(57)【要約】【課題】絶縁不良を防止した半導体装置を提供する。【解決手段】半導体チップ２がリードフレーム１上に搭載されている。ワイヤ４Ｂが半導体チップ２の電極２２Ｂとリードフレーム１との間に接続されている。また、半導体チップ２の裏面には、絶縁層６が設けられている。リードフレーム１は、例えばＣｕから構成されていて、その表面にワイヤボンダ可能で、かつ、マイグレーションの発生しにくいＡｕ又はＰｄ薄膜層１４が設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電部材と、表面側に電極が設けられると共に裏面側が前記導電部材の表面と対向するように前記導電部材上に搭載されるチップ部品と、前記チップ部品の電極と前記導電部材との間にワイヤボンダされたワイヤと、前記チップ部品の裏面と前記導電部材の表面との間に設けられた絶縁層と、前記導電部材の表面に設けられたワイヤボンダ可能な薄膜層と、を備えた半導体装置において、
前記薄膜層が、金又はパラジウムから構成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記導電部材が、外部接続用のリードが設けられたリードフレームから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記導電部材が、互いに独立した複数の電極層、又は、前記電極層の表面側に席相された導電パターン層、から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に係り、特に、導電部材と、表面側に電極が設けられると共に裏面側が前記導電部材の表面と対向するように前記導電部材上に搭載されるチップ部品と、前記チップ部品の電極と前記導電部材との間にワイヤボンダされたワイヤと、前記チップ部品の裏面と前記導電部材の表面との間に設けられた絶縁層と、前記導電部材の表面に設けられたワイヤボンダ可能な薄膜層と、を備えた半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上述した従来の半導体装置について、図１及び図７を参照して以下説明する。同図に示すように、半導体装置は、導電部材としての銅（Ｃｕ）から構成されたリードフレーム１と、半導体チップ２（チップ部品）と、封止部材３と、ワイヤ４Ａ、４Ｂ、４Ｃと、を備えている。リードフレーム１は、外部接続用の例えば３つのリード１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃと、半導体チップ２を搭載する搭載部１２と、が設けられている。搭載部１２は、リード１１Ａと一体に設けられている。また、リードフレーム１は、後述するワイヤボンダが行えるように表面側に銀（Ａｇ）から構成されるＡｇ薄膜層１３（図７）が設けられている。
【０００３】
半導体チップ２は、表面に例えば３つの電極２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃが設けられている。半導体チップ２は、裏面がリードフレーム１の表面と対向するようにリードフレーム１上に搭載されている。封止部材３は、樹脂などから構成され、リード１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの先端を外部に露出させた状態でリードフレーム１、半導体チップ２及びワイヤ４Ａ、４Ｂ、４Ｃを封止する。
【０００４】
また、半導体装置は、半導体チップ２の電極２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃとリードフレーム１の表面とにワイヤボンダされ、半導体チップ２とリードフレーム１とを電気的に接続する金属製のワイヤ４Ａ、４Ｂ、４Ｃを備えている。ワイヤ４Ａは、リード１１Ａと電極２２Ａとを接続している。ワイヤ４Ｂは、リード１１Ｂと電極２２Ｂとを接続している。ワイヤ４Ｃは、リード１１Ｃと電極２２Ｃとを接続している。
【０００５】
上述したように図１に示すように、搭載部１２がリード１１Ａと一体に設けられている。このため、搭載部１２の電位は、リード１１Ａに接続されている電極２２Ａの電位（例えば電源電圧）と等しくなる。一方、半導体チップ２の裏面の電位は、電極２２Ｂの電位（例えば接地電位）と等しくなることがある。このため、半導体チップ２の裏面をリードフレーム１の搭載部１２上に直接、載せるとショートが発生してしまう。そこで、図７に示すように、リードフレーム１と半導体チップ２との間に絶縁シート５を設けていた。しかしながら、上述した半導体装置は、絶縁不良が多い、という問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、絶縁不良を防止した半導体装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上述した絶縁不良の原因を鋭意探求したところ、図７中のＸ部に示すように、半導体チップ２に電流を流すとこの半導体チップ２に生じる電界によってＡｇ薄膜層４が引っ張られてＡｇ薄膜層４が半導体チップ２の側面に沿って上方に移動するマイグレーションが発生し、このマイグレーションが絶縁シート５を超えて移動することにより、リードフレーム１と半導体チップ２とがショートして絶縁不良が生じる、ということを見出した。そこで、本発明者らは、このようなマイグレーションの発生を防止するため種々の金属で構成した薄膜層を形成して試験したところ、金又はパラジウムで構成した薄膜層がマイグレーションを発生しにくいことを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち、請求項１に記載した本発明は、導電部材と、表面側に電極が設けられると共に裏面側が前記導電部材の表面と対向するように前記導電部材上に搭載されるチップ部品と、前記チップ部品の電極と前記導電部材との間にワイヤボンダされたワイヤと、前記チップ部品の裏面と前記導電部材の表面との間に設けられた絶縁層と、前記導電部材の表面に設けられたワイヤボンダ可能な薄膜層と、を備えた半導体装置において、前記薄膜層が、金又はパラジウムから構成されていることを特徴とする半導体装置に存する。
【０００９】
請求項２記載の発明は、前記導電部材が、外部接続用のリードが設けられたリードフレームから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置に存する。
【００１０】
請求項３記載の発明は、前記導電部材が、互いに独立した複数の電極層、又は、前記電極層の表面側に席相された導電パターン層、から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置に存する。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように請求項１〜３記載の発明によれば、導電部材の表面にマイグレーションを発生させない金又はパラジウムから成る薄膜層を設けているので、マイグレーションに起因する絶縁不良を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
第１実施形態
以下、第１実施形態における本発明の半導体装置について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、第１実施形態における本発明の半導体装置を示す表面図である。図２は、図１の半導体装置のＩ−Ｉ線断面図である。同図に示すように、半導体装置は、リードフレーム１（導電部材）と、半導体チップ２（チップ部品）と、封止部材３と、ワイヤ４Ａ、４Ｂ、４Ｃと、を備えている。リードフレーム１は、外部接続用の例えば３つのリード１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃと、半導体チップ２を搭載する搭載部１２と、が設けられている。
【００１３】
搭載部１２は、リード１１Ａと一体に設けられている。また、リードフレーム１は、銅（Ｃｕ）合金などから構成されていて、その表面１３に金（Ａｕ）又はパラジウム（Ｐｄ）からなる薄膜層としてのＡｕ又はＰｄ薄膜層１４（図２）が形成されている。Ａｕ又はＰｄは、ワイヤ４Ａ、４Ｂ、４Ｃとのワイヤボンダが可能であり、かつ、マイグレーションが発生しにくい材料である。
【００１４】
半導体チップ２は、表面に例えば３つの電極２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃが設けられている。半導体チップ２は、その裏面がリードフレーム１の表面と対向するように、リードフレーム１上に搭載されている。封止部材３は、樹脂などから構成され、リード１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの先端を外部に露出させた状態でリードフレーム１、半導体チップ２及びワイヤ４Ａ、４Ｂ、４Ｃを封止する。
【００１５】
ワイヤ４Ａ、４Ｂ、４Ｃは、半導体チップ２の電極２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃとリードフレーム１の表面とにワイヤボンダされ、半導体チップ２とリードフレーム１とを電気的に接続する金属製の部材である。ワイヤ４Ａは、リード１１Ａと電極２２Ａとを接続している。ワイヤ４Ｂは、リード１１Ｂと電極２２Ｂとを接続している。ワイヤ４Ｃは、リード１１Ｃと電極２２Ｃとを接続している。ワイヤ４Ａ、４Ｂ、４Ｃは、超音波ボンディングなどによって接続される。
【００１６】
また、半導体装置は、半導体チップ２とリードフレーム１との間に絶縁層６（図２）が設けられている。なお、絶縁層６の材料としては、感光性ポリイミド、非感光性ポリイミド、感光性ポリベンゾオキサザール、非感光性ポリベンゾオキサザール或いは非導電性ポジレジストなどを用いる。絶縁層６は、半導体チップ２とリードフレーム１との絶縁を確保できる厚さに設けられている。そして、絶縁層６は、その厚さが１０μｍ以内と薄く設けられている。
【００１７】
このように、絶縁層６が、その厚さが１０μｍ以内、例えば３μｍとなるように設けているので、ワイヤ４Ａ、４Ｂ、４Ｃをワイヤボンダの際に半導体チップ２の上下移動を１０μｍ以内と小さくすることができ、ワイヤ４Ａ、４Ｂ、４Ｃのダメージを防ぐことができる。
【００１８】
上述した半導体装置によれば、リードフレーム１の表面１３にＡｕ又はＰｄから成るＡｕ又はＰｄ薄膜層１４が設けられている。Ａｕ又はＰｄ薄膜層１４は、半導体チップ２に生じる電界によって半導体チップ２の側面に沿って移動するマイグレーションが生じにくい。このため、ワイヤ４Ａ、４Ｂ、４Ｃのダメージを防ぐために絶縁層６を１０μｍ以内と非常に薄く設けても、リードフレーム１の表面１３に設けられたＡｕ又はＰｄ薄膜層１４のマイグレーションに起因して半導体チップ２とリードフレーム１とがショートする絶縁不良を防止することができる。
【００１９】
第２実施形態
次に、第２実施形態における本発明の半導体装置について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、第２実施形態における本発明の半導体装置を示す断面図である。図４（Ａ）は図３に示す電極パッケージ７の表面図であり、図４（Ｂ）は図３に示す電極パッケージ７の裏面図であり、図４（Ｃ）は図４（Ａ）のＩＩ−ＩＩ線断面図である。なお、同図において、図１及び図２について上述した第１実施形態の半導体装置と同等の部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。なお、図３は複数の半導体装置を一体形成した状態であり、切断線Ｓに沿って切断して個々の半導体装置を切り出す。
【００２０】
同図に示すように、半導体装置は、電極パッケージ７と、半導体チップ２と、封止部材３と、ワイヤ４と、を備えている。電極パッケージ７は、図４に示すように、板状樹脂７１を有している。この板状樹脂７１内には、同一形状の複数の独立した導電部材としての電極層７２がマトリクス状に並べて、樹脂封止されている。また、この電極層７２は、板状樹脂７１の両板面である表面及び裏面から露出するように、樹脂封止されている。さらに、電極層７２は、板状樹脂７１の表面から裏面に向かうに従って、断面積が大きくなるように形成されている。
【００２１】
電極層７２は、図３及び図４（Ｃ）に示すように、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル・コバルト（Ｎｉ・Ｃｏ）又はＣｕ合金を電着した導電層７２Ａと、導電層７２Ａの裏面に形成された半田乗りの良いＡｕ又は錫（Ｓｎ）から成るＡｕ又はＳｎ薄膜層７２Ｂと、表面側に形成されたＡｕ又はＰｄから成る薄膜層としてのＡｕ又はＰｄ薄膜層７２Ｃと、から構成されている。上記Ａｕ又はＰｄはワイヤ４とのワイヤボンダが可能であり、かつ、マイグレーションが生じにくい材料である。上記Ａｕ又はＳｎ薄膜層７２Ｂには、図３に示すように、半田などの導電材料を付着して、ボール状の導電端子７３が設けられている。
【００２２】
半導体チップ２は、図３に示すように、表面に例えば電極２２が設けられている。半導体チップ２は、裏面が電極層７２の表面と対向するように、電極パッケージ７上に搭載されている。封止部材３は、樹脂などから構成され、電極パッケージ７の裏面を露出させた状態で電極パッケージ７、半導体チップ２及びワイヤ４を封止する。ワイヤ４は、上記電極２２と電極層７２とを接続している。また、半導体装置は、半導体チップ２と電極層７２との間に絶縁層６が設けられている。絶縁層６は、第１実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００２３】
上述した半導体装置によれば、電極層７２の表面にＡｕ又はＰｄから成るＡｕ又はＰｄ薄膜層７２Ｃが設けられている。Ａｕ又はＰｄ薄膜層７２Ｃは、半導体チップ２に生じる電界によって半導体チップ２の側面に沿って移動するマイグレーションが生じることがない。このため、ワイヤ４Ａ、４Ｂ、４Ｃのダメージを防ぐために絶縁層６を１０μｍ以内と非常に薄く設けても、電極層７２の表面１３に設けられたＡｕ又はＰｄ薄膜層７２Ｃのマイグレーションに起因して半導体チップ２と電極層７２とがショートする絶縁不良を防止することができる。
【００２４】
第３実施形態
次に、第３実施形態における本発明の半導体装置について、図５及び図６を参照して説明する。図５（Ａ）は第３実施形態における本発明の半導体装置を示す表面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図６（Ａ）は図５に示す電極パッケージ７の表面図であり、図６（Ｂ）は図５に示す電極パッケージ７の裏面図であり、図６（Ｃ）は図６（Ａ）のＩＶ−ＩＶ線断面図である。なお、同図において、図１〜図４について上述した第１及び第２実施形態の半導体装置と同等の部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００２５】
同図に示すように、半導体装置は、電極パッケージ７と、半導体チップ２と、封止部材３と、ワイヤ４と、を備えている。電極パッケージ７は、図６に示すように、半導体チップ２が搭載されると共に半導体チップ２と電気的に接続される導電部材としての導電パターン層７４と、この導電パターン層７４の裏面側に積層して設けられ、同一形状の複数の独立した電極材からなる電極層７２とを備えている。この導電パターン層７４及び電極層７２とは板状樹脂７１内に封止され、この板状樹脂７１の表面から導電パターン層７４が露出し、この板状樹脂７１の裏面から電極層７２が露出している。
【００２６】
導電パターン層７４は、図６（Ｃ）に示すように、Ｎｉ、Ｎｉ・Ｃｏ又はＣｕ合金を電着した導電層７４Ａと、導電層７４Ａの表面に積層されたＡｕ又はＰｄから成る薄膜層としてのＡｕ又はＰｄ薄膜層７４Ｂと、から構成される。Ａｕ又はＰｄは、ワイヤ４とのワイヤボンダが可能であり、かつ、マイグレーションが生じにくい材料である。また、電極層７２は、その裏面側に形成された半田乗りの良いＡｕ又はＳｎ薄膜層と、このＡｕ又はＳｎ薄膜層の表面側に積層して形成されたＮｉ、Ｎｉ・Ｃｏ又はＣｕ合金を電着したＮｉ、Ｎｉ・Ｃｏ又はＣｕ薄膜層とから構成される。また、電極層７２の裏面には、半田などの導電材料を付着して、ボール状の導電端子７３（図５（Ｂ））が設けられている。
【００２７】
半導体チップ２は、第２実施形態と同様に、表面に例えば電極２２が設けられている。半導体チップ２は、その裏面が導電パターン層７４の表面と対向するように、電極パッケージ７上に搭載されている。封止部材３は、樹脂などから構成され、電極パッケージ７の裏面を露出させた状態で電極パッケージ７、半導体チップ２及びワイヤ４を封止する。ワイヤ４は、導電パターン層７４と電極２２とを接続している。また、半導体装置は、半導体チップ２と電極パッケージ７との間に絶縁層６が設けられている。絶縁層６は、第１及び第２実施形態と同様なため、ここではその詳細な説明は省略する。
【００２８】
上述した半導体装置によれば、導電パターン層７４の表面にＡｕ又はＰｄから成るＡｕ又はＰｄ薄膜層７４Ｂが設けられている。Ａｕ又はＰｄ薄膜層７４Ｂは、半導体チップ２に生じる電界によって半導体チップ２の側面に沿って移動するマイグレーションが生じることがない。このため、ワイヤ４Ａ、４Ｂ、４Ｃのダメージを防ぐために絶縁層６を１０μｍ以内と非常に薄く設けても、導電パターン層７４の表面に設けられたＡｕ又はＰｄ薄膜層７４Ｂのマイグレーションに起因して半導体チップ２と導電パターン層７４とがショートする絶縁不良を防止することができる。
【００２９】
また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態における本発明の半導体装置を示す表面図である。
【図２】図１の半導体装置のＩ−Ｉ線断面図である。
【図３】第２実施形態における本発明の半導体装置を示す断面図である。
【図４】図４（Ａ）は図３に示す電極パッケージの表面図であり、図４（Ｂ）は図３に示す電極パッケージの裏面図であり、図４（Ｃ）は図４（Ａ）のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図５】図５（Ａ）は第３実施形態における本発明の半導体装置を示す表面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図６】図６（Ａ）は図５に示す電極パッケージの表面図であり、図６（Ｂ）は図５に示す電極パッケージの裏面図であり、図６（Ｃ）は図６（Ａ）のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図７】従来の半導体装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１      リードフレーム（導電部材）
２      半導体チップ（チップ部品）
４      ワイヤ
４Ａ    ワイヤ
４Ｂ    ワイヤ
４Ｃ    ワイヤ
６      絶縁層
１１Ａ  リード
１１Ｂ  リード
１１Ｃ  リード
１４    Ａｕ又はＰｄ薄膜層（薄膜層）
２２    電極
２２Ａ  電極
２２Ｂ  電極
２２Ｃ  電極
７２    電極層（導電部材）
７２Ｃ  Ａｕ又はＰｄ薄膜層（薄膜層）
７４    導電パターン層（導電部材）
７４Ｂ  Ａｕ又はＰｄ薄膜層（薄膜層）
【図１】
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【図２】
2009076822.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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