JPH02198163A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、樹脂封止型半導体装置に関し、特に大型の半
導体チップを収納する技術に適用して有効な技術に関す
るものである。

〔従来技術〕

樹脂封止型半導体装置においては、半導体チップの大型
に伴い、パッケージ側幅と半導体チップ取付部であるタ
ブとの間の寸法が一段と狭くなる傾向にある。これは、
半導体チップ（ペレット）が大きくなっているのに、こ
れを収納するパッケージのサイズが規格さねているため
大きくすることができないことが起因している。

特に従来は、メモリー系の半導体集積回路装置において
は、３００　ｍｉ　ｌ　　（７，６２ｔｍ）の折り曲げ
幅を有するデュアル・イン・ライン（ＤＩＰという）の
樹脂封止パッケージが使用されている。

メモリー系の半導体集積回路装置は集積度の高まりに伴
って、その半導体チップが長平方向に太きくなってきて
いる。また、メモリー系の半導体集積回路装置において
は、半導体チップにおけるポンディングパッドが、細長
く形成された半導体チップにおける両方の短辺に偏って
配置されているという特徴がある。

そのため、メモリー系の半導体集積回路装置においてそ
の集積度がさらに高まった場合、デュアル・イン・ライ
ン形の樹脂封止パッケージにおいて３００ｍ１ｌの折り
曲げ幅を維持するのは、きわめて困難になるという問題
点がある。すなわち、横幅が制限されているデュアル・
イン・ライン形の樹脂封止パッケージにおいて、長大化
され、かつ、ポンディングパッドが短辺に偏って配置さ
れている半導体チップを収めようとした場合、パッケー
ジ内におけるインナーリードについての配線スペースが
不足してしまうためである。

そこで、長大化され、かつ、ポンディングパッドが短辺
に偏って配置されている半導体チップを封止する場合で
あっても、インナーリードの配線スペースを充分に確保
することができる樹脂封止パッケージを備えている半導
体装置を提供することが要望される。

このような要望に応するために、次のような半導体装置
が提案されている。

すなわち、半導体チップと、互いに電気的に独立されて
外部端子を構成している複数本のリードと、各リードと
前記半導体チップとの間にそれぞね橋絡さねているボン
ディングワイヤと、これら半導体チップ、リードおよび
ボンディングワイヤ群を樹脂封止するパッケージとを備
えている半導体装置であって、前記リード群のうち少な
くとも一部のリードにおけるインナ部（以下、インナリ
ードということがある。）を前記パッケージ内において
前記半導体チップの下方に配線し、このインナリードと
半導体チップとの間に絶縁層を介設したものである。

この半導体装置によれば、リード群のうち少なくとも一
部のインナリードが、その一部を樹脂封止パッケージ内
において半導体チップの下方に配線されているため、当
該インナリードについての配線スペースを充分に確保す
ることができる。したがって、例えば、横幅が制限され
ているデュアル・イン・ライン形の樹脂封止パッケージ
において、長大化され、かつ、ボンディングパッドカソ
の短辺に偏って配置されている半導体チップを収めよう
とした場合であっても、パッケージ内においてインナリ
ードを充分に配線することができる。

また、前記半導体チップの下方に配線されたインナリー
ドと、半導体チップとの間に絶縁層が介設されているた
め、半導体チップとリード群との絶縁は良好に保だねる
とともに、半導体チップを樹脂封止パッケージ内におい
て強固に固定することができる。

なお、このような半導体装置を述べである例としては、
日本国特許庁公開特許公報、特開昭５７−１１４２６１
号、特開昭６１−２１８１３９号、および、特開昭６１
−２５８４５８号、がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述したような半導体装置、すなわち一部のインナリー
ド部上に半導体チップを搭載する場合において、インナ
リードの先端を半導体チップの短辺側から突き出して、
ワイヤーボンディングするためには、前記インナリード
部先端部以外に、リードばらつき防止、ワイヤーボンデ
ィング時の超音波の逃げ防止のために、リード押え代が
必要であることがわかった。つまり、前記弁え代がない
と、インナリード先端でのワイヤの接着が悪くなり、シ
ョートしてしまう。

更に、インナリード先端を十分半導体チップ短辺下部か
ら引き出していないと、ポンディングパッド（外部端子
）とリード間を接続する際、ワイヤが垂れて半導体チッ
プに接触しショートしてしまう。

これらの問題点から、半導体のチップサイズを十分に大
きくすることができなかった。

また、異なるパッケージで半導体チップを共用しようと
するとパッド配置が異なるため、ワイヤが交差してショ
ートするという問題があり、半導体チップを別に作る必
要があった。

また更に、α線によるソフトエラーな防止するためにチ
ップコートをする必要があった。

本発明の目的は、パッケージサイズを変更せずにより高
集積な半導体装置を提供することにある。

本発明の１つの目的は、チップ占有率がより大きなパッ
ケージを提供することにある。

本発明の１つの目的は、α線によるソフトエラーな効率
的に防止した半導体装置を提供することにある。

本発明の１つの目的は、大容量のチップを従来のパッケ
ージに搭載した高密度、高信頼性の半導体装置を提供す
ることにある。

本発明の１つの目的は、半導体チップの主面上でタブレ
スリードフレームのインナリードと当該半導体チップ上
のパッドをボンディングワイヤで電気的に接続すること
ができる技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、異なるパッケージで半導体チップ
を共用す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
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。

〔課題を解決するための手段〕

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、下記のとおりである。

すなわち、樹脂封止型半導体装置において、短辺側に偏
ってポンディングパッド（外部端子）が配置されている
半導体チップの主面上に、α線防止可能な絶縁フィルム
を設ける。そして、前記絶縁フィルムの上にタブレスリ
ードフレームのインナリード先端部が前記ポンディング
パッドに近接した位置まで引きまわされたリードを配置
し、前記インナリードとポンディングパッドを、ボンデ
ィングワイヤで電気的に接続したものである。更に、前
記リードはそのインナリード部すべてが半導体チップ上
に配置され、ワイヤボンディングはすべてこのチップ上
にて行なわれたものである。

更に、前記絶縁フィルムの所望の位置にスルーホールを
設けて、この部分を電極を取り出すためのパッドとし、
半導体チップ上に引きまわされたインナリード部上の前
記パッドに近接した位置とボンディングワイヤにて、電
気的に接続する。

更に、前記ポンディングパッドの一部において、ボンデ
ィングワイヤのループ高さを調整して、ボンディングワ
イヤを交差させたものである。

また更に、以下の構成よりなる。

主面に種々の機能を有する１回路が形成され、これらの
信号を取り出すための外部端子（ポンディングパッド）
が、両短辺側に配置されている長方形形状の半導体チッ
プと、 前記半導体チップの主面上に接着剤を介して取付けられ
た方形状の絶縁性フィルム樹脂からなるシートと、 前記シート上で、長方形形状の半導体チップの長辺側か
ら入り、その先端が前記半導体チップの長辺から短辺へ
引きまわされ、更に前記方形状のシートの短辺へ近接し
た位置に配された、インナーリード部とアウターリード
部からなるリードと、前記外部端子とリード先端を電気
的に接続するだめの金属細線と、 前記半導体チップ、絶縁性フィルム樹脂シート。

インナーリード部、金属細線、外部端子を封止している
封止体からなる。

〔作用〕

前述の手段によれば、タブレスリードフレームのインナ
ーリードな半導体チップの主面上に配置することにより
、リードを配線層として利用することができるので、半
導体チップの所望の位置からインナーリードへのワイヤ
ボンディングができる。例えば、前記したように絶縁フ
ィルムを層間絶縁膜とし、リードを配線層と考え、スル
ーホール（コンタクト）？：とれば、どこからでも配線
を配設することができる。

また、半導体チップの主面上でワイヤボンディングする
ことにより、半導体チップの主面上には接続しても問題
のない絶縁フィルムとインナーリードがあるだけである
から、ボンディングワイヤ同志のショートのみに注意す
ればよいので、半導体チップの端部とワイヤとのショー
ト（エリアシ＝ａ　−）　）は根本的になくすることが
できる。従って、ワイヤのループ高さのみを調整するこ
とで交差ワイヤボンディング（クロスワイヤボンディン
グ〕も可能となり、異なる半導体チップを用いるしかな
かったスモール・アウトライン・ジェイベンド（以下、
ＳＯＪという）、ジグザグ・インライン・パッケージ（
Ｚ　Ｉ　Ｐ）等のような異なるパッケージにおいても、
共通の半導体チップで交差ワイヤボンディングすること
により製作することができる。

また、ボンディングワイヤを低くかつ短くすることがで
き、封止樹脂の封止時の流れ方に対して平行にボンディ
ングすることも容易にすることができるので、ボンディ
ングワイヤの変形を低減することができる。

更に、インナーリードがすべて半導体チップの上面にあ
る。つまり、インナーリード先端や他のリードがチップ
周辺にないため、チップサイズを充分大きくすることが
できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を用いて具体的に説明する。

本実施例の４ＭＤＲＡＭの半導体チップを搭載した樹脂
封止型半導体装置は、第１図〜第３図に示すように、タ
ブレスリードフレーム１の裏返した状態のインナーリー
ド部１５の上に絶縁フィルム２を接着剤３で接着し、こ
の絶縁フィルム２の上に４ＭＤＲＡＭの半導体チップ４
をその主面側を接着面としてペレット付用熱硬化性接着
剤４Ａでペレット付けして、それを裏返し、インナーリ
ード部】５と半導体チップ４とをボンディングワイヤ５
で電気的に接続する。すなわち、４ＭＤＲＡＭの半導体
チップ４の主面の上に絶縁フィルム２を介してタブレス
リードフレーム１のインナーリード部１５が配置されて
いる。この状態でレジン等の樹脂封止材６で封止した後
、タブレスリードフレーム１のアクタ−リード部１４を
所定形状に加工したものである。そのパッケージの大き
さは、短辺の寸法は、７．６２ｍ　（３０，Ｏｍｉ　１
　）であり、長辺の寸法は、１６．９ｍ　（６７５ｍｉ
ｌ）である。

前記タブレスリードフレーム１は、第１図に示すように
、４２アロイやコパール等のような鉄系（鉄またはその
合金）材料、または、燐青銅や無酸素銅等のような銅系
（銅またはその合金）材料からなる薄い（例えば、肉厚
が０．２５ｍ）板材からなる。

前記半導体チップ４は、４ＭＤＲＡＭからなっており、
第４図に示すように、その中央部にはメモリマット２０
が設けられ、そのＸ方向の中央部にはＹ軸に並行にＹデ
コーダ２】がメモリマット２０に沿って設けられ、その
Ｘ方向の中央部にはＸ軸に並行にワードドライバ２２及
びＸデコーダ２３がメモリマット２０に沿って設けられ
ている。

また、長手方向の一端部には、それぞれＲＡＳ系回路２
４、ＣＡＳ系・ＷＥ系回路２５及びＸ。

Ｙアドレスバッファ２６が設けられ、その内側にメイン
アンプ２７が設けられ、隅部にはり。ｕｔバッファ２８
が設けられている。他端にはＲＡＳ系回路２４、Ｘアド
レスバッフ丁２９、Ｘジェネレータ３０．Ｘ、Ｙジェネ
レータ３１、Ｙアドレスバッファ３２及び５ＨＲ−ＰＣ
ジェネレータ３３が設けられている。また、短手方向の
右側端部にはセンスアンプ・コモン入出力・コモンソー
ス３４が設けられ、左側端部の上端部にはメモ＋７−ｒ
ット２０の上端子２０Ａが設けられ、下端部にはメモリ
マット２０の下端子２０Ｂが設けられている。

そして、第５図に示すように、前記半導体チップ４に設
けられている各素子の電極（パッド）Ａ１〜Ａｌ０１電
極（パッド）　Ｄ　ｉＨ＊　Ｗ　Ｅ　、　ＲＡ　Ｓ　。

Ｎ　Ｃ＊　ＶＳＳ　ｔ　ｖｃｃ　＊　Ｑ　（Ｄｏｕｔ）
−ＣＡ　Ｓ及び電極（パッド）ＰＩ〜Ｐ３は、半導体チ
ップ４の長手方向の両端部に設けられている。ＡＯ〜Ａ
ＩＯは信号線ボンディング用パッド、Ｄｉｎはデータ入
力信号用パッド、ＷＥはＣＡＳ系・ＷＥ系回路２５のＷ
Ｅ回路のパッド、ＲＡＳはＲＡＳ系回路２４のパッド、
ＶＢ２はＶ８８電源用パッド、ｌ１０１−ｌ１０４はＤ
ｏｕｔバッファ２８用のパッド、ＣＡＳはＣＡＳ系・Ｗ
Ｅ系回路２５のＣＡＳ系回路のパッドであり、Ｐ１〜Ｐ
６は電気的特性試験時に使用されるプローブテスト用パ
ッドである。

また、半導体チップの大きさは、短辺の寸法（団が５．
９１＋ｗ、長辺の寸法υは、１５．２２ｍである。

そして、前記各パッドに対応するインナーリードなボン
ディングワイヤ５で電気的に接続するが、例えば、第１
図に示すように、パッドＲＡＳとインナーリードＲＡＳ
とを電気的に接続するボンディングワイヤ５Ａは、パッ
ドＡ９とインナーリードＡ９を電気的に接続するボンデ
ィングワイヤ５Ｂと交差して設けらねている。すなわち
、第６図に示すように、ボンディングワイヤ５Ｂのルー
プの高さをボンディングワイヤ５人よりも低くしてショ
ートしないようにしている。このループ高さを変えるの
は、異なるパッケージで半導体チップを共用する場合に
用いる。すなわち、従来ＤＩＰ（デュアル・インライン
・パッケージ）型に用いていたチップをＳＯＪ型パッケ
ージに搭載する場合、パッド配置が一部異なるため、そ
の一部のパッドとインナーリード部１５とを接続するた
めには、ワイヤループ高さを変えて、交差させてボンデ
ィングさせる必要がある。

次に、本実施例の樹脂封止型半導体装置の組立工程につ
いて説明する。

第１図乃至第３図に示すように、まず、タブレスリード
フレーム１のインナーリード部１５を裏返した状態の上
に、ポリイミド系樹脂からなる絶縁フィルム２を接着剤
３で接着する。絶縁フィルム２としては、１２５μｍの
厚さのポリイミド系樹脂フィルムを用いる。接着剤３と
しては、例えば、第７図に示すように、インナーリード
部１５側から順にポリエーテルアミドイミド等の熱可塑
性の接着剤３人、ポリピロメリット酸イミド、ポリケト
ンイミド等の熱硬化性ポリイミド系樹脂接着剤３Ｂを積
層した多層接着剤を用いる、前記絶縁フィルム２の上に
ペレット付用熱硬化性接着剤４人により半導体チップ４
の主面側をペレット付けする。ベレット肘用熱硬化性接
着剤４Ａとしては、例えば、ポリピロメリット酸イミド
、ポリケトンイミド等の熱硬化性ポリイミド系樹脂接着
剤の上に非導電性のペースト材、例えばシリコーンゴム
、エポキシ。ゴム、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂
等を積層した多層接着剤を用いる。

次に、前記ベレット付けした各インナーリード部１５の
ボンディング用端子部１５Ａと半導体チップ４の主面上
の各パッドとをボンディングワイヤ５で電気的に接続す
る。このボンディングワイヤ５は、例えば、直径３０μ
ｍの金（Ａｕ）ワイヤを用いる。ワイヤボンディングは
、例えば、半導体チップ４上の各パッドＡＯ〜ＡＩＯと
ボンディングワイヤ５とはウェッジ・ボールボンディン
グ法で接続される。同様に、インナーリード部１５のボ
ンディング用端子部１５Ａとボンディングワイヤ５とは
、超音波振動を併用した熱圧着で接続される。インナー
リード部１５のボンディングされるボンディング用端子
部１５Ａの部分は銀（Ａｇ）メツキされている。そして
、半導体チップ４とインナーリード部１５をボンディン
グワイヤ５によって電気的に接続する際に、半導体チッ
プ４側のパッドのボンディング位置（２点）を認識して
座標を決定し、自動的にワイヤボンディングを行う。

このワイヤボンディングが終ると、樹脂封止材注入装置
のキャビティの注入口とタブレスリードフレーム１のゲ
ート位置１６との位置合せを行った後、キャビティにレ
ジン（エポキシ系の樹脂）等の樹脂封止材６を注入して
モールドされる。その後アウターリード部１４を所定の
形状に加工し７て樹脂封止型半導体装置が完成する。

次に、リードフレーム１について説明する。

リードフレーム１は、図示していないが、一方向に１列
に並設されて多連リードフレームを形成している。これ
は、前記した１枚のリードフレーム材を打ち抜きプレス
加工またはエツチング加工等のような適当な手段により
、一体成形されたものである。そして、その形状は第１
図に示されるように、長方形形状のパッケージの長辺側
から入り、短辺側に配されている。特に、パッケージの
４隅から入ったインナーリード（Ｖｓｓ　、Ａ４　。

Ｖｃｃ＊ｌ１０１ビン）は、半導体チップ４の短辺とほ
ぼ同じ位置から入り、半導体チップの中心側へ延びて、
更に半導体チップの短辺側に配されたポンディングパッ
ドに近接した位置まで延びている。

また、チップの中心側に配されたリードは、パッケージ
内への入り込みが長いため、封止樹脂との接着が悪く、
リード抜けしやすい。そのため、インナーリードの比較
的チップ側面に近い位置に突部４０が形成さねている。

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

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わば、下記のとおりであ
る。

以上の説明かられかるように、本実施例によれば、タブ
レスリードフレーム１のインナーリード部１５を絶縁フ
ィルム２を介在して半導体チップ４の主面上に配置する
ことにより、従来のように半導体チップ４０周辺にイン
ナーリード部１５を配置するスペースが不用となり、そ
の分だけ大きな半導体チップ４の搭載が可能となる。

また、タブレスリードフレーム１のインナーリード部１
５を半導体チップ４の主面上に配置することにより１．
インナーリード部１５を配線層として利用することがで
きる。すなわち、半導体チップ４の所望の位置からイン
ナーリード部１５へのワイヤボンディングができる。こ
ねは、絶縁フィルム２を層間絶縁膜としインナーリード
部１５を配線層と考え、スルーホール（コンタクト）を
とれば、どこからでも配線を配設することができること
になる。

また、半導体チップ４の主面上ですべてのインナーリー
ドとパッドをワイヤボンディングすることにより、半導
体チップ４の端部とボンディングワイヤ５とのショート
（エリアショート）は根本的になくなり、ワイヤリング
が楽になる。すなわち、半導体チップ４上には接続して
も問題のない絶縁フィルム２とインナーリード１５があ
るだけであるから、ボンディングワイヤ５同志のショー
トのみに注意すればよいことになる。従って、ボンディ
ングワイヤ５のループ高さのみを調整することで交差ワ
イヤボンディング（クロスワイヤボンディング）も可能
となる。これにより、異なる半導体チップ４を用いるし
かなかったＳＯＪ型パッケージのような異なるパッケー
ジにおいても、共通の半導体チップ４で交差ワイヤボン
ディング（クロスワイヤボンディング）することにより
製作することができる。

また、ボンディングワイヤ５を低くかつ短くすることが
でき、封止樹脂材６の封止時の流れ方に対して平行にボ
ンディングすることも容易にすることができるので、ボ
ンディングワイヤ５の変形を低減することができる。

また、半導体チップ４のパッドの配置も従来より大幅に
自由度を増すことができる。

また、半導体チップ４の主面にポリイミド樹脂からなる
絶縁性フィルムを貼着しているため、別工程でチップコ
ートすることなしに、α線によるソフトエラーを防止す
ることができる。つまり、工程数の低減となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明をＳＯＪ型パッケージの４メガビツト
・ダイナミック・ランダム・アクセス・メモＩＪ　（４
ＭＤＲＡＭ）に適用した実施例の樹脂封止型半導体装置
のパッケージ内部の構造を説明するための平面図、 第２図は、第１図に示す４ＭＤＲＡＭの■−■線で切断
した断面図、 第３図は、第１図に示ｊ４ＭＤＲＡＭのＩｎ　−ＩＩＩ
線で切断した断面図、 第４図は、第１図に示す半導体チップのレイアウトを説
明するための平面図、 第５図は、第１図に示す半導体チップ上のパッドの配置
を示す平面図、 第６図は、第１図に示す交差ワイヤボンディング部分の
拡大図、 第７図は、第１図に示す半導体チップの主面上にインナ
ーリードな配置する際の接着剤を説明するための図であ
る。 第　　１　□ 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、主面に回路と外部端子が形成されかつ方形状の半導
   体チップと、前記半導体チップの主面に接着された絶縁
   シートと、前記絶縁シート上で、前記半導体チップの主
   面上方に搭載され、インナーリード部とアウターリード
   部からなる複数のリードと、 前記外部端子とインナーリード先端とを電気的に接続す
   るための金属細線と、 前記半導体チップ、絶縁シート、インナーリード、金属
   細線を封止するための封止体からなる半導体装置におい
   て、 前記外部端子は半導体チップの短辺側に配置され、かつ
   前記インナーリード先端はこの外部端子に近接して配列
   されていることを特徴とする半導体装置。 ２、前記絶縁シートはポリイミド系樹脂であるこことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。 ３、前記金属細線は金ワイヤであることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の半導体装置。 ４、主面に回路と外部端子が形成されかつ方形状の半導
   体チップと、 前記半導体チップの主面に接着された絶縁シートと、 前記絶縁シート上で、前記半導体チップの主面上方に搭
   載され、インナーリード部とアウターリード部からなる
   複数のリードと、 前記外部端子とインナーリード先端とを電気的に接続す
   るための金属細線と、 前記半導体チップと絶縁シートとを接続するための第１
   の接着層と、 前記絶縁シートとインナーリードとを接続するための第
   ２接着層と、 前記半導体チップ、第１および第２の接着層、絶縁シー
   ト、インナーリード、金属細線を封止するための封止体
   からなる半導体装置において、前記外部端子は半導体チ
   ップの短辺側に配置され、かつ前記インナーリード先端
   はこの外部端子に近接して配列されていることを特徴と
   する半導体装置。 ５、前記絶縁シートはポリイミド系樹脂であることを特
   徴とする特許請求の範囲第４項記載の半導体装置。 ６、前記金属細線は金ワイヤであることを特徴とする特
   許請求の範囲第４項記載の半導体装置。 ７、前記第１の接着層は、熱硬化性ポリイミド系樹脂を
   積層した多層接着剤であることを特徴とする特許請求の
   範囲第４項記載の半導体装置。 ８、前記多層接着剤は、ポリピロメリット酸イミド、ポ
   リケトンイミドからなることを特徴とする特許請求の範
   囲第７項記載の半導体装置。 ９、前記第２の接着層は、熱可塑性樹脂であることを特
   徴とする特許請求の範囲第４項記載の半導体装置。 １０、前記熱可塑性樹脂は、ポリエーテルアミドイミド
   であることを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の半
   導体装置。