(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次ボンディング点において金属ワイヤが直接水平方向に折り曲げて引き出された後、２次ボンディング点に向けて配線されているとともに、前記１次ボンディング点における金属ワイヤの折り曲げ部上面には補強用の金属バンプがボンディングされていることを特徴とする半導体構造。
【請求項２】
基板上に実装された半導体チップの電極パッドに金属ワイヤを１次ボンディングした後、該１次ボンディングされた金属ワイヤを該１次ボンディング点においてそのまま直接水平方向に折り曲げて引き出し、所定の軌跡に沿って２次ボンディング点に向けて配線した後、２次ボンディング点にボンディングし、次いで、前記１次ボンディング点における金属ワイヤの折り曲げ部上面を覆って補強用の金属バンプをボンディングすることを特徴とするボンディング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１次ボンディング点における金属ワイヤにダメージを与えることなしにチップ面からのワイヤ高さを低くし、パッケージの薄型化、小型化を可能にした半導体構造とボンディング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に、フォワード法によってワイヤボンディングされた従来の半導体構造を示す。図において、１はプリント基板，フィルム基板，リードフレームなどの半導体チップ実装用の基板、２は基板１上に実装された半導体チップ、３は半導体チップ２の上面周縁に形成された電極パッド、４は基板１上に形成された配線用の電極パッド、５は電極パッド３，４間にフォワード法によってワイヤボンディングされた金線などの金属ワイヤである。
【０００３】
図５を参照して従来のフォワード法によるワイヤボンディング方法を説明すると、まず最初に、金属ワイヤ５を挿通したキャピラリー（図示せず）を半導体チップ２の電極パッド３の直上に位置させ、放電電極からの放電によりキャピラリー先端から突出した金属ワイヤの先端にボールを形成した後、キャピラリーを下降させて電極パッド３に押圧することにより、溶融したボールを電極パッド３に１次ボンディングし、次いで、キャピラリーを所定の軌跡に沿って基板１上の電極パッド４の直上まで移動させた後、該位置で電極パッド４に向けて下降させ、所定の圧力で押圧すると同時に超音波などを印加することにより、金属ワイヤ５をキャピラリー先端位置で電極パッド４に２次ボンディングするものである。
【０００４】
ところで、上記のようなボンディング方法においては、金属ワイヤ５に十分な接続強度を与えるため、金属ワイヤ５は、図示するように１次ボンディング位置で一度所定距離だけ垂直方向に立ち上がらせた後、２次ボンディング点に向けて折り曲げ配線する必要がある。このため、半導体チップ２の電極パッド３を１次ボンディング点とするフォワード法においては、チップ表面からのワイヤ高さｈが高くなり、完成後の半導体パッケージの厚さが厚くなってしまうという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
チップ表面からのワイヤ高さｈを低くするには、図６に示すように、金属ワイヤ５を垂直方向に立ち上げることなく、そのまま直接水平方向に折り曲げて配線してやればよい。
【０００６】
しかしながら、図６に示すように、金属ワイヤ５をそのまま直接水平方向に折り曲げて配線した場合、１次ボンディング点位置で金属ワイヤ５が急激に曲げられるため、折り曲げ部６に大きな力が作用し、金属ワイヤ５に大きなダメージを与え、接続強度などを弱めてしまうという問題が発生する。このため、従来においては図６のような配線構造を採用することができなかった。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、１次ボンディング点における金属ワイヤにダメージを与えることなしにチップ面からのワイヤ高さを低くし、パッケージの薄型化、小型化を可能にした半導体構造とボンディング方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は次のような手段を採用した。
すなわち、請求項１に係る半導体構造は、１次ボンディング点において金属ワイヤが直接水平方向に折り曲げて引き出された後、２次ボンディング点に向けて配線されているとともに、前記１次ボンディング点における金属ワイヤの折り曲げ部上面には補強用の金属バンプがボンディングされていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項２に係るボンディング方法は、基板上に実装された半導体チップの電極パッドに金属ワイヤを１次ボンディングした後、該１次ボンディングされた金属ワイヤを該１次ボンディング点においてそのまま直接水平方向に折り曲げて引き出し、所定の軌跡に沿って２次ボンディング点に向けて配線した後、２次ボンディング点にボンディングし、次いで、前記１次ボンディング点における金属ワイヤの折り曲げ部上面を覆って補強用の金属バンプをボンディングすることを特徴とするものである。
【００１０】
上記のような半導体構造ならびにボンディング方法を採用した場合、１次ボンディング点における金属ワイヤの折り曲げ部が金属バンプによって補強されているので、金属ワイヤにダメージを与えることがなくなる。このため、金属ワイヤを１次ボンディング点においてそのまま直接水平方向に折り曲げて配線することができ、チップ面からのワイヤ高さを低くして半導体パッケージの薄型化、小型化を図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
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に本発明に係る半導体構造の第１の実施の形態を示す。なお、前述した従来例と同一の部分には同一の符号を付して示した。
【００１２】
この第１の実施の形態は、１次ボンディング点において金属ワイヤ５を直接水平方向に折り曲げて引き出した後、２次ボンディング点に向けて配線するとともに、１次ボンディング点における金属ワイヤ５の折り曲げ部６の上面を覆って補強用の金属バンプ７をボンディングしたものである。
【００１３】
このような半導体構造とした場合、１次ボンディング点における金属ワイヤ５の折り曲げ部６の上面が金属バンプ７によって覆われ、補強されているので、１次ボンディング点で金属ワイヤ５をそのまま直接水平方向に折り曲げても、折り曲げ部６にダメージを与えることがなくなる。このため、１次ボンディング点で金属ワイヤ５をそのまま直接水平方向に折り曲げて配線することができ、接続強度などを弱めることなしにチップ面からのワイヤ高さｈを低くし、半導体パッケージの薄型化、小型化を図ることができる。
【００１４】
上記半導体構造を得るための本発明のボンディング方法について図２および図３を参照して説明する。
まず最初に、図２（ａ）に示すように、金線などの金属ワイヤ５を挿通したキャピラリー８を半導体チップ２の電極パッド３の直上に位置させ、放電電極９からの放電によりキャピラリー先端から突出した金属ワイヤ５の先端にボール１０を形成する。
【００１５】
次いで、図２（ｂ）（ｃ）に示すように、キャピラリー８を下降させ、溶融したボール１０を電極パッド３に押圧して溶着させた後、図２（ｄ）に示すように、キャピラリー８を水平方向に移動させ、２次ボンディング点たる基板１上の電極パッド４に向けて所定の軌跡に沿って配線する。
【００１６】
キャピラリー８が電極パッド４の直上に達したら、図２（ｅ）に示すように、再びキャピラリー８を下降させ、金属ワイヤ５を基板１上の電極パッド４に所定の圧力で押しつけながら超音波などを加えることにより、金属ワイヤ５を電極パッド４に２次ボンディングする。
【００１７】
次いで、図２（ｆ）に示すように、図示しないクランプによって金属ワイヤ５をつかんだ状態でキャピラリー８を上方へ引き上げることにより、金属ワイヤ５を引きちぎり、２次ボンディングを終了する。
【００１８】
上記のように通常のフォワード法によるワイヤボンディングを行った後、図３（ａ）に示すように、再びキャピラリー８を１次ボンディング点たる半導体チップ２の電極パッド３の直上に位置させ、放電電極９からの放電によりキャピラリー先端から突出した金属ワイヤ５の先端にボール１０を形成する。
【００１９】
そして、図３（ｂ）（ｃ）に示すように、キャピラリー８を下降させ、溶融したボール１０を電極パッド３に押圧して溶着した後、図３（ｄ）に示すように、図示しないクランプによって金属ワイヤ５をつかんだ状態でキャピラリー８を上方へ引き上げることにより、金属ワイヤ５を引きちぎり、金属バンプ７をボンディングする。このようにして、図１に示した本発明の半導体構造が完成する。
【００２０】
図４に、本発明に係る半導体構造の第２の実施の形態を示す。
この第２の実施の形態は、本発明の応用例を示すもので、前記第１の実施の形態と同様な構造において、金属ワイヤ５の折り曲げ部６の上面にボンディングされた金属バンプ７の上に、さらにもう一つ金属バンプ７をボンディングし、この最上段の金属バンプ７の上に、フリップチップ型の半導体チップ１１をその電極パッド１２が接触した状態で載せ、この状態で熱などを加えることにより、半導体チップ２上に半導体チップ１１をフリップチップ実装したものである。
【００２１】
このような構造とした場合、ワイヤボンディング構造とフリップチップ構造を備えた複合タイプの半導体装置を簡単に製造することができる。なお、金属バンプ７の積層段数は図示の２段に限られるものではなく、半導体装置の設計仕様に応じて決定されるものである。
【００２２】
なお、上記した各実施の形態は、半導体チップの電極パッドと基板上の電極パッド間を接続する場合を例にとって説明したが、ボンディング点はこれらの間に限定されるものではなく、基板上に実装された半導体チップ同士の電極バッド間を接続することもできる。この場合、前記補強用の金属バンプがボンディングされた電極パッドが１次ボンディング点、他の半導体チップの電極パッドが２次ボンディング点となる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、１次ボンディング点における金属ワイヤの折り曲げ部上面を覆うように補強用の金属バンプをボンディングしたので、１次ボンディング点において金属ワイヤをそのまま直接水平方向に引き出して配線することができる。このため、金属ワイヤのチップ面からのワイヤ高さを低くすることができ、半導体パッケージの薄型化、小型化を図ることができる。また、既設のワイヤボンディング装置を利用してボンディングを行うことができるので、設備投資が少なくて済み、コスト増を抑えながら半導体パッケージの薄型化、小型化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体構造の第１の実施の形態を示す略示側面図である。
【図２】（ａ）〜（ｆ）は本発明に係るボンディング方法の前半行程の説明図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は本発明に係るボンディング方法の後半行程の説明図である。
【図４】本発明に係る半導体構造の第２の実施の形態を示す略示側面図である。
【図５】従来の半導体構造を示す略示側面図である。
【図６】従来の半導体構造の問題点の説明図である。
【符号の説明】
１    基板
２    半導体チップ
３    半導体チップの電極パッド
４    基板の電極パッド
５    金属ワイヤ
６    １次ボンディング点における金属ワイヤの折り曲げ部
７    金属バンプ
８    キャピラリー
９    放電電極
１０  ボール
１１  フリップチップ型半導体チップ
１２  フリップチップ型半導体チップの電極パッド
【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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