまたは正ボンディングが使い分けされている。例えば、図１に示すマルチチップモジュール８では、その上下方向（Ｂ−Ｂ断面の方向）の対向する２辺（第１辺）に、図３に示すように逆ボンディングが適用されており、一方、左右方向（Ａ−Ａ断面の方向）の対向する２辺（第２辺）に、図２に示すように正ボンディングが適用されている。

これは、上記したように、第２半導体チップ２の端部と第１半導体チップ１の端部との距離が第１半導体チップ１の端部と配線基板７のボンディングリード７ｃの端部との距離よりも大きい場合には、逆ボンディング方式を適用することが好ましいが、逆ボンディング方式により形成されたワイヤ（第１逆ボンディングワイヤ、第２逆ボンディングワイヤ）は、正ボンディング方式により形成されたワイヤ（第１正ボンディングワイヤ、第２正ボンディングワイヤ）よりも、強度が低い。そのため、後の封止体を形成する工程において、樹脂の充填圧力により、逆ボンディング方式により形成されたワイヤは流されやすい。

そこで、本実施の形態では、第２半導体チップ２の第２パッド２ｃと接続されるワイヤは、全て逆ボンディング方式により形成せずに、第２半導体チップ２の第４辺に沿って形成された第２パッド２ｃと配線基板７の第２辺に沿って形成されたボンディングリード（第２ボンディングリード）７ｃは、正ボンディング方式により形成されたワイヤを介して電気的に接続している。

これは、下段の半導体チップ（第１半導体チップ１）の平面形状が長方形であるために、第１半導体チップ１の長辺側の端部（第６辺）と配線基板７の第２辺に沿って形成されたボンディングリードの端部との距離（Ｍ２）が、第１半導体チップ１の短辺側の端部（第５辺）と配線基板７の第１辺に沿って形成されたボンディングリードの端部との距離（Ｍ１）よりも大きく、正ボンディング方式を適用したとしても、第１半導体チップ１とワイヤ（第２正ボンディングワイヤ）との接触が起き難いためである。

また、下段の第１半導体チップ１の第１パッド１ｃと配線基板７のボンディングリード７ｃとを接続する複数の第１ワイヤ３ａでは、複数の第１ワイヤ３ａそれぞれのボンディングリード７ｃ上における第１ワイヤ３ａと配線基板７の表面７ａとの成す角度が、複数の第１ワイヤ３ａそれぞれの第１半導体チップ１の第１パッド１ｃ上における第１ワイヤ３ａと第１半導体チップ１の第１主面１ａとの成す角度より小さくなっている。

すなわち、本実施の形態では、複数の第１ワイヤ３ａが全て正ボンディングによってワイヤボンディングされている。その際、正ボンディングが行われるため、第１半導体チップ１の端部とボンディングリード７ｃとの距離が長い方（Ｍ２）の配線基板７の辺側のみにおいて第１ワイヤ３ａが形成されている。つまり、図１に示す構造の左右方向（Ａ−Ａ断面の方向）の対向する２辺側のみにおいて、図２に示すように第１ワイヤ３ａにより正ボンディングが行われている。

これにより、本実施の形態１のマルチチップモジュール８に形成された複数の第１ワイヤ３ａは、全て正ボンディングを採用した接続となっている。

また、マルチチップモジュール８では、図２及び図３に示すように第２半導体チップ２の厚さは第１半導体チップ１の厚さより厚くなっている。すなわち、上段の第２半導体チップ２は、その厚さが下段の第１半導体チップ１よりも厚い。例えば、第２半導体チップ２の厚さが１４０μｍであり、一方、第１半導体チップ１の厚さが９０μｍである。

このように上段に下段よりも厚い第２半導体チップ２を搭載することで、正ボンディングが行われている辺側のワイヤショート（第２ワイヤ３ｂと下段の第１半導体チップ１のワイヤショート）の発生を防止することができる。すなわち、正ボンディングが行われている辺側では、逆ボンディングが行われている辺側に比べて第２ワイヤ３ｂと下段の第１半導体チップ１との間に所定のクリアランスは確保されているが、マルチチップモジュール８の小型化やチップシュリンクにより大きなクリアランスは確保困難となっているため、上段の第２半導体チップ２を厚くして高い位置から第２ワイヤ３ｂを打ち降ろすことで、第２ワイヤ３ｂと下段の第１半導体チップ１とのクリアランスを確保している。

なお、より高い位置から第２ワイヤ３ｂを打ち降ろすという意味では、上段の第２半導体チップ２のチップ厚は厚くせずに第２ワイヤ３ｂの立ち上がり部分を高くすることも考えられるが、第２ワイヤ３ｂの立ち上がり部分を高くすると、樹脂モールド時のワイヤ流れの影響を受け易くなるため、第２ワイヤ３ｂの立ち上がり部分を高くすることは好ましくない。したがって、本実施の形態１のマルチチップモジュール８では、上段の第２半導体チップ２の厚さを下段の第１半導体チップ１の厚さより厚くしている。

また、マルチチップモジュール８では、配線基板７の四角形の表面７ａの各辺の周縁部に沿って配置された複数のボンディングリード７ｃは、一列で配置されている。これは、下段の第１半導体チップ１の端部と配線基板７の端部との距離が短いため、ボンディングリード７ｃを複数列で配置することはスペース的に困難であり、したがって、複数のボンディングリード７ｃが一列に並んで配置されている。

また、マルチチップモジュール８では、第１半導体チップ１及び第２半導体チップ２が接着剤６によってダイボンディングされている。すなわち、第１半導体チップ１及び第２半導体チップ２のダイボンド材として、接着剤６が用いられている。これは、特に、下段の第１半導体チップ１の端部とボンディングリード７ｃとが近くに配置されているため、ダイボンド材としてペースト材を用いた際の第１半導体チップ１からのはみ出しによるペースト材の流れ出しを無くすためであり、したがって、ダイボンド材として接着剤６を用いることで、ダイボンド材の流れ出しによるボンディングリード７ｃへの付着を防ぐことができる。

なお、このことは、上段の第２半導体チップ２からのダイボンド材の流れ出しによる第１半導体チップ１の第１パッド１ｃへのダイボンド材の付着についても同様の効果を得ることができる。

次に、本実施の形態１の半導体装置（マルチチップモジュール８）の組み立て手順を、図４に示すプロセスフロー図に沿って説明する。図４は図１の半導体装置の製造方法の一例を示すプロセスフロー図、図５は図１の半導体装置に組み込まれる配線基板の構造の一例を示す平面図、図６は図５のＡ−Ａ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図７は図５のＢ−Ｂ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。また、図８は図４に示す製造方法の第１ダイボンドにおける下段チップのダイボンディング状態の一例を示す平面図、図９は図８のＡ−Ａ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図１０は図８のＢ−Ｂ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。また、図１１は図４に示す製造方法の第２ダイボンドにおける上段チップのダイボンディング状態の一例を示す平面図、図１２は図１１のＡ−Ａ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図１３は図１１のＢ−Ｂ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。また、図１４は図４に示す製造方法の第１ワイヤボンドにおける下段チップのワイヤボンディング状態の一例を示す平面図、図１５は図１４のＡ−Ａ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図１６は図１４のＢ−Ｂ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。また、図１７は図４に示す製造方法の第２ワイヤボンドにおける上段チップの正ボンディングのワイヤボンディング状態の一例を示す平面図、図１８は図１７のＡ−Ａ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図１９は図１７のＢ−Ｂ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。また、図２０は図４に示す製造方法の第２ワイヤボンドにおける上段チップの逆ボンディングのワイヤボンディング状態の一例を示す平面図、図２１は図２０のＡ−Ａ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図２２は図２０のＢ−Ｂ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。また、図２３は図４に示す製造方法における樹脂封止後の構造の一例を示す断面図、図２４は図４に示す製造方法におけるボール付け後の構造の一例を示す断面図、図２５は図４に示す製造方法における基板切断後の構造の一例を示す断面図、図２６は図４に示す製造方法の樹脂封止工程における樹脂充填方向の一例を示す部分断面図、図２７は図２６の樹脂充填方向の一例を示す部分平面図である。

まず、図示しない半導体ウェハにバックグラインドを施して半導体ウェハを薄型化し、その後、ウェハ裏面にダイボンド材である接着剤６を貼り付ける。その後、半導体ウェハをダイシングして個々のチップを取得する。

その後、図４のステップＳ１に示す基板準備を行う。ここでは、図５、図６及び図７に示す配線基板７を準備する。すなわち、複数のボンディングリード７ｃが周縁部に形成された表面７ａ、及び表面７ａと反対側の裏面７ｂを有する配線基板７を準備する。なお、複数のボンディングリード７ｃは、四角形の表面７ａの周縁部に、各辺に沿って一列に並んで形成されており、したがって、各辺のボンディングリード７ｃ列によって略四角形が形成されている。配線基板７の表面７ａは、絶縁膜であるソルダレジスト膜７ｄによって覆われているが、各ボンディングリード７ｃは、ソルダレジスト膜７ｄの開口部７ｅに露出している。

その後、ステップＳ２に示す第１ダイボンドを行う。すなわち、図８、図９及び図１０に示すように、下段の第１半導体チップ１のダイボンディングを行う。ここでは、複数の第１パッド１ｃが形成された第１主面１ａを有する第１半導体チップ１を、配線基板７の略四角形に配置された複数のボンディングリード７ｃの内側に位置するように、配線基板７の表面７ａ上に搭載する。その際、図９に示すように第１半導体チップ１の裏面１ｂには予め接着剤６が貼り付けられており、配線基板７の表面７ａ上に第１半導体チップ１を配置した後、熱圧着によって第１半導体チップ１の裏面１ｂと配線基板７の表面７ａとを接合する。なお、第１半導体チップ１の第１主面１ａには、図１に示すように、その１組の対向する２辺の周縁部それぞれに、それぞれの辺に沿って複数の第１パッド１ｃが形成されている。

第１半導体チップ１の搭載により、図１中の配線基板７の上下方向（Ｂ−Ｂ断面の方向）の辺側における第１半導体チップ１の端部とボンディングリード７ｃとの距離（Ｍ１）は、図１中の配線基板７の左右方向（Ａ−Ａ断面の方向）の辺側における第１半導体チップ１の端部とボンディングリード７ｃとの距離（Ｍ２）より短くなっている（Ｍ１＜Ｍ２）。

その後、ステップＳ３に示す第２ダイボンドを行う。すなわち、図１１、図１２及び図１３に示すように、上段の第２半導体チップ２のダイボンディングを行う。ここでは、複数の第２パッド２ｃが形成され、かつ第１半導体チップ１の第１主面１ａの外形寸法よりも小さい第２主面２ａを有する第２半導体チップ２を、第１半導体チップ１の第１主面１ａの対向する１組の辺それぞれに沿って設けられた複数の第１パッド１ｃの内側（間）に位置するように、第１半導体チップ１上に搭載する。このとき、第２半導体チップ２の主面（第２主面）２ａにおける中心部を、第１半導体チップ１の主面（第１主面）１ａにおける中心部からも第１半導体チップ１の一対の辺（第５辺）のうち、一方の辺側にずらして搭載している。これは、第２半導体チップ２の第２主面２ａに形成（特に第４辺に沿って形成）された第２パッド２ｃの形成箇所が、配線基板７のボンディングリード（第２ボンディングリード）７ｃの形成箇所と一致していないためである。そのため、第２半導体チップ２の中心部をずらして積層しない場合、第１半導体チップ１の第６辺に沿って形成された第１パッド１ｃと配線基板７の第２辺に沿って形成された第１ボンディングリード７ｃとを電気的に接続するワイヤ（第１正ボンディングワイヤ）３と、第２半導体チップ２の第４辺に沿って形成された第２パッド２ｃと配線基板７の第２辺に沿って形成された第２ボンディングリード７ｃとを電気的に接続するワイヤ（第２正ボンディングワイヤ）３とが平面的に重なる部分が生じる。そして、後の封止体を形成する工程において、樹脂の充填圧力により流されたワイヤ同士が接触する恐れがある。そこで、本実施の形態では、第２半導体チップ２の主面（第２主面）２ａにおける中心部を、第１半導体チップ１の主面（第１主面）１ａにおける中心部から第１半導体チップ１の一対の辺（第５辺）のうち、一方の辺側にずらして搭載している。これにより、第２半導体チップ２と配線基板７と電気的に接続されるワイヤ３が、第１半導体チップ１と配線基板７とを電気的に接続するワイヤ３と、平面的に重ならなくなり、樹脂封止体を形成する工程において、ワイヤ同士が接触するのを抑制できる。また、図１２に示すように第２半導体チップ２の裏面２ｂにも予め接着剤６が貼り付けられており、第１半導体チップ１の第１主面１ａ上に第２半導体チップ２を配置した後、熱圧着によって第２半導体チップ２の裏面２ｂと第１半導体チップ１の第１主面１ａとを接合する。なお、第１半導体チップ１の第１主面１ａには、対向する１組の２つの辺の周縁部それぞれに、それぞれの辺に沿って複数の第１パッド１ｃが形成されている。

第２半導体チップ２の搭載により、図１に示すように第２半導体チップ２の端部と第１半導体チップ１の端部との距離（Ｌ１，Ｌ２）が、第１半導体チップ１の端部と配線基板７のボンディングリード７ｃとの距離（Ｍ１，Ｍ２）よりもそれぞれ長くなっている（Ｌ１＞Ｍ１，Ｌ２＞Ｍ２）。

その後、ステップＳ４に示す第１ワイヤボンドを行う。すなわち、図１４、図１５及び図１６に示すように、下段の第１半導体チップ１のワイヤボンディングを行う。ここでは、第１半導体チップ１の複数の第１パッド１ｃとこれらに対応する配線基板７の複数のボンディングリード７ｃとを、複数の第１ワイヤ３ａを介してそれぞれ電気的に接続する。その際、まず、ワイヤ３の一端部を第１半導体チップ１の第１パッド１ｃに接続し、その後、ワイヤ３の他端部を配線基板７のボンディングリード７ｃに接続する正ボンディングを行う。つまり、本実施の形態１のマルチチップモジュール８では、下段の第１半導体チップ１については、対向する一方向（Ａ−Ａ断面の方向）の２辺のみに複数の第１パッド１ｃが設けられているため、この方向に対して、正ボンディングのみによってワイヤボンディングを行って第１パッド１ｃとボンディングリード７ｃとを接続する。

その後、ステップＳ５に示す第２ワイヤボンドを行う。すなわち、図１７〜図２２に示すように、上段の第２半導体チップ２のワイヤボンディングを行う。ここでは、第２半導体チップ２の複数の第２パッド２ｃとこれらに対応する配線基板７の複数のボンディングリード７ｃとを、複数の第２ワイヤ３ｂを介してそれぞれ電気的に接続する。その際、第２半導体チップ２においては、第２パッド２ｃが第２主面２ａの４辺に沿って周縁部に形成されており、各辺ごとに正ボンディングと逆ボンディングとを使い分けてボンディングする。

そこで、第２半導体チップ２においては、下段の第１半導体チップ１で正ボンディングを行った対向する２辺と同じ側の対向する２辺に対しては、同様に正ボンディングを行い、これらの２辺と交差する方向の対向する２辺に対しては逆ボンディングを行う。

したがって、図１７、図１８及び図１９に示すように、まず、第１半導体チップ１で正ボンディングを行った２辺と同じ側の２辺に対して正ボンディングを行い、その後、図２０、図２１及び図２２に示すように、これらの２辺と交差する方向の対向する２辺に対して逆ボンディングを行う。その際、正ボンディングでは、まず、ワイヤ３の一端部を第２半導体チップ２の第２パッド２ｃに接続し、その後、ワイヤ３の他端部を配線基板７のボンディングリード７ｃに接続する。一方、逆ボンディングでは、まず、ワイヤ３の一端部を配線基板７のボンディングリード７ｃに接続し、その後、ワイヤ３の他端部を第２半導体チップ２の第２パッド２ｃに接続する。

なお、図２２に示すように、逆ボンディングでワイヤ３の他端部が接続される第２半導体チップ２の第２パッド２ｃについては、逆ボンディング前にその第２パッド２ｃ上にスタッドバンプと呼ばれる金バンプ３ｃを予め接続しておき、逆ボンディングの際にはワイヤ３の他端部をこの金バンプ３ｃに接続する。

その際、金バンプ３ｃの接続については、ステップＳ５の第２ワイヤボンド工程の最初の段階で、逆ボンディングが行われる全ての第２パッド２ｃに対して予めまとめて形成してもよいし、もしくは逆ボンディングが行われる個々の第２パッド２ｃに対して、それぞれの第２パッド２ｃに対する一連の逆ボンディング動作の中で形成してもよい。

第２ワイヤボンド終了後、ステップＳ６に示す樹脂封止を行う。すなわち、トランスファモールドによって図２３に示す封止体４を形成し、配線基板７上の第１半導体チップ１、第２半導体チップ２、複数の第１ワイヤ３ａ及び複数の第２ワイヤ３ｂをモールドレジン（樹脂）１０から成る封止体４で封止する。

なお、図３６に示す比較例の半導体装置１５のように、上段側の半導体チップ１３の外形寸法が下段側の半導体チップ１３の外形寸法に比べ小さく、かつ下段側の半導体チップ１３の端部と配線基板７のボンディングリード７ｃとの距離が近く、さらに上段側の半導体チップ１３のパッド１３ｂとボンディングリード７ｃの距離が長い場合、チップとのワイヤショートが発生し易い。

このワイヤショートの対策として、単に、全てのワイヤ３を逆ボンディングにすることが考えられる。

しかしながら、図２９に示すように、逆ボンディング方式により形成されるワイヤと半導体チップとの間隔（隙間）は、図２８に示すように、正ボンディング方式により形成されるワイヤと半導体チップの端部との間隔（隙間）よりも大きくなる。これにより、逆ボンディング方式でワイヤを形成した場合、この隙間に流れ込む樹脂の量が多くなり、ワイヤ流れが正ボンディング方式で形成したワイヤよりも生じ易いことを本願発明者は見出した。

そこで、本実施の形態１のマルチチップモジュール８では、単に、全てのワイヤ３を逆ボンディングにするのではなく、図１〜図３に示すように逆ボンディングと正ボンディングの両者を採用するとともに、マルチチップモジュール８の組み立ての樹脂封止工程におけるモールド時のモールドレジン１０を供給する方向（充填方向）を考慮している。

すなわち、図２６及び図２７に示すように、図４のステップＳ６の樹脂封止工程において、複数の第２ワイヤ３ｂのうち、一端部を配線基板７のボンディングリード７ｃに接続した後、他端部を第２半導体チップ２の第２パッド２ｃに接続するワイヤボンディングが行われるボンディングリード７ｃ列に対応した配線基板７の辺側からモールド金型９のキャビティ９ｂ内にモールドレジン（樹脂）１０を充填する。つまり、配線基板７の４つの辺のうち、逆ボンディングが行われるボンディングリード７ｃ列に対応した配線基板７の辺（一対の第１辺のうちの一方の辺）側からキャビティ９ｂ内にモールドレジン１０を充填する。

したがって、モールド金型９において、逆ボンディングが行われるボンディングリード７ｃ列に対応した配線基板７の辺側に複数のゲート９ｃが設けられた構造となっており、これにより、レジン充填時には、図２６及び図２７に示す充填方向１１にモールドレジン１０を注入することができる。すなわち、モールド金型９を、逆ボンディングが行われるボンディングリード７ｃ列に対応した配線基板７の辺側に複数のゲート９ｃが設けられた構造とすることで、複数の第２ワイヤ３ｂのうち、図２７に示す逆ボンディングが行われた第２ワイヤ３ｂのワイヤリング方向１４（図１に示すＢ−Ｂ断面と同方向）に沿ってモールドレジン１０を図２６のキャビティ９ｂ内に注入することができる。

なお、モールド金型９は、封止体４を形成する凹部であるキャビティ９ｂを有した上型９ａと、配線基板７を配置する金型面９ｅを有した下型９ｄと、モールドレジン１０のキャビティ９ｂへの注入口を備えたゲート９ｃと、ゲート９ｃに連通してモールドレジン１０を案内する流路であるランナ９ｇと、モールドレジン１０をランナ９ｇに送り出すポット９ｆとを有している。

図２６及び図２７では、多数個取り用の配線基板７に対して樹脂モールドを行う場合を示している。つまり、図２６に示すキャビティ９ｂ内に配線基板７を配置した状態で、図２７に示す配線基板７のモールドエリア７ｆに対して、逆ボンディングが行われたボンディングリード７ｃ列に対応した配線基板７の辺側に設けられた複数のゲート９ｃから、逆ボンディングが行われた第２ワイヤ３ｂのワイヤリング方向１４に沿うような充填方向１１となるようにモールドレジン１０を注入している。

このように逆ボンディングが行われるボンディングリード７ｃ列に対応した配線基板７の辺側からモールドレジン１０を充填することで、第２ワイヤ３ｂと下段の第１半導体チップ１のワイヤショートを低減することができるとともに、樹脂モールド時の逆ボンディングが行われた第２ワイヤ３ｂへのレジン抵抗を減らすことができるため、逆ボンディングが行われた第２ワイヤ３ｂのワイヤ流れを低減することができる。

レジン充填完了後、モールドレジン１０を硬化させることで、図２３に示す一括した封止体４を形成することができる。

次に、樹脂封止工程後、図４のステップＳ７に示すボール付けを行う。すなわち、図２４に示すように、配線基板７の裏面７ｂに複数の外部端子である半田ボール５を形成する。

その後、ステップＳ８に示す基板切断（個片化）を行う。すなわち、図２５に示すように、配線基板７と封止体４を切断して個片化を行い、マルチチップモジュール８の組み立て完了となる。

本実施の形態１のマルチチップモジュール８の組み立てにおいても、第２半導体チップ２（上段）の端部と第１半導体チップ１（下段）の端部との距離が第１半導体チップ１の端部と配線基板７のボンディングリード７ｃとの距離よりも長い場合に、第２半導体チップ２と接続する複数の第２ワイヤ３ｂを逆ボンディング方式とすることで、第１半導体チップ１の外側の狭い領域において第２ワイヤ３ｂを急峻に立ち上がらせることができる。

これにより、下段側の第１半導体チップ１の端部と第２ワイヤ３ｂとの間にクリアランスを大きく設けることができ、下段側の第１半導体チップ１とワイヤ３のショートを防止することができる。

（実施の形態２）
図３０は本発明の実施の形態２の半導体装置の構造の一例を封止体を透過して示す平面図、図３１は図３０のＡ−Ａ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図３２は図３０のＢ−Ｂ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。また、図３３は図３０に示す半導体装置の製造方法の第１ワイヤボンドにおける下段チップのワイヤボンディング状態の一例を示す平面図、図３４は図３３のＡ−Ａ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図３５は図３３のＢ−Ｂ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。

本実施の形態２の半導体装置は、実施の形態１のマルチチップモジュール８と同様に、第１半導体チップ１と、主面２ａが第１半導体チップ１より小さな第２半導体チップ２とが積層されたマルチチップモジュール１２であり、正ボンディングと逆ボンディングの両者が採用されたものである。

図１に示す実施の形態１のマルチチップモジュール８では、第１半導体チップ１と接続される複数の第１ワイヤ３ａが１つの方向（Ａ−Ａ断面の方向）のみに沿って形成されているのに対して、本実施の形態２のマルチチップモジュール１２では、第１半導体チップ１と接続される複数の第１ワイヤ３ａが交差する２つの方向（Ａ−Ａ断面の方向とＢ−Ｂ断面の方向）に沿って形成されている。

すなわち、下段の第１半導体チップ１においてその主面１ａに形成された複数の電極である第１パッド１ｃが、主面１ａの４辺のそれぞれの各周縁部に沿って設けられており、これらの第１パッド１ｃと、第１半導体チップ１の４辺それぞれに対応して設けられた配線基板７の複数のボンディングリード７ｃとが第１ワイヤ３ａによって電気的に接続されている。つまり、下段の第１半導体チップ１と配線基板７のボンディングリード７ｃとを接続する複数の第１ワイヤ３ａが、第１半導体チップ１の４辺それぞれに複数本形成されている。

その際、マルチチップモジュール１２では、第１半導体チップ１の４辺それぞれに形成された第１ワイヤ３ａのうち、図３０のＢ−Ｂ断面の方向に沿って形成された複数の第１ワイヤ３ａが、図３２に示すように逆ボンディングによって形成され、一方、図３０のＡ−Ａ断面の方向に沿って形成された複数の第１ワイヤ３ａが、図３１に示すように正ボンディングによって形成されており、逆ボンディングと正ボンディングが各辺に対応して混在している。

言い換えると、複数の第１ワイヤ３ａは、複数の第１ワイヤ３ａそれぞれのボンディングリード７ｃ上における第１ワイヤ３ａと配線基板７の表面７ａとの成す角度（θ２）が、複数の第１ワイヤ３ａそれぞれの第１半導体チップ１の第１パッド１ｃ上における第１ワイヤ３ａと第１半導体チップ１の第１主面１ａとの成す角度（θ１）より小さいワイヤ３（図２８に示す正ボンディング）を含んでいる。加えて、複数の第１ワイヤ３ａそれぞれのボンディングリード７ｃ上における第１ワイヤ３ａと配線基板７の表面７ａとの成す角度（θ４）が、複数の第１ワイヤそれぞれの第１半導体チップ１の第１パッド１ｃ上における第１ワイヤ３ａと第１半導体チップ１の第１主面１ａとの成す角度（θ３）より大きいワイヤ３（図２９に示す逆ボンディング）とを含んでおり、正ボンディングと逆ボンディングの両者を含んでいる。

なお、上段の第２半導体チップ２と接続する複数の第２ワイヤ３ｂは、実施の形態１のマルチチップモジュール８と同様である。すなわち、第２ワイヤ３ｂについては、図３０の上下方向（Ｂ−Ｂ断面の方向）の第２半導体チップ２の対向する２辺には、図３２に示すように逆ボンディングが適用されており、一方、図３０の左右方向（Ａ−Ａ断面の方向）の第２半導体チップ２の対向する２辺には、図３１に示すように正ボンディングが適用されている。

したがって、本実施の形態２のマルチチップモジュール１２においては、第１半導体チップ１及び第２半導体チップ２の両者とも、図３０の上下方向（Ｂ−Ｂ断面の方向）の対向する２辺には、図３２に示すように逆ボンディングが適用されており、一方、図３０の左右方向（Ａ−Ａ断面の方向）の対向する２辺には、図３１に示すように正ボンディングが適用されている。

このようにマルチチップモジュール１２では、４辺それぞれにおいて上段側の第２ワイヤ３ｂと下段側の第１ワイヤ３ａとが形成されている。

ところが、マルチチップモジュール１２においては、マルチチップモジュール８と同様に、配線基板７の四角形の表面７ａの各辺の周縁部に沿って配置された複数のボンディングリード７ｃは、一列で配置されている。これは、下段の第１半導体チップ１の端部と配線基板７の端部との距離が短いため、ボンディングリード７ｃを複数列で配置することはスペース的に困難であり、その結果、複数のボンディングリード７ｃを一列に配置せざるを得ない状況となっているためである。

したがって、マルチチップモジュール１２では、上段側の複数の第２ワイヤ３ｂのそれぞれと下段側の複数の第１ワイヤ３ａのそれぞれとを平面的に重ならないように形成する必要がある。

そこで本実施の形態２のマルチチップモジュール１２には、上段側の複数の第２ワイヤ３ｂと下段側の複数の第１ワイヤ３ａとが重ならないような手段が施されている。まず、図３０に示すように、上段側の第２半導体チップ２の複数の第２パッド２ｃが、異なる複数種類のピッチで配置されている。

すなわち、第２半導体チップ２の複数の第２パッド２ｃのピッチが、例えば、第１ピッチ（Ｐ１）と第１ピッチよりは広い第２ピッチ（Ｐ２）等のように複数種類設定されており、広い第２ピッチ（Ｐ２）の間に第１ワイヤ３ａを配置しており、これによって、上段側の複数の第２ワイヤ３ｂと下段側の複数の第１ワイヤ３ａとを平面的に重ならないようにすることができる。

さらに、図３０に示すように上段側の第２半導体チップ２は、この第２半導体チップ２の中心２ｄが第１半導体チップ１の中心１ｄとは異なった位置に偏心するように配置されている。すなわち、下段の第１半導体チップ１の中心１ｄと上段の第２半導体チップ２の中心２ｄとがずれて（偏心して）配置されており、これにより、上段側の複数の第２ワイヤ３ｂと下段側の複数の第１ワイヤ３ａとを平面的に重ならないようにすることができる。

なお、上段側の複数の第２ワイヤ３ｂと下段側の複数の第１ワイヤ３ａとが重ならないような手段（第２パッド２ｃのピッチを変える、あるいは第２半導体チップ２を偏心させて搭載する）については、実施の形態１のマルチチップモジュール８に適用しても良いことは言うまでもない。

本実施の形態２のマルチチップモジュール１２のその他の構造と他の効果については、実施の形態１のマルチチップモジュール８のものと同様であるため、その重複説明は省略する。

次に、本実施の形態２のマルチチップモジュール１２の組み立てについて説明する。マルチチップモジュール１２の組み立ては、実施の形態１のマルチチップモジュール８の組み立てと略同じであるが、実施の形態１と異なる点は、図４に示すプロセスフローのステップＳ４の第１ワイヤボンド工程において、第１ワイヤ３ａの正ボンディングと逆ボンディングを行うことである。

すなわち、ステップＳ４の第１ワイヤボンド工程において、まず、下段の第１半導体チップ１に対して図３４に示すように正ボンディングを行い、正ボンディング終了後、図３５に示すように逆ボンディングを行う。これにより、図３３に示すように下段の第１半導体チップ１に対するワイヤボンディングが完了となる。その後、ステップＳ５の第２ワイヤボンド工程を、同様に、正ボンディング、逆ボンディングの順番で行う。

ただし、本実施の形態２のマルチチップモジュール１２のように、辺ごとに正ボンディングと逆ボンディングが明確に分類されている場合には、先に上下段の正ボンディングを全て行い、その後、上下段の逆ボンディングを行うようにしてもよい。

本実施の形態２のマルチチップモジュール１２の組み立てのその他の工程については、実施の形態１のマルチチップモジュール８のものと同様であるため、その重複説明は省略する。

以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の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。

例えば、前記実施の形態では、半導体装置として、ＲＦ−ＩＣとSecureＩＣを有したマルチチップモジュール８，１２の場合を一例として取り上げて説明したが、前記半導体装置は、マイコンチップとメモリチップを搭載したＳＩＰ（System In Package)等であってもよい。

また、前記実施の形態では、第１半導体チップ１の第１裏面１ｂが配線基板７の表面７ａと対向するように、第１半導体チップ１を配線基板７上に搭載し、接続手段であるワイヤを介して、第１半導体チップ１と配線基板７とを電気的に接続することについて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図３７に示すように、第１半導体チップ１の第１パッド１ｃ上に突起電極（金バンプ）１６を形成しておき、第１半導体チップ１の第１主面１ａが配線基板７の表面７ａと対向するように、この突起電極１６を介して第１半導体チップ１を配線基板７上に搭載してもよい。第１半導体チップ１と配線基板７の間にはアンダーフィル樹脂１７が充填されている。この場合、配線基板７の表面７ａには、図３８に示すように、第１半導体チップ１が搭載されるチップ搭載領域７ｇ内に、第１パッド１ｃと同じピッチでボンディングリード７ｃが形成されているものを使用する。これにより、ワイヤを介して第１半導体チップ１と配線基板７を電気的に接続する構造に比べ、半導体装置の高速化が可能である。

本発明は、複数の半導体チップを有する電子装置に好適である。

本発明の実施の形態１の半導体装置の構造の一例を封止体を透過して示す平面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図１の半導体装置の製造方法の一例を示すプロセスフロー図である。 図１の半導体装置に組み込まれる配線基板の構造の一例を示す平面図である。 図５のＡ−Ａ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図５のＢ−Ｂ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図４に示す製造方法の第１ダイボンドにおける下段チップのダイボンディング状態の一例を示す平面図である。 図８のＡ−Ａ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図８のＢ−Ｂ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図４に示す製造方法の第２ダイボンドにおける上段チップのダイボンディング状態の一例を示す平面図である。 図１１のＡ−Ａ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図１１のＢ−Ｂ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図４に示す製造方法の第１ワイヤボンドにおける下段チップのワイヤボンディング状態の一例を示す平面図である。 図１４のＡ−Ａ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図１４のＢ−Ｂ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図４に示す製造方法の第２ワイヤボンドにおける上段チップの正ボンディングのワイヤボンディング状態の一例を示す平面図である。 図１７のＡ−Ａ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図１７のＢ−Ｂ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図４に示す製造方法の第２ワイヤボンドにおける上段チップの逆ボンディングのワイヤボンディング状態の一例を示す平面図である。 図２０のＡ−Ａ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図２０のＢ−Ｂ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図４に示す製造方法における樹脂封止後の構造の一例を示す断面図である。 図４に示す製造方法におけるボール付け後の構造の一例を示す断面図である。 図４に示す製造方法における基板切断後の構造の一例を示す断面図である。 図４に示す製造方法の樹脂封止工程における樹脂充填方向の一例を示す部分断面図である。 図２６の樹脂充填方向の一例を示す部分平面図である。 本発明の実施の形態の半導体装置の製造方法における正ボンディングの一例を示す部分断面図である。 本発明の実施の形態の半導体装置の製造方法における逆ボンディングの一例を示す部分断面図である。 本発明の実施の形態２の半導体装置の構造の一例を封止体を透過して示す平面図である。 図３０のＡ−Ａ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図３０のＢ−Ｂ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図３０に示す半導体装置の製造方法の第１ワイヤボンドにおける下段チップのワイヤボンディング状態の一例を示す平面図である。 図３３のＡ−Ａ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図３３のＢ−Ｂ線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 比較例の半導体装置の構造を示す断面図である。 本発明の変形例の半導体装置の断面図である。 本発明の変形例の半導体装置における配線基板の平面図である。

符号の説明

１ 第１半導体チップ
１ａ 第１主面
１ｂ 裏面
１ｃ 第１パッド（第１電極パッド）
１ｄ 中心
２ 第２半導体チップ
２ａ 第２主面
２ｂ 裏面
２ｃ 第２パッド（第２電極パッド）
２ｄ 中心
３ ワイヤ
３ａ 第１ワイヤ
３ｂ 第２ワイヤ
３ｃ 金バンプ
３ｄ 折り曲げ点
４ 封止体
５ 半田ボール（外部端子）
６ 接着剤
７ 配線基板（基板）
７ａ 表面（主面）
７ｂ 裏面
７ｃ ボンディングリード
７ｄ ソルダレジスト膜
７ｅ 開口部
７ｆ モールドエリア
７ｇ チップ搭載領域
８ マルチチップモジュール（半導体装置）
９ モールド金型
９ａ 上型
９ｂ キャビティ
９ｃ ゲート
９ｄ 下型
９ｅ 金型面
９ｆ ポット
９ｇ ランナ
１０ モールドレジン（樹脂）
１１ 充填方向
１２ マルチチップモジュール（半導体装置）
１３ 半導体チップ
１３ａ 主面
１３ｂ パッド
１４ ワイヤリング方向
１５ 半導体装置
１６ 突起電極
１７ アンダーフィル樹脂

Claims (11)

1. 複数の第１ボンディングリード及び複数の第２ボンディングリードが形成された表面、及び前記表面と反対側の裏面を有する基板と、
   複数の第１パッドが形成された第１主面、及び前記第１主面とは反対側の第１裏面を有し、前記基板の複数のボンディングリードの内側に位置するように、前記基板の前記表面上に搭載された第１半導体チップと、
   複数の第２パッドが形成され、前記第１半導体チップの外形寸法よりも小さい第２主面、及び前記第２主面とは反対側の第２裏面を有し、前記第１半導体チップの前記複数の第１パッドの内側に位置し、前記第２裏面が前記第１半導体チップと対向するように、前記第１半導体チップ上に搭載された第２半導体チップと、
   前記第１半導体チップの前記複数の第１パッドと前記基板の前記複数の第１ボンディングリードとをそれぞれ電気的に接続する複数の第１接続手段と、
   前記第２半導体チップの前記複数の第２パッドと前記基板の前記複数の第２ボンディングリードとをそれぞれ電気的に接続する複数の第２接続手段と、
   前記第１半導体チップ、前記第２半導体チップ及び前記複数の第２接続手段を封止する封止体と、
   前記基板の前記裏面に設けられた複数の外部端子と、
   を含み、
   前記第２半導体チップは、前記第２半導体チップの端部と前記第１半導体チップの端部との距離が前記第１半導体チップの端部と前記基板の前記ボンディングリードとの距離よりも長くなるように、前記第１半導体チップの前記第１主面上に搭載され、
   前記第２接続手段は、ワイヤであり、
   前記第２ボンディングリード上における前記ワイヤと前記基板の前記表面との成す角度は、前記第２半導体チップの前記第２パッド上における前記ワイヤと前記第２半導体チップの前記第２主面との成す角度より大きいことを特徴とする半導体装置。
2. 請求項１記載の半導体装置において、
   前記基板の前記表面の平面形状は、一対の第１辺と、前記第１辺と交差する一対の第２辺を有する四角形であり、
   前記複数の第２ボンディングリードは、前記基板の前記第１辺に沿って形成され、
   前記第２半導体チップの前記第２主面の平面形状は、前記基板の前記第１辺と並ぶ一対の第３辺と、前記第３辺と交差する一対の第４辺を有する四角形であり、
   前記複数の第２パッドは、前記第２半導体チップの前記第３辺に沿って形成されていることを特徴とする半導体装置。
3. 請求項２記載の半導体装置において、
   前記複数の第２ボンディングリードは、さらに前記第２辺に沿って形成され、
   前記複数の第２パッドは、さらに前記第４辺に沿って形成され、
   前記基板の前記第２辺に沿って形成された前記第２ボンディングリード上における前記ワイヤと前記基板の前記表面との成す角度は、前記第２半導体チップの前記第４辺に沿って形成された前記第２パッド上における前記ワイヤと前記第２半導体チップの前記第２主面との成す角度より小さいことを特徴とする半導体装置。
4. 請求項３記載の半導体装置において、前記第１半導体チップの前記第１主面の平面形状は、前記基板の前記第１辺と並ぶ一対の第５辺と、前記第５辺と交差する一対の第６辺を有する四角形であり、
   前記第１半導体チップの前記第５辺と前記基板の前記第１辺に沿って形成された前記第２ボンディングリードとの距離（Ｍ１）は、前記第１半導体チップの前記第６辺と前記基板の前記第２辺に沿って形成された前記第２ボンディングリードとの距離（Ｍ２）よりも短いことを特徴とする半導体装置。
5. 請求項４記載の半導体装置において、前記第２半導体チップの厚さは、前記第１半導体チップの厚さよりも厚いことを特徴とする半導体装置。
6. （ａ）複数の第１ボンディングリード及び複数の第２ボンディングリードが形成された表面、及び前記表面と反対側の裏面を有する基板を準備する工程；
   （ｂ）複数の第１パッドが形成された第１主面、及び前記第１主面とは反対側の第１裏面を有する第１半導体チップを、前記基板の複数のボンディングリードの内側に位置するように、前記基板の前記表面上に搭載する工程；
   （ｃ）複数の第２パッドが形成され、前記第１半導体チップの外形寸法よりも小さい第２主面、及び前記第２主面とは反対側の第２裏面を有する第２半導体チップを、前記第１半導体チップの前記複数の第１パッドの内側に位置し、前記第２裏面が前記第１半導体チップと対向するように、前記第１半導体チップ上に搭載する工程；
   （ｄ）前記第１半導体チップの前記複数の第１パッドと前記基板の前記複数の第１ボンディングリードとを、複数の第１接続手段を介してそれぞれ電気的に接続する工程；
   （ｅ）前記第２半導体チップの前記複数の第２パッドと前記基板の前記複数の第２ボンディングリードとを、複数の第２接続手段を介してそれぞれ電気的に接続する工程；
   （ｆ）前記第１半導体チップ、前記第２半導体チップ及び前記複数の第２接続手段を樹脂で封止する工程；
   （ｇ）前記基板の前記裏面に複数の外部端子を形成する工程；
   を含み、
   前記第２半導体チップは、前記第２半導体チップの端部と前記第１半導体チップの端部との距離が前記第１半導体チップの端部と前記基板の前記ボンディングリードとの距離よりも長くなるように、前記第１半導体チップの前記第１主面上に搭載され、
   前記第２接続手段は、ワイヤであり、
   前記（ｅ）工程では、前記基板の前記第２ボンディングリードに前記ワイヤの一端部を接続した後、前記ワイヤの一端部とは反対側の他端部を前記第２半導体チップの前記第２パッドに接続することを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. 請求項６記載の半導体装置の製造方法において、前記基板の前記表面の平面形状は、一対の第１辺と、前記第１辺と交差する一対の第２辺を有する四角形であり、
   前記複数の第２ボンディングリードは、前記基板の前記第１辺に沿って形成され、
   前記第２半導体チップの前記第２主面の平面形状は、前記基板の前記第１辺と並ぶ一対の第３辺と、前記第３辺と交差する一対の第４辺を有する四角形であり、
   前記複数の第２パッドは、前記第２半導体チップの前記第３辺に沿って形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. 請求項７記載の半導体装置の製造方法において、前記（ｆ）工程では、前記基板の前記第１辺側から前記樹脂を供給することを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. 請求項８記載の半導体装置の製造方法において、
   前記複数の第２ボンディングリードは、さらに前記第２辺に沿って形成され、
   前記複数の第２パッドは、さらに前記第４辺に沿って形成され、
   前記基板の前記第２辺に沿って形成された前記第２ボンディングリードと前記第２半導体チップの前記第４辺に沿って形成された前記第２パッドとを電気的に接続する前記ワイヤは、前記第２半導体チップの前記第２パッドに前記ワイヤの一端部を接続した後、前記ワイヤの前記一端部とは反対側の前記他端部を前記基板の前記第２ボンディングリードに接続することを特徴とする半導体装置の製造方法。
10. 請求項９記載の半導体装置の製造方法において、前記第１半導体チップの前記第１主面の平面形状は、前記基板の前記第１辺と並ぶ一対の第５辺と、前記第５辺と交差する一対の第６辺を有する四角形であり、
    前記第１半導体チップの前記第５辺と前記基板の前記第１辺に沿って形成された前記第２ボンディングリードとの距離（Ｍ１）は、前記第１半導体チップの前記第６辺と前記基板の前記第２辺に沿って形成された前記第２ボンディングリードとの距離（Ｍ２）よりも短いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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２半導体チップの厚さは前記第１半導体チップの厚さより厚いことを特徴とする半導体装置の製造方法。

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