JP2013030568A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チップサイズの増大や配線配置に対する制約を招くことなく、チップオンチップ構造において半導体チップ間に充填する充填剤の流れ出しを確実に防止する。
【解決手段】半導体チップ１上に、電極３を通じて半導体チップ１と電気的に接続された半導体チップ２が搭載されている。半導体チップ１と半導体チップ２との間に充填材４が充填されている。半導体チップ１の周縁部を取り囲むようにチップ拡張部５が設けられている。チップ拡張部５上には、電極３と電気的に接続された接続端子７が設けられている。チップ拡張部５は、少なくとも１つ以上の凸部又は凹部を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体チップの積層体が実装された半導体装置に関する。

半導体パッケージの高密度化及び小型化のためには、半導体チップのフリップチップ構造が有効である。フリップチップ構造においては、チップ搭載エリア周辺の配線パターンを保護するために、チップ搭載エリアを囲むように配線パターンを覆う保護レジスト層が設けられる。この保護レジスト層は、搭載される半導体チップとチップ搭載エリアとの間に充填するアンダーフィル樹脂などの充填剤の流れ出しを防止している。また、半導体チップとチップ搭載エリアとの間に充填剤を毛細管現象によって浸透させるために、例えばアンダーフィル樹脂としては低粘性樹脂が用いられている。

ところが、アンダーフィル樹脂の充填量が多くなると、チップ搭載エリアの外方の保護レジスト層上にアンダーフィル樹脂が流れ出す可能性がある。このため、半導体チップやその他電子部品の搭載密度が高くなってくると、アンダーフィル樹脂の流れ出しが半導体チップや電子部品などに悪影響を及ぼす恐れがある。

それに対して、特許文献１には、下段側半導体チップ上に上段側半導体チップをフリップチップ接続により積層した構造（チップオンチップ構造）において、下段側半導体チップ上における外部との電気的接続が必要な箇所に、アンダーフィル樹脂の流れ出しを防止するための凸部（ダム）を形成することが開示されている。

特開２０１１−７１３８１号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている従来の半導体装置では、下段側半導体チップ上に、アンダーフィル樹脂の流れ出しを防止するための領域（ダム形成領域）を確保する必要があるので、チップサイズが大きくなってしまうという問題、及び、ダム形成領域には配線を配置できないなどの設計上の制約が付加されてしまうという問題等が生じる。

また、特許文献１に開示されている樹脂の流れ出し防止方法は、下段側半導体チップの表面上での加工を必要とするので、下段側半導体チップと上段側半導体チップとのチップサイズの関係によっては当該方法を実施できない場合がある。

以上のように、特許文献１に開示されている従来技術によると、アンダーフィル樹脂の流れ出しの防止対策が半導体パッケージの小型化や薄型化の障害となったり、又は、チップオンチップ構造においてアンダーフィル樹脂の流れ出しの防止対策を適用できなかったりする場合がある。

本発明は、以上に述べた従来技術の問題点を解決するものであり、チップサイズの増大や配線配置に対する制約を招くことなく、チップオンチップ構造において半導体チップ間に充填する充填剤の流れ出しを確実に防止することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明に係る半導体装置は、少なくとも１つ以上の電極を有する第１の半導体チップと、前記第１の半導体チップ上に搭載され、且つ前記電極を通じて前記第１の半導体チップと電気的に接続された第２の半導体チップと、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとの間に充填された充填材とを備え、前記第１の半導体チップの周縁部を取り囲むようにチップ拡張部が設けられ、それにより、前記第１の半導体チップと前記チップ拡張部とから拡張型半導体チップが構成され、前記チップ拡張部上には、前記電極と電気的に接続された少なくとも１つ以上の接続端子が設けられており、前記チップ拡張部は、少なくとも１つ以上の凸部又は凹部を有している。

本発明に係る半導体装置において、前記充填材は前記凸部又は前記凹部によってせき止められていてもよい。

本発明に係る半導体装置において、前記チップ拡張部は、凸部及び凹部の両方を有していてもよい。

本発明に係る半導体装置において、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとのチップ積層体は、樹脂パッケージにより封止されており、前記凸部の頂部は、前記樹脂パッケージの内部又は表面に配置されていてもよい。

本発明に係る半導体装置において、前記凹部の深さは、前記第１の半導体チップの厚さ以下であってもよい。

本発明に係る半導体装置において、前記接続端子は、前記チップ拡張部における前記凹部以外の他の部分上に設けられており、前記凹部は、前記他の部分よりも前記第１の半導体チップの近くに設けられており、前記凹部の深さは、前記電極と前記接続端子との電気的接続を確保可能な深さに設定されていてもよい。

本発明に係る半導体装置において、前記接続端子は、前記凸部上に設けられており、前記凸部は、前記接続端子の形成が可能で且つ前記接続端子に対してワイヤボンディングの実施が可能な幅を有していてもよい。

本発明に係る半導体装置において、前記凹部の幅は、前記第１の半導体チップの側端部から前記第２の半導体チップの側端部までの距離よりも大きくてもよい。

本発明に係る半導体装置において、前記凸部の内部に、前記電極と前記接続端子とを電気的に接続する配線が形成されていてもよい。

本発明に係る半導体装置において、前記凸部は、前記第２の半導体チップと接していてもよい。

本発明に係る半導体装置において、前記凸部又は前記凹部の側壁は、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとの積層方向に対して傾斜を有していてもよい。

本発明に係る半導体装置において、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとのチップ積層体を搭載する基材をさらに備えていてもよい。この場合、前記基材は基板であり、前記基板における前記チップ積層体の搭載面には、少なくとも１つ以上のボンディングパッドが設けられており、前記接続端子と前記ボンディングパッドとはボンディングワイヤによって電気的に接続されていてもよく、また、前記基板における前記チップ積層体の搭載面の反対面には、少なくとも１つ以上の外部電極が設けられていてもよい。或いは、前記基材はリードフレームであり、前記接続端子と前記リードフレームとはボンディングワイヤによって電気的に接続されていてもよく、また、前記リードフレームにおける前記チップ積層体の搭載面の反対面には、少なくとも１つ以上の外部電極が設けられていてもよい。

本発明によれば、第１の半導体チップの周縁を取り囲むチップ拡張部に凸部又は凹部を設けているため、第１の半導体チップと第２の半導体チップとの間に充填する充填材の流れ出しを前記凸部又は前記凹部によって防止することができる。ここで、前記凸部又は前記凹部を第１の半導体チップ本体ではなくチップ拡張部に設けているため、チップサイズの増大及びそれに伴うコストの増大、並びにチップ上における配線配置に対する制約を招くことなく、充填材の流れ出し防止効果を得ることができる。また、第１の半導体チップの表面上での加工を伴うことなく、前記凸部又は前記凹部を形成することができるので、第１の半導体チップと第２の半導体チップとのチップサイズの大小関係に関わらず、充填材の流れ出し防止効果を得ることができる。さらに、前記凹部を深く形成する場合には、第１の半導体チップの厚さを増大させることなくチップ拡張部の厚さを増大させれば良いので、チップ厚の増大に伴うコストの増大を伴うことなく、充填材の流れ出し防止効果を得ることができる。

図１は、第１の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。 図２は、第１の実施形態の第１変形例に係る半導体装置の構成を示す断面図である。 図３は、第１の実施形態の第２変形例に係る半導体装置の構成を示す断面図である。 図４は、第１の実施形態の第３変形例に係る半導体装置の構成を示す断面図である。 図５は、第２の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。 図６は、第２の実施形態の変形例に係る半導体装置の構成を示す断面図である。 図７は、第３の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。 図８は、第４の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。 図９は、第４の実施形態の変形例に係る半導体装置の構成を示す断面図である。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。

基板８上に、接合部材１１を挟んで半導体チップ１が搭載されている。半導体チップ１は、例えばロジックやメモリ等の集積回路を有しており、回路形成面を上向き（基板８の反対向き）にして基板８上に実装されている。半導体チップ１の回路形成面上には、複数のバンプ電極３が設けられている。バンプ電極３としては、例えば半田ボール等のボール状導電体を用いてもよい。半導体チップ１の回路形成面上には、半導体チップ２が搭載されている。半導体チップ２は、例えばロジックやメモリ等の集積回路を有しており、回路形成面を下向き（半導体チップ１の向き）にして半導体チップ１上に実装されている。ここで、半導体チップ１と半導体チップ２とはバンプ電極３を通じて電気的に接続されている。また、半導体チップ１と半導体チップ２との間には充填材４が充填されている。充填材４としては、例えばエポキシ樹脂等のアンダーフィル樹脂を用いてもよい。また、充填材４は、半導体チップ１と半導体チップ２とを電気的に接続した後に、任意の箇所（１箇所又は複数箇所）から充填してもよい。或いは、予め充填材４を半導体チップ１上に塗布しておき、その後、半導体チップ２を実装してもよい。

本実施形態においては、半導体チップ１の周縁部を取り囲むようにチップ拡張部５ａが設けられており、半導体チップ１とチップ拡張部５ａとから拡張型半導体チップが構成されている。チップ拡張部５ａは、例えば樹脂から構成されており、半導体チップ１に対応する中央部がくり抜かれた矩形の平面形状を有している。具体的には、例えば打ち抜き加工やくり抜き加工等の加工方法を用いて樹脂基材を所定の形状に加工することにより、チップ拡張部５ａを形成してもよい。また、複数の樹脂基材を組み合わせることにより、中央部に開口部を有するチップ拡張部５ａを形成してもよい。

本実施形態の特徴として、チップ拡張部５ａは、半導体チップ１の回路形成面よりも高く突き出た凸部を有しており、当該凸部上にはワイヤボンディング用接続端子７が設けられている。また、半導体チップ１上にはバンプ電極３と電気的に接続するように配線６ａが形成されていると共に当該配線６ａはチップ拡張部５ａ上を延伸してワイヤボンディング用接続端子７と接続しており、これにより、バンプ電極３とワイヤボンディング用接続端子７とが電気的に接続されている。配線６ａとしては、例えばめっき金属膜等の導電材料を用いてもよい。

尚、基板８における半導体チップ１及び２の搭載面にはボンディングパッド９が設置されており、ボンディングパッド９とワイヤボンディング用接続端子７とはボンディングワイヤ１０を通じて電気的に接続されている。ボンディングワイヤ１０としては、例えば金や銅などからなるワイヤを用いてもよい。また、基板８における半導体チップ１及び２の搭載面の反対面には、ボンディングパッド９と電気的に接続する外部電極１２ａ及び１２ｂが形成されている。外部電極１２ａ及び１２ｂとしては、例えばボール電極を用いてもよい。以上のようにして、半導体チップ１及び２は、配線６ａ、ワイヤボンディング用接続端子７、ボンディングワイヤ１０及びボンディングパッド９を通じて、外部電極１２ａ及び１２ｂと電気的に接続されている。

また、半導体チップ１及び２の積層体は、ボンディングワイヤ１０などと共に基板８上において樹脂パッケージ１３により封止されている。

以上に説明したように、本実施形態によると、半導体チップ１の周縁を取り囲むチップ拡張部５ａに凸部を設けている。このため、半導体チップ１と半導体チップ２との間に充填する充填材４の充填量が多い場合や、充填材４として低粘性のアンダーフィル樹脂を用いた場合にも、充填材４がチップ拡張部５ａ上のワイヤボンディング用接続端子７まで流れ出してくることを前記凸部によって防止することができる。すなわち、前記凸部によって充填材４をせき止めることができる。また、前記凸部を半導体チップ１本体ではなくチップ拡張部５ａに設けているため、チップサイズの増大及びそれに伴うコストの増大、並びにチップ上における配線配置に対する制約を招くことなく、充填材４の流れ出し防止効果を得ることができる。また、半導体チップ１の表面上での加工を伴うことなく、前記凸部を形成することができるので、半導体チップ１と半導体チップ２とのチップサイズの大小関係に関わらず、充填材４の流れ出し防止効果を得ることができる。

尚、本実施形態においては、チップ拡張部５ａに凸部を１つ設けたが、凸部を複数設けてもよい。また、ワイヤボンディング用接続端子７並びにそれに対応するボンディングパッド９及びボンディングワイヤ１０も複数設けてもよい。

また、本実施形態において、チップ拡張部５ａの凸部は、半導体チップ１の回路形成面に対して垂直な側壁を有していた。しかし、これに代えて、チップ拡張部５ａの凸部の側壁が、半導体チップ１の回路形成面の法線方向（つまり半導体チップ１及び２の積層方向）に対して傾斜を有していてもよい。また、チップ拡張部５ａの凸部が丸みを帯びた形状を有していてもよい。

また、本実施形態において、チップ拡張部５ａの凸部の頂部は、樹脂パッケージ１３の内部に位置していた。しかし、これに代えて、チップ拡張部５ａの凸部が半導体チップ２と干渉しない限り、チップ拡張部５ａの凸部の頂部が樹脂パッケージ１３の表面に達していてもよい。

また、本実施形態のように、チップ拡張部５ａの凸部上にワイヤボンディング用接続端子７を設ける場合には、当該凸部は、ワイヤボンディング用接続端子７の形成が可能で且つワイヤボンディング用接続端子７に対してボンディングワイヤ１０の接続（つまりワイヤボンディングの実施）が可能な幅を有していることが好ましい。

また、本実施形態において、半導体チップ１及び２の積層体を基板８上に搭載したが、これに代えて、例えばリードフレーム等の他の基材上に搭載してもよい。また、チップの積層数も特に限定されるものではなく、３つ以上の半導体チップを積層させてもよい。

（第１の実施形態の第１変形例）
以下、本発明の第１の実施形態の第１変形例に係る半導体装置について、図面を参照しながら説明する。

図２は、本変形例に係る半導体装置の構成を示す断面図である。尚、図２において、図１に示す第１の実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付すことにより、重複する説明を省略する。

図２に示すように、本変形例が第１の実施形態と異なっている点は、チップ拡張部５ａの凸部の側壁が、半導体チップ１の回路形成面の法線方向（つまり半導体チップ１及び２の積層方向）に対して傾斜（垂直よりも緩い傾斜）を有していることである。

本変形例によると、第１の実施形態と同様の効果に加えて、次のような効果を得ることができる。すなわち、チップ拡張部５ａの凸部の側壁が緩い傾斜を有しているため、半導体チップ１及びチップ拡張部５ａからなる拡張型半導体チップと半導体チップ２との隙間が大きくなるため、アンダーフィル樹脂等の充填材４の充填を容易に行うことができる。

尚、本変形例では、チップ拡張部５ａの凸部の側壁に緩い傾斜を持たせたが、これに代えて、チップ拡張部５ａの凸部を丸みを帯びた形状に加工した場合にも、本変形例と同様の効果を得ることができる。

（第１の実施形態の第２変形例）
以下、本発明の第１の実施形態の第２変形例に係る半導体装置について、図面を参照しながら説明する。

図３は、本変形例に係る半導体装置の構成を示す断面図である。尚、図３において、図１に示す第１の実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付すことにより、重複する説明を省略する。

図３に示すように、本変形例が第１の実施形態と異なっている点は、半導体チップ１及び２の積層体が、リードフレーム２０上に搭載されていることである。また、チップ拡張部５ａ上のワイヤボンディング用接続端子７は、ボンディングワイヤ１０を通じてリードフレーム２０に電気的に接続されている。このように、本変形例では、半導体チップ１及び２は、配線６ａ、ワイヤボンディング用接続端子７及びボンディングワイヤ１０を通じて、リードフレーム２０と電気的に接続されている。また、半導体チップ１及び２の積層体は、ボンディングワイヤ１０及びリードフレーム２０などと共に樹脂パッケージ１３により封止されている。但し、リードフレーム２０の端部は樹脂パッケージ１３から露出している。

以上に説明した本変形例によると、第１の実施形態と同様の効果に加えて、次のような効果を得ることができる。すなわち、半導体チップ１及び２のチップ積層体を実装するための基材として、リードフレーム２０を用いているための、半導体装置（半導体パッケージ）の薄型化及び低コスト化が可能となる。

（第１の実施形態の第３変形例）
以下、本発明の第１の実施形態の第３変形例に係る半導体装置について、図面を参照しながら説明する。

図４は、本変形例に係る半導体装置の構成を示す断面図である。尚、図４において、図１に示す第１の実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付すことにより、重複する説明を省略する。

図４に示すように、本変形例が第１の実施形態と異なっている点は、半導体チップ１及び２の積層体が、リードフレーム２１上に搭載されていることである。また、チップ拡張部５ａ上のワイヤボンディング用接続端子７は、ボンディングワイヤ１０を通じてリードフレーム２１に電気的に接続されている。また、リードフレーム２１におけるボンディングワイヤ１０の接続部分の下面（半導体チップ１及び２の搭載面の反対面）には、外部電極２２が形成されている。このように、本変形例では、半導体チップ１及び２は、配線６ａ、ワイヤボンディング用接続端子７、ボンディングワイヤ１０、及びリードフレーム２１を通じて、外部電極２２と電気的に接続されている。また、半導体チップ１及び２の積層体は、ボンディングワイヤ１０及びリードフレーム２１などと共に樹脂パッケージ１３により封止されている。但し、外部電極２２は樹脂パッケージ１３から露出している。

以上に説明した本変形例によると、第１の実施形態と同様の効果に加えて、次のような効果を得ることができる。すなわち、半導体チップ１及び２のチップ積層体を実装するための基材として、パッケージ下面に外部電極２２を持つリードフレーム２１を用いているための、半導体装置（半導体パッケージ）の小型化が可能となる。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置について、図面を参照しながら説明する。

図５は、本実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。尚、図５において、図１に示す第１の実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付すことにより、重複する説明を省略する。

図５に示すように、本実施形態においては、半導体チップ１の周縁部を取り囲むようにチップ拡張部５ｂが設けられており、半導体チップ１とチップ拡張部５ｂとから拡張型半導体チップが構成されている。チップ拡張部５ｂは、例えば樹脂から構成されており、半導体チップ１に対応する中央部がくり抜かれた矩形の平面形状を有している。具体的には、例えば打ち抜き加工やくり抜き加工等の加工方法を用いて樹脂基材を所定の形状に加工することにより、チップ拡張部５ｂを形成してもよい。また、複数の樹脂基材を組み合わせることにより、中央部に開口部を有するチップ拡張部５ｂを形成してもよい。

本実施形態の特徴として、チップ拡張部５ｂは、半導体チップ１の回路形成面よりも低い底面を持つ凹部を有しており、チップ拡張部５ｂにおける当該凹部以外の他の部分上にワイヤボンディング用接続端子７が設けられている。ここで、チップ拡張部５ｂにおいて、前記凹部は、前記他の部分よりも半導体チップ１の近くに設けられている。また、半導体チップ１上にはバンプ電極３と電気的に接続するように配線６ｂが形成されていると共に当該配線６ｂは前記凹部を含むチップ拡張部５ｂ上を延伸してワイヤボンディング用接続端子７と接続しており、これにより、バンプ電極３とワイヤボンディング用接続端子７とが電気的に接続されている。配線６ｂとしては、例えばめっき金属膜等の導電材料を用いてもよい。以上のようにして、半導体チップ１及び２は、配線６ｂ、ワイヤボンディング用接続端子７、ボンディングワイヤ１０及びボンディングパッド９を通じて、外部電極１２ａ及び１２ｂと電気的に接続されている。

以上に説明したように、本実施形態によると、半導体チップ１の周縁を取り囲むチップ拡張部５ｂに凹部を設けている。このため、半導体チップ１と半導体チップ２との間に充填する充填材４の充填量が多い場合や、充填材４として低粘性のアンダーフィル樹脂を用いた場合にも、充填材４がチップ拡張部５ｂ上のワイヤボンディング用接続端子７まで流れ出してくることを前記凹部によって防止することができる。すなわち、前記凹部によって充填材４をせき止めることができる。また、前記凹部を半導体チップ１本体ではなくチップ拡張部５ｂに設けているため、チップサイズの増大及びそれに伴うコストの増大、並びにチップ上における配線配置に対する制約を招くことなく、充填材４の流れ出し防止効果を得ることができる。また、半導体チップ１の表面上での加工を伴うことなく、前記凹部を形成することができるので、半導体チップ１と半導体チップ２とのチップサイズの大小関係に関わらず、充填材４の流れ出し防止効果を得ることができる。さらに、前記凹部を深く形成する場合には、半導体チップ１の厚さを増大させることなくチップ拡張部５ｂの厚さを増大させれば良いので、チップ厚の増大に伴うコストの増大を伴うことなく、充填材４の流れ出し防止効果を得ることができる。

また、本実施形態によると、半導体装置（半導体パッケージ）の高さに対する制限などの理由により、図１に示す第１の実施形態のような凸部を有するチップ拡張部５ａを用いることができない場合にも、凹部を有するチップ拡張部５ｂによって、半導体パッケージの高さを抑えながら、充填材４の流れ出し防止効果を得ることができる。

尚、本実施形態においては、チップ拡張部５ｂに凹部を１つ設けたが、凹部を複数設けてもよい。また、ワイヤボンディング用接続端子７並びにそれに対応するボンディングパッド９及びボンディングワイヤ１０も複数設けてもよい。

また、本実施形態において、チップ拡張部５ｂの凹部は、半導体チップ１の回路形成面に対して垂直な側壁を有していた。しかし、これに代えて、チップ拡張部５ｂの凹部の側壁が、半導体チップ１の回路形成面の法線方向（つまり半導体チップ１及び２の積層方向）に対して傾斜を有していてもよい。また、チップ拡張部５ｂの凹部が丸みを帯びた形状を有していてもよい。

また、本実施形態のように、チップ拡張部５ｂの厚さ（凹部以外の他の部分の厚さ）を半導体チップ１の厚さと同じに設定する場合には、前記凹部の深さを最大、半導体チップ１の厚さと同じ深さまで設定可能である。但し、前記凹部の深さは、充填材４の流れ出し防止効果を確実に得るためには深いほどよいが、バンプ電極３とワイヤボンディング用接続端子７とを接続する配線６ｂの形成が可能な深さ（つまり、バンプ電極３とワイヤボンディング用接続端子７との電気的接続を確保可能な深さ）に設定する必要がある。また、前記凹部の幅（半導体チップ１とチップ拡張部５ｂとの接続方向の幅）も、充填材４の流れ出し防止効果を確実に得るためには大きいほどよいが、例えば半導体チップ１の側端部から半導体チップ２の側端部までの距離（半導体チップ１の回路形成面に沿った方向の距離）よりも前記凹部の幅を大きくしてもよい。

また、本実施形態において、半導体チップ１及び２の積層体を基板８上に搭載したが、これに代えて、例えばリードフレーム等の他の基材上に搭載してもよい。また、チップの積層数も特に限定されるものではなく、３つ以上の半導体チップを積層させてもよい。

（第２の実施形態の変形例）
以下、本発明の第２の実施形態の変形例に係る半導体装置について、図面を参照しながら説明する。

図６は、本変形例に係る半導体装置の構成を示す断面図である。尚、図６において、図１に示す第１の実施形態及び図５に示す第２の実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付すことにより、重複する説明を省略する。

図６に示すように、本変形例が第２の実施形態と異なっている点は、チップ拡張部５ｂに複数（例えば２つ）の凹部が設けられていることである。ここで、チップ拡張部５ｂにおけるワイヤボンディング用接続端子７の形成箇所（非凹部）と比べて、前記各凹部は半導体チップ１の近くに設けられている。また、本変形例では、バンプ電極３とワイヤボンディング用接続端子７とを電気的に接続する配線６ｂを、前記各凹部を含むチップ拡張部５ｂ上を延伸させる際に、配線６ｂの形成後に前記各凹部に挟まれた部分（凸状の樹脂部分）をチップ拡張部５ｂに付加してもよい。

本変形例によると、第２の実施形態と同様の効果に加えて、次のような効果を得ることができる。すなわち、チップ拡張部５ｂに複数の凹部を設けているため、アンダーフィル樹脂等の充填材４が流れ出す量が多い場合であっても、前記各凹部によって充填材４の流れ出しを確実に防止することができる。このため、例えば、バンプ電極３として、より小径な半田ボールを使用して、半導体チップ１と半導体チップ２とを狭い積層間隔で実装した半導体装置（半導体パッケージ）においても、充填材４の流れ出し防止効果を確実に得ることができる。

尚、本変形例において、チップ拡張部５ｂの各凹部は、半導体チップ１の回路形成面に対して垂直な側壁を有していた。しかし、これに代えて、チップ拡張部５ｂの各凹部の側壁が、半導体チップ１の回路形成面の法線方向（つまり半導体チップ１及び２の積層方向）に対して傾斜を有していてもよい。また、チップ拡張部５ｂの各凹部が丸みを帯びた形状を有していてもよい。

また、本変形例のように、チップ拡張部５ｂの厚さ（凹部以外の他の部分の厚さ）を半導体チップ１の厚さと同じに設定する場合には、前記各凹部の深さを最大、半導体チップ１の厚さと同じ深さまで設定可能である。但し、前記各凹部の深さは、充填材４の流れ出し防止効果を確実に得るためには深いほどよいが、バンプ電極３とワイヤボンディング用接続端子７とを接続する配線６ｂの形成が可能な深さ（つまり、バンプ電極３とワイヤボンディング用接続端子７との電気的接続を確保可能な深さ）に設定する必要がある。また、前記各凹部の幅（半導体チップ１とチップ拡張部５ｂとの接続方向の幅）も、充填材４の流れ出し防止効果を確実に得るためには大きいほどよいが、例えば半導体チップ１の側端部から半導体チップ２の側端部までの距離（半導体チップ１の回路形成面に沿った方向の距離）と比較して、前記各凹部の合計幅を大きくしてもよい。

（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置について、図面を参照しながら説明する。

図７は、本実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。尚、図７において、図１に示す第１の実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付すことにより、重複する説明を省略する。

図７に示すように、本実施形態においては、半導体チップ１の周縁部を取り囲むようにチップ拡張部５ｃが設けられており、半導体チップ１とチップ拡張部５ｃとから拡張型半導体チップが構成されている。チップ拡張部５ｃは、例えば樹脂から構成されており、半導体チップ１に対応する中央部がくり抜かれた矩形の平面形状を有している。具体的には、例えば打ち抜き加工やくり抜き加工等の加工方法を用いて樹脂基材を所定の形状に加工することにより、チップ拡張部５ｃを形成してもよい。また、複数の樹脂基材を組み合わせることにより、中央部に開口部を有するチップ拡張部５ｃを形成してもよい。

本実施形態の特徴として、チップ拡張部５ｃは、凸部及び凹部の両方を有している。ここで、凹部は、凸部よりも半導体チップ１の近くに設けられており、半導体チップ１の回路形成面よりも低い底面を持つ。また、チップ拡張部５ｂにおける凸部の上及び当該凸部から見て半導体チップ１の反対側に位置する部分の上には、ワイヤボンディング用接続端子７ａ及び７ｂが設けられている。また、半導体チップ１上にはバンプ電極３と電気的に接続するように配線６ｃが形成されていると共に当該配線６ｃは前記凹部を含むチップ拡張部５ｃ上を延伸してワイヤボンディング用接続端子７ａ及び７ｂと接続しており、これにより、バンプ電極３とワイヤボンディング用接続端子７ａ及び７ｂとが電気的に接続されている。配線６ｃとしては、例えばめっき金属膜等の導電材料を用いてもよい。ここで、配線６ｃをチップ拡張部５ｃ上を延伸させる際に、配線６ｃの形成後に、ワイヤボンディング用接続端子７ａと接続する配線部分を側壁上に持つ前記凸部をチップ拡張部５ｃに付加してもよい。或いは、チップ拡張部５ｃ上において前記凸部の両側壁及び上面を経由するように配線６ｃを形成してもよい。

尚、基板８における半導体チップ１及び２の搭載面にはボンディングパッド９ａ及び９ｂが設置されており、ボンディングパッド９ａとワイヤボンディング用接続端子７ａとはボンディングワイヤ１０ａを通じて電気的に接続されていると共にボンディングパッド９ｂとワイヤボンディング用接続端子７ｂとはボンディングワイヤ１０ｂを通じて電気的に接続されている。ボンディングワイヤ１０ａ及び１０ｂとしては、例えば金や銅などからなるワイヤを用いてもよい。また、基板８における半導体チップ１及び２の搭載面の反対面には、ボンディングパッド９ａ及び９ｂと電気的に接続する外部電極１２ａ及び１２ｂが形成されている。外部電極１２ａ及び１２ｂとしては、例えばボール電極を用いてもよい。以上のようにして、半導体チップ１及び２は、配線６ｃ、ワイヤボンディング用接続端子７ａ及び７ｂ、ボンディングワイヤ１０ａ及び１０ｂ、並びにボンディングパッド９ａ及び９ｂを通じて、外部電極１２ａ及び１２ｂと電気的に接続されている。

以上に説明したように、本実施形態によると、半導体チップ１の周縁を取り囲むチップ拡張部５ｃに凸部及び凹部を設けているため、第１及び第２の実施形態と同様の効果を得ることができると共に、次のような効果を得ることができる。すなわち、チップ拡張部５ｃに凸部及び凹部を設けているため、ワイヤボンディング用接続端子７ａ及び７ｂの形成位置に高低差を生じさせることができる。このため、ボンディングワイヤ１０ａ及び１０ｂのそれぞれの配置高さに差を設けてボンディングワイヤ１０ａ及び１０ｂの間の干渉を低減することができる。従って、本実施形態のパッケージ構成によれば、ワイヤ本数が多い場合にも、対応するワイヤボンディング用接続端子を異なる複数の高さ位置に配列することができるので、ボンディングワイヤ間の干渉を回避するためにパッケージ高さを増大させる程度を抑制することができる。

尚、本実施形態においては、チップ拡張部５ｃに凸部及び凹部を１つずつ設けたが、凸部及び凹部をそれぞれ複数設けてもよい。また、ワイヤボンディング用接続端子数並びにそれに対応するボンディングパッド数及びボンディングワイヤ数も特に限定されるものではない。

また、本実施形態において、チップ拡張部５ｃの凸部及び凹部は、半導体チップ１の回路形成面に対して垂直な側壁を有していた。しかし、これに代えて、チップ拡張部５ｃの凸部及び凹部の側壁が、半導体チップ１の回路形成面の法線方向（つまり半導体チップ１及び２の積層方向）に対して傾斜を有していてもよい。また、チップ拡張部５ｃの凸部及び凹部が丸みを帯びた形状を有していてもよい。

また、本実施形態において、チップ拡張部５ｃの凸部の頂部は、樹脂パッケージ１３の内部に位置していた。しかし、これに代えて、チップ拡張部５ｃの凸部が半導体チップ２と干渉しない限り、チップ拡張部５ｃの凸部の頂部が樹脂パッケージ１３の表面に達していてもよい。

また、本実施形態のように、チップ拡張部５ｃの凸部上にワイヤボンディング用接続端子７ａを設ける場合には、当該凸部は、ワイヤボンディング用接続端子７ａの形成が可能で且つワイヤボンディング用接続端子７ａに対してボンディングワイヤ１０ａの接続（つまりワイヤボンディングの実施）が可能な幅を有していることが好ましい。

また、本実施形態のように、チップ拡張部５ｃの厚さを半導体チップ１の厚さと同程度に設定する場合には、前記凹部の深さを最大、半導体チップ１の厚さと同じ深さまで設定可能である。但し、前記凹部の深さは、充填材４の流れ出し防止効果を確実に得るためには深いほどよいが、バンプ電極３とワイヤボンディング用接続端子７ａ及び７ｂとを接続する配線６ｃの形成が可能な深さ（つまり、バンプ電極３とワイヤボンディング用接続端子７ａ及び７ｂとの電気的接続を確保可能な深さ）に設定する必要がある。また、前記凹部の幅（半導体チップ１とチップ拡張部５ｃとの接続方向の幅）も、充填材４の流れ出し防止効果を確実に得るためには大きいほどよいが、例えば半導体チップ１の側端部から半導体チップ２の側端部までの距離（半導体チップ１の回路形成面に沿った方向の距離）よりも前記凹部の幅を大きくしてもよい。

また、本実施形態において、半導体チップ１及び２の積層体を基板８上に搭載したが、これに代えて、例えばリードフレーム等の他の基材上に搭載してもよい。また、チップの積層数も特に限定されるものではなく、３つ以上の半導体チップを積層させてもよい。

（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係る半導体装置について、図面を参照しながら説明する。

図８は、本実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。尚、図８において、図１に示す第１の実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付すことにより、重複する説明を省略する。

図８に示すように、本実施形態においては、半導体チップ１の周縁部を取り囲むようにチップ拡張部５ｄが設けられており、半導体チップ１とチップ拡張部５ｄとから拡張型半導体チップが構成されている。チップ拡張部５ｄは、例えば樹脂から構成されており、半導体チップ１に対応する中央部がくり抜かれた矩形の平面形状を有している。具体的には、例えば打ち抜き加工やくり抜き加工等の加工方法を用いて樹脂基材を所定の形状に加工することにより、チップ拡張部５ｄを形成してもよい。また、複数の樹脂基材を組み合わせることにより、中央部に開口部を有するチップ拡張部５ｄを形成してもよい。

本実施形態の特徴として、チップ拡張部５ｄは、半導体チップ１の回路形成面よりも高く突き出た凸部を有している。また、チップ拡張部５ｄにおける凸部の上及び当該凸部から見て半導体チップ１の反対側に位置する部分の上には、ワイヤボンディング用接続端子７ａ及び７ｂが設けられている。また、半導体チップ１上にはバンプ電極３と電気的に接続するように配線６ｄが形成されていると共に当該配線６ｄは前記凹部を含むチップ拡張部５ｄ上を延伸してワイヤボンディング用接続端子７ａ及び７ｂと接続しており、これにより、バンプ電極３とワイヤボンディング用接続端子７ａ及び７ｂとが電気的に接続されている。配線６ｄとしては、例えばめっき金属膜等の導電材料を用いてもよい。ここで、配線６ｄをチップ拡張部５ｄ上を延伸させる際に、配線６ｄの形成後に、ワイヤボンディング用接続端子７ａと接続する配線部分を内部に持つ前記凸部をチップ拡張部５ｄに付加してもよい。

尚、基板８における半導体チップ１及び２の搭載面にはボンディングパッド９ａ及び９ｂが設置されており、ボンディングパッド９ａとワイヤボンディング用接続端子７ａとはボンディングワイヤ１０ａを通じて電気的に接続されていると共にボンディングパッド９ｂとワイヤボンディング用接続端子７ｂとはボンディングワイヤ１０ｂを通じて電気的に接続されている。ボンディングワイヤ１０ａ及び１０ｂとしては、例えば金や銅などからなるワイヤを用いてもよい。また、基板８における半導体チップ１及び２の搭載面の反対面には、ボンディングパッド９ａ及び９ｂと電気的に接続する外部電極１２ａ及び１２ｂが形成されている。外部電極１２ａ及び１２ｂとしては、例えばボール電極を用いてもよい。以上のようにして、半導体チップ１及び２は、配線６ｄ、ワイヤボンディング用接続端子７ａ及び７ｂ、ボンディングワイヤ１０ａ及び１０ｂ、並びにボンディングパッド９ａ及び９ｂを通じて、外部電極１２ａ及び１２ｂと電気的に接続されている。

以上に説明したように、本実施形態によると、半導体チップ１の周縁を取り囲むチップ拡張部５ｄに凸部を設けているため、第１の実施形態と同様の効果を得ることができると共に、次のような効果を得ることができる。

すなわち、チップ拡張部５ｄに凸部を設けているため、ワイヤボンディング用接続端子７ａ及び７ｂの形成位置に高低差を生じさせることができる。このため、ボンディングワイヤ１０ａ及び１０ｂのそれぞれの配置高さに差を設けてボンディングワイヤ１０ａ及び１０ｂの間の干渉を低減することができる。従って、本実施形態のパッケージ構成によれば、ワイヤ本数が多い場合にも、対応するワイヤボンディング用接続端子を異なる複数の高さ位置に配列することができるので、ボンディングワイヤ間の干渉を回避するためにパッケージ高さを増大させる程度を抑制することができる。

また、ワイヤボンディング用接続端子７ａと接続される配線６ｄをチップ拡張部５ｄの凸部の内部に形成しているため、ワイヤボンディング用接続端子７ａとの接続部分の配線６ｄを例えばアンダーフィル樹脂等の充填材４から離隔することが可能となる。従って、本実施形態のパッケージ構成によれば、ワイヤボンディング用接続端子数が多い場合にも、充填材４に起因する悪影響を防止することができる。

尚、本実施形態においては、チップ拡張部５ｄに凸部を１つ設けたが、凸部を複数設けてもよい。また、ワイヤボンディング用接続端子数並びにそれに対応するボンディングパッド数及びボンディングワイヤ数も特に限定されるものではない。

また、本実施形態において、チップ拡張部５ｄの凸部は、半導体チップ１の回路形成面に対して垂直な側壁を有していた。しかし、これに代えて、チップ拡張部５ｄの凸部の側壁が、半導体チップ１の回路形成面の法線方向（つまり半導体チップ１及び２の積層方向）に対して傾斜を有していてもよい。また、チップ拡張部５ｄの凸部が丸みを帯びた形状を有していてもよい。

また、本実施形態において、チップ拡張部５ｄの凸部の頂部は、樹脂パッケージ１３の内部に位置していた。しかし、これに代えて、チップ拡張部５ｄの凸部が半導体チップ２と干渉しない限り、チップ拡張部５ｄの凸部の頂部が樹脂パッケージ１３の表面に達していてもよい。

また、本実施形態のように、チップ拡張部５ｄの凸部上にワイヤボンディング用接続端子７ａを設ける場合には、当該凸部は、ワイヤボンディング用接続端子７ａの形成が可能で且つワイヤボンディング用接続端子７ａに対してボンディングワイヤ１０ａの接続（つまりワイヤボンディングの実施）が可能な幅を有していることが好ましい。

また、本実施形態において、半導体チップ１及び２の積層体を基板８上に搭載したが、これに代えて、例えばリードフレーム等の他の基材上に搭載してもよい。また、チップの積層数も特に限定されるものではなく、３つ以上の半導体チップを積層させてもよい。

（第４の実施形態の変形例）
以下、本発明の第４の実施形態の変形例に係る半導体装置について、図面を参照しながら説明する。

図９は、本変形例に係る半導体装置の構成を示す断面図である。尚、図９において、図１に示す第１の実施形態及び図８に示す第４の実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付すことにより、重複する説明を省略する。

図９に示すように、本変形例が第４の実施形態と異なっている点は、チップ拡張部５ｄの凸部が半導体チップ２の側面に接していることである。

本変形例によると、第４の実施形態と同様の効果に加えて、次のような効果を得ることができる。すなわち、半導体チップ２のサイズに合わせてチップ拡張部５ｄの凸部を半導体チップ２と接するように形成することにより、半導体チップ１と半導体チップ２との間の空間を密閉することができるので、当該空間に例えばアンダーフィル樹脂等の充填材４を密封することが可能になる。従って、充填材４の流れ出しをより確実に防止することができると共に、半導体チップ１と半導体チップ２との間の空間への外部からの異物の浸入を確実に防止することができる。

尚、本変形例においては、例えば、予め半導体チップ１の回路形成面上に充填材４を塗布しておき、その後、半導体チップ１上に半導体チップ２を搭載することによって、半導体チップ１と半導体チップ２との間に充填材４を充填してもよい。

本発明は、チップサイズの増大や配線配置に対する制約を招くことなく、チップオンチップ構造において半導体チップ間に充填する充填剤の流れ出しを確実に防止できるので、半導体チップの積層体が実装された半導体装置に好適である。

１ 半導体チップ
２ 半導体チップ
３ バンプ電極
４ 充填材
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ チップ拡張部
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ 配線
７、７ａ、７ｂ ワイヤボンディング用接続端子
８ 基板
９、９ａ、９ｂ ボンディングパッド
１０、１０ａ、１０ｂ ボンディングワイヤ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１
１１ 接合部材
１２ａ、１２ｂ 外部電極
１３ 樹脂パッケージ
２０ リードフレーム
２１ リードフレーム
２２ 外部電極

Claims (16)

1. 少なくとも１つ以上の電極を有する第１の半導体チップと、
   前記第１の半導体チップ上に搭載され、且つ前記電極を通じて前記第１の半導体チップと電気的に接続された第２の半導体チップと、
   前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとの間に充填された充填材とを備え、
   前記第１の半導体チップの周縁部を取り囲むようにチップ拡張部が設けられ、それにより、前記第１の半導体チップと前記チップ拡張部とから拡張型半導体チップが構成され、
   前記チップ拡張部上には、前記電極と電気的に接続された少なくとも１つ以上の接続端子が設けられており、
   前記チップ拡張部は、少なくとも１つ以上の凸部又は凹部を有していることを特徴とする半導体装置。
2. 請求項１に記載の半導体装置において、
   前記充填材は前記凸部又は前記凹部によってせき止められていることを特徴とする半導体装置。
3. 請求項１又は２に記載の半導体装置において、
   前記チップ拡張部は、凸部及び凹部の両方を有していることを特徴とする半導体装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置において、
   前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとのチップ積層体は、樹脂パッケージにより封止されており、
   前記凸部の頂部は、前記樹脂パッケージの内部又は表面に配置されていることを特徴とする半導体装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置において、
   前記凹部の深さは、前記第１の半導体チップの厚さ以下であることを特徴とする半導体装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項５に記載の半導体装置において、
   前記接続端子は、前記チップ拡張部における前記凹部以外の他の部分上に設けられており、
   前記凹部は、前記他の部分よりも前記第１の半導体チップの近くに設けられており、
   前記凹部の深さは、前記電極と前記接続端子との電気的接続を確保可能な深さに設定されていることを特徴とする半導体装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項５に記載の半導体装置において、
   前記接続端子は、前記凸部上に設けられており、
   前記凸部は、前記接続端子の形成が可能で且つ前記接続端子に対してワイヤボンディングの実施が可能な幅を有していることを特徴とする半導体装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体装置において、
   前記凹部の幅は、前記第１の半導体チップの側端部から前記第２の半導体チップの側端部までの距離よりも大きいことを特徴とする半導体装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体装置において、
   前記凸部の内部に、前記電極と前記接続端子とを電気的に接続する配線が形成されていることを特徴とする半導体装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の半導体装置において、
    前記凸部は、前記第２の半導体チップと接していることを特徴とする半導体装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の半導体装置において、
    前記凸部又は前記凹部の側壁は、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとの積層方向に対して傾斜を有していることを特徴とする半導体装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の半導体装置において、
    前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとのチップ積層体を搭載する基材をさらに備えていることを特徴とする半導体装置。
13. 請求項１２に記載の半導体装置において、
    前記基材は基板であり、
    前記基板における前記チップ積層体の搭載面には、少なくとも１つ以上のボンディングパッドが設けられており、
    前記接続端子と前記ボンディングパッドとはボンディングワイヤによって電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
14. 請求項１３に記載の半導体装置において、
    前記基板における前記チップ積層体の搭載面の反対面には、少なくとも１つ以上の外部電極が設けられていることを特徴とする半導体装置。
15. 請求項１２に記載の半導体装置において、
    前記基材はリードフレームであり、
    前記接続端子と前記リードフレームとはボンディングワイヤによって電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
16. 請求項１５に記載の半導体装置において、
    前記リードフレームにおける前記チップ積層体の搭載面の反対面には、少なくとも１つ以上の外部電極が設けられていることを特徴とする半導体装置。

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