(57)【要約】【課題】ワイヤボンド工程における半導体チップサイズの縮小に対する弊害を防止して、半導体チップサイズの縮小を実現する。【解決手段】半導体装置は、ダイパッド１７上に搭載され、周縁部に複数の電極パッド２２を有する半導体チップ１３と、外部端子２１に電気的に接続する複数のインナリード１８と、複数の電極パッド２２と、複数のインナリード１８とを接続する複数のワイヤ１５とを備える。半導体チップ１３のチップ辺における少なくとも一辺において、複数のワイヤ１５が、複数の電極パッド２２の各々にワイヤボンドされて形成された圧着ボール２６は、半導体チップ１３の一辺から中心に向かう向きに伸びるように形成されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイパッド上に搭載され、周縁部に複数の電極パッドを有する半導体チップと、
外部端子に電気的に接続する複数のインナリードと、
前記複数の電極パッドの各々と、該各々と対応する前記複数のインナリードの各々とを接続する複数のワイヤとを備え、
前記半導体チップのチップ辺における少なくとも一辺において、前記複数のワイヤの各々が、該各々と対応する前記複数の電極パッドの各々にワイヤボンドされて形成されたボールの各々は、前記半導体チップの前記一辺から中心に向かう向きに伸びるように形成されている、半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップの電極パッドとパッケージのインナリードとがワイヤボンドで接続される構造を有する半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
まず、従来の半導体装置の構造について図５及び図６を参照しながら説明する。
【０００３】
図５は、従来の半導体装置の構造を示す斜視図であり、図６は、従来の半導体装置の構造を示す断面正面図である。
【０００４】
図５及び図６に示すように、従来の半導体装置１１１は、主要部品として、セラミックパッケージ１１２、半導体チップ１１３、ガラス１１４、ワイヤ１１５、及び封止樹脂１１６を備えている。具体的には、セラミックパッケージ１１２の中央部には、半導体チップ１１３がＡｇペースト１２４を介して搭載されるダイパッド１１７が設けられている。また、ダイパッド１１７の外側には、矩形状のインナリード１１８が設けられており、該インナリード１１８は、パッケージ１１２内のビア１１９及びキャスタレーション１２０を経由して、外部端子１２１に接続されている。半導体チップ１１３は、ここでは例えばイメージセンサであり、中央の画素面まで光を透過すると共に画素面を保護するガラス１１４がその上部に接着材１２３を介して貼り付けられている。半導体チップ１１３の周縁部には、信号の入出力用の電極パッド１２２が複数設けられている。ワイヤボンドによって圧着ボール１２６を介して複数の電極パッド１２２に接合されたワイヤ１１５は、セラミックパッケージ１１２に設けられたインナリード１１８に接続されている。また、半導体チップ１１３とワイヤ１１５とを保護するために、セラミックパッケージ１１２の隙間の部分には封止樹脂１１６が充填されている。
【０００５】
次に、上記構造を有する従来の半導体装置の製造方法について、上記図５及び図６に加えて図７、図８を参照しながら説明する。図７、図８は、従来の半導体装置を製造する方法におけるワイヤボンド工程を説明するための図であって、図７はワイヤボンド時の正面図であり、図８は、ワイヤボンド後の平面図である。
【０００６】
まず、セラミックパッケージ１１２と半導体チップ１１３を用意する。具体的には、半導体チップ１１３は、中央部に接着材１２３を介して貼り付けられたガラス１１４を備えていると共に、周縁部に複数の電極パッド１２２を備えており、ウェーハ状態からダイシングにより個々にカットされているものである。
【０００７】
次に、ダイボンドでは、セラミックパッケージ１１２のダイパッド１１７にＡｇペースト１２４を塗布した後に、該Ａｇペースト１２４の上に半導体チップ１１３を押し付けることにより、セラミックパッケージ１１２に半導体チップ１１３を接着する。次に、ワイヤボンドでは、電極パッド１２２とインナリード１１８とをワイヤ１１５により接続する。
【０００８】
ここで、ワイヤボンドでは、最初にキャピラリ１２５から出たワイヤ１１５の一端に放電により作ったボールを電極パッド１２２に押し付けながら超音波振動を加えて圧着ボール１２６とするファーストボンド接合を行う。ファーストボンド接合を行った後は、ループ形成を行って、インナリード１１８にワイヤ１１５を押し付けながら超音波振動を加えてセカンドボンド接合を行う。その後、ワイヤ１１５を引きちぎり、再度キャピラリ１２５から出たワイヤ１１５の一端に放電によりボールを作って次の接続を行う。ワイヤボンド後は、ガラス１１４が貼り付けられた半導体チップ１１３とセラミックパッケージ１１２の側面外壁との空間に液状の封止樹脂１１６を流し込み、一定時間、加熱することにより、封止樹脂１１６を硬化させて、半導体装置１１１として完成する。
【特許文献１】特開昭５８−１０３１４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記従来の半導体装置の製造方法では、半導体チップ１１３にはガラス１１４が貼り付けられているために、ガラス１１４と電極パッド１２２との寸法関係は、ワイヤボンド工程において、キャピラリ１２５とガラス１１４とが干渉しないように、ガラス１１４と半導体チップ１１３に設けた電極パッド１２２との距離を一定以上にする必要があった。このように、電極パッド１２２の位置が半導体チップ１１３のサイズを決定する要因となって、半導体チップサイズの縮小を図ることができないという問題があった。
【００１０】
前記に鑑み、本発明の目的は、ワイヤボンド工程における半導体チップサイズの縮小に対する弊害を防止して、半導体チップサイズの縮小を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の半導体装置は、ダイパッド上に搭載され、周縁部に複数の電極パッドを有する半導体チップと、外部端子に電気的に接続する複数のインナリードと、複数の電極パッドの各々と、該各々と対応する複数のインナリードの各々とを接続する複数のワイヤとを備え、半導体チップのチップ辺における少なくとも一辺において、複数のワイヤの各々が、該各々と対応する複数の電極パッドの各々にワイヤボンドされて形成されたボールの各々は、半導体チップの一辺から中心に向かう向きに伸びるように形成されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、電極パッドが従来に比べて半導体チップの中心側に位置するように設けられているため、半導体チップの端から電極パッドの位置までの距離が一定であるとすると、電極パッドが従来に比べて半導体チップの中心側に近付いた分だけ、半導体チップの端を半導体チップの中心側にできる結果、半導体チップサイズを縮小できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態に係る半導体装置の構造について図１を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の構造を示す断面正面図である。なお、本発明の一実施形態に係る半導体装置の斜視図の構造は、上記図５に示した従来の半導体装置の斜視図の構造と同様であるため、ここでは同様の説明を繰り返さないが、後述するように、半導体チップのサイズが異なっている。
【００１５】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る半導体装置１１は、主要部品として、セラミックパッケージ１２、半導体チップ１３、ガラス１４、ワイヤ１５、及び封止樹脂１６を備えている。具体的には、セラミックパッケージ１２の中央部には、半導体チップ１３がＡｇペースト２４を介して搭載されるダイパッド１７が設けられている。また、ダイパッド１７の外側には、矩形状のインナリード１８が設けられており、該インナリード１８は、パッケージ１２内のビア１９及びキャスタレーション２０を経由して、外部端子２１に接続されている。半導体チップ１３は、ここでは例えばイメージセンサであり、中央の画素面まで光を透過すると共に画素面を保護するガラス１４がその上部に接着材２３を介して貼り付けられている。半導体チップ１３の周縁部には、信号の入出力用の電極パッド２２が複数設けられている。ワイヤボンドによって圧着ボール２６を介して複数の電極パッド２２に接合されたワイヤ１５は、セラミックパッケージ１２に設けられたインナリード１８に接続されている。また、半導体チップ１３とワイヤ１５とを保護するために、セラミックパッケージ１２の隙間の部分には封止樹脂１６が充填されている。
【００１６】
ここで、本実施形態における複数の電極パッド２２の各々の半導体チップ１３の中心に対する位置は、上記従来における複数の電極パッド１２２の各々の半導体チップ１１３の中心に対する位置と比較すると、半導体チップ１３の中心側に寄っている。言い換えると、半導体チップ１３における電極パッド２２とガラス１４までの距離Ｌは、従来における対応する距離と比較して短くなっている。このため、半導体チップ１３の端は、電極パッド２２が中心側に寄っている分だけ内側に設けられており、その結果、半導体チップ１３のサイズは、従来の半導体チップ１１３のサイズよりも小さくなっている。
【００１７】
次に、上記構造を有する本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図２〜図４を参照しながら説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る半導体装置を製造する方法におけるワイヤボンド工程で用いるキャピラリを説明するための図であって、（ａ）はその正面図及び断面図を示しており、（ｂ）は従来のキャピラリの正面図及び断面図を示している。図３及び図４は、本発明の一実施形態に係る半導体装置を製造する方法におけるワイヤボンド工程を説明するための図であって、図３はワイヤボンド時の正面図であり、図４は、ワイヤボンド後の平面図である。
【００１８】
まず、セラミックパッケージ１２と半導体チップ１３を用意する。具体的には、半導体チップ１３は、中央部に接着材２３を介して貼り付けられたガラス１４を備えていると共に、周縁部に複数の電極パッド２２を備えており、ウェーハ状態からダイシングにより個々にカットされているものである。
【００１９】
次に、ダイボンドでは、セラミックパッケージ１２のダイパッド１７にＡｇペースト２４を塗布した後に、該Ａｇペースト２４の上に半導体チップ１３を押し付けることにより、セラミックパッケージ１２に半導体チップ１３を接着する。次に、ワイヤボンドでは、電極パッド２２とインナリード１８とをワイヤ１５により接続する。
【００２０】
ここで、ワイヤボンドにおいて使用するキャピラリ２５は、図２（ａ）に示すように、方向により特異性を生じさせるために、位相によって厚さが異なっている。つまり、図２（ｂ）に示した従来で用いたキャピラリ１２５が中心軸に関して回転対称の形状を有しているのに対し、本実施形態における図２（ａ）に示したキャピラリは、位相により厚さが異なる形状を有している。そして、本実施形態では、キャピラリ２５における厚さの薄い側の端部１ａがガラス１４側に向くように、キャピラリ２５を用いてワイヤボンドを行う。このように、キャピラリ２５における厚さの薄い側の端部１ａがガラス１４側に向いており、ガラス１４側のキャピラリ２５の厚さが薄い分（図２（ｂ）に示す従来のキャピラリ１２５の対応する端部１ｂに対する本実施形態のキャピラリ２５の薄い側の端部１ａとの差分）、電極パッド２２を半導体チップ１３の中心側に近付けることが可能となる。
【００２１】
すなわち、ワイヤボンドでは、最初にキャピラリ２５から出たワイヤ１５の一端に放電により作ったボールを電極パッド２２に押し付けながら超音波振動を加えて圧着ボール２６とするファーストボンド接合を行う。このとき、キャピラリ２５の位相により厚さが異なる影響で、超音波振動の中心は、キャピラリ２５の中心ではなく一定量変位した位置である。このため、ワイヤボンド位置として狙うのは、電極パッド２２の中心ではなく、中心から外側にずれた位置であるから、この圧着ボール２６の形状も、外側から中心に伸びた形状となる。つまり、従来の圧着ボール１２６の形状が同心円状であったのに対し、本実施形態の圧着ボール２６は同一辺については外側から中心に向かって伸びる形状である。図４に示すように、ワイヤボンド位置がＡで示す線上にあるのに対して、圧着ボール２６の中心は、外側から中心に伸びているためにＢで示す線上となる。このＢは電極パッド２２の中心に一致させるのが望ましい。また、ＡとＢとの距離Ｃが、圧着ボール２６を偏芯させることにより、電極パッド２２を半導体チップ１３の中央側に寄せることができる量であり、ワイヤボンド位置の狙いをずらす量でもある。このワイヤボンド位置と圧着ボール２６の中心との距離Ｃは、キャピラリ２５の形状とボールサイズの影響を受けて変化するが、圧着ボール２６の直径の１割以上とすることができる。
【００２２】
次に、ファーストボンド接合を行った後は、ループ形成を行って、インナリード１８にワイヤ１５を押し付けながら超音波振動を加えてセカンドボンド接合を行う。このときも、超音波振動の中心は、キャピラリ２５の中心ではなく一定量変位した位置となるが、セカンドボンド接合は、ボールではなく線状のワイヤ１５を押し付ける動作であり、超音波振動の中心が変位しても、インナリード１８とキャピラリ２５との間に存在するのは厚さをもったワイヤ１５のみであるため、その存在位相にかかわらず接合に必要な超音波振動を加えることができるので、問題が生じることはない。
【００２３】
次に、セカンドボンド接合を行った後は、ワイヤ１５を引きちぎり、再度キャピラリ２５から出たワイヤ１５の一端に放電によりボールを作って次の接続を行う。その後、ガラス１４が貼り付けられた半導体チップ１３とセラミックパッケージ１２の側面外壁との空間に液状の封止樹脂１６を流し込み、一定時間、加熱することで封止樹脂１６を硬化させて、半導体装置１１として完成させる。
【００２４】
なお、以上において、パッケージ１２がセラミック型である場合について説明したが、本発明はその実施例に限定されるものではなく、リードフレーム型であっても、有機基板型であっても同様に実施可能である。
【００２５】
また、圧着ボール２６の伸びる方向は一方向であるため、電極パッド２２を半導体チップ１３の一辺のみに設けることが望ましいが、他の辺にも設ける構造であってもよい。
【００２６】
また、方向により特異性を生じさせるために、キャピラリ２５の形状を変更する必要があるが、結果的に圧着ボール２６の形状が半導体チップ１３の同一辺については外側から中心の向きに伸びるように形成できれば、キャピラリ２５の形状は種々変更可能である。
【００２７】
また、ワイヤボンドにおけるボールの接合を意図的に偏芯させて行う先行技術は存在しないが、偏芯させることが不都合であるからそれを防止する技術が上記特許文献１に開示されている。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の半導体装置は、半導体チップの電極パッドを半導体チップの中心側に近付けることができる構造であるため、半導体チップの小型化にとって有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体装置の構造を示す断面正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る半導体装置を製造する方法におけるワイヤボンド工程で用いるキャピラリを説明するための図であって、（ａ）はその正面図及び断面図を示しており、（ｂ）は従来のキャピラリの正面図及び断面図を示している。
【図３】本発明の一実施形態に係る半導体装置を製造する方法におけるワイヤボンド工程を説明するための図であって、ワイヤボンド時の正面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る半導体装置を製造する方法におけるワイヤボンド工程を説明するための図であって、ワイヤボンド後の平面図である。
【図５】従来の半導体装置の構造を示す斜視図である。
【図６】従来の半導体装置の断面正面図である。
【図７】従来の半導体装置を製造する方法におけるワイヤボンド工程を説明するための図であって、ワイヤボンド時の正面図である。
【図８】従来の半導体装置を製造する方法におけるワイヤボンド工程を説明するための図であって、ワイヤボンド後の平面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１１  半導体装置
１２  セラミックパッケージ
１３  半導体チップ
１４  ガラス
１５  ワイヤ
１６  封止樹脂
１７  ダイパッド
１８  インナリード
１９  ビア
２０  キャスタレーション
２１  外部端子
２２  電極パッド
２３  接着材
２４  Ａｇペースト
２５  キャピラリ
２６  圧着ボール
【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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