JP2018110169A - 半導体装置および半導体装置製造方法 - Google Patents

半導体装置および半導体装置製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2018110169A
JP2018110169A JP2016257135A JP2016257135A JP2018110169A JP 2018110169 A JP2018110169 A JP 2018110169A JP 2016257135 A JP2016257135 A JP 2016257135A JP 2016257135 A JP2016257135 A JP 2016257135A JP 2018110169 A JP2018110169 A JP 2018110169A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wire
bonding wires
bonding
semiconductor device
electrode
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
JP2016257135A
Other languages
English (en)
Inventor
今井 誠
Makoto Imai
誠 今井
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.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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 Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP2016257135A priority Critical patent/JP2018110169A/ja
Priority to CN201711210676.3A priority patent/CN108257939A/zh
Priority to US15/826,708 priority patent/US20180182732A1/en
Publication of JP2018110169A publication Critical patent/JP2018110169A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01L23/49811Additional leads joined to the metallisation on the insulating substrate, e.g. pins, bumps, wires, flat leads
    • 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
    • H01L24/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/49Structure, 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
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814Conductive parts
    • H01L21/4821Flat leads, e.g. lead frames with or without insulating supports
    • H01L21/4825Connection or disconnection of other leads to or from flat leads, e.g. wires, bumps, other flat leads
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H01L21/565Moulds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H01L23/3114Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed the device being a chip scale package, e.g. CSP
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H01L23/3121Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed a substrate forming part of the encapsulation
    • 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
    • H01L23/495Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49517Additional leads
    • 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
    • H01L23/495Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49517Additional leads
    • H01L23/4952Additional leads the additional leads being a bump or a wire
    • 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
    • H01L2224/291Material 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
    • 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
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • 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
    • H01L2224/45117Material 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
    • H01L2224/45124Aluminium (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
    • H01L2224/44Structure, 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
    • H01L2224/45139Silver (Ag) 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
    • H01L2224/44Structure, 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
    • H01L2224/44Structure, 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
    • H01L2224/45147Copper (Cu) 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
    • H01L2224/4805Shape
    • 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
    • H01L2224/48245Connecting 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 metallic
    • H01L2224/48247Connecting 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 metallic 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
    • H01L2224/49Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/4905Shape
    • H01L2224/49051Connectors having different shapes
    • H01L2224/49052Different loop heights
    • 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
    • H01L2224/4905Shape
    • H01L2224/4909Loop shape arrangement
    • H01L2224/49095Loop shape arrangement parallel in plane
    • H01L2224/49097Loop shape arrangement parallel in plane vertical
    • 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
    • H01L2224/4911Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain
    • H01L2224/49111Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain the connectors connecting two common bonding areas, e.g. Litz or braid wires
    • 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
    • H01L2224/49173Radial fan-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
    • H01L2224/80Methods 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
    • H01L2224/8338Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/83399Material
    • H01L2224/834Material 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
    • H01L2224/83438Material 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
    • H01L2224/83447Copper [Cu] as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • 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
    • H01L23/495Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49503Lead-frames or other flat leads characterised by the die pad
    • H01L23/49513Lead-frames or other flat leads characterised by the die pad having bonding material between chip and die pad
    • 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
    • H01L23/495Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49541Geometry of the lead-frame
    • 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
    • H01L24/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/45Structure, 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
    • 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
    • H01L24/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48Structure, 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
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

【課題】同一の電極ペア間において大電流を流す場合に電極同士の間を複数のワイヤで並列に接続することが検討されているが、従来の技術はこのような接続形態には対応していない。【解決手段】半導体チップと、第1の電極ペアと、第1の電極ペアの電極間を電気的に並列に接続する複数のボンディングワイヤを有する第1ワイヤグループと、半導体チップ、第1の電極ペア、および第1ワイヤグループをモールド封止する封止部とを備え、第1ワイヤグループの複数のボンディングワイヤは、半導体チップ面の面内方向と平行な第1方向の手前側から奥側に向かうにつれて長くなり、かつ第1方向から見た手前側のボンディングワイヤの各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤの対応箇所における高さを超えない形状で結線される半導体装置が提供される。【選択図】図1

Description

本発明は、半導体装置および半導体装置製造方法に関する。
従来、互いに異なる電極ペアが密集して配置される半導体パッケージにおいて、封止材の注入によるワイヤ同士の接触を防止する技術が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
特許文献1 特開2008−103685号公報
特許文献2 特表2005−532672号公報
特許文献3 特開2011−3764号公報
同一の電極ペア間において大電流を流す場合に電極同士の間を複数のワイヤで並列に接続することが検討されているが、従来の技術はこのような接続形態には対応していない。
本発明の第1の態様においては、半導体チップと、第1の電極ペアと、第1の電極ペアの電極間を電気的に並列に接続する複数のボンディングワイヤを有する第1ワイヤグループと、半導体チップ、第1の電極ペア、および第1ワイヤグループをモールド封止する封止部とを備え、第1ワイヤグループの複数のボンディングワイヤは、半導体チップ面の面内方向と平行な第1方向の手前側から奥側に向かうにつれて長くなり、かつ第1方向から見た手前側のボンディングワイヤの各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤの対応箇所における高さを超えない形状で結線される半導体装置が提供される。
本発明の第2の態様においては、第1の電極ペアの電極同士の相対位置を固定する固定段階と、第1の電極ペアの電極間を、複数のボンディングワイヤを含む第1ワイヤグループによって電気的に並列に接続する接続段階と、半導体チップ、第1の電極ペア、および第1ワイヤグループを収容するモールド型に第1方向からモールド材を注入して封止する封止段階とを備え、第1ワイヤグループの複数のボンディングワイヤは、第1方向の手前側から奥側に向かうにつれて長くなり、かつ第1方向から見た手前側のボンディングワイヤの各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤの対応箇所における高さを超えない形状で結線される半導体装置製造方法が提供される。
上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となりうる。
本実施形態に係る半導体装置を示す。 半導体装置を第1方向の手前側から見たときの第1ワイヤグループの複数のボンディングワイヤを示す。 本実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す。 接続段階が行われた状態の半導体装置を示す。 接続段階が行われた状態の半導体装置を第1方向の手前側から見たときの第1ワイヤグループの複数のボンディングワイヤの一例を示す。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図1は、本実施形態に係る半導体装置100を示す。半導体装置100は、半導体パッケージであり、一例として5mm×5mmまたは8mm×8mmの平面寸法を有する。半導体装置100は、半導体チップ101と、リードフレーム111と、第1〜第4の電極ペア121〜124と、第1〜第4ワイヤグループ131〜134と、封止部140とを備える。
半導体チップ101は、1または複数の半導体素子を有するチップである。本実施形態では一例として半導体チップ101は、トランジスタ、ダイオード、コンデンサまたはサイリスタなどの1種類の素子を有する単機能のディスクリートチップであってもよいし、IC回路などを含む多機能チップであってもよい。半導体チップ101は、リードフレーム111の上に配置されてよい。
リードフレーム111は、半導体チップ101を支持する部材である。リードフレーム111は、リードフレーム本体1110と、複数のリードフレームセグメント1111と、複数の外部端子1115とを有してよい。
リードフレーム本体1110は矩形板状に形成されており、中央部の上面で半導体チップ101を支持している。半導体チップ101とリードフレーム本体1110の間には半田112が介在してよい。
複数のリードフレームセグメント1111は、それぞれ板状に形成されており、互いに離間するとともにリードフレーム本体1110から離間して配置されてよい。複数のリードフレームセグメント1111は、一例としてリードフレーム本体1110と同一面内に配置されてよい。
複数の外部端子1115は、後述の封止部140の外部へと露出される端子である。本実施形態では一例として、複数の外部端子1115の一部はリードフレーム本体1110と一体化され、他の一部はそれぞれ複数のリードフレームセグメント1111と一体化されてよい。
複数の外部端子1115は、半導体装置100の電源端子、グランド端子または信号端子であってよい。ここで、電源端子とは、図示しない電源からの電流又は電源への電流が流れる端子であってよい。半導体装置100に複数の端子が存在する場合には、電源端子は他の端子よりも流れる電流量の大きい端子であってよい。信号端子は、制御信号などの入出力を行う端子であってよい。
なお、リードフレーム111は、放熱性および導電性に優れた金属(一例として銅)などから形成されてよい。例えば、リードフレーム111は、金属板をプレス加工することで形成されてよい。
第1〜第4の電極ペア121〜124は、互いに異なる電極ペアである。第1〜第4の電極ペア121〜124は、それぞれ第1方向Yに離間して配置されるとともに、第1方向Yから見て離間(本実施形態においては第1方向Yから見て左右方向に離間)した電極を有してよい。
第1の電極ペア121は、電極1210,1211を有する。電極1210は半導体チップ101に具備されてよく、半導体チップ101に設けられてよい。例えば電極1210は半導体チップ101の上面に露出してよい。電極1210は、半導体チップ101の電源電極またはグランド電極であってよい。
これに代えて、電極1210はリードフレーム111上に設けられ、半導体チップ101の上面または下面の端子と接続されてもよい。例えば、電極1210は、リードフレーム本体1110上に絶縁層および導電層で形成された配線パターン(図示せず)を介して半導体チップ101の下面の端子と接続されてよい。
電極1211は、第1導体1215に具備されてよく、第1導体1215上に設けられてよい。例えば電極1211は第1導体1215の上面に露出してよい。第1導体1215は複数のリードフレームセグメント1111の何れか1つであってよい。このリードフレームセグメント1111と一体化された外部端子1115は、半導体装置100の電源端子またはグランド端子であってよい。なお、電極1211は電極1210とともに半導体チップ101に設けられてもよい。
以上の第1の電極ペア121と同様に、第2の電極ペア122は電極1220,1221を、第3の電極ペア123は電極1230,1231を、第4の電極ペア124は電極1240,1241をそれぞれ有する。電極1220,1230,1240は半導体チップ101に設けられてよく、電極1221,1231,1241はそれぞれ第2導体1225,第3導体1235,第4導体1245に設けられてよい。第2導体1225,第3導体1235,第4導体1245はそれぞれ複数のリードフレームセグメント1111の何れか1つであってよい。
第1〜第4ワイヤグループ131〜134は、互いに異なるワイヤグループであり、別々の電極ペアを接続してよい。
第1ワイヤグループ131は、第1の電極ペア121の電極1210,1211間を電気的に並列に接続する。第1ワイヤグループ131は、複数(本実施形態では一例として4本)のボンディングワイヤ1310を有する。このように複数のボンディングワイヤ1310によって電極1210,1211間を並列に接続することにより、各ボンディングワイヤ1310の線径を小さくしつつ、電極1210,1211間の電流容量を大きく維持することができる。ボンディングワイヤ1310の線径は50μm以下、一例として18μm、20μmなどであってよい。なお、隣接するボンディングワイヤ1310同士が接触するとインピーダンス等が設計値から変化し得るため、本実施形態では動作特性を維持する観点からボンディングワイヤ1310同士は非接触状態であってよい。
ボンディングワイヤ1310同士を非接触にするべく、複数のボンディングワイヤ1310は、半導体チップ101面の面内方向と平行な第1方向Yの手前側から奥側に向かうにつれて長くなっている。また、複数のボンディングワイヤ1310は、第1方向Yから見た手前側のボンディングワイヤ1310の各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤ1310の対応箇所における高さを超えない形状で結線されている。第1方向Yについては詳細を後述する。ここで、ボンディングワイヤ1310の各箇所とは、ボンディングワイヤ1310の端部を除いた中途部の各箇所であってよい。また、ボンディングワイヤ1310の各対応箇所とは、例えば、一端からの配線長/全長の割合が等しい箇所であってよい。
複数のボンディングワイヤ1310のうちの少なくとも1つ、一例として複数のボンディングワイヤ1310のそれぞれは、例えば第1方向Yに沿って封止部140のモールド材が注入された結果として、第1方向Yの奥側に向かって傾いてよい。例えば、複数のボンディングワイヤ1310は、第1の電極ペア121に対する接続箇所から離れるに従って第1方向Yの奥側に向かう弧状に形成されてよい。
電極1210に対するボンディングワイヤ1310の各接続箇所は、第1方向Yに沿って並んでもよいし、第1方向Yの手前側から奥側に向かうにつれて電極1211に対する接続箇所から離れてもよい。同様に、電極1211に対するボンディングワイヤ1310の各接続箇所は、第1方向Yに沿って並んでもよいし、第1方向Yの手前側から奥側に向かうにつれて電極1210に対する接続箇所から離れてもよい。電極1210に対するボンディングワイヤ1310の各接続箇所と、電極1211に対するボンディングワイヤ1310の各接続箇所とは第1方向Yから見て左右方向に離間して配置されてよい。また、電極1210,1211に対するボンディングワイヤ1310の各接続箇所は等間隔に配置されてよい。例えば、第1方向Yにおける各ボンディングワイヤ1310の接続箇所の間隔は線径(一例として18μm、20μmなど)以上であってよく、2mmまたは1mm以下であってよい。接続箇所の間隔を大きくすることにより、経年劣化・温度条件などによりボンディングワイヤ1310間の接触状態が変化して動作特性が変動してしまうのが防止される。また、接続箇所の間隔を小さくすることにより、半導体装置100を小型化することが可能となる。
ボンディングワイヤ1310は、金、銀、銅、アルミなどの導電性金属で形成されてよい。なお、本実施形態では一例として第1の電極ペア121の電極1210,1211の間は、第1ワイヤグループ131の複数のボンディングワイヤ1310のみによってワイヤボンディングされている。
第2〜第4ワイヤグループ132〜134は、それぞれ第2〜第4の電極ペア122〜124の電極間を電気的に接続する1本のボンディングワイヤ1320〜1340を有する。ボンディングワイヤ1320〜1340は、ボンディングワイヤ1310と同様のワイヤであってよい。これらのボンディングワイヤ1320〜1340のうちの少なくとも1つ、一例としてそれぞれは、例えば第1方向Yに沿って封止部140のモールド材が注入された結果として、第1方向Yの奥側に向かって傾いてよい。例えば、ボンディングワイヤ1320〜1340は、電極ペア122〜124に対する接続箇所から離れるに従って第1方向Yの奥側に向かう弧状に形成されてよい。
封止部140は、半導体チップ101、リードフレーム111、第1〜第4の電極ペア121〜124および第1〜第4ワイヤグループ131〜134等をモールド封止する。封止部140は、固化した樹脂により形成されてよい。樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、マレイミド樹脂、ポリイミド樹脂、イソシアネート樹脂、アミノ樹脂、フェノール樹脂、シリコン系樹脂、等のような絶縁性の熱硬化性樹脂を用いてよい。樹脂には、無機フィラー等の添加物が含有されてもよい。
封止部140は、本実施形態では一例として、第1方向Yから見て矩形状の形状を有しているが、菱形など他の形状を有してもよい。封止部140は、第1方向Yの手前側の端部にモールド材の注入跡1400を有してよい。例えば、封止部140は、第1方向Yの手前側および奥側のそれぞれの端部にモールド材の注入跡1400または排出跡(図示せず)を有してよい。別言すれば、第1方向Yは注入跡1400に近い側から遠い側へ向かう方向であってよく、例えば、注入跡1400から排出跡へ向かう方向であってよい。
ここでモールド材の注入跡1400は、成形型にモールド材を注入して封止部140、ひいては半導体装置100を成形した後に成形型のゲート部分で固化したモールド材を切断、除去した跡であってよい。また、モールド材の排出跡は、成形型内を真空引きするための吸引口で固化したモールド材を切断、除去した跡であってよい。本実施形態では、注入跡1400および排出跡は鋸刃状の輪郭または歪な輪郭で囲まれた形状であってよく、概ね円状であっても多角形状であってもよい。排出跡の面積は注入跡1400の面積よりも小さくてよい。注入跡1400および排出跡の表面は、固化したモールド材の内部が露出する結果、封止部140における他の領域の表面よりも表面粗さが大きくてよい。
以上の半導体装置100によれば、第1の電極ペア121を並列に接続する複数のボンディングワイヤ1310は半導体チップ101面の面内方向と平行な第1方向Yの手前側から奥側に向かうにつれて長くなり、かつ第1方向Yから見た手前側のボンディングワイヤ1310の各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤ1310の対応箇所における高さを超えない形状で結線される。従って、封止部140内で第1方向Yに隣接するボンディングワイヤ1310同士が経年劣化などによって接触してしまうのを防止し、動作特性を維持することができる。
また、複数のボンディングワイヤ1310のうちの少なくとも1つが第1方向Yの奥側に向かって傾いたとしても奥側のボンディングワイヤ1310に接触することなく、その下方に入り込むようにしている。従って、隣接するボンディングワイヤ1310同士の接触を確実に防止することができる。
また、封止部140は第1方向Yの手前側の端部にモールド材の注入跡1400を有し、例えば第1方向Yの手前側および奥側のそれぞれの端部にモールド材の注入跡1400または排出跡(図示せず)を有するので、第1方向Yは注入跡1400に近い側から遠い側へ向かう方向となる。従って、半導体装置100を成形するべくモールド材を成形型に注入するときに、第1方向Yの手前側の短いボンディングワイヤ1310が奥側の長いボンディングワイヤ1310の側に向かって傾く場合に、奥側のボンディングワイヤ1310に接触することなく、その下方に入り込む。従って、隣接するボンディングワイヤ1310同士の接触を確実に防止することができる。
また、第1の電極ペア121の電極1210は半導体チップ101に設けられ、電極1211は第1導体1215に設けられるので、ボンディングワイヤ1310同士の接触によって動作特性が変動しやすい。このような場合であっても、上述のような複数のボンディングワイヤ1310によって第1の電極ペア121を並列に接続することで、ボンディングワイヤ1310同士が接触してしまうのを防止することができるため、動作特性を維持することができる。
また、第1の電極ペア121の電極1210は半導体チップ101の電源電極またはグランド電極であるので、電流量が大きい。このような場合であっても、上述のような複数のボンディングワイヤ1310によって電極1210を電極1211と並列に接続することで、第1の電極ペア121の間の電流容量を大きくすることができる。
なお、上述の実施形態では、第1導体1215を外部端子1115と一体化されたリードフレームセグメント1111として説明したが、第1導体1215と外部端子1115とを別体としてもよい。
また、半導体装置100は第2〜第4の電極ペア122〜124およびリードフレーム111を備えることとして説明したが、これらの少なくとも一部を備えないこととしてもよい。また、リードフレーム本体1110に一体化された外部端子1115(図中、左側の外部端子1115)と半導体チップ101との接続については説明を省略したが、例えば図中右側に図示した第1〜第4ワイヤグループ131〜134による接続に対して線対称または点対称となるように接続されてもよい。
また、第1の電極ペア121が第1ワイヤグループ131の複数のボンディングワイヤ1310のみによってワイヤボンディングされることとして説明したが、ボンディングワイヤ1310とは異なるワイヤによって更にワイヤボンディングされることとしてもよい。また、それぞれ複数のボンディングワイヤ1310を有する複数の第1ワイヤグループ131によって第1の電極ペア121間が並列に接続されることとしてもよい。これらの場合には、ワイヤ同士の接触を確実に防止するべく、第1ワイヤグループ131は第1ワイヤグループ131内でのボンディングワイヤ1310の間隔以上に他のワイヤまたは他の第1ワイヤグループ131から離間して配置されてよい。
また、第2〜第4ワイヤグループ132〜134はそれぞれ1本のボンディングワイヤ1320〜1340を有することとして説明したが、これらのグループの何れかが並列な複数のボンディングワイヤを有してもよいし、リードフレーム本体1110に一体化された外部端子1115(図中、左側の外部端子1115)と半導体チップ101との間を第2〜第4ワイヤグループ132〜134と対称となるよう接続するワイヤグループの何れかが複数のボンディングワイヤを有してもよい。例えば、第2ワイヤグループ132は複数のボンディングワイヤ1320を有してもよい。これらのボンディングワイヤ1320は、ボンディングワイヤ1310と同様に、第1方向Yの手前側から奥側に向かうにつれて長くなり、かつ第1方向Yから見た手前側のボンディングワイヤ1320の各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤ1320の対応箇所における高さを超えない形状で結線されてもよい。この場合には、ボンディングワイヤ1320同士が接触してしまうのを防止して動作特性を維持することができる。
ここで、第1方向Yから見て離間した電極間が複数のワイヤグループの各ボンディングワイヤによって電気的に並列に接続される場合には、並列に接続する全てのワイヤグループにおいて複数のボンディングワイヤが第1方向Yの手前側から奥側に向かうにつれて長くなり、かつ第1方向Yから見た手前側のボンディングワイヤの各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤの対応箇所における高さを超えない形状で結線されてよい。例えば、第1の電極ペア121の電極1210,1211が複数の第1ワイヤグループ131によって並列に接続される場合には、全ての第1ワイヤグループ131において複数のボンディングワイヤ1310が第1方向Yの手前側から奥側に向かうにつれて長くなり、かつ第1方向Yから見た手前側のボンディングワイヤ1310の各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤ1310の対応箇所における高さを超えない形状で結線されてよい。また、第1の電極ペア121の電極1210,1211が第1ワイヤグループ131によって並列に接続され、かつ、第2の電極ペア122の電極1220,1221が第2ワイヤグループ132によって並列に接続される場合には、これら第1および第2ワイヤグループ131,132において複数のボンディングワイヤ1310,1320が第1方向Yの手前側から奥側に向かうにつれて長くなり、かつ第1方向Yから見た手前側のボンディングワイヤ1310,1320の各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤ1310,1320の対応箇所における高さを超えない形状で結線されてよい。このような場合には、各ワイヤグループ内でボンディングワイヤの線径を小さくしつつ電極間の電流容量を大きく維持するとともに、ボンディングワイヤ同士の接触を防止することができる。
図2は、半導体装置100を第1方向Yの手前側から見たときの第1ワイヤグループ131の複数のボンディングワイヤ1310を示す。
この図に示すように、複数のボンディングワイヤ1310は、第1方向Yの手前側から奥側に向かうにつれて半導体チップ101の表面に対して階段状に高くなる形状で結線されてよい。例えば、複数のボンディングワイヤ1310における、隣接するボンディングワイヤ1310同士のループ高さの差は、ボンディングワイヤ1310の直径(つまり線径)の1/2以上であってよい。一例として、各ボンディングワイヤ1310の線径が20μmである場合には、隣接するボンディングワイヤ1310間でのループ高さの差は10μm以上であってよい。これにより、隣接するボンディングワイヤ1310同士の接触を確実に防止することができる。但し、ボンディングワイヤ1310の材料コストを低減する観点からは、隣接するボンディングワイヤ1310間の段差は小さい方が好ましい。
続いて、半導体装置100の製造方法について説明する。図3は、本実施形態に係る半導体装置100の製造方法を示す。
この図に示すように、半導体装置100を製造するには、まず第1の電極ペア121の電極1210,1211同士の相対位置を固定する(ステップS1:固定段階)。例えば、一方の電極1211を含む第1導体1215(一例としてリードフレームセグメント1111)に対して、他方の電極1210が設けられた半導体チップ101の位置を固定してよい。具体的には、半田112を介してリードフレーム本体1110上に半導体チップ101を配置した状態で、リードフレーム本体1110を第1導体1215の近傍に配置して両者を治具によって固定してよい。同様に、第2〜第4の電極ペア122〜124の電極同士の相対位置をそれぞれ固定してよい。半導体チップ101をリードフレーム本体1110上に配置するときには、リードフレーム本体1110を予めヒータで加熱した後、リードフレーム本体1110上に半田112および半導体チップ101を順に配置して半田112を介して半導体チップ101およびリードフレーム本体1110を結合してよい。これに代えて、リードフレーム本体1110に半田112および半導体チップ101を順に配置してからこれらをリフロー炉で加熱することで半導体チップ101およびリードフレーム本体1110を結合してもよい。固定段階においてリードフレーム111等が加熱されている場合には、後述の接続行程を行う前に冷却を行ってもよい。
次に、第1の電極ペア121の電極1210,1211間を第1ワイヤグループ131の複数のボンディングワイヤ1310によって電気的に並列に接続する(ステップS3:接続段階)。例えば、複数のボンディングワイヤ1310が第1方向Yの手前側から奥側に向かうにつれて長くなり、かつ第1方向Yから見た手前側のボンディングワイヤ1310の各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤ1310の対応箇所における高さを超えない形状になるように、各ボンディングワイヤ1310を結線してよい。また、複数のボンディングワイヤ1310における互いに隣接するボンディングワイヤ1310同士を、第1方向Yの手前側のボンディングワイヤ1310が第1方向Yの奥側に隣接するボンディングワイヤ1310の下に倒れ込むことを可能とする形状にしてよい。
但し、図4,5を用いて詳細は後述するが、結線するときの各ボンディングワイヤ1310の形状は、封止後の形状、つまり半導体装置100内のボンディングワイヤ1310の形状とは異なってよい。
なお、本実施形態においては一例として、第1の電極ペア121の電極1210,1211同士の間を第1ワイヤグループ131の複数のボンディングワイヤ1310のみによってワイヤボンディングするが、ボンディングワイヤ1310とは異なるワイヤによって更にワイヤボンディングしてもよい。
以上のステップS3では、さらに第2〜第4の電極ペア122〜124の電極間を第2〜第4ワイヤグループ132〜134によってそれぞれ電気的に接続してよい。
次に、半導体チップ101、リードフレーム111第1〜第4の電極ペア121〜124、および第1〜第4ワイヤグループ131〜134などを収容するモールド型(図示せず)に第1方向Yからモールド材を注入してこれらを封止する(ステップS5:封止段階)。これにより、成形型内の空隙、例えばリードフレーム本体1110およびリードフレームセグメント1111間の空隙、ボンディングワイヤ1310〜1340の周辺領域などにモールド材が流入する。そして、成形型内を第1方向Yの手前側から奥側に向かって流れるモールド材によってボンディングワイヤ1310の各部が第1方向Yの奥側に押される結果、各ボンディングワイヤ1310のループ形状が第1方向Yに伸び、第1方向Yから見た手前側のボンディングワイヤ1310の各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤ1310の対応箇所における高さを超えない形状で結線された状態となる。例えば、第1ワイヤグループ131の複数のボンディングワイヤ1310は、第1方向Yの奥側に向かって傾いてよく、第1方向Yの手前側から奥側に向かうにつれて半導体チップ101面に対して階段状に高くなる形状で結線された状態となってよい。また、第1ワイヤグループ131の複数のボンディングワイヤ1310における、隣接するボンディングワイヤ1310同士のループ高さの差は、ボンディングワイヤ1310の直径の1/2以上であってよい。
次に、ステップS5でモールド封止された封止部140におけるモールド材の注入箇所を切断する(ステップS7:切断段階)。例えば、ステップS5で固化されたモールド材を成形型から取り出して、成形型のゲート部分で固化したモールド材を切断、除去してよい。これにより、注入跡1400が形成される。また、成形型に真空引きのための吸引口がある場合には、当該吸引口で固化したモールド材を切断、除去することで、排出跡を形成してよい。これにより、半導体装置100が製造される。なお、切断段階の前または後に、外部端子1115に対して半田ディップ処理、めっき処理を行ってもよい。
以上の製造方法によれば、第1の電極ペア121を並列に接続する複数のボンディングワイヤ1310は半導体チップ101面の面内方向と平行な第1方向Yの手前側から奥側に向かうにつれて長くなり、かつ第1方向Yから見た手前側のボンディングワイヤ1310の各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤ1310の対応箇所における高さを超えない形状で結線される。従って、成形型に第1方向Yからモールド材を注入することでボンディングワイヤ1310が第1方向Yに沿って隣のボンディングワイヤ1310の側に傾斜してしまう場合であっても、ボンディングワイヤ1310同士が接触してしまうのを防止し、動作特性を維持することができる。
また、複数のボンディングワイヤ1310における互いに隣接するボンディングワイヤ1310同士は第1方向Yの手前側のボンディングワイヤ1310が奥側のボンディングワイヤ1310の下に倒れ込むことを可能とする形状を有するので、モールド材が注入されるときに奥側のボンディングワイヤ1310に接触することなく、その下方に入り込む。従って、隣接するボンディングワイヤ1310同士の接触を確実に防止することができる。
また、ステップS1の固定段階では第1の電極ペア121の電極1211を含む第1導体1215に対し、電極1210を含む半導体チップ101の位置を固定するので、別々の部材に含まれる電極1210,1211同士を接続しやすくすることができる。また、第1の電極ペア121の電極1210は半導体チップ101に設けられ、電極1211は第1導体1215に設けられるので、ボンディングワイヤ1310同士の接触によって動作特性が変動しやすい。このような場合であっても、上述のように複数のボンディングワイヤ1310によって第1の電極ペア121を並列に接続することで、ボンディングワイヤ1310同士が接触してしまうのを防止することができるため、動作特性を維持することができる。
図4は、接続段階が行われた状態の半導体装置100を示す。
結線された状態での第1ワイヤグループ131の各ボンディングワイヤ1310の形状は、封止部140により封止された後の形状、つまり図1、図2で説明したボンディングワイヤ1310の形状とは異なっていてよい。例えば、ボンディングワイヤ1310は、1または複数の箇所で屈曲されてよく、全体として、半導体チップ101から離れる側に凸状をなしてよい。また、複数のボンディングワイヤ1310が第1方向Yの手前側から奥側に向かうにつれて長くなる限りにおいて、結線された状態での複数のボンディングワイヤ1310では、第1方向Yから見た手前側のボンディングワイヤ1310の各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤ1310の対応箇所における高さを超えない形状でなくてもよい。
同様に、結線された状態での第2〜第4ワイヤグループ132〜134の各ボンディングワイヤ1320〜1340の形状は、封止部140により封止された後の形状、つまり図1、図2で説明したボンディングワイヤ1310の形状とは異なっていてよい。例えば、各ボンディングワイヤ1320〜1340の形状はボンディングワイヤ1310と同様の形状であってよい。
図5は、接続段階が行われた状態の半導体装置100を第1方向Yの手前側から見たときの第1ワイヤグループ131の複数のボンディングワイヤ1310の一例を示す。
この図では一例として複数のボンディングワイヤ1310は、2点で屈曲されており、屈曲点の間の中途部が概ね半導体チップ101の表面と並行になっている。また、複数のボンディングワイヤ1310は、半導体チップ101面の面内方向と平行な第1方向Yの手前側から奥側に向かうにつれて長くなっており、第1方向Yから見た手前側のボンディングワイヤ1310の各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤ1310の対応箇所における高さを超えない形状で結線されている。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
100 半導体装置、101 半導体チップ、111 リードフレーム、112 半田、121 第1の電極ペア、122 第2の電極ペア、123 第3の電極ペア、124 第4の電極ペア、131 第1ワイヤグループ、132 第2ワイヤグループ、133 第3ワイヤグループ、134 第4ワイヤグループ、140 封止部、1110 リードフレーム本体、1111 リードフレームセグメント、1115 外部端子、1210 電極、1211 電極、1215 第1導体、1220 電極、1221 電極、1225 第2導体、1230 電極、1231 電極、1235 第3導体、1240 電極、1241 電極、1245 第4導体、1310 ボンディングワイヤ、1320 ボンディングワイヤ、1330 ボンディングワイヤ、1340 ボンディングワイヤ、1400 注入跡

Claims (13)

  1. 半導体チップと、
    第1の電極ペアと、
    前記第1の電極ペアの電極間を電気的に並列に接続する複数のボンディングワイヤを有する第1ワイヤグループと、
    前記半導体チップ、前記第1の電極ペア、および前記第1ワイヤグループをモールド封止する封止部と
    を備え、
    前記第1ワイヤグループの複数のボンディングワイヤは、前記半導体チップ面の面内方向と平行な第1方向の手前側から奥側に向かうにつれて長くなり、かつ前記第1方向から見た手前側のボンディングワイヤの各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤの対応箇所における高さを超えない形状で結線される
    半導体装置。
  2. 前記第1の電極ペアの一方の電極を含む第1導体を備え、
    前記第1の電極ペアの他方の電極は前記半導体チップに設けられる
    請求項1に記載の半導体装置。
  3. 前記第1ワイヤグループの複数のボンディングワイヤは、前記第1方向の手前側から奥側に向かうにつれて前記半導体チップ面に対して階段状に高くなる形状で結線される請求項1または2に記載の半導体装置。
  4. 前記第1ワイヤグループの複数のボンディングワイヤにおける、隣接するボンディングワイヤ同士のループ高さの差は、ボンディングワイヤの直径の1/2以上である請求項1から3のいずれか一項に記載の半導体装置。
  5. 前記第1ワイヤグループの複数のボンディングワイヤのうちの少なくとも1つのボンディングワイヤは、前記第1方向の奥側に向かって傾いている請求項1から4のいずれか一項に記載の半導体装置。
  6. 前記第1の電極ペアの一方の電極および前記封止部の外部へと露出される外部端子を一体として含むリードフレームを更に備える請求項1から5のいずれか一項に記載の半導体装置。
  7. 前記第1の電極ペアの他方の電極は、前記半導体チップの電源電極またはグランド電極である請求項6に記載の半導体装置。
  8. 前記封止部は、前記第1方向の手前側の端部にモールド材の注入跡を有する請求項1から7のいずれか一項に記載の半導体装置。
  9. 前記第1の電極ペアの電極同士の間は、前記第1ワイヤグループの複数のボンディングワイヤのみによってワイヤボンディングされる請求項1から8のいずれか一項に記載の半導体装置。
  10. 第2の電極ペアと、
    前記第2の電極ペアの電極間を電気的に並列に接続する複数のボンディングワイヤを有する第2ワイヤグループと
    を備え、
    前記第2ワイヤグループの複数のボンディングワイヤは、前記第1方向の手前側から奥側に向かうにつれて長くなり、かつ前記第1方向から見た手前側のボンディングワイヤの各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤの対応箇所における高さを超えない形状で結線される
    請求項1から9のいずれか一項に記載の半導体装置。
  11. 第1の電極ペアの電極同士の相対位置を固定する固定段階と、
    前記第1の電極ペアの電極間を、複数のボンディングワイヤを含む第1ワイヤグループによって電気的に並列に接続する接続段階と、
    半導体チップ、前記第1の電極ペア、および前記第1ワイヤグループを収容するモールド型に第1方向からモールド材を注入して封止する封止段階と
    を備え、
    前記第1ワイヤグループの複数のボンディングワイヤは、前記第1方向の手前側から奥側に向かうにつれて長くなり、かつ前記第1方向から見た手前側のボンディングワイヤの各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤの対応箇所における高さを超えない形状で結線される
    半導体装置製造方法。
  12. 前記第1ワイヤグループの複数のボンディングワイヤにおける互いに隣接するボンディングワイヤ同士は、前記第1方向の手前側のボンディングワイヤが前記第1方向の奥側に隣接するボンディングワイヤの下に倒れ込むことを可能とする形状を有する請求項11に記載の半導体装置製造方法。
  13. 前記封止段階においてモールド封止された封止部におけるモールド材の注入箇所を切断する切断段階を更に備える請求項11または12に記載の半導体装置製造方法。
JP2016257135A 2016-12-28 2016-12-28 半導体装置および半導体装置製造方法 Pending JP2018110169A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016257135A JP2018110169A (ja) 2016-12-28 2016-12-28 半導体装置および半導体装置製造方法
CN201711210676.3A CN108257939A (zh) 2016-12-28 2017-11-28 半导体装置及半导体装置制造方法
US15/826,708 US20180182732A1 (en) 2016-12-28 2017-11-30 Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016257135A JP2018110169A (ja) 2016-12-28 2016-12-28 半導体装置および半導体装置製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018110169A true JP2018110169A (ja) 2018-07-12

Family

ID=62630607

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016257135A Pending JP2018110169A (ja) 2016-12-28 2016-12-28 半導体装置および半導体装置製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20180182732A1 (ja)
JP (1) JP2018110169A (ja)
CN (1) CN108257939A (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017171887A1 (en) * 2016-04-02 2017-10-05 Intel Corporation Flexible circuit interconnect structure and method of making same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6143436A (ja) * 1984-08-08 1986-03-03 Hitachi Ltd ボンデイング方法
JP2005167222A (ja) * 2003-11-15 2005-06-23 Samsung Electronics Co Ltd 半導体チップパッケージ及び基板と半導体チップとの連結方法
JP2005327903A (ja) * 2004-05-14 2005-11-24 Nec Electronics Corp 半導体装置
JP2015216228A (ja) * 2014-05-09 2015-12-03 三菱電機株式会社 樹脂封止型電力用半導体装置及びその製造方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4686492A (en) * 1985-03-04 1987-08-11 Tektronix, Inc. Impedance match connection using multiple layers of bond wires
KR100265461B1 (ko) * 1997-11-21 2000-09-15 윤종용 더미본딩와이어를포함하는반도체집적회로소자
US6297078B1 (en) * 1997-12-31 2001-10-02 Intel Corporation Integrated circuit package with bond wires at the corners of an integrated circuit
JP2005268497A (ja) * 2004-03-18 2005-09-29 Denso Corp 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP2005300485A (ja) * 2004-04-16 2005-10-27 Renesas Technology Corp 半導体装置
US7078808B2 (en) * 2004-05-20 2006-07-18 Texas Instruments Incorporated Double density method for wirebond interconnect
JP2007129182A (ja) * 2005-05-11 2007-05-24 Toshiba Corp 半導体装置
US7550318B2 (en) * 2006-08-11 2009-06-23 Freescale Semiconductor, Inc. Interconnect for improved die to substrate electrical coupling
US7777353B2 (en) * 2006-08-15 2010-08-17 Yamaha Corporation Semiconductor device and wire bonding method therefor
US20080246129A1 (en) * 2007-04-04 2008-10-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of manufacturing semiconductor device and semiconductor device
US20090051019A1 (en) * 2007-08-20 2009-02-26 Chih-Feng Huang Multi-chip module package
US9006098B2 (en) * 2008-08-22 2015-04-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Impedance controlled electrical interconnection employing meta-materials
KR101564070B1 (ko) * 2009-05-01 2015-10-29 삼성전자주식회사 인쇄 회로 기판 및 이를 이용한 반도체 패키지
US20110147928A1 (en) * 2009-12-22 2011-06-23 Tessera Research Llc Microelectronic assembly with bond elements having lowered inductance
CN102437147B (zh) * 2011-12-09 2014-04-30 天水华天科技股份有限公司 密节距小焊盘铜线键合双ic芯片堆叠封装件及其制备方法
JP5865220B2 (ja) * 2012-09-24 2016-02-17 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
DE102014111931B4 (de) * 2014-08-20 2021-07-08 Infineon Technologies Ag Niederinduktive Schaltungsanordnung mit Laststromsammelleiterbahn
US9960671B2 (en) * 2014-12-31 2018-05-01 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Isolator with reduced susceptibility to parasitic coupling
CH710644B1 (de) * 2015-01-22 2018-10-15 Melexis Tech Sa Verfahren zur Herstellung von Stromsensoren.
US9941266B2 (en) * 2015-12-16 2018-04-10 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6143436A (ja) * 1984-08-08 1986-03-03 Hitachi Ltd ボンデイング方法
JP2005167222A (ja) * 2003-11-15 2005-06-23 Samsung Electronics Co Ltd 半導体チップパッケージ及び基板と半導体チップとの連結方法
JP2005327903A (ja) * 2004-05-14 2005-11-24 Nec Electronics Corp 半導体装置
JP2015216228A (ja) * 2014-05-09 2015-12-03 三菱電機株式会社 樹脂封止型電力用半導体装置及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20180182732A1 (en) 2018-06-28
CN108257939A (zh) 2018-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9905497B2 (en) Resin sealing type semiconductor device and method of manufacturing the same, and lead frame
US20160035646A1 (en) Semiconductor device, method for assembling semiconductor device, semiconductor device component, and unit module
KR102011559B1 (ko) 반도체 장치 및 그 제조 방법
TW201644024A (zh) 晶片封裝結構及其製造方法
CN107275305B (zh) 一种qfn芯片
KR20170063926A (ko) 전력용 반도체 장치 및 그 제조 방법
JP2015056638A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2015176871A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2013051295A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2015144188A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2015207675A (ja) パワー半導体装置
JP2018098282A (ja) 半導体装置
JP2018110169A (ja) 半導体装置および半導体装置製造方法
JP7186645B2 (ja) 半導体装置
CN203910779U (zh) 半导体装置
JP2022143657A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP7027983B2 (ja) リードフレーム
JP2012114455A (ja) 電力用半導体装置
JP2010212628A (ja) 半導体装置の製造方法
US8754513B1 (en) Lead frame apparatus and method for improved wire bonding
JP7550980B2 (ja) 半導体製造装置
JP2014030017A (ja) 垂直に置かれた基板を電気的に接続するための方法
JP2010212729A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP7142714B2 (ja) 電力用半導体装置の製造方法
JP6462609B2 (ja) 半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191216

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20201030

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201124

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210119

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20210706