JP2021093473A - Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method - Google Patents
Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021093473A JP2021093473A JP2019224174A JP2019224174A JP2021093473A JP 2021093473 A JP2021093473 A JP 2021093473A JP 2019224174 A JP2019224174 A JP 2019224174A JP 2019224174 A JP2019224174 A JP 2019224174A JP 2021093473 A JP2021093473 A JP 2021093473A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- semiconductor device
- metal connecting
- connecting material
- semiconductor element
- 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.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 176
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 216
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 216
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 121
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 39
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 10
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 54
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 54
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 19
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 15
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 4
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 4
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 2
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means 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
- H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/06—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
- H01L2224/0601—Structure
- H01L2224/0603—Bonding areas having different sizes, e.g. different heights or widths
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means 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
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/321—Disposition
- H01L2224/32151—Disposition 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
- H01L2224/32221—Disposition 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
- H01L2224/32245—Disposition 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means 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
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means 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
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—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
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48245—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
- H01L2224/48247—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 connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means 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
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/484—Connecting portions
- H01L2224/4847—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond
- H01L2224/48472—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond the other connecting portion not on the bonding area also being a wedge bond, i.e. wedge-to-wedge
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means 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
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/484—Connecting portions
- H01L2224/48475—Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball
- H01L2224/48476—Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball between the wire connector and the bonding area
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means 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
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/484—Connecting portions
- H01L2224/48475—Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball
- H01L2224/48476—Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball between the wire connector and the bonding area
- H01L2224/48491—Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball between the wire connector and the bonding area being an additional member attached to the bonding area through an adhesive or solder, e.g. buffer pad
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means 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
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
- H01L2224/4901—Structure
- H01L2224/4903—Connectors having different sizes, e.g. different diameters
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means 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
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
- H01L2224/491—Disposition
- H01L2224/4911—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain
- H01L2224/49111—Disposition 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means 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
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
- H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/85—Methods 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/85—Methods 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
- H01L2224/8512—Aligning
- H01L2224/85148—Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus
- H01L2224/85169—Aligning 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
- H01L2224/8518—Translational movements
- H01L2224/85181—Translational movements connecting first on the semiconductor or solid-state body, i.e. on-chip, regular stitch
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
- H01L2224/92—Specific sequence of method steps
- H01L2224/922—Connecting different surfaces of the semiconductor or solid-state body with connectors of different types
- H01L2224/9222—Sequential connecting processes
- H01L2224/92242—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector
- H01L2224/92247—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector the second connecting process involving a wire connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/181—Encapsulation
Landscapes
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
Description
本開示は、半導体装置および当該半導体装置の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device.
従来、半導体素子を備える半導体装置において、前記半導体装置の電極に通じる導通経路を構成する部材として、金属製のワイヤ等の金属接続材が用いられている。特許文献1に記載の発明においては、金属接続材としてAlからなるワイヤが用いられている。この金属接続材は、前記導通経路の低抵抗化に寄与する。
Conventionally, in a semiconductor device including a semiconductor element, a metal connecting material such as a metal wire has been used as a member constituting a conduction path leading to an electrode of the semiconductor device. In the invention described in
しかしながら、低抵抗化に寄与しうる前記金属接続材を前記半導体素子に接合する際には、前記半導体素子に付加される力がより大きくなる傾向がある。これにより、前記半導体素子の破損等が懸念される。 However, when the metal connecting material, which can contribute to lowering the resistance, is bonded to the semiconductor element, the force applied to the semiconductor element tends to be larger. As a result, there is a concern that the semiconductor element may be damaged.
本開示は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、導通経路の低抵抗化を図りつつ半導体素子をより確実に保護することが可能な半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することをその課題とする。 The present disclosure has been devised under the above circumstances, and describes a semiconductor device and a method for manufacturing a semiconductor device capable of more reliably protecting a semiconductor element while reducing the resistance of the conduction path. The challenge is to provide it.
本開示の第1の側面によって提供される半導体装置は、半導体素子と、前記半導体素子に導通し且つ第1金属からなる第1金属接続材と、を備えており、前記半導体素子と前記第1金属接続材との間に介在し、前記第1金属よりも軟質である第2金属からなる介在部材をさらに備え、前記半導体素子と前記介在部材との間、および前記第1金属接続材と前記介在部材との間、の双方に固相接合界面が存在する。 The semiconductor device provided by the first aspect of the present disclosure includes a semiconductor element and a first metal connecting material conductive to the semiconductor element and made of a first metal, the semiconductor element and the first metal. An intervening member made of a second metal that is interposed between the metal connecting material and is softer than the first metal is further provided, and is intervening between the semiconductor element and the intervening member, and the first metal connecting material and the said. There are solid-phase bonding interfaces on both sides of the intervening member.
本開示の第2の側面によって提供される半導体装置の製造方法は、半導体素子と前記半導体素子に導通し且つ第1金属からなる第1金属接続材を備える半導体装置の製造方法であって、前記第1金属よりも軟質である第2金属からなる介在部材を前記半導体素子に接合する第1工程と、前記介在部材に前記第1金属接続材を接合する第2工程と、を備え、前記第1工程においては、前記第2金属からなる第2金属接続材の一部を前記半導体素子に押し付けた状態で超音波を付与することにより固相接合する処理と、前記第2金属接続材を切断することにより、前記半導体素子に接合された前記介在部材を形成する処理と、を含み、前記第2工程においては、前記第1金属接続材の一部を前記介在部材に押し付けた状態で超音波を付与することにより固相接合する処理を含む。 The method for manufacturing a semiconductor device provided by the second aspect of the present disclosure is a method for manufacturing a semiconductor device including a semiconductor device and a first metal connecting material conductive to the semiconductor device and made of a first metal. The first step of joining an intervening member made of a second metal, which is softer than the first metal, to the semiconductor element, and a second step of joining the first metal connecting material to the intervening member are provided. In one step, a process of solid-phase bonding by applying ultrasonic waves in a state where a part of the second metal connecting material made of the second metal is pressed against the semiconductor element and cutting of the second metal connecting material. This includes a process of forming the intervening member bonded to the semiconductor element, and in the second step, ultrasonic waves are provided in a state where a part of the first metal connecting material is pressed against the intervening member. Includes a process of solid-phase bonding by imparting.
本開示によれば、導通経路の低抵抗化を図りつつ半導体素子をより確実に保護することができる。 According to the present disclosure, it is possible to more reliably protect a semiconductor element while reducing the resistance of the conduction path.
本開示のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present disclosure will become more apparent with the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.
以下、本開示の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present disclosure will be specifically described with reference to the drawings.
本開示における「第1」、「第2」、「第3」等の用語は、単にラベルとして用いたものであり、必ずしもそれらの対象物に順列を付することを意図していない。 Terms such as "first," "second," and "third" in the present disclosure are used merely as labels and are not necessarily intended to permutate those objects.
<第1実施形態>
図1〜図13は、本開示の第1実施形態に係る半導体装置および半導体装置の製造方法を示している。本実施形態の半導体装置A1は、半導体素子1、複数のリード2、複数の介在部材3、第1金属接続材41、第3金属接続材42および樹脂パッケージ5を備えている。
<First Embodiment>
1 to 13 show a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure. The semiconductor device A1 of the present embodiment includes a
図1は、半導体装置A1を示す斜視図である。図2は、半導体装置A1を示す要部斜視図である。図3は、半導体装置A1を示す平面図である。図4は、図3のIV−IV線に沿う要部拡大断面図である。図5は、半導体装置A1を示す要部拡大平面図である。図6は、図5のVI−VI線に沿う要部拡大断面図である。図7は、半導体装置A1の製造方法に用いられるウエッジの一例を示す正面図である。図8は、半導体装置A1の製造方法を示す要部拡大断面である。図9は、半導体装置A1の製造方法を示す要部拡大断面である。図10は、半導体装置A1の製造方法を示す要部拡大断面である。図11は、半導体装置A1の製造方法に用いられるウエッジの一例を示す正面図である。図12は、半導体装置A1の製造方法を示す要部拡大断面である。図13は、半導体装置A1の製造方法を示す要部拡大断面である。図2および図5においては、理解の便宜上、樹脂パッケージ5を省略している。理解の便宜上、互いに直交するx方向、y方向、z方向で規定された直交座標系を設定する。当該直交座標系において、x方向の一方をx1方向、他方をx2方向とし、y方向の一方をy1方向、他方をy2方向とし、z方向の一方をz1方向、他方をz2方向とする。z方向に平行な方向を半導体装置A1の厚さ方向とする。
FIG. 1 is a perspective view showing the semiconductor device A1. FIG. 2 is a perspective view of a main part showing the semiconductor device A1. FIG. 3 is a plan view showing the semiconductor device A1. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part along the line IV-IV of FIG. FIG. 5 is an enlarged plan view of a main part showing the semiconductor device A1. FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a main part along the VI-VI line of FIG. FIG. 7 is a front view showing an example of a wedge used in the method for manufacturing the semiconductor device A1. FIG. 8 is an enlarged cross section of a main part showing a manufacturing method of the semiconductor device A1. FIG. 9 is an enlarged cross section of a main part showing a manufacturing method of the semiconductor device A1. FIG. 10 is an enlarged cross section of a main part showing a manufacturing method of the semiconductor device A1. FIG. 11 is a front view showing an example of a wedge used in the method for manufacturing the semiconductor device A1. FIG. 12 is an enlarged cross section of a main part showing a manufacturing method of the semiconductor device A1. FIG. 13 is an enlarged cross section of a main part showing a manufacturing method of the semiconductor device A1. In FIGS. 2 and 5, the
<半導体素子1>
半導体素子1は、半導体装置A1の機能の中枢となる電子部品である。本実施形態においては、半導体素子1は、パワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)またはIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor;絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)などのパワー半導体素子である。半導体素子1は、これに限らず、他のトランジスタや各種ダイオード、各種サイリスタなどであってもよく、また、コントロールICなどのICチップであってもよい。本実施形態においては、半導体素子1は、z方向視(平面視とも称する)において、1〜5mm角の矩形状であるが、これに限定されない。半導体素子1は、素子本体11、第1主面電極121、第2主面電極122、および、裏面電極123を有する。
<
The
素子本体11は、半導体材料よりなる。本実施形態においては、当該半導体材料はSiまたはSiCである。素子本体11は、直方体である。素子本体11は、素子主面111および素子裏面112を含む。
The
素子主面111は、z1方向を向く。素子裏面112は、z2方向を向く。本実施形態においては、素子主面111および素子裏面112はともに、平坦である。 The element main surface 111 faces the z1 direction. The back surface 112 of the element faces the z2 direction. In the present embodiment, both the element main surface 111 and the element back surface 112 are flat.
第1主面電極121、第2主面電極122、および、裏面電極123はそれぞれ、例えば、Cu,Ni,Al,Auなどのめっき層からなる。半導体素子1がパワーMOSFETである場合、例えば、第1主面電極121はソース電極であり、第2主面電極122はゲート電極であり、裏面電極123はドレイン電極である。半導体素子1がIGBTである場合、例えば、第1主面電極121はエミッタ電極であり、第2主面電極122はゲート電極であり、裏面電極123はコレクタ電極である。
The first
本実施形態においては、第1主面電極121および第2主面電極122は、素子主面111に形成されている。第2主面電極122の面積は、第1主面電極121の面積よりも小とされている。第1主面電極121には、複数の第1金属接続材41が接続されている。第2主面電極122には、第3金属接続材42が接続されている。
In the present embodiment, the first
本実施形態においては、裏面電極123は、素子裏面112に形成されている。裏面電極123は、z方向視において矩形状である。また、裏面電極123は、z方向視における端縁のすべてが、素子裏面112のz方向視における端縁と一致する。よって、裏面電極123は、素子裏面112のすべてを覆っている。
In the present embodiment, the
<リード2>
リード2は、導電性材料よりなる。このような導電性材料としては、例えばCuが挙げられる。リード2は、たとえば電装回路基板に接合されることにより、半導体素子1と電装回路基板との導通経路をなす。本実施形態においては、リード2は、第1リード21、第2リード22、および、第3リード23を有する。
<Lead 2>
The reed 2 is made of a conductive material. Examples of such a conductive material include Cu. The reed 2 forms a conduction path between the
第1リード21は、第1パッド部211、第1端子部212、および、中間連結部213を含む。
The
第1パッド部211は、半導体素子1を搭載する部分である。第1パッド部211は、パッド主面211aおよびパッド裏面211bを有する。
The
パッド主面211aは、z1方向を向く。パッド主面211aは全面が平坦である。パッド主面211aには、めっき層211cが形成されている。めっき層211cは、パッド主面211aのうち、半導体素子1を搭載する部分を覆う。本実施形態においては、めっき層211cは、z方向視において矩形状であり、半導体素子1よりも面積が大である。なお、めっき層211cは、少なくとも半導体素子1を搭載する部分を覆っていればよく、例えば、その他の部分も覆っていてもよいし、リード2の全面を覆っていてもよい。めっき層211cは、例えばAgからなる。なお、めっき層211cの材質はこれに限定されない。めっき層211cは、電解めっきにより形成される。また、第1パッド部211は、めっき層211cを有さない構成であってもよい。
The pad
めっき層211cには、たとえば導電性接合材19を介して半導体素子1の裏面電極123が導通接合されている。導電性接合材19は、たとえばAgペースト材、Ag焼結材、はんだ等である。
The
パッド裏面211bは、z2方向を向く。パッド裏面211bは、全面が平坦である。パッド裏面211bは、全面にわたって樹脂パッケージ5から露出している。これにより、半導体装置A1の放熱性を向上させている。なお、パッド裏面211bが樹脂パッケージ5に覆われていてもよい。
The pad back
第1パッド部211には、パッド主面211aからパッド裏面211bまでに至るパッド貫通孔211dが形成されている。パッド貫通孔211dは、z方向視において、半導体素子1から離間している。
The
第1端子部212は、図1〜図3に示すように、x方向に沿って延びている。第1端子部212の一部は、樹脂パッケージ5から露出している。第1端子部212は、中間連結部213、第1パッド部211、めっき層211cおよび導電性接合材19を介して、裏面電極123に導通している。
As shown in FIGS. 1 to 3, the first
中間連結部213は、図2および図3に示すように、第1パッド部211と第1端子部212とに繋がる。第1パッド部211と第1端子部212とは、z方向における位置が異なっており、第1パッド部211は、第1端子部212よりもz2方向に位置する。より詳細には、第1パッド部211の上面(パッド主面211a)が、第1端子部212の下面よりもz2方向に位置しており、第1パッド部211の全体が、第1端子部212よりもz2方向に位置している。よって、中間連結部213は、第1パッド部211および第1端子部212に対して傾斜している。中間連結部213は、樹脂パッケージ5に覆われている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the intermediate connecting
第2リード22は、第2パッド部221および第2端子部222を含む。
The
第2パッド部221は、図2および図3に示すように、y方向寸法が第2端子部222よりも長い。第2パッド部221はすべて、樹脂パッケージ5に覆われている。図2〜図5に示すように、第2パッド部221には、複数の第1金属接続材41が接続されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
第2端子部222は、図2および図3に示すように、x方向に沿って延びている。図示の例では、第2端子部222は、y方向に沿って測った寸法よりもx方向に沿って測った寸法の方が顕著に大きい(すなわち、x方向に長状である)。第2端子部222の一部は、樹脂パッケージ5から露出している。図示の例では、第2端子部222の大部分が樹脂パッケージ5から露出している。
The second
第3リード23は、第3パッド部231および第3端子部232を含む。
The
第3パッド部231は、図2および図3に示すように、y方向寸法が第3端子部232よりも長い。第3パッド部231はすべて、樹脂パッケージ5に覆われている。第3パッド部231には、第3金属接続材42が接続されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
第3端子部232は、図2および図3に示すように、第2端子部222と同様にx方向に沿って延びている。第3端子部232の一部は、樹脂パッケージ5から露出している。
As shown in FIGS. 2 and 3, the third
第1リード21、第2リード22および第3リード23は、互いに離間している。図2および図3に示すように、第1リード21の第1端子部212は、y方向において、第2リード22の第2端子部222と第3リード23の第3端子部232との間に配置される。第1端子部212、第2端子部222、および、第3端子部232において、樹脂パッケージ5から露出する部分は、金属製のめっき(図示略)で覆われている。例えば、当該金属製のめっきは、めっき層211cと同質である。当該金属製のめっきは電解めっきにより形成される。
The
<第1金属接続材41>
複数の第1金属接続材41は、半導体素子1に導通している。本実施形態においては、複数の第1金属接続材41は、半導体素子1の第1主面電極121に導通している。第1金属接続材41は、第1金属からなり、一般的にワイヤやリボンと称される細長い形状の部材である。第1金属としては、たとえばCuを含み、本実施形態の第1金属接続材41は、いわゆるCuワイヤである。また、Cuを含む第1金属接続材41の他の例としては、芯材としてのCuワイヤにAlが被覆された、いわゆるクラッドワイヤが挙げられる。本実施形態においては、第1金属接続材41の本数は2本であるが、これに限定されない。第1金属接続材41の本数は、1本であってもよいし、3本以上であってもよい。
<First
The plurality of first
第1金属接続材41は、第1ボンディング部411、第2ボンディング部412およびブリッジ部413を有する。第1金属接続材41がCuワイヤである場合、第1金属接続材41は、ウエッジを用いたウエッジボンディングによって接合対象に接合される。第1ボンディング部411は、介在部材3を介して第1主面電極121に接合された部位である。第2ボンディング部412は、第2リード22の第2パッド部221に接合された部位である。ブリッジ部413は、第1ボンディング部411と第2ボンディング部412とを繋いでおり、たとえば、緩やかなループ形状である。
The first
<第3金属接続材42>
第3金属接続材42は、半導体素子1に導通している。本実施形態においては、第3金属接続材42は、半導体素子1の第2主面電極122に導通している。第3金属接続材42は、第3金属からなり、一般的にワイヤやリボンと称される細長い形状の部材である。第3金属としては、たとえばAuが挙げられ、本実施形態の第3金属接続材42は、いわゆるAuワイヤである。このような第3金属接続材42は、Cuワイヤである第1金属接続材41よりも線径が細い。
<Third
The third
第3金属接続材42がAuワイヤである場合、第3金属接続材42は、キャピラリを用いたボールボンディングによって接合対象に接合される。本実施形態においては、第3金属接続材42は、半導体素子12の第2主面電極122と第3リード23の第3パッド部231とに接合されている。
When the third
<介在部材3>
介在部材3は、半導体素子1の第1主面電極121と第1金属接続材41の第1ボンディング部411との間に介在している。介在部材3は、第2金属からなる。第2金属は、第1金属よりも軟質である。また、本実施形態においては、第2金属は、第1金属よりも抵抗率が大きい。第2金属としては、たとえば、Al、Niおよびはんだやこれらを含む合金が挙げられる。本実施形態においては、第2金属としてAlが選択されており、介在部材3は、Alワイヤの一部によって形成されている。
<Intervening
The intervening
図5および図6に示すように、介在部材3は、第1ボンディング部411と略平行に延びる細長い形状である。介在部材3は、幅および長さが第1ボンディング部411の幅および長さよりも大きい。すなわち、第1ボンディング部411は、z方向視において介在部材3に内包されている。本実施形態においては、1つの第1ボンディング部411と第1主面電極121との間に1つの介在部材3が介在している。介在部材3の個数は特に限定されず、本実施形態においては、2つである。介在部材3の個数は、1つでもよいし、3つ以上でもよい。
As shown in FIGS. 5 and 6, the intervening
図6に示すように、第1主面電極121と介在部材3との間には、固相接合界面81が形成されている。固相接合界面81は、後述のウエッジボンディングの工程において付加される超音波振動および圧力によって、第1主面電極121の表層と介在部材3の表層とが固相接合されたことにより生じた界面である。また、介在部材3と第1ボンディング部411との間には、固相接合界面82が形成されている。固相接合界面82は、後述のウエッジボンディングの工程において付加される超音波振動および圧力によって、介在部材3の表層と第1ボンディング部411の表層とが固相接合されたことにより生じた界面である。
As shown in FIG. 6, a solid
<樹脂パッケージ5>
樹脂パッケージ5は、半導体素子1、リード2の一部、複数の介在部材3、複数の第1金属接続材41および第3金属接続材42を覆う部材である。樹脂パッケージ5は、電気絶縁性を有する熱硬化性の合成樹脂である。本実施形態においては、樹脂パッケージ5は、黒色のエポキシ樹脂である。樹脂パッケージ5は、樹脂主面51、樹脂裏面52、一対の第1樹脂側面53、および、一対の第2樹脂側面54を有する。
<
The
樹脂主面51は、図4に示すように、z1方向を向く。樹脂裏面52は、z2方向を向く。
As shown in FIG. 4, the resin
一対の第1樹脂側面53は、図1および図3に示すように、x方向において互いに離間している。一対の第1樹脂側面53は、x方向において互いに反対側を向く。また、一対の第1樹脂側面53はそれぞれ、z1方向の端縁が樹脂主面51に繋がり、z2方向の端縁が樹脂裏面52に繋がっている。本実施形態においては、x2方向側に位置する第1樹脂側面53から、第1リード21(第1端子部212)、第2リード22(第2端子部222)、および、第3リード23(第3端子部232)のそれぞれ一部が露出している。
As shown in FIGS. 1 and 3, the pair of first resin side surfaces 53 are separated from each other in the x direction. The pair of first resin side surfaces 53 face each other in the x direction. Further, in each of the pair of first resin side surfaces 53, the edge in the z1 direction is connected to the resin
一対の第2樹脂側面54は、図1および図3に示すように、y方向において互いに離間している。一対の第2樹脂側面54は、y方向において互いに反対側を向く。また、一対の第2樹脂側面54はそれぞれ、z1方向の端縁が樹脂主面51に繋がり、z2方向の端縁が樹脂裏面52に繋がっている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the pair of second resin side surfaces 54 are separated from each other in the y direction. The pair of second resin side surfaces 54 face each other in the y direction. Further, in each of the pair of second resin side surfaces 54, the edge in the z1 direction is connected to the resin
樹脂パッケージ5には、図1および図3に示す一対の第2樹脂側面54のそれぞれz1方向の端縁から樹脂パッケージ5の内部に窪む一対の樹脂凹部55が形成されている。また、図1および図3に示すように、樹脂パッケージ5には、z方向において樹脂主面51から樹脂裏面52に至る樹脂貫通孔56が形成されている。本実施形態においては、z方向視において、樹脂貫通孔56の中心は、パッド貫通孔211dの中心と一致する。樹脂貫通孔56の直径は、パッド貫通孔211dの直径よりも小である。本実施形態においては、パッド貫通孔211dの孔壁はすべて、樹脂パッケージ5によって覆われている。樹脂貫通孔56にねじなどの締結部材を挿通させて、ヒートスプレッダなどの放熱機能を備える部材を取り付けることで、半導体装置A1の放熱性能の向上を図ることができる。
The
<半導体装置A1の製造方法>
次に、半導体装置A1の製造方法について、図7〜図13を参照しつつ以下に説明する。
<Manufacturing method of semiconductor device A1>
Next, the manufacturing method of the semiconductor device A1 will be described below with reference to FIGS. 7 to 13.
図7は、介在部材3の形成に用いられるウエッジツール6Aの一例を示している。ウエッジツール6Aは、ウエッジ61A、ワイヤガイド62Aおよびカッタ63Aを有している。その他、これらを支持し、超音波振動を付加するホーン、ホーンを支持する本体、第2金属接続材301を巻回するワイヤリールなどを備えているが、これらの図示および説明は省略する。第2金属接続材301は、第2金属からなり、本実施形態においては、たとえばAlワイヤである。
FIG. 7 shows an example of the
ウエッジ61Aは、第2金属接続材301を押し付けるとともに、超音波振動によって接合対象に第2金属接続材301を接合するものである。ウエッジ61Aは、たとえばタングステンカーバイトからなる。ウエッジ61Aには、ガイド溝611Aが形成されている。ガイド溝611Aは、ウエッジ61Aの下端に設けられている。ガイド溝611Aの断面形状は特に限定されず、たとえばV字状である。ワイヤガイド62Aは、ウエッジ61Aに対して固定されており、前記ワイヤリールに巻回された第2金属接続材301をウエッジ61Aへと導くためのものである。カッタ63Aは、第2金属接続材301を切断するためのものである。カッタ63Aはウエッジ61Aに隣接して配置されている。図示された例においては、ワイヤガイド62Aとカッタ63Aとは、ウエッジ61Aを挟んで反対側に配置されている。
The
図8に示すように、第1リード21の第1パッド部211のパッド主面211aに設けられためっき層211cに、導電性接合材19を用いて半導体素子1の裏面電極123を導通接合する。導電性接合材19は、たとえばAgペースト材、Ag焼結材、はんだ等である。
As shown in FIG. 8, the
次いであらかじめウェッジボンディング可能な状態とされたウエッジツール6Aのウエッジ61Aの先端を半導体素子1の第1主面電極121の直上に位置させる。そして、ウエッジ61Aの先端を第1主面電極121に向かわせる。このとき、第2金属接続材301の先端部分は、ガイド溝611Aに嵌っている。
Next, the tip of the
次いで、ウエッジツール6Aを用いてウェッジボンディングを行う。具体的には、ウエッジ61Aを第1主面電極121に押し付けつつ、超音波振動を付加する。このとき、超音波振動により、第2金属接続材301の先端部分が押しつぶされる。これにより、第2金属接続材301の先端部分と第1主面電極121とが超音波接合される。この超音波接合により、第1主面電極121と介在部材3との間には、固相接合界面81が形成される。
Next, wedge bonding is performed using the
次いで、図9に示すように、ウエッジツール6を図左方(x2方向)に移動させる。この移動により、カッタ63Aは、第2金属接続材301のうち第1主面電極121に超音波接合された部分の端部付近に位置する。次いで、カッタ63Aを下降させる。カッタ63Aの下降により、たとえば、第2金属接続材301に切れ目が付けられる。カッタ63Aの下降量は、カッタ63Aが第2金属接続材301を完全に切断してしまわない程度に設定されている。この後は、ウエッジ61Aとともに第2金属接続材301を第1主面電極121から離間させる。これにより、切れ目がつけられた第2金属接続材301は切断され、図10に示す介在部材3が形成される。このように形成された介在部材3は、第2金属接続材301としてのAlワイヤの一部によって形成されている。
Next, as shown in FIG. 9, the wedge tool 6 is moved to the left side (x2 direction) of the figure. Due to this movement, the
図11は、第1金属接続材41の形成に用いられるウエッジツール6の一例を示している。ウエッジツール6は、ウエッジ61、ワイヤガイド62およびカッタ63を有している。その他、これらを支持し、超音波振動を付加するホーン、ホーンを支持する本体、第1金属接続材401を巻回するワイヤリールなどを備えているが、これらの図示および説明は省略する。第1金属接続材401は、第1金属からなり、本実施形態においては、たとえばCuワイヤである。本実施形態においては、第1金属接続材401の線径は、第2金属接続材301の線経よりも細い。
FIG. 11 shows an example of the wedge tool 6 used for forming the first
ウエッジ61は、第1金属接続材401を押し付けるとともに、超音波振動によって接合対象に第1金属接続材401を接合するものである。ウエッジ61は、たとえばタングステンカーバイトからなる。ウエッジ61には、ガイド溝611が形成されている。ガイド溝611は、ウエッジ61の下端に設けられている。ガイド溝611の断面形状は特に限定されず、たとえばV字状である。ウエッジ61の大きさ(ガイド溝611の長さ)は、ウエッジ61Aの大きさ(ガイド溝611Aの長さ)よりも小さいものを用いてもよい。ワイヤガイド62は、ウエッジ61に対して固定されており、前記ワイヤリールに巻回された第1金属接続材401をウエッジ61へと導くためのものである。カッタ63は、第1金属接続材401を切断するためのものである。カッタ63はウエッジ61に隣接して配置されている。図示された例においては、ワイヤガイド62とカッタ63とは、ウエッジ61を挟んで反対側に配置されている。
The
図12に示すように、あらかじめウェッジボンディング可能な状態とされたウエッジツール6のウエッジ61の先端を半導体素子1の第1主面電極121に接合された介在部材3の直上に位置させる。そして、ウエッジ61の先端を介在部材3に向かわせる。このとき、第1金属接続材401の先端部分は、ガイド溝611に嵌っている。
As shown in FIG. 12, the tip of the
次いで、ウエッジツール6を用いてウェッジボンディングを行う。具体的には、ウエッジ61を介在部材3に押し付けつつ、超音波振動を付加する。このとき、超音波振動により、第1金属接続材401の先端部分が押しつぶされる。これにより、第1金属接続材401の先端部分と介在部材3とが超音波接合される。この超音波接合により、介在部材3と第1金属接続材401(第1ボンディング部411)の間には、固相接合界面82が形成される。
Next, wedge bonding is performed using the wedge tool 6. Specifically, ultrasonic vibration is applied while pressing the
次いで、図13に示すように、ウエッジツール6を図左方(x2方向)に移動させる。この移動により、カッタ63は、介在部材3に超音波接合された第1ボンディング部411の端部付近に位置する。次いで、第1金属接続材401を繰り出しつつ、ウエッジツール6を第2パッド部221の直上に移動させる。そして、ウエッジ61を第2パッド部221に押し付けつつ、超音波振動を付加する。このとき、超音波振動により、第1金属接続材401の一部が押しつぶされる。これにより、第1金属接続材401の一部と介在部材3とが超音波接合され、第2ボンディング部412が形成される。
Next, as shown in FIG. 13, the wedge tool 6 is moved to the left side (x2 direction) of the figure. Due to this movement, the
この後は、ウエッジツール6を移動させ、カッタ63を第2ボンディング部412の端部に位置させる。そして、カッタ63Aを下降させる。カッタ63の下降により、たとえば、第1金属接続材401に切れ目が付けられる。カッタ63の下降量は、カッタ63が第1金属接続材401を完全に切断してしまわない程度に設定されている。この後は、ウエッジ61とともに第1金属接続材401を介在部材3から離間させる。これにより、切れ目がつけられた第1金属接続材401は切断され、第1金属接続材41が形成される。
After this, the wedge tool 6 is moved to position the
これ以降は、たとえば第3金属接続材42および樹脂パッケージ5の形成工程を経ることにより、上述の半導体装置A1が得られる。
After that, the above-mentioned semiconductor device A1 can be obtained, for example, by going through the steps of forming the third
次に、半導体装置A1および半導体装置A1の製造方法の作用について説明する。 Next, the operation of the semiconductor device A1 and the manufacturing method of the semiconductor device A1 will be described.
本実施形態によれば、半導体素子1の第1主面電極121と第1金属接続材41の第1ボンディング部411との間には、介在部材3が介在している。介在部材3は、第1金属接続材41を構成する第1金属よりも軟質である第2金属によって構成されている。このため、第1ボンディング部411を形成するためのウエッジボンディングにおける超音波振動および圧力が、半導体素子1に及ぼす影響を抑制することができる。また、第1金属接続材41を構成する第1金属は、介在部材3を構成する第2金属よりも抵抗率が小さい。したがって、導通経路の低抵抗化を図りつつ半導体素子1をより確実に保護することができる。
According to the present embodiment, the intervening
介在部材3をウエッジツール6Aを用いたウエッジボンディングによって形成することにより、たとえばめっき等の手法によって金属部材を形成する場合と比べて、より厚い形状の介在部材3を形成することが可能である。これは、半導体素子1への影響を抑制するのに好ましい。また、第1主面電極121と介在部材3との間には、固相接合界面81が形成されており、介在部材3と第1金属接続材41との間には、固相接合界面82が形成されている。これは、導通経路の低抵抗化に寄与する。
By forming the intervening
本実施形態においては、複数の介在部材3が設けられている。複数の介在部材3には、複数の第1金属接続材41が個別に超音波接合されている。これにより、各第1金属接続材41と第1主面電極121との間に、介在部材3をより確実に介在させることができる。また、複数の介在部材3が互いに離間していることにより、一方の介在部材3に対する第1金属接続材41の超音波接合によって、隣り合う介在部材3が不当に変形すること等を回避することができる。
In this embodiment, a plurality of intervening
図14〜図19は、本開示の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。 14-19 show other embodiments of the present disclosure. In these figures, the same or similar elements as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals as those in the above embodiment.
<第2実施形態>
図14および図15は、本開示の第2実施形態に係る半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置A2においては、複数の介在部材3が互いに接するように形成されている。すなわち、複数の介在部材3が、一塊の金属部材を構成している。
<Second Embodiment>
14 and 15 show the semiconductor device according to the second embodiment of the present disclosure. In the semiconductor device A2 of the present embodiment, a plurality of intervening
図示された例においては、複数の介在部材3が一体的に形成された部材に、複数の第1金属接続材41が互いに離間して超音波接合されている。
In the illustrated example, a plurality of first
本実施形態によっても、導通経路の低抵抗化を図りつつ半導体素子1をより確実に保護することができる。また、複数の介在部材3を互いに接しさせることにより、第1金属接続材41の接合対象をより大きな一体的な金属部材とすることが可能である。これは、仮に第1金属接続材41のウエッジボンディングにおける第1ボンディング部411の形成において接合位置の誤差が生じた場合であっても、適切な接合を実現しやすいという利点がある。
Also in this embodiment, the
<第3実施形態>
図16および図17は、本開示の第3実施形態に係る半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置A3においては、介在部材3は、第1金属接続材41に対して顕著に幅広の部材によって構成されている。また、1つの介在部材3に対して、複数の第1金属接続材41が超音波接合されている。このような介在部材3は、たとえばAlリボンと称される帯状の第2金属接続材301の一部によって形成される。
<Third Embodiment>
16 and 17 show a semiconductor device according to a third embodiment of the present disclosure. In the semiconductor device A3 of the present embodiment, the intervening
本実施形態によっても、導通経路の低抵抗化を図りつつ半導体素子1をより確実に保護することができる。また、帯状の第2金属接続材301の一部によって介在部材3を形成することにより、たとえば1回のウエッジボンディングによって、より広い面積を有する介在部材3を形成することができる。
Also in this embodiment, the
<第4実施形態>
図18および図19は、本開示の第4実施形態に係る半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置A4においては、介在部材3が帯状の第2金属接続材301の一部によって形成されており、第1金属接続材41が、帯状の第1金属接続材401を用いて形成されている。第2金属接続材301の一例としては、Alリボンが挙げられ、第1金属接続材401の一例としては、Cuリボンが挙げられる。本実施形態においては、1つの介在部材3に1つの第1金属接続材41が超音波接合されている。
<Fourth Embodiment>
18 and 19 show the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present disclosure. In the semiconductor device A4 of the present embodiment, the intervening
本実施形態によっても、導通経路の低抵抗化を図りつつ半導体素子1をより確実に保護することができる。また、帯状の第2金属接続材301の一部によって介在部材3を形成することにより、たとえば1回のウエッジボンディングによって、より広い面積を有する介在部材3を形成することができる。また、帯状の第1金属接続材401を用いて第1金属接続材41を形成することにより、さらなる低抵抗化を図ることができる。
Also in this embodiment, the
本開示に係る半導体装置および半導体装置の製造方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。本開示に係る半導体装置および半導体装置の製造方法の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。 The semiconductor device and the method for manufacturing the semiconductor device according to the present disclosure are not limited to the above-described embodiments. The specific configuration of the semiconductor device and the method for manufacturing the semiconductor device according to the present disclosure can be freely redesigned.
〔付記1〕
半導体素子と、
前記半導体素子に導通し且つ第1金属からなる第1金属接続材と、
を備えており、
前記半導体素子と前記第1金属接続材との間に介在し、前記第1金属よりも軟質である第2金属からなる介在部材をさらに備え、
前記半導体素子と前記介在部材との間、および前記第1金属接続材と前記介在部材との間、の双方に固相接合界面が存在する、半導体装置。
〔付記2〕
前記第1金属は、Cuを含む、付記1に記載の半導体装置。
〔付記3〕
前記第2金属は、Al、Niおよびはんだのいずれかを含む、付記2に記載の半導体装置。
〔付記4〕
前記第1金属接続材は、金属ワイヤである、付記1ないし3のいずれかに記載の半導体装置。
〔付記5〕
前記第1金属接続材は、金属リボンである、付記1ないし3のいずれかに記載の半導体装置。
〔付記6〕
前記介在部材は、金属ワイヤの一部である、付記1ないし5のいずれかに記載の半導体装置。
〔付記7〕
前記介在部材は、金属リボンの一部である、付記1ないし5のいずれかに記載の半導体装置。
〔付記8〕
互いに接し合う複数の前記介在部材を備える、付記1ないし7のいずれかに記載の半導体装置。
〔付記9〕
1つの前記介在部材に複数の前記第1金属接続材が接合されている、付記1ないし7のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
〔付記10〕
半導体素子と前記半導体素子に導通し且つ第1金属からなる第1金属接続材を備える半導体装置の製造方法であって、
前記第1金属よりも軟質である第2金属からなる介在部材を前記半導体素子に接合する第1工程と、
前記介在部材に前記第1金属接続材を接合する第2工程と、を備え、
前記第1工程においては、前記第2金属からなる第2金属接続材の一部を前記半導体素子に押し付けた状態で超音波を付与することにより固相接合する処理と、前記第2金属接続材を切断することにより、前記半導体素子に接合された前記介在部材を形成する処理と、を含み、
前記第2工程においては、前記第1金属接続材の一部を前記介在部材に押し付けた状態で超音波を付与することにより固相接合する処理を含む、半導体装置の製造方法。
〔付記11〕
前記第1金属は、Cuを含む、付記10に記載の半導体装置の製造方法。
〔付記12〕
前記第2金属は、Al、Niおよびはんだのいずれかを含む、付記11に記載の半導体装置の製造方法。
〔付記13〕
前記第1金属接続材は、金属ワイヤである、付記10ないし12のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
〔付記14〕
前記第1金属接続材は、金属リボンである、付記10ないし12のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
〔付記15〕
前記第2金属接続材は、金属ワイヤである、付記10ないし14のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
〔付記16〕
前記第2金属接続材は、金属リボンである、付記10ないし14のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
〔付記17〕
前記第2工程においては、1つの前記介在部材に複数の前記第1金属接続材を接合する、付記10ないし16のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
[Appendix 1]
With semiconductor elements
A first metal connecting material that conducts to the semiconductor element and is made of a first metal,
Is equipped with
An intervening member made of a second metal that is interposed between the semiconductor element and the first metal connecting material and is softer than the first metal is further provided.
A semiconductor device in which a solid phase bonding interface exists both between the semiconductor element and the intervening member and between the first metal connecting material and the intervening member.
[Appendix 2]
The semiconductor device according to
[Appendix 3]
The semiconductor device according to Appendix 2, wherein the second metal contains any of Al, Ni and solder.
[Appendix 4]
The semiconductor device according to any one of
[Appendix 5]
The semiconductor device according to any one of
[Appendix 6]
The semiconductor device according to any one of
[Appendix 7]
The semiconductor device according to any one of
[Appendix 8]
The semiconductor device according to any one of
[Appendix 9]
The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of
[Appendix 10]
A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises a semiconductor element and a first metal connecting material conductive to the semiconductor element and made of a first metal.
The first step of joining an intervening member made of a second metal, which is softer than the first metal, to the semiconductor element,
A second step of joining the first metal connecting material to the intervening member is provided.
In the first step, a process of solid-phase bonding by applying ultrasonic waves in a state where a part of the second metal connecting material made of the second metal is pressed against the semiconductor element, and the second metal connecting material. The process of forming the intervening member joined to the semiconductor element by cutting the metal element.
The second step is a method for manufacturing a semiconductor device, which comprises a process of solid-phase bonding by applying ultrasonic waves in a state where a part of the first metal connecting material is pressed against the intervening member.
[Appendix 11]
The method for manufacturing a semiconductor device according to Appendix 10, wherein the first metal contains Cu.
[Appendix 12]
The method for manufacturing a semiconductor device according to
[Appendix 13]
The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of Appendix 10 to 12, wherein the first metal connecting material is a metal wire.
[Appendix 14]
The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of Appendix 10 to 12, wherein the first metal connecting material is a metal ribbon.
[Appendix 15]
The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of Appendix 10 to 14, wherein the second metal connecting material is a metal wire.
[Appendix 16]
The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of Appendix 10 to 14, wherein the second metal connecting material is a metal ribbon.
[Appendix 17]
The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of Appendix 10 to 16, wherein in the second step, a plurality of the first metal connecting materials are joined to one intervening member.
A1,A2,A3,A4:半導体装置
1 :半導体素子
2 :リード
3 :介在部材
5 :樹脂パッケージ
6 :ウエッジツール
6A :ウエッジツール
11 :素子本体
12 :半導体素子
19 :導電性接合材
21 :第1リード
22 :第2リード
23 :第3リード
41 :第1金属接続材
42 :第3金属接続材
51 :樹脂主面
52 :樹脂裏面
53 :第1樹脂側面
54 :第2樹脂側面
55 :樹脂凹部
56 :樹脂貫通孔
61,61A:ウエッジ
62,62A:ワイヤガイド
63,63A:カッタ
81,82:固相接合界面
111 :素子主面
112 :素子裏面
121 :第1主面電極
122 :第2主面電極
123 :裏面電極
211 :第1パッド部
211a :パッド主面
211b :パッド裏面
211c :めっき層
211d :パッド貫通孔
212 :第1端子部
213 :中間連結部
221 :第2パッド部
222 :第2端子部
231 :第3パッド部
232 :第3端子部
301 :第2金属接続材
401 :第1金属接続材
411 :第1ボンディング部
412 :第2ボンディング部
413 :ブリッジ部
611,611A:ガイド溝
A1, A2, A3, A4: Semiconductor device 1: Semiconductor element 2: Lead 3: Intervening member 5: Resin package 6:
Claims (17)
前記半導体素子に導通し且つ第1金属からなる第1金属接続材と、
を備えており、
前記半導体素子と前記第1金属接続材との間に介在し、前記第1金属よりも軟質である第2金属からなる介在部材をさらに備え、
前記半導体素子と前記介在部材との間、および前記第1金属接続材と前記介在部材との間、の双方に固相接合界面が存在する、半導体装置。 With semiconductor elements
A first metal connecting material that conducts to the semiconductor element and is made of a first metal,
Is equipped with
An intervening member made of a second metal that is interposed between the semiconductor element and the first metal connecting material and is softer than the first metal is further provided.
A semiconductor device in which a solid phase bonding interface exists both between the semiconductor element and the intervening member and between the first metal connecting material and the intervening member.
前記第1金属よりも軟質である第2金属からなる介在部材を前記半導体素子に接合する第1工程と、
前記介在部材に前記第1金属接続材を接合する第2工程と、を備え、
前記第1工程においては、前記第2金属からなる第2金属接続材の一部を前記半導体素子に押し付けた状態で超音波を付与することにより固相接合する処理と、前記第2金属接続材を切断することにより、前記半導体素子に接合された前記介在部材を形成する処理と、を含み、
前記第2工程においては、前記第1金属接続材の一部を前記介在部材に押し付けた状態で超音波を付与することにより固相接合する処理を含む、半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises a semiconductor element and a first metal connecting material conductive to the semiconductor element and made of a first metal.
The first step of joining an intervening member made of a second metal, which is softer than the first metal, to the semiconductor element,
A second step of joining the first metal connecting material to the intervening member is provided.
In the first step, a process of solid-phase bonding by applying ultrasonic waves in a state where a part of the second metal connecting material made of the second metal is pressed against the semiconductor element, and the second metal connecting material. The process of forming the intervening member joined to the semiconductor element by cutting the metal element.
The second step is a method for manufacturing a semiconductor device, which comprises a process of solid-phase bonding by applying ultrasonic waves in a state where a part of the first metal connecting material is pressed against the intervening member.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019224174A JP7412998B2 (en) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019224174A JP7412998B2 (en) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021093473A true JP2021093473A (en) | 2021-06-17 |
JP7412998B2 JP7412998B2 (en) | 2024-01-15 |
Family
ID=76312714
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019224174A Active JP7412998B2 (en) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7412998B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023223881A1 (en) * | 2022-05-18 | 2023-11-23 | ローム株式会社 | Electronic device |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004221264A (en) * | 2003-01-14 | 2004-08-05 | Sanyo Electric Co Ltd | Semiconductor device and its manufacturing method |
JP2010199528A (en) * | 2009-01-27 | 2010-09-09 | Tatsuta System Electronics Kk | Bonding wire |
JP2014187087A (en) * | 2013-03-22 | 2014-10-02 | Toshiba Corp | Semiconductor device manufacturing method |
JP2015037151A (en) * | 2013-08-15 | 2015-02-23 | サンケン電気株式会社 | Semiconductor device |
JP2016086003A (en) * | 2014-10-23 | 2016-05-19 | 三菱電機株式会社 | Manufacturing method of power semiconductor device |
JP2019212828A (en) * | 2018-06-07 | 2019-12-12 | ローム株式会社 | Semiconductor device |
-
2019
- 2019-12-12 JP JP2019224174A patent/JP7412998B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004221264A (en) * | 2003-01-14 | 2004-08-05 | Sanyo Electric Co Ltd | Semiconductor device and its manufacturing method |
JP2010199528A (en) * | 2009-01-27 | 2010-09-09 | Tatsuta System Electronics Kk | Bonding wire |
JP2014187087A (en) * | 2013-03-22 | 2014-10-02 | Toshiba Corp | Semiconductor device manufacturing method |
JP2015037151A (en) * | 2013-08-15 | 2015-02-23 | サンケン電気株式会社 | Semiconductor device |
JP2016086003A (en) * | 2014-10-23 | 2016-05-19 | 三菱電機株式会社 | Manufacturing method of power semiconductor device |
JP2019212828A (en) * | 2018-06-07 | 2019-12-12 | ローム株式会社 | Semiconductor device |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023223881A1 (en) * | 2022-05-18 | 2023-11-23 | ローム株式会社 | Electronic device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7412998B2 (en) | 2024-01-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7863107B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method of the same | |
US7745253B2 (en) | Ribbon bonding in an electronic package | |
US6992386B2 (en) | Semiconductor device and a method of manufacturing the same | |
CN107615464B (en) | Method for manufacturing power semiconductor device and power semiconductor device | |
JP2015220429A (en) | Semiconductor device | |
JP5819052B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device | |
JP5271778B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP6499642B2 (en) | Wire bonding structure manufacturing method, wire bonding structure, and electronic device | |
JP6480550B2 (en) | Wire bonding method and semiconductor device | |
JP7412998B2 (en) | Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method | |
US20220278026A1 (en) | Method for Fabricating a Substrate with a Solder Stop Structure, Substrate with a Solder Stop Structure and Electronic Device | |
JP7473376B2 (en) | Semiconductor Device | |
JP5104020B2 (en) | Mold package | |
JP2021145051A (en) | Semiconductor device and wire bonding method | |
KR200483254Y1 (en) | Semiconductor package | |
JP5512845B2 (en) | Semiconductor device | |
CN220984523U (en) | Semiconductor packaging structure | |
US20240030106A1 (en) | Semiconductor device | |
WO2022196278A1 (en) | Semiconductor device | |
US20240030298A1 (en) | Semiconductor device | |
JP6420704B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
CN117293113A (en) | Semiconductor packaging structure | |
JP2005302905A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
JP2001035986A (en) | Semiconductor package and its packaging method, and semiconductor module | |
JP2014225565A (en) | Method of manufacturing semiconductor device, and semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221026 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230919 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230921 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231117 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20231205 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231227 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7412998 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |