JP2008098549A - 半導体装置 - Google Patents
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- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
- H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
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- H01L2224/48478—Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball between the wire connector and the bonding area being a pre-ball (i.e. a ball formed by capillary bonding) the connecting portion being a wedge bond, i.e. wedge on pre-ball
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Abstract
【解決手段】本発明に係る半導体装置は、半導体チップ1をフレーム4の上にフリップチップにより接続した半導体装置であって、前記フレームの上又は上方に形成された端子3a及び端子と、前記端子3aと前記端子が電気的に接続され、前記端子3aに第1ボンディング点が形成され、前記端子に第2ボンディング点が形成されたボンディングワイヤ5と、前記半導体チップ1の能動面に形成されたバンプ2と、を具備し、前記第1ボンディング点には前記ボンディングワイヤ5の一部からなる凸部5aが形成されており、前記バンプ2は前記凸部5aに接合されていることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
まず、図17(A)に示すように、能動面101aにバンプ102を有する半導体チップ101を用意する。この半導体チップ101の能動面101aには電極(図示せず)が形成されており、この電極上にはバンプ102が形成されている。バンプ102はバンプボンディング装置によって形成される。また、図17(B)に示すように、表面に端子103を有するフレーム104を用意する。
前記フレームの上又は上方に形成された第1端子及び第2端子と、
前記第1端子と前記第2端子が電気的に接続され、前記第1端子に第1ボンディング点が形成され、前記第2端子に第2ボンディング点が形成されたボンディングワイヤと、
前記半導体チップの能動面に形成されたバンプと、
を具備し、
前記第1ボンディング点には前記ボンディングワイヤの一部からなる凸部が形成されており、
前記バンプは前記凸部に接合されていることを特徴とする。
前記ボンディングワイヤは、前記キャピラリから出されたワイヤの先端にボールを形成し、前記第1ボンディング点に前記ボールを接続する第1工程と、
前記キャピラリの上昇移動を行う第2工程と、
前記キャピラリの水平移動、斜め上昇移動及び斜め下降移動の少なくとも一つを行う第3工程と、
前記キャピラリの下降移動を行った後に、前記ボールの頂上付近にボンディングを行う第4工程と、
前記第2工程から前記第4工程をn回繰り返す第5工程と、
前記キャピラリの上昇移動を行う第6工程と、
前記キャピラリの水平移動、斜め上昇移動及び斜め下降移動の少なくとも一つを行う第7工程と、
前記キャピラリを前記第2ボンディング点方向に移動させてワイヤを第2ボンディング点に接続する第8工程とにより形成したものであることが好ましい。
但し、nは0以上の整数である。
前記フレームの上又は上方に形成された第1端子及び第2端子と、
前記第1端子と前記第2端子が電気的に接続され、前記第2端子に第1ボンディング点が形成され、前記第1端子に第2ボンディング点が形成されたボンディングワイヤと、
前記半導体チップの能動面に形成されたバンプと、
を具備し、
前記第1端子上には前記ボンディングワイヤの一部からなる凸部が形成されており、
前記バンプは前記凸部に接合されていることを特徴とする。
前記フレームの上又は上方に形成された第1端子及び第2端子と、
前記第1端子上に形成された第1バンプと、
前記第1バンプと前記第2端子が電気的に接続され、前記第2端子に第1ボンディング点が形成され、前記第1バンプに第2ボンディング点が形成されたボンディングワイヤと、
前記半導体チップの能動面に形成された第2バンプと、
を具備し、
前記第2バンプが前記第1バンプ上に接合されていることを特徴とする。
前記フレームの上又は上方に形成された第1端子及び第2端子と、
前記第1端子と前記第2端子が電気的に接続され、前記第2端子に第1ボンディング点が形成され、前記第1端子に第2ボンディング点が形成されたボンディングワイヤと、
前記半導体チップの能動面に形成されたバンプと、
を具備し、
前記バンプは前記第1端子上に接合されていることを特徴とする。
前記フレームの上又は上方に形成された第1端子及び第2端子と、
前記第1端子と前記第2端子が電気的に接続され、前記第2端子に第1ボンディング点が形成され、前記第1端子に第2ボンディング点が形成されたボンディングワイヤと、
前記第2ボンディング点上に形成された第1バンプと、
前記半導体チップの能動面に形成された第2バンプと、
を具備し、
前記第2バンプは前記第1バンプに接合されていることを特徴とする。
前記下段チップの能動面に形成された第1電極及び第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極が電気的に接続され、前記第1電極に第1ボンディング点が形成され、前記第2電極に第2ボンディング点が形成されたボンディングワイヤと、
前記上段チップの能動面に形成されたバンプと、
を具備し、
前記第1ボンディング点には前記ボンディングワイヤの一部からなる凸部が形成されており、
前記バンプは前記凸部に接合されていることを特徴とする。
前記第2ボンディング点が前記第3バンプ上に位置しており、
前記第2バンプは前記第3バンプに接合されていることも可能である。
前記第2ボンディング点が前記第3バンプ上に位置しており、
前記第2ボンディング点には前記ボンディングワイヤの一部からなる第2凸部が形成されており、
前記第2バンプは前記第2凸部に接合されていることも可能である。
前記第2ボンディング点が前記第3バンプ上に位置しており、
前記第2ボンディング点上に第4バンプが形成されており、
前記第2バンプは前記第4バンプに接合されていることも可能である。
(実施の形態1)
図1(A)〜(C)は、本発明の実施の形態1による半導体装置の製造方法を示す断面図である。
端子3a上である第1ボンディング点とフレーム4の端子上である第2ボンディング点とに接続したワイヤループ形状は、図1(B)に示すように、ネック高さ部H(5a−3a)、台形部長さ部分L(5a−5b)及び傾斜部S(5b−5c)とからなっている。台形部長さ部分Lの一端には癖(又は凸部)5aが付けられており、台形部長さ部分Lの他端には癖5bが付けられている。また、第1ボンディング点付近に潰し癖が形成されている。このように、ボンディングワイヤ5の端部は、その第1ボンディング点付近に潰し癖を付けて潰した形状となっているので、この潰し癖の存在によって癖5aの部分が安定して潰れ、また形状保持力が高い低ワイヤループ形状となる。
図2は、ワイヤボンディング装置におけるキャピラリの移動軌跡とワイヤ接続状態を示す図である。図3は、キャピラリの移動軌跡による各時点でのワイヤ形状を示す図である。
このように、図1(B)に示すボンディングワイヤ5の形成においては、図3に示す(b)から(f)のボンディング動作を少なくとも1回行うことを特徴とする。
図4(A)〜(C)は、本発明の実施の形態2による半導体装置の製造方法を示す断面図であり、図1と同一部分には同一符号を付す。
また、図1(B)に示すように、表面に端子3a,3b,3d,3eを有するフレーム4を用意する。フレーム4の表面には配線(図示せず)が形成されており、この配線は端子3a,3b,3d,3eに電気的に接続されている。次いで、フレーム4の表面において、フレーム4の端子3b上にバンプ6をバンプボンディング装置によって形成する。また、端子3aと端子3dとをボンディングワイヤ5によって電気的に接続する。この点は実施の形態1と同様であるが、本実施の形態では、フレームの端子3d上である第2ボンディング点にワイヤをボンディングした後に、そのワイヤを切断することなく、さらにキャピラリからワイヤを繰り出してフレームの端子3e上に前記ワイヤをステッチボンディングする。これにより、フレーム4上において端子3aと端子3dと端子3eがボンディングワイヤ5,5dによって電気的に接続される。尚、端子3aと端子3eとを接続するボンディングワイヤ5のワイヤループ形状及びボンディング方法は、実施の形態1におけるボンディングワイヤ5のワイヤループ形状及びボンディング方法と同様である。
図5(A)〜(C)は、本発明の実施の形態3による半導体装置の製造方法を示す断面図であり、図1と同一部分には同一符号を付す。
また、図5(B)に示すように、表面に端子3a,3b,3f,3gを有するフレーム4を用意する。次いで、フレーム4の表面において、端子3fと端子3aとをボンディングワイヤ9によって電気的に接続する。また、端子3gと端子3bとをボンディングワイヤ9によって電気的に接続する。
図6(a)〜(g)は、図5(B)に示すボンディングワイヤのボンディング方法を示す図である。図7は、図5(B)に示すバンプ6上の傾斜ウエッジ上に第2ボンディングを行う工程を説明する断面図である。
図8(A)〜(C)は、本発明の実施の形態4による半導体装置の製造方法を示す断面図であり、図5と同一部分には同一符号を付す。
また、図8(B)に示すように、表面に端子3a,3b,3f,3gを有するフレーム4を用意する。次いで、フレーム4の表面において、端子3fと端子3aとをボンディングワイヤ16によって電気的に接続する。また、端子3gと端子3bとをボンディングワイヤ16によって電気的に接続する。
図9は、ワイヤボンディング装置におけるキャピラリの移動軌跡とワイヤ接続状態を示す図である。図10は、キャピラリの移動軌跡による各時点でのワイヤループ形状を示す図である。
まず、図10(a)に示すように、キャピラリ7が下降して第1ボンディング点Aに対しワイヤ先端に形成されたボール30をボンディングする。
図11(A)〜(C)は、本発明の実施の形態5による半導体装置の製造方法を示す断面図であり、図8と同一部分には同一符号を付す。
また、図11(B)に示すように、表面に端子3a,3b,3f,3gを有するフレーム4を用意する。次いで、フレーム4の表面において、端子3fと端子3aとをボンディングワイヤ17によって電気的に接続する。また、端子3gと端子3bとをボンディングワイヤ17によって電気的に接続する。ボンディングワイヤ17の第1ボンディング点は端子3f,3gに形成され、ボンディングワイヤ17の第2ボンディング点は端子3a,3bに形成される。
図12(A)〜(C)は、本発明の実施の形態6による半導体装置の製造方法を示す断面図であり、図11と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図13(A),(B)は、本発明の実施の形態7による半導体装置の製造方法を示す断面図であり、図1と同一部分には同一符号を付す。
上述した図13(B)の半導体装置の厚さは、フレーム4の厚さ200μmと、ペーストの厚さ50μmと、下段チップ19の厚さ150μmと、上段チップ1の厚さ150μmと、上段チップ1と下段チップ19とのギャップ60〜200μmとの和である。このギャップが60〜200μmとなるのは、ボンディングワイヤ(金線)の径が25μmの場合、バンプ2の高さが30〜70μmとなり、ボンディングワイヤ5のループ高さが50〜150μmとなるためである。従って、図13(B)の半導体装置の厚さは、610〜750μmとなる。
図14は、本発明の実施の形態8による半導体装置の製造方法を示す断面図であり、図13と同一部分には同一符号を付す。
また、実施の形態7と同様に、表面に下段チップ19を有するフレーム4を用意する。下段チップ19の能動面には電極20,21が形成されている。次いで、下段チップの一方の電極20とフレーム4の端子とをボンディングワイヤ5によって電気的に接続する。また、下段チップの電極21上にバンプ22をバンプボンディング装置によって形成する。次いで、下段チップの他方の電極20とバンプ22とを実施の形態7と同様の方法でボンディングワイヤ5によって電気的に接続する。そして、下段チップのバンプ22上である第2ボンディング点にワイヤをボンディングした後に、そのワイヤを切断することなく、さらにキャピラリからワイヤを繰り出してフレームの端子(図示せず)上に前記ワイヤをステッチボンディングする。これにより、他方の電極20とバンプ22とフレーム4の端子がボンディングワイヤ5,5dによって電気的に接続される。
また、下段チップ19の2つの電極20,21及びフレーム4の端子をボンディングワイヤ5,5dによって電気的に接続することにより、上段チップ1の一つのバンプ2を下段チップ19及びフレーム4の3つの端子に電気的に接続することができる。
図15(A)〜(C)は、本発明の実施の形態9による半導体装置の製造方法を示す断面図であり、図13と同一部分には同一符号を付す。
図16(A),(B)は、本発明の実施の形態10による半導体装置の製造方法を示す断面図である。
1a,101a…能動面
1b,20,21,23,26〜29,109…電極
2,6,8,22,32,102…バンプ
3a,3b,3d,3e,3f,3g,24,25,103,112…端子
4,104…フレーム
5,5d,9,16,17,33,110,111…ボンディングワイヤ
5a…癖(又は凸部)
5b,16a,16b…癖
7…キャピラリ
7a…貫通孔
7b…キャピラリ外壁面
9a…ボール
10…電気トーチ
11…回路基板
12…ダイマウントペースト
13a…ボンディングパッド
14…配線部
15…傾斜ウエジッジボンディング部
19…下段チップ
30…第1の上段チップ
31…第2の上段チップ
105…上段チップ
106…下段チップ
107,108…ペースト
Claims (18)
- 半導体チップをフレームの上にフリップチップにより接続した半導体装置であって、
前記フレームの上又は上方に形成された第1端子及び第2端子と、
前記第1端子と前記第2端子が電気的に接続され、前記第1端子に第1ボンディング点が形成され、前記第2端子に第2ボンディング点が形成されたボンディングワイヤと、
前記半導体チップの能動面に形成されたバンプと、
を具備し、
前記第1ボンディング点には前記ボンディングワイヤの一部からなる凸部が形成されており、
前記バンプは前記凸部に接合されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1において、前記凸部は、前記第1ボンディング点のボールの頂上部分が前記ボンディングワイヤの一部を含めて潰されたものであることを特徴とする半導体装置。
- 請求項2において、前記ボールの頂上部分はキャピラリによって潰されたものであり、
前記ボンディングワイヤは、前記キャピラリから出されたワイヤの先端にボールを形成し、前記第1ボンディング点に前記ボールを接続する第1工程と、
前記キャピラリの上昇移動を行う第2工程と、
前記キャピラリの水平移動、斜め上昇移動及び斜め下降移動の少なくとも一つを行う第3工程と、
前記キャピラリの下降移動を行った後に、前記ボールの頂上付近にボンディングを行う第4工程と、
前記第2工程から前記第4工程をn回繰り返す第5工程と、
前記キャピラリの上昇移動を行う第6工程と、
前記キャピラリの水平移動、斜め上昇移動及び斜め下降移動の少なくとも一つを行う第7工程と、
前記キャピラリを前記第2ボンディング点方向に移動させてワイヤを第2ボンディング点に接続する第8工程とにより形成したものであることを特徴とする半導体装置。
但し、nは0以上の整数である。 - 半導体チップをフレーム上にフリップチップにより接続した半導体装置であって、
前記フレームの上又は上方に形成された第1端子及び第2端子と、
前記第1端子と前記第2端子が電気的に接続され、前記第2端子に第1ボンディング点が形成され、前記第1端子に第2ボンディング点が形成されたボンディングワイヤと、
前記半導体チップの能動面に形成されたバンプと、
を具備し、
前記第1端子上には前記ボンディングワイヤの一部からなる凸部が形成されており、
前記バンプは前記凸部に接合されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項4において、前記凸部は、前記第2ボンディング点でワイヤボンディングした後にボンディングワイヤを切断することなくワイヤループを形成して前記第2ボンディング点付近で前記ボンディングワイヤの一部を含めて潰されたものであることを特徴とする半導体装置。
- 半導体チップをフレームの上にフリップチップにより接続した半導体装置であって、
前記フレームの上又は上方に形成された第1端子及び第2端子と、
前記第1端子上に形成された第1バンプと、
前記第1バンプと前記第2端子が電気的に接続され、前記第2端子に第1ボンディング点が形成され、前記第1バンプに第2ボンディング点が形成されたボンディングワイヤと、
前記半導体チップの能動面に形成された第2バンプと、
を具備し、
前記第2バンプが前記第1バンプ上に接合されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項6において、前記第1バンプの上部には傾斜ウエッジが形成され、前記第2ボンディング点は前記傾斜ウエッジ上に位置していることを特徴とする半導体装置。
- 半導体チップをフレームの上にフリップチップにより接続した半導体装置であって、
前記フレームの上又は上方に形成された第1端子及び第2端子と、
前記第1端子と前記第2端子が電気的に接続され、前記第2端子に第1ボンディング点が形成され、前記第1端子に第2ボンディング点が形成されたボンディングワイヤと、
前記半導体チップの能動面に形成されたバンプと、
を具備し、
前記バンプは前記第1端子上に接合されていることを特徴とする半導体装置。 - 半導体チップをフレームの上にフリップチップにより接続した半導体装置であって、
前記フレームの上又は上方に形成された第1端子及び第2端子と、
前記第1端子と前記第2端子が電気的に接続され、前記第2端子に第1ボンディング点が形成され、前記第1端子に第2ボンディング点が形成されたボンディングワイヤと、
前記第2ボンディング点上に形成された第1バンプと、
前記半導体チップの能動面に形成された第2バンプと、
を具備し、
前記第2バンプは前記第1バンプに接合されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至9のいずれか一項において、前記フレーム上に取り付けられた第2半導体チップと、前記第2半導体チップの能動面に形成された電極と、をさらに具備し、前記第1端子が前記電極であることを特徴とする半導体装置。
- 請求項1乃至10のいずれか一項において、前記フレームの上又は上方に形成された第3端子をさらに具備し、前記第3端子は前記第2端子に前記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。
- 請求項10において、前記第2半導体チップの能動面に形成された第2電極をさらに具備し、前記第2電極は前記第2端子に前記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。
- 請求項10において、前記第2半導体チップの能動面に形成された第2電極をさらに具備し、前記第2端子が前記第2電極であることを特徴とする半導体装置。
- 上段チップを下段チップ上にフリップチップにより接続した半導体装置であって、
前記下段チップの能動面に形成された第1電極及び第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極が電気的に接続され、前記第1電極に第1ボンディング点が形成され、前記第2電極に第2ボンディング点が形成されたボンディングワイヤと、
前記上段チップの能動面に形成されたバンプと、
を具備し、
前記第1ボンディング点には前記ボンディングワイヤの一部からなる凸部が形成されており、
前記バンプは前記凸部に接合されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項14において、前記下段チップ上にフリップチップにより接続された第2上段チップと、前記第2上段チップの能動面に形成された第2バンプと、前記第2電極上に形成された第3バンプと、をさらに具備し、
前記第2ボンディング点が前記第3バンプ上に位置しており、
前記第2バンプは前記第3バンプに接合されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項14において、前記下段チップ上にフリップチップにより接続された第2上段チップと、前記第2上段チップの能動面に形成された第2バンプと、前記第2電極上に形成された第3バンプと、をさらに具備し、
前記第2ボンディング点が前記第3バンプ上に位置しており、
前記第2ボンディング点には前記ボンディングワイヤの一部からなる第2凸部が形成されており、
前記第2バンプは前記第2凸部に接合されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項14において、前記下段チップ上にフリップチップにより接続された第2上段チップと、前記第2上段チップの能動面に形成された第2バンプと、前記第2電極上に形成された第3バンプと、をさらに具備し、
前記第2ボンディング点が前記第3バンプ上に位置しており、
前記第2ボンディング点上に第4バンプが形成されており、
前記第2バンプは前記第4バンプに接合されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項14乃至17のいずれか一項において、前記下段チップの能動面に形成された第3電極と、前記下段チップが取り付けられたフレームと、前記フレームの上に形成された端子と、前記第3電極と前記端子が電気的に接続された第2ボンディングワイヤと、をさらに具備することを特徴とする半導体装置。
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