JPH02285649A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH02285649A
JPH02285649A JP1108782A JP10878289A JPH02285649A JP H02285649 A JPH02285649 A JP H02285649A JP 1108782 A JP1108782 A JP 1108782A JP 10878289 A JP10878289 A JP 10878289A JP H02285649 A JPH02285649 A JP H02285649A
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JP
Japan
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bonding
bonding pad
protective film
wire
pad
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JP1108782A
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English (en)
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Hirobumi Mishiro
三代　博文
Yuji Fujinaga
藤永　裕二
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Microelectronics Corp filed Critical Toshiba Corp
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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は半導体装置に関し、特に半導体チップと、リ
ードフレームとの電気的接続をワイヤボンディングによ
って行なう半導体装置に関する。
（従来の技術） 従来、半導体チップと、外部端子となるリードフレーム
とを電気的に接続する手段として、ワイヤボンディング
が知られている。
このワイヤボンディングは、半導体チップ上に設けられ
たボンディング用パット、およびリードフレームに、ア
ルムニウムや、金等の細線を、熱圧着や、超音波加振に
より接着、結線することにより半導体チップと、外部端
子となるリードフレムとを電気的に接続するものである
。
このようなワイヤボンディングによって半導体チップと
リードフレームとを電気的に接続する半導体装置の、半
導体チップ上に設けられているボンディング用パッド部
分の甲面図を第７図に、また、第７図に示すＣ−Ｃ−線
に沿う断面図を、第８図に示す。この第７図、および第
８図において、各参照する？Ｑ号はそれぞれ対応するも
のとする。
第７図、および第８図に示すように、半導体基板１６上
には、アルミニウムからなるボンディング用パッド１１
が形成されている。このボンディング用パッド１１上に
は、例えばＰＳＧ膜からなる保護膜１２が形成されてい
る。この保護膜１２を通して、ボンディング用パッド１
１に対し、ボンディング用開孔部１４が形成されている
。このボンディング用開孔部１４の内部には、例えば金
ワイヤ１３が、例えば熱圧着、あるいは超音波加振等の
接着方法により接着されている。このとき、従来は、上
記ボンディング用開孔部１４の最大径が、金ワイヤ１３
の先端部のボンディングボール１３′の直径より大きく
なっていた。例えば、ボンディングボール１３−の直径
を９０μｍとすると、ボンディング用開孔部１４の幅は
１００μｍ以上となっている。このように形成されてい
る理由は、以下に説明するような問題点が存在している
ためである。まず、第１に、保護膜１２にかかつてワイ
ヤボンディングされると、この保護膜］２にクラックを
発生させてしまう恐れがあること。第２に、ボンディン
グ用パッド１１上に広く保護膜１２が形成されてしまう
と、保護膜１２と、ボンディング用パッド１１を構成す
るメタルとの熱膨張係数の差異により応力が生じ、やは
り保護膜１２にクラックを発生させてしまう恐れがある
こと。これらのような問題点から、保護膜１２にクラッ
クが発生すると、半導体装置の信頼性、および品質に悪
影響をおよほす。また、この保護膜１２は、表面平坦化
も加味するため、通常、ＰＳＧ膜等の、いわゆるガラス
状の物質を使用している。このため、上記のような問題
点等から、ボンディング用パッド１１上の保護膜１２に
発生したクラックは、半導体チップを、はぼ全体にわた
って覆う保護膜１２全体に広がってしまう恐れがある。
これらの不具合を解決するために、従来は、ボンディン
グ用開孔部１４の幅が、金ワイヤ１３の先端部のボンデ
ィングボール１３−の直径より大きくなるように形成さ
れていた。したがって、ボンディング用パッド部分の構
造は、ボンディング用開孔部１４内に、ボンディングボ
ール１３′が、ボンディング用パッド１１の露出した部
分１５を残して存在するような構造となっている。
しかしながら、このようなボンディング用パッド部分の
構造では、ボンディング用パッド１１の露出部分１５が
存在しているため、この露出部分］５からボンディング
用パッド１１を構成するアルミニウムが、例えば製品出
荷前のライフテスト時において、外部から半導体装置パ
ッケージ内に侵入してくる水分等により腐食を起こして
いた。
このように、ボンディング用パッド１１を構成するアル
ミニウムが腐食されると、ボンディングワイヤオープン
を発生して、断線を起こしてしまう。
また、このような腐食がさらに進行すると、露出部分］
５のボンディング用パッド１１を構成するアル、ニウム
が消失してしまうこともある。このように露出部分］５
のアルミニウムか消失してしまうと、ボンディングボー
ル１３′下部に存Ｙ「するアルミニウムと、ボンディン
グ用パッド１１に接続されているアルミニウム配線１１
′とが分断され、やはり断線に至ってしまう。これは、
上記ライフテスト時ばかりでなく、市場に出荷されてか
ら発生する場合が多く、半導体装置の寿命を短くする原
因となる。
（発明が解決しようとする課題） この発明は上記のような点に鑑み為されたもので、半導
体チップと、リードフレームとの電気的接続をワイヤボ
ンディングによって行なう半導体装置において、・ボン
ディング用パッドを構成するメタルの腐食を防止し、さ
らに半導体チップを、はぼ全体にわたって覆う保護膜に
、広くクラックが発生する恐れも低減させることにより
、信頼性の高い、高品質、長寿命の半導体装置を提供す
ることを目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明による半導体装置によれば、半導体装置 ツブとリードフレームとの電気的接続をワイヤボンディ
ングによって行なう半導体装置において、上記半導体チ
ップは、この半導体チップ上に形成されたボンディング
用パットと、このボンディング用パット上に形成された
保護膜と、この保護膜を通して上記ボンディング用パッ
トに対し開孔されたボンディング用開孔部とを具偏し、
このボンディング用開孔部の径が、上記ボンディング用
パットの径より小さく、かつワイヤがボンディングされ
ている部分の径より小さいことを特徴とする。
さらに、上記保護膜は、配線上を除いてボンディング用
開孔部の周囲に形成されたスリット部を具備することを
特徴とする。
（作用） 上記のような半導体装置にあっては、ボンディング用開
孔部の径が、ボンディング用パットの径より小さく、か
つワイヤがボンディングされている部分の径より小さい
ことにより、ボンディング用開孔部からボンディング用
パットが露出することはない。
さらに上記保護膜にスリット部が設けられていることに
より、例えばボンディング用パット上の保護膜に発生し
たクラックが、このスリット部で分断されるので、半導
体チップを、はぼ全体にわたって覆う保護膜に拡がって
しまうことはない。
（実施例） 以下、図面参照して、この発明の実施例に係わる半導体
装置について説明する。
第１図は、この発明の第１の実施例に係わる半導体装置
の半導体チップ上に設けられているボンディング用パッ
ド部分の平面図、第２図は、第１図に示す装置にワイヤ
がワイヤボンディングされた状態を示す平面図、第３図
は、第２図に示ずＡＡ″線に沿う断面図である。この第
１図ないし第３図において、各参照する符号はそれぞれ
対応するものとする。
第１図ないし第３図に示すように、半導体基板６上には
、例えばアルミニウムからなるボンディング用パッド１
が形成されている。このボンディング用パッド１上には
、例えばＰＳＧ膜からなる保、Ｊｌｌ！２、および２′
が形成されている。これらの保ａｉ　膜２　、および２
′は、ボンディング用パッド１に接続される、例えばア
ルミニウムからなる配線１′上部を除いて、スリット部
５によって、それぞれ分離されている。さらに保護膜２
を通して、ボンディング用パッド１に対し、ボンディン
グ用開孔部４が形成されている。このボンディング用開
孔部４の内部には、例えば金ワイヤ３が、熱圧着、ある
いは超音波加振等の所定の接着方法により接着されてい
る。このとき、上記ボンディング用開孔部４は、金ワイ
ヤ３の先端部のボンデインクポール３′より狭く形成さ
れている。例えばボンディングボール３−の直径を９０
μｍとすると、ボンディング用開孔部４の幅は５０μｍ
程度となっている。ここで、ボンディングボール３′と
、ボンディング用パッド１との接着面積の減少による、
ボンディング強度の低下が懸念されるが、現在のワイヤ
ボンディングの技術によれば、接着面積が、５０μｍｘ
５０μｍ＝２５００ＩＩｍ２程度あレバ、充分なホンデ
ィング強度を満たずことが可能であり る。したがって、ボンディング用開孔部４内に、ボンデ
ィングボール３−が、ボンディング用パッド］を露出さ
せることなく存在させるような構造は可能である。また
、例えばボンディング用開孔部４の最大径は５０μｍ、
ボンディングボール３−の直径が９０μｍであるので、
合わせ誤差が±１０μｍ以内であれば、常に、ボンディ
ング用パッド１を露出させることなく、ワイヤボンディ
ングかなされる。このような条件は、現在のボンディン
グ装置の精度であれば、充分に満たすことが可能である
。
このような、ボンディング用パッド１が露出することの
ないボンディング用パッド部分の構造によれば、例えば
製品出荷前のライフテスト時、あるいは市場において、
外部から半導体装置パッケジ内に侵入してくる水分等に
より、ボンディング用パッド１を構成する、例えばアル
ミニウム等のメタルが腐食されることがなくなる。この
ことから、ボンディングワイヤオーブンによる断線、あ
るいはアルミニウム等のメタルの消失による断線はなく
なる。
しかしながら、このようなボンディング用パッド１が露
出することのないボンディング用パッド部分の構造によ
れば、ボンディング用開孔部４の径が、ボンディングボ
ール３−の径より小さいため、常に、保護膜２上にかか
って、ワイヤ３がボンディングされてしまうようになる
。さらにボンディング用パッド１上に広く、保護膜２、
および２′が存在してしまう。ところが、上記したよう
に、この保護膜２、および２′には、スリット部５が設
けられ、保護膜が２、および２′に、それぞれ分離され
ている。したがって、ワイヤボンディング時の衝撃、お
よび圧力をこのスリット部５に吸収することができる。
すなわち、上記衝撃、および圧力により、保護膜２にク
ラックが発生したとしても、このクラックは、半導体チ
ップを、はぼ全体にわたって覆う保護膜２′に拡がるこ
とハナい。同様に、保護膜２と、ボンディング用パッド
１を構成する、例えばアルミニウム等のメタルとの熱膨
張係数との差異により誘発されたクラツクも、半導体チ
ップを、はぼ全体にわたって覆う保護膜２′に拡がるこ
とはない。
これらのようなことから、ホンディング用パッド１を構
成するメタルの腐食かなくなり、また、半導体チップを
、はぼ全体にわたって覆う保護膜２−に、広くクラック
が発生することを防止できる、信頼性の高い、高品質、
長寿命の半導体装置を提供することが可能となる。
次に、第４図、および第５図を参照して、第２の実施例
について説明する。
第４図は、この発明の第２の実施例に係わる半導体装置
の半導体チップ上に設けられているボンディング用パッ
ド部分の平面図、第５図は、第４図に示すＢ−Ｂ−線に
沿う断面図である。この第４図、および第５図において
、各参照する符号は第１図ないし第３図と対応するもの
とする。
第４図、および第５図に示すように、前記スリット部５
を、ボンディング用パッド１上に設けても良い。
このような第２の実施例によれば、スリット部５がボン
ディング用パッド１上に設けられていることから、ここ
から水分等が侵入し、ボンディング用パッド１を構成す
る、例えばアルミニウム等のメタルが腐食される恐れが
ある。ところが、ワイヤボンディングされている部分の
周囲は、アルミニウム等のメタルが露出していないので
、腐食によってワイヤオープンが発生し、断線してしま
うことはない。また、仮にスリット部５からアルミニウ
ム等のメタルが腐食され、消失してしまっても、第４図
に図示するように、例えばアルミニウムからなる配線１
−の上部には、スリット部５を設けないようにすれば、
ワイヤ３と、配線１′との間に、常に導通部分が確保さ
れることになる。
したがって、同様に、断線が防止できる。このことは、
上述した第１の実施例にも当てはめることができ、第２
図に図示するように、配線１゛の上部には、スリット部
５を設けないようにすることで、配線１′を構成する、
例えばアルミニウム等のメタルの消失による断線を防い
でいる。
また、この第２の実施例では、スリット部５を、ボンデ
ィング用パッド１上に設けることにより、半導体基板６
に対しての、スリット部５からの腐食や、不純物の混入
を、はぼ完全に防止することができる。一方、第１の実
施例では、半導体基板６に対しての、スリット部５から
の腐食や、不純物が混入される恐れがあることは否定で
きない。
しかしながら、第３図に図示するように、ボンディング
用パッド１が、全て保護膜２により覆われる形となるの
で、ボンディング用パッド１と、保護膜２との熱膨張係
数の差異により誘発されたクラックが、保護膜２−に拡
がることを、はぼ完全に遮断できる利点がある。これら
のことから、上記スリット部５を形成する位置は、半導
体装置の用途、特性に応じて種々選択すれば良い。例え
ば、比較的、大きな電流を通電し、発熱量の大きな半導
体装置では、ボンディング用パッド１がそれなりに膨張
し、素子自体も比較的大きいことから素子に対する水分
侵入や、不純物の影響も顕著には現れない。したがって
、第１の実施例を選択すれば良いことになる。また、微
細な素子構造を持つ゛１′導体装置では、発熱量はそれ
ほど高くはないが、素子に対する水分侵入や、不純物の
影響が顕著に現れてしまう。したか−〕で、第２の実施
例を選択すれば良いことになる。
このように、たとえ保護膜２、および２′の一部分に半
導体基板６、ホンディング用パッド１が露出するような
スリット部５か存在していても、保護膜２、および２′
全体にクラックが及んた場合に比べれば、素子に及はす
影響の度合いは、はるかに少なくなる。
次に、第６図を参照して、第３の実施例について説明す
る。
第６図は、この発明の第３の実施例に係わる半導体装置
の半導体チップ上に設けられているボンディング用パッ
ド部分の平面図である。
第６図に示すように、ボンディング用パッド１の形状、
およびボンディング用開孔部４の形状を、例えばへ角形
としても良い。このように、ボンデインク用パッド１の
形状、およびボンディング用開孔部４の形状は、第１、
第２の実施例のように必ずしも四角形とする必要はなく
、多角形としても良いし、図示はしないか、角のない形
状、例えば円、あるいは楕円としても良い。また、同図
では、スリット部５がボンディング用パッド１の上部に
位置するように形成されているが、第１の実施例のよう
に、ボンディング用パット１の上部から外れた位置に形
成しても良い。
このような第３の実施例でも、第１、第２の実施例と同
様な効果か得られることは言うまでもない。
尚、上記実施例では、ボンディング用パッド１を構成す
るメタルをアルミニウム、ワイヤを金としたが、これら
の飼料は、その用途、および特性に応じて、種々選択で
きることは勿論である。
［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、半導体チップと
リードフレームとの電気的接続をワイヤボンディングに
よって行なう半導体装置において、ホンディング用パッ
ドを構成するメタルの腐食を防止でき、さらに半導体チ
ップを、はぼ全体にわたって覆う保護膜に、広くクラッ
クの発生ずる恐れも低減される信頼性の高い、高品質、
長寿命の半導体装置か提供される。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の第１の実施例に係わる半導体装置の
゛［−導体チップ上に設けられているボンディング用パ
ッド部分の平面図、第２図は第１図に示す装置にワイヤ
がワイヤボンデインク′された状態を示す平面図、第３
図は第２図に示すＡ−Ａ　−線に沿う断面図、第４図は
この発明の第２の実施例に係わる半導体装置の半導体チ
ップ上に設けられているボンディング用パッド部分の平
面図、第５図は第４図に示ずＢ−Ｂ−線に沿う断面図、
第６図はこの発明の第３の実施例に係イっる半導体装置
の才導体チップ」−に設けられているボンディング用パ
ッド部分の十面図、第７図は従来の半導体装置の半導体
チップ−Ｌに設けられているボ゛、・ディング用パッド
部分の平ｉｈ図、第８図は第７図１示すＣ−Ｃ−線に沿
う断面図である。 １・・・ホンディング用パット、１−・・配線、２゜２
−・・保護膜、３・・・金ワイヤ、３−・・・ボンディ
ングボール、４・・ボンディング用開孔部、５・・・ス
リット部、６・・・半導体基板、］１・・・ボンディン
グ用パッド、１１′配線、］２・・・保護膜、］３・・
金ワイヤ、１３−・・・ボンディングボール、］４・・
・ボンディング用開孔部、１５・・・露出部分、］６・
・・半導体基板。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）半導体チップとリードフレームとの電気的接続を
    ワイヤボンディングによって行なう半導体装置において
    、上記半導体チップは、この半導体チップ上に形成され
    たボンディング用パットと、このボンディング用パット
    上に形成された保護膜と、この保護膜を通して上記ボン
    ディング用パットに対し開孔されたボンディング用開孔
    部とを具備し、このボンディング用開孔部の径が、上記
    ボンディング用パットの径より小さく、かつワイヤがボ
    ンディングされている部分の径より小さいことを特徴と
    する半導体装置。
  2. （２）前記保護膜は、配線上を除いてボンディング用開
    孔部の周囲に形成されたスリット部を具備することを特
    徴とする請求項（１）記載の半導体装置。
JP1108782A 1989-04-27 1989-04-27 半導体装置 Pending JPH02285649A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5804883A (en) * 1995-07-13 1998-09-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Bonding pad in semiconductor device
US6417575B2 (en) * 2000-06-07 2002-07-09 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device and fabrication process therefor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5804883A (en) * 1995-07-13 1998-09-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Bonding pad in semiconductor device
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