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JP4322844B2 - 半導体装置および積層型半導体装置 - Google Patents

半導体装置および積層型半導体装置 Download PDF

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JP4322844B2
JP4322844B2 JP2005171730A JP2005171730A JP4322844B2 JP 4322844 B2 JP4322844 B2 JP 4322844B2 JP 2005171730 A JP2005171730 A JP 2005171730A JP 2005171730 A JP2005171730 A JP 2005171730A JP 4322844 B2 JP4322844 B2 JP 4322844B2
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semiconductor
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誠治 石原
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Sharp Corp
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Description

本発明は、半導体チップを搭載した半導体装置、複数の半導体装置を積層してなる積層型半導体装置、および半導体装置の製造方法に関するものである。
近年、電子機器の小型化・軽量化かつ高機能化が進むに伴い、半導体装置の高密度実装化が要求されている。この要求に応えるべく、半導体装置同士を積層し高密度化を図る方法が提案されている（例えば、特許文献１、２を参照）。
特開平１０−１３５２６７号（１９９８年５月２２日公開） 特開２００４−１７２１５７号（２００４年６月１７日公開）
従来の構成では、半導体装置同士を積層するにあたり、上段の半導体装置の接続端子高さと下段の半導体装置の樹脂封止高さとの関係が重要になる。
この点につき、図１５〜図１７を参照しながら説明する。図１５は、従来の半導体装置が２つ積層された状態を示す断面図である。
図１５では、半導体装置１００上に半導体装置２００が積層されている。このうち、半導体装置１００は、ベース基板１０１と、このベース基板１０１上に搭載された半導体チップ１０３と、ベース基板１０１の下面に設けられた外部接続端子１０７と、ベース基板１０１の上面に設けられた外部接続端子１０８とを備えている。半導体チップ１０３とベース基板１０１とは、ワイヤ１０４により電気的に接続されている。また、半導体チップ１０３とワイヤ１０４とは、樹脂層１０６によって覆われている。一方、ベース基板１０１上の、外部接続端子１０８が設けられている領域は、樹脂層１０６によって覆われておらず、露出している。
半導体装置２００は、半導体チップ１０３とワイヤ１０４とが形成されている領域だけでなく、ベース基板１０１上の全ての領域が樹脂層１０６によって覆われている点を除いて、半導体装置１００と同様に構成されている。
例えば、図１５に示す２つの半導体装置１００・２００を積層する場合、半導体装置２００の外部接続端子１０７の高さｓが半導体装置１００の樹脂層１０６の高さｔよりも低いと、半導体装置２００の外部接続端子１０７と、半導体装置１００の外部接続端子１０８との間に隙間ｕが生じ、半導体装置１００と半導体装置２００とが接続されなくなる。したがって、半導体装置１００と半導体装置２００とを接続するためには、「半導体装置２００の外部接続端子１０７の高さｓ＞半導体装置１００の樹脂層１０６の高さｔ」の関係が必要になる。
よって、半導体装置２００の外部接続端子１０７の高さｓを低くするならば、半導体装置１００の樹脂層１０６の高さｔも低くする必要がある。しかし、半導体装置１００の樹脂層１０６の高さｔを低くするためには、半導体チップ１０３の薄型化、ワイヤ１０４の低ループ化など、半導体装置１００の薄型化の技術が要求され、半導体装置１００の製造における技術的な難易度が増すという問題がある。同様の問題は、図１６に示すような半導体装置を積層する場合にも生ずる。
図１６は、従来の半導体装置が２つ積層された状態を示す断面図である。図１６では、半導体装置３００上に半導体装置４００が積層されている。半導体装置３００では、外部接続端子１０８が半導体チップ１０３上に形成されており、外部接続端子１０８が形成されている領域は、樹脂層１０６によって覆われておらず、露出している。それ以外の構成については、上述した半導体装置１００と同様である。また、半導体装置４００は、上述した半導体装置２００と同様の構成を有している。
図１７は、従来の半導体装置の製造プロセスにおける樹脂封止工程を示す断面図である。上述した半導体装置３００を製造する際には、樹脂封止工程において以下のような問題が生じる。すなわち、半導体チップ１０３の外部接続端子１０８が形成されている領域は樹脂１０６によって被覆せず、それ以外の領域のみを被覆しようとすると、例えばトランスファーモールドにより樹脂封止する場合、図１７に示すように、半導体チップ１０３上に形成された、導電層ｘと絶縁層ｙとから構成される配線層１０８を金型５０が直接押さえることになる。通常配線層１０８の厚みは５０ｕｍ程度と薄く、また変形しにくい材質のため、金型５０によって加えられる応力は、配線層１０８では吸収しきれない。このため、半導体チップ１０３に強いストレスが印加され、半導体チップ１０３にダメージを与える恐れがある。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、半導体装置同士を積層するにあたり、上段に搭載する半導体装置の接続端子高さが低くても上段との接合信頼性が高く、かつ容易に製造可能な下段の半導体装置および積層型半導体装置を提供し、半導体装置の高密度実装化に貢献することにある。
また、本発明の他の目的は、外部接続端子が樹脂層から露出した構造を持つ半導体装置において、半導体チップ等へのダメージを、簡単なプロセスによって低減することにある。
本発明の半導体装置は、上記課題を解決するために、ベース基板と、上記ベース基板と電気的に接続された半導体チップと、上記半導体チップの少なくとも一部を覆う樹脂層と、上記ベース基板と電気的に接続された第１の外部接続端子とを備え、上記第１の外部接続端子は、上記樹脂層の表面と同一面において上記樹脂層から露出していることを特徴とする。
上記の構成によれば、第１の外部接続端子が樹脂層の表面と同一面において樹脂層から露出しているので、本発明の半導体装置の上に半導体装置を積層するにあたって、上段の半導体装置の外部接続端子の高さが低くても、第１の外部接続端子と上段の半導体装置の外部接続端子との接続を確保できる。つまり、上段半導体装置の外部接続端子が狭ピッチで配列される場合、外部接続端子の高さが低くなるが、この場合でも、樹脂層に阻まれて第１の外部接続端子に届かなくなるという問題は生じない。このため、接続確保のために樹脂層の高さを低くする必要がないので、本発明の半導体装置は、上段との接合信頼性が高く、かつ、半導体チップの薄型化、ワイヤの低ループ化など半導体装置の薄型化の技術を要することなく簡単に製造できる。
また、上段の半導体装置との接続のために半導体チップ表面に形成された配線層を露出させる代わりに、上記のような第１の外部接続端子を用いれば、例えばトランスファーモールドにより、半導体装置を樹脂封止する場合であっても、半導体チップへのダメージを低減できる。
本発明の半導体装置では、上記第１の外部接続端子が、配線層を介して上記ベース基板と電気的に接続されていてもよい。
このように、第１の外部接続端子を、配線層を介してベース基板と電気的に接続することにより、本発明の半導体装置と上段の半導体装置との電気的接続を容易に確保できる。
また、本発明の半導体装置では、上記配線層が、上記半導体チップの、上記第１の外部接続端子側の面に形成されていてもよい。
配線層を、半導体チップの、第１の外部接続端子側の面に直接形成することにより、後述する支持体、接着層を介する構造に比べ半導体装置の薄型化が図れる。
また、本発明の半導体装置では、上記配線層が支持体上に形成され、上記半導体チップ上に搭載されていてもよい。
配線層を支持体上に形成し、接着層を介して上記半導体チップ上に搭載することにより、半導体チップにかかる応力が支持体および接着層により軽減されるので、半導体チップへのダメージをさらに低減できる。
また、本発明の半導体装置では、上記配線層が設けられている領域の面積は、上記半導体チップの面積よりも大きくてもよい。換言すれば、上記配線層が上記半導体チップよりも大きなサイズであってもよい。
このように配線層を半導体チップよりも広い領域に亘って形成することにより、上段半導体装置の外部接続端子配列エリアが下段半導体チップよりも大きくても上下段の半導体装置が積層可能となる。
また、参考の半導体装置では、上記第１の外部接続端子がベース基板上に形成されていてもよい。
第１の外部接続端子を、半導体チップの上方ではなくベース基板上に形成することにより、樹脂封止の際に金型によって第１の外部接続端子に対して加えられる応力が半導体チップにかかることを防止できるので、半導体チップへのダメージをさらに低減できる。また、半導体装置の高さを低くできるというメリットがある。
また、参考の半導体装置では、上記半導体チップが、上記ベース基板の開口部に設けられていてもよい。
このように、半導体チップをベース基板の開口部に設けることにより、半導体チップをベース基板上に設ける場合と比較して、半導体チップをより高密度に実装できる。
また、本発明の半導体装置では、上記半導体チップが、上記ベース基板の凹部に設けられていてもよい。
このように、半導体チップをベース基板の凹部に設けることにより、半導体チップをベース基板上に設ける場合と比較して、半導体チップをより高密度に実装できる。
また、本発明の半導体装置では、上記第１の外部接続端子が設けられている領域における樹脂層の表面が、それ以外の領域における樹脂層の表面に対してベース基板側に窪んでいてもよい。換言すれば、上記第１の外部接続端子を配列した領域の樹脂面が、その他の領域の樹脂面よりも低くなっていてもよい。
このように、第１の外部接続端子が設けられている領域における樹脂層の表面を窪ませることにより、本発明の半導体装置の上に半導体装置を積層する際に、上段の半導体装置の外部接続端子の一部をこの窪みに収容でき、さらなる高密度化が可能となる。
また、本発明の半導体装置では、上記第１の外部接続端子が半田からなっていてもよい。
変形しやすい材料である半田から第１の外部接続端子を形成することにより、第１の外部接続端子を容易に変形でき、樹脂層の表面と同一面において樹脂層から露出させることがより容易となる。
また、本発明の半導体装置では、上記半田の融点温度が２００℃以上であることが好ましい。
樹脂封止の際の金型温度は、一般的には１５０〜２００℃の間であるから、上記半田の融点温度が２００℃以上であれば、金型温度が半田の融点を超えて半田が融解し、流れてしまう危険性を低減できる。
また、本発明の半導体装置では、上記第１の外部接続端子が銅からなっていてもよい。
変形しやすい材料である銅から第１の外部接続端子を形成することにより、第１の外部接続端子を容易に変形でき、樹脂層の表面と同一面において樹脂層から露出させることがより容易となる。
また、参考の半導体装置は、上記半導体チップを複数個備え、各半導体チップがベース基板と電気的に接続されていてもよい。
半導体チップを樹脂層内に複数個搭載することにより、より一層の高密度化を図ることが可能になる。
また、本発明の積層型半導体装置は、上記課題を解決するために、上記のいずれかの半導体装置に、第２の外部接続端子をさらに備えた上記のいずれかの半導体装置が積層され、これら半導体装置が、第１の外部接続端子と第２の外部接続端子との接合により互いに電気的に接続されていることを特徴とする。
上記の構成によれば、半導体装置同士を、第１の外部接続端子と第２の外部接続端子との接合により互いに電気的に接続することによって、さらなる高密度化を実現できる。
また、本発明の積層型半導体装置は、上記課題を解決するために、上記のいずれかの半導体装置に、第２の外部接続端子を備えた他の半導体装置が積層され、これら半導体装置が、第１の外部接続端子と第２の外部接続端子との接合により互いに電気的に接続されていることを特徴とする。
上記の構成によれば、半導体装置同士を、第１の外部接続端子と第２の外部接続端子との接合により互いに電気的に接続することによって、さらなる高密度化を実現できる。
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記課題を解決するために、ベース基板と、上記ベース基板と電気的に接続された半導体チップと、上記半導体チップの少なくとも一部を覆う樹脂層と、上記ベース基板と電気的に接続された第１の外部接続端子とを備えた半導体装置の製造方法であって、第１の外部接続端子が樹脂層の表面と同一面において上記樹脂層から露出するように樹脂を封入する封入工程を有することを特徴とする。
上記の構成によれば、第１の外部接続端子が、樹脂層の表面と同一面において樹脂層から露出した半導体装置を製造できる。このため、この半導体装置の上に半導体装置を積層するにあたって、上段の半導体装置の外部接続端子の高さが低くても、外部接続端子同士の接続を確保できる。つまり、上段半導体装置の外部接続端子が狭ピッチで配列される場合、外部接続端子の高さが低くなるが、この場合でも、この製造方法により得られた半導体装置の外部接続端子に届かなくなるという問題は生じない。したがって、本発明の半導体装置の製造方法では、上段の半導体装置との接続確保のために樹脂層の高さを低くする必要がないので、上段との接合信頼性の高い半導体装置を、半導体チップの薄型化、ワイヤの低ループ化など半導体装置の薄型化の技術を要することなく簡単に製造できる。
また、上段の半導体装置との接続のために半導体チップ表面に形成された配線層を露出させる代わりに、上記のように、外部接続端子を形成し、変形させてから樹脂封止を行えば、半導体チップへのダメージを低減できる。
また、参考の半導体装置の製造方法は、上記課題を解決するために、上記封入工程は、金型を押し付けて上記第１の外部接続端子の表面を平坦にする工程と、上記平坦にした第１の外部接続端子が樹脂層の表面と同一面において樹脂層から露出するように樹脂を封入する工程とを有することを特徴とする。
上記の構成によれば、金型を押し付けて外部接続端子を変形させてから樹脂を封入する、という簡単な工程によって、外部接続端子を樹脂層の表面と同一面において樹脂層から露出させることができるため、半導体装置を容易に製造できる。
また、参考の半導体装置の製造方法では、上記金型に上記外部接続端子の融点以下の熱を加える工程をさらに有していてもよい。
金型に加える熱を外部接続端子の融点以下とすることにより、金型温度が半田の融点を超えて半田が融解し、流れてしまう危険性を低減できる。
本発明の半導体装置は、以上のように、第１の外部接続端子が樹脂層の表面と同一面において樹脂層から露出しているので、本発明の半導体装置の上に半導体装置を積層するにあたって、上段の半導体装置の外部接続端子の高さが低くても、第１の外部接続端子と上段の半導体装置の外部接続端子との接続を確保できる。このため、接続確保のために樹脂層の高さを低くする必要がないので、本発明の半導体装置は、上段との接合信頼性が高く、かつ、半導体チップの薄型化、ワイヤの低ループ化など半導体装置の薄型化の技術を要することなく簡単に製造できるという効果を奏する。
また、上段の半導体装置との接続のために半導体チップ表面に形成された配線層を露出させる代わりに、上記のような第１の外部接続端子を用いれば、例えばトランスファーモールドにより樹脂封止する場合であっても、半導体チップへのダメージを低減できるという効果を奏する。
本発明の一実施の形態について図１ないし図１４に基づいて説明すると、以下の通りである。なお、以下の説明では、図面における上下を基準として「上面」「下面」「上方」「下方」という表現を用いるが、これは説明の便宜のためであり、いずれの面を上に（あるいは下に）するかという点につき限定する趣旨ではない。
図１は、本実施の形態の半導体装置の構成を示す断面図である。また、図２は、この半導体装置を上から見た状態を示す平面図である。
図１に示すように、本実施の形態の半導体装置２０は、ベース基板１と、このベース基板１上に接着層２を介して搭載された半導体チップ３と、ベース基板１の下面に設けられた外部接続端子（第２の外部接続端子）７とを備えている。ベース基板１と半導体チップ３とは、ワイヤ４により電気的に接続されている。
半導体チップ３の上面には配線層９が形成されており、配線層９の上には、導電性突起物である外部接続端子（第１の外部接続端子）８が形成されている。この外部接続端子８は、図２に示すように、エリアアレイ状に配列されている。配線層９とベース基板１とは、ワイヤ４により接続されている。
また、半導体装置２０は、樹脂層６により封止されている。具体的には、樹脂層６は、ベース基板１の上面と、接着層２と、半導体チップ３と、ワイヤ４と、配線層９とを覆っている。樹脂層６の材料としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等が好適に用いられるが、特に限定されない。
本実施の形態の半導体装置２０の特徴は、外部接続端子８が、樹脂層６の表面と同一面において樹脂層６から露出している点にある。これは、換言すれば、外部接続端子８の表面と樹脂層６の表面とが同一面を形成しているということである。また、外部接続端子８の表面と樹脂層６の表面とが同じ高さにあるということもできる。
ここで、「同一面」とは、厳密に同一でなければならないわけではなく、以下に説明する効果を得るためには、略同一面であればよい。
外部接続端子８の表面を、上記のように樹脂層６から露出させることによって、半導体装置２０の表面に外部接続端子８が形成される。このため、半導体装置２０の上に半導体装置を積層した場合に、上段の半導体装置の外部接続端子の高さが低くても、半導体装置２０の外部接続端子８と上段の半導体装置の外部接続端子との接続を確保できる。つまり、より高密度に集積するために上段の半導体装置の外部接続端子の高さを低くしても、樹脂層６に阻まれて外部接続端子８に届かなくなるという問題は生じない。このため、接続確保のために樹脂層６の高さを低くする必要がないので、本実施の形態の半導体装置２０は、上段との接合信頼性が高く、かつ、半導体チップ３の薄型化、ワイヤ４の低ループ化など半導体装置２０の薄型化の技術を要することなく簡単に製造できる。
また、本実施の形態の半導体装置２０によれば、半導体チップ３の表面に形成された配線層９は、樹脂層６から露出していない（樹脂層６によって覆われている）。このため、樹脂封止の際に、半導体チップ３の表面に形成された配線層９を金型によって塞ぐ必要がない。したがって、樹脂封止の際の半導体チップ３へのダメージを低減できる。
また、本実施の形態の半導体装置２０では、外部接続端子８が、配線層９を介してベース基板１と電気的に接続されているため、半導体装置２０と上段の半導体装置との電気的接続を容易に確保できる。
また、本実施の形態の半導体装置２０では、配線層９が半導体チップ３の上面に形成されているため、半導体装置２０の薄型化が図れる。
次に、本実施の形態の半導体装置２０の製造方法について説明する。図３（ａ）〜図３（ｃ）は、本実施の形態の半導体装置２０の製造プロセスを示す断面図である。
まず、図３（ａ）に示すように、ベース基板１上に、あらかじめ配線層９と外部接続端子８とが形成された半導体チップ３を、接着層２を介して搭載する。なお、あらかじめ配線層９が形成された半導体チップ３をベース基板１上に搭載した後に、外部接続端子８を搭載してもよい。その後、ワイヤ４により半導体チップ３とベース基板１とを電気的に接続し、同じくワイヤ４により、配線層９とベース基板１とも電気的に接続する。
次に、外部接続端子８が樹脂層６の表面と同一面において樹脂層６から露出するように樹脂を封入する（封入工程）。ここでは、図３（ｂ）に示すように、金型５０を押し付けて外部接続端子８を変形させる。すなわち、外部接続端子８と接触する面が平坦な金型５０を押し付けることにより、外部接続端子８の上面を平坦にする。この工程を容易に行うために、外部接続端子８は、変形しやすい材料からなることが好ましい。変形しやすい材料としては、例えば半田や銅が挙げられる。
外部接続端子８の材料として半田を用いる場合、金型温度が半田の融点を超えると、樹脂を封入する際に半田が融解して流れてしまう。樹脂封止の際の金型温度は、一般的には１５０〜２００℃の間である。したがって、融点が２００℃以上である半田を採用することが好ましい。
その後、図３（ｃ）に示すように、外部接続端子８が樹脂層６の表面と同一面において樹脂層６から露出するように、樹脂を封入する。
最後に、ベース基板１の下面に外部接続端子７を形成する。なお、外部接続端子７の形成は、樹脂封止後に限られるわけではなく、樹脂封止前に予め形成しておくことも可能である。
このように、本実施形態の半導体装置２０の製造方法は、封入工程を含んでおり、この封入工程を、金型５０を用いて行っている。上記の製造方法によれば、半導体装置２０の外部接続端子８を、樹脂層６の表面と同一面において樹脂層から露出させることが容易にできるため、半導体装置２０を容易に製造できる。なお、上記の説明では、金型５０を用いているが、上記の製造方法は、外部接続端子８が樹脂層６から露出していれば（すなわち、半導体装置２０の表面に外部接続端子８が形成されていれば）、金型５０を用いることに限定されるものではない。
以下に、本実施の形態の半導体装置２０の変形例を示す。なお、上述した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
（変形例１）
図４は、変形例１の半導体装置２０ａの構成を示す断面図である。図４に示すように、半導体装置２０ａでは、半導体チップ３とベース基板１とが、ワイヤ４による代わりに、バンプ１０によるフリップチップボンドにより接続されている。
以上の点を除いて、半導体装置２０ａは、上述した半導体装置２０と同様の構成を有している。
このように、本変形例の半導体装置２０ａでは、フリップチップボンドを用いることにより、半導体チップ３が、より高密度にベース基板１に実装されている。
この半導体装置２０ａは、半導体チップ３とベース基板１とをフリップチップボンドにより接続する以外は、上述した半導体装置２０の製造方法と同じ方法により製造できる。
（変形例２）
図５は、変形例２の半導体装置２０ｂの構成を示す断面図である。上述した半導体装置２０・２０ａでは、配線層９が半導体チップ３上に直接形成されていたが、半導体装置２０ｂでは、図５に示すように、配線層９が支持体１１上に形成され、半導体チップ３上に接着層１２を介して搭載されている。配線層９を支持体１１上に形成し、接着層１２を介して上記半導体チップ３上に搭載することにより、半導体チップ３にかかる応力が支持体１１および接着層１２により軽減されるので、半導体チップ３へのダメージをさらに低減できる。支持体１１および接着層１２は絶縁体であり、弾性率の低い材料を採用すれば、より応力吸収し半導体チップ３へのダメージを低減できる。
支持体１１と、支持体１１上の配線層９の形成領域とは、半導体チップ３よりも大きな面積を有していてもよい。換言すれば、配線層９は、半導体チップ３よりも大きなサイズとなっていてもよい。配線層９を半導体チップ３よりも広い領域に亘って形成すれば、上段半導体装置の外部接続端子配列エリアが下段半導体チップよりも大きくても上下段の半導体装置が積層可能となる。
半導体チップ３とベース基板１とは、ワイヤ４によって接続されている。一方、配線層９とベース基板１とは、ワイヤ５によって接続されている。
半導体チップ３と接着層１２との間にはワイヤ４を設けるために十分な空間がないので、ワイヤ４は接着層１２の内部を通るように設けられている。換言すれば、ワイヤ４は接着層１２に包み込まれている。ワイヤ４が接着層１２に包み込まれているため、樹脂封止時のワイヤ変形を抑制できるというメリットがある。
以上の点を除いて、半導体装置２０ｂは、上述した半導体装置２０と同様の構成を有している。したがって、外部接続端子８を形成・変形し、樹脂封止する方法としては、上述した半導体装置２０の製造方法と同じ方法を用いることができる。
（変形例３）
図６は、変形例３の半導体装置２０ｃの構成を示す断面図である。半導体装置２０ｃの構成は、変形例２の半導体装置２０ｂとほぼ同じであるが、図６に示すように、半導体チップ３上に、接着層１８を介してスペーサ層１３が設けられている点が異なる。
スペーサ層１３を設けることにより、半導体チップ３と接着層１２との間に、ワイヤ４を設けるために十分な空間を確保できるため、本変形例の半導体装置２０ｃでは、ワイヤ４が接着層１２の内部を通らなく、半導体チップ３とワイヤ４との接続の信頼性が向上する。さらに、支持体１１およびスペーサ層１３に導電性材料を適用可能となり、放熱性が向上する。
この半導体装置２０ｃについても、外部接続端子８を形成・変形し、樹脂封止する方法としては、上述した半導体装置２０の製造方法と同じ方法を用いることができる。
（変形例４）
図７は、変形例４の半導体装置２０ｄの構成を示す断面図である。図７に示すように、変形例２の半導体装置２０ｂと異なり、半導体装置２０ｄでは、半導体チップ３とベース基板１とが、バンプ１０によるフリップチップボンドにより接続されている。それ以外の構成については、変形例２の半導体装置２０ｂと同様である。
このように、本変形例の半導体装置２０ｄでは、フリップチップボンドを用いることにより、半導体チップ３が、より高密度にベース基板１に実装されている。すなわち、変形例２のように接着層１２を厚くしたり、変形例３のようにスペーサ層１３を設ける必要がないので、半導体装置の薄型化が実現されている。
この半導体装置２０ｄについても、半導体チップ３とベース基板１とをフリップチップボンドにより接続する以外は、上述した半導体装置２０の製造方法と同じ方法により製造できる。
（参考例５）
図８は、参考例５の半導体装置２０ｅの構成を示す断面図である。上述した半導体装置２０〜２０ｄでは、外部接続端子８が配線層９を介して半導体チップ３上に設けられていた。これに対し、半導体装置２０ｅでは、図８に示すように、外部接続端子８が直接ベース基板１上に設けられており電気的に接続されている。
以上の点を除いて、半導体装置２０ｅは、上述した半導体装置２０と同様の構成を有している。
このように、本変形例の半導体装置２０ｄでは、外部接続端子８が、半導体チップ３の上方ではなく、ベース基板１上に形成されている。このため、樹脂封止の際に金型によって外部接続端子８に加えられる応力は半導体チップ３にはかからないので、半導体チップ３へのダメージをさらに低減できる。また、半導体装置の高さを低くできるというメリットがある。
この半導体装置２０ｄについても、外部接続端子８を形成・変形し、樹脂封止する方法としては、上述した半導体装置２０の製造方法と同じ方法を用いることができる。
（参考例６）
図９は、参考例６の半導体装置２０ｆの構成を示す断面図である。半導体装置２０ｆにおいても、参考例５の半導体装置２０ｅと同様に、外部接続端子８が直接ベース基板１上に設けられており電気的に接続されている。
半導体装置２０ｅと異なる点は、図９に示すように、（１）半導体チップ３がベース基板１の開口部１６に設けられている点と、（２）半導体チップ３が２つ積層されており、それぞれがワイヤ４と配線層９とを介してベース基板１に電気的に接続されている点である。
以上の点を除いて、半導体装置２０ｆは、変形例５の半導体装置２０ｅと同様の構成を有している。
このように、本変形例の半導体装置２０ｆは、半導体チップ３がベース基板１の開口部１６に設けられているため、半導体チップ３をベース基板１上に設ける場合と比較して、半導体チップ３をより高密度に実装できる。
なお、本変形例では半導体チップ３を２つ積層しているが、搭載する半導体チップ３の数は、２つに限られない。半導体チップ３を１つ搭載する場合には、半導体チップ３をベース基板１上に設ける場合と比較して半導体装置を薄型化できるため、やはり高密度化を達成できる。また、半導体チップ３を３つ以上積層する場合にも、同じ数の半導体チップ３をベース基板１上に設ける場合と比較して、半導体チップ３をより高密度に実装できる。
この半導体装置２０ｆについても、外部接続端子８を形成・変形し、樹脂封止する方法としては、上述した半導体装置２０の製造方法と同じ方法を用いることができる。
（参考例７）
図１０は、参考例７の半導体装置２０ｇの構成を示す断面図である。半導体装置２０ｇにおいても、参考例５の半導体装置２０ｅと同様に、外部接続端子８が直接ベース基板１上に設けられており電気的に接続されている。
半導体装置２０ｅと異なる点は、図１０に示すように、（１）半導体チップ３がベース基板１の凹部１７に設けられている点と、（２）半導体チップ３が２つ積層されており、それぞれがワイヤ４を介してベース基板１に電気的に接続されている点である。本変形例では、下段の半導体チップ３とベース基板１とは、配線層９を介さずワイヤ４によって直接電気的に接続されているが、配線層９を介してもよい。また、上段の半導体チップ３とベース基板１とは、配線層９を介してワイヤ４によって電気的に接続されているが、配線層９を介さず直接ベース基板１と電気的に接続されていてもよい。
以上の点を除いて、半導体装置２０ｇは、変形例５の半導体装置２０ｅと同様の構成を有している。
このように、本変形例の半導体装置２０ｆは、半導体チップ３がベース基板１の凹部１７に設けられているため、半導体チップ３を凹部１７以外のベース基板１上に設ける場合と比較して、半導体チップ３をより高密度に実装できる。
また、ベース基板１に開口部１６を設ける変形例６の構成と比較して、ベース基板１に凹部１７を設ける方が、半導体装置の機械的強度の低下がより小さい。
この半導体装置２０ｇについても、外部接続端子８を形成・変形し、樹脂封止する方法としては、上述した半導体装置２０の製造方法と同じ方法を用いることができる。
（変形例８）
図１１は、変形例８の半導体装置２０ｈの構成を示す断面図である。図１１に示すように、半導体装置２０ｈにおいては、樹脂層６の表面は平坦ではなく、外部接続端子８が設けられている領域１４における樹脂層６の表面が、それ以外の領域１５における樹脂層６の表面よりも低くなって（すなわち、ベース基板１側に窪んで）いる。それ以外の構成については、半導体装置２０と同様である。
このように、外部接続端子８が設けられている領域における樹脂層６の表面を窪ませることにより、半導体装置２０ｈの上に半導体装置を積層する際に、上段の半導体装置の外部接続端子の一部をこの窪みに収容でき、さらなる高密度化が可能となる。
この半導体装置２０ｈについても、外部接続端子８を形成・変形し、樹脂封止する方法としては、上述した半導体装置２０の製造方法と同じ方法を用いることができる。ただし、金型５０としては、例えば図１７に示したような、樹脂層６の表面の窪みに対応する部分を突出させた形状のものを用いる。
（変形例９）
図１２は、変形例９の半導体装置２０ｉの構成を示す断面図である。図１２に示すように、半導体装置２０ｉにおいても、変形例８の半導体装置２０ｈと同様に、外部接続端子８が設けられている領域１４における樹脂層６の表面が、それ以外の領域１５における樹脂層６の表面よりも低くなって（すなわち、ベース基板１側に窪んで）いる。
半導体装置２０ｉでは、外部接続端子８が直接ベース基板１上に設けられており電気的に接続されている。このため、半導体装置２０ｈでは外部接続端子８が設けられている領域１４の両側にそれ以外の領域１５があるが、半導体装置２０ｉにおいては、外部接続端子８が設けられている領域１４が、それ以外の領域１５の両側にある。
以上の点を除いて、半導体装置２０ｉは、変形例８の半導体装置２０ｈと同様の構成を有している。
このように、外部接続端子８を、半導体チップ３の上方ではなくベース基板１上に形成することにより、樹脂封止の際に金型によって外部接続端子８に対して加えられる応力が半導体チップ３にかかることを防止できるので、半導体チップ３へのダメージをさらに低減できる。
また、外部接続端子８が設けられている領域における樹脂層６の表面を窪ませることにより、半導体装置２０ｉの上に半導体装置を積層する際に、上段の半導体装置の外部接続端子の一部をこの窪みに収容でき、さらなる高密度化が可能となる。
この半導体装置２０ｉについても、外部接続端子８を形成・変形し、樹脂封止する方法としては、上述した半導体装置２０の製造方法と同じ方法を用いることができる。ただし、金型５０としては、樹脂層６の表面の窪みに対応する部分を突出させた形状のものを用いる。
（変形例１０）
図１３は、変形例１０の半導体装置２０ｊの構成を示す断面図である。図１３に示すように、半導体装置２０ｊは、ベース基板１と、このベース基板１上に積層された３つの半導体チップ３ａ〜３ｃと、ベース基板１の下面に設けられた外部接続端子（第２の外部接続端子）７とを備えている。
下段の半導体チップ３ａは、接着層を介してベース基板１上に設けられており、バンプ１０によるフリップチップボンドによってベース基板１と電気的に接続されている。
中段の半導体チップ３ｂは、接着層を介して下段の半導体チップ３ａ上に設けられており、ワイヤ４によりベース基板１と電気的に接続されている。中段の半導体チップ３ｂとベース基板１とを接続するワイヤ４は、中段の半導体チップ３ｂ上に設けられた接着層の内部を通っている。
上段の半導体チップ３ｃは、接着層を介して中段の半導体チップ３ｂ上に設けられており、ワイヤ４によりベース基板１と電気的に接続されている。上段の半導体チップ３ｃ上には、接着層を介してスペーサ層１３が設けられているので、上段の半導体チップ３ｃとベース基板１とを接続するワイヤ４は、接着層の内部を通っていない。
スペーサ層１３上には、接着層を介して支持体１１が設けられており、この支持体１１上に、配線層９を介して、導電性突起物である外部接続端子（第１の外部接続端子）８が形成されている。この外部接続端子８は、図２に示したものと同様に、エリアアレイ状に配列されている。配線層９とベース基板１とは、ワイヤ５により接続されている。
また、半導体装置２０ｊは、樹脂層６により封止されている。具体的には、樹脂層６は、ベース基板１の上面側に形成された各部材のうち、外部接続端子８を除く全てを覆っている。
半導体装置２０ｊにおいても、上述した半導体装置２０と同様に、外部接続端子８が、樹脂層６の表面と同一面において樹脂層６から露出している。換言すれば、外部接続端子８の表面と樹脂層６の表面とが同一面を形成している。また、外部接続端子８の表面と樹脂層６の表面とが同じ高さにあるということもできる。ここで、「樹脂層６の表面と同一面」とは、厳密に同一でければならないわけではなく、略同一面であればよい。
以上のように、本変形例の半導体装置２０ｊには、３つの半導体チップ３ａ〜３ｃを搭載しているので、より一層の高密度化を図ることが可能になる。
なお、本変形例では半導体チップ３が３つ積層されているとしたが、積層する半導体チップ３の数は３つに限らず、２つでもよいし、４つ以上でもよい。また、半導体チップ３の実装の仕方についても、特に限定されない。
この半導体装置２０ｊについても、外部接続端子８を形成・変形し、樹脂封止する方法としては、上述した半導体装置２０の製造方法と同じ方法を用いることができる。
次に、積層型半導体装置について説明する。図１４は、本実施の形態の積層型半導体装置４０の構成を示す断面図である。
図１４に示すように、積層型半導体装置４０は、上述の半導体装置２０の上に上述の半導体装置２０ｉが積層され、さらにその上に他の半導体装置３０が積層されている。
半導体装置２０の外部接続端子８は、半導体装置２０ｉの外部接続端子７と接合されており、これによって半導体装置２０と半導体装置２０ｉとが電気的に接続されている。
半導体装置３０は、下面に外部接続端子７を備えている。半導体装置２０ｉの外部接続端子８は、半導体装置３０の外部接続端子７と接合されており、これによって半導体装置２０ｉと半導体装置３０とが電気的に接続されている。
上述のように、半導体装置２０の外部接続端子８は、樹脂層６の表面と同一面において樹脂層６から露出している。このため、上段の半導体装置２０ｉの外部接続端子７の高さが低くても、半導体装置２０の外部接続端子８と半導体装置２０ｉの外部接続端子７との接続を確保できる。同様に、半導体装置２０ｉの外部接続端子８も、樹脂層６の表面と同一面において樹脂層６から露出している。このため、上段の半導体装置３０の外部接続端子７の高さが低くても、半導体装置２０ｉの外部接続端子８と半導体装置３０の外部接続端子７との接続を確保できる。
したがって、半導体装置２０、２０ｉ、３０を上記のように積層し、互いに電気的に接続して積層型半導体装置４０とすれば、接続安定性を損なうことなく外部接続端子７を低くできるので、半導体装置の高密度化が達成される。
なお、上記の説明では積層する半導体装置の数を３つとしたが、これに限らず、２つでも４つ以上でもよい。
また、上記の説明では半導体装置２０、２０ｉ、３０を積層しているが、半導体装置２０〜２０ｊから選択した１つまたは複数の半導体装置の上に、半導体装置３０を積層してもよい。あるいは、半導体装置２０〜２０ｊから選択した複数の半導体装置同士を積層してもよい。
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は、半導体装置の製造に利用できる。
本発明の実施の形態にかかる半導体装置の構成を示す断面図である。 図１の半導体装置を上から見た状態を示す平面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態にかかる半導体装置の製造プロセスを示す断面図である。 本発明の実施の形態にかかる、変形例１の半導体装置の構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態にかかる、変形例２の半導体装置の構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態にかかる、変形例３の半導体装置の構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態にかかる、変形例４の半導体装置の構成を示す断面図である。 本発明の参考の形態にかかる、参考例５の半導体装置の構成を示す断面図である。 本発明の参考の形態にかかる、参考例６の半導体装置の構成を示す断面図である。 本発明の参考の形態にかかる、参考例７の半導体装置の構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態にかかる、変形例８の半導体装置の構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態にかかる、変形例９の半導体装置の構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態にかかる、変形例１０の半導体装置の構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態にかかる積層型半導体装置の構成を示す断面図である。 従来の半導体装置が２つ積層された状態を示す断面図である。 従来の半導体装置が２つ積層された状態を示す断面図である。 従来の半導体装置の製造プロセスにおける樹脂封止工程を示す断面図である。
符号の説明
１ ベース基板
３ 半導体チップ
６ 樹脂層
７ 外部接続端子（第２の外部接続端子）
８ 外部接続端子（第１の外部接続端子）
９ 配線層
１１ 支持体
１２ 接着層
１４ 外部接続端子を設けた領域
１５ 外部接続端子を設けた領域以外の領域
２０〜２０ｊ 半導体装置
３０ 半導体装置
４０ 積層型半導体装置
５０ 金型

Claims (7)

  1. ベース基板と、
    上記ベース基板と電気的に接続された半導体チップと、
    上記半導体チップを覆う樹脂層と、
    上記ベース基板と電気的に接続された第１の外部接続端子と、
    上記ベース基板と電気的に接続され、上記第１の外部接続端子とは上記ベース基板を挟んで反対側となる位置に配置された第２の外部接続端子と、
    上記第１の外部接続端子を上記ベース基板と電気的に接続させるための配線層が形成された支持体とを備え、
    上記第１の外部接続端子は、該第１の外部接続端子周囲の上記樹脂層の表面と同一面において上記樹脂層から露出しており、
    上記支持体は、接着層を介して上記半導体チップ上に搭載されているとともに、
    上記配線層が設けられている領域の面積は、上記半導体チップの面積よりも大きく、
    上記半導体チップの上記支持体側には、上記ベース基板と電気的に接続するためのワイヤが接続されており、
    上記ワイヤは、上記接着層の内部を通るように設けられていることを特徴と半導体装置。
  2. 上記第１の外部接続端子周囲の上記樹脂層の表面と同一面において上記第１の外部接続端子が上記樹脂層から露出する第１の領域と、
    上記第１の領域とは上記樹脂層の表面の高さが異なる第２の領域とが設けられ、
    上記第１の領域の上記樹脂層の表面は、上記第２の領域の上記樹脂層の表面に対してベース基板側に窪んでいることを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置。
  3. 上記第１の外部接続端子が半田からなることを特徴とする、請求項１ないし２に記載の半導体装置。
  4. 上記半田の融点が２００℃以上であることを特徴とする、請求項３に記載の半導体装置。
  5. 上記第１の外部接続端子が銅からなることを特徴とする、請求項１ないし２に記載の半導体装置。
  6. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の半導体装置に、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の半導体装置が積層され、これら半導体装置が、第１の外部接続端子と第２の外部接続端子との接合により互いに電気的に接続されていることを特徴とする積層型半導体装置。
  7. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の半導体装置に他の半導体装置が積層された積層型半導体装置であって、
    上記他の半導体装置は、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の半導体装置の上記第１の外部接続端子と電気的に接続するための他の外部接続端子を備えており、
    これら半導体装置が、上記第１の外部接続端子と上記他の外部接続端子との接合により互いに電気的に接続されていることを特徴とする積層型半導体装置。
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