JP5110897B2 - 半導体装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電力供給などのためにワイヤがボンディングされる半導体装置に関する。
従来より、発光ダイオードなどの半導体装置においては、電力供給のための手段としてＡｕなどからなるワイヤが用いられている。図５は、ワイヤをボンディング可能な構成とされた半導体装置の一例を示している（たとえば、特許文献１）。同図に示された半導体装置Ｘは、半導体層９１にボンディングパッド９２が形成されている。半導体層９１は、たとえばＧａＮ系半導体からなる層であり、定められた波長の光を発光可能な活性層（図示略）の上に形成されている。ボンディングパッド９２は、たとえばＡｌ／Ｔｉ／Ａｕが積層されたものであり、主部９２ａと４つの延出部９２ｂとを有している。主部９２ａは、略円形状であり、ワイヤＷがボンディングされるための部分である。４つの延出部９２ｂは、主部９２ａから放射状に延びた帯状部分とされている。延出部９２ｂは、半導体層９１の外側寄りの部分に電流をより多く流すために設けられている。また、上記発光層からの光は、半導体層９１を透過して半導体装置Ｘ外へと出射される。延出部９２ｂを比較的細い帯状とすることにより、これらの光を不当に遮ることがないという効果を奏する。
しかしながら、主部９２ａに対して適切にワイヤＷをボンディングするには、高い作業精度が求められる。ボンディングに用いるキャピラリをボンディングパッド９２に対して押圧する力が強すぎたり、押し付け位置に誤差があったりすると、主部９２ａに対してずれた位置にワイヤＷ’がボンディングされてしまう。このようなワイヤＷ’がボンディングされるときには、主部９２ａと延出部９２ｂとが繋がれた部分に過大な応力が発生する。これにより、主部９２ａと延出部９２ｂとが分断されてしまい、半導体層９１に対して適切に電流を流すことができないという問題があった。
特開平０５−１４５１１９号公報
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、ボンディングパッドの分断を防止することが可能な半導体装置を提供することをその課題とする。
本発明によって提供される半導体装置は、半導体層と、上記半導体層の表面に導通するように形成されており、ワイヤがボンディングされる主部、およびこの主部から延びる延出部を有するボンディングパッドと、を備える半導体装置であって、上記主部と上記延出部とが繋がれている部分の外形線は、曲線とされており、上記延出部は、上記延出部が延びる方向において幅が一定であり、かつ上記主部寄りにあるものほど幅が大とされている２以上の幅一定部と、これらの幅一定部を連結する１以上の幅変更部とを有しており、上記幅一定部と上記幅変更部とが繋がれている部分の外形線は、曲線とされていることを特徴としている。
このような構成によれば、上記外形線が曲線とされていることにより、上記主部と上記延出部とが繋がれた部分には、形状が不連続となる箇所がない。このため、上記ワイヤがボンディングされるときに加えられる力によって上記主部と上記延出部とが繋がれた部分に過大な応力集中が生じることを回避可能である。したがって、上記主部と上記延出部とが分断されることを防止することができる。
さらに、このような構成によれば、上記主部と上記ワイヤとにずれが生じたとしても、このずれ量が上記幅一定部のうち上記主部寄りに位置するものの長さよりも小であるうちは、上記延出部に発生する応力を小さくすることが可能である。したがって、上記延出部の分断を防止するのに有利である。
本発明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。
以下、本発明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。
図１および図２は、本発明に係る半導体装置の第１実施形態を示している。本実施形態の半導体装置Ａ１は、基板１、ｎ型半導体層２、活性層３、ｐ型半導体層４、ボンディングパッド５、および電極層６を備えている。半導体装置Ａ１は、ワイヤＷを用いて電力供給されることにより、光源として発光可能な発光ダイオードとして構成されている。
基板１は、ｎ型半導体層２、活性層３、およびｐ型半導体層４を成長させるための土台として用いられるものであり、たとえばＧａＡｓ、ＧａＰなどからなる。基板１とｎ型半導体層２との間に、バッファ層（図示略）を設けてもよい。
ｎ型半導体層２は、たとえばｎ型のドーパントであるＳｉがドープされたＧａＮ系半導体材料またはＧａＡｓ系半導体材料からなる層である。ｎ型半導体層２は、活性層３に対して電子を注入する役割を果たす。ｎ型半導体層２と活性層３との間に、いわゆるｎ型クラッド層（図示略）を設けてもよい。
活性層３は、たとえばＩｎＧａＮを含む半導体材料からなるＭＱＷ（多重量子井戸）構造を有しており、電子と正孔とが再結合することにより発せられる光を増幅させるための層である。活性層３は、複数ずつの井戸層とバリア層とが交互に積層された構造とされている。
ｐ型半導体層４は、たとえばｐ型のドーパントであるＭｇがドープされたＧａＮ系半導体材料またはＧａＡｓ系半導体材料からなる層である。ｐ型半導体層４は、活性層３に対して正孔を注入する役割を果たす。活性層３から発せられた光は、ｐ型半導体層４を透過して、半導体装置Ａ１外へと出射される。ｐ型半導体層４と活性層３との間に、いわゆるｐ型クラッド層（図示略）を設けてもよい。
ボンディングパッド５は、ワイヤＷをボンディングするために用いられるものであり、たとえばＡｌ／Ｔｉ／Ａｕが積層されている。ボンディングパッド５は、主部５１と４つの延出部５２とを有している。
主部５１は、ボンディングパッド５の中央に位置しており、ワイヤＷのボンディング部分の大きさとほぼ同じか若干大きい大きさとされている。ワイヤＷのボンディング作業は、ワイヤＷのボンディング部分が主部５１内に収まるように行われる。４つの延出部５２は、主部５１から放射状に延びている。延出部５２の先端寄り部分は、幅が一定な帯状とされている。延出部５２と主部５１とが繋がれている部分の外形線５ａは、比較的大きな曲率を有する円弧状とされている。
電極層６は、基板１の裏面に設けられており、たとえばＡｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕなどの金属が積層された薄膜とされている。
次に、半導体装置Ａ１の作用について説明する。
本実施形態によれば、外形線５ａが曲線とされていることにより、主部５１と延出部５２とが繋がれた部分には、形状が不連続となる箇所がない。このため、たとえば不適切なワイヤＷ’が形成されるときに加えられる力によって主部５１と延出部５２とが繋がれた部分に過大な応力集中が生じることを回避できる。したがって、主部５１と延出部５２とが分断されることを防止することが可能であり、活性層３からの光を多くを出射させつつ、ｐ型半導体層４の比較的多くの部分に電流を流すことができる。
図３および図４は、本発明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。
図３は、本発明に係る半導体装置の第２実施形態を示している。本実施形態の半導体装置Ａ２は、延出部５２の形状が上述した第１実施形態と異なっている。本実施形態においては、延出部５２は、２つの幅一定部５２ａと１つの幅変更部５２ｂとを有している。２つの幅一定部５２ａは、それぞれ延出部５２が延びる方向において幅が一定である。主部５１寄りに位置する幅一定部５２ａの幅は、他方の幅一定部５２ａの幅よりも大とされている。幅変更部５２ｂは、２つの幅一定部５２ａを連結する部分であり、延出部５２が延びる方向において、先端に向かうほど幅が小とされている。幅一定部５２ａと幅変更部５２ｂとが繋がれている部分の外形線５ｂは、すべて曲線とされている。
このような実施形態によっても、主部５１と延出部５２とが繋がれた部分や、幅一定部５２ａと幅変更部５２ｂとが繋がれた部分に、過大な応力集中が生じることを回避することが可能である。したがって、ボンディングパッド５が分断されることを防止することができる。また、ボンディング作業の誤差などに起因してワイヤＷ’が主部５１からずれることが想定される場合、主部５１寄りの幅一定部５２ａの長さを想定されるずれ量以上とすることが好ましい。このような構成により、ワイヤＷ’のうち主部５１からはみ出た部分は、比較的幅が大である幅一定部５２ａ上に位置することとなる。これは、延出部５２が分断されることを防止するのに有利である。
図４は、本発明に係る半導体装置の第３実施形態を示している。本実施形態の半導体装置Ａ３においては、延出部５２が３つの幅一定部５２ａと２つの幅変更部５２ｂとを有している点が、上述した実施形態と異なっている。３つの幅一定部５２ａは、２つの幅変更部５２ｂを介して互いに直列に繋がれている。また、主部５１寄りにある幅一定部５２ａほど、幅広とされている。本実施形態においても、幅一定部５２ａと幅変更部５２ｂとが繋がれている部分の外形線５ｂは、曲線とされている。このような実施形態によっても、ボンディングパッド５の分断を防止することができる。
本発明に係る半導体装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る半導体装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
本発明に係る半導体装置は、発光ダイオードとして構成されたものに限定されず、ボンディングパッドを介して半導体層のより多くの部分に電流を流すことが求められる様々な半導体装置を含む。
本発明に係る半導体装置の第１実施形態を示す平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 本発明に係る半導体装置の第２実施形態を示す平面図である。 本発明に係る半導体装置の第３実施形態を示す平面図である。 従来の半導体装置の一例を示す平面図である。
符号の説明
Ａ１，Ａ２，Ａ３ 半導体装置
１ 基板
２ ｎ型半導体層
３ 活性層
４ ｐ型半導体層
５ ボンディングパッド
５ａ，５ｂ 外形線
６ 電極層
５１ 主部
５２ 延出部
５２ａ 幅一定部
５２ｂ 幅変更部

Claims (1)

  1. 半導体層と、
    上記半導体層の表面に導通するように形成されており、ワイヤがボンディングされる主部、およびこの主部から延びる延出部を有するボンディングパッドと、
    を備える半導体装置であって、
    上記主部と上記延出部とが繋がれている部分の外形線は、曲線とされており、
    上記延出部は、上記延出部が延びる方向において幅が一定であり、かつ上記主部寄りにあるものほど幅が大とされている２以上の幅一定部と、これらの幅一定部を連結する１以上の幅変更部とを有しており、
    上記幅一定部と上記幅変更部とが繋がれている部分の外形線は、曲線とされていることを特徴とする、半導体装置。
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