(57)【要約】      （修正有）【課題】予め形成されたバンプに対し、ワイヤー二次ボンディングを行う際に発生しやすいワイヤーのたれ、曲がり、半導体チップおよびワイヤー相互のショートを抑制できる半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】リードフレームダイパッド４上に半導体チップが複数積層されたスタック構造において、上層のチップ２の電極パッド上に予め形成されたバンプ６に対し、ワイヤー５ａの二次ボンディングをおこなう際、バンプ６付近で屈曲点８を持たせ、そこから斜め下方に角度をもってバンプ６に向かってなるワイヤー形状とする。またバンプ６の形状について、ワイヤー５ａが二次ボンディングされるバンプ６の上方部の一次ボンディング側に突起を形成する。【選択図】図２
2005093806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレームダイパッドと、このリードフレームダイパッド上に第１のチップおよび第２のチップが積層され前記第２のチップを上側とした半導体チップと、インナーリードとを備えたスタック構造の半導体装置であって、
前記第１のチップ上の電極パッドと前記第２のチップ上の電極パッド間、または前記インナーリードと前記第２のチップ上の前記電極パッド間がワイヤにより接続され、
前記ワイヤは前記第２のチップ上の前記電極パッドの付近に屈曲点を有し、前記屈曲点から前記第２のチップ上の前記電極パッドに斜めに接続された形状を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
ワイヤは第１のチップ上の電極パッドを一次ボンディングとし、第２のチップ上の電極パッドを二次ボンディングとし、前記第２のチップ上の電極パッドはバンプを有し、前記パンプの前記第一次ボンディング側の一部に突起を有する請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の半導体装置の製造方法であって、下層に配置された第１のチップ上の電極パッドまたはインナーリードに対しキャピラリーを用いてワイヤーの一次ボンディングを行った後、上層に配置された第２のチップの電極パッド上に形成されたバンプの上方部への二次ボンディングを行うまでの間において、前記一次ボンディングを行った後の前記キャピラリーの上昇過程で、形成したい屈曲点の位置に応じた高さで前記キャピラリーの上昇を一旦停止させると共に、前記二次ボンディング側と反対の方向に動作させ、続いてワイヤ長さに応じて最高点まで上昇させた後、前記バンプに向かって移動して二次ボンディングを行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１、請求項２または請求項３記載の半導体装置の製造方法であって、バンプを形成する工程において、キャピラリ−を第２のチップの電極パッド上に位置させてボールボンディングを行いバンプを形成した後、前記キャピラリーを上方へ移動させて、第１のチップの電極パッドの方向へ移動した後下方へ移動して、二次ボンディングがなされる部分の領域を広げ、続いて上方に移動した後、前記第１のチップの前記電極パッドと反対方向へ、バンプ中心位置を通り越して移動後、下方へ移動し、再度前記第１のチップの前記電極パッドの方向へ移動して、突起を有するバンプを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップが積層されたスタック構造を有する半導体装置に関するものであり、特にチップ間をワイヤーボンドで結線する際に発生しやすいワイヤーの曲がり、たれ、半導体チップおよびワイヤー相互のショートを抑制できる半導体装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図８は、半導体チップが積層されたスタック構造を有する半導体装置の従来図である（特許文献１参照）。ワイヤーボンドによる半導体チップ上電極パッド間の結線においても、これらに用いる半導体チップの電極パッドは、スタック構造用に特別に広いパッドではなく、通常の一次ボンディング用に小さく形成されたものを使用することが要求される。また、スタック構造を有する半導体装置で薄型化を満足するためには、一次ボンディング後のワイヤーの立ち上がり部の高さの影響を低減させる事が要求される。
【０００３】
これらに対応し従来図でも、予め上層チップ２の電極パッド上にバンプ６を形成した後、下層チップ１の電極パッドまたはフレームインナーリード３で一次ボンディングを行い、次いで上層チップ２上のバンプ６の上方部へ二次ボンディングを行って結線された構造となっている。５ａはチップ１とチップ２の間のワイヤー、１０はチップ１とインナーリードの間のワイヤーである。
【特許文献１】特開2002-280410
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらバンプ６上への二次ボンディングでは、狭いバンプ６の上方部へのボンディングとなるため、バンプ形状のばらつきおよびボンディングの位置ずれが発生した場合、ワイヤーのたれ、曲がりを生じ、結果的にワイヤー相互および半導体チップのエッジへのショートを引き起こすという問題があり、課題として（１）二次ボンディング時のバンプの上方部の面積が小さくてもワイヤーのたれ、曲がりを起こしにくいワイヤー形状を形成すること、（２）二次ボンディングされるバンプ上方部の領域を広くかつワイヤーのたれ、曲がりを防止できるバンプ形状を形成することが求められる。
【０００５】
したがって、この発明の目的は、チップ間等をワイヤーボンドで結線する際に発生しやすいワイヤーの曲がり、たれ、半導体チップおよびワイヤー相互のショートを抑制できる半導体装置およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の半導体装置は、  リードフレームダイパッドと、このリードフレームダイパッド上に第１のチップおよび第２のチップが積層され前記第２のチップを上側とした半導体チップと、インナーリードとを備えたスタック構造の半導体装置であって、
前記第１のチップ上の電極パッドと前記第２のチップ上の電極パッド間、または前記インナーリードと前記第２のチップ上の前記電極パッド間がワイヤにより接続され、
前記ワイヤは前記第２のチップ上の前記電極パッドの付近に屈曲点を有し、前記屈曲点から前記第２のチップ上の前記電極パッドに斜めに接続された形状を有することを特徴とするものである。
【０００７】
上記構成において、ワイヤは第１のチップ上の電極パッドを一次ボンディングとし、第２のチップ上の電極パッドを二次ボンディングとし、第２のチップ上の電極パッドはバンプを有し、パンプの第一次ボンディング側の一部に突起を有するものである。
【０００８】
本発明の半導体装置の製造方法は、上記構成において、下層に配置された第１のチップ上の電極パッドまたはインナーリードに対しキャピラリーを用いてワイヤーの一次ボンディングを行った後、上層に配置された第２のチップの電極パッド上に形成されたバンプの上方部への二次ボンディングを行うまでの間において、一次ボンディングを行った後のキャピラリーの上昇過程で、形成したい屈曲点の位置に応じた高さでキャピラリーの上昇を一旦停止させると共に、二次ボンディング側と反対の方向に動作させ、続いてワイヤ長さに応じて最高点まで上昇させた後、バンプに向かって移動して二次ボンディングを行うことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の半導体装置の製造方法は、バンプを形成する工程において、キャピラリ−を第２のチップの電極パッド上に位置させてボールボンディングを行いバンプを形成した後、キャピラリーを上方へ移動させて、第１のチップの電極パッドの方向へ移動した後下方へ移動して、二次ボンディングがなされる部分の領域を広げ、続いて上方に移動した後、第１のチップの電極パッドと反対方向へ、バンプ中心位置を通り越して移動後、下方へ移動し、再度第１のチップの電極パッドの方向へ移動して、突起を有するバンプを形成することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
バンプ付近でワイヤーに屈曲点を持たせ、そこから斜め下方に角度をもってバンプに向かってルーピングし、二次ボンディング時におけるワイヤーを上方へ持ち上げること、またワイヤーが二次ボンディングされるバンプ上方部の一次ボンディング側突起でワイヤーを支えてやることにより、安定したボンディングがえられ、結果的にワイヤーのたれ、曲がり、チップへのショートのないワイヤーボンディングが可能になる。
【００１１】
また、製造方法によれば、たれが防止できるワイヤ形状を形成することができ、またバンプ上方部の第１のチップの電極パッド側に十分な突起を有するバンプ形状を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の半導体装置の構造を示す図面である。リードフレームダイパッド４の上にチップ１、そしてその上にチップ２が積層されたスタック構造を有しており、チップ１の電極パッドとチップ２の電極パッドとの接続は、チップ１の電極パッドを一次ボンディングとし、チップ２の電極パッド上に予め形成されたバンプ６を二次ボンディングとするワイヤー５ａで行っている。また、チップ２の電極パッドとインナーリードとの接続はワイヤー５ｂで行っているが、一次ボンディングをインナーリード３で行うこと以外、ワイヤー５aと同様であるため、以後はワイヤー５ａおよびバンプ６を例に説明する。
【００１３】
ワイヤー５ａは図２で示されるように、バンプ６付近で屈曲部８を持たせた形状にしている。この屈曲部８の位置は、バンプ６の中心から0.1〜1.0mmかつバンプ６からの仰角15〜45度の範囲が適当である。次に屈曲部８をもつワイヤー５ａの製造方法について図３（ａ）〜（ｅ）を用いて説明する。（ａ）チップ２の電極パッド上にキャピラリー７を位置させワイヤーボンドのボールを利用したバンプ６を形成し、（ｂ）ボール形成後チップ１の電極パッド上に位置させ一次ボンディングし、キャピラリー７がワイヤーを繰り出しながら上昇する。（ｃ）キャピラリー７が屈曲部８を設けたい位置に相当する高さまで上昇した時に、上昇を一旦停止すると共にチップ２の電極パッドと反対の方向へ移動させ、（ｄ）再度キャピラリー７を上昇させ屈曲部８が形成されるとともにワイヤー長さに応じた最高点まで上昇した後、（ｅ）バンプ６に向かって移動し二次ボンディングを終え、屈曲部８を有するワイヤー５ａが形成される。
【００１４】
次に、本発明のバンプの形状について図４で説明する。バンプ６の上方部において、ワイヤーの一次ボンディング側に突起部９ａを有する形状としている。また、この突起部９ａの高さは、10〜30μｍの範囲が適当である。次にこの突起部９ａの形成方法について、図５（ａ）〜（ｃ）および図６を用いて説明する。図５（ａ）は、チップ２の電極パッド上で、ワイヤーボンドのボールをボンディングした後、矢印のようにキャピラリー７を上方に移動し続いて、チップ１上の電極パッドの方向へ移動しさらに下方へ移動し、二次ボンディングがなされる部分の領域を広げ、続いて上方に移動した後、チップ１上の電極パッドと反対方向にバンプ中心位置を通り越して移動後、下方へ移動した状態である。これは従来からあるボールバンプのレベリング法である。本発明ではこの段階から再度（ｂ）（ｃ）とキャピラリー７をチップ１上の電極パッドの方向へ移動し、キャピラリー７の先端局面部でバンプ６の上方部を変形させることで、図６の突起部９ａを形成させる。また、図７に示すように、キャピラリー７の先端周囲に切り欠きを設けたタイプのものを使用することにより高さの安定した突起９ｂを形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明にかかる半導体装置は、内部に複数の積層された半導体チップを有しており、用途に応じ半導体チップを組み合わせることにより複雑な機能を比較的短期間で開発することができるため商品サイクルの短い家電、ＡＶ機器や事務機器などに用途がある。
【００１６】
また、チップ間をワイヤーボンドで結線する際に発生しやすいワイヤーの曲がり、たれ、半導体チップおよびワイヤー相互のショートを抑制できる効果を有し、半導体装置およびその製造方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態の半導体装置の構造を示す断面図である。
【図２】本発明のワイヤー形状を示す断面図である。
【図３】本発明のワイヤールーピング工程を説明するための説明図である。
【図４】本発明のバンプ形状を示す断面図である。
【図５】本発明のバンプ上に突起を設ける工程を示す説明図である。
【図６】本発明のバンプの形成部分の拡大図である。
【図７】先端切り欠き形状のキャピラリー使用時における本発明の別の形態のバンプの形状の説明図である。
【図８】従来例の断面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１    チップ
２    チップ
３    インナーリード
４    フレームダイパッド
５ａ  第１のチップと第２のチップの間のワイヤー
５ｂ  インナーリードと第２のチップの間のワイヤー
６    バンプ
７    キャピラリー
８    ワイヤー屈曲部
９ａ  バンプ上の突起部
９a  従来型先端形状のキャピラリー使用時におけるバンプ上突起
９ｂ  先端切り欠き形状のキャピラリー使用時におけるバンプ上突起
１０  第１のチップとインナーリードの間のワイヤー
【図１】
2005093806.tif 000003
【図２】
2005093806.tif 000004
【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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