(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップを固着するアイランドと、前記アイランドと離間した位置にある内部リードが設けられた基板を用意し、
前記アイランドに前記半導体チップを固着するとともに、前記半導体チップの表面にあるボンディングパッドと前記内部リードをボンディングワイヤで接続して、上に凸の第１のループを描き、
前記基板に液状の保護コート剤を付着し、キュアすることにより前記基板、前記半導体チップおよび前記ボンディングワイヤに絶縁被膜をコートし、
前記ボンディングワイヤのファーストボンドとセカンドボンドの間で、前記半導体チップの前記絶縁被膜と接触するまで前記ボンディングワイヤを押しつぶし、
前記基板、前記半導体チップおよび前記ボンディングワイヤを含めて樹脂封止することを特徴とした半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記ボンディングワイヤは、前記絶縁被膜と接触した状態で、樹脂封止する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は薄型の半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来の半導体装置（バイポーラトランジスタ）を表している断面図である。１は基板、２は半導体チップ、３はアイランド、４はボンディングパッド、５は内部リード、６はボンディングワイヤ、７は樹脂、８はベース電極、９はコレクタ電極をそれぞれ表す。
【０００３】
この半導体装置は、基板１にアイランド３を有し、該アイランド３の上に半導体チップ２を固定する。ボンディングパッド４は該半導体チップ２上に設けられている。内部リード５はボンディングワイヤ６によってボンディングパッド４と電気的に接続されている。全体を樹脂７で封止することでパッケージ外形は完成する。高さＨ２はボンディングワイヤ６のループの最高点から樹脂７の上面までの高さを、高さＨ３はボンディングパッド４の最上部の点からボンディングワイヤ６のループの最高点までの高さをそれぞれ表す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、半導体デバイスの高密度実装に伴うパッケージの小型化・薄型化のニーズの要請により、さらなる薄型の樹脂モールドパッケージに対する需要が高まってきた。図６において、樹脂７の肉厚Ｈ２を薄くすると、ボンディングワイヤ６のループの最上部が樹脂７上方の外部に露出する可能性があるので、極端に薄くすることは困難である。また、ボンディングワイヤ６のループＨ３を低く設定すると、今度はボンディングワイヤ６の一部と半導体チップ２とが接触して短絡不良が生じるので、ある程度のループの高さを維持しなければならない。この様なボンディングワイヤ６のループの高さと樹脂７の厚みに関する制約が、薄型化を押し進める際の弊害になるという欠点があった。本願は上記課題に鑑み、パッケージの薄型化の需要に応えるものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、表面にボンディングパッドが形成された半導体チップと、前記半導体チップを固着するアイランドと、前記アイランドとは離間した位置に設けられた内部リードと、ワイヤボンディング手法によって形成され、前記ボンディングパッドと前記内部リードとを電気的に接続するボンディングワイヤと、前記半導体チップと前記ボンディングワイヤを含めて全体を封止する樹脂とを有する半導体装置において、前記半導体チップと前記ボンディングワイヤとのどちらか一方又は両方を絶縁被膜でコーティングし、且つ前記ボンディングワイヤのループを押しつぶして、前記ワイヤボンディング手法によって得られた初期のループ高さよりも低いループ高さを有することを特徴とする半導体装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００７】
図１は本発明の一実施の形態（バイポーラトランジスタ）を示す断面図である。この図において、基板１はセラミック、ポリイミド等の絶縁性素材から成る支持基板である。該基板１上には金属箔であるアイランド３を有し、該アイランド３上に半導体チップ２を固定する。ボンディングパッド４は半導体チップ２上に設けられている。内部リード５はアイランド３に近接する様に、該アイランド３と同様にして基板１上に配置され、基板１の裏面側に設けた外部のベース電極８又は図示せぬエミッタ電極に、電気的に導通している。ボンディングワイヤ６は、ボンディングパッド４と内部リード５とを電気的に接続しているが、そのループの形状はボンディングパッド４と内部リード５とを接続する途中でボンディングワイヤ６が半導体チップ２の一部と接触するか、または接触するまでに至らない程度に押しつぶされている。上記の半導体チップ２、アイランド３、ボンディングパッド４、内部リード５、ボンディングワイヤ６は、図１に示したように絶縁被膜１１によって覆われている。樹脂７は全体を封止し、パッケージの外形を形成するとともに内部を保護する。高さＨ１はボンディングワイヤ６の最上部の点から樹脂７の上面までの高さを表す。
【０００８】
ここでボンディングワイヤ６は、ボール又はステッチ方式のワイヤボンディング手法により形成されている。但し、先ずはボンディングパッド４上に１ｓｔボンドが打たれ、半導体チップ２表面にワイヤが接触する事のない、ある所定の高さのワイヤループを描いて内部リード５の表面に２ｎｄボンドが打たれる。斯様なワイヤボンディングがなされた後、上方から平坦面を具備する図示せぬ治具等によって、ボンディングワイヤ６のループをつぶす。場合によっては、ボンディングワイヤ６と半導体チップ２とが接触するまで押しつぶす。該ボンディングワイヤ６の表面若しくは半導体チップ２の表面には絶縁被膜１１がコーティングされているので、両者が接触したとしても両者間の電気的絶縁状態を維持できる。これにより、ボンディングワイヤ６の最上部に樹脂７の厚みＨ１を確保しつつ、ボンディングワイヤ６の高さ自体を低く抑えることができるので、それに応じた分だけパッケージ全体の薄型化が可能となる。
【０００９】
次に、本発明の半導体装置の製造工程を以下説明する。
【００１０】
第１工程（図２）として、先ずは金属箔によってアイランド３と内部リード５を形成した絶縁性の支持基板１を準備する。準備した状態でアイランド３とコレクタ電極とが、内部リード５とエミッタ（又はベース）電極とがそれぞれ電気的に接続されている。アイランド３上に半田又は導電性の接着材によって半導体チップ２をダイボンドする。その後、ワイヤボンディング工程によりボンディングパッド４と内部リード５とをワイヤボンディング６により接続する。例えばボールボンディング方式では、先ずボンディングワイヤ６の先端に形成したボール部を図示せぬキャピラリにてボンディングパッド４上に押圧・接着し（１ｓｔボンド）、所定の軌跡にてキャピラリを移動せしめ、内部リード５の表面に再び押圧・接着すると共にこれを切断する（２ｎｄボンド）。このときボンディングワイヤ６には半導体チップ２に接触することのない、第１の高さのループ形状が、前記キャピラリの軌跡によって与えられる。ここまでは、従来の技術による工程と一致する。
【００１１】
次に、第２工程（図３）として、第１工程の結果できた製造物に対し、絶縁被膜を形成するために液状の絶縁保護コーティング剤１０でポッティングを施す。このとき絶縁保護コーティング剤１０は、主に速乾性の揮発性の高いポリイミド系コーティング剤を使用することが多いが、他にシリコン樹脂等を使用する場合もある。
【００１２】
第３工程（図４）として、図３において各部位全体にポッティングした絶縁保護コーティング剤１０をキュア（加熱乾燥）して、絶縁被膜１１を作る。絶縁保護コーティング剤１０は速乾性の性質を有するため、揮発性が高くキュアすることで、大半が揮発し、残った不揮発性部分は全体の数％にとどまる。その結果およそ数μｍのポリイミドフィルムの膜厚を形成するに至る。一例を示すと速乾性ポリイミドを使用した場合、１８０℃〜２００℃位温度で約３分間加熱することで絶縁被膜１１ができる。
【００１３】
また、絶縁保護コーティング剤１０に速乾性ではないものを使用したときはキュアすることで揮発するのではなく、加熱による化学変化が起こり、図４の絶縁被膜１１を形成する。ここで、キュアする際の加熱温度は絶縁保護コーティング剤１０の沸点よりも低くてもキュア可能のものもあるが、温度や加熱時間は絶縁保護コーティング剤１０の種類によって異なるため、特に限定されるものではない。斯様な手法であれば、半導体チップ２の全体及びボンディングワイヤ６の周囲全てに対して、均一な厚膜の絶縁被膜１１を形成できる。この他、半導体チップ２の表面のみ、又はボンディングワイヤ６の周囲のみに絶縁被膜１１を形成してもよい。
【００１４】
第４工程（図５）として、図４のキュアした後のボンディングワイヤ６を上から外的圧力Ｐを加えることにより、第１のループ高さより低い第２のループ高さとなるようにこれをつぶす。このとき該ボンディングワイヤ６と半導体チップ２とが接触するか、または接触するまでに至らない数μｍ〜数十μｍ程度に近接するように形成する。仮に接触したとしても、絶縁被膜１１によって両者の絶縁状態は維持できる。その後、樹脂７にてポッティング又はトランスファーモールドし、パッケージ外形ができる。この結果、本発明である図１の半導体装置が完成する。上方から潰す方法として、一般的に平板による方法やローラーで万遍なく等圧を加えていく方法などがある。また、樹脂封止前のボンディングワイヤ６を上から外的圧力Ｐを加えて潰すことで、該ボンディングワイヤ６は概略でＭ字型のループを描く。該ボンディングワイヤ６の形状は、他に台形ループや三角ループ等もあるが、特に形状は限定されるものではない。
【００１５】
現在、一般的な半導体パッケージの厚さは、基板が０．２ｍｍ程度、半導体チップが０．１５ｍｍ程度、該半導体チップ上方の樹脂層が０．２５ｍｍ程度を有しているので、合計０．６ｍｍ程度である。ボンディングワイヤ６と半導体チップ２とが接触する場合、本発明では該半導体チップ２の上方にある樹脂の肉厚相当分のうち大部分を削減でき、従来の半導体パッケージ全体の厚さから０．２ｍｍ程度は削減が可能である。これにより半導体パッケージ全体の厚さが０．６ｍｍ程度から０．４ｍｍ程度まで薄型化できる。これは従来例のパッケージの全体の厚さを約３３％削減できることを示す。
【００１６】
以上より、図５に示すようなボンディングワイヤ６を形成することで、該ボンディングワイヤ６のループの最高点は半導体チップ２と接触するか、または接触するまでに至らない程度に近接する位置まで低い位置に形成できる。
【００１７】
従って、図１の高さＨ１と図６の高さＨ２とが等しくなるように形成（ボンディングワイヤ６上方の樹脂７の肉厚を不変に）すると、本発明（図１）は図６の高さＨ３に相当する分だけ樹脂７の肉厚は薄くなるといえる。
【００１８】
【発明の効果】
以上より、本発明の製造工程おいて、樹脂封止前に絶縁保護コーティング剤１０による絶縁被膜１１が各部位に形成され、その後上方から外的圧力Ｐを加えることでボンディングワイヤ６のループを潰し、該ボンディングワイヤ６と半導体チップ２とが接触するか、または接触するまでに至らない程度に近傍するように形成する。ボンディングワイヤ６と半導体チップ２とが接触した場合でも、絶縁被膜１１が保護しているため短絡不良を生じることはない。これにより、図１の高さＨ１と図６の高さＨ２とが等しいとき、本発明は図６の高さＨ３に相当する分だけ樹脂７の肉厚を薄くすることが可能となり、パッケージ全体の薄型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示すための断面図である。
【図２】本発明の製造方法の一実施の形態を示すための断面図である。
【図３】本発明の製造方法の一実施の形態を示すための断面図である。
【図４】本発明の製造方法の一実施の形態を示すための断面図である。
【図５】本発明の製造方法の一実施の形態を示すための断面図である。
【図６】従来例を示す断面図である。
【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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