JP3994084B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤボンディングにより実装される半導体装置に関するものである。

従来、半導体チップをパッケージに収容したＳＯＰ（Small Outline Package)、ＤＩＰ（Dual Inline Package）、ＰＧＡ（Pin Grid Array )、ＱＦＰ（Quad Flat Package）等のパッケージ形態の半導体装置が知られている。又、実装密度を向上させるために、複数個の半導体チップを１つのパッケージに収容したマルチチップパッケージ形態の半導体装置も種々提案されている。

マルチチップパッケージ形態の半導体装置に関する文献としては、例えば、次のようなものがある。
特開２０００−３３２１９４号公報 特開２００１−７２７７号公報

図６（Ａ）、（Ｂ）は、従来のＳＯＰ型半導体装置の概略の構成図であり、同図（Ａ）は平面図、及び同図（Ｂ）は縦断面図である。又、図７（Ａ）、（Ｂ）は、外部引き出し用のリード位置が図６とは異なる従来のＳＯＰ型半導体装置の概略の構成図であり、同図（Ａ）は平面図、及び同図（Ｂ）は縦断面図である。

図６の半導体装置では、リードフレーム１０Ａを用いて半導体チップ２０Ａが実装されている。リードフレーム１０Ａは、図６（Ａ）に示すように、平面がほぼ矩形の半導体チップ搭載用のダイパッド１１Ａを有し、このダイパッド１１Ａの上辺及び下辺から所定距離離れて縦方向に、複数本のリード１２Ａが配設されている。各リード１２Ａは、内側のインナーリード部分にボンディングパッド１３Ａが設けられ、外側のアウターリード部分が外部に引き出されている。

ダイパッド１１Ａ上には、平面が矩形状の半導体チップ２０Ａが固着されている。半導体チップ２０Ａの表面には、図６（Ａ）に示すように、リードフレーム側のボンディングパッド１３Ａの配置位置に対応して、上辺及び下辺の近傍に複数個のボンディングパッド２１Ａが配設されている。半導体チップ側の複数個のボンディングパッド２１Ａは、複数本のワイヤ１４Ａにより、リードフレーム側の複数個のボンディングパッド１３Ａに接続されている。これらの半導体チップ２０Ａ及び複数本のワイヤ１４Ａは、樹脂部材１５Ａにより樹脂封止されている。

図７の半導体装置では、図６のリードフレーム１０Ａに対して、リードの引き出し方向が異なるリードフレーム１０Ｂを用いて実装しているため、図６の半導体チップ２０Ａに対して、ボンディングパッドの配置位置の異なる半導体チップ２０Ｂを用いている。

即ち、図７のリードフレーム１０Ｂでは、図７（Ａ）に示すように、平面が矩形状のダイパッド１１Ｂの左辺及び右辺から所定距離離れて横方向に、複数本のリード１２Ｂが配設されている。各リード１２Ｂは、内側のインナーリード部分にボンディングパッド１３Ｂが設けられ、外側のアウターリード部分が横方向に引き出されている。

ダイパッド１１Ｂ上に固着された平面が矩形状の半導体チップ２０Ｂは、図６の半導体チップ２０Ａと同一の機能を有するが、リードフレーム側のボンディングパッド１３Ｂの配置位置に対応させるために、表面の左辺及び右辺の近傍に複数個のボンディングパッド２１Ｂが配置されるように、図６の半導体チップ２０Ａとは別個に新たに作成される。この半導体チップ２０Ｂの複数個のボンディングパッド２１Ｂは、複数本のワイヤ１４Ｂにより、リードフレーム側の複数個のボンディングパッド１３Ｂに接続された後、これらの半導体チップ２０Ｂ及び複数本のワイヤ１４Ｂが、樹脂部材１５Ｂにより樹脂封止される。

図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、従来のマルチチップパッケージ形態の半導体装置を示す概略の構成図であり、同図（Ａ）は表面から見た平面図、同図（Ｂ）は裏面から見た底面図、及び同図（Ｃ）は縦断面図であり、図７中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

この半導体装置では、例えば、メモリ容量を２倍にする等の目的で、図７のようなリードフレーム１０Ｂのダイパッド１１Ｂの表裏両面に、同じ機能を持った半導体チップ２０Ｂ，２０Ｃを搭載している。

リードフレーム１０Ｂは、図８（Ａ）に示すように、平面が矩形状のダイパッド１１Ｂを有し、この左辺及び右辺から所定距離離れて横方向に、複数本のリード１２Ｂが配設されている。複数本のリード１２Ｂは、内側のインナーリード部分にボンディングパッド１３Ｂ（左側のボンディングパッド１３Ｂ−１１，１３Ｂ−１２，・・・、右側のボンディングパッド１３Ｂ−２１，１３Ｂ−２２，・・・）が設けられ、外側のアウターリード部分が横方向に引き出されている。

ダイパッド１１Ｂの表側の半導体チップ２０Ｂの表面には、リードフレーム側のボンディングパッド１３Ｂ−１１，１３Ｂ−１２，・・・，１３Ｂ−２１，１３Ｂ−２２，・・・に対応して、左辺及び右辺の近傍に複数個のボンディングパッド２１Ｂ（左側のボンディングパッド２１Ｂ−１１，２１Ｂ−１２，・・・、右側のボンディングパッド２１Ｂ−２１，２１Ｂ−２２，・・・）が配置されている。左側のボンディングパッド２１Ｂ−１１，２１Ｂ−１２，・・・は、複数本のワイヤ１４Ｂにより、リードフレーム側の左側のボンディングパッド１３Ｂ−１１，１３Ｂ−１２，・・・に接続される。右側のボンディングパッド２１Ｂ−２１，２１Ｂ−２２，・・・は、リードフレーム側の右側のボンディングパッド１３Ｂ−２１，１３Ｂ−２２・・・に接続される。

ダイパッド１１Ｂの裏側の半導体チップ２０Ｃとして、表側の半導体チップ２０Ｂと同一の構成（即ち、ボンディングパッドの配置が同一）のチップを使用した場合、ダイパッド１１Ｂの表側から見て、ボンディングパッドの配置が左右あるいは上下に反転されるため、複数のワイヤ１４Ｃが交差してショートする。これを防止するため、裏側の半導体チップ２０Ｃは、表側の半導体チップ２０Ｂに対して、内部素子回路及びボンディングパッドの配置が回転対称となるように反転（即ち、表と裏が対向するようにミラー反転）させたミラーチップ、構造ものを使用している。

ミラーチップ構造の半導体チップ２０Ｃは、図８（Ｂ）に示すように、リードフレーム側のボンディングパッド１３Ｂ−１１，１３Ｂ−１２，・・・，１３Ｂ−２１，１３Ｂ−２２，・・・に対応して、右辺及び左辺（裏面から見ているので左右が逆の関係になっている。）の近傍に複数個のボンディングパッド２１Ｃ（右側のボンディングパッド２１Ｃ−１１，２１Ｃ−１２，・・・、左側のボンディングパッド２１Ｃ−２１，２１Ｃ−２２，・・・）が配設されている。右側のボンディングパッド２１Ｃ−１１，２１Ｃ−１２，・・・は、複数本のワイヤ１４Ｃにより、リードフレーム側の表面から見て左側のボンディングパッド１３Ｂ−１１，１３Ｂ−１２，・・・に接続される。右側のボンディングパッド２１Ｃ−２１，２１Ｃ−２２，・・・は、リードフレーム側の表面から見て右側のボンディングパッド１３Ｃ−２１，１３Ｃ−２２，・・・に接続される。

これらの半導体チップ２０Ｂ，２０Ｃ及び複数本のワイヤ１４Ｂ，１４Ｃは、樹脂部材１５Ｂにより樹脂封止される。

しかしながら、従来の図６、図７と従来の図８の半導体装置では、次の（１）、（２）のような課題があった。

（１） 従来の図６、図７の課題
例えば、図６の半導体チップ２０Ａを図７のパッケージに搭載する場合、両者のボンディングパッドの配置位置が異なり、ワイヤの交差によるショート等が生じるので、ワイヤ１４Ａで接続することができない。そのため、半導体チップ２０Ａと同一の機能を持ち、ボンディングパッドの位置を移動させた図７の半導体チップ２０Ｂを新たに作成する必要がある。

このように、図６及び図７のような半導体装置では、パッケージ形状が変わる毎にそのパッケージ用に半導体チップを設計し作成する必要があり、更に、作成した半導体チップに対し、プロービング等によって良否を検証（動作確認テスト）する必要があるため、多大な費用と開発期間が必要になる。又、図７のパッケージに合わせた半導体チップ２０Ｂのボンディングパッド配置にすることによってチップサイズが大きくなったり、あるいはそれぞれの半導体チップに関する在庫を持つ必要が生じる。

このような不都合を解消するために、例えば、特許文献１に記載されたパッド位置変換用の金属配線フィルムを、図６の半導体チップ２０Ａ上に設け、その金属配線フィルムを介して、図６の半導体チップ側のボンディングパッド２１Ａと図７のリードフレーム側のボンディングパッド１３Ｂとをワイヤで接続することも考えられる。あるいは、特許文献２に記載された配線パターンを有する信号位置変換部を、図７のダイパッド１１Ｂに固定し、この上に図６の半導体チップ２０Ａを搭載し、その信号位置変換部を介して、図６の半導体チップ側のボンディングパッド２１Ａと図７のリードフレーム側のボンディングパッド１３Ｂとをワイヤで接続することも考えられる。

しかし、特許文献１のような金属配線フィルム、あるいは文献２のような信号位置変換部を設けてボンディングパッド間をワイヤボンディングする構成では、中継のための配線構造等が確立されていないので、半導体チップ側及びリードフレーム側のボンディングパッドの位置の変更に伴い、中継のための配線構造等が変更されるので、例えば、動作確認の検証のためにプロービング等を行うときに、新たな周辺機器が必要となり、大幅にコストが増加する虞があった。

（２） 従来の図８の課題
表側の半導体チップ２０Ｂと、これのミラーチップである裏側の半導体チップ２０Ｃとの２種類の半導体チップを用意する必要があるので、パッケージ形状が変わる毎にそのパッケージ用に２種類の半導体チップを設計し作成する必要があり、更に、作成した２種類の半導体チップに対し、プロービング等によって良否を検証（動作確認テスト）する必要があるため、コスト高になったり、チップサイズが大きくなったり、あるいはそれぞれの半導体チップに関して在庫を持つ必要が生じる。

このような不都合を解消するために、例えば、特許文献１に記載されたパッド位置変換用の金属配線フィルムや、特許文献２に記載された配線パターンを有する信号位置変換部を用いることも考えられるが、前記（１）と同様に、例えば、動作確認の検証のためにプロービング等を行うときに、新たな周辺機器が必要となり、大幅にコストが増加する虞があった。

本発明は、前記従来技術が持っていた課題を解決し、ボンディングパッドの配置変換が簡易的確に行える半導体装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明のうちの第１の発明の半導体装置では、半導体チップ搭載用の基板と、前記基板の周辺に、前記基板と所定距離離れて配置された複数のリードと、前記基板上に搭載され、第１のボンディングパッドが複数配置されたシリコン基板を用いてなる複数の半導体チップと、中継部材と、複数の第１、第２のワイヤとを備えている。

前記中継部材は、第２のボンディングパッドと、第３のボンディングパッドと、前記第２のボンディングパッドと前記第３のボンディングパッドとを電気的に接続する配線とを複数有し、前記第１のボンディングパッドを露出するように前記複数の半導体チップ上に架設されている。前記複数の第１のワイヤは、前記各半導体チップの前記第１のボンディングパッドと前記中継部材の前記第２のボンディングパッドとを電気的に接続している。前記複数の第２のワイヤは、前記リードと前記中継部材の前記第３のボンディングパッドとを電気的に接続している。

そして、前記中継部材は、前記複数の半導体チップによって形成される１つの領域の外縁よりも内側に収まるように配置され、前記中継部材には、前記第２のボンディングパッドと前記第３のボンディングパッドと前記配線とが形成されたシリコン基板から構成される中継チップが用いられている。

第２の発明の半導体装置では、半導体チップ搭載用の基板と、前記基板の周辺に、前記基板と所定距離離れて配置された複数のリードと、前記基板上に搭載され、第１のボンディングパッドが複数配置されたシリコン基板を用いてなる複数の半導体チップと、複数の中継部材と、複数の第１、第２のワイヤとを備えている。

前記複数の中継部材は、第２のボンディングパッドと、第３のボンディングパッドと、前記第２のボンディングパッドと前記第３のボンディングパッドとを電気的に接続する配線と、この配線により前記第２及び第３のボンディングパッドに電気的に接続された中間部材間接続用の複数の第４のボンディングパッドとを複数有し、前記各半導体チップの前記第１のボンディングパッドを露出するように前記各半導体チップ上にそれぞれ形成されている。前記複数の第１のワイヤは、前記各半導体チップの前記第１のボンディングパッドと前記各中継部材の前記第２のボンディングパッドとを電気的に接続している。前記複数の第２のワイヤは、前記リードと前記各中継部材の前記第３のボンディングパッドとを電気的に接続している。

そして、前記各中継部材は、前記各半導体チップよりも小さく、且つ、前記各半導体チップの上面の外縁よりも内側に収まるように配置され、前記各中継部材には、前記第２のボンディングパッドと前記第３のボンディングパッドと前記配線とが形成されたシリコン基板から構成される中継チップが用いられている。

第１の発明の半導体装置によれば、複数個の半導体チップ上に中継チップを積層し、この中継チップでパッド配置の方向を変換しているので、パッド配置に制約されずに、マルチチップ半導体装置を容易に製造できる。しかも、中継チップはボンディングパッド及び配線のみで構成できるため、パッド配置を変更した半導体チップを作成する場合よりも、再設計や動作の検証に必要な費用、あるいは開発費用等を削減可能である。更に、中継チップは半導体チップ上に積層するので、横方向の面積の増加を抑え、小型化を図ることができる。

その上、半導体チップによって形成される１つの領域の外縁の内側に収まるように、中継チップを固着しているので、この中継チップを所定位置に強固に固定でき、中継チップ搭載及びワイヤボンディングを簡単かつ的確に行うことができる。特に、半導体チップと中継チップをシリコン基板を用いて構成したので、ほぼ同じ条件下でそれらに対するワイヤボンディングを行うことが可能になり、中継チップに形成された第２、第３のボンディングパッドに第１、第２のワイヤを好適にボンディングすることができる。又、中継チップの配線は、パッド配置の変換方向等に対応して種々の形態に変更できるが、配線状態が複雑になって配線相互間でショートする等の不都合が生じる場合には、この配線を多層配線構造にすれば良い。

第２の発明の半導体装置によれば、複数個の半導体チップ上にそれぞれ中継チップを積層し、この複数個の中継チップでパッド配置の方向を変換しているので、第１の発明とほぼ同様の効果が得られる。その上、各中継チップのサイズを小さくできるので、断線等を少なくしてチップの歩留まりを上げ、低コスト化を図ることが可能である。

第１の発明の半導体装置では、半導体チップ搭載用の基板を有し、この基板の周辺に、この基板と所定距離離れて複数のリードが配置されている。第１のボンディングパッドが複数配置されたシリコン基板を用いてなる複数の半導体チップが、基板上に搭載されている。複数の半導体チップ上には、これらによって形成される１つの領域の外縁よりも内側に収まるように中継部材が配置され、且つ、第１のボンディングパッドを露出するように該中継部材が架設されている。

中継部材は、複数の第２のボンディングパッドと、複数の第３のボンディングパッドと、該第２のボンディングパッドと該第３のボンディングパッドとを電気的に接続する複数の配線とが形成されたシリコン基板から構成される中継チップが用いられている。各半導体チップの第１のボンディングパッドと、中継部材の第２のボンディングパッドとは、複数の第１のワイヤにより電気的に接続され、更に、リードと中継部材の第３のボンディングパッドとは、複数の第２のワイヤにより電気的に接続されている。

第２の発明の半導体装置では、第１の発明の中継部材に代えて、複数の中継チップが用いられ、これらの各中継チップが各半導体チップ上に搭載されている。

本発明の実施例１を説明する前に、先ず、本発明の参考例を説明する。

図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本発明の参考例を示すＳＯＰ型半導体装置の概略の構成図であり、同図（Ａ）は一部を省略した平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）を横方向に切断した断面図、及び同図（Ｃ）は同図（Ａ）を縦方向に切断した断面図である。

このＳＯＰ型半導体装置は、半導体チップ搭載用の基板として、例えば、リードフレーム３０を用いている。リードフレーム３０は、図３（Ａ）に示すように、平面がほぼ矩形の半導体チップ搭載用のダイパッド３１を有し、このダイパッド３１の左辺及び右辺から所定距離離れて横方向に、複数本のリード３２が配設されている。複数本のリード３２は、内側のインナーリード部分に第１のボンディングパッド３３（左側のボンディングパッド３３−１１，３３−１２，・・・、右側のボンディングパッド３３−２１，３３−２２，・・・）が設けられ、外側のアウターリード部分が横方向に引き出されている。

ダイパッド３１の表面には、平面がほぼ矩形の半導体チップ４０が固着されている。半導体チップ４０は、シリコン等の基板に半導体メモリ、半導体集積回路（以下「ＩＣ」という。）等が形成され、この表面の上辺及び下辺の近傍に複数個の第１のボンディングパッド４１（上側のボンディングパッド４１−１１，４１−１２，・・・、下側のボンディングパッド４１−２１，４１−２２，・・・）が配設されている。

半導体チップ４０の表面の外縁の内側に収まるように、平面がほぼ方形の中継部材である中継チップ５０が絶縁性の接着材４５により固着されている。中継チップ５０は、シリコン、ガラスエポキシ樹脂等の薄型基板を有し、この基板表面の４辺の近傍に複数個のボンディングパッド５１（上側の第２のボンディングパッド５１−１１，５１−１２，・・・、下側の第２のボンディングパッド５１−２１，５１−２２，・・・、左側の第３のボンディングパッド５１−３１，５１−３２，・・・、右側の第３のボンディングパッド５１−４１，５１−４２，・・・）が配設されている。

中継チップ５０の基板に、導電膜等からなる配線パターン５２が形成され、この配線パターン５２によって複数個のボンディングパッド５１が相互に接続されている。例えば、上側のボンディングパッド５１−１１，５１−１２，・・・の左半分は、左側のボンディングパッド５１−３１，５１−３２，・・・の上半分と相互に接続され、上側のボンディングパッド５１−１１，５１−１２，・・・の右半分は、右側のボンディングパッド５１−４１，５１−４２，・・・の上半分と相互に接続され、下側のボンディングパッド５１−２１，５１−２２，・・・の左半分は、左側のボンディングパッド５１−３１，５１−３２，・・・の下半分と相互に接続され、下側のボンディングパッド５１−２１，５１−２２，・・・の右半分は、右側のボンディングパッド５１−４１，５１−４２，・・・の下半分と相互に接続されている。

半導体チップ側の複数個の第１のボンディングパッド４１は、複数本の第１のワイヤ６１によって中継チップ側の複数個の第２のボンディングパッド５１−１１，５１−１２，・・・，５１−２１，５１−２２，・・・に接続され、この複数個のボンディングパッド５１−１１，５１−１２，・・・，５１−２１，５１−２２，・・・に配線パターン５２を介して接続された他の複数個の第３のボンディングパッド５１−３１，５１−３２，・・・，５１−４１，５１−４２，・・・が、複数本の第２のワイヤ６２によってリードフレーム側の複数個のボンディングパッド３３に接続されている。

例えば、半導体チップ４０の上側のボンディングパッド４１−１１，４１−１２，・・・の左半分は、ワイヤ６１及び中継チップ５０を介して、リードフレーム３０の左側のボンディングパッド３３−１１，３３−１２，・・・の上半分に接続され、半導体チップ４０の上側のボンディングパッド４１−１１，４１−１２，・・・の右半分は、ワイヤ６１及び中継チップ５０を介して、リードフレーム３０の右側のボンディングパッド３３−２１，３３−２２，・・・の上半分に接続されている。同様に、半導体チップ４０の下側のボンディングパッド４１−２１，４１−２２，・・・の左半分は、リードフレーム３０の左側のボンディングパッド３３−１１，３３−１２，・・・の下半分に接続され、半導体チップ４０の下側のボンディングパッド４１−２１，４１−２２，・・・の右半分は、リードフレーム３０の右側のボンディングパッド３３−２１，３３−２２，・・・の下半分に接続されている。

これらのダイパッド３１、半導体チップ４０、中継チップ５０、ワイヤ６１，６２、及びリードフレーム３２のボンディングパッド３３部分は、樹脂部材７０により樹脂封止されている。リード３２のアウターリード部分は、樹脂部材７０から突出し、下方向へほぼＬ字形に折り曲げられている。

図４は、図３の半導体装置の製造方法の一例を示す図である。

図３の半導体装置は、例えば、（１）チップボンディング工程、（２）マウント工程、（３）ワイヤボンディング工程、及び（４）封止工程等によって製造される。以下、各製造工程を説明する。

（１） チップボンディング工程
ダイスボンダにより半導体チップ４０を把持し、リードフレーム３０のダイパッド３１の表面に、半導体チップ４０の裏面を、銀ペースト等の接着材等によって固着する。

（２） マウント工程
絶縁性の接着材４５を、半導体チップ４０の表面のほぼ中央部分、あるいは中継チップ５０の裏面に形成しておく。接着材４５としては、例えば、エポキシ樹脂等を用いた低応力のペースト材や、あるいは熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等のフィルム材等を使用すればよい。

ダイスボンダにより中継チップ５０を把持し、半導体チップ４０の表面の外縁の内側に収まるように、中継チップ５０の裏面を接着材４５により固着する。

この固着時においては、ダイスボンダの接触圧力や移動速度等を調整して、半導体チップ４０が受ける衝撃力を小さくすることが望ましい。又、衝撃力を緩衝するために、接着材４５として衝撃緩衝機能を有するものを使用したり、あるいは別途、衝撃緩衝パッド等を半導体チップ４０と中継チップ５０との間に設けても良い。

（３） ワイヤボンディング工程
ワイヤボンダを用いて、半導体チップ４０のボンディングパッド４１と中継チップ５０のボンディングパッド５１とを、ワイヤ６１で接続すると共に、中継チップ５０のボンディングパッド５１とリードフレーム３０のボンディングパッド３３とを、ワイヤ６２で接続する。

（４） 封止工程等
半導体チップ４０及び中継チップ５０が搭載されたリードフレーム３０を、例えば、金型成型機にセットし、エポキシ樹脂等の樹脂部材７０によるモールド成形により、半導体チップ４０、中継チップ５０及びワイヤ６１，６２等を樹脂封止する。

リードフレーム３０の余分な樹脂、ばり、不要部分等を除去すると共に、このリード３２のアウターリード部分を所望の形状に折り曲げる等すれば、図１の半導体装置の製造が終了する。その後、必要に応じて、テスタで良否の検証を行う。

図３の半導体装置では、リード３２のアウターリード部分と半導体チップ４０とが、中継チップ５０及びワイヤ６１，６２を介して電気的に接続されているので、そのアウターリード部分に対して信号の入出力を行えば、所定の電気的動作が行われる。

この参考例では、次の（ａ）〜（ｇ）のような効果等がある。

（ａ） 半導体チップ４０上に中継チップ５０を積層し、この中継チップ５０を用いてリードフレーム３０側のボンディングパッド３３に接続できるようにパッド配置をほぼ直角方向に変換している。そのため、例えば、従来の図７のような半導体チップ２０Ｂを作成しなくても、この図７のようなパッケージに搭載することが可能になる。

（ｂ） 中継チップ５０は、ボンディングパッド５１と配線パターン５２のみで構成できるため、従来の図７のような半導体チップ２０Ｂを作成する場合よりも、再設計や動作の検証に必要な費用、あるいは開発費用等を減らすことが可能である。

（ｃ） 従来の図７のような半導体チップ２０Ｂに合わせたパッド配置にすることによってチップサイズが大きくなることもなく、中継チップ５０を半導体チップ４０上に積層しているので、この中継チップ５０を配置するのに必要な面積は増加しない。

（ｄ） 半導体チップ４０の表面の外縁の内側に収まるように、中継チップ５０を固着しているので、この中継チップ５０を所定位置に強固に固定できる。そのため、中継チップ搭載時やワイヤボンディング時に加わる力により、中継チップ５０が所定の搭載位置からずれることがなく、中継チップ搭載及びワイヤボンディングを簡単かつ的確に行うことができる。

（ｅ） 例えば、接着材４５として衝撃緩衝機能を有するものを使用したり、あるいは別途、衝撃緩衝パッド等を半導体チップ４０と中継チップ５０との間に設けると、中継チップ５０の固着時において、半導体チップ４０が受ける衝撃力を小さくでき、これによって半導体チップ４０の故障率を減少できる。

（ｆ） 中継チップ５０の配線パターン５２は、パッド配置の変換方向等に対応して種々の形態に変更できる。この際、配線状態が複雑になって配線相互間でショートする等の不都合が生じる場合には、配線パターン５２を、例えば、図５のような多層配線構造にすれば良い。

（ｇ） 図５は、多層配線構造の一例を示す概略の拡大断面図である。

中継チップ５０は、シリコン、ガラスエポキシ樹脂等の薄型基板５０ａを有している。基板５０ａ上には、配線パターン５２を形成する導電膜５０ｂと、層間絶縁膜５０ｃとが、積層状態に交互に配置形成されている。導電膜５０ｂは、コンタクトホール５０ｄ等によってボンディングパッド５１と接続されている。このような積層構造を用いれば、配線間をショートさせることなく、複雑な配線パターン５２を容易に形成できる。

次に、本発明の実施例１の構成、製造方法、効果等を説明する。

（構成等）
図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施例１を示すマルチチップパッケージ形態の半導体装置の概略の構成図であり、同図（Ａ）は表面から見て一部を省略した平面図、及び同図（Ｂ）は一部を省略した縦断面図であり、参考例を示す図３中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

このマルチチップパッケージ形態の半導体装置では、図３のようなリードフレーム３０のダイパッド３１の表面に、平面がほぼ矩形の複数個の（例えば、２個）の半導体チップ４０Ａ−１，４０Ａ−２が固着され、更に、この半導体チップ４０Ａ−１及び４０Ａ−２によって形成される１つの領域の外縁の内側に収まるように、図３と同様の接着材４５によって、平面がほぼ矩形の１個の中継部材である中継チップ５０Ｆが固着されている。

各半導体チップ４０Ａ−１，４０Ａ−２には、この表面の対向する２辺の近傍に、複数個の第１のボンディングパッド４１がそれぞれ配設されている。中継チップ５０Ｆは、半導体チップ４０Ａ−１，４０Ａ−２の複数個のボンディングパッド４１と各リード３２のボンディングパッド３３とに対応して、表面の対向する２辺の近傍に、複数個の第２、第３のボンディングパッド５１が配設されている。複数個のボンディングパッド５１は、図５に示すような多層配線構造の配線パターン５２Ｆによって相互に接続されている。

中継チップ５０Ｆ側のボンディングパッド５１の複数個の第２のボンディングパッドは、複数本の第１のワイヤ６１によって半導体チップ４０Ａ−１，４０Ａ−２側の複数個の第１のボンディングパッド４１に接続され、更に、ボンディングパッド５１の他の複数個の第３のボンディングパッドが、複数本の第２のワイヤ６２によってリードフレーム３０側の複数個のボンディングパッド３３（３３−１，３３−２，・・・）に接続されている。

これらの半導体チップ４０Ａ−１，４０Ａ−２、中継チップ５０Ｆ、及びワイヤ６１，６２等は、図３と同様に、樹脂部材７０により樹脂封止されている。その他の構成と、動作は、図３とほぼ同様である。

（製造方法）
図３の製造方法とほぼ同様に、チップボンディング工程において、ダイパッド３１の表面に半導体チップ４０Ａ−１，４０Ａ−２の裏面を固着する。マウント工程において、中継チップ５０Ｆを接着材４５で、半導体チップ４０Ａ−１及び４０Ａ−２によって形成される１つの領域の外縁の内側に収まるように固着する。次に、ワイヤボンディング工程において、半導体チップ４０Ａ−１，４０Ａ−２側の第１のボンディングパッド４１の複数個を、第１のワイヤ６１によって中継チップ５０Ｆ側のボンディングパッド５１の複数個の第２のボンディングパッドに接続し、このボンディングパッド５１の他の複数個の第３のボンディングパッドを、第２のワイヤ６２によってリードフレーム３０側のボンディングパッド３３（３３−１，３３−２，・・・）に接続する。

その後、封止工程において、半導体チップ４０Ａ−１，４０Ａ−２、中継チップ５０Ｆ、及びワイヤ６１，６２等を樹脂部材７０で樹脂封止し、その他、図３とほぼ同様の処理を行えば、図１の半導体装置の製造が終了する。

（効果等）
この実施例１では、次の（Ｉ）〜（Ｖ）のような効果等がある。

（Ｉ） 半導体チップ４０Ａ−１，４０Ａ−２上に中継チップ５０Ｆを積層し、この中継チップ５０Ｆを用いてリードフレーム３０側のボンディングパッド３３に接続できるようにパッド配置の方向を変換している。そのため、パッド配置に制約されずに、マルチチップパッケージ形態の半導体装置を製造できる。

（II） 中継チップ５０Ｆは、ボンディングパッド５１と多層配線構造の配線パターン５２Ｆのみで構成されるため、パッド配置を変更した半導体チップを作成する場合よりも、再設計や動作の検証に必要な費用、あるいは開発費用等を減らすことが可能である。

(III) 半導体チップ４０Ａ−１及び４０Ａ−２によって形成される１つの領域の外縁の内側に収まるように、中継チップ５０Ｆを固着しているので、この中継チップ５０Ｆを所定位置に強固に固定できる。このため、中継チップ搭載時やワイヤボンディング時に加わる力により、中継チップ５０Ｆが所定の搭載位置からずれることがなく、中継チップ搭載及びワイヤボンディングを簡単かつ的確に行うことができる。特に、半導体チップ４０Ａ−１，４０Ａ−２と中継チップ５０Ｆをシリコン基板を用いて構成した場合、ほぼ同じ条件下でそれらに対するワイヤボンディングを行うことが可能になり、中継チップ５０Ｆに形成されたボンディングパッド５１にワイヤ６１，６２を好適にボンディングすることができる。

（IV） 例えば、接着材４５として衝撃緩衝機能を有するものを使用したり、あるいは別途、衝撃緩衝パッド等を半導体チップ４０Ａ−１，４０Ａ−２と中継チップ５０Ｆとの間に設けると、中継チップ５０Ｆの固着時において、半導体チップ４０Ａ−１，４０Ａ−２が受ける衝撃力を小さくでき、これによって半導体チップ４０Ａ−１，４０Ａ−２の故障率を減少できる。

（Ｖ） 半導体チップ４０Ａ−１，４０Ａ−２は、３個以上設けても良い。又、中継チップ５０Ｆの配線パターン５２Ｆは、パッド配置の変換方向等に対応して種々の形態に変更できる。

（構成等）
図２（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施例２を示すマルチチップパッケージ形態の半導体装置の概略の構成であり、同図（Ａ）は表面から見て一部を省略した平面図、及び同図（Ｂ）は一部を省略した縦断面図であり、参考例及び実施例１を示す図３、図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

このマルチチップパッケージ形態の半導体装置では、図３のようなリードフレーム３０のダイパッド３１の表面に、図１と同様の複数個の（例えば、２個）の半導体チップ４０Ａ−１，４０Ａ−２が固着され、更に、この半導体チップ４０Ａ−１，４０Ａ−２の表面の外縁の内側に収まるように、図３と同様の接着材４５によって、平面がほぼ矩形の中継部材である中継チップ５０Ｇ−１，５０Ｇ−２がそれぞれ固着されている。

各半導体チップ４０Ａ−１，４０Ａ−２上に固着された各中継チップ５０Ｇ−１，５０Ｇ−２は、その半導体チップ４０Ａ−１，４０Ａ−２の複数個の第１のボンディングパッド４１に対応して、表面の対向する２辺の近傍に、複数個の第２、第３のボンディングパッド５１が配設されている。又、各中継チップ５１Ｇ−１，５１Ｇ−２の他の１辺の近傍にも、必要に応じて複数個の第４のボンディングパッド５１が配設されている。複数個の第２、第３、第４のボンディングパッド５１は、図５に示すような多層配線構造の各配線パターン５２Ｇ−１，５２Ｇ−２によって相互に接続されている。

中継チップ５０Ｇ−１，５０Ｇ−２側のボンディングパッド５１の複数個の第２のボンディングパッドは、複数本の第１のワイヤ６１によって半導体チップ４０Ａ−１，４０Ａ−２側の複数個の第１のボンディングパッド４１に接続され、更に、ボンディングパッド５１の他の複数個の第３のボンディングパッドが、複数本の第２のワイヤ６２によってリードフレーム３０側の複数個のボンディングパッド３３（３３−１，３３−２，・・・）に接続されている。又、中継チップ５０Ｇ−１と中継チップ５０Ｇ−２との接続が必要な場合には、中継チップ５０Ｇ−１側の第４のボンディングパッド５１と、中継チップ５０Ｇ−２側の第４のボンディングパッド５１とを、ワイヤ６３で接続すれば良い。

これらの半導体チップ４０Ａ−１，４０Ａ−２、中継チップ５０Ｇ−１，５０Ｇ−２、及びワイヤ６１，６２，６３等は、図３、図１と同様に、樹脂部材７０により樹脂封止されている。その他の構成と、動作は、図３、図１とほぼ同様である。

（製造方法）
図３、図１の製造方法とほぼ同様に、チップボンディング工程において、ダイパッド３１の表面に半導体チップ４０Ａ−１，４０Ａ−２の裏面を固着する。マウント工程において、各中継チップ５０Ｇ−１，５０Ｇ−２を接着材４５で、各半導体チップ４０Ａ−１，４０Ａ−２の表面の外縁の内側に収まるように固着する。

次に、ワイヤボンディング工程において、半導体チップ４０Ａ−１，４０Ａ−２側の第１のボンディングパッド４１の複数個を、第１のワイヤ６１によって中継チップ５０Ｇ−１，５０Ｇ−２側のボンディングパッド５１の複数個の第２のボンディングパッドに接続し、このボンディングパッド５１の他の複数個の第３のボンディングパッドを、第２のワイヤ６２によってリードフレーム３０側のボンディングパッド３３（３３−１，３３−２，・・・）に接続する。中継チップ５０Ｇ−１と中継チップ５０Ｇ−２との接続が必要な場合には、中継チップ５０Ｇ−１側の第４のボンディングパッド５１と、中継チップ５０Ｇ−２側の第４のボンディングパッド５１とを、ワイヤ６３で接続する。

その後、封止工程において、半導体チップ４０Ａ−１，４０Ａ−２、中継チップ５０Ｇ−１，５０Ｇ−２、及びワイヤ６１，６２，６３等を樹脂部材７０で樹脂封止し、その他、図３、図１とほぼ同様の処理を行えば、図２の半導体装置の製造が終了する。

（効果等）
この実施例２では、実施例１の（Ｉ）〜（Ｖ）のような効果等がある上に、次の(VI)のような効果等もある。

(VI) 実施例１と比べ、図１の中継チップ５０Ｆを中継チップ５０Ｇ−１と中継チップ５０Ｇ−２に分割して中継チップサイズを小さくしているので、断線等が少なくなって歩留まりが向上し、コストダウンが可能である。

本発明は、上記参考例や実施例１、２に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例である実施例３としては、例えば、次の（ｉ）、(ii)のようなものがある。

（ｉ） 半導体チップ搭載用の基板として、リードフレーム３０のダイパッド３１を用いた例を説明したが、配線基板、半導体基板、ガラスエポキシ基板等の他の基板を用いても良い。

(ii) 図示のパッド配置や中継チップの配線パターンは一例であって、パッド配置の変換方向等に対応して種々の形態に変更できる。又、製造方法や製造材料は、任意に変更可能である。

上記の参考例や実施例では、ＳＯＰ型のパッケージについて説明したが、リードフレーム３０のアウターリード部分の引き出し形状を変えることにより、ＱＦＰ等の他のパッケージ形状にすることも可能である。又、樹脂封止型パッケージ以外に、中空パッケージ等の他のパッケージを用いても良い。

本発明の実施例１を示す半導体装置の概略の構成図である。 本発明の実施例２を示す半導体装置の概略の構成図である。 本発明の参考例を示す半導体装置の概略の構成図である。 図３の製造方法の一例を示す図である。 多層配線構造の一例を示す概略の拡大断面図である。 従来の半導体装置の概略の構成図である。 従来の半導体装置の概略の構成図である。 従来の半導体装置の概略の構成図である。

符号の説明

３０ リードフレーム
３１ ダイパッド
３２ リード
３３，４１，５１ ボンディングパッド
４０，４０Ａ−１，４０Ａ−４ 半導体チップ
４５ 接着材
５０，５０Ｆ，５０Ｇ−１，５０Ｇ−２ 中継チップ
５２，５２Ｆ，５２Ｇ−１，５２Ｇ−２ 配線パターン
６１，６２，６３ ワイヤ

Claims (4)

1. 半導体チップ搭載用の基板と、
   前記基板の周辺に、前記基板と所定距離離れて配置された複数のリードと、
   前記基板上に搭載され、第１のボンディングパッドが複数配置されたシリコン基板を用いてなる複数の半導体チップと、
   第２のボンディングパッドと、第３のボンディングパッドと、前記第２のボンディングパッドと前記第３のボンディングパッドとを電気的に接続する配線とを複数有し、前記第１のボンディングパッドを露出するように前記複数の半導体チップ上に架設された中継部材と、
   前記各半導体チップの前記第１のボンディングパッドと前記中継部材の前記第２のボンディングパッドとを電気的に接続する複数の第１のワイヤと、
   前記リードと前記中継部材の前記第３のボンディングパッドとを電気的に接続する複数の第２のワイヤとを備え、
   前記中継部材は、前記複数の半導体チップによって形成される１つの領域の外縁よりも内側に収まるように配置され、
   前記中継部材には、前記第２のボンディングパッドと前記第３のボンディングパッドと前記配線とが形成されたシリコン基板から構成される中継チップが用いられることを特徴とする半導体装置。
2. 半導体チップ搭載用の基板と、
   前記基板の周辺に、前記基板と所定距離離れて配置された複数のリードと、
   前記基板上に搭載され、第１のボンディングパッドが複数配置されたシリコン基板を用いてなる複数の半導体チップと、
   第２のボンディングパッドと、第３のボンディングパッドと、前記第２のボンディングパッドと前記第３のボンディングパッドとを電気的に接続する配線とを複数有し、前記各半導体チップの前記第１のボンディングパッドを露出するように前記各半導体チップ上にそれぞれ形成された複数の中継部材と、
   前記各半導体チップの前記第１のボンディングパッドと前記各中継部材の前記第２のボンディングパッドとを電気的に接続する複数の第１のワイヤと、
   前記リードと前記各中継部材の前記第３のボンディングパッドとを電気的に接続する複数の第２のワイヤとを備え、
   前記各中継部材は、前記各半導体チップよりも小さく、且つ、前記各半導体チップの上面の外縁よりも内側に収まるように配置され、
   前記各中継部材には、前記第２のボンディングパッドと前記第３のボンディングパッドと前記配線とが形成されたシリコン基板から構成される中継チップが用いられ、
   更に、前記各中継部材には、前記配線により前記第２及び第３のボンディングパッドに電気的に接続された中間部材間接続用の複数の第４のボンディングパッドが設けられていることを特徴とする半導体装置。
3. 前記中継チップの前記配線は、層間絶縁膜と導電膜とが交互に配置されて構成される多層配線構造であることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置。
4. 前記半導体チップ搭載用の基板は、リードフレームのダイパットであることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置。

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