(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣチップの表面に、当該表面に形成されている各種の回路素子を覆う保護膜を、当該表面に形成されている金属ワイヤ接続用電極パッドを覆うように形成し、この保護膜のうち前記電極パッドの部分に、当該電極パッドの周囲に保護膜の電極パッドに対する重なり部を残して開口部を設け、前記金属ワイヤ接続用電極パッドの部分に、当該電極パッドに対して金属ワイヤにおけるボール部を接合するとき前記電極パッド及び前記保護膜に及ぼす損傷を低減するようにしたバリアメタル層を形成して成り、且つ、前記ＩＣチップを、パッケージ部にて密封して成る半導体装置であって、
前記バリアメタル層を、前記保護膜のうち前記電極パッドに対する重なり部を当該バリアメタル層にて覆うように構成することに加えて、このバリアメタル層のうち前記重なり部を覆う部分の外周縁に、前記保護膜のうち前記重なり部よりも外側の部分を覆うように同じ厚さで外向きに一体的に延びる延長部を設け、このバリアメタル層の表面に、金の層を形成し、この金の層に対して前記金属ワイヤにおけるボール部を、当該金の層がボール部と前記バリアメタル層との両方に合金化するように接合することを特徴とする半導体装置の構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣチップの表面に、各種の回路素子を形成すると共に、この回路素子に対する金属ワイヤ接続用電極パッドを形成し、且つ、前記ＩＣチップを、パッケージ部にて密封して成る半導体装置の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般、この種の半導体装置では、前記ＩＣチップの表面に形成する金属ワイヤ接続用電極パッドをアルミニウム製にする一方、前記ＩＣチップの表面に、当該表面に形成されている各種の回路素子を覆う絶縁体による保護膜を、前記電極パッドの部分に開口部を設けて形成し、前記電極パッドのうち前記保護膜の開口部内の部分に対して、外部との接続用金属ワイヤにおけるボール部を接合するように構成しているが、この構造では、金等の金属ワイヤを電極パッドに対してボール接合するときの衝撃等にて、電極パッド及び保護膜を損傷するおそれが大きいのであった。
【０００３】
そこで、最近の半導体装置においては、例えば、特開平３−２２７５３９号公報等に記載されているように、前記金属ワイヤ接続用電極パッドの部分に、バリアメタルを、当該電極パッドのうち前記保護膜の開口部内の部分及び保護膜のうち開口部の周囲縁の部分を覆うように形成し、このバリアメタルの表面に対して、金属ワイヤにおけるボール部を接合するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように、金属ワイヤ接続用電極パッドの部分に、バリアメタルを形成して、このバリアメタルの表面に対して、金属ワイヤにおけるボール部を接合することは、そのボール接合の際に発生する電極パッド及び保護膜の損傷を、前記バリアメタルにて低減することができるものの、このバリアメタルをアルミニウム製電極パッドの表面に形成すると、この電極パッドに対する金等の金属ワイヤの接合性が低下するから、その接合に接合強度の低下等の接合不良が発生することのおそれが大きくなり、半導体装置におけるＩＣチップに金属ワイヤを接続するに際しての不良率が高くなると言う問題があった。
【０００５】
本発明は、この問題を解消することを技術的課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この技術的課題を達成するため本発明は、
「ＩＣチップの表面に、当該表面に形成されている各種の回路素子を覆う保護膜を、当該表面に形成されている金属ワイヤ接続用電極パッドを覆うように形成し、この保護膜のうち前記電極パッドの部分に、当該電極パッドの周囲に保護膜の電極パッドに対する重なり部を残して開口部を設け、前記金属ワイヤ接続用電極パッドの部分に、当該電極パッドに対して金属ワイヤにおけるボール部を接合するとき前記電極パッド及び前記保護膜に及ぼす損傷を低減するようにしたバリアメタル層を形成して成り、且つ、前記ＩＣチップを、パッケージ部にて密封して成る半導体装置であって、
前記バリアメタル層を、前記保護膜のうち前記電極パッドに対する重なり部を当該バリアメタル層にて覆うように構成することに加えて、このバリアメタル層のうち前記重なり部を覆う部分の外周縁に、前記保護膜のうち前記重なり部よりも外側の部分を覆うように同じ厚さで外向きに一体的に延びる延長部を設け、このバリアメタル層の表面に、金の層を形成し、この金の層に対して前記金属ワイヤにおけるボール部を、当該金の層がボール部と前記バリアメタル層との両方に合金化するように接合する。」
と言う構成にした。
【０００７】
【発明の作用・効果】
このように、金属ワイヤ接続用電極パッドに対するバリアメタル層の表面に、金の層を形成し、この金の層に対して前記金属ワイヤにおけるボール部を、当該金の層がボール部と前記バリアメタル層との両方に合金化するように接合することにより、金属ワイヤのバリアメタル層に対する接合性を確実に向上できるのである。
【０００８】
従って、本発明によると、半導体装置におけるＩＣチップに対する金属ワイヤの接合に際して、その金属ワイヤを電極パッドに対して確実、且つ、強固に接合することができるから、その際の不良率を大幅に低減できる効果を有する。
【０００９】
しかも、前記金属ワイヤ接続用電極パッドに対するバリアメタル層は、電極パッドのうち前記保護膜の開口部内の部分及び保護膜のうち開口部の周囲縁の部分を覆うように形成されていることにより、このバリアメタル層にて保護膜を押さえることができるから、前記の効果をより助長できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、二つのＩＣチップを使用した半導体装置に適用した場合の図面（図１〜図８）について説明する。
【００１１】
この図において符号１は、矩形状のチップマウント部１ａと、このチップマウント部１ａにおける四つの各辺から外向きに延びる複数本のリード端子１ｂとを備えたリードフレームを示す。
【００１２】
また、符号２は、前記リードフレーム１におけるチップマウント部１ａの上面にマウントされるメインＩＣチップを示し、このメインＩＣチップ２の上面には、図示しない能動素子又は受動素子等のような回路素子の多数個が形成されていると共に、その周囲に金属ワイヤ接続用電極パッド２ｃの多数個が、その内側に後述するサブＩＣチップ３に対する接続用の電極パッド２ａの多数個が各々形成されている。
【００１３】
更に、このメインＩＣチップの上面には、図３に示すように、当該上面に形成されている各種の回路素子を覆う保護膜２ｄが、前記各金属ワイヤ接続用電極パッド２ｃの部分を覆うように形成され、この保護膜２ｄのうち前記各金属ワイヤ接続用電極パッド２ｃの部分には、当該電極パッド２ｃの周囲に保護膜２ｄの電極パッド２ｃに対する重なり部を残すようにして開口部が設けられている。
【００１４】
加えて、前記各金属ワイヤ接続用電極パッド２ｃの部分には、当該電極パッド２ｃに対するバリアメタル層２ｅを、当該電極パッド２ｃのうち前記保護膜２ｄの開口部内の部分を覆うように形成することにより、前記電極パッド２ｃに対して後述する金属ワイヤ５をボール接合するとき前記電極パッド２ｃ及び前記保護膜２ｄに及ぼす損傷を前記バリアメタル層２ｅにて低減するようにする。
【００１５】
この場合において、前記バリアメタル層２ｅを、前記保護膜２ｄのうち前記電極パッド２ｃに対する重なり部を当該バリアメタル層２ｅにて覆うように構成することに加えて、このバリアメタル層２ｅのうち前記重なり部を覆う部分の外周縁に、前記保護膜２ｄのうち前記重なり部よりも外側の部分を覆うように同じ厚さで外向きに一体的に延びる延長部を設けた構成にする。なお、このバリアメタル層２ｅは、例えば、チタンを下層としタングステンを上層とするか、クロムを下層とし銀を上層とする二層構造に構成されている。
【００１６】
一方、符号３は、前記メインＩＣチップ２の上面にマウントされるサブＩＣチップを示し、このサブＩＣチップ３における表裏両面のうち片面には、前記メインＩＣチップ２と同様に図示しない能動素子又は受動素子等のような回路素子の多数個が形成されていると共に、前記メインＩＣチップ２の上面における各電極パッド２ｂの各々に対応する箇所ごとに接続用の電極パッド３ａが形成されている。
【００１７】
そして、前記メインＩＣチップ２における各電極パッド２ａ、及び前記サブＩＣチップ３における各電極パッド３ａの各々に、金又は半田によるバンプ２ｂ，３ｂを設ける一方、前記サブＩＣチップ３を、図４に示すように、その回路素子及び電極パッド３ａを形成した面を下向きにして、前記メインＩＣチップ２の上面側に、当該サブＩＣチップ３の各電極パッド３ａにおけるバンプ３ｂの各々が、メインＩＣチップ２の各電極バンプ２ｂにおけるバンプ２ｂの各々に接当するように載置したのち、全体を加熱しながら、サブＩＣチップ３をメインＩＣチップ２に対して押圧（この押圧と同時に超音波を振動を付与しても良い）することにより、互いに接当するバンプ２ｂ，３ｂを電気的に接合すると共に、前記メインＩＣチップ２の上面と、前記サブＩＣチップ３の下面との間の隙間に、エポキシ樹脂等の合成樹脂による接着剤４又はエラストマーを充填して、両ＩＣチップ２，３を一体化する。
【００１８】
次いで、これらの全体を、図５に示すように、前記リードフレーム１におけるチップマウント部１ａの上面に、前記メインＩＣチップ２を接着剤等にて固着するようにしてマウントしたのち、前記メインＩＣチップ２の上面における各金属ワイヤ接続用電極パッド２ｃと、リードフレーム１における各リード端子１ｂとの間を、細い金等の金属ワイヤ５によるワイヤボンディングにて電気的に接続するのである。
【００１９】
このワイヤボンディングに先立って、前記各金属ワイヤ接続用電極パッド２ｃの部分におけるバリアメタル層２ｅの表面に、予め金の層２ｅ′を、金のフラッシュメッキにて形成しておき、これに対して、図６に示すように、前記金属ワイヤ５に一端的に形成したボール部５ａを押圧することにより接合するのであって、前記金属ワイヤ５を電極パッド２ｃにおけるバリアメタル層２ｅに対してボール接合するときにおいて、前記金の層２ｅ′が、バリアメタル層２ｅ及び金属ワイヤ５の両方に対して合金化することになるから、金属ワイヤ５のバリアメタル層２ｅに対する接合性を確実に向上できるのである。
【００２０】
このようにして、一体化した二つのＩＣチップ２，３を、リードフレーム１にマウントしたのち、メインＩＣチップ２における各金属ワイヤ接続用電極パッド２ｃとリードフレーム１における各リード端子１ｂとの間を金属ワイヤ５にてワイヤボンディングすると、図７に示すように、全体を密封する合成樹脂製のパッケージ部６を、トランスファ成形によって成形し、次いで、図８に示すように、リードフレーム１から切り放したのち、各リード端子１ｂのうちパッケージ部６から突出する部分を、パッケージ部６の下面と略同一平面状になるように折り曲げすることにより、パッケージ型半導体装置の完成品とするのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１の縦断正面図である。
【図３】図２の要部拡大図である。
【図４】前記実施形態においてメインＩＣチップに対してサブＩＣチップを一体化した状態を示す縦断正面図である。
【図５】前記実施形態においてサブＩＣチップをマウントしたメインＩＣチップをリードフレームに対してマウントした状態を示す縦断正面図である。
【図６】図５の要部拡大図である。
【図７】前記実施形態において全体を密封するパッケージ部を成形した状態を示す縦断正面図である。
【図８】前記実施形態における半導体装置の縦断正面図である。
【符号の説明】
１                      リードフレーム
１ａ                    チップマウント部
１ｂ                    リード端子
２                      メインＩＣチップ
２ａ                    電極パッド
２ｂ                    バンプ
２ｃ                    金属ワイヤ接続用電極パッド
２ｄ                    保護膜
２ｅ                    バリアメタル層
２ｅ′                  金の層
３                      サブＩＣチップ
３ａ                    電極パッド
３ｂ                    バンプ
４                      合成樹脂の接着剤
５                      金属線
６                      パッケージ部意見書に代る手続補正書
【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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【図８】
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