(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１接合対象と、
第２接合対象と、
上記第１接合対象に接合されたファーストボンディング部、および上記第２接合対象に接合されたセカンドボンディング部、を有するワイヤと、
を備える、ワイヤボンディング構造であって、
上記第１接合対象は、第１方向一方側を臨み、かつ上記ファーストボンディング部が接合された第１接合面を有し、
上記第２接合対象は、ともに上記第１方向一方側を臨むとともに、上記第１方向一方側において互いのなす角が１８０°を超える第２接合面および第３接合面を有し、
上記第２および第３接合面に跨るボールバンプ部が設けられており、
上記セカンドボンディング部は、上記ボールバンプ部を介して上記第２接合対象に接合されていることを特徴とする、ワイヤボンディング構造。
【請求項２】
上記第２接合面は、上記第３接合面よりも上記第１接合対象側に位置する、請求項１に記載のワイヤボンディング構造。
【請求項３】
上記第３接合面は、上記第２接合面から遠ざかるほど、上記第１方向他方側に位置するように傾いている、請求項２に記載のワイヤボンディング構造。
【請求項４】
上記第２接合面は、上記第１方向一方側を向いている、請求項３に記載のワイヤボンディング構造。
【請求項５】
上記第２接合面と上記第３接合面とは、稜線を挟んで隣接している、請求項１ないし４のいずれかに記載のワイヤボンディング構造。
【請求項６】
上記第２接合面および上記第３接合面は、互いに隣り合う方向が短手方向である細長形状である、請求項１ないし５のいずれかに記載のワイヤボンディング構造。
【請求項７】
上記ワイヤは、上記ボールバンプ部から上記第２接合面と上記第３接合面とが隣り合う方向に延びている、請求項１ないし６のいずれかに記載のワイヤボンディング構造。
【請求項８】
上記セカンドボンディング部は、上記第１方向視において上記第２接合面および上記第３接合面と重なっている、請求項１ないし７のいずれかに記載のワイヤボンディング構造。
【請求項９】
上記第１方向視において、上記セカンドボンディング部と上記第２接合面とが重なる面積は、上記セカンドボンディング部と上記第３接合面とが重なる面積よりも大である、請求項８に記載のワイヤボンディング構造。
【請求項１０】
上記ワイヤおよび上記ボールバンプ部は、Ａｕからなる、請求項１ないし９のいずれかに記載のワイヤボンディング構造。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載のワイヤボンディング構造を有する、半導体装置であって、
上記第１接合対象としての半導体素子と、
上記第２接合対象としてのリードと、
を備えることを特徴とする、半導体装置。
【請求項１２】
上記リードは、上記第２および第３接合面を有する先端部、この先端部よりも上記第１方向他方側に位置する基端部、これら先端部および基端部を繋ぐ連結部を有する折り曲げ形状とされている、請求項１１に記載の半導体装置。
【請求項１３】
上記半導体素子が搭載されたダイボンディング部を備え、
上記ダイボンディング部と上記リードの上記基端部は、上記第１方向における位置が一致している、請求項１２に記載の半導体装置。
【請求項１４】
上記半導体素子は、上記第１接合面を有するゲート電極、およびこのゲート電極からの入力によって導通が制御される主電流電極を具備し、
上記リードとは絶縁された主電流リードをさらに備え、
上記主電流電極と上記主電流リードとは、１以上の主電流ワイヤによって接続されている、請求項１１ないし１３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１５】
複数の上記主電流ワイヤを備える、請求項１４に記載の半導体装置。
【請求項１６】
上記主電流ワイヤは、Ｃｕからなる、請求項１４または１５に記載の半導体装置。
【請求項１７】
上記主電流リードは、上記１以上の主電流ワイヤがボンディングされる主電流接合面を有する、請求項１４ないし１６のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１８】
上記主電流接合面は、細長形状であり、
上記第２および第３接合面は、上記主電流接合面の長手方向と一致する長手方向を有する細長形状である、請求項１７に記載の半導体装置。
【請求項１９】
上記主電流接合面と、上記第２および第３接合面とは、上記半導体装置の一端縁に対して平行であり、かつこの端縁から遠ざかる方向において重なる位置に並んで配置されている、請求項１８に記載の半導体装置。
【請求項２０】
上記半導体素子および上記ワイヤを覆う樹脂パッケージを備える、請求項１１ないし１９のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項２１】
追加の第１接合面を有する追加の半導体素子と、
追加の第２接合面および追加の第３接合面を有する追加のリードと、
上記追加の第１接合面と上記追加の第２接合面および上記追加の第３接合面に接合された追加のワイヤと、を備え、
上記第２および第３接合面と上記追加の第２および上記追加の第３接合面とは、上記半導体素子および上記追加の半導体素子を挟んで離間配置されており、かつ互いの長手方向が平行でありかつ互いが離間する方向に直角である細長形状とされている、請求項１１ないし２０のいずれかに記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤボンディング構造および半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１３は、従来のワイヤボンディング構造および半導体装置の一例を示している。同図に示された半導体装置９００は、半導体素子９１、リード９２，９３、ワイヤ９４、および樹脂パッケージ９５を備えている。半導体素子９１は、リード９２に搭載されている。半導体素子９１の上面には図示しない複数の電極が形成されている。これらの電極と複数のリード９３とが、複数のワイヤ９４によって接続されている。半導体素子９１および複数のワイヤ９４は、樹脂パッケージ９５によって覆われている。ワイヤ９４は、半導体素子９１の上記電極に対してファーストボンディングがなされ、リード９３に対してセカンドボンディングがなされている。半導体素子９１、リード９３、およびワイヤ９４によって、ワイヤボンディング構造が構成されている。
【０００３】
半導体装置９００の小型化を図るには、構成要素であるリード９３をより小型化することが求められる。リード９３が小型となるほど、ワイヤ９４を適切にボンディングすることが困難となる。また、ワイヤ９４は、リード９３に対して十分な接合強度で接合される必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−６４８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、半導体装置の小型化およびワイヤのボンディング接合強度の向上を図ることが可能なワイヤボンディング構造および半導体装置を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の側面によって提供されるワイヤボンディング構造は、第１接合対象と、第２接合対象と、上記第１接合対象に接合されたファーストボンディング部、および上記第２接合対象に接合されたセカンドボンディング部、を有するワイヤと、を備える、ワイヤボンディング構造であって、上記第１接合対象は、第１方向一方側を臨み、かつ上記ファーストボンディング部が接合された第１接合面を有し、上記第２接合対象は、ともに上記第１方向一方側を臨むとともに、上記第１方向一方側において互いのなす角が１８０°を超える第２接合面および第３接合面を有し、上記第２および第３接合面に跨るボールバンプ部が設けられており、上記セカンドボンディング部は、上記ボールバンプ部を介して上記第２接合対象に接合されていることを特徴としている。
【０００７】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第２接合面は、上記第３接合面よりも上記第１接合対象側に位置する。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第３接合面は、上記第２接合面から遠ざかるほど、上記第１方向他方側に位置するように傾いている。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第２接合面は、上記第１方向一方側を向いている。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第２接合面と上記第３接合面とは、稜線を挟んで隣接している。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第２接合面および上記第３接合面は、互いに隣り合う方向が短手方向である細長形状である。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ワイヤは、上記ボールバンプ部から上記第２接合面と上記第３接合面とが隣り合う方向に延びている。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記セカンドボンディング部は、上記第１方向視において上記第２接合面および上記第３接合面と重なっている。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１方向視において、上記セカンドボンディング部と上記第２接合面とが重なる面積は、上記セカンドボンディング部と上記第３接合面とが重なる面積よりも大である。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ワイヤおよび上記ボールバンプ部は、Ａｕからなる。
【００１６】
本発明の第２の側面によって提供される半導体装置は、本発明の第１の側面によって提供されるワイヤボンディング構造を有する、半導体装置であって、上記第１接合対象としての半導体素子と、上記第２接合対象としてのリードと、を備えることを特徴としている。
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記リードは、上記第２および第３接合面を有する先端部、この先端部よりも上記第１方向他方側に位置する基端部、これら先端部および基端部を繋ぐ連結部を有する折り曲げ形状とされている。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記半導体素子が搭載されたダイボンディング部を備え、上記ダイボンディング部と上記リードの上記基端部は、上記第１方向における位置が一致している。
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記半導体素子は、上記第１接合面を有するゲート電極、およびこのゲート電極からの入力によって導通が制御される主電流電極を具備し、上記リードとは絶縁された主電流リードをさらに備え、上記主電流電極と上記主電流リードとは、１以上の主電流ワイヤによって接続されている。
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態においては、複数の上記主電流ワイヤを備える。
【００２１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記主電流ワイヤは、Ｃｕからなる。
【００２２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記主電流リードは、上記１以上の主電流ワイヤがボンディングされる主電流接合面を有する。
【００２３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記主電流接合面は、細長形状であり、上記第２および第３接合面は、上記主電流接合面の長手方向と一致する長手方向を有する細長形状である。
【００２４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記主電流接合面と、上記第２および第３接合面とは、上記半導体装置の一端縁に対して平行であり、かつこの端縁から遠ざかる方向において重なる位置に並んで配置されている。
【００２５】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記半導体素子および上記ワイヤを覆う樹脂パッケージを備える。
【００２６】
本発明の好ましい実施の形態においては、追加の第１接合面を有する追加の半導体素子と、追加の第２接合面および追加の第３接合面を有する追加のリードと、上記追加の第１接合面と上記追加の第２接合面および上記追加の第３接合面に接合された追加のワイヤと、を備え、上記第２および第３接合面と上記追加の第２および上記追加の第３接合面とは、上記半導体素子および上記追加の半導体素子を挟んで離間配置されており、かつ互いの長手方向が平行でありかつ互いが離間する方向に直角である細長形状とされている。
【００２７】
このような構成によれば、たとえば単一な平面に上記ボールバンプ部が接合される場合よりも接合強度を高めることができる。そして、上記セカンドボンディング部は、上記ボールバンプ部を介して上記第２接合面および上記第３接合面に接合されるため、上記セカンドボンディング部が、上記第２接合面および上記第３接合面のいずれかに過度に押し付けられたり、あるいは押し付けが不十分となったり、といった押し付けのばらつきが生じることを回避することが可能である。したがって、上記ワイヤの上記第２接合対象に対する接合強度を高めることができる。また、上記第２接合対象に上記第２接合面および上記第３接合面が生じることを許容すると、上記第２接合対象の寸法をより小型にしやすいことがある。これにより、上記ワイヤボンディング構造、ひいては上記半導体装置の小型化を図ることができる。
【００２８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係るワイヤボンディング構造および半導体装置の一例を示す要部平面図である。
【図２】図１のワイヤボンディング構造および半導体装置を示す要部拡大平面図である。
【図３】図１のワイヤボンディング構造および半導体装置を示す要部拡大側面図である。
【図４】図１のワイヤボンディング構造と類似のワイヤボンディング構造を示す写真画像である。
【図５】図１のワイヤボンディング構造および半導体装置を示す要部拡大平面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う要部拡大断面図である。
【図７】図１のワイヤボンディング構造および半導体装置の製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。
【図８】図１のワイヤボンディング構造および半導体装置の製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。
【図９】図１のワイヤボンディング構造および半導体装置の製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。
【図１０】図１のワイヤボンディング構造および半導体装置の製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。
【図１１】図１のワイヤボンディング構造および半導体装置の製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。
【図１２】図１のワイヤボンディング構造および半導体装置の製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。
【図１３】従来のワイヤボンディング構造および半導体装置の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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。
【００３１】
図１〜図３および図５、図６は、本発明に係るワイヤボンディング構造および半導体装置の一例を示している。本実施形態の半導体装置１０１は、半導体素子２１０，２２０、リード３１０，３２０，３５０，３６０，３７０、複数のワイヤ４１０，４２０，４５０，４６０、および樹脂パッケージ５００を備えている。半導体装置１０１は、半導体素子２１０、リード３１０、およびワイヤ４１０によって構成されるワイヤボンディング構造１１０と、半導体素子２２０、リード３２０、およびワイヤ４２０によって構成されるワイヤボンディング構造１２０と、を有している。なお、図２、図３、図５、図６においては、理解の便宜上、樹脂パッケージ５００を省略している。
【００３２】
半導体素子２１０は、たとえばトランジスタ素子として構成されており、本発明で言う第１接続対象に相当する。半導体素子２１０は、ゲート電極２１１およびソース電極２１５を有している。ゲート電極２１１は、比較的小電流の制御用電流が流れる電極であり、半導体素子２１０の一隅付近に形成されている。ゲート電極２１１の上面は、接合面２１２とされている。接合面２１２は、本発明で言う第１接合面に相当する。接合面２１２は、本実施形態においては、ｚ方向視正方形状とされている。ゲート電極２１１は、たとえばＣｕまたはＡｕなどの金属からなる。ソース電極２１５は、比較的大電流の主電流が流れる電極であり、互いに平行な２つの長方形部位によって構成されている。ソース電極２１５は、たとえばＣｕまたはＡｕなどの金属からなる。なお、半導体素子２１０の下面には、図示しないドレイン電極が形成されている。なお、ドレイン電極を半導体素子２１０の上面に形成し、ソース電極を半導体素子２１０の下面に形成してもよい。半導体素子２１０の厚さは、たとえば１５０μｍ程度である。
【００３３】
半導体素子２２０は、たとえばトランジスタ素子として構成されており、本発明で言う追加の半導体素子に相当する。半導体素子２２０は、ゲート電極２２１およびソース電極２２５を有している。ゲート電極２２１は、比較的小電流の制御用電流が流れる電極であり、半導体素子２２０の一隅付近に形成されている。ゲート電極２２１の上面は、接合面２２２とされている。接合面２２２は、本発明で言う追加の第１接合面に相当する。接合面２２２は、本実施形態においては、ｚ方向視正方形状とされている。ゲート電極２２１は、たとえばＣｕまたはＡｕなどの金属からなる。ソース電極２２５は、比較的大電流の主電流が流れる電極であり、互いに平行な２つの長方形部位によって構成されている。ソース電極２２５は、たとえばＣｕまたはＡｕなどの金属からなる。なお、半導体素子２２０の下面には、図示しないドレイン電極が形成されている。なお、ドレイン電極を半導体素子２２０の上面に形成し、ソース電極を半導体素子２２０の下面に形成してもよい。半導体素子２２０の厚さは、たとえば１５０μｍ程度である。
【００３４】
リード３１０，３２０，３５０，３６０，３７０は、半導体素子２１０，２２０を支持し、あるいは半導体素子２１０，２２０に導通する導通経路を構成するためのものであり、たとえばＣｕ、Ｃｕ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金などの金属からなる板状部材である。リード３６０は、ＣｕまたはＣｕ合金からなる場合、表面にＡｇめっきが施されていてもよい。また、リード３６０は、Ｆｅ−Ｎｉ合金からなる場合、表面にＣｕめっきが施されていてもよい。リード３１０，３２０，３５０，３６０，３７０の厚さは、たとえば２００μｍ程度である。
【００３５】
リード３６０は、全体として矩形状とされており、その全体がダイボンディング部３６１とされている。ダイボンディング部３６１には、導電性接合材２１８を介して半導体素子２１０が接合されている。リード３６０は、本発明で言う主電流リードに相当する。
【００３６】
リード３７０は、リード３６０に対してｙ方向に間隔をおいて隣接配置されている。リード３７０は、ダイボンディング部３７１および複数の端子３７２を有している。ダイボンディング部３７１には、導電性接合材２２８を介して半導体素子２２０が接合されている。複数の端子３７２は、ダイボンディング部３７１からｙ方向に延びる帯状延出部のうち樹脂パッケージ５００から露出した部位である。リード３６０とリード３７０とは、ｚ方向位置が一致している。
【００３７】
リード３１０は、リード３６０に隣接して配置されている。図３は、ワイヤボンディング構造１１０を、図２のｘ方向右方からみた要部拡大断面図である。本図に示す通り、リード３１０は、先端部３１１、連結部３１２、および基端部３１３を有しており、金属板部材が折り曲げられた形状とされている。基端部３１３は、ｚ方向位置がリード３６０，３７０と一致している。図１に示すように、基端部３１３のうち樹脂パッケージ５００から露出した部位は、端子３１５とされている。図３に示すように、先端部３１１は、基端部３１３に対してｚ方向上方にシフトした位置にある。連結部３１２は、先端部３１１と基端部３１３とを連結しており、ｚ方向に対して傾斜している。基端部３１３と先端部３１１とのｚ方向におけるシフト量は、たとえば１５０μｍ程度である。
【００３８】
図２および図３に示すように、先端部３１１のｚ方向上面は、接合面３３１，３３２となっている。接合面３３１，３３２は、ｙ方向において隣り合っており、接合面３３１がリード３６０寄りに位置している。接合面３３１は、本発明でいう第２接合面に相当し、接合面３３２は、本発明でいう第３接合面に相当する。接合面３３１，３３２は、ともにｚ方向上方側に臨んでいる。これは、接合面３３１，３３２のいずれもが、ｚ方向上方側から視認できる姿勢であることを意味する。接合面３３１，３３２がｚ方向上方側においてなす角θは、１８０°を超える大きさとされており、本実施形態においては、たとえば１９０°程度である。本実施形態においては、接合面３３１は、ｚ方向上方を向いている。これは、接合面３３１の法線方向が、ｚ方向と一致することを意味する。一方、接合面３３２は、ｙ方向において接合面３３１から遠ざかるほどｚ方向下方側に位置するように傾斜している。接合面３３１，３３２は、稜線３３３を挟んで隣接している。また、本実施形態においては、接合面３３１，３３２は、ともにｘ方向を長手方向とする細長形状とされている。先端部３１１は、たとえばｘ方向寸法が０．６ｍｍ程度、ｙ方向寸法が０．２６ｍｍ程度である。
【００３９】
リード３２０は、リード３７０に隣接して配置されており、本発明でいう追加のリードに相当する。図５および図６に示すように、リード３２０は、先端部３２１、連結部３２２、および基端部３２３を有しており、金属板部材が折り曲げられた形状とされている。基端部３２３は、ｚ方向位置がリード３６０，３７０と一致している。基端部３２３のうち樹脂パッケージ５００から露出した部位は、端子３２５とされている。先端部３２１は、基端部３２３に対してｚ方向上方にシフトした位置にある。連結部３２２は、先端部３２１と基端部３２３とを連結しており、ｚ方向に対して傾斜している。基端部３２３と先端部３２１とのｚ方向におけるシフト量は、たとえば１５０μｍ程度である。リード３１０とリード３２０とは、半導体素子２１０，２２０を挟んでｙ方向において離間配置されている。
【００４０】
先端部３２１のｚ方向上面は、接合面３４１，３４２となっている。接合面３４１，３４２は、ｙ方向において隣り合っており、接合面３４１がリード３７０寄りに位置している。接合面３４１は、本発明でいう追加の第２接合面に相当し、接合面３４２は、本発明でいう追加の第３接合面に相当する。接合面３４１，３４２は、ともにｚ方向上方側に臨んでいる。これは、接合面３４１，３４２のいずれもが、ｚ方向上方側から視認できる姿勢であることを意味する。接合面３４１，３４２がｚ方向上方側においてなす角は、１８０°を超える大きさとされており、本実施形態においては、たとえば１９０°程度である。本実施形態においては、接合面３４１は、ｚ方向上方を向いている。これは、接合面３４１の法線方向が、ｚ方向と一致することを意味する。一方、接合面３４２は、ｙ方向において接合面３４１から遠ざかるほどｚ方向下方側に位置するように傾斜している。接合面３４１，３４２は、稜線３４３を挟んで隣接している。また、本実施形態においては、接合面３４１，３４２は、ともにｘ方向を長手方向とする細長形状とされている。先端部３２１は、たとえばｘ方向寸法が０．８ｍｍ程度、ｙ方向寸法が０．２６ｍｍ程度である。
【００４１】
リード３５０は、リード３６０に対してｙ方向に隣接した位置に配置されており、リード３１０とｘ方向に並んでいる。リード３５０は、本発明でいう主電流リードに相当する。リード３５０は、先端部３５１、複数の連結部３５２、および複数の基端部３５３を有している。複数の基端部３５３は、各々が矩形帯状とされており、ｘ方向に配列されている。複数の基端部３５３は、ｚ方向位置がリード３６０，３７０と一致している。複数の基端部３５３のうち樹脂パッケージ５００から露出した部位が複数の端子３５６とされている。先端部３５１は、複数の基端部３５３に対してｚ方向上方にシフトした位置にある。複数の連結部３５２は、先端部３５１と複数の基端部３５３とを連結しており、ｚ方向に対して傾斜している。複数の基端部３５３と先端部３５１とのｚ方向におけるシフト量は、たとえば１５０μｍ程度である。先端部３５１のｚ方向上面は、接合面３５５とされている。接合面３５５は、本発明でいう主電流接合面に相当する。接合面３５５は、ｘ方向を長手方向とする細長形状とされている。リード３１０の先端部３１１（接合面３３１，３３２を合わせた領域）とリード３５０の先端部３５１（接合面３５５）とは、互いの長手方向が一致しており、ｙ方向位置が一致している。
【００４２】
ワイヤ４１０は、半導体素子２１０とリード３１０とを接続している。本実施形態においては、ワイヤ４１０は、Ａｕからなり、線径が３３μｍ程度である。図２および図３に示すように、ワイヤ４１０は、ファーストボンディング部４１１、セカンドボンディング部４１２、および橋絡部４１３を有している。ファーストボンディング部４１１は、半導体素子２１０のゲート電極２１１の接合面２１２に対して接合されている。セカンドボンディング部４１２は、リード３１０の接合面３３１，３３２に対して、ボールバンプ部４３０を介して接合されている。橋絡部４１３は、ファーストボンディング部４１１とセカンドボンディング部４１２とを繋ぐループ状の部位である。橋絡部４１３は、リード３１０の先端部３１１（接合面３３１，３３２）の長手方向（ｘ方向）に対して直角な方向（ｙ方向）に沿って延びている。
【００４３】
ボールバンプ部４３０は、稜線３３３を跨ぐようにして、接合面３３１，３３２の双方に接合されている。ボールバンプ部４３０は、本実施形態においてはＡｕからなり、ｚ方向視円形状である。ボールバンプ部４３０は、接合面３３１，３３２の双方に接合されることが意図されているが、接合面３３１に対する接合面積が接合面３３２に対する接合面積よりも大であることが好ましい。セカンドボンディング部４１２は、ｚ方向視において接合面３３１，３３２および稜線３３３と重なっている。セカンドボンディング部４１２は、接合面３３１，３３２の双方に重なることが意図されているが、接合面３３１と重なる面積が接合面３３２と重なる面積よりも大であることが好ましい。図４は、ワイヤボンディング構造１１０のうちワイヤ４１０のセカンドボンディング部４１２を含む領域を拡大撮影した写真画像である。
【００４４】
ワイヤ４２０は、半導体素子２２０とリード３２０とを接続しており、本発明でいう追加のワイヤに相当する。本実施形態においては、ワイヤ４２０は、Ａｕからなり、線径が３３μｍ程度である。図５および図６に示すように、ワイヤ４２０は、ファーストボンディング部４２１、セカンドボンディング部４２２、および橋絡部４２３を有している。ファーストボンディング部４２１は、半導体素子２２０のゲート電極２２１の接合面２２２に対して接合されている。セカンドボンディング部４２２は、リード３２０の接合面３４１，３４２に対して、ボールバンプ部４４０を介して接合されている。橋絡部４２３は、ファーストボンディング部４２１とセカンドボンディング部４２２とを繋ぐループ状の部位である。橋絡部４２３は、リード３２０の先端部３２１（接合面３４１，３４２）の長手方向（ｘ方向）に沿って延びている。
【００４５】
ボールバンプ部４４０は、稜線３４３を跨ぐようにして、接合面３４１，３４２の双方に接合されている。ボールバンプ部４４０は、本実施形態においてはＡｕからなり、ｚ方向視円形状である。セカンドボンディング部４２２は、ｚ方向視において接合面３４１，３４２および稜線３４３と重なっている。セカンドボンディング部４２２は、接合面３４１，３４２の双方に重なることが意図されているが、接合面３４１と重なる面積が接合面３４２と重なる面積よりも大であることが好ましい。
【００４６】
複数のワイヤ４５０は、半導体素子２１０のソース電極２１５とリード３５０の先端部３５１の接合面３５５とに接続されており、本発明でいう主電流ワイヤに相当する。ワイヤ４５０は、本実施形態においては、Ｃｕからなり、その線径が５０μｍ程度である。
【００４７】
複数のワイヤ４６０は、半導体素子２２０のソース電極２２５とリード３６０とに接続されている。ワイヤ４６０は、本実施形態においては、Ｃｕからなり、その線径が５０μｍ程度である。
【００４８】
樹脂パッケージ５００は、たとえば黒色のエポキシ樹脂からなり、半導体素子２１０，２２０およびワイヤ４１０，４２０，４５０，４６０を保護している。また、樹脂パッケージ５００は、リード３６０の全体と、リード３１０，３２０，３５０，３７０の一部ずつを覆っている。
【００４９】
次に、半導体装置１０１の製造方法の一例について、図７〜図１２を参照しつつ説明する。これらの図は、図２においてワイヤ４１０を横切るｙｚ平面についての要部拡大断面図である。なお、これらの図においては、主にワイヤボンディング構造１１０を形成するための工程を説明するが、ワイヤボンディング構造１２０を形成するための工程も同様である。
【００５０】
まず、図７に示すように、リード３１０およびリード３６０を作成し、治具４９０に固定しておく。この際、リード３２０，３５０，３７０も同様に固定する。次いで、リード３６０のダイボンディング部３６１に半導体素子２１０を搭載する。また、リード３７０のダイボンディング部３７１に半導体素子２２０を搭載する。次いで、ワイヤ４００を挿通させたキャピラリ４８０を用意する。そして、ワイヤ４００の先端にボール４０１を生じさせる。キャピラリ４８０は、ｚ方向に沿って直立しており、ｘ，ｙ方向についての移動、およびｚ方向に沿った上下動が自在である。
【００５１】
次いで、図８に示すように、キャピラリ４８０をリード３１０に向けて下降させる。この際、ボール４０１が稜線３３３および接合面３３１，３３２とｚ方向視において重なった状態でキャピラリ４８０を下降させる。これにより、接合面３３１，３３２にボール４０１が接合される。この接合されたボール４０１は、ボールバンプ部４３０となる。
【００５２】
次いで、図９に示すように、ワイヤ４００の送給を停止させた状態で、キャピラリ４８０を上昇させる。これにより、ワイヤ４００からボールバンプ部４３０が離脱し、リード３１０側に残存する。
【００５３】
次いで、ボール４０１を再び形成した後に、キャピラリ４８０を半導体素子２１０に向けて下降させる。この際、ボール４０１がゲート電極２１１の接合面２１２とｚ方向視において重なった状態でキャピラリ４８０を下降させる。これにより、ボール４０１が接合面２１２に押し付けられ、ファーストボンディング部４１１が形成される。
【００５４】
次いで、図１１に示すように、ワイヤ４００を送給しつつ、キャピラリ４８０を半導体素子２１０のゲート電極２１１からリード３１０の先端部３１１へと移動させる。そして、キャピラリ４８０の先端によってワイヤ４００の一部をボールバンプ部４３０へと押し付ける。この際、キャピラリ４８０に超音波振動を付与することにより、ワイヤ４００の一部とボールバンプ部４３０とが共晶接合する。
【００５５】
次いで、図１２に示すように、ワイヤ４００の送給を停止した状態で、キャピラリ４８０を上昇させる。これにより、ワイヤ４００がキャピラリ４８０の先端付近で破断し、ワイヤ４１０の形成が完了し、ワイヤボンディング構造１１０が形成される。ワイヤ４１０には、ボールバンプ部４３０に共晶接合されたセカンドボンディング部４１２が形成されている。なお、キャピラリ４８０のｚ方向視中心を稜線３３３付近に位置させて図１１に示した工程を行うと、ｚ方向視においてセカンドボンディング部４１２と接合面３３１とが重なる面積は、セカンドボンディング部４１２と接合面３３２とが重なる面積よりも大となる。これは、ワイヤ４００のうちボールバンプ部４３０に強く押し付けられるのは、キャピラリ４８０のｙ方向右側部分に接する部位であるからである。この後は、ワイヤ４２０のボンディング工程、複数のワイヤ４５０，４６０のボンディング工程、および樹脂パッケージ５００の形成工程を経ることにより、ワイヤボンディング構造１２０および半導体装置１０１が得られる。
【００５６】
次に、ワイヤボンディング構造１１０，１２０および半導体装置１０１の作用について説明する。
【００５７】
本実施形態によれば、ボールバンプ部４３０は、互いのなす角θが１８０°を超える接合面３３１，３３２の双方に接合される。これにより、単一な平面にボールバンプ部４３０が接合される場合よりも接合強度を高めることができる。そして、セカンドボンディング部４１２は、ボールバンプ部４３０を介して接合面３３１，３３２に接合されるため、セカンドボンディング部４１２が、接合面３３１，３３２のいずれかに過度に押し付けられたり、あるいは押し付けが不十分となったり、といった押し付けのばらつきが生じることを回避することが可能である。したがって、ワイヤ４１０のリード３１０に対する接合強度を高めることができる。このようなワイヤボンディング構造１１０による効果は、ワイヤボンディング構造１２０によっても奏される。
【００５８】
接合面３３１，３３２の間に稜線３３３が存在することにより、ボールバンプ部４３０と稜線３３３との接合部には、比較的高い接合応力が発生する。これは、ボールバンプ部４３０とリード３１０との接合強度を高めるのに適している。
【００５９】
リード３１０が、先端部３１１、連結部３１２、および基端部３１３を有する折り曲げ形状である場合、先端部３１１に接合面３３１，３３２が生じることを許容すると、先端部３１１のｙ方向寸法をより小型にしやすいことがある。これにより、ワイヤボンディング構造１１０、ひいては半導体装置１０１の小型化を図ることができる。
【００６０】
細長形状の接合面３３１，３３２の長手方向（ｘ方向）とワイヤ４１０の橋絡部４１３が延びる方向（ｙ方向）とを直角とすることにより、ワイヤボンディング構造１１０および半導体装置１０１のｙ方向寸法をより縮小させることができる。
【００６１】
セカンドボンディング部４１２は、接合面３３１，３３２のうち半導体素子２１０側にある接合面３３１とより多く重なるように形成されやすい。この接合面３３１がｚ方向を向いていることにより、下降してくるキャピラリ４８０に対して直角な位置関係となる。これにより、セカンドボンディング部４１２を形成する際に、より適切に接合強度を高めることができる。
【００６２】
リード３１０の先端部３１１（接合面３３１，３３２）の長手方向とリード３５０の先端部３５１（接合面３５５）の長手方向とを一致させることにより、半導体装置１０１の小型化をより促進することができる。より大きな主電流を流すことを目的として、リード３５０に複数のワイヤ４５０が接続される場合、これらのワイヤ４５０の接合面３５５への接合部（セカンドボンディング部）をｘ方向に配列することは、小型化に適している。
【００６３】
本発明に係るワイヤボンディング構造および半導体装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るワイヤボンディング構造および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。
【符号の説明】
【００６４】
１０１  半導体装置
１１０，１２０  ワイヤボンディング構造
２１０  半導体素子（第１接合対象）
２１１  ゲート電極
２１２  （第１）接合面
２１５  ソース電極（主電流電極）
２２０  （追加の）半導体素子
２２１  ゲート電極
２２２  （追加の第１）接合面
２２５  ソース電極
３１０  リード（第２接合対象）
３１１  先端部
３１２  連結部
３１３  基端部
３１５  端子
３３１  （第２）接合面
３３２  （第３）接合面
３３３  稜線
３２０  （追加の）リード
３２１  先端部
３４１  （追加の第２）接合面
３４２  （追加の第３）接合面
３４３  稜線
３２２  連結部
３２３  基端部
３２５  端子
３５０  （主電流）リード
３５１  先端部
３５２  連結部
３５３  基端部
３５５  （主電流）接合面
３５６  端子
３６０，３７０  リード
３６１，３７１  ダイボンディング部
４１０  ワイヤ
４２０  （追加の）ワイヤ
４１１，４２１  ファーストボンディング部
４１２，４２２  セカンドボンディング部
４１３，４２３  橋絡部
４３０，４４０  ボールバンプ部
４５０，４６０（主電流）ワイヤ
５００  樹脂パッケージ
ｚ      （第１）方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図４】
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