JP2006302963A - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

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貞雅 藤井
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Abstract

【課題】実装時等における熱衝撃や温度サイクル等によって、アイランドにワイヤボンディングされたワイヤが断線してしまうことを確実に防止し、さらに、製造工程時間の大幅な増大を起こすことを防止し得る半導体装置を提供すること。
【解決手段】半導体チップ６がアイランド８の表面にダイボンディングされ、半導体チップ６の表面に形成された電極５に第１ワイヤ２ａ，２ｂの一端がワイヤボンディングされて第１ボンディング部が形成されるとともに、第１ワイヤ２ａの他端がアイランド８にワイヤボンディングされて第２ボンディング部が形成されており、且つ、樹脂封止された半導体装置であって、アイランド８上にワイヤボンディングされた第１ワイヤ２ａの第２ボンディング部上には、第２ワイヤがワイヤボンディングされることにより形成されたダブルボンディング部２５が設けられていることを特徴とする半導体装置。
【選択図】図１

Description

この発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。
従来から、ＬＳＩ等の半導体チップを備えた半導体装置の中には、アイランドに半導体チップがダイボンディングされ、この半導体チップの上面に形成された電極とアイランドとがワイヤで接続された半導体装置が存在する。この半導体装置の製造工程の一部であるワイヤボンディングに係る工程について、図６を用いて説明する。
図６（ａ）〜（ｄ）は、従来の半導体装置の製造工程の一例を模式的に示す工程図である。
まず図６（ａ）に示すようにワイヤ１０２をキャピラリ１０１に挿通し、その先端に電気トーチ１０３を対向させてワイヤ１０２との間で放電させることにより、ワイヤ１０２の先端を加熱、溶融し、ボール１０４を形成する。
次に、図６（ｂ）に示すように、キャピラリ１０１とボール１０４を形成したワイヤ１０２とを下降させ、ボール１０４を半導体チップ１０６上の電極１０５に接触させるとともに、キャピラリ１０１によりボール１０４を電極１０５に押し付けて接合させ、第１ボンディング部１０９を形成する（ファーストボンディング）。この工程では、半導体チップ１０６がヒータブロック（図示せず）により加熱されるとともに、ボール１０４が押圧されるため、ボール１０４は、電極１０５に熱圧着されて圧着ボール１０４′となる。このとき、キャピラリ１０１による押圧と同時に超音波を印加する場合もある。
次に、図６（ｃ）に示すように、キャピラリ１０１は所定の軌跡を描いてアイランド１０８の上に移動し、下降する。このとき、アイランド１０８がヒータブロック（図示せず）により加熱されるとともに、第１ワイヤ１０２ａのキャピラリ１０１の下に位置する部分がキャピラリ１０１によりアイランド１０８に押し付けられるため、第１ワイヤ１０２ａは、アイランド１０８上に熱圧着される。
次に、図６（ｄ）に示すように、クランパ１０７はワイヤ１０２をクランプしたまま上昇するので、ワイヤ１０２が切断され、第２ボンディング部１１０が形成されて第１ワイヤ１０２ａの配線が完了する。
このように、第１ワイヤ１０２ａは、第１ボンディング部１０９では半導体チップ１０６の電極１０５にボールボンディングされる一方、第２ボンディング部１１０ではアイランド１０８にステッチボンディングされる。
図７は、上記製造工程により製造された半導体装置を模式的に示す縦断面図である。
図７に示すように、半導体装置１００は、表面に複数の電極１０５が形成された半導体チップ１０６、その半導体チップ１０６が表面にボンディングされたアイランド１０８、アイランド１０８と所定の間隔をおいて配設された複数本のリード端子１１１、半導体チップ１０６上の電極１０５とアイランド１０８とを電気的に接続する第１ワイヤ１０２ａ、電極１０５とリード端子１１１とを電気的に接続する第１ワイヤ１０２ｂ、及び、これら部材を封止する樹脂パッケージ部１１２を備えている。
また、第１ワイヤ１０２ａは、第１ボンディング部１０９では、半導体チップ１０６の電極１０５にボールボンディングされる一方、第２ボンディング部１１０では、アイランド１０８にステッチボンディングされている。
図７に示した半導体装置１００は、例えば、半田リフローによってプリント基板等に実装されるが、実装時に、例えば、Ｃｕ合金からなるアイランド１０８及び熱硬化性のエポキシ樹脂からなる樹脂パッケージ部１１２が加熱されると、夫々が固有の熱膨張係数に応じた比率で膨張するため、アイランド１０８と樹脂パッケージ部１１２との熱膨張係数の違いに起因して、アイランド１０８と樹脂パッケージ部１１２との界面において相対的な滑りが生じ、第１ワイヤ１０２ａが断線する場合があった。
特に、第２ボンディング部１１０では、第１ワイヤ１０２ａとアイランド１０８との接続がステッチボンディングであり、その肉厚が薄く接合強度が小さいため、第２ボンディング部１１０に亀裂が生じたり、第２ボンディング部１１０がアイランド１０８から剥離したりすることにより、接合が外れて断線する場合が多かった。
このような問題を解決すべく、従来、例えば、アイランド上に形成されたバンプ上にワイヤがステッチボンディングにより接合された構造を有する半導体装置が存在する（例えば、特許文献１参照）。まず、この半導体装置の製造工程の一部であるワイヤボンディングに係る工程について、図８、９を用いて説明する。
図８（ａ）〜（ｃ）及び図９（ａ）〜（ｄ）は、従来の半導体装置の製造工程の他の一例を模式的に示す工程図である。
図８（ａ）〜（ｃ）は、アイランド上にバンプを形成する工程を模式的に示す工程図であり、図９（ａ）〜（ｄ）は、第１ワイヤをワイヤボンディングする工程を模式的に示す工程図である。
まず、図８（ａ）に示すように、ワイヤ１０２をキャピラリ１０１に挿通し、その先端に電気トーチ１０３を対向させワイヤ１０２との間で放電させる事により、ワイヤ１０２の先端を加熱、溶融してボール１０４を形成する。
次に、図８（ｂ）に示すように、キャピラリ１０１を下降させ、キャピラリ１０１によりボール１０４をアイランド１２８に押し付け、接合する。この工程では、アイランド１２８がヒータブロック（図示せず）により加熱されるとともに、ボール１０４がアイランド１２８に押し付けられるため、ボール１０４は、アイランド１２８に熱圧着されて圧着ボール１０４′となる。このとき、キャピラリ１０１による押圧と同時に超音波を印加する場合もある。
次に、図８（ｃ）に示すように、クランパ１０７は、ワイヤ２をクランプしたまま上昇する。これにより、金属ワイヤ１０２が圧着ボール１０４′との付け根で切断され、アイランド１２８上にバンプ１３４が形成される。
次に、図９（ａ）に示すように、ワイヤ１０２をキャピラリ１０１に挿通し、その先端に電気トーチ１０３を対向させてワイヤ１０２との間で放電させることにより、ワイヤ１０２の先端を加熱、溶融してボール１０４を形成する。
次に、図９（ｂ）に示すように、キャピラリ１０１を下降させ、キャピラリ１０１によりボール１０４を半導体チップ１２６上の電極１２５に押し付けて接合し、第１ボンディング部１２９を形成する。この工程では、半導体チップ１２６がヒータブロック（図示せず）により加熱されるとともに、ボール１０４が電極１２５に押し付けられるため、ボール１０４は、電極１２５に熱圧着されて圧着ボール１０４′となる。このとき、キャピラリ１０１による押圧と同時に超音波を印加する場合もある。
次に、図９（ｃ）に示すように、キャピラリ１０１は所定の軌跡を描いて、その上にバンプ１３４を形成したアイランド１０８の上に移動し、下降する。このとき、アイランド１０８がヒータブロック（図示省略）により加熱されるとともに、第１ワイヤ１０２ｃのキャピラリ１０１の下に位置する部分がキャピラリ１０１によりアイランド１０８上のバンプ１３４に押し付けられるため、第１ワイヤ１０２ｃは、アイランド１０８上のバンプ１３４に熱圧着される。
次に、図９（ｄ）に示すように、クランパ１０７はワイヤ１０２をクランプしたまま上昇するので、ワイヤ１０２が切断され、第２ボンディング部１３０が形成されて、第１ワイヤ１０２ｃの配線が完了する。
上記方法では、第１ワイヤ１０２ｃは、第１ボンディング部１２９では半導体チップ１２６の電極１２５上にボールボンディングされる一方、第２ボンディング部１３０ではアイランド１２８上のバンプ１３４にステッチボンディングされる。
図１０は、上記製造工程により製造された半導体装置の縦断面図である。
図１０に示すように、半導体装置１２０は、表面に複数の電極１２５が形成された半導体チップ１２６、この半導体チップ１２６が表面にボンディングされたアイランド１２８、アイランド１０８と所定の間隔をおいて配設された複数本のリード端子１３１、半導体チップ１２６上の電極１２５とアイランド１２８とを電気的に接続する第１ワイヤ１０２ｃ、電極１２５とリード端子１３１とを電気的に接続する第１ワイヤ１０２ｄ、及び、これら部材を封止する樹脂パッケージ部１３２を備えている。
第１ワイヤ１０２ｃは、第１ボンディング部１２９では半導体チップ１２６の電極１２５にボールボンディングされる一方、第２ボンディング部１３０では、アイランド１２８上のバンプ１３４にステッチボンディングされている。
図１０に示した半導体装置１２０によれば、第２ボンディング部１３０において第１ワイヤ１０２ｃは、第１ワイヤ１０２ｃと同一の金属組成であるバンプ１３４にステッチボンディングされているため、バンプ１３４の厚み分だけ接合部分の肉厚を厚くすることができる。従って、第２ボンディング部１３０での接合強度が大きくなり、第１ワイヤ１０２ｃの断線が生じ難くなる。
特開２００３−３０９１４２号公報
しかしながら、特許文献１に記載の半導体装置では、バンプを形成した後、ワイヤボンディング装置のキャピラリは、一度、形成したバンプの上方の位置から半導体チップの電極の上方に移動して第１ボンディングを行い、その後、再びバンプの上方に戻り、第２ボンディングを行わなければならないため、位置ずれを起こし易く、歩留りが悪くなるといった問題が発生する可能性があった。また、別工程でバンプを形成することによる製造工程時間の増大といった問題もあった。
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、例えば実装時における熱衝撃や温度サイクルによって、アイランドにワイヤボンディングされたワイヤが断線してしまうことを確実に防止し、さらに、製造工程時間の大幅な増大を起こすことを防止し得る半導体装置、及び、半導体装置の製造方法を提供することにある。
上述した課題を解決するために、本発明は、以下のようなものを提供する。
（１） 半導体チップがアイランドの表面にダイボンディングされ、上記半導体チップの表面に形成された電極に第１ワイヤの一端がワイヤボンディングされて第１ボンディング部が形成されるとともに、上記第１ワイヤの他端が上記アイランドにワイヤボンディングされて第２ボンディング部が形成されており、且つ、樹脂封止された半導体装置であって、
上記アイランド上にワイヤボンディングされた上記第１ワイヤの上記第２ボンディング部上には、第２ワイヤがワイヤボンディングされることにより形成されたダブルボンディング部が設けられていることを特徴とする半導体装置。
（１）の発明によれば、アイランドにボンディングされた第１ワイヤの第２ボンディング部上に、第２ワイヤの一端がワイヤボンディングされたダブルボンディング部が形成されているため、第１ワイヤとアイランドとの接合部としてのダブルボンディング部の肉厚が厚い。従って、ダブルボンディング部のアイランドへの接合強度が大きくなり、第１ワイヤの断線を生じ難くすることができる。
また、（１）の発明によれば、アイランドにワイヤボンディングする第２ボンディング工程の次に、第２ワイヤの一端を、上記アイランドにボンディングされた第１ワイヤのボンディング部上にボンディングする工程を行う製造方法を用いて製造することができるため、ワイヤボンディング装置のキャピラリは、アイランドに第１ワイヤをワイヤボンディングして第２ボンディング部を形成した後、Ｘ−Ｙ方向に移動することなく、第２ボンディング工程からの一連の工程としてボンディング部上にダブルボンディング部を形成することができる。従って、上記製造方法を用いた場合には、Ｘ−Ｙ方向の移動による位置ずれを起こし難くして、第２ボンディング部上にダブルボンディング部を確実に形成することができる。
さらに、第２ボンディング工程とダブルボンディング工程との間に、キャピラリがＸ−Ｙ方向に移動することがなく、これらの工程が一連の工程として行われるため、工程時間が増大することを防止することができる。
さらに、本発明は、以下のようなものを提供する。
（２） 上記（１）の半導体装置であって、
上記ダブルボンディング部は、ボールボンディングにより形成されていることを特徴とする。
（２）の発明によれば、ダブルボンディング部が、ボールボンディングにより形成されているため、アイランドとの接合強度が大きい。従って、強固にアイランドと接合されているため、ワイヤの断線をより確実に防止することができる。
さらに、本発明は、以下のようなものを提供する。
（３） アイランドにダイボンディングされた半導体チップ上の電極と上記アイランドとをワイヤボンディングにより接続する半導体装置の製造方法であって、
第１ワイヤの一端を、上記電極にワイヤボンディングして第１ボンディング部を形成する第１ボンディング工程と、
上記第１ワイヤの他端を、上記アイランドにワイヤボンディングして第２ボンディング部を形成する第２ボンディング工程と、
第２ワイヤの一端を、上記アイランドにボンディングされた上記第１ワイヤの上記第２ボンディング部上にボンディングしてダブルボンディング部を形成するダブルボンディング工程と
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（３）の発明によれば、第２ボンディング工程によりアイランドにボンディングされた第１ワイヤの第２ボンディング部上に、ダブルボンディング工程により、第２ワイヤの一端をワイヤボンディングしてダブルボンディング部を形成するため、第１ワイヤとアイランドとの接合部としてのダブルボンディング部の肉厚を厚くすることができる。従って、ダブルボンディング部のアイランドへの接合強度が大きくなり、第１ワイヤの断線を生じ難くすることができる。
また、例えば、ワイヤボンディングを形成するためのキャピラリを、第２ボンディング部を形成する第２ボンディング工程の終了後に、直上に上昇させ、再度、降下させるだけで、第２ボンディング部に更にワイヤボンディングを行ってダブルボンディング部の形成を精度良く行うことが可能となる。
つまり、アイランドにワイヤボンディングして第２ボンディング部を形成する第２ボンディング工程の次に連続してダブルボンディング部を形成するダブルボンディング工程を行うため、ワイヤボンディング装置のキャピラリは、アイランドに第１ワイヤをワイヤボンディングして第２ボンディング部を形成した後、Ｘ−Ｙ方向に移動することなく、第２ボンディング工程からの一連の工程として第２ボンディング部にダブルボンディング部を形成することができる。従って、Ｘ−Ｙ方向の移動による位置ずれを起こし難くして、第２ボンディング部にダブルボンディング部を確実に形成することができる。
さらに、第２ボンディング工程とダブルボンディング工程との間に、キャピラリがＸ−Ｙ方向に移動することがなく、これらの工程が一連の工程として行われるため、工程時間が増大することを防止することができる。
さらに、本発明は、以下のようなものを提供する。
（４） 上記（３）の半導体装置の製造方法であって、
上記ダブルボンディング工程において、上記ダブルボンディング部を、ボールボンディングにより形成することを特徴とする。
（４）の発明によれば、ダブルボンディング部を、接合強度が大きいボールボンディングにより形成するため、より強固なダブルボンディング部を形成することができる。従って、ワイヤの断線をより確実に防止することができる。
本発明によれば、例えば実装時における熱衝撃や温度サイクルによって、アイランドにワイヤボンディングされたワイヤが断線してしまうことをダブルボンディングしない構成を採用した場合に比べてより確実に防止し、さらに、製造工程時間の大幅な増大を起こすことを防止し得る半導体装置、及び、半導体装置の製造方法を提供することができる。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置の一例を模式的に示す断面図である。
図１に示すように、半導体装置３０は、表面に複数の電極５が形成された半導体チップ６、その半導体チップ６が表面にボンディングされたアイランド８、アイランド８と所定の間隔をおいて配設された複数本のリード端子１３、半導体チップ６上の電極５とアイランド８とを電気的に接続する第１ワイヤ２ａ、第２ボンディング部１０（図示せず）上にボールボンディングすることにより形成されたダブルボンディング部２５、ダブルボンディング部２５を一端とする第２ワイヤ２ｂ、電極５とリード端子１３とを電気的に接続する第１ワイヤ２ｃ、及び、これら部材を封止する樹脂パッケージ部１２を備えている。
半導体装置３０によれば、アイランド８にボンディングされた第１ワイヤ２ａの第２ボンディング部１０上に、第２ワイヤ２ｂの一端がワイヤボンディングされたダブルボンディング部２５が形成されているため、第１ワイヤ２ａとアイランド８との接合部としてのダブルボンディング部２５の肉厚が厚い。従って、ダブルボンディング部２５のアイランド８への接合強度が大きくなり、第１ワイヤ２ａの断線を生じ難くすることができる。
また、半導体装置３０によれば、第１ワイヤ２ａをアイランド８にワイヤボンディングする第２ボンディング工程の次に、第２ワイヤ２ｂの一端を、アイランド８にボンディングされた第１ワイヤ２ａの第２ボンディング部１０（図示せず）上にボンディングしてダブルボンディング部２５を形成するダブルボンディング工程を行う製造工程を用いて製造することができるため、ワイヤボンディング装置のキャピラリ１は、アイランド８に第１ワイヤ２ａをワイヤボンディングして第２ボンディング部１０を形成した後、Ｘ−Ｙ方向に移動することなく、第２ボンディング部１０上にダブルボンディング部２５を形成することができる。従って、上記方法を用いた場合には、Ｘ−Ｙ方向の移動による位置ずれを起こし難くして、第２ボンディング部１０上にダブルボンディング部２５を確実に形成することができる。
また、半導体装置３０によれば、ダブルボンディング部２５が、ボールボンディングにより形成されているため、アイランド８との接合強度が大きい。従って、強固にアイランド８と接合されているため、第１ワイヤ２ａの断線をより確実に防止することができる。
図２（ａ）〜（ｄ）及び図３（ａ）〜（ｄ）は、上記半導体装置の製造工程の一部であるワイヤボンディングに係る工程を模式的に示す工程図である。
まず、図２（ａ）に示すようにワイヤ２をキャピラリ１に挿通し、その先端に電気トーチ３を対向させてワイヤ２との間で放電させることにより、ワイヤ２の先端を加熱、溶融してボール４を形成する。
次に、図２（ｂ）に示すように、キャピラリ１とボール４を形成したワイヤ２とを下降させ、ボール４を半導体チップ６上の電極５に接触させるとともに、キャピラリ１によりボール４を電極５に押し付けて接合させ、第１ボンディング部９を形成する。この工程では、半導体チップ６がヒータブロック（図示せず）により加熱されるとともに、ボール４が押圧されるため、ボール４は、電極５に熱圧着されて圧着ボール４′となる。このとき、キャピラリ１による押圧と同時に超音波を印加する場合もある。図２（ｂ）に示す工程は、本発明の第１ボンディング工程に相当するものである。
次に、図２（ｃ）に示すように、キャピラリ１は所定の軌跡を描いてアイランド８の上に移動し、下降する。このとき、アイランド８がヒータブロック（図示省略）により加熱されるとともに、第１ワイヤ２ａのキャピラリ１の下に位置する部分がキャピラリ１によりアイランド８に押し付けられるため、第１ワイヤ２ａは、アイランド８上に熱圧着される。
次に、図２（ｄ）に示すように、クランパ７はワイヤ２をクランプしたまま上昇するので、ワイヤ２が切断され、第２ボンディング部１０が形成されて第１ワイヤ２ａの配線が完了する。図２（ｃ）、（ｄ）に示す工程は、本発明の第２ボンディング工程に相当するものである。
このように、第１ワイヤ２ａは、第１ボンディング部９では、半導体チップ６の電極５にボールボンディングされる一方、第２ボンディング部１０では、アイランド８にステッチボンディングされる。
次に、図３（ａ）に示すように、キャピラリ１に挿通されたワイヤ２の先端に電気トーチ３を対向させてワイヤ２との間で放電させることにより、ワイヤ２の先端を加熱、溶融してボール２４を形成する。
次に、図３（ｂ）に示すように、キャピラリ１とボール２４を形成したワイヤ２とを下降させ、ボール２４をアイランド８上の第２ボンディング部１０に接触させるとともに、キャピラリ１によりボール２４を第２ボンディング部１０に押し付けて接合させ、ダブルボンディング部２５を形成する。この工程では、半導体チップ６がヒータブロック（図示せず）により加熱されるとともに、ボール２４が第２ボンディング部１０に押圧されるため、ボール２４が第２ボンディング部１０に熱圧着されてダブルボンディング部２５を形成する。このとき、キャピラリ１による押圧と同時に超音波を印加する場合もある。図３（ｂ）に示す工程は、本発明のダブルボンディング工程に相当するものである。
このダブルボンディング工程は、第２ボンディング工程の次に、ワイヤボンディング装置のキャピラリがＸ−Ｙ方向に移動することなく、一連の工程として行われるものである。
このように、アイランド８にステッチボンディングされた肉厚が薄く接合強度が小さい第２ボンディング部１０上に、第２ワイヤ２ｂをボールボンディングし、肉厚が厚く接合強度が大きいダブルボンディング部２５を形成することができる。
本発明において、ダブルボンディング部とは、アイランド上にボンディングされた第１ワイヤの第２ボンディング部にさらにワイヤボンディングを行って、一体的にアイランドに接合した接合部をいう。
次に、図３（ｃ）に示すように、キャピラリ１は所定の軌跡を描いてダブルボンディング部２５とは異なるアイランド８上の他の位置（図では、ダブルボンディング部２５の右方向）に移動し、下降する。このとき、アイランド８がヒータブロック（図示せず）により加熱されるとともに、第２ワイヤ２ｂの軸方向側面がアイランド８に押圧されるため、第２ワイヤ２ｂは、アイランド８上に熱圧着される。
次に、図３（ｄ）に示すように、クランパ７はワイヤ２をクランプしたまま上昇することにより、ワイヤ２が切断され、第２ワイヤ第２ボンディング部１１が形成されて第２ワイヤ２ｂの配線が完了する。
第１実施形態に係る半導体装置の製造方法よれば、第２ボンディング工程により、アイランド８にボンディングされた第１ワイヤ２ａの第２ボンディング部１０上に、ダブルボンディング工程により、第２ワイヤ２ｂの一端をワイヤボンディングしてダブルボンディング部２５を形成するため、第１ワイヤ２ａとアイランド８との接合部としてのダブルボンディング部２５の肉厚を厚くすることができる。従って、ダブルボンディング部２５のアイランド８への接合強度が大きくなり、第１ワイヤ２ａの断線を生じ難くすることができる。
また、ワイヤボンディングを形成するためのキャピラリ１を、第２ボンディング部１０を形成する第２ボンディング工程の終了後に、直上に上昇させ、再度、降下させるだけで、第２ボンディング部１０に更にワイヤボンディングを行ってダブルボンディング部２５の形成を精度良く行うことが可能となる。
つまり、アイランド８にワイヤボンディングして第２ボンディング部１０を形成する第２ボンディング工程の次に連続してダブルボンディング部２５を形成するダブルボンディング工程を行うため、ワイヤボンディング装置のキャピラリ１は、アイランド８に第１ワイヤ２ａをワイヤボンディングして第２ボンディング部１０を形成した後、Ｘ−Ｙ方向に移動することなく、第２ボンディング工程からの一連の工程として第２ボンディング部１０にダブルボンディング部２５を形成することができる。従って、Ｘ−Ｙ方向の移動による位置ずれを起こし難くして、第２ボンディング部１０にダブルボンディング部２５を確実に形成することができる。
さらに、第２ボンディング工程とダブルボンディング工程との間に、キャピラリ１がＸ−Ｙ方向に移動することがなく、これらの工程が一連の工程として行われるため、工程時間が増大することを防止することができる。
また、ダブルボンディング部２５を、接合強度が大きいボールボンディングにより形成するため、より強固なダブルボンディング部２５を形成することができる。従って、第１ワイヤ２ａの断線をより確実に防止することができる。
第１実施形態では、第２ワイヤ第２ボンディング部を形成する場合について説明したが、本発明においては、第２ワイヤ第２ボンディング部を形成しなくてもよい。
［第２実施形態］
第２実施形態に係る半導体装置は、第２ワイヤが存在せず、第２ワイヤ第２ボンディング部が形成されていない点以外は、第１実施形態に係る半導体装置と略同様の構成であるから、その構成についての説明については省略し、ここでは、ワイヤボンディングに係る工程について説明することとする。また、第１実施形態に係る半導体装置と対応する構成要素には同一の符号を付して説明することとする。
図４（ａ）〜（ｄ）及び図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造工程の一部であるワイヤボンディングに係る工程を模式的に示す工程図である。
まず、図４（ａ）に示すようにワイヤ２をキャピラリ１に挿通し、その先端に電気トーチ３を対向させてワイヤ２との間で放電させることにより、ワイヤ２の先端を加熱、溶融してボール４を形成する。
次に、図４（ｂ）に示すように、キャピラリ１とボール４を形成したワイヤ２とを下降させ、ボール４を半導体チップ６上の電極５に接触させるとともに、キャピラリ１によりボール４を電極５に押し付けて接合させ、第１ボンディング部９を形成する。この工程では、半導体チップ６がヒータブロック（図示せず）により加熱されるとともに、ボール４が押圧されるため、ボール４は、電極５に熱圧着されて圧着ボール４′となる。このとき、キャピラリ１による押圧と同時に超音波を印加する場合もある。図４（ｂ）に示す工程は、本発明の第１ボンディング工程に相当するものである。
次に、図４（ｃ）に示すように、キャピラリ１は所定の軌跡を描いてアイランド８の上に移動し、下降する。このとき、アイランド８がヒータブロック（図示省略）により加熱されるとともに、第１ワイヤ２ａのキャピラリ１の下に位置する部分がキャピラリ１によりアイランド８に押し付けられるため、第１ワイヤ２ａは、アイランド８上に熱圧着される。
次に、図４（ｄ）に示すように、クランパ７はワイヤ２をクランプしたまま上昇するので、ワイヤ２が切断され、第２ボンディング部１０が形成されて第１ワイヤ２ａの配線が完了する。図４（ｃ）、（ｄ）に示す工程は、本発明の第２ボンディング工程に相当するものである。
このように、第１ワイヤ２ａは、第１ボンディング部９では、半導体チップ６の電極５にボールボンディングされる一方、第２ボンディング部１０では、アイランド８にステッチボンディングされる。
次に、図５（ａ）に示すように、キャピラリ１に挿通されたワイヤ２の先端に電気トーチ３を対向させてワイヤ２との間で放電させることにより、ワイヤ２の先端を加熱、溶融してボール３４を形成する。
次に、図５（ｂ）に示すように、キャピラリ１とボール３４を形成したワイヤ２とを下降させ、ボール３４をアイランド８上の第２ボンディング部１０に接触させるとともに、キャピラリ１によりボール３４を第２ボンディング部１０に押し付けて接合させ、ダブルボンディング部２５を形成する。この工程では、半導体チップ６がヒータブロック（図示せず）により加熱されるとともに、ボール３４が第２ボンディング部１０に押圧されるため、ボール３４が第２ボンディング部１０に熱圧着されてダブルボンディング部２５を形成する。このとき、キャピラリ１による押圧と同時に超音波を印加する場合もある。図５（ｂ）に示す工程は、本発明のダブルボンディング工程に相当するものである。
このダブルボンディング工程は、第２ボンディング工程の次に、ワイヤボンディング装置のキャピラリがＸ−Ｙ方向に移動することなく、一連の工程として行われるものである。
このように、アイランド８にステッチボンディングされた肉厚が薄く接合強度が小さい第２ボンディング部１０上に、第２ワイヤ２ｂをボールボンディングし、肉厚が厚く接合強度が大きいダブルボンディング部２５を形成することができる。なお、ここまでの工程は、第１実施形態に係る製造工程と同様の工程である。
次に、図５（ｃ）に示すように、クランパ７は、ワイヤ２をクランプしたまま上昇する。これにより、金属ワイヤ２がダブルボンディング部２５との付け根で切断される。
このように、本発明においては、ダブルボンディング部２５を形成後、ワイヤボンディング装置のクランパ７にワイヤ２をクランプさせたまま上昇させて切断し、第２ワイヤ第２ボンディング部を形成しないこととすることも可能である。なお、第２実施形態に係る製造工程を採用する場合、条件によっては、ダブルボンディング部２５が上向きに引っ張られるため、接合強度を小さくしてしまう可能性があるため、なるべく、上に引っ張る力が弱くなるような条件でワイヤを切断させることが望ましい。
本発明において、アイランド上に形成されるダブルボンディング部の位置は、特に限定されるものではないが、ワイヤボンディング装置のキャピラリが半導体チップに接触することなく到達可能な範囲で、半導体チップに近いことが望ましい。半導体チップに近いアイランド上の領域ほど、アイランドと樹脂パッケージ部との熱膨張による変化量の差が小さいため、界面における相対的な滑りが小さく、第１ワイヤの断線が起こりにくいからである。
本発明において、第２ボンディング部上に形成されるダブルボンディング部は、少なくとも第２ボンディング部の一部の上に形成されればよい。第２ボンディング部の一部の上にダブルボンディング部が形成されることにより、第１ワイヤのアイランドへの接合強度を大きくすることが可能となるからである。
さらに、ダブルボンディング部は、第２ボンディング部上でなくとも、第１ワイヤの一部（例えば、第２ボンディング部近傍の第１ワイヤ）に形成されてもよい。第１ワイヤの一部にダブルボンディング部が形成されれば、第１ワイヤをアイランドへ強固に接合することが可能となり、第１ワイヤのアイランドへの接合強度を大きくすることが可能となるからである。
本発明において、ダブルボンディング部のアイランドとの接合面積は、第１ボンディング部と同程度、すなわち、ボールのサイズと同程度となっているが、例えば、大径のワイヤを用いて、ボールのサイズを大きくし、ボールボンディングにより形成されるダブルボンディング部の面積を広くしてもよい。広い面積においてアイランドと接合することにより、接合強度を大きくすることが可能となるからである。
本発明において、第２ワイヤ第２ボンディング部の位置は、特に限定されるものではないが、ダブルボンディング部の近傍であることが望ましい。ダブルボンディング部の近傍であれば、ワイヤボンディング装置のキャピラリの移動距離が少なくて済み、工程時間が増大しないからである。また、第２ワイヤが短いほど、コスト削減を図ることができるからである。
本発明において、第２ワイヤの湾曲形状は、特に限定されるものではないが、アイランド平面に対してほぼ水平に伸長する湾曲形状が望ましい。特に、第２ワイヤの頂部が第１ワイヤの湾曲形状の頂部よりも低いことが望ましい。第２ワイヤの頂部が低いほど、半導体装置上面の樹脂パッケージ部の厚みを薄くすることができるため、薄型のモールドパッケージが得られるからである。
本実施形態では、半導体チップとアイランドとを電気的に接続する半導体装置の製造方法について説明したが、本発明に係る半導体装置の製造方法は、この例に限定されず、例えば、半導体チップとリード端子とを接続する場合、アイランド上にボンディングされたその他の素子（例えば、光素子）等とアイランド又はリード端子とを接続する場合にも用いることができる。
樹脂パッケージ部を形成する際に用いられる樹脂としては、特に限定されるものではなく、例えば、樹脂主成分としての熱硬化性のエポキシ樹脂と、硬化剤成分としてのフェノール樹脂と、無機充填剤とを含有した樹脂組成物を挙げることができる。また、上記樹脂主成分として、エポキシ樹脂にかえて、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）樹脂、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）樹脂等、耐熱性の熱可塑性樹脂を用いることも可能である。また、上記無機充填剤としては、特に限定されるものではなく、石英ガラス、結晶性シリカ、溶融シリカ等を挙げることができる。
本発明に用いられるワイヤとしては、特に限定されるものではなく、金（Ａｕ）、アルミ（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、及び、金合金、アルミ合金、銅合金、白金合金、パラジウム合金、銀合金等を挙げることができる。
以上、本発明に係る半導体装置の製造方法及び半導体装置の実施形態について説明したが、本発明の半導体装置及び半導体装置の製造方法は、上述した例に限定されるものではなく、本発明の構成を充足する範囲内で、適宜設計変更を行うことが可能である。
第１実施形態に係る半導体装置の一例を模式的に示す縦断面図である。 図１に示した半導体装置の製造工程の一例を模式的に示す工程図である。 図１に示した半導体装置の製造工程の一例を模式的に示す工程図である。 第２実施形態に係る半導体装置の製造工程の一例を模式的に示す工程図である。 第２実施形態に係る半導体装置の製造工程の一例を模式的に示す工程図である。 従来の半導体装置の製造工程の一例を模式的に示す工程図である。 図６に示した製造工程により製造された半導体装置を模式的に示す縦断面図である。 従来の半導体装置の製造工程の他の一例を模式的に示す工程図である。 従来の半導体装置の製造工程の他の一例を模式的に示す工程図である。 図８及び図９に示した製造工程により製造された半導体装置を模式的に示す縦断面図である。
符号の説明
１ キャピラリ
２ ワイヤ
２ａ 第１ワイヤ
２ｂ 第２ワイヤ
２ｃ 第１ワイヤ
３ 電気トーチ
４、２４、３４ ボール
４′ 圧着ボール
５ 電極
６ 半導体チップ
７ クランプ
８ アイランド
９ 第１ボンディング部
１０ 第２ボンディング部
１１ 第２ワイヤ第２ボンディング部
１２ 樹脂パッケージ部
１３ リード端子
２５ ダブルボンディング部
３０ 半導体装置

Claims (4)

  1. 半導体チップがアイランドの表面にダイボンディングされ、前記半導体チップの表面に形成された電極に第１ワイヤの一端がワイヤボンディングされて第１ボンディング部が形成されるとともに、前記第１ワイヤの他端が前記アイランドにワイヤボンディングされて第２ボンディング部が形成されており、且つ、樹脂封止された半導体装置であって、
    前記アイランド上にワイヤボンディングされた前記第１ワイヤの前記第２ボンディング部上には、第２ワイヤがワイヤボンディングされることにより形成されたダブルボンディング部が設けられていることを特徴とする半導体装置。
  2. 前記ダブルボンディング部は、ボールボンディングにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  3. アイランドにダイボンディングされた半導体チップ上の電極と前記アイランドとをワイヤボンディングにより接続する半導体装置の製造方法であって、
    第１ワイヤの一端を、前記電極にワイヤボンディングして第１ボンディング部を形成する第１ボンディング工程と、
    前記第１ワイヤの他端を、前記アイランドにワイヤボンディングして第２ボンディング部を形成する第２ボンディング工程と、
    第２ワイヤの一端を、前記アイランドにボンディングされた前記第１ワイヤの前記第２ボンディング部上にボンディングしてダブルボンディング部を形成するダブルボンディング工程と
    を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 前記ダブルボンディング工程において、前記ダブルボンディング部を、ボールボンディングにより形成することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
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