(57)【要約】【課題】半導体チップ上のボンディングパッドにボンディングワイヤを接続し、これらをモールド樹脂で封止してなる半導体パッケージにおいて、ボンディングワイヤとボンディングパッドとの接合部が、モールド樹脂中の陰イオンによって腐食されるのを抑制する。【解決手段】モールド樹脂５０の内部にて、半導体チップ１０の一面１１におけるボンディングパッド１３に隣り合う部位に、ボンディングパッド１３と同一の導体材料よりなりボンディングパッド１３よりも正の高電圧が印加されるダミー配線１４が設けられている。【選択図】図１
2015015298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面（１１）にボンディングパッド（１３）を有する半導体チップ（１０）と、
前記ボンディングパッドに接続されたボンディングワイヤ（４０）と、
前記半導体チップおよび前記ボンディングワイヤを封止するモールド樹脂（５０）と、を備え、
前記モールド樹脂の内部にて、前記半導体チップの一面における前記ボンディングパッドに隣り合う部位に、前記ボンディングパッドと同一の導体材料よりなり前記ボンディングパッドよりも正の高電圧が印加されるダミー配線（１４）が設けられていることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項２】
前記ボンディングパッドは、アルミニウムよりなり、
前記ボンディングワイヤは、銅または銀よりなることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項３】
前記ボンディングパッドは、前記半導体チップの一面における周辺部にて複数個配置されており、
前記ダミー配線は、前記半導体チップの一面において前記複数個のボンディングパッドよりも内側か、もしくは、外側に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体パッケージ。
【請求項４】
前記ボンディングパッドは、前記半導体チップの一面にて複数個配置されており、
前記ダミー配線は、前記半導体チップの一面において前記複数個のボンディングパッドの個々を取り囲む環状のものとされていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップにボンディングワイヤを接続し、これらをモールド樹脂で封止してなる半導体パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の半導体パッケージとしては、一面にＡｌ等よりなるボンディングパッドを有する半導体チップと、ボンディングパッドに接続されたボンディングワイヤと、半導体チップおよびボンディングワイヤを封止するモールド樹脂と、を備えたものが提案されている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
このものでは、ワイヤとパッドとの接合部においては、ワイヤとパッドとの界面で両者の合金が生成されて接合がなされる。ここで、近年、コストダウン等の観点から、ボンディングワイヤとしてはＡｕから安価なＣｕやＡｇへ変更することが行われている。この場合、上記合金は、Ｃｕ−ＡｌやＡｇ−Ａｌとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１７７１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、モールド樹脂には、不純物としての塩素イオン（Ｃｌ−）や、密着補助剤としての硫黄を含むイオン（たとえば硫酸イオン：ＳＯ４２−）等の陰イオンが含有されている。そして、この陰イオンがワイヤとパッドとの接合部に吸着し、上記合金の腐食や硫化を引き起こし、接合性を低下させるという問題が生じている。特に、上記ＣｕやＡｇのワイヤは、Ａｕに比べて化学的安定性が低いので、この問題が顕著となる。
【０００６】
これについて、モールド樹脂中のイオン性物質を低減したり、モールド樹脂中にトラップ材を追加したりする対策も考えられるが、モールド樹脂のコストアップや、密着信頼性の低下等が懸念される。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、半導体チップ上のボンディングパッドにボンディングワイヤを接続し、これらをモールド樹脂で封止してなる半導体パッケージにおいて、ボンディングワイヤとボンディングパッドとの接合部が、モールド樹脂中の陰イオンによって腐食されるのを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、一面（１１）にボンディングパッド（１３）を有する半導体チップ（１０）と、ボンディングパッドに接続されたボンディングワイヤ（４０）と、半導体チップおよびボンディングワイヤを封止するモールド樹脂（５０）と、を備え、モールド樹脂の内部にて、半導体チップの一面におけるボンディングパッドに隣り合う部位に、ボンディングパッドと同一の導体材料よりなりボンディングパッドよりも正の高電圧が印加されるダミー配線（１４）が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
それによれば、モールド樹脂中の陰イオンは、ボンディングパッドよりも正の高電圧となるダミー配線に集まりやすい。そして、ダミー配線は半導体チップにおいてボンディングパッドと隣り合う位置に設けられるので、ボンディングパッド近傍の陰イオンは、ダミー配線に吸着される。
【００１０】
また、ダミー配線はボンディングパッドと同一材料よりなるので、半導体チップに対し、ダミー配線をボンディングパッドと一括して形成できる。このように、本発明によれば、ボンディングワイヤとボンディングパッドとの接合部が、モールド樹脂中の陰イオンによって腐食されるのを抑制することができる。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の半導体パッケージにおいては、ボンディングパッドは、アルミニウムよりなり、ボンディングワイヤは、銅または銀よりなることを特徴とする。このような組み合わせの場合、上記陰イオンによる腐食が起こりやすいので、上記ダミー配線による作用が有効に発揮される。
【００１２】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第1実施形態にかかる半導体パッケージを示す概略平面図である。
【図２】図１に示される半導体パッケージの要部の概略断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態にかかる半導体パッケージを示す概略平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態にかかる半導体パッケージの他の例を示す概略平面図である。
【図５】本発明の第３実施形態にかかる半導体パッケージを示す概略平面図である。
【図６】本発明の第４実施形態にかかる半導体パッケージの要部を示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００１５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態にかかる半導体パッケージＰ１について、図１、図２を参照して述べる。なお、図１では、モールド樹脂５０の外形を一点鎖線で示し、モールド樹脂５０の内部に位置する構成要素を、モールド樹脂５０を透過して示している。また、図１では、ダミー配線１４の表面に、識別のため便宜上、斜線ハッチングを施してある。
【００１６】
この半導体パッケージＰ１は、たとえば自動車などの車両に搭載され、車両用の各種電子装置を駆動するための装置として適用されるものである。本実施形態の半導体パッケージＰ１は、大きくは、半導体チップ１０と、半導体チップ１０が搭載されたアイランド２０と、半導体チップ１０の周囲に設けられたリード端子３０と、半導体チップ１０とリード端子３０とを接続するボンディングワイヤ４０と、これら各部材１０〜４０を封止するモールド樹脂５０と、を備えて構成されている。具体的には、本実施形態の半導体パッケージＰ１は、ＱＦＰ（クワッドフラットパッケージ）の形態をなしている。
【００１７】
半導体チップ１０は、ＳｉやＳｉＣ等の半導体よりなり、ＩＣチップ等として構成されるものであり、半導体プロセスにより形成される。半導体チップ１０は一方の主面を一面１１、他方の主面を他面１２とする板状をなすもので、ここでは典型的な矩形板状をなしている。そして、半導体チップ１０は、他面１２側にてアイランド２０に対し、図示しないダイボンド材等により固定されている。
【００１８】
アイランド２０およびリード端子３０は、たとえば共通のリードフレーム素材より作成されたものであり、モールド樹脂５０による封止後にカットされることで、互いに分離されたものである。ここで、アイランド２０は、典型的な板状をなし、その一面上に半導体チップ１０を搭載している。
【００１９】
また、リード端子３０は複数個設けられ、個々のリード端子３０は典型的には細長の板状をなす。そして、複数個のリード端子３０は、アイランド２０を取り巻く放射状をなすように、アイランド２０の外郭の外側に配置されている。これらアイランド２０およびリード端子３０は、たとえばＣｕや４２アロイ等の導電性に優れた金属よりなる。
【００２０】
また、図１、図２に示されるように、半導体チップ１０の一面１１には、アルミニウムよりなるボンディングパッド１３が設けられている。図示しないが、半導体チップ１０の一面１１に、Ｓｉなどの半導体上に無機絶縁膜や有機絶縁膜よりなる保護膜が設けられており、ボンディングパッド１３は、この保護膜より露出して設けられている。このようなボンディングパッド１３は、スパッタや蒸着等により形成される。
【００２１】
そして、上記の各リード端子３０とボンディングパッド１３とが、銅または銀よりなるボンディングワイヤ４０により結線されており、これにより、リード端子３０と半導体チップ１０とが電気的に接続されている。ここで、パッド１３を構成するアルミニウムとは、ＡｌもしくはＡｌ合金であり、ワイヤ４０を構成する銅、銀についても、それぞれＣｕ、ＡｇだけでなくＣｕ合金、Ａｇ合金を含むものである。
【００２２】
そして、モールド樹脂５０は、半導体チップ１０、アイランド２０、リード端子３０、およびボンディングワイヤ４０を包み込むように封止している。ここで、典型的なＱＦＰの如く、リード端子３０の一部はアウターリードとしてモールド樹脂５０より突出し、外部と接続可能とされている。
【００２３】
また、アイランド２０における半導体チップ１０の搭載側とは反対側の面は、モールド樹脂５０で封止されていてもよいし、放熱等の理由でモールド樹脂５０より露出していてもよい。このようなモールド樹脂５０は、エポキシ樹脂等の典型的なモールド材料よりなり、トランスファーモールド法やコンプレッションモールド法等により成形されたものである。
【００２４】
このような構成において、さらに、本実施形態の半導体パッケージＰ１では、モールド樹脂５０の内部にて、半導体チップ１０の一面１１におけるボンディングパッド１３に隣り合う部位に、ダミー配線１４が設けられている。このダミー配線１４は、半導体チップ１０における回路部分とは電気的に独立したものである。
【００２５】
ここでは、ボンディングパッド１３は、半導体チップ１０の一面１１における周辺部にて複数個配置されているが、ダミー配線１４は、半導体チップ１０の一面１１において複数個のボンディングパッド１３よりも内側に設けられている。そして、ここでは、ダミー配線１４は、連続環状に配置された１個のものとされている。
【００２６】
このような、ダミー配線１４は、ボンディングパッド１３と同一の導体材料、ここではアルミニウムよりなるもので、ボンディングパッド１３と同様にスパッタや蒸着等により形成される。この場合、ダミー配線１４とボンディングパッド１３とは、別工程にて形成してもよいが、同一工程で一括して形成すれば効率的である。
【００２７】
そして、このダミー配線１４は、ボンディングパッド１３よりも正の高電圧が印加されるものとして構成されている。このダミー配線１４への電圧印加方法としては、外部より個別に印加してもよいし、製品機能を有する半導体チップ１０の他の配線から引き回してもよい。
【００２８】
限定するものではないが、本実施形態では、図１、図２に示されるように、図示しない外部の電源１００より、ダミー配線１４に正電圧を印加するようにしている。この電源１００は、たとえば図示しない外部の回路チップに設けられる。
【００２９】
図２では、半導体チップ１０の内部に内層配線１５が設けられており、この内層配線１５と一面１１上のダミー配線１４とは、図示しない絶縁膜等に設けられたビア１６を介して電気的に接続されている。そして、内層配線１５は、半導体チップ１０の表面の適所に引き出され、電源１００に接続されている。
【００３０】
これにより、電源１００から、内層配線１５およびビア１６を通して、ダミー配線１４に正電圧が印加されるようになっている。この場合、電源１００を適宜調整することにより、ダミー配線１４の方が、ボンディングパッド１３よりも高い正電圧とされる。
【００３１】
このような半導体パッケージＰ１は、アイランド２０上に半導体チップ１０を搭載、固定し、半導体チップ１０とリード端子３０とをワイヤボンディングで接続した後、モールド樹脂５０による封止を行い、必要に応じてリードカット等を施すことによって、製造される。
【００３２】
ところで、本実施形態によれば、モールド樹脂５０中の陰イオンは、電気的な相互作用により、ボンディングパッド１３よりも正の高電圧となるダミー配線１４に集まりやすい。そして、ダミー配線１４は半導体チップ１０においてボンディングパッド１３と隣り合う位置に設けられるので、ボンディングパッド１３近傍の陰イオンは、ダミー配線１４に吸着される。
【００３３】
そのため、本実施形態によれば、ボンディングワイヤ４０とボンディングパッド１３との接合部よりも、ダミー配線１４の方が優先的に腐食、硫化するようになるため、当該接合部が、モールド樹脂５０中の陰イオンによって腐食されてしまうのを抑制することができる。
【００３４】
また、本実施形態では、ダミー配線１４とボンディングパッド１３とが同一材料よりなるので、半導体チップ１０に対し、ダミー配線１４とボンディングパッド１３とを一括して形成できるという利点もある。
【００３５】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態にかかる半導体パッケージＰ２について、図３を参照して、上記第１実施形態との相違点を中心に述べることとする。本実施形態では、ダミー配線１４の配置パターンを変形したものである。
【００３６】
図３に示されるように、本実施形態でも、ボンディングパッド１３は、半導体チップ１０の一面１１における周辺部にて複数個配置されており、ダミー配線１４は、複数個のボンディングパッド１３よりも内側に設けられている。しかし、本実施形態では、ダミー配線１４は、連続環状ではなく、複数個に分割されて配置されたものとされている。
【００３７】
また、このように複数個に分割されたダミー配線１４、言い換えれば、不連続なダミー配線１４としては、図４に示されるものであってもよい。図３は２分割、図４は４分割されている。
【００３８】
これらの場合も、図示しないが、たとえば各ダミー配線１４に上記の電源１００を接続してやれば、各ダミー配線１４への電圧印加が行える。そして、これらの場合でも、ボンディングパッド１３に隣り合う位置にダミー配線１４が設けられていることで、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００３９】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態にかかる半導体パッケージＰ３について、図５を参照して、上記第１実施形態との相違点を中心に述べることとする。本実施形態では、ダミー配線１４の配置パターンを変形したものである。
【００４０】
図５に示されるように、本実施形態でも、ボンディングパッド１３は、半導体チップ１０の一面１１における周辺部にて複数個配置されている。しかし、本実施形態では、ダミー配線１４は、複数個のボンディングパッド１３よりも外側、つまり、ボンディングパッド１３よりも半導体チップ１０の端部寄りに、設けられている。
【００４１】
この場合でも、ボンディングパッド１３に隣り合う位置にダミー配線１４を設けることで、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。なお、図５では、ダミー配線１４は連続環状であるが、本実施形態でも、第２実施形態のように、ダミー配線１４は分割されたものとしてもよい。
【００４２】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態にかかる半導体パッケージについて、図６を参照して、上記各実施形態との相違点を中心に述べることとする。本実施形態も、ダミー配線１４の配置パターンを変形したものである。
【００４３】
上記各実施形態では、複数個のボンディングパッド１３における半導体チップ１０の端部側および中央側のうち、いずれか一側のみにダミー配線１４が設けられていた。それに対して、本実施形態では、図６に示されるように、半導体チップ１０の一面１１にて、ボンディングパッド１３は複数個配置されており、ダミー配線１４は複数個のボンディングパッド１３の個々を取り囲む環状のものとされている。
【００４４】
この場合、ダミー配線１４への電圧印加については、たとえば上記第1実施形態と同様に、電源１００により行えばよい。そして、この場合、個々のボンディングパッド１３の全周がダミー配線１４で囲まれているので、ボンディングパッド１３近傍の陰イオンを、より確実にダミー配線１４に吸着させやすくできる、という利点がある。
【００４５】
（他の実施形態）
なお、半導体パッケージとしては、一面１１にボンディングパッド１３を有する半導体チップ１０と、ボンディングパッド１３に接続されたボンディングワイヤ４０と、半導体チップ１０およびボンディングワイヤ４０を封止するモールド樹脂５０と、を備えるものにおいて、ダミー配線１４を有するものであればよい。
【００４６】
たとえば、上記図１等において、半導体チップ１０が搭載される部材としては、上記したアイランド２０以外にも、たとえばヒートシンクや配線基板等であってもよい。さらには、半導体チップ１０を支持する部材は、可能ならば無くてもよい。
【００４７】
また、半導体チップ１０のボンディングパッド１３に対してボンディングワイヤ４０を介して接続される相手部材としては、上記したリード端子３０以外のものでもよい。たとえば、同じモールド樹脂５０内に半導体チップ１０と、当該相手部材としての他の半導体チップとを設け、これら両チップ間をボンディングワイヤ４０で接続したものであってもよい。
【００４８】
また、ボンディングワイヤ４０、ボンディングパッド１３の材質は上記実施形態に示したもの以外であってもよい。上記各実施形態は、ワイヤ４０とパッド１３との接合部が、モールド樹脂５０中の陰イオンで腐食する可能性のある材質の組み合わせにおいて有効である。
【００４９】
また、ボンディングパッド１３としては、半導体チップ１０の中央部に位置していてもよい。この場合も、パッド１３に隣り合うようにダミー配線１４を適宜配置してやればよい。また、上記各実施形態では、ボンディングワイヤ４０およびボンディングパッド１３は、それぞれ複数個であったが、それぞれ１個であってもよい。
【００５０】
また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能であり、また、上記各実施形態は、上記の図示例に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５１】
１０    半導体チップ
１１    半導体チップの一面
１３    ボンディングパッド
１４    ダミー配線
４０    ボンディングワイヤ
５０    モールド樹脂
【図１】
2015015298.tif 000003
【図２】
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【図３】
2015015298.tif 000005
【図４】
2015015298.tif 000006
【図５】
2015015298.tif 000007
【図６】
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