(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器について、ワイヤ同士の電気的ショートを防止することにある。【解決手段】半導体装置の製造方法は、第１及び第２の電極の両者間を電気的に接続する複数のワイヤ３０を形成すること、複数のワイヤ３０の少なくとも１つに、第１の絶縁材料４０を付着させること、第２の絶縁材料によって複数のワイヤ３０を封止すること、を含む。【選択図】図２
2005101249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）第１及び第２の電極の両者間を電気的に接続する複数のワイヤを形成すること、
（ｂ）前記複数のワイヤの少なくとも１つに、第１の絶縁材料を付着させること、
（ｃ）第２の絶縁材料によって前記複数のワイヤを封止すること、
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程で、前記第１の絶縁材料を、前記ワイヤを封止しないように付着させる半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程で、前記第１の絶縁材料を、前記ワイヤの長さ方向の端部を避けて付着させる半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程で、前記第１の絶縁材料を、前記ワイヤの長さ方向の中間部に付着させる半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程で、前記第１の絶縁材料を、前記複数のワイヤの少なくとも２つが連結するように付着させる半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程で、前記第１の絶縁材料を、液滴吐出法によって吐出させる半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程後に、前記第１の絶縁材料の硬化反応を起こさせるエネルギーを供給することをさらに含み、
前記エネルギー供給工程後に、前記（ｃ）工程を行う半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の絶縁材料は、前記第２の絶縁材料とは異なる材料からなる半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の電極は、半導体チップの電極であり、
前記第２の電極は、リードである半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
複数の第１の電極と、
複数の第２の電極と、
前記第１及び第２の電極の両者間を電気的に接続する複数のワイヤと、
前記複数のワイヤの少なくとも１つに付着してなる第１の絶縁材料と、
前記第１の絶縁材料とは異なる材料からなり、前記複数のワイヤを封止してなる第２の絶縁材料と、
を含む半導体装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の半導体装置において、
前記第１の絶縁材料は、前記ワイヤを封止しないように付着してなる半導体装置。
【請求項１２】
請求項１０又は請求項１１記載の半導体装置において、
前記第１の絶縁材料は、前記ワイヤの長さ方向の端部を避けて付着してなる半導体装置。
【請求項１３】
請求項１０から請求項１２のいずれかに記載の半導体装置において、
前記第１の絶縁材料は、前記ワイヤの長さ方向の中間部に付着してなる半導体装置。
【請求項１４】
請求項１０から請求項１３のいずれかに記載の半導体装置において、
前記第１の絶縁材料は、前記複数のワイヤの少なくとも２つが連結するように付着してなる半導体装置。
【請求項１５】
請求項１０から請求項１４のいずれかに記載の半導体装置において、
前記第１の電極は、半導体チップのパッドであり、
前記第２の電極は、リードである半導体装置。
【請求項１６】
請求項１０から請求項１５のいずれかに記載の半導体装置が実装された回路基板。
【請求項１７】
請求項１０から請求項１５のいずれかに記載の半導体装置を有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤボンディング技術を適用した半導体装置では、複数のワイヤを封止する。その場合、封止材の流動によって、ワイヤが押し流され、ワイヤ同士が接触して電気的ショートを起こすことがあった。ワイヤが押し流されないように、粘性の低い封止材を使用することも考えられるが、半導体装置の信頼性を損なうことがあり、封止材の材質面からの改善には限界があった。
【０００３】
本発明の目的は、半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器について、ワイヤ同士の電気的ショートを防止することにある。
【特許文献１】特開平６−２３２３２４号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（１）本発明に係る半導体装置の製造方法は、
（ａ）第１及び第２の電極の両者間を電気的に接続する複数のワイヤを形成すること、
（ｂ）前記複数のワイヤの少なくとも１つに、第１の絶縁材料を付着させること、
（ｃ）第２の絶縁材料によって前記複数のワイヤを封止すること、
を含む。本発明によれば、隣り合うワイヤ同士の間に、第１の絶縁材料を介在させることができる。したがって、ワイヤが隣のワイヤの方向に流されても、ワイヤ同士が直接的に接触することがなく、電気的ショートが起こるのを防止することができる。
（２）この半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程で、前記第１の絶縁材料を、前記ワイヤを封止しないように付着させてもよい。これによれば、第１の絶縁材料によってワイヤを押し流さずに済む。
（３）この半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程で、前記第１の絶縁材料を、前記ワイヤの長さ方向の端部を避けて付着させてもよい。ワイヤの端部を避けた部分は流されやすいので効果的である。
（４）この半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程で、前記第１の絶縁材料を、前記ワイヤの長さ方向の中間部に付着させてもよい。ワイヤの中間部は流されやすいので効果的である。
（５）この半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程で、前記第１の絶縁材料を、前記複数のワイヤの少なくとも２つが連結するように付着させてもよい。こうすることで、隣り合うワイヤ同士の間に一定距離を保つことができるので、ワイヤ同士が直接的に接触するのを防止でき、電気的ショートが起こるのを防止することができる。
（６）この半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程で、前記第１の絶縁材料を、液滴吐出法によって吐出させてもよい。これによれば、第１の絶縁材料を簡単にワイヤに付着させることができる。
（７）この半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程後に、前記第１の絶縁材料の硬化反応を起こさせるエネルギーを供給することをさらに含み、
前記エネルギー供給工程後に、前記（ｃ）工程を行ってもよい。これによれば、例えば、少なくとも２つのワイヤの連結状態を確実に維持することができるので、電気的ショートが起こるのを確実に防止することができる。
（８）この半導体装置の製造方法において、
前記第１の絶縁材料は、前記第２の絶縁材料とは異なる材料から構成されてもよい。
（９）この半導体装置の製造方法において、
前記第１の電極は、半導体チップの電極であり、
前記第２の電極は、リードであってもよい。
（１０）本発明に係る半導体装置は、
複数の第１の電極と、
複数の第２の電極と、
前記第１及び第２の電極の両者間を電気的に接続する複数のワイヤと、
前記複数のワイヤの少なくとも１つに付着してなる第１の絶縁材料と、
前記第１の絶縁材料とは異なる材料からなり、前記複数のワイヤを封止してなる第２の絶縁材料と、
を含む。本発明によれば、ワイヤ同士が直接的に接触しにくい構造を有するので、電気的ショートが起こるのを防止することができる。
（１１）この半導体装置において、
前記第１の絶縁材料は、前記ワイヤを封止しないように付着していてもよい。
（１２）この半導体装置において、
前記第１の絶縁材料は、前記ワイヤの長さ方向の端部を避けて付着していてもよい。
（１３）この半導体装置において、
前記第１の絶縁材料は、前記ワイヤの長さ方向の中間部に付着していてもよい。
（１４）この半導体装置において、
前記第１の絶縁材料は、前記複数のワイヤの少なくとも２つが連結するように付着していてもよい。
（１５）この半導体装置において、
前記第１の電極は、半導体チップのパッドであり、
前記第２の電極は、リードであってもよい。
（１６）本発明に係る回路基板は、上記半導体装置が実装されてなる。
（１７）本発明に係る電子機器は、上記半導体装置を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１（Ａ）〜図４は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。図２では半導体チップの一部の電極を省略してある。
【０００６】
図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、ワイヤボンディング工程を示す図である。本実施の形態では、半導体チップ１０及び基板２０を用意する。半導体チップ（例えばシリコンチップ）１０は、図示しない集積回路と、集積回路に電気的に接続された複数の電極１２を有する。複数の電極１２は、半導体チップ１０の端部に、その外形の少なくとも１辺（対向する２辺又は４辺）に沿って配列されていてもよい。電極１２は、アルミニウム系又は銅系の金属で薄く平らに形成されたパッドであってもよい。半導体チップ１０には、電極１２を避けて、図示しないパッシベーション膜（例えばＳｉＯ2、ＳｉＮ、ポリイミド樹脂）が形成されていてもよい。基板２０は、半導体装置のインターポーザであり、有機系（例えば樹脂基板）、無機系（例えばセラミック基板、ガラス基板）又はそれらの複合構造（例えばガラスエポキシ基板）で形成されていてもよい。基板２０は、リジッド基板又はフレキシブル基板であってもよい。基板２０には、複数のリード２２が形成されている。リード２２が基板２０の両面に形成されて両面配線基板を構成してもよいし、リード２２が片面に形成されて片面配線基板を構成してもよい。スルーホールによって、基板２０の両面の各リード２２の電気的導通を図ってもよい。
【０００７】
ワイヤボンディング工程では、第１及び第２の電極の両者間を電気的に接続する。本実施の形態では、第１の電極は半導体チップ１０の電極１２であり、第２の電極は基板２０のリード２２である。変形例として、第２の電極はリードフレームのリード（詳しくはインナーリード）であってもよい。これによれば、リードフレームタイプの半導体装置を製造することができる。変形例として、第２の電極は半導体チップの電極であってもよい。これによれば、スタックドタイプの半導体装置を製造することができる。
【０００８】
図１（Ａ）に示すように、半導体チップ１０の電極１２の上方に、ワイヤ（例えば金ワイヤ）３０を配置する。ワイヤ３０は、キャピラリ３２の貫通穴内に保持され、キャピラリ３２の外側に第１の端部３４が突出している。ワイヤ３０の第１の端部３４は、例えば高電圧の放電を行うことによって溶融され、ボール状に形成されている。
【０００９】
図１（Ｂ）に示すように、ワイヤ３０の第１の端部３４を、半導体チップ１０の電極１２にボンディングする。第１の端部３４を電極１２に加圧する間に、超音波振動や熱などを加えてもよい。その後、ワイヤ３０をリード２２の方向へ引き出し、リード２２の一部にボンディングする。この場合もワイヤ３０をリード２２に加圧する間に、超音波振動や熱などを加えてもよい。
【００１０】
図１（Ｃ）に示すように、キャピラリ３２をリード２２から離して、ワイヤ３０を切断する。こうして、一対の電極１２及びリード２２を電気的に接続するワイヤ３０を形成する。一対の電極１２及びリード２２が複数ある場合には、上述の工程を繰り返して行い、複数のワイヤ３０を形成する。ワイヤ３０は、電極１２に接合された第１の端部３４と、リード２２に接合された第２の端部３６とを有する。第１の端部３４と第２の端部３６の間のループ形状は限定されない。
【００１１】
上述の例とは別に、基板２０のリード２２をボンディングした後に、半導体チップ１０の電極１２をボンディングしてもよい。いわゆるリバースボンディングを行ってもよい。
【００１２】
図２に示すように、複数のワイヤ３０の少なくとも１つに、第１の絶縁材料４０を付着させる。こうすることで、隣り合うワイヤ３０同士の間に、第１の絶縁材料４０を介在させることができる。したがって、ワイヤ３０が隣のワイヤ３０の方向に流されても、ワイヤ３０同士が直接的に接触することがなく、電気的ショートが起こるのを防止することができる。第１の絶縁材料４０によって、ワイヤ３０を被覆してもよい。
【００１３】
第１の絶縁材料４０を、複数あるうちの全部のワイヤ３０に付着させてもよいし、全部を除く複数のワイヤ３０に付着させてもよいし、１つのワイヤ３０に付着させてもよい。図２に示すように、第１の絶縁材料４０を、ワイヤ３０を封止しないように付着させてもよい。複数あるワイヤ３０の１つも封止しないようにしてもよい。これによれば、第１の絶縁材料４０によってワイヤ３０を押し流さずに済む。図２に示す例では、第１の絶縁材料４０を、それぞれのワイヤ３０の一部に付着させている。第１の絶縁材料４０を、ワイヤ３０の長さ方向の端部（第１及び第２の端部３４，３６の１つ又は両方）を避けて付着させてもよい。第１の絶縁材料４０を、ワイヤ３０の長さ方向の中間部（第１の端部３４から第２の端部３６までの平面距離Ｌの中間部）３８（図１（Ｃ）参照）に付着させてもよい。これによれば、ワイヤ３０の端部を避けた部分や上述の中間部は、応力が加えられたときに流されやすいので、当該部分に第１の絶縁材料４０を付着させると効果的である。変形例として、第１の絶縁材料４０を、それぞれのワイヤ３０の全部（第１及び第２の端部３４，３６を含む）に付着させて、少なくとも１つのワイヤ３０を封止しても構わない。
【００１４】
第１の絶縁材料４０を、複数のワイヤ３０の少なくとも２つが連結するように付着させてもよい。言い換えれば、ワイヤ３０同士の間に第１の絶縁材料４０を介在させ、第１の絶縁材料４０を介して少なくとも２つのワイヤ３０を連結する。こうすることで、隣り合うワイヤ３０同士の間に一定距離を保つことができるので、ワイヤ３０同士が直接的に接触するのを防止でき、電気的ショートが起こるのを防止することができる。変形例として、第１の絶縁材料４０を、それぞれのワイヤ３０に、隣のワイヤ３０からは独立して付着させてもよい。すなわち、それぞれのワイヤ３０ごとに第１の絶縁材料４０を分離して付着させてもよい。
【００１５】
第１の絶縁材料４０は、例えば樹脂であってもよい。液状（ペースト状）の第１の絶縁材料４０をワイヤ３０に付着させてもよい。第１の絶縁材料４０を液滴吐出法によって吐出させてもよい。少なくとも２つのワイヤ３０を連結させる場合には、隣り合うワイヤ３０同士の間よりも液滴の径の大きさは大きくてもよい。こうすることで、ワイヤ３０同士の間に簡単に第１の絶縁材料４０を介在させることができる。
【００１６】
液滴吐出法の例として、インクジェットプリンタ用に実用化されたインクジェット方式を適用してもよい。インクジェット方式では、インクジェットヘッドのノズルから静電気力によって液滴を吐出させる。インクジェットヘッドは、圧電素子を用いたピエゾジェットタイプ、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いたバブルジェット（登録商標）タイプなどが使用可能である。液滴吐出法の他の例として、液滴を霧状に噴射するスプレー方式を適用してもよいし、封止樹脂の滴下に使用されるポッティング方式などを適用してもよい。液滴吐出法によれば、第１の絶縁材料４０を簡単にワイヤ３０に付着させることができる。
【００１７】
第１の絶縁材料４０は、エネルギー硬化型（例えば熱硬化型、紫外線硬化型）の材料であることが好ましい。その場合、第１の絶縁材料４０をワイヤ３０に付着させた後に、第１の絶縁材料４０にエネルギーを供給し、第１の絶縁材料４０の硬化反応を起こさせる。この時点では、第１の絶縁材料４０の硬化反応を開始させればよく、硬化反応を完全に終了させなくてもよい。第１の絶縁材料４０を硬化（又は半硬化）させれば、少なくとも２つのワイヤ３０の連結状態を確実に維持することができるので、電気的ショートが起こるのを確実に防止することができる。なお、エネルギーの種類は、熱、光（例えば紫外光）など第１の絶縁材料４０の性質に対応して決められる。
【００１８】
図３に示すように、第２の絶縁材料４２によって複数のワイヤ３０を封止する。封止工程では、１つの半導体チップ１０に電気的に接続される複数のワイヤ３０の全部を一括封止する。第１の絶縁材料４０の硬化反応が少なくとも開始された後（エネルギー供給後）に、第２の絶縁材料４２によって封止工程を行うことが好ましい。
【００１９】
第２の絶縁材料４２は、第１の絶縁材料４０とは異なる材料であってもよい。第１及び第２の絶縁材料４０，４２は、常温時の粘性値が互いに異なっていてもよい。例えば、第１の絶縁材料４０の粘性値は、第２の絶縁材料４２の粘性値よりも低くてもよい。変形例として、第１及び第２の絶縁材料４０，４２は、同一材料であってもよい。第２の絶縁材料４２は樹脂であってもよい。封止工程は、モールディング工程であってもよいし、ポッティング工程であってもよい。本実施の形態によれば、第２の絶縁材料４２の流動によって、仮にワイヤ３０が押し流されたとしても、第１の絶縁材料４０をあらかじめワイヤ３０に付着させているので、ワイヤ３０同士が直接的に接触するのを防止することができ、電気的ショートが起こるのを防止することができる。
【００２０】
その後、第２の絶縁材料４２の硬化工程、マーキング工程、外部端子（例えばハンダボール）４４の形成工程などを行い、図４に示すように半導体装置を製造することができる。半導体装置１は、複数の第１の電極（例えば半導体チップ１０の複数の電極１２）と、複数の第２の電極（例えば複数のリード２２）と、第１及び第２の電極の両者間を電気的に接続する複数のワイヤ３０と、上述の第１及び第２の絶縁材料４０，４２と、を含む。この半導体装置は、ＣＳＰ（Chip Size/Scale Package）又はＢＧＡ（Ball Grid Array）タイプにパッケージングされたものである。本実施の形態に係る半導体装置のその他の詳細は、上述した内容を適用することができる。
【００２１】
図５には、本実施の形態に係る半導体装置が実装された回路基板１０００が示されている。本実施の形態に係る電子機器として、図６にはノート型パーソナルコンピュータ２０００が示され、図７には携帯電話３０００が示されている。
【００２２】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る回路基板を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係る電子機器を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係る電子機器を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０…半導体チップ、  １２…電極、  ２０…基板、  ２２…リード、
３０…ワイヤ、  ３４…第１の端部、  ３６…第２の端部、  ４０…第１の絶縁材料、
４２…第２の絶縁材料
【図１】
2005101249.tif 000003
【図２】
2005101249.tif 000004
【図３】
2005101249.tif 000005
【図４】
2005101249.tif 000006
【図５】
2005101249.tif 000007
【図６】
2005101249.tif 000008
【図７】
2005101249.tif 000009