(57)【要約】【課題】同一の電極ペア間において大電流を流す場合に電極同士の間を複数のワイヤで並列に接続することが検討されているが、従来の技術はこのような接続形態には対応していない。【解決手段】半導体チップと、第１の電極ペアと、第１の電極ペアの電極間を電気的に並列に接続する複数のボンディングワイヤを有する第１ワイヤグループと、半導体チップ、第１の電極ペア、および第１ワイヤグループをモールド封止する封止部とを備え、第１ワイヤグループの複数のボンディングワイヤは、半導体チップ面の面内方向と平行な第１方向の手前側から奥側に向かうにつれて長くなり、かつ第１方向から見た手前側のボンディングワイヤの各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤの対応箇所における高さを超えない形状で結線される半導体装置が提供される。【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、
第１の電極ペアと、
前記第１の電極ペアの電極間を電気的に並列に接続する複数のボンディングワイヤを有する第１ワイヤグループと、
前記半導体チップ、前記第１の電極ペア、および前記第１ワイヤグループをモールド封止する封止部と
を備え、
前記第１ワイヤグループの複数のボンディングワイヤは、前記半導体チップ面の面内方向と平行な第１方向の手前側から奥側に向かうにつれて長くなり、かつ前記第１方向から見た手前側のボンディングワイヤの各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤの対応箇所における高さを超えない形状で結線される
半導体装置。
【請求項２】
前記第１の電極ペアの一方の電極を含む第１導体を備え、
前記第１の電極ペアの他方の電極は前記半導体チップに設けられる
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１ワイヤグループの複数のボンディングワイヤは、前記第１方向の手前側から奥側に向かうにつれて前記半導体チップ面に対して階段状に高くなる形状で結線される請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１ワイヤグループの複数のボンディングワイヤにおける、隣接するボンディングワイヤ同士のループ高さの差は、ボンディングワイヤの直径の１／２以上である請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１ワイヤグループの複数のボンディングワイヤのうちの少なくとも１つのボンディングワイヤは、前記第１方向の奥側に向かって傾いている請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１の電極ペアの一方の電極および前記封止部の外部へと露出される外部端子を一体として含むリードフレームを更に備える請求項１から５のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１の電極ペアの他方の電極は、前記半導体チップの電源電極またはグランド電極である請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記封止部は、前記第１方向の手前側の端部にモールド材の注入跡を有する請求項１から７のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第１の電極ペアの電極同士の間は、前記第１ワイヤグループの複数のボンディングワイヤのみによってワイヤボンディングされる請求項１から８のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
第２の電極ペアと、
前記第２の電極ペアの電極間を電気的に並列に接続する複数のボンディングワイヤを有する第２ワイヤグループと
を備え、
前記第２ワイヤグループの複数のボンディングワイヤは、前記第１方向の手前側から奥側に向かうにつれて長くなり、かつ前記第１方向から見た手前側のボンディングワイヤの各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤの対応箇所における高さを超えない形状で結線される
請求項１から９のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１１】
第１の電極ペアの電極同士の相対位置を固定する固定段階と、
前記第１の電極ペアの電極間を、複数のボンディングワイヤを含む第１ワイヤグループによって電気的に並列に接続する接続段階と、
半導体チップ、前記第１の電極ペア、および前記第１ワイヤグループを収容するモールド型に第１方向からモールド材を注入して封止する封止段階と
を備え、
前記第１ワイヤグループの複数のボンディングワイヤは、前記第１方向の手前側から奥側に向かうにつれて長くなり、かつ前記第１方向から見た手前側のボンディングワイヤの各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤの対応箇所における高さを超えない形状で結線される
半導体装置製造方法。
【請求項１２】
前記第１ワイヤグループの複数のボンディングワイヤにおける互いに隣接するボンディングワイヤ同士は、前記第１方向の手前側のボンディングワイヤが前記第１方向の奥側に隣接するボンディングワイヤの下に倒れ込むことを可能とする形状を有する請求項１１に記載の半導体装置製造方法。
【請求項１３】
前記封止段階においてモールド封止された封止部におけるモールド材の注入箇所を切断する切断段階を更に備える請求項１１または１２に記載の半導体装置製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置および半導体装置製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、互いに異なる電極ペアが密集して配置される半導体パッケージにおいて、封止材の注入によるワイヤ同士の接触を防止する技術が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
特許文献１  特開２００８−１０３６８５号公報
特許文献２  特表２００５−５３２６７２号公報
特許文献３  特開２０１１−３７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
同一の電極ペア間において大電流を流す場合に電極同士の間を複数のワイヤで並列に接続することが検討されているが、従来の技術はこのような接続形態には対応していない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、半導体チップと、第１の電極ペアと、第１の電極ペアの電極間を電気的に並列に接続する複数のボンディングワイヤを有する第１ワイヤグループと、半導体チップ、第１の電極ペア、および第１ワイヤグループをモールド封止する封止部とを備え、第１ワイヤグループの複数のボンディングワイヤは、半導体チップ面の面内方向と平行な第１方向の手前側から奥側に向かうにつれて長くなり、かつ第１方向から見た手前側のボンディングワイヤの各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤの対応箇所における高さを超えない形状で結線される半導体装置が提供される。
【０００５】
本発明の第２の態様においては、第１の電極ペアの電極同士の相対位置を固定する固定段階と、第１の電極ペアの電極間を、複数のボンディングワイヤを含む第１ワイヤグループによって電気的に並列に接続する接続段階と、半導体チップ、第１の電極ペア、および第１ワイヤグループを収容するモールド型に第１方向からモールド材を注入して封止する封止段階とを備え、第１ワイヤグループの複数のボンディングワイヤは、第１方向の手前側から奥側に向かうにつれて長くなり、かつ第１方向から見た手前側のボンディングワイヤの各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤの対応箇所における高さを超えない形状で結線される半導体装置製造方法が提供される。
【０００６】
上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態に係る半導体装置を示す。
【図２】半導体装置を第１方向の手前側から見たときの第１ワイヤグループの複数のボンディングワイヤを示す。
【図３】本実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す。
【図４】接続段階が行われた状態の半導体装置を示す。
【図５】接続段階が行われた状態の半導体装置を第１方向の手前側から見たときの第１ワイヤグループの複数のボンディングワイヤの一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００９】
図１は、本実施形態に係る半導体装置１００を示す。半導体装置１００は、半導体パッケージであり、一例として５ｍｍ×５ｍｍまたは８ｍｍ×８ｍｍの平面寸法を有する。半導体装置１００は、半導体チップ１０１と、リードフレーム１１１と、第１〜第４の電極ペア１２１〜１２４と、第１〜第４ワイヤグループ１３１〜１３４と、封止部１４０とを備える。
【００１０】
半導体チップ１０１は、１または複数の半導体素子を有するチップである。本実施形態では一例として半導体チップ１０１は、トランジスタ、ダイオード、コンデンサまたはサイリスタなどの１種類の素子を有する単機能のディスクリートチップであってもよいし、ＩＣ回路などを含む多機能チップであってもよい。半導体チップ１０１は、リードフレーム１１１の上に配置されてよい。
【００１１】
リードフレーム１１１は、半導体チップ１０１を支持する部材である。リードフレーム１１１は、リードフレーム本体１１１０と、複数のリードフレームセグメント１１１１と、複数の外部端子１１１５とを有してよい。
【００１２】
リードフレーム本体１１１０は矩形板状に形成されており、中央部の上面で半導体チップ１０１を支持している。半導体チップ１０１とリードフレーム本体１１１０の間には半田１１２が介在してよい。
【００１３】
複数のリードフレームセグメント１１１１は、それぞれ板状に形成されており、互いに離間するとともにリードフレーム本体１１１０から離間して配置されてよい。複数のリードフレームセグメント１１１１は、一例としてリードフレーム本体１１１０と同一面内に配置されてよい。
【００１４】
複数の外部端子１１１５は、後述の封止部１４０の外部へと露出される端子である。本実施形態では一例として、複数の外部端子１１１５の一部はリードフレーム本体１１１０と一体化され、他の一部はそれぞれ複数のリードフレームセグメント１１１１と一体化されてよい。
【００１５】
複数の外部端子１１１５は、半導体装置１００の電源端子、グランド端子または信号端子であってよい。ここで、電源端子とは、図示しない電源からの電流又は電源への電流が流れる端子であってよい。半導体装置１００に複数の端子が存在する場合には、電源端子は他の端子よりも流れる電流量の大きい端子であってよい。信号端子は、制御信号などの入出力を行う端子であってよい。
【００１６】
なお、リードフレーム１１１は、放熱性および導電性に優れた金属（一例として銅）などから形成されてよい。例えば、リードフレーム１１１は、金属板をプレス加工することで形成されてよい。
【００１７】
第１〜第４の電極ペア１２１〜１２４は、互いに異なる電極ペアである。第１〜第４の電極ペア１２１〜１２４は、それぞれ第１方向Ｙに離間して配置されるとともに、第１方向Ｙから見て離間（本実施形態においては第１方向Ｙから見て左右方向に離間）した電極を有してよい。
【００１８】
第１の電極ペア１２１は、電極１２１０，１２１１を有する。電極１２１０は半導体チップ１０１に具備されてよく、半導体チップ１０１に設けられてよい。例えば電極１２１０は半導体チップ１０１の上面に露出してよい。電極１２１０は、半導体チップ１０１の電源電極またはグランド電極であってよい。
【００１９】
これに代えて、電極１２１０はリードフレーム１１１上に設けられ、半導体チップ１０１の上面または下面の端子と接続されてもよい。例えば、電極１２１０は、リードフレーム本体１１１０上に絶縁層および導電層で形成された配線パターン（図示せず）を介して半導体チップ１０１の下面の端子と接続されてよい。
【００２０】
電極１２１１は、第１導体１２１５に具備されてよく、第１導体１２１５上に設けられてよい。例えば電極１２１１は第１導体１２１５の上面に露出してよい。第１導体１２１５は複数のリードフレームセグメント１１１１の何れか１つであってよい。このリードフレームセグメント１１１１と一体化された外部端子１１１５は、半導体装置１００の電源端子またはグランド端子であってよい。なお、電極１２１１は電極１２１０とともに半導体チップ１０１に設けられてもよい。
【００２１】
以上の第１の電極ペア１２１と同様に、第２の電極ペア１２２は電極１２２０，１２２１を、第３の電極ペア１２３は電極１２３０，１２３１を、第４の電極ペア１２４は電極１２４０，１２４１をそれぞれ有する。電極１２２０，１２３０，１２４０は半導体チップ１０１に設けられてよく、電極１２２１，１２３１，１２４１はそれぞれ第２導体１２２５，第３導体１２３５，第４導体１２４５に設けられてよい。第２導体１２２５，第３導体１２３５，第４導体１２４５はそれぞれ複数のリードフレームセグメント１１１１の何れか１つであってよい。
【００２２】
第１〜第４ワイヤグループ１３１〜１３４は、互いに異なるワイヤグループであり、別々の電極ペアを接続してよい。
【００２３】
第１ワイヤグループ１３１は、第１の電極ペア１２１の電極１２１０，１２１１間を電気的に並列に接続する。第１ワイヤグループ１３１は、複数（本実施形態では一例として４本）のボンディングワイヤ１３１０を有する。このように複数のボンディングワイヤ１３１０によって電極１２１０，１２１１間を並列に接続することにより、各ボンディングワイヤ１３１０の線径を小さくしつつ、電極１２１０，１２１１間の電流容量を大きく維持することができる。ボンディングワイヤ１３１０の線径は５０μｍ以下、一例として１８μｍ、２０μｍなどであってよい。なお、隣接するボンディングワイヤ１３１０同士が接触するとインピーダンス等が設計値から変化し得るため、本実施形態では動作特性を維持する観点からボンディングワイヤ１３１０同士は非接触状態であってよい。
【００２４】
ボンディングワイヤ１３１０同士を非接触にするべく、複数のボンディングワイヤ１３１０は、半導体チップ１０１面の面内方向と平行な第１方向Ｙの手前側から奥側に向かうにつれて長くなっている。また、複数のボンディングワイヤ１３１０は、第１方向Ｙから見た手前側のボンディングワイヤ１３１０の各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤ１３１０の対応箇所における高さを超えない形状で結線されている。第１方向Ｙについては詳細を後述する。ここで、ボンディングワイヤ１３１０の各箇所とは、ボンディングワイヤ１３１０の端部を除いた中途部の各箇所であってよい。また、ボンディングワイヤ１３１０の各対応箇所とは、例えば、一端からの配線長／全長の割合が等しい箇所であってよい。
【００２５】
複数のボンディングワイヤ１３１０のうちの少なくとも１つ、一例として複数のボンディングワイヤ１３１０のそれぞれは、例えば第１方向Ｙに沿って封止部１４０のモールド材が注入された結果として、第１方向Ｙの奥側に向かって傾いてよい。例えば、複数のボンディングワイヤ１３１０は、第１の電極ペア１２１に対する接続箇所から離れるに従って第１方向Ｙの奥側に向かう弧状に形成されてよい。
【００２６】
電極１２１０に対するボンディングワイヤ１３１０の各接続箇所は、第１方向Ｙに沿って並んでもよいし、第１方向Ｙの手前側から奥側に向かうにつれて電極１２１１に対する接続箇所から離れてもよい。同様に、電極１２１１に対するボンディングワイヤ１３１０の各接続箇所は、第１方向Ｙに沿って並んでもよいし、第１方向Ｙの手前側から奥側に向かうにつれて電極１２１０に対する接続箇所から離れてもよい。電極１２１０に対するボンディングワイヤ１３１０の各接続箇所と、電極１２１１に対するボンディングワイヤ１３１０の各接続箇所とは第１方向Ｙから見て左右方向に離間して配置されてよい。また、電極１２１０，１２１１に対するボンディングワイヤ１３１０の各接続箇所は等間隔に配置されてよい。例えば、第１方向Ｙにおける各ボンディングワイヤ１３１０の接続箇所の間隔は線径（一例として１８μｍ、２０μｍなど）以上であってよく、２ｍｍまたは１ｍｍ以下であってよい。接続箇所の間隔を大きくすることにより、経年劣化・温度条件などによりボンディングワイヤ１３１０間の接触状態が変化して動作特性が変動してしまうのが防止される。また、接続箇所の間隔を小さくすることにより、半導体装置１００を小型化することが可能となる。
【００２７】
ボンディングワイヤ１３１０は、金、銀、銅、アルミなどの導電性金属で形成されてよい。なお、本実施形態では一例として第１の電極ペア１２１の電極１２１０，１２１１の間は、第１ワイヤグループ１３１の複数のボンディングワイヤ１３１０のみによってワイヤボンディングされている。
【００２８】
第２〜第４ワイヤグループ１３２〜１３４は、それぞれ第２〜第４の電極ペア１２２〜１２４の電極間を電気的に接続する１本のボンディングワイヤ１３２０〜１３４０を有する。ボンディングワイヤ１３２０〜１３４０は、ボンディングワイヤ１３１０と同様のワイヤであってよい。これらのボンディングワイヤ１３２０〜１３４０のうちの少なくとも１つ、一例としてそれぞれは、例えば第１方向Ｙに沿って封止部１４０のモールド材が注入された結果として、第１方向Ｙの奥側に向かって傾いてよい。例えば、ボンディングワイヤ１３２０〜１３４０は、電極ペア１２２〜１２４に対する接続箇所から離れるに従って第１方向Ｙの奥側に向かう弧状に形成されてよい。
【００２９】
封止部１４０は、半導体チップ１０１、リードフレーム１１１、第１〜第４の電極ペア１２１〜１２４および第１〜第４ワイヤグループ１３１〜１３４等をモールド封止する。封止部１４０は、固化した樹脂により形成されてよい。樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、マレイミド樹脂、ポリイミド樹脂、イソシアネート樹脂、アミノ樹脂、フェノール樹脂、シリコン系樹脂、等のような絶縁性の熱硬化性樹脂を用いてよい。樹脂には、無機フィラー等の添加物が含有されてもよい。
【００３０】
封止部１４０は、本実施形態では一例として、第１方向Ｙから見て矩形状の形状を有しているが、菱形など他の形状を有してもよい。封止部１４０は、第１方向Ｙの手前側の端部にモールド材の注入跡１４００を有してよい。例えば、封止部１４０は、第１方向Ｙの手前側および奥側のそれぞれの端部にモールド材の注入跡１４００または排出跡（図示せず）を有してよい。別言すれば、第１方向Ｙは注入跡１４００に近い側から遠い側へ向かう方向であってよく、例えば、注入跡１４００から排出跡へ向かう方向であってよい。
【００３１】
ここでモールド材の注入跡１４００は、成形型にモールド材を注入して封止部１４０、ひいては半導体装置１００を成形した後に成形型のゲート部分で固化したモールド材を切断、除去した跡であってよい。また、モールド材の排出跡は、成形型内を真空引きするための吸引口で固化したモールド材を切断、除去した跡であってよい。本実施形態では、注入跡１４００および排出跡は鋸刃状の輪郭または歪な輪郭で囲まれた形状であってよく、概ね円状であっても多角形状であってもよい。排出跡の面積は注入跡１４００の面積よりも小さくてよい。注入跡１４００および排出跡の表面は、固化したモールド材の内部が露出する結果、封止部１４０における他の領域の表面よりも表面粗さが大きくてよい。
【００３２】
以上の半導体装置１００によれば、第１の電極ペア１２１を並列に接続する複数のボンディングワイヤ１３１０は半導体チップ１０１面の面内方向と平行な第１方向Ｙの手前側から奥側に向かうにつれて長くなり、かつ第１方向Ｙから見た手前側のボンディングワイヤ１３１０の各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤ１３１０の対応箇所における高さを超えない形状で結線される。従って、封止部１４０内で第１方向Ｙに隣接するボンディングワイヤ１３１０同士が経年劣化などによって接触してしまうのを防止し、動作特性を維持することができる。
【００３３】
また、複数のボンディングワイヤ１３１０のうちの少なくとも１つが第１方向Ｙの奥側に向かって傾いたとしても奥側のボンディングワイヤ１３１０に接触することなく、その下方に入り込むようにしている。従って、隣接するボンディングワイヤ１３１０同士の接触を確実に防止することができる。
【００３４】
また、封止部１４０は第１方向Ｙの手前側の端部にモールド材の注入跡１４００を有し、例えば第１方向Ｙの手前側および奥側のそれぞれの端部にモールド材の注入跡１４００または排出跡（図示せず）を有するので、第１方向Ｙは注入跡１４００に近い側から遠い側へ向かう方向となる。従って、半導体装置１００を成形するべくモールド材を成形型に注入するときに、第１方向Ｙの手前側の短いボンディングワイヤ１３１０が奥側の長いボンディングワイヤ１３１０の側に向かって傾く場合に、奥側のボンディングワイヤ１３１０に接触することなく、その下方に入り込む。従って、隣接するボンディングワイヤ１３１０同士の接触を確実に防止することができる。
【００３５】
また、第１の電極ペア１２１の電極１２１０は半導体チップ１０１に設けられ、電極１２１１は第１導体１２１５に設けられるので、ボンディングワイヤ１３１０同士の接触によって動作特性が変動しやすい。このような場合であっても、上述のような複数のボンディングワイヤ１３１０によって第１の電極ペア１２１を並列に接続することで、ボンディングワイヤ１３１０同士が接触してしまうのを防止することができるため、動作特性を維持することができる。
【００３６】
また、第１の電極ペア１２１の電極１２１０は半導体チップ１０１の電源電極またはグランド電極であるので、電流量が大きい。このような場合であっても、上述のような複数のボンディングワイヤ１３１０によって電極１２１０を電極１２１１と並列に接続することで、第１の電極ペア１２１の間の電流容量を大きくすることができる。
【００３７】
なお、上述の実施形態では、第１導体１２１５を外部端子１１１５と一体化されたリードフレームセグメント１１１１として説明したが、第１導体１２１５と外部端子１１１５とを別体としてもよい。
【００３８】
また、半導体装置１００は第２〜第４の電極ペア１２２〜１２４およびリードフレーム１１１を備えることとして説明したが、これらの少なくとも一部を備えないこととしてもよい。また、リードフレーム本体１１１０に一体化された外部端子１１１５（図中、左側の外部端子１１１５）と半導体チップ１０１との接続については説明を省略したが、例えば図中右側に図示した第１〜第４ワイヤグループ１３１〜１３４による接続に対して線対称または点対称となるように接続されてもよい。
【００３９】
また、第１の電極ペア１２１が第１ワイヤグループ１３１の複数のボンディングワイヤ１３１０のみによってワイヤボンディングされることとして説明したが、ボンディングワイヤ１３１０とは異なるワイヤによって更にワイヤボンディングされることとしてもよい。また、それぞれ複数のボンディングワイヤ１３１０を有する複数の第１ワイヤグループ１３１によって第１の電極ペア１２１間が並列に接続されることとしてもよい。これらの場合には、ワイヤ同士の接触を確実に防止するべく、第１ワイヤグループ１３１は第１ワイヤグループ１３１内でのボンディングワイヤ１３１０の間隔以上に他のワイヤまたは他の第１ワイヤグループ１３１から離間して配置されてよい。
【００４０】
また、第２〜第４ワイヤグループ１３２〜１３４はそれぞれ１本のボンディングワイヤ１３２０〜１３４０を有することとして説明したが、これらのグループの何れかが並列な複数のボンディングワイヤを有してもよいし、リードフレーム本体１１１０に一体化された外部端子１１１５（図中、左側の外部端子１１１５）と半導体チップ１０１との間を第２〜第４ワイヤグループ１３２〜１３４と対称となるよう接続するワイヤグループの何れかが複数のボンディングワイヤを有してもよい。例えば、第２ワイヤグループ１３２は複数のボンディングワイヤ１３２０を有してもよい。これらのボンディングワイヤ１３２０は、ボンディングワイヤ１３１０と同様に、第１方向Ｙの手前側から奥側に向かうにつれて長くなり、かつ第１方向Ｙから見た手前側のボンディングワイヤ１３２０の各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤ１３２０の対応箇所における高さを超えない形状で結線されてもよい。この場合には、ボンディングワイヤ１３２０同士が接触してしまうのを防止して動作特性を維持することができる。
【００４１】
ここで、第１方向Ｙから見て離間した電極間が複数のワイヤグループの各ボンディングワイヤによって電気的に並列に接続される場合には、並列に接続する全てのワイヤグループにおいて複数のボンディングワイヤが第１方向Ｙの手前側から奥側に向かうにつれて長くなり、かつ第１方向Ｙから見た手前側のボンディングワイヤの各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤの対応箇所における高さを超えない形状で結線されてよい。例えば、第１の電極ペア１２１の電極１２１０，１２１１が複数の第１ワイヤグループ１３１によって並列に接続される場合には、全ての第１ワイヤグループ１３１において複数のボンディングワイヤ１３１０が第１方向Ｙの手前側から奥側に向かうにつれて長くなり、かつ第１方向Ｙから見た手前側のボンディングワイヤ１３１０の各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤ１３１０の対応箇所における高さを超えない形状で結線されてよい。また、第１の電極ペア１２１の電極１２１０，１２１１が第１ワイヤグループ１３１によって並列に接続され、かつ、第２の電極ペア１２２の電極１２２０，１２２１が第２ワイヤグループ１３２によって並列に接続される場合には、これら第１および第２ワイヤグループ１３１，１３２において複数のボンディングワイヤ１３１０，１３２０が第１方向Ｙの手前側から奥側に向かうにつれて長くなり、かつ第１方向Ｙから見た手前側のボンディングワイヤ１３１０，１３２０の各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤ１３１０，１３２０の対応箇所における高さを超えない形状で結線されてよい。このような場合には、各ワイヤグループ内でボンディングワイヤの線径を小さくしつつ電極間の電流容量を大きく維持するとともに、ボンディングワイヤ同士の接触を防止することができる。
【００４２】
図２は、半導体装置１００を第１方向Ｙの手前側から見たときの第１ワイヤグループ１３１の複数のボンディングワイヤ１３１０を示す。
【００４３】
この図に示すように、複数のボンディングワイヤ１３１０は、第１方向Ｙの手前側から奥側に向かうにつれて半導体チップ１０１の表面に対して階段状に高くなる形状で結線されてよい。例えば、複数のボンディングワイヤ１３１０における、隣接するボンディングワイヤ１３１０同士のループ高さの差は、ボンディングワイヤ１３１０の直径（つまり線径）の１／２以上であってよい。一例として、各ボンディングワイヤ１３１０の線径が２０μｍである場合には、隣接するボンディングワイヤ１３１０間でのループ高さの差は１０μｍ以上であってよい。これにより、隣接するボンディングワイヤ１３１０同士の接触を確実に防止することができる。但し、ボンディングワイヤ１３１０の材料コストを低減する観点からは、隣接するボンディングワイヤ１３１０間の段差は小さい方が好ましい。
【００４４】
続いて、半導体装置１００の製造方法について説明する。図３は、本実施形態に係る半導体装置１００の製造方法を示す。
【００４５】
この図に示すように、半導体装置１００を製造するには、まず第１の電極ペア１２１の電極１２１０，１２１１同士の相対位置を固定する（ステップＳ１：固定段階）。例えば、一方の電極１２１１を含む第１導体１２１５（一例としてリードフレームセグメント１１１１）に対して、他方の電極１２１０が設けられた半導体チップ１０１の位置を固定してよい。具体的には、半田１１２を介してリードフレーム本体１１１０上に半導体チップ１０１を配置した状態で、リードフレーム本体１１１０を第１導体１２１５の近傍に配置して両者を治具によって固定してよい。同様に、第２〜第４の電極ペア１２２〜１２４の電極同士の相対位置をそれぞれ固定してよい。半導体チップ１０１をリードフレーム本体１１１０上に配置するときには、リードフレーム本体１１１０を予めヒータで加熱した後、リードフレーム本体１１１０上に半田１１２および半導体チップ１０１を順に配置して半田１１２を介して半導体チップ１０１およびリードフレーム本体１１１０を結合してよい。これに代えて、リードフレーム本体１１１０に半田１１２および半導体チップ１０１を順に配置してからこれらをリフロー炉で加熱することで半導体チップ１０１およびリードフレーム本体１１１０を結合してもよい。固定段階においてリードフレーム１１１等が加熱されている場合には、後述の接続行程を行う前に冷却を行ってもよい。
【００４６】
次に、第１の電極ペア１２１の電極１２１０，１２１１間を第１ワイヤグループ１３１の複数のボンディングワイヤ１３１０によって電気的に並列に接続する（ステップＳ３：接続段階）。例えば、複数のボンディングワイヤ１３１０が第１方向Ｙの手前側から奥側に向かうにつれて長くなり、かつ第１方向Ｙから見た手前側のボンディングワイヤ１３１０の各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤ１３１０の対応箇所における高さを超えない形状になるように、各ボンディングワイヤ１３１０を結線してよい。また、複数のボンディングワイヤ１３１０における互いに隣接するボンディングワイヤ１３１０同士を、第１方向Ｙの手前側のボンディングワイヤ１３１０が第１方向Ｙの奥側に隣接するボンディングワイヤ１３１０の下に倒れ込むことを可能とする形状にしてよい。
【００４７】
但し、図４，５を用いて詳細は後述するが、結線するときの各ボンディングワイヤ１３１０の形状は、封止後の形状、つまり半導体装置１００内のボンディングワイヤ１３１０の形状とは異なってよい。
【００４８】
なお、本実施形態においては一例として、第１の電極ペア１２１の電極１２１０，１２１１同士の間を第１ワイヤグループ１３１の複数のボンディングワイヤ１３１０のみによってワイヤボンディングするが、ボンディングワイヤ１３１０とは異なるワイヤによって更にワイヤボンディングしてもよい。
【００４９】
以上のステップＳ３では、さらに第２〜第４の電極ペア１２２〜１２４の電極間を第２〜第４ワイヤグループ１３２〜１３４によってそれぞれ電気的に接続してよい。
【００５０】
次に、半導体チップ１０１、リードフレーム１１１第１〜第４の電極ペア１２１〜１２４、および第１〜第４ワイヤグループ１３１〜１３４などを収容するモールド型（図示せず）に第１方向Ｙからモールド材を注入してこれらを封止する（ステップＳ５：封止段階）。これにより、成形型内の空隙、例えばリードフレーム本体１１１０およびリードフレームセグメント１１１１間の空隙、ボンディングワイヤ１３１０〜１３４０の周辺領域などにモールド材が流入する。そして、成形型内を第１方向Ｙの手前側から奥側に向かって流れるモールド材によってボンディングワイヤ１３１０の各部が第１方向Ｙの奥側に押される結果、各ボンディングワイヤ１３１０のループ形状が第１方向Ｙに伸び、第１方向Ｙから見た手前側のボンディングワイヤ１３１０の各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤ１３１０の対応箇所における高さを超えない形状で結線された状態となる。例えば、第１ワイヤグループ１３１の複数のボンディングワイヤ１３１０は、第１方向Ｙの奥側に向かって傾いてよく、第１方向Ｙの手前側から奥側に向かうにつれて半導体チップ１０１面に対して階段状に高くなる形状で結線された状態となってよい。また、第１ワイヤグループ１３１の複数のボンディングワイヤ１３１０における、隣接するボンディングワイヤ１３１０同士のループ高さの差は、ボンディングワイヤ１３１０の直径の１／２以上であってよい。
【００５１】
次に、ステップＳ５でモールド封止された封止部１４０におけるモールド材の注入箇所を切断する（ステップＳ７：切断段階）。例えば、ステップＳ５で固化されたモールド材を成形型から取り出して、成形型のゲート部分で固化したモールド材を切断、除去してよい。これにより、注入跡１４００が形成される。また、成形型に真空引きのための吸引口がある場合には、当該吸引口で固化したモールド材を切断、除去することで、排出跡を形成してよい。これにより、半導体装置１００が製造される。なお、切断段階の前または後に、外部端子１１１５に対して半田ディップ処理、めっき処理を行ってもよい。
【００５２】
以上の製造方法によれば、第１の電極ペア１２１を並列に接続する複数のボンディングワイヤ１３１０は半導体チップ１０１面の面内方向と平行な第１方向Ｙの手前側から奥側に向かうにつれて長くなり、かつ第１方向Ｙから見た手前側のボンディングワイヤ１３１０の各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤ１３１０の対応箇所における高さを超えない形状で結線される。従って、成形型に第１方向Ｙからモールド材を注入することでボンディングワイヤ１３１０が第１方向Ｙに沿って隣のボンディングワイヤ１３１０の側に傾斜してしまう場合であっても、ボンディングワイヤ１３１０同士が接触してしまうのを防止し、動作特性を維持することができる。
【００５３】
また、複数のボンディングワイヤ１３１０における互いに隣接するボンディングワイヤ１３１０同士は第１方向Ｙの手前側のボンディングワイヤ１３１０が奥側のボンディングワイヤ１３１０の下に倒れ込むことを可能とする形状を有するので、モールド材が注入されるときに奥側のボンディングワイヤ１３１０に接触することなく、その下方に入り込む。従って、隣接するボンディングワイヤ１３１０同士の接触を確実に防止することができる。
【００５４】
また、ステップＳ１の固定段階では第１の電極ペア１２１の電極１２１１を含む第１導体１２１５に対し、電極１２１０を含む半導体チップ１０１の位置を固定するので、別々の部材に含まれる電極１２１０，１２１１同士を接続しやすくすることができる。また、第１の電極ペア１２１の電極１２１０は半導体チップ１０１に設けられ、電極１２１１は第１導体１２１５に設けられるので、ボンディングワイヤ１３１０同士の接触によって動作特性が変動しやすい。このような場合であっても、上述のように複数のボンディングワイヤ１３１０によって第１の電極ペア１２１を並列に接続することで、ボンディングワイヤ１３１０同士が接触してしまうのを防止することができるため、動作特性を維持することができる。
【００５５】
図４は、接続段階が行われた状態の半導体装置１００を示す。
結線された状態での第１ワイヤグループ１３１の各ボンディングワイヤ１３１０の形状は、封止部１４０により封止された後の形状、つまり図１、図２で説明したボンディングワイヤ１３１０の形状とは異なっていてよい。例えば、ボンディングワイヤ１３１０は、１または複数の箇所で屈曲されてよく、全体として、半導体チップ１０１から離れる側に凸状をなしてよい。また、複数のボンディングワイヤ１３１０が第１方向Ｙの手前側から奥側に向かうにつれて長くなる限りにおいて、結線された状態での複数のボンディングワイヤ１３１０では、第１方向Ｙから見た手前側のボンディングワイヤ１３１０の各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤ１３１０の対応箇所における高さを超えない形状でなくてもよい。
【００５６】
同様に、結線された状態での第２〜第４ワイヤグループ１３２〜１３４の各ボンディングワイヤ１３２０〜１３４０の形状は、封止部１４０により封止された後の形状、つまり図１、図２で説明したボンディングワイヤ１３１０の形状とは異なっていてよい。例えば、各ボンディングワイヤ１３２０〜１３４０の形状はボンディングワイヤ１３１０と同様の形状であってよい。
【００５７】
図５は、接続段階が行われた状態の半導体装置１００を第１方向Ｙの手前側から見たときの第１ワイヤグループ１３１の複数のボンディングワイヤ１３１０の一例を示す。
【００５８】
この図では一例として複数のボンディングワイヤ１３１０は、２点で屈曲されており、屈曲点の間の中途部が概ね半導体チップ１０１の表面と並行になっている。また、複数のボンディングワイヤ１３１０は、半導体チップ１０１面の面内方向と平行な第１方向Ｙの手前側から奥側に向かうにつれて長くなっており、第１方向Ｙから見た手前側のボンディングワイヤ１３１０の各箇所における高さが奥側のボンディングワイヤ１３１０の対応箇所における高さを超えない形状で結線されている。
【００５９】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６０】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００６１】
１００  半導体装置、１０１  半導体チップ、１１１  リードフレーム、１１２  半田、１２１  第１の電極ペア、１２２  第２の電極ペア、１２３  第３の電極ペア、１２４  第４の電極ペア、１３１  第１ワイヤグループ、１３２  第２ワイヤグループ、１３３  第３ワイヤグループ、１３４  第４ワイヤグループ、１４０  封止部、１１１０  リードフレーム本体、１１１１  リードフレームセグメント、１１１５  外部端子、１２１０  電極、１２１１  電極、１２１５  第１導体、１２２０  電極、１２２１  電極、１２２５  第２導体、１２３０  電極、１２３１  電極、１２３５  第３導体、１２４０  電極、１２４１  電極、１２４５  第４導体、１３１０  ボンディングワイヤ、１３２０  ボンディングワイヤ、１３３０  ボンディングワイヤ、１３４０  ボンディングワイヤ、１４００  注入跡
【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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