JPH02185049A - 半導体素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は画像認識用標識を有する半導体素子に関する。

［従来の技術〕 半導体素子（＃−導導体チップ上の電極と外部リードと
の間を電気的に接続するためのり−ドａｌｆＭは、周知
の自動ワイヤボンダによってワイヤボンディングされる
。

［発明が贋決しようとする課題〕 ワイヤボンディングにおいて、リード細線全半導体チッ
プ上の電極と外部リードとの間に正確に接続するために
は、ワイヤボンダのボンディングヘッド（リードｍ線を
加圧する部分）全半導体チップ上の電極に正確に配置す
ることが１要である。

従来、整流ダイオードのような電極が比較的大面積の半
導体チップでは、リードフレームの支持板上に半導体チ
ップを正確に位置決めして固着し、このリードフレーム
を所定ピッチで間欠的に搬送して半導体チップ上の電極
をボンディングへッドの下方に正確に配置させることで
それを実現していた。ところが、上記の方法によると、
支持板上の半導体チップの位置決め精度がその！まワイ
ヤボンディングの接続精度【ボンディング精度）となる
ため、精度の高いワイヤホンデイングラ行うことが困難
である。したがって、半導体チップが小形化しｆｃ場合
やリード細線を半導体チップの一方の側に片寄った位置
にワイヤボンディングするような場合にボンディングの
位置精度が不十分になることがある。また、半導体チッ
プを認識セずにワイヤボンデインクを行うｆｃめに、何
らかの霧出によジ半導体テップが固着されなかった支持
板に対しても不要なワイヤボンディングが施されること
になシ、生産性の点で不利である。上記問題を解決する
には画像認識機能を有するワイヤボンダを使用する方法
が考えられる。即ち、半導体チップ上に設けられた画像
認識用標識を予め記憶させた画像データとをパターンマ
ツチラグにＪシ認識することにより半導体チップの位置
を検出してからワイヤボンディングする方法である。こ
の方法によれば、接続精度の高いワイヤボンディングが
可能となるし、チップの固着されていない支持板に対し
てワイヤボンディングが施されることもない。ところで
、半導体チップの支持板への固着ｔ−量産化した場合、
半導体チップか支持板の標準位置に対して回転方向に偏
位して固着されることがある。この場合、画像認識用標
識も回転方向に偏位する。ところで単一電極の整流ダイ
オードテップ等ではワイヤボンディング位置が正しけれ
ば上記回転方向の偏位なワイヤボンディングにさけど支
障を来たさない。したかつて、回転方向の偏位のみの半
導体テップではワイヤボンディングが施されるのが望ま
しい。しかしながら、従来一般に使用されている「◇」
形状の画像認識用標識では回転方向に偏位すると画像認
識ができないために、ワイヤボンディングが行えなくな
ることがあった。もちろん、半導体チップの回転方向で
の位置検出も行えば画像認識が可能となるが、認識時間
が長くなりワイヤボンデインクの高速化の点で不利であ
る。

そこで、本発明の目的は、回転方向の偏位が発生した場
合であっても画像認識によってワイヤボンディングする
ことができる半導体素子を提供することにある。

ｃ諌躍を解決するための手段〕 上記目的を達成するための本願の第１番目の発明は、半
導体基体の一方の主面にリード細線を接続するための金
属電極が形成されており、該金属電極が画像認識用標識
を備えており、該画像認識用標識は平面的に見て円環状
パターン又は切欠領域を有する略円環状パターンに形成
されてお夛、前記金ａ’ｇ極は平面的に見て前記画像認
識用標識の内側と外側との両方に設けられていることｔ
−特徴とする半導体素子に係わるものである。

上記目的を達成するための本願の第２番目の発明は、半
導体基体の一方の主面に金属電極が形成されておシ、前
記金属電極が画像認識用標識を備えており、前記画像認
識用標識は前記金属電極の中央部に位置するとともに円
形又は略円形ヌは略円環状の平面形状を有しており、前
記金属電極の前記画像認識用標識の一方の外側部分と他
方の外側部分とがリード細線の接続領域とされているこ
とを特徴とする半導体素子に係わるものである。

［作　用］ 第１１１目の発明の＃！−導体素子の画像認識用標識は
円環状パターン又は略円環状パターンを有する。

したがって、半導体素子が支持板等に対して回転方向に
偏位して固着された場合であっても、画像認識用標識を
円環状の画像としてとらえることができる。このため、
回転方向の偏位が生じてもワイヤボンディングに支障の
ない半導体素子の場合に画像認識機能を有するワイヤボ
ンダを使用して高速かつ「認識不可能ｊの少ないワイヤ
ボンディングを行える。また、画像認識機能１識の内側
１領域と外側領域との両方にポンディングパッドとして
機能する電極が存在するため、画像認識用標識を設けた
ことによる電極の実効面積の低下は実質的にない。また
、′半導体素子の欠落も当然検出されるので、半導体素
子の欠落している支持板に不要なワイヤボンディングを
行うことがない。

第２番目の発明の半導体素子では、画像認識用標識の平
面形状が円形又は略円形又は円環状となっているから、
回転方向に偏位した場合でも画像認識用標識を円形又は
円環状の画像として識別できる。従つ℃、半導体素子が
支持板に対して回転方向に曲って固定された場合でも高
速かつ「認識不可能ｊの少ない画像認識を行５ことがで
きる。

更に画１象認識用標識が金属電極の略中央部に配置さ７
−［ており、画像認識用標識の周囲の金属電極をリード
細線の接続部分として利用できる。したがって、リード
細線を画像認識用標識の両側に位置精度良く接続でき、
これらのリード細線及び半導体素子内の電流分布が良好
となｐ、許容通電電流値の増大が良好に達成できる。

〔第１の実施例〕 次に、第１図〜第６図を参照して本発明の第１の実施例
に係わる整流素子及びその製造方法を説明する。

第２図に示すように、ダイオードテップ１１は、ｎ影領
域１とｎ影領域２とｐ影領域６とから成るシリコン半導
体基体４の一方の主面にアノード電極（第７の主電極）
５を有し、他方の主面にカソード電＠！（第２の生′！
ｌＬ極）６を有する。アノード電極５及びカソード電極
６ｒ／ｉいずれも略正四角形の平面形状を有しておシ、
それぞれ縁部を除い℃半導体基体４の一方の主面及び他
方の主面のほぼ全面に形成されている。アノード電極５
はアルミニウム電極から成っておシ、後述のようにリー
ド細線が接続される。カソード電極６はチタンとニッケ
ルの二層電極から成っており、支持板の一方の主面に固
着される。本実施例の従来例と異なる点は、アノード電
極５に画像認識用標識７が形成されていること、及び画
像認識用標Ｒ７の平面形状にある。画像認識用標識７は
、半導体基体４の一方の主面にアノード電極５を形成セ
ずに、半導体基体４の一方の主面を露出させた非電極部
分から成る。本実施例の画像認識用標識７は、アノード
電極５を真空蒸着によって全面に形成した後にエツチン
グ等でアノード電極５の一部を除去することによって形
成されている。第１図に示すように、画像認識用標識７
はアノード電極５のほぼ中央部、即ち半導体基体４のほ
ぼ中央部に形成されており、略円環状の平面形状を有す
る。但し、画像認識用標識７は完全に閉じた円環状パタ
ーンとはなっておらず、切欠領域を有する円環状パター
ンになっている。円環状パターンの切欠領域は了ノード
電極５の残存部８である。したがって、画像認識用標識
７はアノード電極５の残存部８で分断されている。アノ
ード電極５は画像認識用標識７の内［１１１１と外側と
の両方に形成されておシ、両者は残存部８で電気的に接
続されている。

次に、この画像認識用標識７を用いてワイヤボンディン
グする方法を説明する。第６図は自動ワイヤボンディン
グの構成を概念的に示す。この自動ワイヤボンダは、ダ
イオードテップ１１の固着された支持板９を載置するボ
ンディングステージ１０と、照明装置１２と、白黒ＴＶ
左カメラ６と、ボンディングツール１４と、移動機構１
５と、画像読取装置１６と、コンピュータ１７とから成
る。

移動機構１５は、照明装置１２、カメラ１３、ツール１
４を支持し、ステージ１ｏに相対的に移動自在であり、
周辺装置を伴っ℃いるコンピュータ１７の制御によっ℃
目的位置へ移動する。

ワイヤボンディングを行うには、まず、第５図に示すよ
うに支持板９と外部リード２４とがら成る七ンタタップ
型整流素子用のリードフレーム１８を用意し、ダイオー
ドチップ１１を支持板９上に固着する。次に、リードフ
レーム１８をボンデイシダステージ１００所定位置にセ
ットする。ＴＶ右カメラ３Ｉ′ｉ、予めの設定にょ勺、
画像認識によシ決定すべき基準点を確実に含む第１図で
点線で囲んで示す領域２０を写し出す。なお、第１図で
はダイオ−トチソゲ１１が標準位置に対して縦、横及び
回転方向に偏位している場合を描いている。

そしてこのアナログ画像データは、画像読取装置１６に
おいて、Ａ−Ｄ変戻されて２５６階調のディジタル画像
データに変換され、更に所定のしきい値によって２値化
されて２値化画像データとして画像読取装置１６内のメ
モリに入方される。コンピュータ１７には、第３図に示
すような標準バターフ２１が比較用の２値化画像データ
として予め格納されている。コンピュータ１７／ｒｉパ
ターンマツチングのための所定の手順に基づいて画像デ
ータの演算を行い、第１図の領域２０の２値化画像（図
示は省略］の中から標準パターン２１とほぼ合致する領
域２２を見つけ出す（所定の合致率以上となる領域を見
出したとき、一致したものと見なす）。

第４図は、パターンマツチングしたと認識された領域２
２の２値化画像２３を模式的に示すものである。半導体
基体４が露出して成る画像認識用標識７はほぼ確実に「
黒コ画素、アルミニウム電極から成る７ノード電極はほ
ぼ確実に「白」画素となるようにしきい値が決定されて
いる。画像認識用標識７が閉環状でないため、２値化画
像データ２１と２６の合致率はあまり高くならないが、
実用上問題［はならない。

こうしてボンディングステージ上における基準点（例え
ば領域２２の中心点ンの位置（Ｘ、Ｙ座標］が正確に決
定される。基準点が決定されると、了ノード電極５の位
置が決定されたことになり、了ノード電極５中のボンデ
ィング位＃（リード細線１９を接続する位置）は、予め
設定しである基準点からの位置関係から相対的に算出及
び決定され、コンピュータ１７のメモリにボンディング
位置データとして入力される。また、外部リード２４へ
のボンディング位置け、決定された基準点の位置から相
対的に算出及び決定されコンピュータ１７にボンディン
グ位置データとしてメモリされる。外ｆｆ１ＭＪ−ド２
４へのボンディング位置は、支持板９に対するダイオー
ドチップ１１の固着位置のバラツキの影＃を受けて精度
が低い。しかし、外部リード２４のポンディングパッド
は比較的大きい面積を有するので、ダイオードチップ１
１の位置ずれによる影響は無視できる程度である。もち
ろん、外部リード２４のボンディング位置も画像認識で
決定するようにしてもよい。また、基準点の領域２０か
らの位置ずれを算出し、外部リード２４のボンディング
位置データを修正してもよい。このようにしてボンディ
ング位置が決定されたら、コンピュータ１７はボンディ
ング位置のデータを参照しつつ所定のワイヤボンディン
グ動作を行う指令を出し、第５図に示すようにリード細
線１９の一端をアノード電極５のほぼ中央、他端？外部
リード２４のポンディングパッドに接続する。

本実施例は以下の効果を有する。

（１）画像認識用標識７が円環状の平面形状となってい
るため、ダイオードチップ１１が支持板９に対して回転
方向に偏位して固着された場合でも、画像認識用標識７
を円環状の画像としてとらえることができる。したがっ
て、画像認識用標識７の回転方向の偏位により工画像認
識が行えなくなる問題は解消されている。

（２）画像認識用標識７がアノード電極５に形成されて
いるので、画像認識用標識７を設けたことによシダイオ
ードチツプ１１が大型化することがない。

１３１　　画像認識用標識７がアノード電極５を部分的
に形成しない領域から成るので、製造工程を煩雑化する
ことなく画像認識用標識７を設けることができる〇 （４）　アノード電極５は画像認識用標識７の内側領域
と外側領域とを有し、２つの領域が残存部８を介して電
気的に接続されており、動領域が電極として良好に動作
する。したがって、アノード電極５の実働面積が大ぎく
、電流分布等の電気的特性が良好に得られる。例えば、
円形の画像認識用標識であっても、上記ｆｉ＋の効果は
得られる。しかしながら、アノード電極５の面積が減少
するし、電気的特性が低下するから望ましくない。なお
、残存部８を形成しない場合であっても上記の２つの領
域はｐ影領域６を介して電気的に導通する。

しかしながら、良好な電気的特性を得るためには、残存
部８を設けるのが望ましい。

（５）　　ダイオードチップ１１が欠落している支持板
９に対して不要なワイヤボンディングが行われることは
ない。

〔第２の実施例〕 次に、！７１に〜第１２図を８服して本発明の第２の実
施例に係わる整流素子及びその製造方法？説明する。

第８図に示すように、この実施例のダイオードチップ７
１は、シリコン半導体基体４と、アノード電Ｉ＆！５と
、カソード電極６とを有する。アノード電極５は半導体
基体４の一方の主面の縁部を除いたほぼ全面に形成され
たアルミニウム電極から成る。カソード電極６は半導体
基体４の他方の主面の縁部を除いたけぼ全面に形成され
ておυ、チタンとニッケルの２層電極から成る。半導体
基体４けカソード電！６側から順にｎ影領域１と、ｎ影
領域２と、ｐ影領域３とから成る。

アノード電極５には、本発明に基づく画像認識用標識７
が形成されている。第７図及び第８図から明らかなよう
に、画像認識用標識７は半導体基体４の一方の主面にア
ノード電極５が部分的に形成されなかった非電他領域で
あジ、半導体基体４の表面が円形状に露出した部分であ
る。本実施例では、アノード電極５を真空蒸着で形成す
る際に、ｒｌｔ定パターンのマスクを用いて画像認識用
標識７に対応する領域に真空蒸着を施さないことによっ
て画像認識用標識７を形成した。しかし、画像認識用標
識７はアノード電極５を半導体基体４の一方の主面の全
体に形成した後に、アノード電極５の一部をエツチング
等で部分的に除去して形成してもよい。

次に、画像認識用標識７を用いてワイヤボンディングす
る方法について説明する。

自動ワイヤボンダは、第１の実施例と同様に第６図に示
すものを使用する。ワイヤボンディングを行う際には、
第８図に示すダイオードチップ１１が第１１図の支持板
９の上に固着されたリードフレーム（但し、リード細線
１９ａ、１９ｂの接続されていないもの）１８を第６囚
のボンディングステージ１０の所定位置にセットする。

ＴＶ右カメラ３は予めの設定により、画像認識によって
決定すべき基準点を確実に含む第７図で点線で囲んで示
す領域２０を写し出す。次にこのアナログ画像データを
画像読取装置１６でアナログ−ディジタル変換して２５
６階調のディジタル画像データとじ、更に所定のしきい
値によって２値化して２値化画像データとして画像読取
装置１６内のメモリに入力される。

第９図は領域２０の２値化画像２６を模式的に示すもの
である。半導体基体４が露出して成る画像認識用標識７
は、はぼ確実に［黒Ｊ画素、アルばニウム電極から成る
アノード電極５はほぼ確実に「白」画素となるようにし
きい値が設定されている。コンピュータ１７には、第１
０図に示すような標準パターン２１が比較用の２値化画
像データとして予め設定されている。コンピュータ１７
はパターンマツチングのための所定の手順に基づいて画
像データの演算を行い、第９図の２値化画１象２６の中
から標準パターン２１と合致する領域２２を見つけ出す
（所定の合致率以上となる領域を見出したとき一致した
ものと見なす〕。こうして、ボンディングヌテージ上に
おける基準点（例えば領域２２の中心点）の位置（Ｘ、
Ｙ座標）が正確に決定される。

基準点が決定されるとアノード電極５の位置が決定され
たことになシ、了ノード電極５中のボンディング位置（
リード細線１９ａ、１９ｂの接続される部分）は、予め
設定しである基準点からの位置関係から相対的に算出及
び決定され、コンピュータ１７のメモリにボンディング
位置データとして入力される。また、外部リード２４へ
のボンディング位置は決定された基準点の位置から相対
的に算出及び決定され、コンピユータ１７ＦＣボアデイ
ング位置データとしてメモリされる。外部リード２４へ
のボンディング位置は支持板９に対するダイオードチッ
プ１１の固着位置のバラツキの影響を受けて精度が低い
。しかし、外部リード２４のポンディングパッドは比較
的大きい面積を有するので、ダイオードテップ１１の位
置す１１は無視できる程度である。もちろん、外部リー
ド２４のボンディング位置も画像認識で決定するように
してもよい。′また、基準点の領域２ｏ内でのずれを算
出して、外部リード２４のボンディング位置データを修
正してもよい。このようにして、ボンディング位置が決
定したら、コンピュータ１７ｔｊ：ボンディング位置の
データを参照しつつ所定のワイヤボンディング動作を行
う指令を出し、第１１図に示すように、リード細線１９
ａ、１９ｂの一端をダイオードチップ１１に、他端を外
部リード′２４に接続する。ダイオードチップ１１のア
ノード電極５には２本のリード細＠１９ａ、１９ｂが接
続される。リード細線１９ａ、１９ｂの接続部は画像認
識用標Ｒ７を挾んで両側に位置する。

本実施例は以下の効果を有する。

（１１画像認識用標Ｒ７が円形状となっているため、ダ
イオードテップ１１が回転方向に曲って支持板９に固着
された場合であっても、画像認識用標識７を円形状の画
像としてとらえることができる。したがって、従来のよ
うにダイオードチップ１１の回転方向への偏位によって
画ｇｌ認識が困難となる問題は解消されている。

（２）　２本のリード細＃１９ａ、１９ｂが画像認識用
標識７を挾んで両側に位置精度良く接続されているから
、リード細ＡｊＪ１９ａ、１９ｂ及びダイオードチップ
１１内の電流分布等が良好に得られ、リード細Ｉｆ＃を
２本にして許容電流値を向上させるという目的を確実に
達成できる。

（３１ダイオードテップ１１の欠落している支持板９に
不要なワイヤボンディングが行われることがない。

［変形例］ 本発明は上述の実施例に限定されるものでなく、例えば
次の変形が可能なものである。

（１）　　第１の実施例において、リード細ａ１９をア
ノード電極５の画像認識用標識７よジも外側の＠域に接
続してもよい。この場合、電気的特性を良好にするため
にリード細線１９を左右に２本接続するのがよい。

（２）　　第１の実施例において、画像認識用標識７と
残存部８の割合は任意に設定できるが、良好な画１象認
識を行うためには画像認識用標識７の面積を残存部８の
面積の１．５倍望ましくは４倍以上とするのが良い。

＋３１　１ｉｈｌ像認識用ｍ識７の位置は、アノード電
極５の中央部に設けるのが一般的であるが、必ずしもそ
の必要はない。第１の実施例で画像認識用標識７をアノ
ード電極５の一刀の側に片寄せて形成したときは、円環
状の画像認識用１１．１ｌｌ１７の内側（円環内ンにワ
イヤボンディング位置を設定すればよい。

（４１第２の実施例において、画像認識用標識７は平面
形状が完全に円形でなくてもよい。第１２図に示す画像
認識用ｔｌＡ識７はアノード電極５によって４つの分断
されている。このような画像認識用標Ｒ７であっても、
合致率を低めに設定して画像認Ｒを行うことにより実用
上問題のないワイヤボンディングが可能である。また、
画像認識用標識７は円環状でもよく、完全に円環状でな
くてもよい。

（５１１ｉｌｉ像Ｍ織用標識７をアノード電極５の上面
にシリコン酸化膜、ポリイミド樹脂等で形成してもよい
。

〔発明の効果〕

上述のように、本発明の手導体素子によれば画像認識機
能を有するワイヤボンダを使用したワイヤボンディング
を良好に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例のダイオードチップと画
像認識との関係を示す平面図、第２図は８１図のＪＪ−
ｎ線断面図、 第３図は標準パターンを模式的に示す平面図、第４図は
画像認識のパターンを模式的に示す平面図、 第５図は第１図の整流素子を得るためにダイオードチッ
プをリードフレームに取シ付けた状態を示す平面図、 第６図は自動ワイヤボンダを原理的に示す正面図、 第７図は第２の実施例のダイオードチップを示す平面囚
、 第８図は第７図ノＶＩｌｉ−１１１１８断面図、第９図
は第２の実施例における画像認識パターンを模式的に示
す平面図、 第１０図は第２の実施例の檄準パターンを模式％式％ 第１１図は第７図のダイオードチップを装着したリード
フレームを示す平面図、 第１２図は画像認識用標識の変形例を示す平面図である
。 ４・・・半導体基体、５・・アノード電極、６・・・カ
ンード電極、７・・・画像認識用ａ識、８・・・残存部
、９・・・支持板、１９・・リード細線。 代　　理　　人　　　高　　野　　則　　次第３図 第４図 第５図 第１図 第２図 第６図 第９図 第１０図 第１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］半導体基体の一方の主面にリード細線を接続する
   ための金属電極が形成されており、該金属電極が画像認
   識用標識を備えており、該画像認識用標識は平面的に見
   て円環状パターン又は切欠領域を有する略円環状パター
   ンに形成されており、前記金属電極は平面的に見て前記
   画像認識用標識の内側と外側との両方に設けられている
   ことを特徴とする半導体素子。 ［２］半導体基体の一方の主面に金属電極が形成されて
   おり、前記金属電極が画像認識用標識を備えており、前
   記画像認識用標識は前記金属電極の中央部に位置すると
   ともに円形又は略円形又は略円環状の平面形状を有して
   おり、前記金属電極の前記画像認識用標識の一方の外側
   部分と他方の外側部分とがリード細線の接続領域とされ
   ていることを特徴とする半導体素子。