JP2009076822A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に係り、特に、導電部材と、表面側に電極が設けられると共に裏面側が前記導電部材の表面と対向するように前記導電部材上に搭載されるチップ部品と、前記チップ部品の電極と前記導電部材との間にワイヤボンダされたワイヤと、前記チップ部品の裏面と前記導電部材の表面との間に設けられた絶縁層と、前記導電部材の表面に設けられたワイヤボンダ可能な薄膜層と、を備えた半導体装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device, and in particular, a conductive member, a chip component that is provided on the conductive member such that an electrode is provided on the front surface side and a back surface is opposed to the front surface of the conductive member, and the chip component A wire bonded between the electrode and the conductive member, an insulating layer provided between the back surface of the chip component and the surface of the conductive member, and a wire bonder provided on the surface of the conductive member And a thin film layer.
上述した従来の半導体装置について、図1及び図7を参照して以下説明する。同図に示すように、半導体装置は、導電部材としての銅(Cu)から構成されたリードフレーム1と、半導体チップ2(チップ部品)と、封止部材3と、ワイヤ4A、4B、4Cと、を備えている。リードフレーム1は、外部接続用の例えば3つのリード11A、11B、11Cと、半導体チップ2を搭載する搭載部12と、が設けられている。搭載部12は、リード11Aと一体に設けられている。また、リードフレーム1は、後述するワイヤボンダが行えるように表面側に銀(Ag)から構成されるAg薄膜層13(図7)が設けられている。
The conventional semiconductor device described above will be described below with reference to FIGS. As shown in the figure, the semiconductor device includes a
半導体チップ2は、表面に例えば3つの電極22A、22B、22Cが設けられている。半導体チップ2は、裏面がリードフレーム1の表面と対向するようにリードフレーム1上に搭載されている。封止部材3は、樹脂などから構成され、リード11A、11B、11Cの先端を外部に露出させた状態でリードフレーム1、半導体チップ2及びワイヤ4A、4B、4Cを封止する。
The
また、半導体装置は、半導体チップ2の電極22A、22B、22Cとリードフレーム1の表面とにワイヤボンダされ、半導体チップ2とリードフレーム1とを電気的に接続する金属製のワイヤ4A、4B、4Cを備えている。ワイヤ4Aは、リード11Aと電極22Aとを接続している。ワイヤ4Bは、リード11Bと電極22Bとを接続している。ワイヤ4Cは、リード11Cと電極22Cとを接続している。
In addition, the semiconductor device is wire bonded to the
上述したように図1に示すように、搭載部12がリード11Aと一体に設けられている。このため、搭載部12の電位は、リード11Aに接続されている電極22Aの電位(例えば電源電圧)と等しくなる。一方、半導体チップ2の裏面の電位は、電極22Bの電位(例えば接地電位)と等しくなることがある。このため、半導体チップ2の裏面をリードフレーム1の搭載部12上に直接、載せるとショートが発生してしまう。そこで、図7に示すように、リードフレーム1と半導体チップ2との間に絶縁シート5を設けていた。しかしながら、上述した半導体装置は、絶縁不良が多い、という問題点があった。
As described above, as shown in FIG. 1, the
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、絶縁不良を防止した半導体装置を提供することを課題とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a semiconductor device in which an insulation failure is prevented by paying attention to the above problems.
本発明者らは、上述した絶縁不良の原因を鋭意探求したところ、図7中のX部に示すように、半導体チップ2に電流を流すとこの半導体チップ2に生じる電界によってAg薄膜層4が引っ張られてAg薄膜層4が半導体チップ2の側面に沿って上方に移動するマイグレーションが発生し、このマイグレーションが絶縁シート5を超えて移動することにより、リードフレーム1と半導体チップ2とがショートして絶縁不良が生じる、ということを見出した。そこで、本発明者らは、このようなマイグレーションの発生を防止するため種々の金属で構成した薄膜層を形成して試験したところ、金又はパラジウムで構成した薄膜層がマイグレーションを発生しにくいことを見出し、本発明を完成するに至った。
The present inventors diligently searched for the cause of the above-described insulation failure. As shown in the X part in FIG. 7, when an electric current is passed through the
即ち、請求項1に記載した本発明は、導電部材と、表面側に電極が設けられると共に裏面側が前記導電部材の表面と対向するように前記導電部材上に搭載されるチップ部品と、前記チップ部品の電極と前記導電部材との間にワイヤボンダされたワイヤと、前記チップ部品の裏面と前記導電部材の表面との間に設けられた絶縁層と、前記導電部材の表面に設けられたワイヤボンダ可能な薄膜層と、を備えた半導体装置において、前記薄膜層が、金又はパラジウムから構成されていることを特徴とする半導体装置に存する。
That is, the present invention described in
請求項2記載の発明は、前記導電部材が、外部接続用のリードが設けられたリードフレームから構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に存する。 A second aspect of the present invention resides in the semiconductor device according to the first aspect, wherein the conductive member comprises a lead frame provided with a lead for external connection.
請求項3記載の発明は、前記導電部材が、互いに独立した複数の電極層、又は、前記電極層の表面側に席相された導電パターン層、から構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に存する。 The invention according to claim 3 is characterized in that the conductive member is composed of a plurality of electrode layers independent of each other or a conductive pattern layer phased on the surface side of the electrode layer. 1 in the semiconductor device.
以上説明したように請求項1〜3記載の発明によれば、導電部材の表面にマイグレーションを発生させない金又はパラジウムから成る薄膜層を設けているので、マイグレーションに起因する絶縁不良を防止することができる。 As described above, according to the first to third aspects of the invention, since the thin film layer made of gold or palladium that does not cause migration is provided on the surface of the conductive member, it is possible to prevent insulation failure caused by migration. it can.
第1実施形態
以下、第1実施形態における本発明の半導体装置について、図1及び図2を参照して説明する。図1は、第1実施形態における本発明の半導体装置を示す表面図である。図2は、図1の半導体装置のI−I線断面図である。同図に示すように、半導体装置は、リードフレーム1(導電部材)と、半導体チップ2(チップ部品)と、封止部材3と、ワイヤ4A、4B、4Cと、を備えている。リードフレーム1は、外部接続用の例えば3つのリード11A、11B、11Cと、半導体チップ2を搭載する搭載部12と、が設けられている。
First Embodiment Hereinafter, a semiconductor device of the present invention in a first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a surface view showing the semiconductor device of the present invention in the first embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along the line II of the semiconductor device of FIG. As shown in the figure, the semiconductor device includes a lead frame 1 (conductive member), a semiconductor chip 2 (chip component), a sealing member 3, and
搭載部12は、リード11Aと一体に設けられている。また、リードフレーム1は、銅(Cu)合金などから構成されていて、その表面13に金(Au)又はパラジウム(Pd)からなる薄膜層としてのAu又はPd薄膜層14(図2)が形成されている。Au又はPdは、ワイヤ4A、4B、4Cとのワイヤボンダが可能であり、かつ、マイグレーションが発生しにくい材料である。
The
半導体チップ2は、表面に例えば3つの電極22A、22B、22Cが設けられている。半導体チップ2は、その裏面がリードフレーム1の表面と対向するように、リードフレーム1上に搭載されている。封止部材3は、樹脂などから構成され、リード11A、11B、11Cの先端を外部に露出させた状態でリードフレーム1、半導体チップ2及びワイヤ4A、4B、4Cを封止する。
The
ワイヤ4A、4B、4Cは、半導体チップ2の電極22A、22B、22Cとリードフレーム1の表面とにワイヤボンダされ、半導体チップ2とリードフレーム1とを電気的に接続する金属製の部材である。ワイヤ4Aは、リード11Aと電極22Aとを接続している。ワイヤ4Bは、リード11Bと電極22Bとを接続している。ワイヤ4Cは、リード11Cと電極22Cとを接続している。ワイヤ4A、4B、4Cは、超音波ボンディングなどによって接続される。
The
また、半導体装置は、半導体チップ2とリードフレーム1との間に絶縁層6(図2)が設けられている。なお、絶縁層6の材料としては、感光性ポリイミド、非感光性ポリイミド、感光性ポリベンゾオキサザール、非感光性ポリベンゾオキサザール或いは非導電性ポジレジストなどを用いる。絶縁層6は、半導体チップ2とリードフレーム1との絶縁を確保できる厚さに設けられている。そして、絶縁層6は、その厚さが10μm以内と薄く設けられている。
In the semiconductor device, an insulating layer 6 (FIG. 2) is provided between the
このように、絶縁層6が、その厚さが10μm以内、例えば3μmとなるように設けているので、ワイヤ4A、4B、4Cをワイヤボンダの際に半導体チップ2の上下移動を10μm以内と小さくすることができ、ワイヤ4A、4B、4Cのダメージを防ぐことができる。
Thus, since the
上述した半導体装置によれば、リードフレーム1の表面13にAu又はPdから成るAu又はPd薄膜層14が設けられている。Au又はPd薄膜層14は、半導体チップ2に生じる電界によって半導体チップ2の側面に沿って移動するマイグレーションが生じにくい。このため、ワイヤ4A、4B、4Cのダメージを防ぐために絶縁層6を10μm以内と非常に薄く設けても、リードフレーム1の表面13に設けられたAu又はPd薄膜層14のマイグレーションに起因して半導体チップ2とリードフレーム1とがショートする絶縁不良を防止することができる。
According to the semiconductor device described above, the Au or Pd
第2実施形態
次に、第2実施形態における本発明の半導体装置について、図3及び図4を参照して説明する。図3は、第2実施形態における本発明の半導体装置を示す断面図である。図4(A)は図3に示す電極パッケージ7の表面図であり、図4(B)は図3に示す電極パッケージ7の裏面図であり、図4(C)は図4(A)のII−II線断面図である。なお、同図において、図1及び図2について上述した第1実施形態の半導体装置と同等の部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。なお、図3は複数の半導体装置を一体形成した状態であり、切断線Sに沿って切断して個々の半導体装置を切り出す。
Second Embodiment Next, a semiconductor device of the present invention in a second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the semiconductor device of the present invention in the second embodiment. 4A is a front view of the
同図に示すように、半導体装置は、電極パッケージ7と、半導体チップ2と、封止部材3と、ワイヤ4と、を備えている。電極パッケージ7は、図4に示すように、板状樹脂71を有している。この板状樹脂71内には、同一形状の複数の独立した導電部材としての電極層72がマトリクス状に並べて、樹脂封止されている。また、この電極層72は、板状樹脂71の両板面である表面及び裏面から露出するように、樹脂封止されている。さらに、電極層72は、板状樹脂71の表面から裏面に向かうに従って、断面積が大きくなるように形成されている。
As shown in the figure, the semiconductor device includes an
電極層72は、図3及び図4(C)に示すように、ニッケル(Ni)、ニッケル・コバルト(Ni・Co)又はCu合金を電着した導電層72Aと、導電層72Aの裏面に形成された半田乗りの良いAu又は錫(Sn)から成るAu又はSn薄膜層72Bと、表面側に形成されたAu又はPdから成る薄膜層としてのAu又はPd薄膜層72Cと、から構成されている。上記Au又はPdはワイヤ4とのワイヤボンダが可能であり、かつ、マイグレーションが生じにくい材料である。上記Au又はSn薄膜層72Bには、図3に示すように、半田などの導電材料を付着して、ボール状の導電端子73が設けられている。
As shown in FIGS. 3 and 4C, the
半導体チップ2は、図3に示すように、表面に例えば電極22が設けられている。半導体チップ2は、裏面が電極層72の表面と対向するように、電極パッケージ7上に搭載されている。封止部材3は、樹脂などから構成され、電極パッケージ7の裏面を露出させた状態で電極パッケージ7、半導体チップ2及びワイヤ4を封止する。ワイヤ4は、上記電極22と電極層72とを接続している。また、半導体装置は、半導体チップ2と電極層72との間に絶縁層6が設けられている。絶縁層6は、第1実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
As shown in FIG. 3, the
上述した半導体装置によれば、電極層72の表面にAu又はPdから成るAu又はPd薄膜層72Cが設けられている。Au又はPd薄膜層72Cは、半導体チップ2に生じる電界によって半導体チップ2の側面に沿って移動するマイグレーションが生じることがない。このため、ワイヤ4A、4B、4Cのダメージを防ぐために絶縁層6を10μm以内と非常に薄く設けても、電極層72の表面13に設けられたAu又はPd薄膜層72Cのマイグレーションに起因して半導体チップ2と電極層72とがショートする絶縁不良を防止することができる。
According to the semiconductor device described above, the Au or Pd thin film layer 72C made of Au or Pd is provided on the surface of the
第3実施形態
次に、第3実施形態における本発明の半導体装置について、図5及び図6を参照して説明する。図5(A)は第3実施形態における本発明の半導体装置を示す表面図であり、図5(B)は図5(A)のIII−III線断面図である。図6(A)は図5に示す電極パッケージ7の表面図であり、図6(B)は図5に示す電極パッケージ7の裏面図であり、図6(C)は図6(A)のIV−IV線断面図である。なお、同図において、図1〜図4について上述した第1及び第2実施形態の半導体装置と同等の部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
Third Embodiment Next, a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5A is a surface view showing the semiconductor device of the present invention in the third embodiment, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 6A is a front view of the
同図に示すように、半導体装置は、電極パッケージ7と、半導体チップ2と、封止部材3と、ワイヤ4と、を備えている。電極パッケージ7は、図6に示すように、半導体チップ2が搭載されると共に半導体チップ2と電気的に接続される導電部材としての導電パターン層74と、この導電パターン層74の裏面側に積層して設けられ、同一形状の複数の独立した電極材からなる電極層72とを備えている。この導電パターン層74及び電極層72とは板状樹脂71内に封止され、この板状樹脂71の表面から導電パターン層74が露出し、この板状樹脂71の裏面から電極層72が露出している。
As shown in the figure, the semiconductor device includes an
導電パターン層74は、図6(C)に示すように、Ni、Ni・Co又はCu合金を電着した導電層74Aと、導電層74Aの表面に積層されたAu又はPdから成る薄膜層としてのAu又はPd薄膜層74Bと、から構成される。Au又はPdは、ワイヤ4とのワイヤボンダが可能であり、かつ、マイグレーションが生じにくい材料である。また、電極層72は、その裏面側に形成された半田乗りの良いAu又はSn薄膜層と、このAu又はSn薄膜層の表面側に積層して形成されたNi、Ni・Co又はCu合金を電着したNi、Ni・Co又はCu薄膜層とから構成される。また、電極層72の裏面には、半田などの導電材料を付着して、ボール状の導電端子73(図5(B))が設けられている。
As shown in FIG. 6C, the
半導体チップ2は、第2実施形態と同様に、表面に例えば電極22が設けられている。半導体チップ2は、その裏面が導電パターン層74の表面と対向するように、電極パッケージ7上に搭載されている。封止部材3は、樹脂などから構成され、電極パッケージ7の裏面を露出させた状態で電極パッケージ7、半導体チップ2及びワイヤ4を封止する。ワイヤ4は、導電パターン層74と電極22とを接続している。また、半導体装置は、半導体チップ2と電極パッケージ7との間に絶縁層6が設けられている。絶縁層6は、第1及び第2実施形態と同様なため、ここではその詳細な説明は省略する。
As in the second embodiment, the
上述した半導体装置によれば、導電パターン層74の表面にAu又はPdから成るAu又はPd薄膜層74Bが設けられている。Au又はPd薄膜層74Bは、半導体チップ2に生じる電界によって半導体チップ2の側面に沿って移動するマイグレーションが生じることがない。このため、ワイヤ4A、4B、4Cのダメージを防ぐために絶縁層6を10μm以内と非常に薄く設けても、導電パターン層74の表面に設けられたAu又はPd薄膜層74Bのマイグレーションに起因して半導体チップ2と導電パターン層74とがショートする絶縁不良を防止することができる。
According to the semiconductor device described above, the Au or Pd
また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。 Further, the above-described embodiments are merely representative forms of the present invention, and the present invention is not limited to the embodiments. That is, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 リードフレーム(導電部材)
2 半導体チップ(チップ部品)
4 ワイヤ
4A ワイヤ
4B ワイヤ
4C ワイヤ
6 絶縁層
11A リード
11B リード
11C リード
14 Au又はPd薄膜層(薄膜層)
22 電極
22A 電極
22B 電極
22C 電極
72 電極層(導電部材)
72C Au又はPd薄膜層(薄膜層)
74 導電パターン層(導電部材)
74B Au又はPd薄膜層(薄膜層)
1 Lead frame (conductive member)
2 Semiconductor chip (chip parts)
4
22
72C Au or Pd thin film layer (thin film layer)
74 Conductive pattern layer (conductive member)
74B Au or Pd thin film layer (thin film layer)
Claims (3)
前記薄膜層が、金又はパラジウムから構成されていることを特徴とする半導体装置。 A conductive member, a chip component mounted on the conductive member such that an electrode is provided on the front surface side and a back surface side faces the surface of the conductive member, and a wire bonder between the electrode of the chip component and the conductive member In a semiconductor device comprising: a wire formed; an insulating layer provided between a back surface of the chip component and the surface of the conductive member; and a thin film layer capable of wire bonding provided on the surface of the conductive member.
The semiconductor device, wherein the thin film layer is made of gold or palladium.
Priority Applications (1)
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JP2007246798A JP2009076822A (en) | 2007-09-25 | 2007-09-25 | Semiconductor device |
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- 2007-09-25 JP JP2007246798A patent/JP2009076822A/en active Pending
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