JP3887620B2 - 半導体素子及び半導体装置 - Google Patents

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Description

この発明は，半導体素子及び半導体装置の構造に関する。
半導体装置の製造において，半導体素子に設けられたパッドとリードとを微細な導線を用いて電気的に接続するワイヤボンディング方式が知られている。このワイヤボンディング方式は，接続が容易であり，信頼性も高いため，広く普及している。近年，高付加価値を実現するために半導体素子の集積度は非常に高くなっており，それに伴っていわゆる多ピン化が進み，パッド及びリードとそれらを接続する導線の数が増えてきている。そして，ワイヤボンディングにも，例えば数ミリ四方の半導体素子の素子周辺に沿って配置された数十〜数百個のパッドとリードとを導線でそれぞれ接続し，更に，各導線同士が接触して電気的な短絡や動作不良を起こさないようにすることが要求されている。
従来，このような要求に対応する技術として，先ず，特開平４−２６９８５６号が開示されている。即ち，この半導体素子１００は，図１０，１１に示すように，半導体素子１００の周辺に沿って，内側のパッド１０１と外側のパッド１０２を千鳥状に二列に配列することにより，素子周辺に沿って多数のパッドを配置した構成になっている。この半導体素子１００では，内側のパッド１０１と外側のパッド１０２は同程度の大きさを有しており，両者は，半ピッチずらして互い違いに配置されている。そして，この半導体素子１００を半導体装置に適用する場合，パッド１０１，１０２とリード１０３を金線等の導線１０４，１０５によって交互に接続していた。この場合，導線１０４，１０５同士の接触による電気的不良を防止するため，外側のパッド１０２とリード１０３を結ぶ導線１０５の上方に，内側のパッド１０１とリード１０３を結ぶ導線１０４を配置していた。このように，従来は，内側のパッド１０１とリード１０３を結ぶ導線１０４と，外側のパッド１０２とリード１０３を結ぶ導線１０５との高さを異ならせることにより，両者の接触を防いでいた。
また従来，特開平６−５３４１３号も開示されている。即ち，この半導体素子１１０においても，図１２に示すように，半導体素子１１０の周辺に沿って，内側のパッド１１１と外側のパッド１１２を千鳥状に二列に配列した構成になっている。この半導体素子１１０では，内側のパッド１１１と外側のパッド１１２はいずれも正方形であるが，両者の大きさが相違しており，図示の例では，外側のパッド１１２が内側のパッド１１１よりも大きくなっている。そして，ワイヤボンディングを行う場合は，外側の大きいパッド１１２を使用し，ＴＡＢンディングを行う場合は，内側のパッド１１１と外側のパッド１１２の両方を使用することにより，汎用性を向上させている。
特開平４−２６９８５６号公報 特開平６−５３４１３号公報
しかしながら，特開平４−２６９８５６号に開示された半導体素子１００のように，内側のパッド１０１とリード１０３を結ぶ導線１０４と，外側のパッド１０２とリード１０３を結ぶ導線１０５との高さを異ならせると，どうしても半導体装置の高さが高くなるため，主流である薄型のパッケージには適用できない。また，この半導体素子１００は，図１０に示されるように，中心線１０６に近い部分では導線１０４，１０５同士はほぼ並行となるが，半導体素子１００のコーナー部１００’に近づくほど導線１０４，１０５が斜めになって，互いのオーバーラップが大きくなるため，電気的な不良が起きやすくなり，組み立て不良となりやすい。更に，検査等も困難になってしまう。また，リード１０３も専用設計としなければならず，開発コストが高くなってしまう。
また特開平６−５３４１３号の半導体素子１１０は，ワイヤボンディング用のパッド１１２が外側に一列にしか配置されておらず，その形状も相当に大きい正方形状であって，最近の多ピン化に対応できない構成である。
本発明は，上記のような問題点に鑑みてなされたものであり，その目的は，パッドとリードとを接続する導線同士の間隔を調整することができ，特に半導体素子のコーナー部において導線同士の接触を回避できる半導体素子及び半導体装置を提供することにある。
この目的を達成するために，本発明は，素子周辺に沿ってパッドが２列に配置されている半導体素子であって，一方の列のパッドの素子周辺に沿った辺の長さが，他方の列のパッドの素子周辺に沿った辺の長さよりも長くなっている。そして，前記一方の列のパッドのパッドの中心線に対する外側の辺と，前記他方の列のパッドの中心線に対する外側の辺とが，中心線からそれぞれ同じ距離となるように各パッドを配置する。あるいは，前記一方の列のパッドのパッドの中心線に対する内側の辺と，前記他方の列のパッドの中心線に対する内側の辺とが，中心線からそれぞれ同じ距離となるように各パッドを配置する。
この半導体素子は，一方の列のパッドの素子周辺に沿った辺の長さが，他方の列のパッドの素子周辺に沿った辺の長さよりも長くなっているので，一方の列のパッドに対する導線の接続位置を横にずらすことができ，例えば，中心線に近い部分では，パッドの中心線よりの位置に導線を接続し，半導体素子のコーナー部に近い部分では，パッドの中心線から離れた位置に導線を接続するなどといった手法を採ることにより，導線同士の間隔をなるべく等しくすることが可能となる。
この半導体素子において，前記一方の列のパッドの素子周辺に沿った辺の長さを，前記他方の列のパッドの素子周辺に沿った辺の長さの１．５〜２倍にすることが好ましい。例えば，前記素子周辺に沿ってパッドが二列に配置され，内側に配列されたパッドはいずれも正方形状であり，外側に配列されたパッドはいずれも素子周辺に沿って横長の長方形状である。
また，本発明は，これらの半導体素子の各パッドとリードとを導線にてそれぞれ電気的に接続してなる半導体装置において，前記導線を略等しい間隔で配置したことを特徴とする。
この半導体装置のように，導線を略等しい間隔で配置することにより，電気的な不良のない動作の安定した半導体装置を提供できるようになる。なお，最近の主流である薄型のパッケージに適用できるように，前記導線の高さは同一にするのが良い。
本発明の半導体素子は，パッドに接続される導線同士の間隔を調整してほぼ等間隔にできるので，導線同士の電気的接触が無く，半導体装置の組立が容易になる。また，導線を同じ高さに配置することにより，薄型の半導体装置を製造できるようになる。このため，ＴＱＦＰ，ＬＱＦＰといった薄型の半導体装置を容易に製造できる。
以下，添付の図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は，本発明の第１の実施の形態にかかる半導体素子１の平面図であり，図２は，この半導体素子１の一部を拡大して示した部分図である。
この半導体素子１の表面には，周辺に沿ってパッド２，３が二列に配置されている。図示はしないが，半導体素子１の内部にはＬＳＩなどといった電子回路が内蔵されており，これらパッド２，３を介してその電子回路に信号を入出力させるようになっている。図示の例では，内側に配列されたパッド２は，いずれも正方形状になっている。一方，外側に配列されたパッド３は，いずれも素子周辺に沿って横長に扁平した長方形状になっている。そして図２に示すように，この第１の実施の形態では，外側に配列されたパッド３の横幅Ｌ３を，内側に配列されたパッド２の横幅Ｌ２の１．５〜２倍の長さに設定している。
更に，この第１の実施の形態では，内側に配列されたパッド２と外側に配列されたパッド３のいずれも，図１に示す半導体素子１の中心線５に対して左右対称に配列している。また，図２に示したように，内側の正方形状に形成されたパッド２における中心線５に対する外側の辺２’と，外側の長方形状に形成されたパッド３における中心線５に対する外側の辺３’とが，中心線５からそれぞれ同じ距離となるように各パッド２，３をそれぞれ配置している。
この半導体素子１を半導体装置に組み立てる場合，図３に示すように，半導体素子１の周囲にリード６を配置し，各パッド２，３とリード６とを金線などの導線７でそれぞれ接続する。この場合，内側に配列されたパッド２に対しては，基本的に導線７をパッド２の中央に接続する。一方，外側に配列されたパッド３に対しては，半導体素子１の中心線５に近い部分では，長方形状をなすパッド３の中心線５に近い位置に導線７を接続し，半導体素子１のコーナー部１’では，長方形状をなすパッド３の中心線５から離れた位置に導線７を接続するようにする。このようにすれば，半導体素子１の中心線５に近い部分とコーナー部１’のいずれにおいても，導線７同士の間隔をなるべく等しくすることができる。
この第１の実施の形態にかかる半導体素子１によれば，外側に配列されたパッド３が横長に扁平した長方形状であるので，導線７を任意の位置に接続でき，導線７同士の間隔をなるべく等しくすることにより，導線７同士の電気的接触が無く，半導体装置の組立が容易になる。また，パッド３が長方形状であると，ワイヤボンディングもし易い。
また，この第１の実施の形態にかかる半導体素子１によれば，導線７同士の間隔をなるべく等しくすることができるので，図４に示すように，内側に配列されたパッド２とリード６を接続している導線７と，外側に配列されたパッド３とリード６を接続している導線７とを同じ高さにしても，導線７同士が接触する心配がない。このように全部の導線７を同じ高さに配置することにより，薄型の半導体装置を製造できるようになる。このため，ＴＱＦＰ，ＬＱＦＰといった薄型の半導体装置を容易に製造できることとなる。
次に，図５は，本発明の第２の実施の形態にかかる半導体素子１１の平面図であり，図６は，この半導体素子１１の一部を拡大して示した部分図である。この半導体素子１１の表面においても，周辺に沿ってパッド１２，１３が二列に配置されている。先と同様に，半導体素子１１の内部にはＬＳＩなどといった電子回路が内蔵されており，これらパッド１２，１３を介してその電子回路に信号を入出力させるようになっている。図示の例では，内側に配列されたパッド１２は，いずれも素子周辺に沿って横長に扁平した長方形状になっている。一方，外側に配列されたパッド１３は，いずれも正方形状になっている。そして図６に示すように，この第２の実施の形態では，内側に配列されたパッド１２の横幅Ｌ１２を，外側に配列されたパッド１３の横幅Ｌ１３の１．５〜２倍の長さに設定している。
更に，この第２の実施の形態でも，内側に配列されたパッド１２と外側に配列されたパッド１３のいずれも，図５に示す半導体素子１１の中心線１５に対して左右対称に配列している。また，図６に示したように，内側の長方形状に形成されたパッド１２における中心線１５に対する内側の辺１２’と，外側の正方形状に形成されたパッド１３における中心線１５に対する内側の辺１３’とが，中心線１５からそれぞれ同じ距離となるように各パッド１２，１３を配置している。
この第２の実施の形態にかかる半導体素子２によれば，内側に配列された長方形状のパッド１２に対して導線を任意の位置に接続でき，各パッド１２，１３に接続する導線同士の間隔をなるべく等しくすることにより，導線同士の電気的接触を無くすことができ，半導体装置の組立が容易になる。従って，先に説明した第１の実施の形態の半導体素子１と同様に，薄型の半導体装置を製造できるようになり，ＴＱＦＰ，ＬＱＦＰといった薄型の半導体装置を容易にできるようになる。
以上，添付図面を参照にしながら本発明の好適な実施の形態について説明したが，本発明は以上に説明した実施の形態に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。例えば，図７に示すように，内側のパッド２２と外側のパッド２３の配置は，半導体素子２１の中央線２５に対して左右対称にしなくても良い。また，図８に示す半導体素子３１のように，外側の長方形状のパッド３３の中心位置と，内側の正方形状のパッド３２の中心位置とが，中心線３５からそれぞれ同じ距離となるように各パッド３２，３３を配置しても良い。また，内側のパッドと外側のパッドは，何れか一方のみのパッドが，半導体素子周辺に沿って横長に扁平した形状であっても良いが，例えば図９に示す半導体素子４１のように，内側のパッド４２と外側のパッド４３の両方が横長に扁平した長方形状であっても良い。また，パッドの形状は長方形に限らず，横長に扁平した形状であれば，楕円，多角形等でも良い。更に，パッドの配列は２列に限らず，半導体素子の周辺に沿ってパッドを３列以上配置しても良い。
本発明は，特にＴＱＦＰ，ＬＱＦＰといった薄型の半導体装置に好適である。
本発明の第１の実施の形態にかかる半導体素子の平面図である。 本発明の第１の実施の形態にかかる半導体素子の一部を拡大して示した部分図である。 本発明の第１の実施の形態にかかる半導体素子によって製造される半導体装置の説明図である。 導線の拡大図である。 本発明の第２の実施の形態にかかる半導体素子の平面図である。 本発明の第２の実施の形態にかかる半導体素子の一部を拡大して示した部分図である。 内側のパッドと外側のパッドを中央線に対して左右対称に配置していない実施の形態にかかる半導体素子の平面図である。 外側のパッドの中心位置と内側のパッドの中心位置とが中心線からそれぞれ同じ距離となるように配置した実施の形態にかかる半導体素子の平面図である。 内側のパッドと外側のパッドの両方を長方形状とした実施の形態にかかる半導体素子の平面図である。 従来の半導体素子の平面図である。 従来の半導体素子の断面図である。 図１０とは異なる従来の半導体素子の平面図である。
符号の説明
１ 半導体素子
２，３ パッド
５ 中心線
６ リード
７ 導線

Claims (5)

  1. 素子周辺に沿ってパッドが２列に配置されている半導体素子であって，
    一方の列のパッドの素子周辺に沿った辺の長さが，他方の列のパッドの素子周辺に沿った辺の長さよりも長くなっており，前記一方の列のパッドのパッドの中心線に対する外側の辺と，前記他方の列のパッドの中心線に対する外側の辺とが，中心線からそれぞれ同じ距離となるように各パッドを配置したことを特徴とする，半導体素子。
  2. 素子周辺に沿ってパッドが２列に配置されている半導体素子であって，
    一方の列のパッドの素子周辺に沿った辺の長さが，他方の列のパッドの素子周辺に沿った辺の長さよりも長くなっており，前記一方の列のパッドのパッドの中心線に対する内側の辺と，前記他方の列のパッドの中心線に対する内側の辺とが，中心線からそれぞれ同じ距離となるように各パッドを配置したことを特徴とする，半導体素子。
  3. 前記一方の列のパッドの素子周辺に沿った辺の長さを，前記他方の列のパッドの素子周辺に沿った辺の長さの１．５〜２倍にしたことを特徴とする，請求項１又は２に記載の半導体素子。
  4. 請求項１，２又は３のいずれかに記載の半導体素子の各パッドとリードとを導線にてそれぞれ電気的に接続してなる半導体装置において，
    前記導線を略等しい間隔で配置したことを特徴とする半導体装置。
  5. 前記導線の高さを同一にしたことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
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