(57)【要約】【課題】金属リボンによって接続を行う場合に、接合ツールの圧痕の形状を任意に設計することにより、接合面内で接合力の調整を行い、適切な接合力を得ながらネック切れを防止する。【解決手段】半導体装置は、電極パッド２ａを有する半導体チップ１と、端子パッド部６ａを有するリードと、電極パッド２ａと端子パッド部６ａとの間を電気的に接続する金属リボン７と、電極パッド２ａと金属リボン７とが接合する第１のボンディング部と、端子パッド部６ａと金属リボン７とが接合する第２のボンディング部とを備え。第１のボンディング部及び第２のボンディング部のうちの少なくとも一方における圧痕は、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個の配列をなしており、且つ、Ｎ個の配列の各配列内における圧痕は、非対称な配列である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極パッドを有する半導体チップと、
端子パッド部を有するリードと、
前記電極パッドと前記端子パッド部との間を電気的に接続するリボンと、
前記電極パッドと前記リボンとが接合する第１のボンディング部と、
前記端子パッド部と前記リボンとが接合する第２のボンディング部とを備えており、
前記第１のボンディング部及び前記第２のボンディング部のうちの少なくとも一方における圧痕は、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個の配列をなしており、且つ、前記Ｎ個の配列の各配列内における前記圧痕は、非対称な配列である
ことを特徴としている半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記第１のボンディング部における前記圧痕は、前記半導体チップから前記リボンが伸びる方向において、非対称である
ことを特徴としている半導体装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の半導体装置において、
前記第１のボンディング部における前記圧痕が、前記半導体チップから前記リボンが伸びる方向に、前記Ｎ個（Ｎは２以上）配列をなしている場合、１個目の配列における前記圧痕の形状と前記Ｎ個目の配列における前記圧痕の形状とは、互いに相違している
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記Ｎ個の配列のうち前記第２のボンディング部に近い側の配列における前記圧痕の形状は、円形状である
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置において、
前記Ｎ個の配列のうち前記第２のボンディング部に近い側の配列を除いた配列における前記圧痕の形状は、矩形である
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体装置において、
矩形とは、四角形である
ことを特徴とする半導体装置
【請求項７】
電極パッドを有する半導体チップと、
端子パッド部を有するリードと、
前記電極パッドと前記端子パッド部との間を電気的に接続するリボンと、
前記電極パッドと前記リボンとが接合する第１のボンディング部と、
前記端子パッド部と前記リボンとが接合する第２のボンディング部とを備えており、
前記第１のボンディング部及び前記第２のボンディング部のうちの少なくとも一方における圧痕は、円を切断してなる右半分の形状と、矩形を切断してなる左半分の形状とが、各切断面同士で接合されてなる形状である
ことを特徴とする半導体装置
【請求項８】
請求項７に記載の半導体装置において、
前記圧痕の形状は、ティアドロップ形状である
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】
本発明に開示する技術は、半導体装置に関するものである。特に、半導体チップと端子パッドとの間を金属リボンによって接続を行う半導体装置に関するものである。また、金属リボンをボンディングする接合ツールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、炭酸ガス排出量規制など環境問題への対応の要求が高まり、電気機器の低消費電力化のカギを握っているパワー半導体の低損失化が強く求められている。この要求に対して、パワー半導体の素子自体の低損失化もさることながら、パワー半導体のパッケージング技術による低損失化も図られてきている。
【０００３】
例えば特許文献１に記載されているように、従来、金、アルミニウム、又は銅などのワイヤーによって接続されていた半導体チップの電極パッドとリードフレームとの間の接続を幅の広い金属リボンによって接続し、配線抵抗を下げることにより、低損失な電気接続を行っている。
【０００４】
以下、従来のリボンボンドを用いた半導体装置について、図２０（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。
【０００５】
図２０（ａ）及び（ｂ）に示すように、半導体チップ５１が、リードフレーム５３ｂのダイパッド５５ａの上に半田５５ｂを介して搭載されており、半導体チップ５１の上面に設けられた電極パッド５２とリードフレーム５３ａ上の端子パッド５６との間が金属リボン５７によって電気的に接続されている。なお、図２０（ｃ）は金属リボン５７と電極パッド５２又は端子パッド５６との接合部（ボンディング部）５８における圧痕の形状を示している。
【０００６】
電極パッド５２と金属リボン５７との接続及び端子パッド５６と金属リボン５７との接続は、図２１（ａ）〜（ｃ）に示すように、金属リボン５７上に接合ツール６２によって加圧しながら超音波を印加し、金属リボン５７と電極パッド５２又は端子パッド５６などとの被接合面との界面の合金化を促進して接合が行われている。合金形成が完了した後、金属リボン５７をカッター（図示なし）で切断し、一連のボンディングプロセスが完了する。なお、以上の電気的な接続が完了した後、封止樹脂５９によって半導体チップ５１及び内部接続を保護することにより、パッケージングが完了する。
【０００７】
このような金属リボン５７を用いたボンディングでは、金、アルミニウム、又は銅などのワイヤーによる従来のボンディングと比較して、断面積が遥かに広いリボン材を用いて接合できる。このため、配線抵抗を格段に下げることができる上に、金属リボン５７と被接合面との接合面積も大きくできることから、接合部の接触抵抗も格段に下げることができる。さらに、図２１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、金属リボン５７を電極パッド５２上に複数回接合することにより、より大きな接合面積を稼いで接触抵抗を下げることが行われている。
【０００８】
また、リボンボンドに用いられるツールは、従来のワイヤーによるボンディングで用いられるボンディングツールとは形状が異なり、図２２（ａ）及び（ｂ）に示すように、取り付け箇所６６に取り付けられる先細りした接合ツール６２に続く基台６４の先端に突起部６５が設けられた形状を有している。この突起部６５により、金属リボン５７に超音波を効率良く印加することができる。なお、各図の最下部に、突起部６５の下面図を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−５２９３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
リボンボンドの基本的な接合原理は、金属ワイヤーを接合ツールで加圧しながら超音波を印加して接合を行う、ウェッジ型のワイヤーボンドと同じである。ところが、リボンボンドは幅広の金属リボンを用いるため、従来のワイヤーボンドに比べて接合面積が格段に大きくなる。その結果、良好な接合を得るための必要な荷重又は超音波パワーが大きくなるため、良好な接合状態を得ることができる荷重又は超音波パワーの条件領域がワイヤーボンドよりも格段に狭くなってしまう。
【００１１】
ところで、半導体チップの電極パッド側においては、荷重又は超音波パワーを強くすると、半導体チップへダメージが生じたり、電極パッドの薄膜が剥離するなどの問題があるため、最適な接合条件が制約される。接合力を得るために、荷重又は超音波を制約なく大きくできるわけではない。また、端子パッド側においても、接合力を得るためとは言え、大きくすることによって端子パッド（つまりリードフレーム）が極度に変形してしまうと、適切な接合力が得られない。
【００１２】
このような状況の中、接合荷重を大きくすると、リボンボンドの最中に接合ツールの一部がリボンに接触し、リボンを変形させてしまうという不具合が生じる恐れがある。具体的には、図２３（ａ）及び（ｂ）に示すように、上述の図２１（ｂ）及び（ｃ）の工程における接合ツール２１と金属リボン５７とが、それぞれ領域６０及び６１において接触することにより、金属リボン５７が変形する。このように、電極パッド５２側及び端子パッド５６側の双方において、金属リボン５７の変形が起こり得る。これは、図２３（ｃ）に示すように、電極パッド５２と端子パッド５６との間に形成される金属リボン５７のループ部６７の存在に起因する。
【００１３】
すなわち、半導体チップ５１側においては、ループ部６７の形成の際に、金属リボン５７が領域６０においてある角度を持って立ち上がる。具体的には、図２３（ａ）の状態から、供給ツール６３が図中の右上方向に動いてループ部６７を形成する（図２３（ｃ）参照）。このときに、図２３（ａ）の領域６０内に示すように、接合ツール６２の一部に金属リボン５７が接触する。同様に、端子パッド５６側においては、ループ部６７がすでに形成されている状態で、言い換えると、金属リボン５７がある角度を持っている状態で、接合ツール６２の先端部６５を金属リボン５７に押し当てるため、図２３（ｂ）に示すように、接合ツール６２の一部に金属リボン５７が領域６１において接触する。
【００１４】
このように、金属リボン５７と接合ツール６２とが接触することにより、金属リボン５７の厚みが薄くなるため、応力が集中して金属リボン５７が破断するという不具合が発生する。この不具合はネック切れと呼ばれている。
【００１５】
なお、ボンディングプロセス中の供給ツール６３の挙動は、ボンディングプロセス後における金属リボン５７が有する角度よりも大きい（金属リボン５７の角度が垂直に近くなる）。これは、金属リボン５７のループ部６７を形成する上で、金属性のリボンにループ形状のくせ付けをする必要があるからである。したがって、ボンディングプロセス後に金属リボン５７の角度と接合ツール６２の形状を見比べる意味は少なく、ボンディングプロセス中に上記問題が発生しているか否かを見極めることが重要である。
【００１６】
これに対し、ネック切れを防ぐ方法として、荷重を小さくすることにより、金属リボンの接触を極めて小さくすることが容易に考えられるが、荷重を小さくすると、その分だけ超音波を大きくするか又は長くすることにより、適切な接合力を保持しなければならない。接合面内で加えられる荷重又は超音波は均一であって調整ができないために、適切な接合力を得ながらネック切れを防止するということができなかった。その結果、このような制約が非常に大きい状態では、プロセスマージンが小さく、例えば顧客要望による信頼性などの所望の仕様を満たすことが困難である。
【００１７】
また、接合ツール６２の先端形状を考えてみると、その先端形状が角部のない円形であると、超音波が伝わりにくい。このため、接合力を高めるためには角のある矩形（三角、四角、五角、又は六角など）である方が好ましいとされている（例えば図２０（ｃ）のような圧痕が形成されるような矩形が好ましい）。したがって、接合力を高めるためには、その先端形状が矩形である接合ツール６２を用いて大きな荷重又は超音波を印加することが良いが、大きな荷重又は超音波を用いると、矩形の接合ツール６２によってネック切れが発生してしまうという問題がある。
【００１８】
また、接合ツール６２側の問題として、接合ツール６２の先端が平面であるため、接合ツール６２の取り付けが傾いた場合、又は半導体チップ若しくはリードが傾いた場合に対応することができない。このため、わずかな傾きでさえも、金属リボン５７と電極パッド５２間、又は金属リボン５７とリード（端子パッド５６）間における接合力不足が生じるという問題がある。
【００１９】
さらに、リボンボンド後に、接合部５８の外観観察を行う場合、圧痕の形状が全く同じであるため、外観観察の工数が増えたり、手違いが生じたりするという問題がある。外観観察は、製品開発時においては、評価の際にパラメータ変更の際などに随時行うことであり、また、マスプロ時においても例えば製品ロット変更時に行ったり、設備の立ち上げ時に行ったり、種々のツール交換時に行ったり、リボンなどの部材交換時に行ったりと、多くの場面で行うものであるから、無駄な工数増加又は手違いなどが生じないことが望ましいことは言うまでもない。
【００２０】
本発明の目的は、このような課題を解決するための手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前記の目的を達成するために、本発明の第１の半導体装置は、電極パッドを有する半導体チップと、端子パッド部を有するリードと、電極パッドと端子パッド部との間を電気的に接続するリボンと、電極パッドとリボンとが接合する第１のボンディング部と、端子パッド部とリボンとが接合する第２のボンディング部とを備えており、第１のボンディング部及び第２のボンディング部のうちの少なくとも一方における圧痕は、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個の配列をなしており、且つ、Ｎ個の配列の各配列内における圧痕は、非対称な配列である。
【００２２】
本発明の第１の半導体装置において、第１のボンディング部における圧痕は、半導体チップからリボンが伸びる方向において、非対称であることが好ましい。
【００２３】
本発明の第１の半導体装置において、第１のボンディング部における圧痕が、半導体チップからリボンが伸びる方向に、Ｎ個（Ｎは２以上）配列をなしている場合、１個目の配列における圧痕の形状とＮ個目の配列における圧痕の形状とは、互いに相違している。
【００２４】
本発明の第１の半導体装置において、Ｎ個の配列のうち第２のボンディング部に近い側の配列における圧痕の形状は、円形状であることが好ましい。
【００２５】
本発明の第１の半導体装置において、Ｎ個の配列のうち第２のボンディング部に近い側の配列を除いた配列における圧痕の形状は、矩形であることが好ましい。
【００２６】
本発明の第１の半導体装置において、矩形とは、四角形であることが好ましい。
【００２７】
本発明の第２の半導体装置は、電極パッドを有する半導体チップと、端子パッド部を有するリードと、電極パッドと端子パッド部との間を電気的に接続するリボンと、電極パッドとリボンとが接合する第１のボンディング部と、端子パッド部とリボンとが接合する第２のボンディング部とを備えており、第１のボンディング部及び第２のボンディング部のうちの少なくとも一方における圧痕は、円を切断してなる右半分の形状と、矩形を切断してなる左半分の形状とが、各切断面同士で接合されてなる形状である。
【００２８】
本発明の第２の半導体装置において、圧痕の形状は、ティアドロップ形状であることが好ましい。
【００２９】
本発明の第３の半導体装置は、上面に電極パッドを有する半導体チップと、上面に端子パッド部を有するリードと、電極パッドと端子パッド部との間を電気的に接続する金属リボンと、電極パッドと金属リボンとが接合する第１のボンディング部と、端子パッド部と金属リボンとが接合する第２のボンディング部とを備えており、第１のボンディング部及び第２のボンディング部のうちの少なくとも一方における圧痕は、半導体チップとリードの方向（半導体チップから金属リボンが伸びる方向）にＮ（Ｎは２以上の整数）個配列されており、Ｌ（≠Ｎ、Ｌは自然数）個以上の配列において、半導体チップとリードの方向と直交する方向において、非対称であることを特徴とする半導体装置。
【００３０】
本発明の第３の半導体装置において、半導体チップとリードの方向と直交する方向にＭ（Ｍは２以上の整数）個配列している場合、１個目とＭ個目とは違う形状である。
【００３１】
本発明の第３の半導体装置において、半導体チップとリードの方向と直行する方向にＭ個配列している場合、１個目とＭ−１個目は違う形状であることが好ましい。
【００３２】
本発明の第３の半導体装置において、金属リボンが半導体装置内に複数あることが好ましい。
【００３３】
本発明の第３の半導体装置において、金属リボンが半導体装置内に複数同じ向きに並んでいることが好ましい。
【００３４】
本発明の第３の半導体装置において、金属リボンが半導体装置内に少なくとも２本あり、１本目の金属リボンの圧痕の配列と、２本目の金属リボンの配列とが、点対称の関係にあることが好ましい。
【発明の効果】
【００３５】
以上のように、本発明の一側面の半導体装置によると、接合ツールの圧痕の形状が、ボンディング部（接合部）の面内において、半導体チップからリボンが伸びる方向に非対称な配列になっていることにより、接合力の調整を行うことができるため、適切な接合力を得ながらネック切れを防止することができる。また、接合ツールの圧痕の形状が、半円と矩形の半分の形状とを組合せた形状であると、接合力の調整を行うことができるため、適切な接合力を得ながらネック切れを防止できる。さらに、接合ツールの圧痕の形状が、接合ツールの面内において、半導体チップからリボンが伸びる方向と直交する方向に非対称な配列になっていると、ネック切れを防止しながら、ボンディング部の外観観察の工数が増えたり又は手違いが生じたりすることがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の構成を示す図であって、（ａ）はその構成を示す側面図であり、（ｂ）はその構成を示す上面図であり、（ｃ）は金属リボンと電極パッド又は端子パッドとの接合部における圧痕の形状を示す上面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す側面図である。
【図３】図３（ａ）は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法で用いる接合ツールの正面図及び先端形状を示す下面図であり、図３（ｂ）は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法で用いる接合ツールの側面図及び先端形状を示す下面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法における接合ツールを用いた場合の金属リボンの形状を説明するための図である。
【図５】図５（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る半導体装置における金属リボンと電極パッド又は端子パッドとの接合部の圧痕の形状を示す上面図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に係る半導体装置における金属リボンと電極パッド又は端子パッドとの接合部の圧痕の形状を示す上面図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態に係る半導体装置における金属リボンと電極パッド又は端子パッドとの接合部の圧痕の形状を示す上面図である。
【図８】図８（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る半導体装置における金属リボンと電極パッド又は端子パッドとの接合部の圧痕の形状を示す上面図である。
【図９】図９（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施形態に係る半導体装置における金属リボンと電極パッド又は端子パッドとの接合部の圧痕の形状を示す上面図である。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施形態に係る半導体装置における金属リボンと電極パッド又は端子パッドとの接合部の圧痕の形状を示す上面図である。
【図１１】図１１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る半導体装置における金属リボンと電極パッド又は端子パッドとの接合部の圧痕の形状を示す上面図である。
【図１２】図１２は、本発明の一実施形態に係る半導体装置において外観観察における顕微鏡視野を示す上面図である。
【図１３】図１３は、本発明の一実施形態に係る半導体装置における金属リボンと電極パッド又は端子パッドとの接合部の圧痕の形状を示す上面図である。
【図１４】図１４は、本発明の一実施形態に係る半導体装置における金属リボンと電極パッド又は端子パッドとの接合部の圧痕の形状を示す上面図である。
【図１５】図１５は、本発明の一実施形態に係る半導体装置における金属リボンと電極パッド又は端子パッドとの接合部の圧痕の形状を示す上面図である。
【図１６】図１６（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る半導体装置における金属リボンと電極パッド又は端子パッドとの接合部の圧痕の形状を示す上面図である。
【図１７】図１７（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法において用いる接合ツールの先端形状を従来例と比較して説明するための図である。
【図１８】図１８（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法において用いる接合ツールの先端形状及び接合部における圧痕の形状を示す図である。
【図１９】図１９（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る半導体装置における金属リボンの形状を示す上面図であって、（ａ）はＬ字型の金属リボンの形状を示しており、（ｂ）はＺ字型の金属リボンの形状を示している。
【図２０】図２０（ａ）〜（ｃ）は、従来の半導体装置の構成を示す図であって、（ａ）はその構成を示す側面図であり、（ｂ）はその構成を示す上面図であり、（ｃ）は金属リボンと電極パッド又は端子パッドとの接合部における圧痕の形状を示す上面図である。
【図２１】図２１（ａ）〜（ｃ）は、従来の半導体装置の製造方法を工程順に示す側面図である。
【図２２】図２２（ａ）及び（ｂ）は、従来の半導体装置の製造方法で用いる接合ツールの側面図及び先端形状を示す下面図である。
【図２３】図２３（ａ）〜（ｃ）は、従来の半導体装置の製造方法における接合ツールを用いた場合の問題を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３８】
図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の構成を示す図であって、（ａ）はその構成を示す側面図であり、（ｂ）はその構成を示す上面図であり、（ｃ）は金属リボンと電極パッド又は端子パッドとの接合面（ボンディング部）における圧痕の形状を示す上面図である。
【００３９】
本発明の一実施形態に係る半導体装置では、半導体チップ１としてパワー制御によく用いられる縦型のＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を用いた一例を示しており、図１（ｂ）に示すように、上面には電極パッド２ａ、２ｂが設けられ、面積の大きい電極パッド２ａがエミッタ電極パッドであり、面積の小さい電極パッド２ｂがゲート電極パッドであり、半導体チップ１の下面が図示しないコレクタ電極である。
【００４０】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、半導体チップ１は、リードフレーム３ｂに接続するダイパッド５ａ上に半田５ｂを介して搭載されている。つまり、半導体チップ１の下面におけるコレクタ電極とダイパッド５ａとは、半田５ｂを介して電気的に接続されている。このように、半田５ｂを用いて接続することにより、低抵抗な接続及び半導体チップ１からリードフレーム３ｃへの熱伝導性が向上し、放熱性を高めている。
【００４１】
一方、リードフレーム３ａ及び３ｂは、それぞれ、半導体チップ１の電極パッド２ａ及び２ｂと電気的に接続されており、外部への引き出しの役割を担っている。大電流が流れるエミッタ電極パッド２ａには、後述する接合ツール２１を用いた超音波接合により、金属リボン７が電気的に接続されており、金属リボン７の他端は、接合ツール２１を用いた超音波接合により、リードフレーム３ａ上に設けられた端子パッド６ａに電気的に接続されている。
【００４２】
本実施形態では、金属リボン７を用いた接合の際に、後述する図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、先端の突起部２４が３個の非対称な配列をしている接合ツール２１を用いている。これにより、例えば図１（ｃ）に示すように、金属リボン７の接合面８に非対称な圧痕をつけることができるため、金属リボン７と電極パッド２ａ又は端子パッド６ａとの接合面内における接合力の調整が可能となる。このため、接合ツール２１に与える荷重及び超音波を調整することが可能となり、適切な接合力を得ながらネック切れを防ぐことが可能である。
【００４３】
具体的には、プロセス条件において、半導体チップ１側でネック切れが多発する場合、半導体チップ１側において、矩形の配列と円形の配列とを織り交ぜた突起部２４を有する接合ツール２１を用いてリボンボンドを行うと良い。すなわち、図１（ｃ）に示すように、接合面８における圧痕が、全てが矩形ではなく、ループ側（つまり、半導体チップ１から見た場合、金属リボン７が伸びる方向Ａ）で円形が形成される突起部２４を有する接合ツール２１（図３（ａ）及び（ｂ）参照）を用いることにより、金属リボン７における電極パッド２ａ及び端子パッド６ａの接合面内での接合力を調整できるため、ネック切れを抑制することが可能となる。この場合、荷重を小さめにして押しつぶす力を弱くする一方、超音波を大きくすると良い。このようにすると、矩形の配列においては、適切な接合力が得られ、円形の配列においては、矩形よりも接合力が弱くなるため応力が局所に働かずに緩和することができると考えられる。このように、ループ側で円形の圧痕が形成されるようにすることで、荷重を小さめに設定することが可能となるため、金属リボン７の厚みの減少も抑制できると共に、ループ形成時における金属リボン７の電極パッド２ａとの接合面８のループ側にかかる応力を減少させることができる。その結果、図４（ａ）に示すように、ネック切れを抑制することが可能となる。つまり、金属リボン７における接合ツール２１の基台２３と接触し得る領域２７は、本発明の接合ツール２１を用いることにより、図４（ｂ）に示すように、従来例の場合と比較して、その接触が大幅に改善され、金属リボン７がつぶれていない状態となっていることが分かる。
【００４４】
より具体的には、接合面８における圧痕の配列は、図１（ｃ）に示すように、半導体チップ１が存在する側から金属リボン７が伸びる方向（図面では紙面に向かって左側から右側への方向）に向かって３列ある場合であって（Ｎ＝３）、１列目（Ｎ＝１）と３列目（Ｎ＝３）の圧痕の形状が相違している。ここでは、圧痕の形状は、例として１列目及び２列目が矩形であって、３列目が円形である。半導体チップ１上の電極パッド２ａとリード３ａ上の端子パッド６ａとの間には、金属リボン７のループ（図４（ｃ）のループ部２６参照）が形成され、このループに近い側の配列と遠い側の配列とで圧痕の形状を変えることにより、すなわち、ここでは金属リボン７のループに遠い側を矩形とし、近い側を円形とすることにより、上述したように、金属リボン７における電極パッド２ａとの接合面での接合力の調整を行うことができる。このため、適切な接合力を得ながら、ネック切れを防止することが可能となる。
【００４５】
ここで、圧痕の配列の数は、２以上の整数を想定でき、上記Ｎ＝３列の場合に限定されるものではなく、３列以上である場合でも当然可能である。また、ここでは、３列の各列の数は、圧痕が同じ形状のものが５つずつ並んでいる場合を示しているが、５つの場合に限定されるものではなく、それ以外の数の場合でも当然可能である。また、圧痕の形状が非対称か否かを決定する軸は、この場合、Ｎ＝２列目の５つの圧痕のそれぞれの中心を列方向（紙面に向かって上方向から下方向への方向）に伸びる線である。半導体チップ１側から金属リボン７が伸びる方向において非対称という意味は、この軸を中心にして非対称であることである。
【００４６】
また、対称軸の選定方法は、１つの接合面内における各圧痕の中心を通る仮想図形を考え、その中心位置を通り、半導体チップ１側から金属リボン７が伸びる方向において軸を選定すればよい。金属リボン７が電極パッド２ａ及び端子パッド６ａと接合するのは接合面そのものというよりも、接合面に形成される圧痕の部分であるため、対称軸の選定は圧痕の配列から考える必要がある。リボンボンド工法において、後述する接合ツール２１の突起部２４が金属リボン７における接合面に転写されるため、接合ツール２１の突起部２４を見て対称軸を選定することもできる。
【００４７】
一方、端子パッド６ａ側でネック切れが発生する場合は、上述の接合ツール２１を１８０°反転させてリボンボンドを行うと良い。このようにすると、半導体チップ１側でネック切れが発生する場合に対する上述の説明と同様に、図４（ｂ）に示すように、ネック切れを抑制することが可能となる。つまり、同様に、金属リボン７における接合ツール２１の基台２３と接触し得る領域２８は、本発明の接合ツール２１を用いることにより、図４（ｂ）に示すように、従来例と比較して、その接触が大幅に改善され、金属リボン７がつぶれていない状態となっていることが分かる。
【００４８】
また、電極パッド２ｂは制御用のゲート端子であって大電流が流れないため、金細線によって接続されている。つまり、電極パッド２ｂには、ワイヤー９が超音波接合され、ワイヤー９の他端はリードフレーム３ｂ上に設けられた端子パッド２ｂに超音波接合によって電気的に接続されている。
【００４９】
以上の電気的な接続が完了した後、封止樹脂１０によって半導体チップ１及び内部接続を保護することにより、パッケージングが完了する。
【００５０】
半導体チップ５１の電極パッド２ａ及び２ｂの材料としては、殆どアルミニウム薄膜が用いられており、一部に金又はニッケルを用いたものもあるが、非常に限られた用途である。このアルミニウム薄膜に容易にボンディングできる材料として、ワイヤーボンドの場合には、アルミニウム線又は金細線が専ら用いられ、近年では銅細線の利用も検討されて来ている。しかし、リボンボンドに用いる材料として最適な材料はアルミニウムであり、金の場合は極めて高額になるため用いられない。また、銅の場合は、アルミニウムよりも格段に硬くて塑性変形しにくいため、リボンボンドのような荷重及び超音波パワーを要する接合では半導体チップ５１へのダメージが問題となって不向きである。したがって、本実施形態では、電極パッド２ａ及び２ｂの材料として、アルミニウム薄膜を用いており、金属リボン７の材料として、アルミニウムを用いている。なお、純粋なアルミニウムでは硬度が低くリボン状態での取り扱いが難しくなるので、ニッケルなどを少量加えたアルミニウムを用いる方が好ましい。
【００５１】
一方、リードフレーム３ａ、３ｂ及び３ｃの材料としては、一般的に、母材として銅合金が用いられ、ワイヤーボンド又はリボンボンドを行う面に金属メッキを施して接続性を高めている。通常、金細線をボンディングする際に適している表面処理は、金めっき、銀メッキ、パラジウムメッキ、又はニッケルメッキなどの種々の材料が利用できる。
【００５２】
次に、本実施形態の半導体装置の製造方法、特に、金属リボン７を電極パッド２ａ上から端子パッド６ａ上に製造する方法について、図面を参照しながら説明する。
【００５３】
図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す側面図である。
【００５４】
まず、図２（ａ）に示すように、ダイパッド５ａ上に搭載された半導体チップ１の電極パッド２ａ上に金属リボン７を配置し、金属リボン７における電極パッド２ａと接合する接合面８を接合ツール２１によって加圧し超音波を印加する。接合ツール２１の荷重によって金属リボン７が塑性変形すると共に電極パッド２ａと金属リボン７とに印加された超音波による摩擦熱で界面の合金化が加速され接合が成される。
【００５５】
次に、図２（ｂ）に示すように、金属リボン７を供給する供給ツール２２が紙面に向かって左側から右側に向かって移動しながら金属リボン７を繰り出して、金属リボン７における１回目の接合面８から所定の距離離れた部分で、接合ツール２１で金属リボン７を再度加圧して超音波を印加する。これにより、金属リボン７における電極パッド２ａと接合する２回目の接合面８において、金属リボン７と電極パッド２ａとの接合が行われる。
【００５６】
このようにして、同じ電極パッド２ａ上において複数回の接合を行うことにより、電極パッド２ａと金属リボン７との接合面積を大きくすることができる。このため、ＩＧＢＴのエミッタへの電流供給の抵抗を低下させることができる。
【００５７】
さらに、図２（ｃ）に示すように、リボン供給ツール２２が紙面に向かって左側から右側に向かって移動しながら金属リボン７を繰り出して、所定の位置で供給ツール２２を上側に引き上げてループを形成する。さらに、供給ツール２２を端子パッド６ａ上まで移動し、端子パッド６ａ上に金属リボン７を配置して、金属リボン７における端子パッド６ａと接合する接合面８を接合ツール２１によって加圧し超音波を印加して接合が行われる。
【００５８】
なお、図示していないが、金属リボン７の端子パッド６ａとの接合面８と供給ツール２２との間において、金属リボン７をカッターを用いて切断する。
【００５９】
ここで、上述した接合ツール２１について詳述する。
【００６０】
図３（ａ）は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法で用いる接合ツール２１の正面図及び先端形状を示す下面図であり、図３（ｂ）は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法で用いる接合ツール２１の側面図及び先端形状を示す下面図である。
【００６１】
図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、接合ツール２１は、直径０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度の略円柱状の断面形状を有しており、長さ１０ｃｍ程度である。接合ツール２１は、その先端が先細りしており、基台部２３の先端には突起部２４が設けられている。すなわち、接合ツール２１は、基台部２３と突起部２４とから構成される針状の形状を有しているが、本明細書内では、突起部２４が設けられている平面及びその周辺の先細り部分を基台部２３と呼んでいる。図３（ａ）には、接合ツール２１が所定の取り付け箇所２５において取り付けられている状態の正面から見た図（短手方向の図）を示している。図３（ｂ）には、その側面から見た部分図（長手方向の部分図）を示している。図３（ａ）では、理解を容易にするために、止めネジで１点止めしている状態の例を図示しているが、その取り付け方は他の方法で取り付けても問題がないことは言うまでもない。また、図３（ａ）及び（ｂ）の各下部には、接合ツール２１を下方から見た場合における基台部２３の底面形状及び突起部２４の底面形状が示されている。図３（ａ）及び（ｂ）に示す形状を有する突起部２４を持つ接合ツール２１を用いて金属リボン７を形成することにより、リボンボンドの接合面に当該形状が転写されて、上述した図１（ｃ）に示すような圧痕が形成される。
【００６２】
以上のように、本実施形態に係る半導体装置によると、金属リボン７における電極端子２ａ及び端子パッド６ａとの接合面における接合ツール２１による圧痕の形状が、半導体チップ１が存在する位置からリードが伸びる方向に非対称に配列されて形成されている。このようにすると、上述したように、接合力の調整を行うことができるため、適切な接合力を得ながらネック切れを防止できる。なお、上述では、金属リボン７における電極端子２ａ及び端子パッド６ａの双方との接合面に、非対称に配列された圧痕の形状が形成される実施例を説明したが、電極端子２ａ及び端子パッド６ａのうちの少なくとも一方との接合面８に上記非対称に配列された圧痕の形状を形成する場合であってもよい。また、このことは、以下に説明する各実施例の場合においても同様である。
【００６３】
以下に、本実施形態に係る金属リボン７における電極パッド２ａ及び端子パッド６ａとの接合面８に形成される圧痕の配列の各実施例について説明する。なお、その他の部分は、上述と同様である。
【００６４】
‐実施例１‐
図５（ａ）及び（ｂ）は、実施例１に係る接合面８における圧痕の配列について、配列がＮ個の場合、１列目の配列とＮ列目の配列とが相違する形状であることを特徴とする。このようにすると、接合面８における接合力の調整がさらに容易になる。例えば、図５（ａ）に示すように、配列Ｎ＝４の場合、１列目及び２列目を接合力の高い形状である圧痕の配列（例えば矩形）とし、４列目をネック切れしにくい形状である圧痕の配列（例えば円形）とすると、図１（ｃ）の場合に比べて高い接合力が得られながら、ネック切れが生じにくいという効果がある。
【００６５】
また、配列がＮ＝３の場合に、接合力が徐々に変化する圧痕の形状とすることもできる。例えば、図５（ｂ）に示すように、圧痕の形状として、１列目では、もっとも接合力が高くなるひし形とし、２列目では、ひし形よりは弱いが、円形よりは高い四角形とし、３列目では、３つの中では最も接合力が弱い円形とする。接合力が弱いということは、ネック切れの際に発生する局所応力を緩和することが可能であることを意味する。このように、接合面８内で徐々に接合力を変化させることが可能となり、接合力が保持されながらもネック切れを防止できる。その結果、このような効果を得るための必要な種々の設計の幅が広がる。プロセス又は要求される信頼性により、どのように接合力を設計するかは製品又は顧客によって変化するが、上記の通り設計の幅が広がるため、様々な製品又は顧客に対応可能となる。
【００６６】
‐実施例２‐
図６は、実施例２に係る接合面８における圧痕の配列を示している。
【００６７】
本実施例では、例えば図６に示すように、金属リボン７のループに近い側の列には円形状の圧痕を配列することにより、ネック切れを起こしにくくすることを特徴とするものである。このようにすると、接合ツール２１の先端部２４の形状（つまり、金属リボン７における圧痕の形状と同じ）が円形状である場合、矩形の場合よりも接合面における接合力が弱くなるが、金属リボン７にかかる応力が緩和されるため、ネック切れが生じにくくなる。また、ここでの円形とは、矩形のような角部を有さない形状であることを意味するため、楕円又は長円など、金属リボン７のループに近い側の列の形状をそれに遠い側の形状に比べて角部がない形状を設けることにより、円形状の場合と同様な効果が得られる。なお、同図における圧痕の形状は、遠い側から近い側へと順に矩形から円形に徐々に近付くように１列目及び２列目の配列が設けられた場合の例である。
【００６８】
‐実施例３‐
図７は、実施例３に係る接合面８における圧痕の配列を示している。
【００６９】
本実施例では、例えば図７に示すように、金属リボン７のループに遠い側の列には矩形の圧痕を配列することにより、超音波を適切に印加可能であって、適切な接合力が得られることを特徴とするものである。また、ここでの矩形としては、三角形、四角形、五角形、又は六角形など種々適用可能である。さらに、矩形として、例えば、三角形を１８０°回転させた逆三角形、又は四角形を４５°回転させたひし形など、各矩形形状を回転させた形状をも含む意味である。なお、同図における圧痕の形状は、１列目及び２列目が三角形であり、３列目が円形である配列が設けられた場合の例である。
【００７０】
‐実施例４‐
図８（ａ）及び（ｂ）は、実施例４に係る接合面８における圧痕の配列を示している。
【００７１】
本変形例では、例えば図８（ａ）に示すように、金属リオン７のループに遠い側の列に（ここでは例として１列目及び２列目に）、四角形の圧痕を配列することを特徴とするものである。このようにするのは、超音波の印加は通常所定の方向で印加するが、特に四角形の圧痕であれば、どちらの方向でも超音波の印加が容易となるからである。言い換えると、超音波をかける方向において、一の列における各々の圧痕が、それらの圧痕の中心を通る軸に対称な形状であると、超音波が印加され易く好都合であるからである。また、四角形の他に、六角形などであっても、圧痕の中心を通る軸に対称な形状とできるが、六角形の内角は鈍角（９０°よりも大きい角度）であるため、超音波は比較的印加されにくい。なお、ここでいう四角形とは、四角形を４５°回転させたひし形も含む意図である。これは、一の列における各圧痕の中心を通る軸に対称であって且つ角部が鈍角ではないため、ひし形も四角形に含まれる。また、一の対角の二角が鈍角であって、もう一方の対角の二角が鋭角であるひし形も四角形に含まれる。この場合、超音波が印加され易いため、超音波を印加する方向を鋭角にする方が好ましい。さらに、平行四辺形又は台形であっても、ここでいう四角形に含まれる。例えば、図８（ｂ）は、例として１列目及び２列目に台形の圧痕を配列した場合を示している。この場合についても、超音波の印加方向に鋭角な角部を配置することで上述と同様の効果が得られる。なお、図８（ａ）及び（ｂ）において、半導体チップ１から金属リボン７が伸びる方向Ａにおいて、ループが形成されている側に近い３列目では、円形の圧痕を配置している。
【００７２】
‐実施例５‐
図９（ａ）〜（ｄ）は、実施例５に係る接合面８における圧痕の配列を説明するための図である。
【００７３】
本実施例では、例えば図９（ａ）に示すように、圧痕の形状が、半円と矩形をそれぞれ半分にした形状を組合せて１つにした形状からなることを特徴とするものである。すなわち、圧痕の形状は、円を切断してなる右半分の形状と、矩形を切断してなる左半分の形状とが、各切断面同士で接合されてなる形状である。この場合であっても、適切な接合力が得られると同時に、リボンのネック切れを防止する効果がある。なお、ここで、矩形としては、上述したように、三角形、四角形、五角形、又は六角形など種々が考えられる。
【００７４】
具体的には、図９（ｂ）に示すように、配列が１列の場合であっても、半円と矩形をそれぞれ半分にした形状を組合せて１つにした形状からなる配列とすることにより、上述した効果が得られる。１つの形状において、金属リボン７のループに近い側に半円形状を設けると共に金属リボン７のループに遠い側に矩形の半分形状を設けることで、変形例２及び３で説明した各効果を同時に得るものである。すなわち、接合力を保持できると共に、ネック切れを防止できる。また、図９（ｃ）に示すように、図９（ｂ）に示した一列の配列を複数設けるようにすることもできるし、図９（ｄ）に示すように、１列目及び２列目で矩形の圧痕からなる配列を設けて、３列目に図９（ｂ）に示した形状の配列を設けることもできる。このような組合せの配列は、接合面内において、接合力の調整を任意に行うことを可能とするものであり、また、その調整を細かく行うことができる。
【００７５】
‐実施例６‐
図１０（ａ）〜（ｄ）は、実施例６に係る接合面８における圧痕の配列を説明するための図である。
【００７６】
本実施例では、例えば図１０（ａ）に示すように、圧痕の形状が、半円とひし形をそれぞれ半分にした形状を組合せて１つにしたいわゆるティアドロップ形状からなることを特徴とするものである。この場合、ティアドロップ形状とすることにより特に接合力が高い状態が得られるため、上述した効果がより顕著である。
【００７７】
具体的には、図１０（ｂ）に示すように、配列が１列の場合であっても、このティアドロップ形状からなる配列とすることにより、上述した効果が顕著に得られる。また、図１０（ｃ）に示すように、図１０（ｂ）に示した一列の配列を複数設けるようにすることもできるし、図１０（ｄ）に示すように、１列目及び２列目で矩形の圧痕からなる配列を設けて、３列目に図１０（ａ）に示した形状の配列を設けることもできる。このような組合せの配列は、接合面内において、接合力の調整を任意に行うことを可能とするものであり、また、その調整を細かく行うことができる。加えて、上述の通り、特に接合力が高い状態となるため、設計の自由度が増す。
【００７８】
‐実施例７‐
図１１（ａ）及び（ｂ）は、実施例７に係る接合面８における圧痕の配列を説明するための図である。
【００７９】
図１１（ａ）に示すように、圧痕の配列が、半導体チップ１から金属リボン７が伸びる方向Ａに４列配列されており、そのうち、２個の配列（Ｎ＝３及び４）では、半導体チップ１から金属リボン７が伸びる方向Ａに対して直交する方向Ｂにおいて、非対称となる圧痕の形状を有していることを特徴とする。ここでの非対称とは、各列の圧痕の中心位置を結んでなる線分（配列Ｌ＝１の場合）又は四角形（配列Ｌ＝２の場合）を、半導体チップ１から金属リボン７が伸びる方向Ａに対して直交する方向Ｂにおいて二等分する線分を対称軸Ｃとした場合に、各列（Ｌ＝１及び２）における圧痕の配置が非対称であることを意味する。すなわち本実施例では、圧痕の配列が、半導体チップ１とリードの方向（半導体チップ１から金属リボン７が伸びる方向）にＮ（Ｎは２以上の整数）個配列されており、Ｌ（≠Ｎ、Ｌは自然数）個以上の配列において、方向Ｂにおいて非対称となっている。このような圧痕の配置により、外観検査を容易にすることが可能である。
【００８０】
すなわち、ボンディング工程後に外観検査により、金属リボン７と電極パッド２ａとの接合面８において、接合がなされているか否かを簡易的に確認するが、金属リボン７が１つの半導体装置内において２本以上接合されている場合に、本実施例は特に有効である。具体的には、上述の方向Ｂ（リボンの幅方向でもある）において、所望の列内における圧痕の形状が非対称になるように配置する。そして、金属リボン７の例えば１本目と２本目とで、接合ツール２１を１８０°反転させて接合することにより、図１１（ａ）に示す１本目の金属リボン７の接合面における圧痕と図１１（ｂ）に示す２本目の金属リボン７の接合面における圧痕とが１８０°回転対称の配置となるから、外観観察用顕微鏡で観察した際に、どの金属リボン７を観察しているのかを見間違えることがなくなる。このように、金属リボン７が半導体装置内に２本ある場合には、１本目と２本目とで、接合ツールの向きを変えて金属リボン７を形成することにより、上述の通り、外観観察の対象となっている金属リボン７が何本目のものなのかを判別することが容易となる。なお、接合ツール２１は、通常回転できるので向きを変えることも難しくはない。
【００８１】
通常、接合面（ボンディング部）の確認のための外観観察では、図１２に示す顕微鏡の外観観察視野範囲２９に示すように、その接合状態が分かるように、ある程度の倍率で観察を行う必要がある。しかしながら、観察範囲がどのリボンを観察しているのか分からない場合には、図１２に示す金属リボン確認視野範囲３０に示すように、倍率を一度下げて全体を見えるようにし、且つ、観察したいリボンを探して視野の中心にくるように半導体装置の位置を移動し、倍率を再度上げて接合面を確認するという煩雑な手順をとらざるを得ない。このような場合に、本実施例によると、上述したように金属リボン７の例えば１本目と２本目とにおける圧痕の形状が回転対称となるよう配置されているから、そのような煩雑な手順をとる必要がなくなり工数がかからない。さらに、顕微鏡として倍率変更可能なものを用意する必要がないため、一定倍率の顕微鏡を用いることができる。一定倍率の顕微鏡であれば、倍率変更が可能な顕微鏡よりも安価なため、マスプロ時の設備投資が抑えられるという効果がある。
【００８２】
なお、本実施例では、接合ツール２１を反転して形成した２本目の金属リボン７では、１本目とは違う接合力となるため、設計及び評価時に、十分な接合力が得られることを確認する必要がある。
【００８３】
また、上述した非対称軸の選定方法については、上述したように、配列Ｌ内の圧痕の中心位置を結んでできた線分（Ｌ＝１の場合）又は四角形（Ｌ＝２以上の場合）を、半導体チップ１から金属リボン７が伸びる方向Ａと直交する方向において二等分する線分を対称軸Ｃとして選定することが好ましい。
【００８４】
また、接合ツール２１を複数種類用意しておくことは設備費用が増大するため、事業者としてその数は少なくしておきたい。半導体装置に形成される金属リボン７が１本だけの場合であっても、複数本の金属リボン７を有する半導体装置を製造することを見据えて接合ツール２１の形状（つまり、金属リボン７の圧痕の形状及び配列）を上述した実施例５〜７の状態にしておくことは、接合ツール２１を準備する費用を抑制できると共に、金属リボン７を１本有する半導体装置であっても、２本有する半導体装置であっても、ジグ交換することなく同じ設備を用いて製造することができるという利点がある。つまり、半導体装置に金属リボン７が１本だけ形成される場合であっても効果がある。
【００８５】
‐実施例８‐
図１３は、実施例８に係る接合面８における圧痕の配列を説明するための図である。
【００８６】
本実施例８では、例えばＬ個の配列（Ｌ＝１）においてＭ個（Ｍ＝５）の圧痕が並んでいる場合、Ｍ個目の形状が残りの形状と違っていることを特徴とする。このように、配列ＬにおけるＭ個並んだ圧痕のうちの一番端の圧痕のみを違う形状にすることにより、顕微鏡観察を容易に行うことができる。顕微鏡視野内に金属リボン７の幅方向の半分の領域だけが入っている場合、すなわち、Ｍ／２個の圧痕が顕微鏡で見えている場合であっても、それが何本目の金属リボン７なのかの判別が可能となる。
【００８７】
‐実施例９‐
図１４は、実施例９に係る接合面８における圧痕の配列を説明するための図である。
【００８８】
本実施例９では、例えば、Ｌ個の配列（Ｌ＝１）においてＭ個（Ｍ＝５）の圧痕が並んでいる場合、Ｍ−１個目（Ｍ＝４）の形状が残りの形状と違っていることを特徴とする。このように、配列ＬにおけるＭ個並んだ圧痕のうちの端から２個目の形状のみを違う形状にすることにより、顕微鏡観察を容易に行うことができるだけではなく、接合力も維持できる。接合面における接合を考えると、どうしても接合面内の端部には応力が集中し易い。圧痕の形状が違えばその部分において、他の一連の圧痕の形状を有する部分とは接合力が変化する。したがって、応力が集中しやすい部分には、適切な接合力となるように他の一連の圧痕の形状と同じ形状を設けると共に、端から２個目の形状を別の形状に変えることにより、適切な接合力を維持しながら、顕微鏡観察を容易に行うことができる。なお、顕微鏡視野内に金属リボン７の幅方向に半分程の領域が入っていれば、端から１番目であっても２個目であっても、実際の観察作業はそれほど変わらず行うことができる。
【００８９】
‐実施例１０‐
本実施例１０では、半導体装置に複数の金属リボン７が形成される場合には、複数の金属リボン７を同じ向き（例えば方向Ａ）に並べて設けることが好ましい。複数の金属リボン７の圧痕が同じ形状及び配列であれば、複数の金属リボン７が半導体装置内に同じ向きに並んでいると外観観察時における見間違いが多くなるが、上述の圧痕の形状を変化させる場合には、半導体装置内に金属リボン７を同じ向きに並んでいる方が見間違いの減少という効果が大きくなる。
【００９０】
以上では、適切な接合力が得られるのと同時に外観観察が容易となる実施例を説明したが、外観観察が容易であるという効果だけを得ることも可能である。
【００９１】
‐実施例１１‐
図１５は、実施例１１に係る接合面８における圧痕の配列を説明するための図である。
【００９２】
本実施例１１では、半導体チップ１から金属リボン７が伸びる方向と直交する方向Ｂにおいて、上述した意味で非対称となる例えば５個の圧痕が並んでなる配列を用いることを特徴とする。このようにすると、外観検査を容易に行うことができる。図１５に示すように、金属リボン７と電極パッド２ａの接合面８においては、ボンディング工程後の外観検査により、接合状態を簡易的に確認する。１つの半導体装置内において２本以上の金属リボン７が接合されている場合、上述の非対称な形状の圧痕を有する配列を設け、例えば、１本目と２本目とで接合ツール２１を反転させてその配列を形成することにより、外観観察の対象となっている金属リボン７が何本目のものなのかを判別することが容易となる。また、上述と同様に、顕微鏡を用いた確認視野範囲を倍率の上げ下げにより変更させながら、接合面を確認するという煩雑な手順が不要となることに加えて、安価な一定倍率の顕微鏡を用いることができるため、マスプロ時の設備投資が抑えられるという効果がある。
【００９３】
ここで、以上に説明した接合面８における圧痕の配列について補足する。本発明における「配列」とは、所定の圧痕の形状が、規則性を有して並んでいる様子を表す。よって、本発明における「配列」は、例えば図１６（ａ）に示すように、配列Ｎは、方向Ｂに並ぶ複数の四角形（四角形の各々は方向Ａに対して４５°傾いている、以下四角形については同様）と、これらと互い違いに両隣に方向Ｂに並ぶ複数の四角形の半分の領域とからなる場合であってもよいし、例えば図１６（ｂ）に示すように、方向Ｂに並ぶ複数の四角形と、これらと互い違いに両隣に方向Ｂに並ぶ複数の四角形が半分に分割された三角形の領域とからなる場合であってもよいし、例えば図１６（ｃ）に示すように、方向Ｂに並ぶ複数の長方形と、これらと互い違いに両隣に方向Ｂに並ぶ複数の六角形の半分の領域とからなる場合であってもよい。
【００９４】
次に、接合ツール２１の実施例について説明する。
【００９５】
‐実施例１２‐
接合ツール２１の先端形状は円錐状の基台２３の先端に突起部２４が設けられている。この突起部２４が、主に金属リボン７に荷重及び超音波などを与える役目を果たす。
【００９６】
ところで、接合ツール２１を用いて接合する際に、接合ツール２１の突起部２４と被接合物（水平であることが望ましい部位として考えた場合、金属リボン７も被接合物に含まれる）との接触面は互いに水平で平行であることが望ましい。この接触面に傾きがあると、所定の荷重を設備側で付加しても接合ツールから接合物に加わらなかったり、所定の超音波を設備側で付加しても接合物に加わらなかったりして、接合不良を引き起こす。接触面に傾きを引き起こす原因としては、接合ツール２１側の問題と、被接合物側の問題の大きく２つに分けられる。
【００９７】
まず、接合ツール２１側の問題としては、接合ツール２１の取り付け不良、取り付け部の異物の付着、取り付け部の磨耗、基台２３及び突起部２４の偏磨耗などが一般的に考えられる。いずれの場合についても、接合ツールの先端部が水平を保持できず、接合不良を引き起こしかねない。
【００９８】
一方、被接合物側の問題としては、ダイボンド剤の平坦性が保てずチップのパッド面が傾くこと、リードフレーム（ダイパッド）の下側の異物付着によって半導体チップ１のパッド面が傾くことなどが一般的に考えられる。リード部においても同様である。異物付着のような場合には不良品扱いにすることもあるが、微小な異物であれば、適切な接合を行い、良品として出荷できた方が生産性が保てるために都合がよい。
【００９９】
このように、接合ツール２１又は被接合物が傾くことがあることを考慮して、それでも適切な接合を行うためには、図１７（ａ）における接合ツール６２ａのような先端部が水平の突起部６５ではなく、先端部が滑らかな円弧状の突起部２４を有する接合ツール２１ｂ及び２１ｃであることが好ましい。また、接合ツール２１ｂのように、基台部２３と突起部２４の両方の先端部を円弧状にしてもよいし、接合ツール２１ｃのように、突起部２４のみの先端部を円弧状にしてもよい。
【０１００】
ここで、一例として、接合ツール２１、電極パッド２ａ、及び端子パッド６ａの傾きを１°まで許容する場合について考える。図１７（ｂ）に示すように、接合ツール２１の中心Ｚを通るように、水平から１°の傾きを持つ直線及び−１°（逆方向に１°）の傾きを持つ直線を考える。突起部２４との交点Ｘ及びＹができるため、交点Ｘ、交点Ｙ、及び中心Ｚの３点を通るような円弧形状を形成すれば、１°程度の傾きを許容できることが分かる。接合ツール２１の先端部から取り付け箇所２５までの距離が１００ｍｍで、金属リボン７の厚みが１００μｍで、接合ツール２１の基台２３の幅が１．５ｍｍである接合ツール２１を用いる場合、中心Ｚと交点Ｘ、交点Ｙとの紙面縦方向の距離は０．０１ｍｍ程度となる。図中の角度Ａは、傾きをどの程度まで許容するのかによって変化する角度であり、許容角度が大きくなるだけ中心Ｚと各交点との紙面縦方向の距離は大きくなる。このような点に鑑みて、突起部２４の先端部の形状を設計するとよい。なお、基台部２３についても同様の設計を行うことができる。
【０１０１】
また、図１８（ａ）及び（ｂ）に示すように、接合ツール２１を長手方向で見た場合についても、上述の図１７における接合ツール２１ｂ及び２１ｃの短手方向と同様に、突起部２４の先端部を滑らかな円弧状にすることが好ましい。この長手方向の場合は、図１８（ａ）に示すように、各々の突起部２４の先端部を滑らかな円弧状にしてもよいし、図１８（ｂ）に示すように、各々の突起部２４の全体として円弧状にしてもよい。接合ツール２１又は半導体チップ１の傾きへの対応を考えると、全体として円弧状にした図１８（ｂ）の形状の方がより好ましい。各々の突起部２４の先端部を滑らかな円弧状にする場合は、接合ツール２１又は半導体チップ１の傾きよりも、表面に凹凸及びうねりがある場合に有効である。
【０１０２】
以上では、接合ツール２１の短手方向と長手方向とで別々に説明したが、短手方向及び長手方向の双方において、突起部２４の先端部を円弧状にすることにより、接合ツール２１又は半導体チップ１の種々の傾きに対応することができる。
【０１０３】
以上の実施例では、半導体チップ１上の電極パッド２ａにおける金属リボン７の接合の場合を例に説明したが、リード３ａ上の端子パッド６ａ上に金属リボン７を接合する場合であっても同様の効果が得られることは言うまでもない。ただし、着目する方向が反対になるので注意が必要である。例えば、「電極パッド２ａの接合面８におけるループ側の配列」と言えば、電極パッド２ａ上の接合面８を表す図１（ｃ）の場合、ループ側は右側となるが、端子パッド６ａの接合面８におけるループ側の配列」と言えば、図１（ｃ）が端子パッド６上の接合面８であるならば、そのループ側とは左側を意味することになる。
【０１０４】
また、方向の説明では、「半導体チップ１から金属リボン７が伸びる方向」と、「半導体チップ１から金属リボン７が伸びる方向と直交する方向」という説明をしているが、金属リボン７が直線に伸びるものではない場合、例えば図１９（ａ）に示すように、電極パッド２ａにおける接合面８から端子パッド６ａにおける接合面８までの間に大きな曲がり角を持つＬ字型の金属リボン７ａの場合であるとか、図１９（ｂ）に示すように、Ｚ字型の金属リボン７ｂの場合など、種々の形状の金属リボン７に対しても、本発明は同様に実施可能であることは言うまでもない。「半導体チップ１から金属リボン７が伸びる方向」は、「金属リボン７の長手方向」、「半導体チップ１から金属リボン７が伸びる方向と直交する方向」は、「金属リボン７の短手方向」又は「金属リボン７の幅方向」などと適宜読み替えることができる。このように読み替えても、本発明内容の要旨を逸脱しない限り、種々の変更が可能である。
【０１０５】
なお、以上では、電極パッド２ａに金属リボン７を２回接合する例を示したが、本発明の効果はこれに制限されるものではなく、１回の接合でも３回以上の接合の場合でも同様の効果が得られることは言うまでもない。
【０１０６】
また、以上では、リードフレームに半導体チップを搭載した例を示しているが、本発明の効果はこれに制限されるものではない。例えば無機又は有機の絶縁板に導体パターンを積層して形成された配線基板上に実装された半導体チップの電極パッドと、配線基板上の導体に形成された端子パッドとの間を金属リボンで接合する場合に対しても、本発明は同様の効果を得ることができる。
【０１０７】
なお、接合ツール２１の突起部の形状及び配列により、荷重又は超音波を印加することによって適切な接合力を得る場合について説明したが、接合においては、これ以外のパラメータ（例えば接合ツールの先端部の形状の面積など）にも依存する。接合力が大きくなる又は小さくなるという説明は、他のパラメータを同じにした場合の比較説明であることに注意されたい。本発明は、種々のパラメータの中でも、課題解決に当たり、比較的簡単に変更が可能であって、効果が高いと考えられる。
【０１０８】
以上、図面及び詳細な説明をもって本発明の技術的思想を明確に説明したものであるが、当該技術分野におけるいずれかの当業者であれば、本発明の好ましい実施例を理解した後に、本発明が開示する技術により、変更及び付加を加えることが可能であり、これは本発明の技術的思想及び範囲を逸脱するものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明は、半導体装置に用いられるリボンボンドにおいて、適切な接合力が得られるような、リボンボンドの圧痕の形状及び配列の好適な条件を見出したものであり、また、外観検査の容易性も併せ持つものである。このため、従来のリボンボンドよりも高信頼性で且つ歩留まりに優れた半導体装置を提供することができる。以上から、本発明は、半導体装置に用いられるリボンボンドにとって有用な技術である。
【符号の説明】
【０１１０】
１  半導体チップ
２ａ、２ｂ  電極パッド
３ａ、３ｂ、３ｃ  リード
５ａ  ダイパッド
５ｂ  半田
６ａ  端子パッド
７、７ａ、７ｂ  金属リボン
８  接合面
９  ワイヤー
１０  封止樹脂
２１、２１ｂ、２２ｂ  接合ツール
２２  供給ツール
２３  基台
２４  突起部
２５  取り付け部
２６  ループ部
２７、２８  領域
２９、３０  視野範囲
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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