(57)【要約】【課題】半導体チップ内ワイヤボンディングの電極パッド面積抑制が可能な半導体装置を提供する。【解決手段】半導体チップ１１の表面周縁部にあり、接続される方向に伸びた形状を有する周辺部パッド１３ａ、半導体チップ１１の表面中央部にあり、接続される方向に伸びた形状を有する中央部パッド１５、半導体チップ１１の外側にあり、周辺部パッド１３ａと中央部パッド１５とを結ぶ線分を含み、半導体チップ１１の表面に垂直な面上にある外部接続端子である内部リード２２、及び、中央部パッド１５を周辺部パッド１３ａに接続し、周辺部パッド１３ａを内部リード２２に接続する１本の連続するワイヤ２５を備えている。【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、
前記半導体チップの表面周縁部にあり、接続される方向に伸びた形状を有する第１の電源パッドと、
前記半導体チップの表面中央部にあり、接続される方向に伸びた形状を有する第２の電源パッドと、
前記半導体チップの外側にあり、前記第１の電源パッドと前記第２の電源パッドとを結ぶ線分を含み、前記半導体チップの表面に垂直な面上にある外部接続端子と、
前記第２の電源パッドを、前記第１の電源パッドに接続し、前記第１の電源パッドを前記外部接続端子に接続する連続するワイヤと、
を備えていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記ワイヤは、少なくとも前記第１の電源パッドの接続部で、切断されることはなく、押圧変形されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
半導体チップと、
前記半導体チップの表面周縁部にあり、接続される方向に伸びた形状を有する第１の電源パッドと、
前記半導体チップの表面中央部にあり、接続される方向に伸びた形状を有する第２の電源パッドと、
前記半導体チップの表面周縁部にあり、接続される方向に伸びた形状を有し、前記第１の電源パッドと前記第２の電源パッドとを結ぶ線分の延長上にある第３の電源パッドと、
前記半導体チップの外側にあり、前記線分を含み、前記半導体チップの表面に垂直な面上にある第１及び第３の電源パッドのそれぞれ外側にある第１及び第２の外部接続端子と、
第１の外部接続端子を前記第１の電源パッドに接続し、前記第１の電源パッドを前記第２の電源パッドに接続し、前記第２の電源パッドを前記第３の電源パッドに接続し、前記第３の電源パッドを前記第２の外部接続端子に接続する連続するワイヤと、
を備えていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
前記第２の電源パッドは複数個からなり、前記第１の電源パッドと前記第３の電源パッドとの間を、前記線分に沿って、順次、前記ワイヤにより接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
前記ワイヤは、少なくとも前記第１、第２、及び第３の電源パッドの接続部で、切断されることはなく、押圧変形されていることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップの表面周辺部及び中央部に電極パッドを有する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路等の半導体装置は、処理速度を速くし、容量を増やし、機能を増加させる等の要求が強く、大面積化と共に、消費電力の増加が進む方向にある。半導体装置は、電源、接地、制御信号等が、外部からワイヤを介して接続された電極パッドにもたらされ、そこから内部にある配線を経由して供給されることが多い。
【０００３】
半導体装置に形成される電極パッドは、数に制限があるために、電極パッドから各機能ブロック等に供給される電源配線、接地配線等は長い距離を引き回されることが少なくない。配線は、長さに比例して抵抗が大きくなり、また、比較的大きな電流が流されるために、電極パッドから遠く離れると、電圧の降下が顕著になり、各機能ブロック等は正常動作から外れる可能性がある。
【０００４】
この、電圧の降下を抑制するために、半導体チップ（半導体基板）の周辺部の電極パッド（ボンディングパッド）に接続された電源配線（電源パターン）上の電極パッドと、半導体チップ内部の電極パッドに接続されていない電源配線上の電極パッドとをワイヤ（ボンディングワイヤ）によって接続された半導体装置（半導体集積回路）が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
この開示された半導体装置は、ワイヤによって電源配線間を短く接続できるので、電圧の降下を抑制することが可能となるが、外部配線と接続する周辺部の電極パッドのワイヤボンディングと、半導体チップ内部の電極パッド間を接続するワイヤボンディングとは、別々のワイヤで接続され、電極パッド面積が大きくなるという問題がある。
【特許文献１】特開平２−８４７４６号公報（第１、２頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、半導体チップ内ワイヤボンディングの電極パッド面積抑制が可能な半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様の半導体装置は、半導体チップと、前記半導体チップの表面周縁部にあり、接続される方向に伸びた形状を有する第１の電源パッドと、前記半導体チップの表面中央部にあり、接続される方向に伸びた形状を有する第２の電源パッドと、前記半導体チップの外側にあり、前記第１の電源パッドと前記第２の電源パッドとを結ぶ線分を含み、前記半導体チップの表面に垂直な面上にある外部接続端子と、前記第２の電源パッドを、前記第１の電源パッドに接続し、前記第１の電源パッドを前記外部接続端子に接続する連続するワイヤとを備えていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の別態様の半導体装置は、半導体チップと、前記半導体チップの表面周縁部にあり、接続される方向に伸びた形状を有する第１の電源パッドと、前記半導体チップの表面中央部にあり、接続される方向に伸びた形状を有する第２の電源パッドと、前記半導体チップの表面周縁部にあり、接続される方向に伸びた形状を有し、前記第１の電源パッドと前記第２の電源パッドとを結ぶ線分の延長上にある第３の電源パッドと、前記半導体チップの外側にあり、前記線分を含み、前記半導体チップの表面に垂直な面上にある第１及び第３の電源パッドのそれぞれ外側にある第１及び第２の外部接続端子と、第１の外部接続端子を前記第１の電源パッドに接続し、前記第１の電源パッドを前記第２の電源パッドに接続し、前記第２の電源パッドを前記第３の電源パッドに接続し、前記第３の電源パッドを前記第２の外部接続端子に接続する連続するワイヤとを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、半導体チップ内ワイヤボンディングの電極パッド面積抑制が可能な半導体装置を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。各図では、同一の構成要素には同一の符号を付す。
【実施例１】
【００１１】
本発明の実施例１に係る半導体装置について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は半導体装置の一部を切り欠いて構造を模式的に示す平面図である。図２は半導体装置のワイヤボンディングを模式的に示す図であって、図２（ａ）は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図、図２（ａ）は図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００１２】
図１に示すように、半導体装置１は、半導体チップ１１が中央部に配置され、リード端子２１の内部リード２２が、半導体チップ１１の周辺に配置された構造を有している。そして、半導体装置１は、半導体チップ１１の表面周縁部にあり、接続される方向に伸びた形状を有する第１の電源パッドである周辺部パッド１３ａ、半導体チップ１１の表面中央部にあり、接続される方向に伸びた形状を有する第２の電源パッドである中央部パッド１５、半導体チップ１１の外側にあり、周辺部パッド１３ａと中央部パッド１５とを結ぶ線分を含み、半導体チップ１１の表面に垂直な面上にある外部接続端子である内部リード２２、及び、中央部パッド１５を周辺部パッド１３ａに接続し、周辺部パッド１３ａを内部リード２２に接続する１本の連続するワイヤ２５を備えている。なお、内部リード２２は、対向する２方向に配置された構造等であってもよい。
【００１３】
半導体チップ１１は、例えば、シリコン基板の表面に、半導体素子等が機能別の機能ブロック等に構成されて、形成されている。それぞれの機能ブロックまたは半導体素子等に必要な電源、接地、及び、多くの制御信号等は、外部から、半導体チップ１１の周縁部に形成された周辺部パッド１３、１３ａを経由して供給される。中央部パッド１５に接続される電源及び接地のための周辺部パッド１３ａの他に、中央部パッド１５に接続されない電源及び接地のための周辺部パッド１３も形成されている。
【００１４】
周辺部パッド１３ａは、中央部パッド１５及び内部リード２２とワイヤ２５により接続されるが、この接続方向、すなわち、ワイヤ２５が張られて行く方向に伸びた長方形をなしている。周辺部パッド１３ａの接続方向の寸法は、ほぼ正方形の他の周辺部パッド１３と同様であり、接続方向に９０度の方向の寸法は、他の周辺部パッド１３より短く形成されている。後述するように、周辺部パッド１３は、通常、ネイルヘッド状の接続部を形成するために比較的大きな正方形に形成される。なお、周辺部パッド１３、１３ａが等間隔で形成される場合は、周辺部パッド１３ａは、他の周辺部パッド１３と同様な形状であってもよい。
【００１５】
電源及び接地用の中央部パッド１５は、周辺部パッド１３の配列よりも内側に形成され、周辺部パッド１３ａと同様に、ワイヤ２５が張られて行く方向に伸びた長方形をなしている。中央部パッド１５、周辺部パッド１３ａ、及びリード端子２１は、半導体チップ１１の上方から見ると、ほぼ一直線に配列され、従って、中央部パッド１５及び周辺部パッド１３ａは、この直線の方向に伸びた長方形をなしている。
【００１６】
半導体チップ１１は、リードフレームの一部をなすダイパッド１８の上に固定されている。ダイパッド１８の周辺部に配置されたリード端子２１は、パッケージの形態に合わせて、例えば、外部リード２３が曲げて成形されている。ダイパッド１８側の内部リード２２はワイヤボンディング用のパッドをなしている。半導体装置１は、半導体チップ１１及びワイヤ２５等が封止樹脂３１で封止され、外部リード２３が実装用の端子として、互いに９０度離れた方向に突出して配置されている。
【００１７】
図２（ａ）に示すように、中央部パッド１５、周辺部パッド１３ａ、及び内部リード２２は、例えば、Ａｕからなるワイヤ２５で接続されている。中央部パッド１５上の接続部２７は、半導体チップ１１上方からワイヤ２５が押圧変形された結果生じる、半導体チップ１１の面方向に伸びたほぼ楕円形の広がり（図１参照）を有している。接続部２７のワイヤ２５が接続されて行く方向とは反対側に押圧されてないワイヤ２５が残っている。ワイヤ２５は、接続部２７で立ち上がって、横に張られて、立ち下げられて周辺部パッド１３ａに接続されている。
【００１８】
周辺部パッド１３ａ上の接続部２７は、中央部パッド１５上の接続部２７と同様に、半導体チップ１１上方からワイヤ２５が押圧変形された結果生じる、半導体チップ１１の面方向に伸びたほぼ楕円形の広がり（図１参照）を有している。ワイヤ２５は、接続部２７で立ち上がって、横に張られて、立ち下げられて内部リード２２に接続されている。
【００１９】
内部リード２２上の接続部２７は、中央部パッド１５及び周辺部パッド１３ａ上の接続部２７と同様に、内部リード２２上方からワイヤ２５が押圧された結果生じる、リード端子２１の面方向に伸びたほぼ楕円形の広がり（図１参照）を有している。接続部２７のワイヤ２５は、押圧変形された広がりの端部で切断されている。ワイヤ２５は、例えば、ウェッジボンディング法を利用して、荷重、熱、超音波を加えて、接続部２７で接続される。ワイヤ２５は、Ａｌ等であってもよく、Ａｕに比較して、径のより大きなワイヤを張ることが可能となる。
【００２０】
図２（ｂ）に示すように、中央部パッド１５に接続されない周辺部パッド１３と内部リード２２とは、例えば、Ａｕからなるワイヤ２５で接続されている。周辺部パッド１３上の接続部２８は、ネイルヘッド状を有している。つまり、半導体チップ１１上方から先端ボールを有するワイヤ２５の先端ボールが押圧変形されて、半導体チップ１１の面方向に伸びた円形の広がり（図１参照）を有している。ワイヤ２５は、接続部２８から立ち上がって、横に張られて、立ち下げられて内部リード２２に接続されている。
【００２１】
内部リード２２上の接続部２９は、内部リード２２上方からワイヤ２５が押圧変形された結果生じる、リード端子２１の面方向に伸びたほぼ楕円形の一部をなす広がり（図１参照）を有している。接続部２９のワイヤ２５は、押圧された楕円形の途中で切断されている。ワイヤ２５は、例えば、ボールボンディング法を利用して、荷重、熱、超音波を加えて、接続することが可能である。
【００２２】
なお、中央部パッド１５、周辺部パッド１３ａ、及び内部リード２２は、ウェッジボンディング法を利用して接続する他に、ボールボンディング装置を利用して接続することが可能である。つまり、ワイヤ２５は、内部リード２２に、ネイルヘッド状の接続部２８が形成され、横に張られて、周辺部パッド１３ａで、接続部２９が形成された後、ワイヤ２５を切断することなく、横に張られて、中央部パッド１５で、接続部２９を形成した後、切断される構造となる。このとき、中央部パッド１５及び周辺部パッド１３ａには、ネイルヘッド状の接続部２８が形成されないので、周辺部パッド１３のように正方形に形成する必要はなく、ウェッジボンディング法と同様な長方形のパッド形状とすることが可能となる。
【００２３】
上述したように、半導体装置１は、電源及び接地用に、半導体チップ１１の表面周縁部にあり、接続される方向に伸びた長方形の周辺部パッド１３ａ、半導体チップ１１の表面中央部にあり、接続される方向に伸びた長方形の中央部パッド１５、半導体チップ１１の外側にあり、周辺部パッド１３ａと中央部パッド１５とを結ぶ線分を含み、半導体チップ１１表面に垂直な面上にある内部リード２２、及び、中央部パッド１５を周辺部パッド１３ａに接続し、周辺部パッド１３ａを内部リード２２に接続する１本の連続するワイヤ２５を備えている。
【００２４】
その結果、中央部パッド１５と周辺部パッド１３ａとの接続、周辺部パッド１３ａと内部リード２２との接続を別々に行う必要がなく、周辺部パッド１３ａ及び周辺部パッド１３ａに関わるパッドの面積を小さくすることが可能となる。また、中央部パッド１５及び周辺部パッド１３ａは、長方形となり、正方形からの面積削減が可能となる。また、中央部パッド１５、周辺部パッド１３ａ、及び内部リード２２の接続は、連続して行えるので、ボンディング時間の短縮が可能となる。更に、ワイヤ２５は、半導体チップ１１表面に垂直な方向から見るとほぼ直線状に張られるので、距離を短くでき、電源電圧の降下を抑制することが可能となる。また、ワイヤ２５で、半導体チップ１１の周辺部パッド１３ａと中央部パッド１５の電源及び接地とを接続するので、半導体チップ１１の表面に抵抗のより少ない配線層を新たに追加形成する必要はなく、半導体装置製造プロセスの短縮が可能となる。
【実施例２】
【００２５】
本発明の実施例２に係る半導体装置について、図３を参照しながら説明する。図３は半導体装置の一部を切り欠いて構造を模式的に示す平面図である。実施例１の半導体装置１とは、半導体チップ中央部の電源及び接地が、半導体チップを挟んだ両外側から１本の連続するワイヤで接続されている点が異なる。なお、実施例１と同一構成部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００２６】
図３に示すように、半導体装置２は、半導体チップ４１の表面中央部にあり、接続される方向に伸びた形状を有する中央部パッド１５が、ワイヤ２５によって、ほぼ直線上にある両側の周辺部パッド１３ａを経由して、それぞれの外側にある内部リード２２に接続されている。中央部パッド１５が２個乃至それ以上連続して接続されることも可能である。その他は、実施例１の半導体装置１と同様である。
【００２７】
半導体チップ４１の表面には、一方の周辺部の周辺部パッド１３ａと対向する周辺部の周辺部パッド１３ａとを結ぶ直線上で、電源及び接地が必要とされる位置に、中央部パッド１５が形成されている。そして、この直線の延長上にある周辺部パッド１３ａのそれぞれの外側に内部リード２２が配置される。ワイヤ２５は、例えば、図の左側の内部リード２２、左側の周辺部パッド１３ａ、左側の中央部パッド１５、右側の中央部パッド１５、右側の周辺部パッド１３ａ、右側の内部リード２２の順に、１本で接続されている。ウェッジボンディング法を利用して接続されるので、接続部は、実施例１と同様な押圧変形された形状を有している。
【００２８】
上述したように、半導体装置２は、電源及び接地用に、１本のワイヤ２５で、内部リード２２が周辺部パッド１３ａに接続され、周辺部パッド１３ａが中央部パッド１５に接続され、中央部パッド１５が周辺部パッド１３ａに接続され、周辺部パッド１３ａが反対側の内部リード２２に接続されている。
【００２９】
その結果、半導体装置２は、実施例１の半導体装置１が有する効果を同様に有している。その他に、半導体装置２は、両端の内部リード２２から電源供給がなされるので、電源電圧の降下をより一層抑制することが可能となる。
【００３０】
本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々、変形して実施することができる。
【００３１】
例えば、実施例では、半導体チップはシリコン基板を使用する例を示したが、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ等の化合物基板を使用した半導体装置、及び、表面にＳｉ、ＳｉＧｅ、化合物半導体等を形成した半導体装置等に適用することは可能である。
【００３２】
また、実施例では、リードフレームを使用するパッケージ構造に基づき、リード端子が曲げられて成形されている例を示したが、リード端子はフラット形状、その他の形状でもよいし、更に、リードフレームを使用しない、例えば、ＢＧＡ（Ball Grid Array）等のパッケージに適用することは可能である。ＢＧＡ等の場合、半導体チップの周辺部パッドは、インターポーザ等に形成された電極パッドと接続される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体装置の一部を切り欠いて構造を模式的に示す平面図。
【図２】本発明の実施例１に係る半導体装置のワイヤボンディングを模式的に示す図であって、図２（ａ）は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図、図２（ａ）は図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図。
【図３】本発明の実施例２に係る半導体装置の一部を切り欠いて構造を模式的に示す平面図。
【符号の説明】
【００３４】
１、２  半導体装置
１１、４１  半導体チップ
１３、１３ａ  周辺部パッド
１５  中央部パッド
１８  ダイパッド
２１  リード端子
２２  内部リード
２３  外部リード
２５  ワイヤ
２７、２８、２９  接続部
３１  封止樹脂
【図１】
2008177424.tif 000003
【図２】
2008177424.tif 000004
【図３】
2008177424.tif 000005