JP2007150144A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

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Rie Hirao
里栄 平尾
Atsuhito Mizutani
篤人 水谷
Kazuhiko Matsushita
和彦 松下
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

【課題】複数のワイヤループと1本の隣接するワイヤループとの間のクリアランスを広く取りワイヤ間ショートを防止する。
【解決手段】第1,第2のワイヤループ12,13が上部から見ると重なる構造に形成して、これにより第1,第2のワイヤループ12,13と1本の隣接するワイヤループ14との間でクリアランスが広く取れ、封止時において樹脂によるワイヤ流れによって生じるワイヤ間ショートを防止することができる。さらに、パッド10においてボンディング部分を重ねることでパッド10のサイズを変えることなく、また、1つのパッド10と1つのリード端子11に第1,第2のワイヤループ12,13をボンディングすることで、半導体素子8の縮小を可能とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、複数のワイヤループの構造を有する半導体装置に関し、特に封止工程において樹脂によるワイヤ流れによって生じるワイヤ間ショートを防止する半導体装置およびその製造方法に関するものである。
従来の半導体装置は、図6に示すように、複数のワイヤループ構造を有している。半導体装置は、アイランド2の上に固定した半導体素子1と、半導体素子1に先端が近接した複数の外部接続用リード端子4と、半導体素子1の表面に形成したボンディング用パッド3と、このパッド3とリード端子4とを接続するボンディングワイヤとを具備する。さらに半導体素子1の電源やグラウンドを強化するために、複数のパッド3から1つのアイランド上のリード端子4に第1,第2のワイヤループ5,6の複数のボンディングワイヤによりボンディングをすることがよく行われている。
なお、このような従来の複数のワイヤループ構造は、特許文献1に記載されている。
特開平11−87609号公報
しかしながら、従来の半導体装置では、第1,第2のワイヤループ5,6を複数のパッド3から1つのリード端子4へと1本ずつ接続する構造では、封止工程において第1,第2のワイヤループ5,6の部分で樹脂の流れが、1本の隣接するワイヤループ7の部分に比べて遅くなる。そのため第1,第2のワイヤループ5,6に隣接するワイヤループ7は、他のワイヤループに比べて大きく流されて隣接する第1,第2のワイヤループ5,6との間でワイヤ間ショートが発生する危険性が高かった。
また、この問題は狭パッドピッチ,狭リードピッチになるにつれて、ワイヤ間ショートが発生する危険性がさらに高くなるという問題があった。
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、複数のワイヤループと1本のワイヤループとの間のクリアランスを広く取ることで、ワイヤ間ショートの防止が可能な半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
前記の目的を達成するために、本発明に係る請求項1に記載した半導体装置は、アイランド上に固定した半導体素子と、半導体素子に先端が近接した複数の外部接続用リード端子と、半導体素子表面に形成したボンディング用パッドと、パッドとリード端子を接続するボンディングワイヤとを有し、一部のパッドとリード端子をボンディングワイヤの第1と第2のワイヤループにより電気的に接続し、かつ第1と第2のワイヤループは上部から見て重なるように配置したことを特徴とする。
また、請求項2〜4に記載した半導体装置は、請求項1記載の半導体装置において、第1のワイヤループをパッドからリード端子に向かって、もしくはリード端子からパッドに向かってボンディングし、第2のワイヤループを第1のワイヤループのボンディングした部分を重ね、パッドからリード端子に向かって、もしくはリード端子からパッドに向かってボンディングしたこと、さらに、第1のワイヤループをパッドに形成したバンプ上にボンディングし、第2のワイヤループを第1のワイヤループのボンディングした部分の上に重ねてボンディングしたこと、または、第1と第2のワイヤループは、第2のワイヤループが常に第1のワイヤループより高い位置を通るように配置したことを特徴とする。
また、請求項5に記載した半導体装置の製造方法は、半導体素子表面のボンディング用パッドにバンプを形成する工程と、第1のワイヤループとして、キャピラリーが外部接続用リード端子にボンディングワイヤをボンディングした後、半導体素子表面より高い垂直方向、または半導体素子から遠ざかる上方向の第1位置まで移動し、第1位置から弧を描いて斜めに降下させてバンプにボンディングする工程と、第2のワイヤループとして、バンプの第1のワイヤループのボンディングした部分にキャピラリーを移動し、ボンディング部分の上にボンディングワイヤをボンディングした後、キャピラリーを第1のワイヤループより高い第2の位置に上昇移動し、第2の位置から弧を描いて斜めに降下させて、リード端子にボンディングする工程とを有することを特徴とする。
また、請求項6に記載した半導体装置の製造方法は、第1のワイヤループとして、キャピラリーが半導体素子表面のボンディング用パッドにボンディングワイヤをボンディングした後、キャピラリーを第1の位置に上昇移動し、第1の位置から弧を描いて斜めに降下させて、外部接続用リード端子にボンディングする工程と、第2のワイヤループとして、パッドの第1のワイヤループのボンディングした部分にキャピラリーを移動し、ボンディング部分の上にボンディングワイヤをボンディングした後、キャピラリーを第1のワイヤループより高い第2の位置に上昇移動し、第2の位置から弧を描いて斜めに降下させて、リード端子にボンディングする工程とを有することを特徴とする。
また、請求項7に記載した半導体装置の製造方法は、第1のワイヤループとして、キャピラリーが半導体素子表面のボンディング用パッドにボンディングワイヤをボンディングした後、キャピラリーを第1の位置に上昇移動し、第1の位置から弧を描いて斜めに降下させて、外部接続用リード端子にボンディングする工程と、第2のワイヤループとして、第1のワイヤループのボンディング後にリード端子上を移動して第2のワイヤループをボンディングした後、キャピラリーを第1のワイヤループより高い垂直方向、または半導体素子から遠ざかる上方向の第2の位置に移動し、第2の位置から弧を描いて斜めに降下させて、第1のワイヤループのボンディングした部分の上にボンディングする工程とを有することを特徴とする。
前記構成によれば、一部のパッドとリード端子をボンディングワイヤの第1と第2のワイヤループにより電気的に接続し、かつ第1と第2のワイヤループは上部から見て重なるように配置することから、第1と第2のワイヤループと1本の隣接するワイヤループの間でクリアランスが広く取れ、ワイヤ間ショートを防止することができ、また、パッド上でボンディング部を重ねることでパッドサイズを変えることなく、さらに、1つのパッドと1つのリード端子間に複数のボンディングワイヤをボンディングすることで、半導体素子サイズの縮小ができる。
本発明によれば、一部のパッドとリード端子をボンディングワイヤの第1と第2のワイヤループにより電気的に接続し、かつ第1と第2のワイヤループは上部から見て重なるように配置することから、第1と第2のワイヤループと1本の隣接するワイヤループの間でクリアランスが広く取れ、ワイヤ間ショートを防止することができるという効果を奏する。
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。
図1(a)は本発明の実施の形態における半導体装置の一部分を拡大した斜視図、図1(b)はワイヤループのボンディング部分を拡大した側面図であり、図2は半導体装置の側断面図である。
図1(a)に示すように、半導体装置はアイランド9の上に固定した半導体素子8と、半導体素子8に先端が近接した複数の外部接続用リード端子11と、半導体素子8の表面に形成したボンディング用パッド10と、パッド10とリード端子11を接続するボンディングワイヤの第1,第2のワイヤループ12,13および隣接するワイヤループ14とを有し、一部のパッド10とリード端子11を第1のワイヤループ12と第2のワイヤループ13により電気的に接続し、かつ第1,第2のワイヤループ12,13は上部から見ると重なって配置した構造となっている。
さらに、図1(b)に示すように、第1のワイヤループ12は、パッド10からリード端子11に向かって、もしくはリード端子11からパッド10に向かってボンディングされる。続いて、第2のワイヤループ13は、第1のワイヤループ12のボンディング部分(ボールボンディング部15)に重ねて第2のワイヤループ13のボールボンディング部17を形成し、パッド10からリード端子11に、もしくはリード端子11からパッド10に向かってボンディングされている。
また、半導体素子8のパッド10側は、第1のワイヤループ12のボールボンディング部15および第2のワイヤループ13のボールボンディング部17により接続され、アイランド9のリード端子11側は、第1のワイヤループ12のステッチボンディング部16および第2のワイヤループ13のステッチボンディング部18により接続されている。
以上のような構成において、第1,第2のワイヤループ12,13が上部から見ると重なる構造に形成しているため、図1(a)に示すように、第1,第2のワイヤループ12,13と1本の隣接するワイヤループ14との間でクリアランスが広く取れ、封止時において樹脂によるワイヤ流れによって生じるワイヤ間ショートを防止することができる。さらに、パッド10においてボンディング部分を重ねることで、パッド10のサイズを変えることなく、またパッド10の半導体素子8上の数を減らすことができ、半導体素子8の縮小が可能となる。また、1つのパッド10と1つのリード端子11に第1,第2のワイヤループ12,13をボンディングすることで、集積化に伴い細いボンディングワイヤを用いても電源やグラウンドを強化することができるとともに半導体素子8の縮小が可能となる。
具体的には、ボンディングワイヤには20〜25μm径の金線を用い、荷重32grams,超音波97mAmps,温度160℃の条件でボンディングを行う。なお、前述した以外のワイヤ径,ボンディング条件の場合においても同様であり、また、第1,第2のワイヤループ12,13は異なるループ形状であってもよい。さらに、第1,第2のワイヤループ12,13はリード端子11上でのボンディング部分が重なっていてもよい。
図3(a)〜(e)は本実施の形態における実施例1の半導体装置の製造方法を示す図である。
図3(a)に示すように、まず、第1のワイヤループ12として、半導体素子8表面のボンディング用パッド10上にバンプ19を形成する(図3(a)参照)、その後、外部接続用リード端子11上に第1のワイヤループ12としてボンディングワイヤをボンディングしてボールボンディング部15を形成する。続いて、キャピラリー20が半導体素子8表面より高い垂直方向、または半導体素子8から遠ざかる上方向の第1の位置に移動させ、第1の位置から弧を描いて斜めに降下させる(図3(b)参照)。
キャピラリー20を半導体素子8に形成したバンプ19上に移動し、バンプ19にボンディングしてステッチボンディング部16を形成する(図3(c)参照)。さらに、キャピラリー20を第1のワイヤループ12のステッチボンディング部16上に移動させ、このステッチボンディング部16上に第2のワイヤループ13のボールボンディング部17を形成する。続いて、キャピラリー20を第1のワイヤループ12より高い第1の位置に上昇させ、この第1の位置から弧を描いて斜めに降下させて、リード端子11にボンディングしてステッチボンディング部18を形成する。
以上のような実施例1の半導体装置の製造方法によれば、半導体素子8表面のパッド10にキャピラリー20がステッチボンディング部を形成するために接触して、半導体素子8のパッド10下の配線に与えるダメージを緩和して、図1(a)に示す第1,第2のワイヤループ12,13を上から見て重なるように配置して、封止工程の樹脂により生じる第1,第2のワイヤループ12,13と隣接するワイヤループ14が接触することを防止できる。
図4(a)〜(e)は本実施の形態における実施例2の半導体装置の製造方法を示す図である。
図4(a)に示すように、まず、第1のワイヤループ12として、半導体素子8表面のボンディング用パッド10にボンディングワイヤをボンディングして平坦な部分を有するボールボンディング部15を形成する(図4(a)参照)。続いて、キャピラリー20を第1の位置に上昇移動させる(図4(b)参照)。さらに第1の位置から弧を描いて斜めに降下させ、外部接続用リード端子11にボンディングしてステッチボンディング部16を形成する(図4(c)参照)。
その後、キャピラリー20を第1のワイヤループ12のボールボンディング部15上に移動させ、平坦に形成した部分を有するボールボンディング部15に、第2のワイヤループ13としてボンディングワイヤをボンディングしてボールボンディング部17を形成する(図4(d)参照)。
続いて、キャピラリー20を第1のワイヤループ12より高い第2の位置に上昇移動させ、第2の位置より弧を描いて斜めに降下させて、リード端子11にボンディングしてステッチボンディング部18を形成する(図4(e)参照)。
以上のような実施例2の半導体装置の製造方法によれば、半導体素子8表面のパッド10にキャピラリー20がステッチボンディング部を形成するために接触して、半導体素子8に与えるダメージを緩和し、かつ実施例1におけるバンプ19を形成する工程を省略した効率的なワイヤボンディング処理ができ、さらに、図1(a)に示す第1,第2のワイヤループ12,13を上から見て重なるように配置して、封止工程の樹脂により生じる第1,第2のワイヤループ12,13と隣接するワイヤループ14が接触することを防止できる。
図5(a)〜(e)は本実施の形態における実施例3の半導体装置の製造方法を示す図である。
図5(a)に示すように、ます、第1のワイヤループ12として、半導体素子8表面のボンディング用パッド10にボンディングワイヤをボンディングして平坦な部分を有するボールボンディング部15を形成する(図5(a)参照)。続いて、キャピラリー20を第1の位置に上昇移動する(図5(b)参照)。続いて、キャピラリー20を第1の位置から弧を描いて斜めに降下させて、外部接続用リード端子11にボンディングしてステッチボンディング部16を形成する(図5(c)参照)。
さらに、第1のワイヤループ12のステッチボンディング部16を形成したキャピラリー20を、リード端子11の上を移動させ、第2のワイヤループ13のボールボンディング部17を形成する。続いて、キャピラリー20を第1のワイヤループ12より高い垂直方向、または半導体素子8から遠ざかる上方向の第2の位置まで上昇移動する(図5(d)参照)。
その後、キャピラリー20を第2の位置から弧を描いて斜めに降下させ、第1のワイヤループ12の平坦な部分が形成されたボールボンディング部15上にボンディングしてステッチボンディング部18を形成する(図5(e)参照)。
以上のような実施例3の半導体装置の製造方法によれば、半導体素子8表面のパッド10にキャピラリー20がステッチボンディング部を形成するために接触して、半導体素子8に与えるダメージを緩和し、かつ実施例1のバンプ19を形成する工程、また実施例2に比べてキャピラリー20の移動を省略でき、より効率的なワイヤボンディング処理が可能となり、さらに、図1(a)に示す第1,第2のワイヤループ12,13を上から見て重なるように配置して、封止工程の樹脂により生じる第1,第2のワイヤループ12,13と隣接するワイヤループ14が接触することを防止できる。
なお、本実施形態は第1,第2のワイヤループ12,13を例にして説明したが、3本,4本と複数のワイヤループについても同様である。
本発明に係る導体素子およびその製造方法は、一部のパッドとリード端子をボンディングワイヤの第1と第2のワイヤループにより電気的に接続し、かつ第1と第2のワイヤループは上部から見て重なるように配置することから、第1と第2のワイヤループと1本の隣接するワイヤループの間でクリアランスが広く取れ、ワイヤ間ショートを防止することができ、複数のワイヤループの構造に関し、特に封止工程において樹脂によるワイヤ流れによって生じるワイヤ間ショートを防止に有用である。
(a)は本発明の実施の形態における半導体装置の一部分を拡大した斜視図、(b)はワイヤループのボンディング部分を拡大した側面図 本発明の実施の形態における半導体装置の側断面図 (a)〜(e)は本実施の形態における実施例1の半導体装置の製造方法を示す図 (a)〜(e)は本実施の形態における実施例2の半導体装置の製造方法を示す図 (a)〜(e)は本実施の形態における実施例3の半導体装置の製造方法を示す図 従来の半導体装置の一部分を拡大した斜視図
符号の説明
1,8 半導体素子
2,9 アイランド
3,10 パッド
4,11 リード端子
5,12 第1のワイヤループ
6,13 第2のワイヤループ
7,14 隣接するワイヤループ
15,17 ボールボンディング部
16,18 ステッチボンディング部
19 バンプ
20 キャピラリー

Claims (7)

  1. アイランド上に固定した半導体素子と、前記半導体素子に先端が近接した複数の外部接続用リード端子と、前記半導体素子表面に形成したボンディング用パッドと、前記パッドと前記リード端子を接続するボンディングワイヤとを有し、
    一部の前記パッドと前記リード端子を前記ボンディングワイヤの第1と第2のワイヤループにより電気的に接続し、かつ前記第1と第2のワイヤループは上部から見て重なるように配置したことを特徴とする半導体装置。
  2. 前記第1のワイヤループを前記パッドから前記リード端子に向かって、もしくは前記リード端子から前記パッドに向かってボンディングし、
    前記第2のワイヤループを前記第1のワイヤループのボンディングした部分を重ね、前記パッドから前記リード端子に向かって、もしくは前記リード端子から前記パッドに向かってボンディングしたことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 前記第1のワイヤループをパッドに形成したバンプ上にボンディングし、
    前記第2のワイヤループを前記第1のワイヤループのボンディングした部分の上に重ねてボンディングしたことを特徴とする請求項2記載の半導体装置。
  4. 前記第1と第2のワイヤループは、前記第2のワイヤループが常に前記第1のワイヤループより高い位置を通るように配置したことを特徴とする請求項2記載の半導体装置。
  5. 半導体素子表面のボンディング用パッドにバンプを形成する工程と、
    第1のワイヤループとして、キャピラリーが外部接続用リード端子にボンディングワイヤをボンディングした後、前記半導体素子表面より高い垂直方向、または前記半導体素子から遠ざかる上方向の第1位置まで移動し、前記第1位置から弧を描いて斜めに降下させて前記バンプにボンディングする工程と、
    第2のワイヤループとして、前記バンプの前記第1のワイヤループのボンディングした部分に前記キャピラリーを移動し、前記ボンディングした部分の上にボンディングワイヤをボンディングした後、前記キャピラリーを前記第1のワイヤループより高い第2の位置に上昇移動し、前記第2の位置から弧を描いて斜めに降下させて、前記リード端子にボンディングする工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 第1のワイヤループとして、キャピラリーが半導体素子表面のボンディング用パッドにボンディングワイヤをボンディングした後、前記キャピラリーを第1の位置に上昇移動し、前記第1の位置から弧を描いて斜めに降下させて、外部接続用リード端子にボンディングする工程と、
    第2のワイヤループとして、前記パッドの前記第1のワイヤループのボンディングした部分に前記キャピラリーを移動し、前記ボンディング部分の上にボンディングワイヤをボンディングした後、前記キャピラリーを前記第1のワイヤループより高い第2の位置に上昇移動し、前記第2の位置から弧を描いて斜めに降下させて、前記リード端子にボンディングする工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  7. 第1のワイヤループとして、キャピラリーが半導体素子表面のボンディング用パッドにボンディングワイヤをボンディングした後、前記キャピラリーを第1の位置に上昇移動し、前記第1の位置から弧を描いて斜めに降下させて、外部接続用リード端子にボンディングする工程と、
    第2のワイヤループとして、前記第1のワイヤループのボンディング後に前記リード端子上を移動して前記第2のワイヤループをボンディングした後、前記キャピラリーを前記第1のワイヤループより高い垂直方向、または半導体素子から遠ざかる上方向の第2の位置に移動し、前記第2の位置から弧を描いて斜めに降下させて、前記第1のワイヤループのボンディングした部分の上にボンディングする工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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