JP2003303844A - 半導体構造およびボンディング方法 - Google Patents

半導体構造およびボンディング方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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装置のワイヤボンディン
グ構造とワイヤボンディング方法を提供する。 【解決手段】 半導体チップ２の電極パッド３を１次ボ
ンディング点、基板１上の電極パッド４を２次ボンディ
ング点として金属ワイヤ５がフォワード法によってワイ
ヤボンディングされた半導体装置のワイヤボンディング
構造において、基板１上に実装された半導体チップ２の
電極パッド３に金属ワイヤ５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５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、基板１上の電極パッド４に２次ボン
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をボンディングする。

Description

【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金属ワイヤをてそのま
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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 志信 東京都羽村市栄町３丁目１番地の５ 株式 会社カイジョー内 (72)発明者 安田 玉成 東京都羽村市栄町３丁目１番地の５ 株式 会社カイジョー内 Ｆターム(参考） 5F044 CC05 EE13 EE14

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
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