(57)【要約】【課題】樹脂中に混入した異物を広範囲に検出することができる樹脂中導電性異物評価用の半導体装置を提供する。【解決手段】本発明の樹脂中導電性異物評価用の半導体装置１は、半導体チップ３と、半導体チップ３を封止する樹脂封止材４と、を備える。半導体チップ３は、第１の辺３１に形成されたボンディングパッド３３と、第２の辺３２に形成されたボンディングパッド３３とが、ボンディングワイヤー３４を介して接続されている。ボンディングワイヤー３４は交差しない配置とされている。第１の電圧が印加されるボンディングワイヤー３４（ａ）と第２の電圧が印加されるボンディングワイヤー３４（ｂ）とが隣接する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップと、
前記半導体チップを封止する樹脂封止材と、を備え、
前記半導体チップは、第１の辺に形成されたボンディングパッドと、第２の辺に形成されたボンディングパッドとが、ボンディングワイヤーを介して接続され、
前記ボンディングワイヤーは交差しない配置とされ、第１の電圧が印加されるボンディングワイヤーと第２の電圧が印加されるボンディングワイヤーとが隣接する樹脂中導電性異物評価用の半導体装置。
【請求項２】
前記半導体チップの対向する角部をそれぞれ挟んで、前記第１の辺と前記第２の辺とが隣接しており、
前記角部を挟んで並ぶボンディングパッドは、当該角部から順にボンディングワイヤーを介して接続されることを特徴とする請求項１に記載の樹脂中導電性異物評価用の半導体装置。
【請求項３】
前記第１の電圧が印加されるボンディングワイヤーが接続されたボンディングパッドは、それぞれ電気的に接続され、少なくとも一つの前記ボンディングパッドに第１の電圧が印加され、
前記第２の電圧が印加されるボンディングワイヤーが接続されたボンディングパッドは、それぞれ電気的に接続され、少なくとも一つの前記ボンディングパッドに第２の電圧が印加されることを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂中導電性異物評価用の半導体装置。
【請求項４】
前記第１の電圧が印加されるボンディングパッドは、パッケージ基板における電源側又はグランド側の一方のボンディングパッドに、ボンディングワイヤーを介して接続され、
前記第２の電圧が印加されるボンディングパッドは、前記パッケージ基板の他方側のボンディングパッドに、ボンディングワイヤーを介して接続されることを特徴とする請求項３に記載の樹脂中導電性異物評価用の半導体装置。
【請求項５】
前記第１の電圧が印加されるボンディングパッドは、リードフレーム型パッケージ構造における電源側又はグランド側の一方のリード端子に、ボンディングワイヤーを介して接続され、
前記第２の電圧が印加されるボンディングパッドは、前記リードフレーム型パッケージ構造の他方側のリード端子に、ボンディングワイヤーを介して接続されることを特徴とする請求項３に記載の樹脂中導電性異物評価用の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体チップの上面に中継用のボンディングパッドを備え、
前記中継用のボンディングパッドを介して、前記第１の辺に形成されたボンディングパッドと、前記第２の辺に形成されたボンディングパッドとが接続されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の樹脂中導電性異物評価用の半導体装置。
【請求項７】
前記半導体チップは複数積層されており、
上層の半導体チップのボンディングパッドと、下層の半導体チップのボンディングパッドとは、ボンディングワイヤーを介して接続されており、
前記ボンディングワイヤーは、上層又は下層の半導体チップの第１の辺に形成されたボンディングパッドと、第２の辺に形成されたボンディングパッドとを接続するボンディングワイヤーと交差しない配置とされることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の樹脂中導電性異物評価用の半導体装置。
【請求項８】
前記ボンディングパッドは長方形状であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の樹脂中導電性異物評価用の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂中導電性異物評価用の半導体装置に関し、特に樹脂中異物によるボンディングワイヤー間の短絡を検出する樹脂中導電性異物評価用の半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂メーカーでの樹脂製造時に、異物が混入してしまう事例がある。異物は製造設備から出てくる金属物であったり、粉砕不足によるカーボンブラックであったりする。
このような異物は、基本的には樹脂製造会社にて特許文献１や特許文献２に代表されるような異物の発生を抑える製造方法の開発や設備のメンテナンス及び出荷検査(Ｘ線等)等で改善が図られているが完全ではない。特に新しい製造ラインや製造条件変更、設備故障等に代表される変化点において異物混入率が増加した事例がある。
【０００３】
半導体装置の製造において、異物が混入された樹脂を使って封止すると、異物がボンディングワイヤー間に運ばれた場合、その異物を介して隣接しているボンディングワイヤーが電気的にショートする。つまり、当該半導体装置は、隣接端子間でショートしている不良品となる。異物の混入割合が高いと、このような不良品が多発し、製品の良品率が大幅に低下する。また、ボンディングワイヤー間に異物があっても、初期的にはかろうじて絶縁性を保っていて、半導体製造会社の出荷検査では良品判定されたものが、出荷後、組み込まれた装置の中で動作しつづけることによって、絶縁性が破壊し不具合を引き起こした事例がある。
【０００４】
これらの問題をより早く検出するために半導体製造現場では、隣接端子間ショート不良率管理やＸ線検査がなされている。しかし不良率管理では、異常は検出できるが発生した不良分のロスが生じる。また、Ｘ線検査では微少な金属粒やＸ線を透過してしまうカーボンブラックを見逃す危険性もあり、また処理能力が低い。
これらの問題を解決するため、樹脂製造会社での変更に同期した事前評価や定期モニタ用として樹脂中導電性異物評価用の半導体装置が必要である。
【０００５】
そこで、通常の半導体装置を樹脂中導電性異物評価用の半導体装置として用いた場合を想定する。図６は、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）型半導体装置の例である。半導体チップ３にはチップ端の各辺に沿ってボンディングパッド３３が設けられている。当該ボンディングパッド３３は、ボンディングワイヤー５を介してパッケージ基板２のボンディングパッド２１に接続されている。ボンディングパッド２１は、パッケージ基板２の中の配線を通じ、はんだボール２２を介して外部装置子（図示は省略）と接続されている。図７は、ＢＧＡ型半導体装置の上面図である。一般的に半導体チップ３のボンディングパッド間隔に比べて、パッケージ基板２のボンディングパッド間隔は、製造限界から広くなる。よって、ボンディングワイヤー５は放射状になる。このような構成の半導体装置を樹脂中導電性異物評価用の半導体装置として用いても、異物の検出領域は限られた樹脂領域のみである。
【０００６】
一方、特許文献３の半導体装置は、テスト端子と、このテスト端子からテスト信号により半導体装置の隣接する複数の出力端子それぞれに順次逆極性の出力信号を発生させるような論理回路を具備している。テスト端子へテスト信号を入力すると隣接する出力端子から逆データが出力される状態となり、ボンディングワイヤー間のショートが検出できる。テスト信号が入力されないと、半導体からの出力回路からの信号が出力され通常使用となる。このような構成の半導体装置は、出力端子に順次逆極性の出力信号を発生させるだけであり、上記のような問題点を解決できるわけではない。また、半導体チップの中に専用の論理回路を設けなければならずチップ面積を大きくさせる要因となる。
【特許文献１】特開平１０−１２８７４２号公報
【特許文献２】特開２００７−１９０９０５号公報
【特許文献３】特開昭５９−５６１７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
要するに、樹脂中に混入した異物を広範囲に検出することができる樹脂中導電性異物評価用の半導体装置を見聞することはできない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る樹脂中導電性異物評価用の半導体装置は、半導体チップと、前記半導体チップを封止する樹脂封止材と、を備え、前記半導体チップは、第１の辺に形成されたボンディングパッドと、第２の辺に形成されたボンディングパッドとが、ボンディングワイヤーを介して接続され、前記ボンディングワイヤーは交差しない配置とされ、第１の電圧が印加されるボンディングワイヤーと第２の電圧が印加されるボンディングワイヤーとが隣接する。このような構成により、半導体チップ上の全領域に亘って、検出が必要となる最小の樹脂中導電性異物を検出することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、樹脂中に混入した異物を広範囲に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１１】
＜実施形態１＞
本実施形態の樹脂中導電性異物評価用の半導体装置（以下、単に半導体装置と省略する場合がある。）１は、図１及び図２に示すように、パッケージ基板２、半導体チップ３、樹脂封止材４を備えている。
【００１２】
パッケージ基板２は、ＢＧＡパッケージ基板である。パッケージ基板２の周縁には、ボンディングパッド２１が設けられている。ボンディングパッド２１は、パッケージ基板２の中の配線を通じ、はんだボール２２を介して外部装置子（図示は省略）と接続されている。ボンディングパッド２１は電源又はグランドとされている。
【００１３】
半導体チップ３は、パッケージ基板２の上に重ねてマウント（搭載）されている。半導体チップ３は、対向する角部Ｃ１、Ｃ２をそれぞれ挟む第１の辺３１と第２の辺３２とが隣接している。すなわち、第１の辺３１と第２の辺３２とを一組として、向かい合うように二組配置されている。
【００１４】
第１の辺３１及び第２の辺３２には、当該辺に沿ってボンディングパッド３３が設けられている。第１の辺３１に形成されたボンディングパッド３３と、第２の辺３２に形成されたボンディングパッド３３とは、当該角部Ｃ１又はＣ２からの配置順通りにボンディングワイヤー３４を介して接続されている。すなわち、第１の辺３１に形成されたボンディングパッド３３と、第２の辺３２に形成されたボンディングパッド３３とは、角部Ｃ１又はＣ２から１番目同士、２番目同士、…がボンディングワイヤー３４を介して接続されている。その結果、ボンディングワイヤー３４は、半導体チップ３上の全領域に略等間隔で斜めに配置される。つまり、ボンディングワイヤー３４は、図１に示すように交差しない配置とされる。このとき、ボンディングワイヤー３４の相互間が最小となるように、ボンディングパッド３３の間隔は等間隔に設定される。
【００１５】
このように配置されたボンディングワイヤー３４には、隣接するボンディングワイヤー３４それぞれに逆極性の電圧が印加される。すなわち、第１の電圧が印加されるボンディングワイヤー３４ａと、第２の電圧が印加されるボンディングワイヤー３４ｂとが隣接している。
【００１６】
第１の電圧が印加されるボンディングワイヤー３４ａが接続されたボンディングパッド３３ａは、図２に示すようにそれぞれ半導体チップ３内で配線３５ａを介して接続されている。第２の電圧が印加されるボンディングワイヤー３４ｂが接続されたボンディングパッド３３ｂも、それぞれ半導体チップ３内で配線３５ｂを介して接続されている。
【００１７】
複数のボンディングパッド３３ａのうち、少なくとも一つのボンディングパッド３３ａは、パッケージ基板２における電源側又はグランド側の一方のボンディングパッド２１に、ボンディングワイヤー５を介して接続されている。一方、複数のボンディングパッド３３ｂのうち、少なくとも一つのボンディングパッド３３ｂは、パッケージ基板２の他方側のボンディングパッド２１に、ボンディングワイヤー５を介して接続されている。このとき、半導体チップ側のボンディングパッド３３ａ（３３ｂ）は、パッケージ基板側における最も近くの同電位のボンディングパッド２１に接続される。
【００１８】
ここで、ボンディングパッド３３ａ（３３ｂ）は、長方形状とされていることが好ましい。これにより、一つのボンディングパッド３３ａ（３３ｂ）に、二本のボンディングワイヤー３４ａ（３４ｂ）、５を接続することができる。ちなみに、短辺と長辺との比率は例えば１：２程度とされる。
樹脂封止材４は、半導体チップ３を封止する。
【００１９】
このような構成の半導体装置１は、第１の辺３１に形成されたボンディングパッド３３と、第２の辺３２に形成されたボンディングパッド３３とを、当該角部Ｃ１又はＣ２からの配置順通りにボンディングワイヤー３４を介して接続している。つまり、ボンディングワイヤー３４を半導体チップ３上の全領域に斜めにワイヤリング（接続）することで、ボンディングワイヤー３４を製品設計上の最小間隔かつ平行に配置することができる。そして、隣接するボンディングワイヤー３４には、パッケージ基板２のはんだボール２２に接続された外部装置子(図示は省略)から必ず逆極性の電圧を印加することができる。隣接するボンディングワイヤー３４の間に異物が存在すると、当該異物を介してボンディングワイヤー間が導通する。このように導通したことを、センサ等を用いて検出すれば、簡単に樹脂封止材内に異物が混入していることを検出することができる。よって、半導体チップ３上の全領域に亘って、検出が必要となる最小の樹脂中導電性異物を検出することができる。
【００２０】
さらに、半導体チップ３には、ボンディングパッド３３や結線用の配線３５を製造するだけで良く、微細化に伴って耐圧低下の原因となるゲートを製造する必要がない。そのため、樹脂中導電性異物を検出するのに十分な外部電圧を印加することができる。
【００２１】
また、ボンディングパッド３３の形状を長方形状とすることによって、２点ボンディングが可能にある。そのため、どのボンディングパッド３３からもパッケージ基板２のボンディングパッド２１と接続することができ、既存の量産パッケージが使用でき、新たに評価用のパッケージを設計する必要はない。しかも、既存の量産パッケージを使用することで、既存のテスト設備（例：テスターやバーンイン装置等の外部装置子）が流用できる。
【００２２】
＜実施形態２＞
本実施形態の半導体装置１００は、上記実施形態１の半導体装置と略同様の構成としているが、図３に示すように、パッケージ基板２に代わってサポートフレーム２００及びリード端子２０１を用いたリードフレーム型パッケージ構造を用いている。
この場合、半導体チップ３における第１の電圧が印加されるボンディングパッド３３ａは、リードフレーム型パッケージ構造における電源側又はグランド側の一方のリード端子２０１に、ボンディングワイヤー５を介して接続される。一方、半導体チップ３における第２の電圧が印加されるボンディングパッド３３ｂは、リードフレーム型パッケージ構造の他方側のリード端子２０１に、ボンディングワイヤー５を介して接続される。
【００２３】
＜実施形態３＞
本実施形態の半導体装置１１０は、上記実施形態１、２の半導体装置と略同様の構成としているが、図４に示すように、半導体チップ３１０の上面の略中央部分に、中継用のボンディングパッド３１６を備えている。すなわち、ボンディングワイヤーが長くなりすぎると、樹脂封止工程時にワイヤー流れが発生しやすくなる。そのような懸念が想定される場合、半導体チップ３１０の略中央部分に中継用のボンディングパッド３１６を形成する。
この場合、ボンディングパッド３１６を介して、第１の辺３１１に形成されたボンディングパッド３１３と、第２の辺３１２に形成されたボンディングパッド３１３とをワイヤリングする。そのため、樹脂封止工程時のワイヤー流れを抑制することができる。
【００２４】
＜実施形態４＞
本実施形態の半導体装置１２０は、上記実施形態１〜３の半導体装置と略同様の構成としているが、図５に示すように、半導体チップが複数積層されている。すなわち、図２に示す半導体チップ３及びチップ面積のみ小さくした半導体チップ３２０を作成し、半導体チップ３の上に重ねて半導体チップ３２０をマウントする。下層の半導体チップ３における第１の辺３１のボンディングパッド３３と、第２の辺３２のボンディングパッド３３とは、比較的ボンディングワイヤー３４が短くなる箇所のみ直接接続する。一方、比較的ボンディングワイヤー３４が長くなる箇所は、下層の半導体チップ３における第１の辺３１のボンディングパッド３３と、第２の辺３２のボンディングパッド３３とを、上層の半導体チップ３２０を介して接続する。具体的に云うと、上層の半導体チップ３２０は、上記実施形態１と同様に、第１の辺３２１のボンディングパッド３２３と、第２の辺３２２のボンディングパッド３２３とを、ボンディングワイヤー５２０を介して接続する。そして、第１の電圧が印加される下層の半導体チップ３のボンディングパッド３３ａと上層の半導体チップ３２０のボンディングパッド３２３ａとを、ボンディンワイヤー５２１を介して接続する。また、第２の電圧が印加される下層の半導体チップ３のボンディングパッド３３ｂと上層の半導体チップ３２０のボンディングパッド３２３ｂとを、ボンディングワイヤー５２１を介して接続する。このとき、当該ボンディングワイヤー５２１は、ボンディングワイヤー５や５２０と略平行に配置される。このような構成により、より多くの樹脂領域にボンディングワイヤーが配置され、樹脂中異物の検出感度を上げることができる。
【００２５】
以上、本発明に係る半導体装置の実施形態を説明したが、上述した実施形態に限られず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る実施形態１の樹脂中導電性異物評価用の半導体装置を概略的に示す斜視図である。
【図２】半導体チップのボンディングパッド相互の接続を概略的に示す平面図である。
【図３】本発明に係る実施形態２の樹脂中導電性異物評価用の半導体装置を概略的に示す斜視図である。
【図４】本発明に係る実施形態３の樹脂中導電性異物評価用の半導体装置を概略的に示す斜視図である。
【図５】本発明に係る実施形態４の樹脂中導電性異物評価用の半導体装置を概略的に示す斜視図である。
【図６】従来の一般的なＢＧＡ型半導体装置を概略的に示す斜視図である。
【図７】従来の一般的なＢＧＡ型半導体装置を概略的に示す平面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１、１００、１１０、１２０  樹脂中導電性異物評価用の半導体装置
２  パッケージ基板
２１  ボンディングパッド
２２  はんだボール
３  半導体チップ
３１  第１の辺
３２  第２の辺
３３（３３ａ、３３ｂ）  ボンディングパッド
３４（３４ａ、３４ｂ）  ボンディングワイヤー
３５（３５ａ、３５ｂ）  配線
４  樹脂封止材
５  ボンディングワイヤー
２００  サポートフレーム
２０１  リード端子
３１０  半導体チップ
３１１  第１の辺
３１２  第２の辺
３１３  ボンディングパッド
３１６  中継用のボンディングパッド
３２０  半導体チップ
３２１  第１の辺
３２２  第２の辺
３２３（３２３ａ、３２３ｂ）  ボンディングパッド
５２０  ボンディングワイヤー
５２１  ボンディングワイヤー
Ｃ１、Ｃ２  角部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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