JP2011210936A - 半導体装置の製造方法および半導体装置 - Google Patents

半導体装置の製造方法および半導体装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2011210936A
JP2011210936A JP2010076952A JP2010076952A JP2011210936A JP 2011210936 A JP2011210936 A JP 2011210936A JP 2010076952 A JP2010076952 A JP 2010076952A JP 2010076952 A JP2010076952 A JP 2010076952A JP 2011210936 A JP2011210936 A JP 2011210936A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wire
bonding
semiconductor chip
semiconductor device
terminals
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2010076952A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuji Ikeda
雄次 池田
Kazunari Suzuki
一成 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renesas Electronics Corp
Original Assignee
Renesas Electronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renesas Electronics Corp filed Critical Renesas Electronics Corp
Priority to JP2010076952A priority Critical patent/JP2011210936A/ja
Publication of JP2011210936A publication Critical patent/JP2011210936A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/93Batch processes
    • H01L24/95Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
    • H01L24/97Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips the devices being connected to a common substrate, e.g. interposer, said common substrate being separable into individual assemblies after connecting
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • G06K19/07745Mounting details of integrated circuit chips
    • G06K19/07747Mounting details of integrated circuit chips at least one of the integrated circuit chips being mounted as a module
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49855Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers for flat-cards, e.g. credit cards
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/04042Bonding areas specifically adapted for wire connectors, e.g. wirebond pads
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/05001Internal layers
    • H01L2224/05099Material
    • H01L2224/051Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/05117Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/05124Aluminium [Al] as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/05001Internal layers
    • H01L2224/05099Material
    • H01L2224/051Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/05138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/05155Nickel [Ni] as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554External layer
    • H01L2224/0555Shape
    • H01L2224/05552Shape in top view
    • H01L2224/05554Shape in top view being square
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554External layer
    • H01L2224/05599Material
    • H01L2224/056Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/05617Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/05624Aluminium [Al] as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554External layer
    • H01L2224/05599Material
    • H01L2224/056Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/05638Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/05644Gold [Au] as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/2919Material with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/4501Shape
    • H01L2224/45012Cross-sectional shape
    • H01L2224/45015Cross-sectional shape being circular
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/45099Material
    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144Gold (Au) as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting 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
    • H01L2224/48221Connecting 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
    • H01L2224/48225Connecting 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
    • H01L2224/48227Connecting 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting 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
    • H01L2224/48221Connecting 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
    • H01L2224/48225Connecting 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
    • H01L2224/48227Connecting 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
    • H01L2224/48228Connecting 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 the bond pad being disposed in a recess of the surface of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484Connecting portions
    • H01L2224/48463Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • H01L2224/48465Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484Connecting portions
    • H01L2224/48475Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball
    • H01L2224/48476Connecting 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
    • H01L2224/48477Connecting 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)
    • H01L2224/48478Connecting 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
    • H01L2224/48479Connecting 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 on the semiconductor or solid-state body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/485Material
    • H01L2224/48505Material at the bonding interface
    • H01L2224/48599Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/485Material
    • H01L2224/48505Material at the bonding interface
    • H01L2224/48599Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
    • H01L2224/486Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/48617Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950 °C
    • H01L2224/48624Aluminium (Al) as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/485Material
    • H01L2224/48505Material at the bonding interface
    • H01L2224/48599Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
    • H01L2224/486Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/48638Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/48644Gold (Au) as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491Disposition
    • H01L2224/4912Layout
    • H01L2224/49171Fan-out arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78Apparatus for connecting with wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78Apparatus for connecting with wire connectors
    • H01L2224/7825Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/783Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
    • H01L2224/78301Capillary
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/831Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector the layer connector being supplied to the parts to be connected in the bonding apparatus
    • H01L2224/83101Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector the layer connector being supplied to the parts to be connected in the bonding apparatus as prepeg comprising a layer connector, e.g. provided in an insulating plate member
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/8319Arrangement of the layer connectors prior to mounting
    • H01L2224/83192Arrangement of the layer connectors prior to mounting wherein the layer connectors are disposed only on another item or body to be connected to the semiconductor or solid-state body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838Bonding techniques
    • H01L2224/8385Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester
    • H01L2224/83855Hardening the adhesive by curing, i.e. thermosetting
    • H01L2224/83862Heat curing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/85009Pre-treatment of the connector or the bonding area
    • H01L2224/8503Reshaping, e.g. forming the ball or the wedge of the wire connector
    • H01L2224/85035Reshaping, e.g. forming the ball or the wedge of the wire connector by heating means, e.g. "free-air-ball"
    • H01L2224/85045Reshaping, e.g. forming the ball or the wedge of the wire connector by heating means, e.g. "free-air-ball" using a corona discharge, e.g. electronic flame off [EFO]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/85009Pre-treatment of the connector or the bonding area
    • H01L2224/85048Thermal treatments, e.g. annealing, controlled pre-heating or pre-cooling
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/85009Pre-treatment of the connector or the bonding area
    • H01L2224/85051Forming additional members, e.g. for "wedge-on-ball", "ball-on-wedge", "ball-on-ball" connections
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/8512Aligning
    • H01L2224/85148Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus
    • H01L2224/85169Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus being the upper part of the bonding apparatus, i.e. bonding head, e.g. capillary or wedge
    • H01L2224/8518Translational movements
    • H01L2224/85181Translational movements connecting first on the semiconductor or solid-state body, i.e. on-chip, regular stitch
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/8512Aligning
    • H01L2224/85148Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus
    • H01L2224/85169Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus being the upper part of the bonding apparatus, i.e. bonding head, e.g. capillary or wedge
    • H01L2224/8518Translational movements
    • H01L2224/85186Translational movements connecting first outside the semiconductor or solid-state body, i.e. off-chip, reverse stitch
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/852Applying energy for connecting
    • H01L2224/85201Compression bonding
    • H01L2224/85205Ultrasonic bonding
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/8538Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/85399Material
    • H01L2224/854Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/85438Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/85444Gold (Au) as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/85986Specific sequence of steps, e.g. repetition of manufacturing steps, time sequence
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/91Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92Specific sequence of method steps
    • H01L2224/922Connecting different surfaces of the semiconductor or solid-state body with connectors of different types
    • H01L2224/9222Sequential connecting processes
    • H01L2224/92242Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector
    • H01L2224/92247Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector the second connecting process involving a wire connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/93Batch processes
    • H01L2224/95Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
    • H01L2224/97Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips the devices being connected to a common substrate, e.g. interposer, said common substrate being separable into individual assemblies after connecting
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/02Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L24/05Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01005Boron [B]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01006Carbon [C]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01013Aluminum [Al]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01014Silicon [Si]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01019Potassium [K]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01028Nickel [Ni]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01029Copper [Cu]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01033Arsenic [As]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01079Gold [Au]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/102Material of the semiconductor or solid state bodies
    • H01L2924/1025Semiconducting materials
    • H01L2924/10251Elemental semiconductors, i.e. Group IV
    • H01L2924/10253Silicon [Si]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/102Material of the semiconductor or solid state bodies
    • H01L2924/1025Semiconducting materials
    • H01L2924/1026Compound semiconductors
    • H01L2924/1027IV
    • H01L2924/10271Silicon-germanium [SiGe]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/14Integrated circuits
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181Encapsulation

Abstract

【課題】半導体装置の信頼性を向上させる。
【解決手段】ICカードに組み込まれる半導体装置の製造方法であって、平面視において、四角形の形状を成す半導体チップ16の主面16a上(第1主面)に形成された複数のボンディングパッド16cと、平面形状が四辺形から成る端子配置領域11aに形成された複数の端子11とを、ワイヤボンディングにより電気的に接続する。ここで、複数のワイヤ18のうち、平面視において、半導体チップ16から、端子配置領域11aのコーナ部に向かうワイヤ18aは、以下のように形成する。すなわち、先に、ワイヤ18aの一方の端部を複数の端子11に接続し、その後、ワイヤ18aの前記端部とは異なる他部を複数のボンディングパッド16cのうちのボンディングパッド16fに接続する。
【選択図】図22

Description

本発明は、半導体装置およびその製造技術に関し、特に、ICカードに組み込まれる半導体装置に適用して有効な技術に関するものである。
特開2008−59370号公報(特許文献1)には、IC(Integrated Circuit)カード、およびICカードに組み込まれるICモジュール(半導体装置)が記載されている。
特開2008−59370号公報
カード本体に半導体装置を組み込むことにより、外部とのデータ通信が可能なICカードを得る技術がある。
ICカードに組み込まれる半導体装置は、基材と、基板の一方の面に搭載される半導体チップと、基材の他方の面に形成される複数の端子と、を有している。以後、基材の一方の面に複数の端子が形成された構造体を基板と呼ぶ。そして、複数の端子と半導体チップは、複数のワイヤ(金属細線)を介して電気的に接続される。詳しくは、半導体チップの主面に形成された複数のボンディングパッドと、基板の複数の端子との間を、複数のワイヤを介してそれぞれ電気的に接続する。
このように、半導体チップと複数の端子をワイヤにより電気的に接続する方法は、製造コストを低減することができるという点で有利である。また、複数の端子のボンディング位置が、平面視において、半導体チップの電極パッドから離れていたとしても、ワイヤにより確実に接続することができるので、設計上の自由度が高いという点で有利である。
ところが、本願発明者がICカードに組み込まれる半導体装置について検討した所、以下の課題を見出した。すなわち、ICカードに加わる外力により、ICカードに組み込まれた半導体装置が破損してしまうという問題である。
ICカードは、携帯して利用する態様に特に好適であるため、携行時や利用時に、種々の外力が加わる。また、半導体装置を収容するカード本体は、加工の容易性などの観点から、プラスチックなどの樹脂材料からなる。このため、カード本体が、外力により弾性変形すると、ICカード内に収容される半導体装置には、外力に起因する応力が発生する。
例えば、略長方形の平面形状を成すICカード本体が、面外方向に曲げ変形する(所謂、反りが発生する)と、ICカード内部の半導体装置には曲げ応力が発生する。
ここで、半導体装置の基板や、基板が有する複数の端子は、その厚さを薄く形成することで、ICカードの曲げ変形に倣って(追従して)変形させることができるので、曲げ応力による破損を防止することができる。ところが、端子に接合されたワイヤは、特にワイヤと端子との接合部に応力が集中(発生)するため、繰り返しの曲げ変形でこの接合部に断線が発生してしまうことが本願発明者の検討により明らかとなった。
また、ワイヤボンディング方式では、ワイヤの一方の端部を半導体チップの電極パッドに接合し、他方の端部(若しくは端部周辺)を基材に形成された端子と接合する。この時、先に接合する接合部を第1ボンド(第1接合部)側、後で接合する接合部を第2ボンド(第2接合部)側とすると、基材に形成された端子と、ワイヤとの接合部を第2ボンド側とする、所謂、正ボンディング方式の時に第2ボンド側で断線することが判った。
また、複数のワイヤのうち、平面視において、半導体チップから、四辺形を成す端子配置領域のコーナ部に向かって形成されるワイヤは、特に断線し易いことが判った。
このように、ワイヤが断線すると、半導体装置の導通不良の原因となる。この結果、半導体装置の信頼性(導通不良の場合には、電気的接続信頼性)が低下してしまう。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体装置の信頼性を向上させる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
すなわち、本願発明の一態様である半導体装置の製造方法は、ICカードに組み込まれる半導体装置の製造方法であって、平面視において、四角形の形状を成す半導体チップの主面(第1主面)に形成された複数のボンディングパッドと、平面視において、四辺形の形状を成す端子配置領域に沿って、基材に形成された複数の端子とを、ワイヤボンディングにより電気的に接続する。ここで、複数のワイヤのうち、平面視において、前記半導体チップから、前記端子配置領域のコーナ部に向かう第1ワイヤは、以下のように形成する。すなわち、先に、第1ワイヤの一方の端部を前記複数の端子のうちの第1端子に接続し、その後、前記第1ワイヤの他方を前記複数のボンディングパッドのうちの第1ボンディングパッドに接続するものである。
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。
すなわち、本願発明の一態様によれば、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
本発明の一実施の形態のICカードの表面側の全体構造を示す平面図である。 図1に示すICカードの裏面図である。 図1のA−A線に沿った拡大断面図である。 図1に示す半導体装置の上面側の内部構造を示す平面図である。 図4に示す半導体装置の下面図である。 図4のB−B線に沿った断面図である。 図6のC部の拡大断面図である。 図7のD部の拡大断面図である。 図4に示す半導体チップの平面図である。 図4のE−E線に沿った拡大断面図である。 図10のF部の拡大断面図である。 図10のG部の拡大断面図である。 図4に示す半導体装置の組み立てフローを示す説明図である 図13に示す基板準備工程で準備する配線基板を示す拡大平面図である。 図14に示す配線基板の裏面側を示す拡大平面図である。 図14のH−H線に沿った拡大断面図である。 図14のJ部に相当する領域において、基板上に半導体チップを搭載した状態を示す拡大平面図である。 図16に示す基板上に半導体チップを搭載した状態を示す拡大断面図である。 ワイヤの先端にボール部を形成した状態を示す拡大断面図である。 図19に示すボール部を半導体チップのボンディングパッドに接合した状態を示す拡大断面図である。 図20に示すワイヤを切断し、スタッドバンプを形成した状態を示す拡大断面図である。 図17に示すボンディングパッドと端子を、ワイヤを介して電気的に接続した状態を示す平面図である。 正ボンディング方式のワイヤボンディング工程において、図20に続く工程を示す拡大断面図である。 正ボンディング方式のワイヤボンディング工程において第2ボンド側の端子にワイヤを接合した状態を示す拡大断面図である。 逆ボンディング方式のワイヤボンディング工程において、図19に続く工程を示す拡大断面図である。 逆ボンディング方式のワイヤボンディング工程において第2ボンド側のスタッドバンプにワイヤを接合した状態を示す拡大断面図である。 図22に示す基板上に封止樹脂を形成した状態を示す拡大平面図である。 図27に示すK−K線に沿った断面において、基板を成形金型でクランプした状態を示す拡大断面図である。 図14に示す各デバイス領域に封止樹脂が形成された状態を示す拡大平面図である。 図4に示す半導体装置の変形例である本発明の他の実施の形態の半導体装置において、応力が集中し易い箇所を模式的に示す平面図である。 図30に示す封止樹脂を取り除いた状態で基板の上面側の内部構造を示す平面図である。 図30のL−L線に沿った拡大断面図である。 図31に示す半導体装置の変形例である本発明の他の実施の形態の半導体装置の上面側の内部構造を示す平面図である。 図31に示す半導体装置の別の変形例である本発明の他の実施の形態の半導体装置の上面側の内部構造を示す平面図である。 図31に示す半導体装置の別の変形例である本発明の他の実施の形態の半導体装置の上面側の内部構造を示す平面図である。
(本願における記載形式・基本的用語・用法の説明)
本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクション等に分けて記載するが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、記載の前後を問わず、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しの説明を省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
同様に実施の態様等の記載において、材料、組成等について、「AからなるX」等といっても、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、A以外の要素を含むものを排除するものではない。たとえば、成分についていえば、「Aを主要な成分として含むX」等の意味である。たとえば、「シリコン部材」等といっても、純粋なシリコンに限定されるものではなく、SiGe(シリコン・ゲルマニウム)合金やその他シリコンを主要な成分とする多元合金、その他の添加物等を含む部材も含むものであることはいうまでもない。また、金めっき、Cu層、ニッケル・めっき等といっても、そうでない旨、特に明示した場合を除き、純粋なものだけでなく、それぞれ金、Cu、ニッケル等を主要な成分とする部材を含むものとする。
さらに、特定の数値、数量に言及したときも、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値でもよい。
また、実施の形態の各図中において、同一または同様の部分は同一または類似の記号または参照番号で示し、説明は原則として繰り返さない。
また、添付図面においては、却って、煩雑になる場合または空隙との区別が明確である場合には、断面であってもハッチング等を省略する場合がある。これに関連して、説明等から明らかである場合等には、平面的に閉じた孔であっても、背景の輪郭線を省略する場合がある。更に、断面でなくとも、空隙でないことを明示するために、ハッチングを付すことがある。
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明者が具体的に検討した、接触方式で外部とのデータ通信を行うICカードおよび該ICカードに組み込まれる半導体装置について説明する。
<ICカードの全体構造>
図1は、本実施の形態に係るICカードの表面側の全体構造を示す平面図、図2は図1に示すICカードの裏面図である。また、図3は図1のA−A線に沿った拡大断面図である。
図1〜図3に示すICカード1は、カード本体2に半導体装置10を組み込んだカードである。カード本体2内に、半導体装置10を組み込むことにより、例えば、半導体装置10に情報を記憶することができる。また、例えば外部端子などの外部インタフェースを介して外部とデータ通信を行うことができる。
カードに情報を記憶させて、外部機器で情報を読み取る技術としては、カードに磁性体の帯を設け、該磁性体に情報を記憶させる、磁気ストライプカード技術がある。ICカード技術は、磁気ストライプカード技術と比較して、記憶容量が大きい。また、データを暗号化することで、偽造を抑制することができるので、例えば、キャッシュカードやクレジットカードなど、幅広い用途にICカード技術が適用されている。
なお、ICカードのデータ通信方式は、本実施の形態のように、半導体装置10の外部端子を外部機器と接触させて通信する接触型の他、半導体装置内にアンテナ端子を形成し、該アンテナ端子を介して通信する非接触型、これらを併用する複合型がある。本実施の形態では、これらの代表例として、図1に示すようにカード本体2の表面2aにおいて、半導体装置10の複数の端子11が露出する接触型のICカード1を取り上げて説明する。
図1および図2に示すように、ICカード1は、平面視において四辺形の形状を成す。カード本体2の平面寸法は、例えば、長辺の長さが約84.6mm、短辺の長さが約54mmの略長方形(4つの角部が円弧形状を成す長方形)となっている。また、カード本体2の厚さは、例えば約750μmである。また、カード本体2は、加工が容易なことから、プラスチックなどの樹脂からなる。
また、ICカード1に組み込まれる半導体装置10は、カード本体2の表面2a側に形成された凹部(窪み部)3(図2、図3参照)内に接着材(接着シート、接着層)4(図3参照)を介して接着固定されている。詳しくは、カード本体2の表面2aには、平面視において、四辺形を成す第1の凹部(窪み部)3aと、第1の凹部3a内に形成され、かつ、第1の凹部3aよりも深く形成された第2の凹部3bが形成されている。そして、シート状に形成された接着材4は、一方の面が半導体装置10の基板12の上面12aと接着し、他方の面が、第1の凹部3aの底面3cと接着している。また、第2の凹部3bの底面3dと、半導体装置10の上面(詳しくは封止樹脂13の上面13a)は接着せず、上面13aと底面3dの間には図3に示すように中空空間5が形成されている。このように、中空空間5を設けることにより、カード本体2が外力により変形した場合であっても、変形により発生する応力が、直接、半導体装置10の封止樹脂13に伝わることを防止ないしは抑制することができる。このため、外力に起因する応力による封止樹脂13の破損を抑制することができる。
なお、本実施の形態では、底面3dからカード本体2の裏面2bまでの距離は、例えば100μm程度、中空空間5の厚さ(封止樹脂13の上面13aから底面3dまでの距離)は、例えば50μm程度となっている。
また、カード本体2における凹部3の位置、つまり、ICカード1内での半導体装置10の配置は、図1に示すように、対向する長辺の中心を結ぶ中心線よりも一方の短辺に寄せて配置されている。なお、ICカード1内における半導体装置10の配置は、例えば、ISO(International Organization for Standardization)などにより、外部端子の位置として標準化されている。
このように、本実施の形態のICカード1は、カード本体2の表面2aに形成された凹部3(図3参照)内に半導体装置10を埋め込んで固定する構造であり、図1に示すように、半導体装置10に形成された複数の端子11は、カード本体2の表面2aにおいて、カード本体2から露出している。したがって、この複数の端子11を、図示しない外部機器の端子と接触させることにより、外部機器とデータ通信を行うことができる。
図1に示すICカード1のようなカードは、携帯して利用する態様に特に好適であるため、携行時や利用時に、種々の外力が加わる。また、半導体装置10を収容するカード本体2は、加工の容易性などの観点から、プラスチックなどの樹脂材料からなる。このため、カード本体2が、外力により変形する(反りが発生する)と、ICカード1内に収容される半導体装置10には、外力に起因する応力が発生する。
ICカード1が図1や図2に示す平面の面外方向に変形する態様(反りの態様)は以下の3種類に分類することができる。第1に、図1に示すカード本体2の長辺に沿って反りが発生する態様がある。この場合、互いに対向する長辺の中心を結ぶ中心線周辺が最も大きく変形するが、半導体装置10は、図1に示すように長辺の中心を結ぶ中心線から一方の短辺方向に寄せて配置されている。したがって、長辺に沿って反りが発生した場合には、半導体装置10に与える影響は少ない。第2に、カード本体2の短辺に沿って反りが発生する態様がある。この場合、互いに対向する短辺の中心を結ぶ中心線周辺に半導体装置10が配置されているので、変形量が大きければ、半導体装置10に影響を与える。しかし、図1に示すように、カード本体2の短辺は、長辺と比較して十分に短いため、変形量が小さいので、この場合も半導体装置10に与える影響は小さい。第3に、カード本体2の対角線に沿って(図1に矢印6、7で示す方向)反りが発生する態様がある。この場合、最も変形する領域の周辺に半導体装置10が配置されることとなる。また、対角線の長さは長辺よりも長いため変形量は最も大きくなる。このため、カード本体2の対角線に沿って反り(曲げ変形)が生じた場合に、半導体装置10が破損する可能性が最も高い。
そこで、本願発明者は、半導体装置10に対する影響が最も大きい曲げ変形が生じた場合でも、半導体装置10の破損を抑制する技術について検討を行った。以下、半導体装置10の具体的な構造について説明する。
<半導体装置>
図4は図1に示す半導体装置の上面側の内部構造を示す平面図、図5は図4に示す半導体装置の下面図である。また、図6は図4のB−B線に沿った断面図、図7は、図6のC部の拡大断面図である。なお、図4では、各部材の平面的な位置関係を判り易く示すため、図3に示す封止樹脂13の平面位置を2点鎖線で示し、下面側に形成された端子の位置を点線で示している。
図7に示すように、本実施の形態の半導体装置10は、上面12a、およびその反対側の下面12bを有する基板12を有している。この基板12は、上面14a、上面14aとは反対側の下面14bを有する基材14を備えている。また、基板12は、基材14の下面14bに、接着層15を介して固定(接着固定)された複数の端子11(図5参照)を有している。図5に示すように、複数の端子(電極、外部端子)11は、平面視において、四辺形(詳しくは、四辺が交差する各コーナ部が、円弧状に形成された略四角形)の形状を成す端子配置領域11aにおける各辺に沿って配置されている。
また、図6に示すように、半導体装置10は、主面(第1主面)16a、主面の反対側の裏面(第2主面)16b、および主面上に形成された複数のボンディングパッド(パッド、電極)16c(図4参照)を有する半導体チップ16を有している。また、半導体チップ16は、ダイボンド材(接着材、接着層)17(図7参照)を介して、基板12(詳しくは基板12)の上面12a(詳しくは上面14a)に搭載(固定、接着固定)されている。
また、図4に示すように、複数の端子11と複数のボンディングパッド16cは、複数のワイヤ18を介して電気的に接続されている。本実施の形態では、図4および図7に示すように端子11は、基材14の下面14b側に形成されるため、基板12には、基材14の一方の面(本実施の形態では、上面14a)から他方の面(本実施の形態では、端子11)に向かって形成された複数の貫通孔19が形成されている。そして、端子11の一部(ボンディング領域11b)は、基材14に形成されたこの貫通孔19において、基材14から露出している。そして、貫通孔19にワイヤ18を通し、ボンディング領域11bにワイヤ18を接合することにより、端子11とワイヤ18を電気的に接続している。この複数の貫通孔19は、端子11とワイヤ18を接合するための孔なので、貫通孔19は、図5に示す複数の端子11のそれぞれに対応して形成されている。
また、図6に示すように、半導体チップ16、複数のワイヤ18、および複数の端子11は、封止樹脂(封止体)13により封止されている。
次に半導体装置10を構成する各部材の詳細な構造について順に説明する。
<基板>
まず、図7に示す基材14と、基材14に接着層15を介して固定された端子11と、から成る基板12について説明する。図8は、図7のD部の拡大断面図である。
図7に示す基材(テープ基材)14は、上面14aと下面14bを有している。基材14は、基板12の上側に配置される部材なので、基材14の上面14aは基板12の上面12aと同一面である。また、基材14は、例えば、ガラス繊維にエポキシ系の樹脂を含浸させた、ガラスエポキシ基板である。また、基材14の厚さは、半導体チップ16の厚さよりも薄く、例えば、110μmとなっている。基材14のように薄く形成された基材は、半導体装置の組み立て工程において、テープ状に形成した状態で取り扱うので、テープ基材と呼ばれる。また、テープ基材である基材14上に半導体チップ16を搭載した半導体装置10のようなパッケージは、COT(Chip on Tape)パッケージと呼ばれる。なお、図4〜図7に示す基材14は、図3に示すカード本体2内に収納するため、テープ状の基材を切断した後の状態を示している。
また、図4に示すように、基材14の上面14aは、平面視において、四辺形(詳しくは、四辺が交差する各コーナ部が、円弧状に形成された略四角形)の形状を成す。また、基材14の下面14b(図7参照)も同様に四辺形(詳しくは、四辺が交差する各コーナ部が、円弧状に形成された略四角形)の形状を成す。なお、本実施の形態では、ICカード1(図3参照)内における半導体装置10の平面寸法を最小限とするため、基材14の下面14b(図7参照)全体が端子配置領域11a(図5参照)となっている。
図5に示す端子配置領域11aにおける各端子11の配置について説明すると、以下である。端子配置領域11aは、互いに対向する第1辺11aA及び第2辺11aBと、第1辺11aA(および、第2辺11aB)と交差し、かつ互いに対向する第3辺11aC及び第4辺11aDとを有している。本実施の形態では、端子配置領域11aには、8個の端子が形成されている。第1辺11aAと第3辺11aCとで規定される第1コーナ部11aaには、複数の端子11のうち、電源電位を供給する電源電位端子VCCが形成されている。また、第1辺11aAと第4辺11aDとで規定される第2コーナ部11abには、複数の端子11のうち、第1の予備端子NC1が形成されている。また、第2辺11aBと第3辺11aCとで規定される第3コーナ部11acには、複数の端子11のうち、基準電位を供給する基準電位端子GNDが形成されている。また、第2辺11aBと第4辺11aDとで規定される第4コーナ部11adには、複数の端子11のうち、第2の予備端子NC2が形成されている。また、電源電位端子VCCと第1の予備端子NC1の間(詳しくは、電源電位端子VCCに近い側)には、複数の端子11のうち、リセット信号(電流)を供給するリセット端子RSTが形成されている。また、電源電位端子VCCと第1の予備端子NC1の間(詳しくは、リセット端子RSTと第1の予備端子NC1の間)には、複数の端子11のうち、クロック信号(電流)を供給するクロック端子CLKが形成されている。また、基準電位端子GNDと第2の予備端子NC2の間(詳しくは第2の予備端子NC2に近い側)には、複数の端子11のうち、データ信号(電流)を入出力するデータ端子I/Oが形成されている。また、基準電位端子GNDと第2の予備端子NC2の間(詳しくは基準電位端子GNDとデータ端子I/Oの間)には、複数の端子11のうち、第3の予備端子NC3が形成されている。
また、複数の端子11(基準電位端子GNDを除く)は、平面視において、四辺形を成し、四辺のうちの一辺が、端子配置領域11aの四辺のうち、対向する2辺に沿って配置されている。本実施の形態では、例えば図5に示すように、第1辺11aAと第2辺11aBに沿って、それぞれ4個の端子11が配置されている。このように、四辺のうちの対向する2辺に沿って複数の端子11をそれぞれ配置することにより、端子11のレイアウトを変更することなく、半導体チップ16(図4参照)の平面サイズ(主面16aのサイズ)の変更(例えば大型化)に対応することができる。
また、端子配置領域11aの各辺は、図1に示すカード本体の各辺に沿って配置されている。
なお、図5では、基準電位端子GNDが、第1辺11aA(または第2辺11aB)に沿って延びる延在部と一体に形成された形状となっている。しかし、端子形状はこれに限定されず、例えば、電源電位端子VCCと対称形状としても良い。
また、図8に示すように、端子11は、例えば35μmの厚さから成る銅箔(コア金属層)11cを有し、銅箔11cの表面(上面)および裏面(下面)側にはそれぞれめっき膜11d、11eが形成されている。表面側(ボンディング面側)のめっき膜11dは、例えば、3μm程度のニッケル(Ni)膜上に0.3μm程度の金(Au)膜が積層された積層膜であり、貫通孔19内、つまり、ボンディング領域11b内に形成されている。一方、裏面側(コンタクト面側)のめっき膜11eは、例えば、3μm程度のニッケル(Ni)膜上に0.2μm程度の金(Au)膜が積層された積層膜であり、銅箔の裏面全体を覆っている。このように、銅箔11cの表面を銅(Cu)よりも酸化しにくい金属からなるめっき膜11d、11eで覆うことにより、端子11の露出面の酸化を防止することができる。また、めっき膜11dの最表面を金(Au)膜とすることにより、金(Au)からなるワイヤとの接合性を向上させることができる。また、めっき膜11eの最表面を金(Au)膜とすることにより、図示しない外部機器と接触する際の電気的特性を向上させることができる。
これら、複数の端子11(図5参照)は、図7に示す接着層15を介して基材14の下面14bに接着固定されている。このため、ワイヤ18との接続領域(ボンディング領域11b)を確保するため、基材14の上面14aから端子11に向かって、基材14および接着層15を貫通する、貫通孔19を形成している。なお、本実施の形態では、貫通孔19の形状を円柱形状(例えば図4参照)としたが、ワイヤ18を接続するために必要な面積のボンディング領域11bを露出させることができれば、形状はこれに限定されない。また、図8に示すめっき膜11eは、貫通孔19を形成した後で、例えば電解めっき法により形成することで、ボンディング領域11bに選択的に形成することができる。
<半導体チップ>
次に、基板12上に搭載する半導体チップ16について説明する。図9は図4に示す半導体チップの平面図である。
図7に示すように本実施の形態の半導体チップ16は、主面(第1主面)16a、主面16aの反対側に位置する裏面(第2主面)16b、およびこの主面16aと裏面16bとの間に位置する側面を有している。
また、図9に示すように半導体チップ16は平面視において(主面16a、裏面16bの形状)四角形を成す。詳しくは、半導体チップ16は、互いに対向する第1辺16aA及び第2辺16aBと、第1辺16aA(および、第2辺16aB)と交差し、かつ互いに対向する第3辺16aC及び第4辺16aDとを有している。また、第1辺16aAと第3辺16aCとで規定される第1角部16aa、第1辺16aAと第4辺16aDとで規定される第2角部16ab、第2辺16aBと第3辺16aCとで規定される第3角部16ac、および第2辺16aBと第4辺16aDとで規定される第4角部16adを有している。
本実施の形態では、第1辺16aA、第2辺16aBが例えば、それぞれ3.5mmの長辺、第3辺16aC、第4辺16aDが、例えば、それぞれ2.5mmの短辺とする長方形となっている。また、半導体チップ16の各辺が、図5に示す端子配置領域11aの各辺に沿うように搭載されている。また、図4に示す本実施の形態の半導体チップ16は比較的平面サイズが小さく、長辺である第1辺16aA、第2辺16aBの長さは、図4に示す複数の端子11が有する四辺のうち、半導体チップ16の長辺(第1辺16aA、第2辺16aB)に沿って配置される辺の2倍よりも短い。
半導体チップ16の主面16a上には、複数のボンディングパッド(電極、チップ電極)16cが形成されている。複数のボンディングパッド16cは、半導体チップ16の辺に沿って主面16a上の周縁部側に配置されている。本実施の形態では、半導体チップ16の四辺のうち、互いに対向する第1辺16aAと第2辺16aB(2つの長辺)に沿って、それぞれ複数のボンディングパッド16cが配置されている。第1辺16aAと第2辺16aBは、図5に示す複数の端子11の配列ラインに沿った辺(言い換えれば、図5に示す第1辺11aAと第2辺11aBの対向辺)である。このように複数のボンディングパッド16cを、複数の端子11(図5参照)の配列ラインに沿って配置することで、パッド−端子間の距離を短くすることができる。
また、半導体チップ16の主面16a側に形成された半導体素子形成面(図示は省略)には、それぞれダイオードやトランジスタなどの複数の半導体素子(回路素子)が形成され、半導体素子上に形成された図示しない配線(配線層)を介して、複数のボンディングパッド16cとそれぞれ電気的に接続されている。このように半導体チップ16は、半導体素子形成面に形成された複数の半導体素子とこれら複数の半導体素子を電気的に接続する配線により集積回路を構成している。例えば、本実施の形態では、データを記憶するメモリ回路、データを演算処理する演算回路、などが形成されている。
なお、半導体チップ16の半導体素子形成面を持つ基材(半導体基板)は、例えば、シリコン(Si)からなる。また、主面16a側の最表面には絶縁膜であるパッシベーション膜(図示は省略)が形成されており、複数のボンディングパッド16cのそれぞれの表面は、このパッシベーション膜に形成された開口部において、パッシベーション膜から露出している。
また、このボンディングパッド16cは金属からなり、本実施の形態では、例えばアルミニウム(Al)からなる。さらに、このボンディングパッド16cの表面には、めっき膜が形成されており、本実施の形態では、例えばニッケル(Ni)膜を介して、金(Au)膜が形成された多層構造の積層めっき膜である。
また、本実施の形態では、図6に示すように半導体チップ16は、裏面16bを基板12の上面12aと対向させた状態で、チップ搭載領域12c上に搭載する、所謂フェイスアップ実装方式により搭載する。また、図7に示すように半導体チップ16は、ダイボンド材17を介してチップ搭載領域12c(図6参照)の上面12a上に固定される。ダイボンド材17は、基板12の上面12aに半導体チップ16をしっかりと固定できるものであれば、特に限定されないが、本実施の形態では、例えば、エポキシ系の熱硬化性樹脂を用いている。
<ワイヤ>
図4に示すように、半導体チップ16は複数(本実施の形態では5本)のワイヤ18を介して基板12の複数の端子11と電気的に接続されている。詳しくは、ワイヤ18の一方は、半導体チップ16の主面16a上のボンディングパッド16cに接続され、他方は、基板12の端子11に接続されている。本実施の形態では、ワイヤ18は例えば、金(Au)からなる。
ここで、本実施の形態では、ボンディング順序の異なる2種類のワイヤが形成されている。すなわち、複数のワイヤ18のうち、平面視において、半導体チップ16から端子配置領域11a(図5参照)のコーナ部(11aa、11ac)に向かって延びるワイヤ18aは、端子11とワイヤ18aの接合部を第1ボンド(第1接合部)側とする、所謂、逆ボンディング方式で接続している。一方、端子配置領域11a(図5参照)の辺部に向かう(半導体チップ16から端子配置領域11a(図5参照)の第1辺11aA、または第2辺11aBに向かって延びる)その他のワイヤ18bは、ボンディングパッド16cとワイヤ18bの接合部を第1ボンド側とする、所謂、正ボンディング方式で接続している。以下、ワイヤ18aを逆ボンディング方式で接続する理由について説明する。
前記したように、図1に示すカード本体2が面外変形すると、ICカード1内に収容される半導体装置10には、応力が発生する。そして、半導体装置10に発生するのが最も大きいのは、カード本体2の対角線方向、すなわち図1に矢印6、7で示す方向に面外変形した場合である。
このように変形が生じた場合、図6に示す半導体装置10の基板12や、基材14が有する端子11(図6に示す封止樹脂13に封止されていない領域)は、その厚さを薄く形成することで、カード本体2(図1参照)の曲げ変形に倣って(追従して)変形させることができる。例えば、本実施の形態では、図7に示す基材14の厚さが約110μm、接着層15の厚さが約15μm、端子11の厚さが約40μm(図8に示すめっき膜11eを含む)となっており、これらを全て足し合わせても、半導体チップ16の厚さ(約230μm)よりも薄い。このため、カード本体2(図1参照)の変形に倣って変形することにより、曲げ応力による破損を防止することができる。
ところが、端子11に接合されたワイヤ18は、封止樹脂13により封止されており、曲げ変形に倣って変形させることが困難であるため、ワイヤ18が断線してしまう。本願発明者の検討によれば、ワイヤ18と端子11との接合部周辺で、特に断線し易いことが判った。また、正ボンディング方式の時に第2ボンド側の接合部周辺で特に断線し易いことが判った。また、図4に示す複数のワイヤ18のうち、平面視において、半導体チップ16から四辺形を成す端子配置領域11a(図5参照)のコーナ部に向かって形成されるワイヤ18aは、特に断線し易いことが判った。言い換えると、端子配置領域11a(図5参照)の対角線方向に延びるワイヤ18aは、特に断線し易いことが判った。さらに言い換えると、半導体チップ16の主面16aの対角線方向に延びるワイヤ18aは、特に断線し易いことが判った。
例えば、図8に示すように、正ボンディング方式でワイヤボンディングを行う場合に、第2ボンド側では、図示しないキャピラリ(ボンディング治具)の先端で、ワイヤ18の一部を端子11の表面に擦り付ける(潰しながら引きちぎる)ことで、ワイヤ18と端子11を接合する。このような接合方式では、ワイヤ18の第2ボンド側の接合部周辺、特にネック部(付け根部)18cの厚さは、ワイヤ18の径(線径)よりも薄くなる。このため、厚さの薄くなったネック部18cにおいて、特にワイヤ18の破断(断線)が発生し易くなる。一方、図7に示すワイヤ18とボンディングパッド16cの接合部(第1ボンド側)は、基板12や封止樹脂13よりも硬い半導体チップ16までの距離が近い(正ボンディング方式では密着させる)ので、応力の影響を受けにくく、破断(断線)が発生し難い。
また、図4に示す複数のワイヤ18のうち、ワイヤ18aで特に断線が発生し易いのは、以下の理由が考えられる。すなわち、半導体チップ16からコーナ部11aa、11acに向かって延びるワイヤ18aは、半導体チップ16から第1辺11aA、または第2辺11aBに向かって延びるワイヤ18bよりもワイヤ長が長い。言い換えれば、ワイヤ18aを介して半導体チップ16と電気的に接続される、基準電位端子GND(図5参照)と電源電位端子VCC(図5参照)は、他の端子11よりも、半導体チップ16からボンディング領域11b(図7参照)までの距離が長い。つまり、基板12や封止樹脂13よりも硬い半導体チップ16までの距離が遠い。このため、カード本体2(図1参照)の曲げ変形に起因して発生する応力の影響は、ワイヤ18aの方がワイヤ18bよりも受け易い。また、曲げ変形に起因する応力により、ワイヤ18が破断する場合、ワイヤ18の延在方向と曲げ変形方向とが成す角度が、直角に近づく程破断が発生し易くなる。したがって、図1に矢印6、7として示すカード本体2の対角線方向の曲げ変形に対しては、端子配置領域11a(図5参照)の対角線方向、言い換えると、半導体チップ16の主面16aの対角線方向に延びるワイヤ18aは、特に断線し易い。
この結果、ワイヤ18aを正ボンディング方式でワイヤボンディングした場合には、第2ボンディング側となる端子11との接合部周辺で破断(断線)が発生する。つまり、本実施の形態では、図5に示す基準電位端子GNDに接続するワイヤ18a(図4参照)、および電源電位端子VCCに接続されるワイヤ18a(図4参照)で特に破断が発生し易い。
一方、図5に示すリセット端子RSTに接続されるワイヤ18b(図4参照)、クロック端子CLKに接続されるワイヤ18b(図4参照)、データ端子I/Oに接続されるワイヤ18b(図4参照)はいずれもワイヤ18a(図4参照)よりもワイヤ長が短い。また、図4に示すワイヤ18bは、端子配置領域11a(図5参照)の辺部(例えば、第1辺11aAまたは第2辺11aB)に向かって延びている。このため、ワイヤ18bの延在方向と曲げ変形方向とが成す角度は、ワイヤ18aの延在方向と曲げ変形方向とが成す角度よりも鋭角である。このため、これらのワイヤ18bでは断線が発生しなかったと考えられる。
そこで、本願発明者は、ワイヤ18aの端子11との接合部の強度を向上させる技術について検討を行い、ワイヤ18aを逆ボンディング方式で接続する構成とした。図10は、図4のE−E線に沿った拡大断面図、図11は図10のF部の拡大断面図、図12は図10のG部の拡大断面図である。
詳細は後述するが、ワイヤボンディング工程では、まず、電気トーチにより、例えば金からなるワイヤ18の先端(端部)にボール部(ボール状の電極)を形成し、このボール部をキャピラリ(図示は省略)で第1ボンド側のボンディング領域(図10および図11では、端子11のボンディング領域11b)に押し付けて接合する。このため、端子11との接合部を第1ボンド側とする逆ボンディング方式では、図11に示すように、ワイヤ18aと一体に形成されたボール部18d(キャピラリを押しつけて形成した扁平形状のボール部)を介してワイヤ18aと端子11を接合する。
このような接合方式によれば、ワイヤ18aと端子11の接合部周辺には、図8に示すような、ワイヤ18よりも厚さが薄いネック部18cが形成されない。言い換えると、ワイヤ18と端子11の接合部の厚さをワイヤ18の径よりも厚くすることができる。したがって、前記したようにカード本体2(図1参照)の曲げ変形に起因して、ワイヤ18aと端子11の接合部周辺に応力が発生した場合であっても、該応力によるワイヤ18の破断を防止ないしは抑制することができる。また、ワイヤ18aのボール部18dはワイヤ18aと同様に金(Au)から成り、図8に示すめっき膜11dの最表面に配置された金(Au)膜と、Au−Au接合により接合されている。このため、ワイヤ18aと端子11とを、強固に接合することができる。
一方、ワイヤ18aを接続する第2ボンド側、すなわち、ワイヤ18aとボンディングパッド16cの接合部では、ワイヤ18aの他方(上記端部とは異なる他部)が、ワイヤ18aと別体で形成されたスタッドバンプ(バンプ電極)18eを介して電気的に接続されている。スタッドバンプ18eは、例えば金(Au)から成り、図12に示すように、ボンディングパッド16cの表面に形成されためっき膜16dの最表面の金(Au)膜、およびワイヤ18aと、それぞれAu−Au接合により接合されている。
図12に示すように最表面にはパッシベーション膜(絶縁膜)16eが形成され、ボンディングパッド16cの表面は、このパッシベーション膜16eに形成された開口部において、パッシベーション膜16eから露出している。このため、ボンディングパッド16cの表面は、パッシベーション膜16eの表面よりも低い位置にある。したがって、前記したように、図示しないキャピラリ(ボンディング治具)の先端で、ワイヤ18aの一部をボンディングパッド16cの表面に擦り付けるように接合する場合、キャピラリがパッシベーション膜16eを傷付ける虞がある。そこで、逆ボンディング方式においては、ボンディングパッド16c上に予めスタッドバンプ18eを形成(接合)し、ワイヤ18aをスタッドバンプ18eに接合することで、ボンディングパッド16cと電気的に接続する。これにより、ボンディング時のパッシベーション膜16eの損傷などを防止することができる。
なお、逆ボンディング方式では図示しないキャピラリ(ボンディング治具)の先端で、ワイヤ18aの一部をスタッドバンプ18eに擦り付けるように接合する。したがって、図12に示すように、ワイヤ18の径(線径)よりも厚さが薄い、ネック部(付け根部)18cが形成される場合がある。しかし、逆ボンディングの場合、図12に示すように第2ボンド側の周辺において、ワイヤ18aが半導体チップ16の主面16aに沿って配置されるため、図8に示す正ボンディング方式の第2ボンド側と比較して、ネック部18cの厚さを厚く形成することができる。また、逆ボンディング方式では、ネック部18cを硬い半導体チップ16の近傍に配置することができるので、応力の影響を低減することができる。このため、図12に示すネック部18cの破断を防止ないしは抑制することができる。
本実施の形態では、図4に示す半導体チップ16の角部から四辺形を成す端子配置領域11a(図5参照)のコーナ部に向かって形成されるワイヤ18aを逆ボンディング方式により形成する。このため、図9に示す複数のボンディングパッドのうち、第3辺16aC側の角部に配置されるボンディングパッド16fには、スタッドバンプ18eが接合されている。一方、その他のボンディングパッド16gについては、スタッドバンプ18eは形成していない。
ところで、前記したように、ワイヤ18aを逆ボンディング方式で接続することにより、端子11(図5参照)との接合部周辺の破断を防止ないしは抑制することができる。したがって、図示は省略するが、本実施の形態の変形例として、図4に示す全てのワイヤ18を逆ボンディング方式により接続することもできる。この場合、全てのワイヤ18の端子11(図5参照)との接合部周辺の破断を防止ないしは抑制することができる。
しかし、本願発明者が検討した所、特に破断が発生しやすいワイヤ18は、前記したように半導体チップ16の角部から四辺形を成す端子配置領域11a(図5参照)のコーナ部に向かって形成されるワイヤ18aであった。そして、逆ボンディング方式を採用すると、図12に示すように、ボンディングパッド16c上に、スタッドバンプ18eを形成するので、半導体装置10の部品点数が増加する。また、製造工程において、スタッドバンプ18eを形成する工程が追加となるため製造効率が低下する。
そこで、本実施の形態では、ワイヤ18aを逆ボンディング方式で接続し、ワイヤ18bを正ボンディング方式で接続することにより、半導体装置10の部品点数の増加や製造効率の低下を抑制しつつ、かつ、ワイヤ18の破断を効果的に防止ないしは抑制している。
<封止樹脂>
次に、半導体チップ16、複数のワイヤ18、および複数の端子11を封止する封止樹脂13について説明する。図4に示すように、本実施の形態の封止樹脂13は、基板12の上面12a上に形成され、半導体チップ16、複数のワイヤ18、および複数の貫通孔19を封止している。詳しくは、貫通孔19において、基材14から露出する端子11の一部分(ボンディング領域11b)は、封止樹脂13により封止されている。これにより、ワイヤ18と端子11との接合部は、封止樹脂13で封止される。
また、封止樹脂13は基板12の上面12a全体を覆うのではなく、基板12の周縁部は封止樹脂13から露出している。一般に、基板の表面に封止樹脂を形成する樹脂封止型の半導体装置では、基板、半導体チップ、および封止樹脂の線膨張係数の相違に起因して反りが発生する。そして、反りの程度が大きくなると、図3に示す凹部3内に半導体装置10が収まらない不具合が発生する。この反りの程度は、封止樹脂13の平面サイズに比例して増大するので、図4に示すように、封止樹脂13の平面サイズを、複数の貫通孔19を封止することができる範囲内で最低限とし、基板12の周縁部は封止樹脂13から露出させることが好ましい。
また、基板12上における半導体チップ16および封止樹脂13の位置が中央部からずれている場合、偏った反りが発生する懸念があるので、これを防止する観点から、図4に示すように半導体チップ16および封止樹脂13を端子配置領域11a(図5参照)の中央部に配置することが好ましい。これにより、半導体チップ16の周囲にバランス良く封止樹脂13を配置することができる。また、封止樹脂13の周囲にバランス良く基板12を配置することができる。この結果、図5に示す端子配置領域11aのいずれか1つの辺に偏った反りの発生を防止することができる。
しかし、本実施の形態のように平面サイズの小さい半導体チップ16を基板12の中央部に配置する場合、複数の端子11と電気的に接続される複数のワイヤ18の長さにバラツキが生じる。例えば、本実施の形態の半導体チップ16は、前記したように長辺である第1辺16aA、第2辺16aB(図9参照)の長さは、複数の端子11(基準電位端子GNDを除く)の有する四辺のうち、半導体チップ16の長辺(第1辺16aA、第2辺16aB)に沿って配置される辺の2倍よりも短い。このため、半導体チップ16を図4に示すように基板12の中央部に配置すると、端子配置領域11a(図5参照)のコーナ部に配置される基準電位端子GND、電源電位端子VCCと接続されるワイヤ18aは、他のワイヤ18bよりも長くなる。また、ワイヤ18aは、平面視において、半導体チップ16から四辺形を成す端子配置領域11a(図5参照)のコーナ部に向かって形成する事となる。言い換えると、ワイヤ18aは、端子配置領域11a(図5参照)または半導体チップ16の対角線方向に延ばす事となる。
また、図3に示すように半導体装置10は、カード本体2の凹部3内に収める必要があるので、封止樹脂13の厚さは極端に厚くすることは出来ない。本実施の形態では基板12の上面12aから封止樹脂13の上面(半導体チップ16の主面16aと同じ側に位置する面)13aまでの厚さが440μmとなっている。
<半導体装置の製造工程>
次に、図1〜図12(図2および図9を除く)に示す半導体装置10の製造工程について、説明する。本実施の形態における半導体装置10は、図13に示す組立てフローに沿って製造される。図13は、図4に示す半導体装置の組み立てフローを示す説明図である。各工程の詳細については、図14〜図29を用いて、以下に説明する。
1.基板準備工程;
まず、図13に示す基板準備工程(S1)として、図14に示すような基板20を準備する。図14は、図13に示す基板準備工程で準備する配線基板を示す拡大平面図、図15は、図14に示す配線基板の裏面側を示す拡大平面図である。また、図16は、図14のH−H線に沿った拡大断面図である。
本工程で準備する基板20は、図16に示すように、上面(表面)14a、および前記上面14aとは反対側の下面(裏面)14bを有するテープ基材(基材)21と、テープ基材21の下面14bに接着層15を介して固定された複数の端子11と、テープ基材21の一方の面(本実施の形態では、上面14a)からテープ基材21の他方の面(本実施の形態では、複数の端子11)に向かって形成された貫通孔19と、を備えている。この貫通孔19は、端子11の一部がテープ基材21から露出するように、テープ基材21に形成されている。
また、基板20は、図14に示すように枠部(フレーム)20bの内側に、平面視において、それぞれ四辺形を成す複数のデバイス領域20aを備えている。詳しくは、複数のデバイス領域20aが状列状に配置されている。デバイス領域20aの配列は、図14に示す態様に限定されないが、本実施の形態の基板20は、例えば、行列状(図14では2行×6列)に配置された12個のデバイス領域20aを示している。つまり、基板20は、複数のデバイス領域20aを有する、所謂、多数個取り基板である。枠部20bには、半導体装置を組み立てる工程において、テープ状に形成されたテープ基材21(基板20)に対して、連続的に加工を施すための複数のスプロケットホール(送り孔、貫通孔)20cが、基板20の長辺方向(延在方向)に沿って、例えば一定間隔で形成されている。
図14に示す各デバイス領域20aは、図4に示す基板12に相当し、テープ基材21は、図4に示す基材14に相当する。テープ基材21は、例えば、ガラス繊維にエポキシ系の樹脂を含浸させた、ガラスエポキシ基板である。また、テープ基材21の厚さは、例えば、110μmとなっている。
一方、図15に示す基板20の下面(裏面)12b側には、複数のデバイス領域20aのそれぞれに、平面視において、四辺形を成す端子配置領域11aが形成されている。本実施の形態では、デバイス領域20aの下面12b全体が端子配置領域11aとなっているため、デバイス領域20aと端子配置領域11aの平面形状は一致している。また、端子配置領域11aには、それぞれ複数の端子11が形成されている。なお、端子配置領域11aにおける各端子11の配置については、既に図5を用いて説明したので、重複する説明は省略する。
図14〜図16に示す基板20は、例えば以下のように製造する。まず、テープ状に形成されたテープ基材21を準備して、テープ基材21の下面14b側に銅箔を、接着材(図16に示す接着層15に相当する)を介して貼り付ける。この銅箔は、例えば図8に示す銅箔11cに相当し、薄い(例えば35μm)シート状に形成されている。次に、基板20の下面12b側にエッチング処理を施し、銅箔が、例えば、図15に示すような平面パターンとなるようにパターニングする。この時、銅箔が取り除かれた領域では、銅箔を接着固定する接着材も取り除かれ、図16に示すようにテープ基材21の下面14bが露出する。次に、図14に示すように、複数のデバイス領域20aのそれぞれに、複数の貫通孔19を形成し、銅箔を露出させる。この貫通孔19は、テープ基材21の上面14aから銅箔の上面に向かって形成し、接着材も貫通することで、銅箔の上面を露出させることができる。次に、銅箔の表面にめっき膜(例えば図8に示すめっき膜11d、11e)を形成する。めっき膜は、例えば電解めっきにより形成する。なお、電解めっきを行う場合、電気を供給する給電線が必要となるが、図15では給電線の図示を省略している。給電線は、例えば、端子配置領域11aの周囲を囲むように配置することで、電解めっきを行うことができる。電解めっきを行う場合、めっき膜を形成した後で、給電線を切断することで、それぞれ独立して形成された複数の端子11を形成することができる。
2.半導体チップ準備工程;
また、図13に示す半導体チップ準備工程(S2)として、図9に示す半導体チップ16を準備する。本工程では、複数のチップ領域を有し、例えば、シリコンからなる半導体ウエハ(図示は省略)を準備する。その後、半導体ウエハのダイシングラインに沿って、ダイシングブレードを走らせて(図示は省略)半導体ウエハを分割し、図9に示す半導体チップ16を複数個取得する。なお、図9に示すスタッドバンプ18eは、半導体ウエハをダイシングする前に予め形成しておくこともできるが、ワイヤボンディング工程と同じ装置を用いて形成できるため、本実施の形態では、後述するワイヤボンディング工程において形成する。
3.ダイボンディング工程;
次に、図13に示すダイボンディング工程(S3)について説明する。図17は、図14のJ部に相当する領域において、基板上に半導体チップを搭載した状態を示す拡大平面図である。また、図18は図16に示す基板上に半導体チップを搭載した状態を示す拡大断面図である。
本工程では、半導体チップ16をチップ搭載領域12c上に搭載(接着)する(チップ搭載工程)。図18に示すように、本実施の形態では、半導体チップ16の裏面16bが、チップ搭載領域12cの上面12aと対向するように、ダイボンド材17を介してチップ搭載領域12c上に搭載する(フェイスアップ実装)。また、図17に示すように、半導体チップ16はデバイス領域20aの中央部に、主面16aの各辺が、デバイス領域20aの各辺に沿って配置されるように配置する。
本実施の形態では、例えば、エポキシ系の熱硬化性樹脂であるダイボンド材17を介して半導体チップ16を搭載するが、ダイボンド材17は、硬化(熱硬化)させる前には流動性を有するペースト材である。このようにペースト材をダイボンド材として用いる場合には、まず、チップ搭載領域12c上に、ダイボンド材17を塗布し、その後、半導体チップ16の裏面16bを基板20の上面12aに接着する。そして、接着後に、ダイボンド材17を硬化させる(例えば熱処理を施す)と、図18に示すように、半導体チップ16はダイボンド材17を介してチップ搭載領域12c上に固定される。
なお、本実施の形態では、ダイボンド材17に、熱硬化性樹脂からなるペースト材を用いる実施態様について説明したが、種々の変形例を適用することができる。例えば、ペースト材ではなく、両面に接着層を備えるテープ材(フィルム材)である接着材を、予め半導体チップ16の裏面16bに貼り付けておき、テープ材を介して半導体チップ16をチップ搭載領域12c上に搭載しても良い。
4.ワイヤボンディング工程;
次に、図13に示すワイヤボンディング工程(S4)について説明する。図19は、ワイヤの先端にボール部を形成した状態を示す拡大断面図、図20は、図19に示すボール部を半導体チップのボンディングパッドに接合した状態を示す拡大断面図、図21は、図20に示すワイヤを切断し、スタッドバンプを形成した状態を示す拡大断面図である。また、図22は、図17に示すボンディングパッドと端子を、ワイヤを介して電気的に接続した状態を示す平面図である。また、図23は、正ボンディング方式のワイヤボンディング工程において、図20に続く工程を示す拡大断面図、図24は、正ボンディング方式のワイヤボンディング工程において第2ボンド側の端子にワイヤを接合した状態を示す拡大断面図である。また、図25は、逆ボンディング方式のワイヤボンディング工程において、図19に続く工程を示す拡大断面図、図26は、逆ボンディング方式のワイヤボンディング工程において第2ボンド側のスタッドバンプにワイヤを接合した状態を示す拡大断面図である。
本工程では、まず、図17に示す複数のボンディングパッド16cのうち、逆ボンディング方式によりワイヤボンディングするボンディングパッド16fの表面に、図21に示すスタッドバンプ18eを形成する。スタッドバンプ18eは、ワイヤボンディング技術を応用して形成することができる。
まず、図19に示すように、キャピラリ25の先端から突出したワイヤ26の一部を放電する。これにより、ワイヤ26の一部(先端、端部)にボール部(ボール状の電極)26aを形成する。次に、図20に示すように、ワイヤ26の先端(端部)に形成されたボール部26aをボンディングパッド16fの表面に接続(接合)する。この時、キャピラリ25の上方に配置されたクランパ25aでワイヤ26を挟んで固定した状態で、キャピラリ25の先端でボール部26aに荷重を加えている。また、本実施の形態では、図示しないヒートステージにより、半導体チップ16(ボンディングパッド16cを含む)を温めることにより接合強度を向上させることができる。さらに、キャピラリ25に超音波を印加することにより、さらにボール部26aとボンディングパッド16cを強固に接合することができる。ここまでは、所謂、正ボンディング方式によりワイヤボンディングを行う場合の第1ボンド側(ボンディングパッド側)に対する工程と同様である。スタッドバンプ18eを形成する場合には、次に、図20に示すボール部26aの上端をキャピラリ25の先端で切断し、図21に示すスタッドバンプ(バンプ電極)18eが得られる。本工程では、図17に示す複数のボンディングパッド16cのうち、ボンディングパッド16fにスタッドバンプ18eを形成し、ボンディングパッド16gには形成しない。
スタッドバンプ18eを形成した後、図22に示すように半導体チップ16の複数のボンディングパッド16cと複数の端子11とを、複数のワイヤ18を介してそれぞれ電気的に接続する。本実施の形態では、正ボンディング方式で接続するワイヤ18bと、逆ボンディング方式で接続するワイヤ18aとを有しているが、まず、正ボンディング方式について説明する。なお、正ボンディング方式の場合、図20に示す工程までは、スタッドバンプを形成する工程と共通するので、重複する説明は省略する。
正ボンディング方式によるワイヤボンディング工程では、図20に示すように、ボール部26aをボンディングパッド16cの表面に接続(接合)した後、図23に示すように、クランパ25aを緩め(開放、ワイヤ26をクランプしない状態)、ワイヤ26を送り出しながらキャピラリ25をボンディングパッド16cの上方に向かって移動させる。そして、ある程度、キャピラリ25を上方に移動させた後、図24に示す第2ボンド側となる端子11のボンディング領域11bに向かって移動させる。そして、ワイヤ26の一部が端子11に到達した後、クランパ25aで再度クランプし、キャピラリ25の先端でワイヤ26の他方の一部(上記端部とは異なる他部)を第2ボンド側となる端子11の表面に擦り付ける(潰しながら引きちぎる)ことで、端子11に接続されたワイヤ18bを形成する。このような接合方式で形成されたワイヤ18bの第2ボンド側の接合部周辺では、ワイヤ18bの径よりも薄い肉厚のネック部18cが形成されている。
本実施の形態では、前記したように、封止樹脂13の厚さを厚くすることができないため、ワイヤ18bを確実に保護する観点から正ボンディング方式のワイヤループ高さが低くなるようにしている。しかし、上記したように、第1ボンド側に接合した後は、キャピラリ25を接合部の上方に移動させなければ、ワイヤボンディング不良の原因となる。このため、図7に示すボンディングパッド16cの表面からワイヤ18bの頂点(最高到達点)までの高さ(ワイヤループ高さ)は150μmとしている。
次に、逆ボンディング方式について説明する。なお逆ボンディング方式の場合にも、図19に示すように、第1ボンド側に接合するワイヤ26の端部にボール部26aを形成する点は同様である。従って、重複する説明は省略する。
逆ボンディング方式では、図25に示すように、ワイヤ26の先端(一方の端部)に形成されたボール部26aを端子11のボンディング領域11bの表面に接続(接合)する。この時、キャピラリ25の上方に配置されたクランパ25aでワイヤ26を挟んで固定した状態で、キャピラリ25の先端でボール部26aに荷重を加えている。また、本実施の形態では、図示しないヒートステージにより、基板12(端子11を含む)を温めることにより接合強度を向上させることができる。さらに、キャピラリ25に超音波を印加することにより、さらにボール部26aとボンディングパッド16cを強固に接合することができる。図11を用いて説明したボール部18dはこのようにして形成される。
次に、図示は省略するが、正ボンディング方式と同様に、クランパ25aを緩め(開放、ワイヤ26をクランプしない状態)、ワイヤ26を送り出しながらキャピラリ25を端子11の上方に向かって移動させる。そして、ある程度(本実施の形態では図26に示す半導体チップ16のパッシベーション膜16eの上面よりも高い位置)、キャピラリ25を上方に移動させた後、図26に示す第2ボンド側となるボンディングパッド16f上に形成されたスタッドバンプ18eに向かって移動させる。
そして、ワイヤ26の一部がスタッドバンプ18eに到達した後、クランパ25aで再度クランプし、キャピラリ25の先端でワイヤ26の他方の一部(上記端部とは異なる他部)を第2ボンド側となるスタッドバンプ18eの表面に擦り付ける(潰しながら引きちぎる)ことで、ボンディングパッド16fにスタッドバンプ18eを介して接続されたワイヤ18aを形成する。つまり、ワイヤ18aは、ワイヤ18aと別体で形成されたスタッドバンプ18eを介して、ボンディングパッド16fと電気的に接続する。
このように、逆ボンディング方式を採用したワイヤ18aの第1ボンド側の接合部には、図24に示すようなワイヤ18の径よりも厚さの薄いネック部18cが形成されないため、ワイヤ18aの断線を防止ないしは抑制することができる。また、特に断線が発生し易い、図22に示す半導体チップ16の角部から四辺形を成す端子配置領域11aのコーナ部に向かって形成されるワイヤ18aについて選択的に逆ボンディング方式を採用することにより、部品点数の増加や製造効率の低下を抑制しつつ、かつ、ワイヤ18の破断を効果的に防止ないしは抑制している。
また、本実施の形態では、1つの半導体チップ16に対して、正ボンディング方式と逆ボンディング方式の2種類のワイヤボンディング方式を適用する。しかし、スタッドバンプ18eを予め形成しておくことにより、1台のワイヤボンディング装置で連続的に処理する事が出来る。
ところで、逆ボンディング方式を採用した場合、上記に加え、ワイヤループ高さを低減できるというメリットがある。例えば、本実施の形態では、図10に示すボンディングパッド16cの表面からワイヤ18aの頂点(最高到達点)までの高さ(ワイヤループ高さ)は50μm程度とすることができる。つまり、正ボンディング方式を採用したワイヤ18bよりもワイヤループ高さを低くする(例えば本実施の形態では、3分の1程度)ことができる。このように、逆ボンディングを行う事によりワイヤループ高さを低くすることができるメリットに着目した実施態様については、実施の形態2で説明する。
5.封止工程;
次に、図13に示す封止工程(S5)について説明する。図27は、図22に示す基板上に封止樹脂を形成した状態を示す拡大平面図、図28は、図27に示すK−K線に沿った断面において、基板を成形金型でクランプした状態を示す拡大断面図である。また、図29は、図14に示す各デバイス領域に封止樹脂が形成された状態を示す拡大平面図である。
本工程では、図27に示すように半導体チップ16、複数のワイヤ18、および複数の端子11(詳しくは端子11のボンディング領域が露出する貫通孔19)を封止樹脂13で封止する。
一般に、半導体チップ等を封止する方法としては、熱硬化性樹脂を加熱室(ポット部)で軟化(可塑化)させ、加熱した成形金型のキャビティ内に圧入して成形し、その後加熱硬化させる、所謂トランスファモールド方式がある。また、別の方法として、液状の樹脂を封止する領域に滴下した後、加熱硬化させて封止樹脂を形成する、所謂、ポッティング方式がある。トランスファモールド方式により形成した樹脂は、ポッティング方式により形成された樹脂よりも硬く、外力(特に点荷重)が加わった時に、半導体チップ16を外力による破壊から保護する観点からは、トランスファモールド方式の方が好ましい。このため、本実施の形態では、トランスファモールド方式を採用している。
トランスファモールド方式による封止工程では、まず、図28に示す成形金型30を準備する(金型準備工程)。成形金型30は、下面(金型面)31a、および下面31aに形成されたキャビティ(凹部、窪み部)31bを有する上金型(金型)31と、この上金型31の下面(金型面)31aと対向する上面(金型面)32aを有する下金型(金型)32とを備えている。図28は、拡大断面図なので、1個のキャビティ31bを示しているが、上金型31のキャビティ31bは基板20のデバイス領域20a毎に形成されている。図示は省略するが、各キャビティ31bは、4つの角部が面取りされた略四角形の平面形状(矩形状、四辺形)を成す。
また、図示は省略するが、上金型31には、キャビティ31bへの封止用樹脂の供給口であるゲート部およびゲート部とは異なる位置に配置されるエアベント部が、それぞれ形成されている。封止用樹脂の供給方式は、キャビティ31bの天面側から封止用樹脂を供給するトップゲート方式、あるいはキャビティ31bの側面から封止用樹脂を供給するサイドゲート方式を適用することができるが、本実施の形態では、例えばサイドゲート方式を採用している。
次に、成形金型30の下金型32上に基板20を配置する(基板配置工程)。ここで、下金型32と組み合わせる上金型31に形成されたキャビティ31bは、基板20の各デバイス領域20aよりも面積が狭く、デバイス領域20a(図27参照)の周縁部は、平面視において、キャビティ31bよりも外側に位置する。
次に、上金型31と下金型32の距離を近づけて、図28に示すように基板20を上金型31と下金型32でクランプする(クランプ工程)。これにより、封止樹脂13(図27参照)を形成する領域の周囲では、上金型31(上金型31の下面31a)と、基板20の上面12aが密着する。また、下金型32(下金型32の上面32a)と、基板20の下面12bが密着する。本実施の形態では、キャビティ31bは、基板20の各デバイス領域20a(図27参照)よりも面積(外形サイズ)が狭い(小さい)ので、デバイス領域20aにおける表面の一部(キャビティ31bよりも外側の領域)は、上金型31の下面31aと密着する。
次に、キャビティ31b内に封止用樹脂(硬化前の封止樹脂)を供給し、これを硬化させることにより封止樹脂13(図27参照)を形成する(封止体形成工程)。本工程では、図示しないポット部に配置された樹脂タブレットを加熱軟化させて、ゲート部(図示は省略)からキャビティ31b内に封止用樹脂を供給する。樹脂タブレットは、例えば熱硬化性樹脂であるエポキシ系の樹脂からなり、硬化温度よりも低い温度では、加熱することにより軟化して、流動性が向上する特性を有している。したがって、例えば図示しないプランジャで軟化した樹脂タブレットを押しこむと、封止用樹脂が成形金型30に形成されたゲート部(図示は省略)からキャビティ31b内に流れ込む。キャビティ31b内の気体は、封止用樹脂が流入する圧力によりエアベント部(図示は省略)から排出され、キャビティ31b内は、封止用樹脂で満たされる。この結果、基板20の上面12a側に搭載された半導体チップ16および複数のワイヤ18は、封止用樹脂で封止される。またこの時、図27に示す基板20の端子11(詳しくは貫通孔19内において露出するボンディング領域)も封止される。その後、キャビティ31b内を加熱することにより、封止用樹脂を加熱硬化(仮硬化)させて、図27に示す封止樹脂13を形成する。
次に、前記した封止体形成工程で用いた成形金型30から複数の封止樹脂13が形成された基板20を取り出す(基板取り出し工程)。本工程では、ゲート部内の封止用樹脂が硬化したゲートレジン(ゲート内樹脂)をキャビティ31b内の封止樹脂13と分割(ゲートブレイク)した後、上金型31と下金型32を引き離して、基板20を取り出す。
次に、成形金型30から取り出した基板20をベーク炉(図示は省略)に搬送し、再び基板20を熱処理する。成形金型30内で加熱された封止用樹脂は、樹脂中の硬化成分の半分以上(例えば約70%程度)が硬化する、所謂、仮硬化と呼ばれる状態となる。この仮硬化の状態では、樹脂中の全ての硬化成分が硬化している訳ではないが、半分以上の硬化成分が硬化しており、この時点で半導体チップ16やワイヤ18は封止されている。しかし、封止樹脂13の強度の安定性などの観点からは全ての硬化成分を完全に硬化させることが好ましいので、ベーク工程で、仮硬化した封止樹脂13を再度加熱する、所謂、本硬化を行う。このように、封止用樹脂を硬化させる工程を2回に分けることにより、次に成形金型30に搬送される次の基板20に対して、いち早く封止工程を施すことができる。このため、製造効率を向上させることができる。
上記の封止工程を施すことで、複数のデバイス領域20aのそれぞれにおける表面の一部(基板20の上面12aにおける周縁部)が露出するように、半導体チップ16、複数のワイヤ18を封止する封止樹脂(封止体)13が図29に示すように基板20の各デバイス領域20aに形成される。
図1に示すように、カード本体2内に埋め込む半導体装置10は、図29に示す基板20をデバイス領域20a毎に分割することにより得られるが、次に説明する個片化工程は、別の事業所、あるいは別の事業者が行う場合もある。この場合には、図29に示す基板20が完成した段階で、外観検査や電気的試験など、必要な検査、試験を行い、出荷することとなる。
6.個片化工程;
次に、図13に示す個片化工程(S6)について説明する。本工程では、図29に示す基板20をデバイス領域20aに沿って切断し、複数のデバイス領域20aを分割する。これにより、図4に示す半導体装置10が得られる。切断方法は、特に限定されないが、例えば、図示しないパンチ(切断刃)とダイ(支持部材)を用いて、プレス加工により切断することができる。
(実施の形態2)
前記実施の形態では、ICカード1に発生した反りに起因して、半導体装置10が破壊する原因、およびその解決手段について説明した。しかし、ICカード1に加わる外力としては、反りを発生させるような外力の他、点荷重や線荷重など、局所的に荷重が加わる場合もある。本実施の形態では、局所的に外力が加わった場合について、半導体装置10が破壊する原因、およびその解決手段について説明する。
図30は、図4に示す半導体装置の変形例である本実施の形態の半導体装置において、応力が集中し易い箇所を模式的に示す平面図、図31は図30に示す封止樹脂を取り除いた状態で基板の上面側の内部構造を示す平面図である。また、図32は図30のL−L線に沿った拡大断面図である。
前記実施の形態1で説明した図4を参照して説明すると、半導体チップ16のボンディングパッド(電極)16cと端子(電極)11とを電気的に接続するワイヤ18を、正ボンディング方式を用いて形成する場合、半導体チップ16のボンディングパッド16cが第1ボンド側となる。そのため、封止樹脂(封止体)13の厚さが薄い場合には、半導体チップ16のボンディングパッド16c上に形成されるワイヤ18の一部(頂点)から封止樹脂13の表面までの間隔が小さくなる。例えば、前記実施の形態1で説明した半導体装置10では、半導体チップ16の厚さ(230μm)が封止樹脂13の厚さ(440μm)の半分以上である。このため、図4に示すワイヤ18bと封止樹脂13の表面までの間隔は、ワイヤループ高さを極力低く抑えても40μm程度である。図31に示す半導体装置33においても同様に、半導体チップ16の厚さ(230μm)が封止樹脂13の厚さ(440μm)の半分以上である。このため、正ボンディング方式を適用したワイヤ18bについては、ワイヤループ高さを極力低く抑えても40μm程度となる。
ここで、図30に示す半導体装置33のように、平面形状が四辺形から成る封止樹脂13を有するパッケージに点荷重や線荷重などの局所的な荷重を印加した場合、その応力は、封止樹脂の中央部33aに集中する。そして平面視において、封止樹脂13の中央部33aに近い位置、あるいは、封止樹脂13の各辺の中心を結ぶ中心線(仮想線)33bに沿って封止樹脂13にクラックが発生し易くなる。この時、中心線33bと重なる領域における封止樹脂13の厚さが大きければ、中央部33aに応力が集中してもクラックの発生を抑制できるが、図31に示すように半導体チップ16のボンディングパッド16hがこの領域に配置されている場合には、上記したように、ワイヤ18が形成される分だけ、封止体の厚さが薄くなってしまう。そのため、応力に耐えられず、クラックが発生してしまう。
また、前記実施の形態1で説明したように、本実施の形態でも、封止樹脂13はトランスファモールド方式により形成している。トランスファモールド方式により形成された樹脂は、ポッティング方式により形成された樹脂よりも硬いため、半導体チップ16の外力による破壊を防止する観点からは好適であるが、抗折強度はポッティング方式よりも低い。このため、一旦クラックが入ると、そのクラックは進展し易い。
また、前記実施の形態1と同様に、本実施の形態でも、ワイヤ18の材料として金(Au)を使用している。そのため、ワイヤ18と封止樹脂13を構成する樹脂との密着力は、ほぼ0に等しく、クラックが発生すると、このワイヤ18に沿ってクラックが広範囲に亘って進展してしまう。このように、封止樹脂13にクラックが発生し、そのクラックが広範囲に進展すると、封止樹脂13内の半導体チップ16やワイヤ18を十分に保護できなくなる。
そこで、本願発明者は、封止樹脂13のクラック発生を抑制し、半導体装置の信頼性を向上させる技術について検討した。以下図面に基づいて説明する。なお、本実施の形態では、前記実施の形態1で説明した半導体装置10、およびその製造方法との相違点を中心に説明し、共通する部分は、説明を省略する。
図31に示す半導体装置33と図4に示す半導体装置10の相違点は、平面視において、封止樹脂13の中央部33aに最も近い位置に配置されるボンディングパッド16c(図31に示すボンディングパッド16h)が逆ボンディング方式で形成されている点である。図32は、図31に示すボンディングパッド16hに接続されるワイヤ18aに沿った方向の断面構造を示している。
図31に示す複数のボンディングパッド16cのうち、封止樹脂13の成す四辺形の中央部33aに最も近い位置に配置されるボンディングパッド16hには、逆ボンディング方式で接続されるワイヤ18aが接続されている。つまり、図32に示すように、第1ボンド側として、端子11(リセット端子RST)のボンディング領域11bにワイヤ18の一方の端部が接合されている。また、第2ボンド側として、半導体チップ16のボンディングパッド16hに、ワイヤ18aの他方が、スタッドバンプ18eを介して接続されている。なお、図32に示すワイヤ18aは、図10に示すワイヤ18aよりも長さが短い点を除き同様であるため、詳細な構造の説明、および製造方法の説明は省略する。
このように、封止樹脂13の中央部33aに最も近い、ボンディングパッド16hを逆ボンディングすることにより、ワイヤループ高さを低くすることができる。図31において、ボンディングパッド16hよりも封止樹脂13の中央部33aから遠い位置に配置されるボンディングパッド16gには、前記実施の形態で説明した図6および図7に示すように正ボンディング方式で接続されるワイヤ18bが接続されている。ボンディングパッド16gに接続されるワイヤ18bは、端子配置領域11aの辺部に向かって延びているため、曲げ変形した場合の断線の懸念が小さいからである。
そして、逆ボンディング方式とすることで、図32に示すワイヤ18aのワイヤループ高さを低減した結果、封止樹脂13の上面(表面)13aからワイヤ18aの頂点(最高到達点)までの間隔T1は、図7に示す封止樹脂13の上面(表面、半導体チップ16の主面16aと同じ側に位置する面)13aからワイヤ18bの頂点(最高到達点)までの間隔T2よりも大きく(広く)することができる。例えば、本実施の形態では、図7に示す間隔T2が40μm程度であるのに対し、図32に示す間隔T1は140μm程度となっている。
このため、半導体装置33に点荷重や線荷重などの局所的な荷重が印加され、封止樹脂13の中央部33aに応力が集中した場合であっても、中心線33bと重なる領域における封止樹脂13の厚さを大きくすることができるのでクラックの発生を抑制できる。
また、本実施の形態では、ワイヤループ高さを低くすることにより、中心線33bと重なる領域における封止樹脂13の厚さ(封止体13の上面13aとワイヤ18aとの間隔T1)を大きくしているので、封止樹脂13の厚さの増大を抑制できる。例えば、図32に示す本実施の形態のように封止樹脂13の厚さ(上面13aから基板12の上面12aまでの厚さ:440μm)を、半導体チップ16の厚さ(230μm)の2倍未満に抑えても、クラックの発生を抑制することができる。このため、図3に示すカード本体2の凹部3内に収容することができる。また、また、第2の凹部3bの底面3dと、封止樹脂13の上面13aの間に、中空空間5を形成することができる。
また、本実施の形態では、中心線33bと重なる領域における封止樹脂13の厚さを大きくすることにより、クラックの発生を抑制するので、封止樹脂13をトランスファモールド方式で形成しても、クラックの発生を抑制することができる。つまり、局所的な荷重が印加された場合であっても、ポッティング方式よりも硬い封止樹脂13自体に発生するクラックを抑制しつつ、かつ、半導体チップ16の破壊を抑制することができる。
(実施の形態3)
本実施の形態では、前記実施の形態2で説明した半導体装置33の変形例として、局所的な荷重が印加された場合に、封止樹脂13にクラックが発生することを、さらに効果的に抑制する技術について説明する。なお、本実施の形態では、前記実施の形態2で説明した半導体装置33との相違点を中心に説明し、共通する部分は、説明を省略する。図33は、図31に示す半導体装置の変形例である本実施の形態の半導体装置の上面側の内部構造を示す平面図である。
図33に示す半導体装置35と図31に示す半導体装置33の相違点は、平面視において、封止樹脂13の中央部33aに最も近い位置に配置されるボンディングパッド16c(図33に示すボンディングパッド16h)およびこれに接続されるワイヤ18aの位置である。すなわち、半導体装置35では、ボンディングパッド16hおよびこれに接続されるワイヤ18aが中心線33bと重ならない位置に配置されている。言い換えれば、中心線33bは、中央部33aに最も近い、ボンディングパッド16hとボンディングパッド16hの次に中央部33aに近い、ボンディングパッド16gの間に配置されている。また、中心線33bは、ボンディングパッド16hに接続されるワイヤ18aと、ボンディングパッド16gに接続されるワイヤ18bの間に配置されている。
前記実施の形態2で説明したように、封止樹脂13の各辺の中心を結ぶ中心線(仮想線)33bに沿って封止樹脂13にクラックが発生し易くなる。したがって、図33に示す半導体装置35のように、中央部33aに最も近い、ボンディングパッド16h、およびこれに接続されるワイヤ18aを中心線33bと重ならないように配置することにより、封止樹脂13にクラックが発生することを、さらに効果的に抑制することができる。中心線33bと重なる領域の封止樹脂13の厚さを一層厚くすることができるからである。
また、本実施の形態では、特にクラックに対する影響が大きい、ボンディングパッド16h、およびこれに接続されるワイヤ18hについて説明したが、図33に示すように全てのボンディングパッド16cおよびワイヤ18を中心線33bと重ならないように配置することが、より好ましい。
(実施の形態4)
本実施の形態では、前記実施の形態2で説明した半導体装置33の別の変形例について説明する。なお、本実施の形態では、前記実施の形態2で説明した半導体装置33との相違点を中心に説明し、共通する部分は、説明を省略する。図34は、図31に示す半導体装置の別の変形例である本実施の形態の半導体装置の上面側の内部構造を示す平面図である。
図34に示す半導体装置36と図31に示す半導体装置33の相違点は、基板12上における半導体チップ16の搭載位置である。半導体装置36では、基板12(基材14)の上面12a(上面14a)において、基板12(端子配置領域11a)が有する四辺のうち、1つの辺に寄せて搭載している。一方、封止樹脂13は、基板12の中央部に形成している。この結果、図34に示すように、全てのボンディングパッド16cおよびワイヤ18を中心線33bと重ならないように配置することができる。
つまり、前記実施の形態3では、半導体チップ16の主面16a上におけるボンディングパッド16cのレイアウトを変更して、ボンディングパッド16hを中心線33bと重ならない位置に配置した。本実施の形態では、半導体チップ16と封止樹脂13の位置関係をずらすことにより、半導体チップ16の主面16a上におけるボンディングパッド16cのレイアウトを変更すること無く、ボンディングパッド16hを中心線33bと重ならない位置に配置することができる。
本実施の形態のように、基板12の上面12aにおける半導体チップ16の搭載可能領域に余裕がある場合には、前記実施の形態3のように、主面16a上におけるボンディングパッド16cのレイアウトを変更した結果、主面16aのサイズが若干大きくなった場合であっても、搭載する事ができる。しかし、半導体チップ16の汎用性を考慮した場合、ボンディングパッド16cのレイアウトを変更したことにより、他の製品に半導体チップ16を搭載できなくなる場合がある。本実施の形態によれば、主面16a上におけるボンディングパッド16cのレイアウト変更を伴わないため、半導体チップ16の汎用性が損なわれない。
また、本実施の形態では、中心線33bが、ボンディングパッド16hと、クロック端子CLKに接続されるボンディングパッド16cの中間に配置されるように、半導体チップ16の搭載位置を寄せている。この場合、例えば、ボンディングパッド16hに接続されるワイヤ18を正ボンディング方式で接続した場合であっても、局所的な荷重が印加されたことによる封止樹脂13のクラックを、前記実施の形態1で説明した半導体装置10よりは抑制することができる。
本実施の形態では、半導体チップ16の搭載位置をずらすことにより、半導体チップ16の4つの角部にそれぞれ配置されるボンディングパッド16jに接続されるワイヤ18が、それぞれ半導体チップ16の主面16aの対角線方向に沿って延びることとなる。
前記実施の形態1〜前記実施の形態3では、端子配置領域11aのコーナ部に形成された端子11(電源電位端子VCCおよび基準電位端子GND)と接続されるワイヤ18が、半導体チップ16の主面16aの対角線方向に沿って延び、その他の端子11に接続されるワイヤ18は、主面16aの辺に沿って延びる態様について説明した。しかし、本実施の形態のように、コーナ部に形成された端子11の間に形成される端子11(クロック端子CLKおよびデータ端子I/O)に接続されるワイヤ18が、半導体チップ16の主面16aの対角線方向に沿って延びる場合がある。この場合には、前記実施の形態1で説明した面外方向の変形(反り)に起因するワイヤ18の断線を防止する観点から、クロック端子CLKおよびデータ端子I/Oに接続されるワイヤ18を逆ボンディング方式で接続することが好ましい。
ただし、この場合、前記実施の形態1で説明した半導体装置10と比較して、部品点数が増加する。また、製造工程において、スタッドバンプ18eを形成する工程が追加となるため製造効率が低下する。
また、半導体チップ16の主面16aの中央部と封止樹脂13の中央部をずらすことにより、半導体チップ16の周囲に配置される封止樹脂13のバランスが一定でなくなる。このため、ずらす程度によっては、前記実施の形態1で説明したように封止樹脂13と半導体チップ16の線膨張係数の違いに起因して偏った反りが発生する懸念がある。
したがって、これらの観点からは、前記実施の形態2または前記実施の形態3で説明した態様の方が好ましい。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
例えば、前記実施の形態1〜前記実施の形態4では、本願発明者が具体的に検討した、小型の半導体チップ16(半導体チップの長辺の長さが、長辺にそって配置される端子の辺の2倍以下)について説明したが、これよりも大型の半導体チップに適用することもできる。図35は図31に示す半導体装置の別の変形例である半導体装置の上面側の内部構造を示す平面図である。
図35に示す半導体装置37が有する半導体チップ38は、図31に示す半導体チップ16よりも平面サイズが大きい。このように平面サイズが大きい、半導体装置37の場合、ボンディングパッド16cに接続される全てのワイヤ18が端子配置領域11aの辺部に向かって形成される場合もある。一方、平面視において、封止樹脂13の中央部33aに最も近い位置に配置されるボンディングパッド16hが封止樹脂13の中心線33bと重なる位置に配置されている。
このような場合には、ボンディングパッド16hに接続されるワイヤ18を逆ボンディング方式で接続するワイヤ18aとし、その他のボンディングパッド16cに接続されるワイヤ18を、正ボンディング方式で接続するワイヤ18bとすることもできる。
本発明は、ICカード、およびICカードに組み込まれる半導体装置に利用可能である。
1 ICカード
2 カード本体
2a 表面
3 凹部
3a 第1の凹部
3b 第2の凹部
3c 底面
3d 底面
4 接着材
5 中空空間
6、7 矢印
10 半導体装置
11 端子(電極、外部端子)
11a 端子配置領域
11aA 第1辺
11aB 第2辺
11aC 第3辺
11aD 第4辺
11aa 第1コーナ部
11ab 第2コーナ部
11ac 第3コーナ部
11ad 第4コーナ部
11b ボンディング領域
11c 銅箔
11d、11e めっき膜
12 基板
12a 上面
12b 下面
12c チップ搭載領域
13 封止樹脂(封止体)
13a 上面
14 基材
14a 上面
14b 下面
15 接着層
16 半導体チップ
16a 主面(第1主面)
16aA 第1辺
16aB 第2辺
16aC 第3辺
16aD 第4辺
16aa 第1角部
16ab 第2角部
16ac 第3角部
16ad 第4角部
16b 裏面(第2主面)
16c、16f、16g、16h、16j ボンディングパッド(パッド、電極)
16d めっき膜
16e パッシベーション膜
17 ダイボンド材(接着材、接着層)
18、18a、18b ワイヤ
18c ネック部
18d ボール部(ボール状の電極)
18e スタッドバンプ(バンプ電極)
19 貫通孔
20 基板
20a デバイス領域
20b 枠部
21 テープ基材
25 キャピラリ
25a クランパ
26 ワイヤ
26a ボール部(ボール状の電極)
30 成形金型
31 上金型
31a 下面
31b キャビティ
32 下金型
32a 上面
33、35、36、37 半導体装置
33a 中央部
33b 中心線
38 半導体チップ
CLK クロック端子
GND 基準電位端子
RST リセット端子
VCC 電源電位端子
I/O データ端子
NC1 第1の予備端子
NC2 第2の予備端子
NC3 第3の予備端子
T1、T2 間隔

Claims (24)

  1. 以下の工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法:
    (a)上面、および前記上面とは反対側の下面を有する基材と、前記基材の前記下面において、平面形状が四角形から成る端子配置領域に接着層を介して固定された複数の端子と、前記複数の端子のそれぞれの一部が前記基材から露出するように前記基材に形成された複数の貫通孔と、を備えた基板を準備する工程;
    (b)第1主面、前記第1主面に形成された複数のボンディングパッド、および前記第1主面とは反対側の第2主面を有する半導体チップを、ダイボンド材を介して前記基材の前記上面に搭載する工程;
    (c)前記半導体チップの前記複数のボンディングパッドと前記複数の端子とを、複数のワイヤを介してそれぞれ電気的に接続する工程;
    (d)前記半導体チップ、前記複数のワイヤ、および前記複数の貫通孔を樹脂で封止する工程;
    ここで、
    前記複数の端子は、前記複数の貫通孔において、前記基材から露出する複数のボンディング領域を有しており、
    前記(c)工程は、前記複数のワイヤのうち、平面視において、前記半導体チップから、前記端子配置領域のコーナ部に向かう第1ワイヤを、以下のように形成する工程を含む、
    (c1)前記複数の端子のうちの第1端子の第1ボンディング領域に前記第1ワイヤの一方の端部を接合する工程;
    (c2)前記(c1)工程の後、前記半導体チップの前記複数のボンディングパッドのうちの第1ボンディングパッドに、前記第1ワイヤの前記端部とは異なる他部を接続する工程。
  2. 請求項1において、
    前記(c1)工程では、
    前記第1ワイヤの先端にボール部を形成し、前記第1ワイヤと一体に形成された前記ボール部を前記第1端子の第1ボンディング領域に接合することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 請求項2において、
    前記(c)工程は、
    前記(c1)工程の前に、前記第1ボンディングパッド上にバンプ電極を形成する工程を含み、
    前記(c2)工程では、
    前記第1ワイヤの前記他部を前記バンプ電極に接合することにより、前記バンプ電極を介して前記第1ボンディングパッドと接続することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 請求項3において、
    前記(c)工程には、前記複数のワイヤのうち、平面視において、前記半導体チップから、前記端子配置領域の辺部に向かう第2ワイヤを形成する工程を含み、
    前記第2ワイヤは、
    (c3)前記半導体チップの前記複数のボンディングパッドのうちの第2ボンディングパッドに、前記第2ワイヤの一方の端部を接合する工程と、
    (c4)前記(c3)工程の後、前記複数の端子のうちの第2端子の第2ボンディング領域に前記第2ワイヤの前記端部とは異なる他部を接合する工程と、
    を含んでいることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 請求項4において、
    前記第1ボンディング領域から前記半導体チップまでの距離は、前記第2ボンディング領域から前記半導体チップまでの距離よりも遠いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 請求項5において、
    前記第1ワイヤのワイヤ長は、前記第2ワイヤのワイヤ長よりも長いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  7. 請求項1において、
    前記樹脂から成る封止体は、平面視において、四辺形を成し、
    前記(c)工程には、前記複数のボンディングパッドのうち、前記封止体の成す四辺形の中央部に最も近い位置に配置される第2ボンディングパッドに接続される前記複数のワイヤのうちの第2ワイヤを形成する工程を含み、
    前記第2ワイヤは、
    (c3)前記複数の端子のうちの第2端子の第2ボンディング領域に前記第2ワイヤの一方の端部を接合する工程と、
    (c4)前記(c3)工程の後、前記半導体チップの前記第2ボンディングパッドに、前記第2ワイヤの前記端部とは異なる他部を接続する工程と、
    を含んでいることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  8. 請求項7において、
    前記(c)工程には、前記複数のボンディングパッドのうち、前記第2ボンディングパッドよりも前記封止体の成す四辺形の中央部から遠い位置に配置される第3ボンディングパッドに接続され、かつ、平面視において、前記半導体チップから、前記端子配置領域の辺部に向かう、前記複数のワイヤのうちの第3ワイヤを形成する工程を含み、
    前記第3ワイヤは、
    (c5)前記半導体チップの前記第3ボンディングパッドに、前記第3ワイヤの一方の端部を接合する工程と、
    (c6)前記(c5)工程の後、前記複数の端子のうちの第3端子の第3ボンディング領域に前記第3ワイヤの前記端部とは異なる他部を接合する工程と、
    を含んでいることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  9. 請求項8において、
    前記封止体は、前記半導体チップの前記第1主面と同じ側に位置する表面を有しており、
    前記封止体の前記表面から前記第2ワイヤの頂点までの第1の間隔は、前記封止体の前記表面から前記第3ワイヤの頂点までの第2の間隔よりも大きいことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  10. 請求項7において、
    前記封止体の厚さは、前記半導体チップの厚さの2倍未満であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  11. 請求項7において、
    前記(d)工程では、
    熱硬化性樹脂を軟化させた後、成形金型のキャビティ内に供給することにより、前記封止体を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  12. 請求項7において、
    前記第2ボンディングパッドおよび前記第2ワイヤは、前記封止体の有する四辺のうち、互いに対向する二辺の中心を結ぶ中心線と重ならないことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  13. 請求項12において、
    前記(b)工程では、
    前記基材の前記上面において、前記端子配置領域が有する四辺のうちの一辺に寄せて前記半導体チップを搭載し、
    前記(d)工程では、
    前記基材の前記上面において、前記端子配置領域の中央部に前記封止体を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  14. 以下の工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法:
    (a)上面、および前記上面とは反対側の下面を有する基材と、前記基材の前記下面に、接着層を介して固定された複数の端子と、前記複数の端子のそれぞれの一部が前記基材から露出するように前記基材に形成された複数の貫通孔と、を備えた基板を準備する工程;
    (b)平面視において四角形の平面形状を成す第1主面、前記第1主面に形成された複数のボンディングパッド、および前記第1主面とは反対側の第2主面を有する半導体チップを、ダイボンド材を介して前記基材の前記上面に搭載する工程;
    (c)前記半導体チップの前記複数のボンディングパッドと前記複数の端子とを、複数のワイヤを介してそれぞれ電気的に接続する工程;
    (d)前記半導体チップ、前記複数のワイヤ、および前記複数の貫通孔を樹脂で封止する工程;
    ここで、
    前記複数の端子は、前記複数の貫通孔において、前記基材から露出する複数のボンディング領域を有しており、
    前記(c)工程は、前記複数のワイヤのうち、平面視において、前記半導体チップの角部に形成された第1ボンディングパッドから、前記半導体チップの前記第1主面の対角線方向に沿って延びる第1ワイヤを、以下のように形成する工程を含む、
    (c1)前記複数の端子のうちの第1端子の第1ボンディング領域に前記第1ワイヤの一方の端部を接合する工程;
    (c2)前記(c1)工程の後、前記半導体チップの前記複数のボンディングパッドのうちの前記第1ボンディングパッドに、前記第1ワイヤの前記端部とは異なる他部を接続する工程。
  15. 基材、前記基材の下面において、平面形状が四辺形から成る端子配置領域に接着層を介して固定された複数の端子、および前記複数の端子のそれぞれの一部が前記基材から露出するように前記基材に形成された複数の貫通孔、を備えた基板と、
    第1主面、前記第1主面に形成された複数のボンディングパッド、および前記第1主面とは反対側の第2主面を有し、ダイボンド材を介して前記基材の上面に搭載される半導体チップと、
    前記半導体チップの前記複数のボンディングパッドと前記複数の端子とを、それぞれ電気的に接続する複数のワイヤと、
    前記半導体チップ、前記複数のワイヤ、および前記複数の貫通孔を封止する封止体と、
    を含み、
    前記複数の端子は、前記複数の貫通孔において、前記基材から露出する複数のボンディング領域を有しており、
    前記複数のワイヤのうち、平面視において、前記半導体チップから、前記端子配置領域のコーナ部に向かう第1ワイヤは、
    前記複数の端子のうちの第1端子の第1ボンディング領域に接続される第1部分と、前記半導体チップの前記複数のボンディングパッドのうちの第1ボンディングパッドに接続される第2部分とを有しており、
    前記第1ワイヤの前記第1部分は、前記第1ワイヤと一体に形成された第1ボール部を介して前記第1ボンディング領域に電気的に接続され、
    前記第1ワイヤの前記第2部分は、前記第1ワイヤと別体で形成された第1バンプ電極を介して前記第1ボンディングパッドに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において、
    前記複数のワイヤのうち、平面視において、前記半導体チップから、前記端子配置領域の辺部に向かう第2ワイヤは、
    前記半導体チップの前記複数のボンディングパッドのうちの第2ボンディングパッドに、前記第2ワイヤの一方の端部が、前記第2ワイヤと一体に形成された第2ボール部を介して電気的に接続され、
    前記複数の端子のうちの第2端子の第2ボンディング領域に、前記第2ワイヤの前記端部とは異なる他部が接合されていることを特徴とする半導体装置。
  17. 請求項16において、
    前記第1ボンディング領域から前記半導体チップまでの距離は、前記第2ボンディング領域から前記半導体チップまでの距離よりも遠いことを特徴とする半導体装置。
  18. 請求項17において、
    前記第1ワイヤのワイヤ長は、前記第2ワイヤのワイヤ長よりも長いことを特徴とする半導体装置。
  19. 請求項15において、
    前記封止体は、平面視において、四辺形を成し、
    前記複数のボンディングパッドのうち、前記封止体の成す四辺形の中央部に最も近い位置に配置される第2ボンディングパッドに接続される前記複数のワイヤのうちの第2ワイヤは、
    前記複数の端子のうちの第2端子の第2ボンディング領域に、前記第2ワイヤの一方の端部が、前記第2ワイヤと一体に形成された第2ボール部を介して電気的に接続され、
    前記半導体チップの前記複数のボンディングパッドのうちの前記第2ボンディングパッドに、前記第2ワイヤの前記端部とは異なる他部が、前記第2ワイヤと別体で形成された第2バンプ電極を介し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。
  20. 請求項19において、
    前記複数のボンディングパッドのうち、前記第2ボンディングパッドよりも前記封止体の成す四辺形の中央部から遠い位置に配置される第3ボンディングパッドに接続され、かつ、平面視において、前記半導体チップから、前記端子配置領域の辺部に向かう、前記複数のワイヤのうちの第3ワイヤは、
    前記半導体チップの前記複数のボンディングパッドのうちの前記第3ボンディングパッドに、前記第3ワイヤの一方の端部が、前記第3ワイヤと一体に形成された第3ボール部を介して電気的に接続され、
    前記複数の端子のうちの第3端子の第3ボンディング領域に、前記第3ワイヤの前記端部とは異なる他部が接合されていることを特徴とする半導体装置。
  21. 請求項20において、
    前記封止体の表面から前記第2ワイヤの頂点までの第1の間隔は、前記封止体の表面から前記第3ワイヤの頂点までの第2の間隔よりも大きいことを特徴とする半導体装置。
  22. 請求項21において、
    前記封止体の厚さは、前記半導体チップの厚さの2倍未満であることを特徴とする半導体装置。
  23. 請求項19において、
    前記第2ボンディングパッドおよび前記第2ワイヤは、前記封止体の有する四辺のうち、互いに対向する二辺の中心を結ぶ中心線と重ならないことを特徴とする半導体装置。
  24. 請求項19において、
    前記半導体チップは、前記基材の前記上面において、前記端子配置領域が有する四辺のうちの一辺に寄せて搭載され、
    前記封止体は、前記基材の前記上面において、前記端子配置領域の中央部に形成されていることを特徴とする半導体装置。
JP2010076952A 2010-03-30 2010-03-30 半導体装置の製造方法および半導体装置 Pending JP2011210936A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010076952A JP2011210936A (ja) 2010-03-30 2010-03-30 半導体装置の製造方法および半導体装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010076952A JP2011210936A (ja) 2010-03-30 2010-03-30 半導体装置の製造方法および半導体装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011210936A true JP2011210936A (ja) 2011-10-20

Family

ID=44941688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010076952A Pending JP2011210936A (ja) 2010-03-30 2010-03-30 半導体装置の製造方法および半導体装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011210936A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014236056A (ja) * 2013-05-31 2014-12-15 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
JP2021033744A (ja) * 2019-08-27 2021-03-01 凸版印刷株式会社 Icモジュール

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014236056A (ja) * 2013-05-31 2014-12-15 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
CN104218017A (zh) * 2013-05-31 2014-12-17 瑞萨电子株式会社 半导体装置
EP2816590A2 (en) 2013-05-31 2014-12-24 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device with anchor means for the sealing resin
EP2816590A3 (en) * 2013-05-31 2015-04-08 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device with anchor means for the sealing resin
US9337134B2 (en) 2013-05-31 2016-05-10 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device
US9583455B2 (en) 2013-05-31 2017-02-28 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device
JP2021033744A (ja) * 2019-08-27 2021-03-01 凸版印刷株式会社 Icモジュール
JP7287184B2 (ja) 2019-08-27 2023-06-06 凸版印刷株式会社 Icモジュール

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9583455B2 (en) Semiconductor device
JP3205235B2 (ja) リードフレーム、樹脂封止型半導体装置、その製造方法及び該製造方法で用いる半導体装置製造用金型
JP4097403B2 (ja) 半導体装置
US6638790B2 (en) Leadframe and method for manufacturing resin-molded semiconductor device
US9385072B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device and semiconductor device
JP5341337B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP5479247B2 (ja) 半導体装置の製造方法
KR20020065326A (ko) 반도체 장치
TW201347061A (zh) 半導體裝置及其製造方法
KR20010093048A (ko) 반도체 장치 및 그 제조 방법
JP5767294B2 (ja) 半導体装置
JP2011210936A (ja) 半導体装置の製造方法および半導体装置
JP2010165777A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP4732138B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP5420737B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2007141947A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP3954586B2 (ja) 半導体装置
JP2005311099A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP3954585B2 (ja) 半導体装置
JP4750076B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2009231322A (ja) 半導体装置の製造方法
JP5512784B2 (ja) 半導体装置の製造方法
US20170110408A1 (en) Integrated circuit assembly
JP5234703B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2001358286A (ja) 半導体装置