JPH05291364A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 金ワイヤーのボール部と配線用パッドとを効
率よく接続できる半導体装置を提供すること。 【構成】 半導体素子２の上面に形成された配線用パッ
ド４に金ワイヤー５のボール部５１を圧着する半導体装
置１で、ボール部５１が圧着される配線用パッド４の上
面に、金ワイヤー５の直径ｄよりも大きく、ボール部５
１の直径Ｄよりも小さい平面視外形を有する凸部４１を
設ける。また、凸部４１の立ち上がり面４２を相互拡散
領域１１内に含ませる。さらに、凸部４１と半導体素子
２との間に緩衝部材４３を設ける。
率よく接続できる半導体装置を提供すること。 【構成】 半導体素子２の上面に形成された配線用パッ
ド４に金ワイヤー５のボール部５１を圧着する半導体装
置１で、ボール部５１が圧着される配線用パッド４の上
面に、金ワイヤー５の直径ｄよりも大きく、ボール部５
１の直径Ｄよりも小さい平面視外形を有する凸部４１を
設ける。また、凸部４１の立ち上がり面４２を相互拡散
領域１１内に含ませる。さらに、凸部４１と半導体素子
２との間に緩衝部材４３を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子上に設けら
れた配線用パッドに金ワイヤーのボール部が圧着された
半導体装置に関するものである。
れた配線用パッドに金ワイヤーのボール部が圧着された
半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】所定の電気回路が形成された半導体素子
と外部リードとを電気的に接続するには、金ワイヤーを
用いたワイヤーボンディングが多く用いられている。こ
のため、シリコン等の半導体素子上には、この金ワイヤ
ーとの接続を得るための配線用パッドが多数形成されて
いる。
と外部リードとを電気的に接続するには、金ワイヤーを
用いたワイヤーボンディングが多く用いられている。こ
のため、シリコン等の半導体素子上には、この金ワイヤ
ーとの接続を得るための配線用パッドが多数形成されて
いる。
【０００３】図３は、従来の半導体装置を説明する断面
図で、配線用パッドの部分を拡大したものである。すな
わち、この半導体装置１は、所定の電気回路が形成され
た半導体素子２と、この半導体素子２上に形成された酸
化シリコン膜等の絶縁層３を介して設けられた配線用パ
ッド４、および配線用パッド４に接続された金ワイヤー
５とから成るものである。配線用パッド４は、アルミニ
ウム等を蒸着したもので、半導体素子２に形成された電
気回路と導通状態に設けられている。
図で、配線用パッドの部分を拡大したものである。すな
わち、この半導体装置１は、所定の電気回路が形成され
た半導体素子２と、この半導体素子２上に形成された酸
化シリコン膜等の絶縁層３を介して設けられた配線用パ
ッド４、および配線用パッド４に接続された金ワイヤー
５とから成るものである。配線用パッド４は、アルミニ
ウム等を蒸着したもので、半導体素子２に形成された電
気回路と導通状態に設けられている。
【０００４】この配線用パッド４に金ワイヤー５を接続
するには、金ワイヤー５の先端を溶融して形成したボー
ル部５１をこの配線用パッド４に圧着する、いわゆるネ
ールヘッドボンディングにより行う。これは、キャピラ
リ６に金ワイヤー５を通して、この金ワイヤー５の先端
に火花放電等を用いて球状のボール部５１を形成する。
そして、半導体素子２を２００℃〜３００℃に加熱する
とともに、キャピラリ６を下降させてボール部５１を配
線用パッド４上に加圧接続する。これにより、ボール部
５と配線用パッド４との間で、金−アルミニウムの金属
間相互拡散による固相溶接を行うものである。また、こ
の金属間拡散を促進させるために超音波を用いたり、加
熱と超音波の両方を併用する場合もある。
するには、金ワイヤー５の先端を溶融して形成したボー
ル部５１をこの配線用パッド４に圧着する、いわゆるネ
ールヘッドボンディングにより行う。これは、キャピラ
リ６に金ワイヤー５を通して、この金ワイヤー５の先端
に火花放電等を用いて球状のボール部５１を形成する。
そして、半導体素子２を２００℃〜３００℃に加熱する
とともに、キャピラリ６を下降させてボール部５１を配
線用パッド４上に加圧接続する。これにより、ボール部
５と配線用パッド４との間で、金−アルミニウムの金属
間相互拡散による固相溶接を行うものである。また、こ
の金属間拡散を促進させるために超音波を用いたり、加
熱と超音波の両方を併用する場合もある。
【０００５】このようなネールヘッドボンディングで
は、金ワイヤー５に形成されたボール部５１を上方から
キャピラリ６の先端で加圧することにより、ボール部５
１と配線用パッド４との接触面に、金ワイヤー５の直下
を除くドーナツ状の相互拡散領域１１が形成される。し
たがって、この相互拡散領域１１で金−アルミニウムの
金属間拡散が発生し、金ワイヤー５と配線用パッド４と
の接続が成されている。
は、金ワイヤー５に形成されたボール部５１を上方から
キャピラリ６の先端で加圧することにより、ボール部５
１と配線用パッド４との接触面に、金ワイヤー５の直下
を除くドーナツ状の相互拡散領域１１が形成される。し
たがって、この相互拡散領域１１で金−アルミニウムの
金属間拡散が発生し、金ワイヤー５と配線用パッド４と
の接続が成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな半導体装置には次のような問題がある。すなわち、
半導体装置の小型化に伴い、配線用パッドの面積を小さ
くした場合、金ワイヤーのボール部の大きさを小さくす
る必要がある。ボール部の大きさが小さくなると、ボー
ル部と配線用パッドとの間の相互拡散領域が小さくな
り、配線に必要な接合強度が得られなくなってしまう。
このため、配線用パッドの面積縮小には限界があり、半
導体装置の小型化を図る場合の妨げとなる。よって、本
発明は金ワイヤーのボール部と配線用パッドとを効率よ
く接続できる半導体装置を提供することを目的とする。
うな半導体装置には次のような問題がある。すなわち、
半導体装置の小型化に伴い、配線用パッドの面積を小さ
くした場合、金ワイヤーのボール部の大きさを小さくす
る必要がある。ボール部の大きさが小さくなると、ボー
ル部と配線用パッドとの間の相互拡散領域が小さくな
り、配線に必要な接合強度が得られなくなってしまう。
このため、配線用パッドの面積縮小には限界があり、半
導体装置の小型化を図る場合の妨げとなる。よって、本
発明は金ワイヤーのボール部と配線用パッドとを効率よ
く接続できる半導体装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するために成された半導体装置である。すなわ
ち、半導体素子の上面に形成された配線用パッドに、金
ワイヤーのボール部を圧着したもので、このボール部を
圧着する配線用パッドの上面に、金ワイヤーの直径より
も大きく、ボール部の直径よりも小さい平面視外形を有
する凸部を設けたものである。また、この凸部の立ち上
がり面を、配線用パッドとボール部との接触面に形成さ
れる相互拡散領域内に含ませたものである。さらに、こ
の凸部と半導体素子との間に緩衝部材を設けたものであ
る。
題を解決するために成された半導体装置である。すなわ
ち、半導体素子の上面に形成された配線用パッドに、金
ワイヤーのボール部を圧着したもので、このボール部を
圧着する配線用パッドの上面に、金ワイヤーの直径より
も大きく、ボール部の直径よりも小さい平面視外形を有
する凸部を設けたものである。また、この凸部の立ち上
がり面を、配線用パッドとボール部との接触面に形成さ
れる相互拡散領域内に含ませたものである。さらに、こ
の凸部と半導体素子との間に緩衝部材を設けたものであ
る。
【０００８】
【作用】配線用パッドに設けられた凸部により、ボール
部と配線用パッドとの接触面積が増加することになる。
また、配線用パッドとボール部との間の相互拡散領域内
に、配線用パッドに設けられた凸部の立ち上がり面が含
まれているため、相互拡散領域が広くなり、ボール部と
配線用パッドとの接合強度が増加する。さらに、凸部と
半導体素子との間に設けられた緩衝部材により、上方か
らボール部を加圧する際に半導体素子に加わる圧力を緩
和することができる。
部と配線用パッドとの接触面積が増加することになる。
また、配線用パッドとボール部との間の相互拡散領域内
に、配線用パッドに設けられた凸部の立ち上がり面が含
まれているため、相互拡散領域が広くなり、ボール部と
配線用パッドとの接合強度が増加する。さらに、凸部と
半導体素子との間に設けられた緩衝部材により、上方か
らボール部を加圧する際に半導体素子に加わる圧力を緩
和することができる。
【０００９】
【実施例】以下に、本発明の半導体装置を図に基づいて
説明する。図１は本発明の半導体装置を説明する図で、
（ａ）は配線用パッド部分の断面図、（ｂ）は配線用パ
ッド部分の平面図である。すなわち、この半導体装置１
は、シリコン等から成る半導体素子２と、この半導体素
子２の上面に窒化シリコン膜等の絶縁層３を介して形成
された配線用パッド４と、この配線用パッド４と電気的
に接続された金ワイヤー５とから構成されている。
説明する。図１は本発明の半導体装置を説明する図で、
（ａ）は配線用パッド部分の断面図、（ｂ）は配線用パ
ッド部分の平面図である。すなわち、この半導体装置１
は、シリコン等から成る半導体素子２と、この半導体素
子２の上面に窒化シリコン膜等の絶縁層３を介して形成
された配線用パッド４と、この配線用パッド４と電気的
に接続された金ワイヤー５とから構成されている。
【００１０】配線用パッド４と接続される金ワイヤー５
の先端には、火花放電等により形成されたボール部５１
が設けられている。配線用パッド４は、例えばアルミニ
ウムから成り、金ワイヤー５のボール部５１と配線用パ
ッド４との間に形成される相互拡散領域１１において、
金−アルミニウムの金属間拡散による接合が成されてい
る。
の先端には、火花放電等により形成されたボール部５１
が設けられている。配線用パッド４は、例えばアルミニ
ウムから成り、金ワイヤー５のボール部５１と配線用パ
ッド４との間に形成される相互拡散領域１１において、
金−アルミニウムの金属間拡散による接合が成されてい
る。
【００１１】また、ボール部５１が圧着される配線用パ
ッド４の上面には、金ワイヤー５の直径ｄよりも大き
く、ボール部５１の直径Ｄよりも小さい平面視外形寸法
Ｒを有する凸部４１が設けられている。この凸部４１の
平面視外形は、ボール部５１を上方から加圧するための
キャピラリ（図３参照）の先端面の形状とほぼ同形であ
り、例えば円形より成るものである。また、凸部４１の
立ち上がり面４２は、相互拡散領域１１（図１（ｂ）斜
線部分）内に含まれており、配線用パッド４が平面であ
る場合に比べ、その表面積が広くなっている。
ッド４の上面には、金ワイヤー５の直径ｄよりも大き
く、ボール部５１の直径Ｄよりも小さい平面視外形寸法
Ｒを有する凸部４１が設けられている。この凸部４１の
平面視外形は、ボール部５１を上方から加圧するための
キャピラリ（図３参照）の先端面の形状とほぼ同形であ
り、例えば円形より成るものである。また、凸部４１の
立ち上がり面４２は、相互拡散領域１１（図１（ｂ）斜
線部分）内に含まれており、配線用パッド４が平面であ
る場合に比べ、その表面積が広くなっている。
【００１２】また、この凸部４１と半導体素子２との間
には、ポリシリコンや酸化シリコン、窒化シリコン等か
ら成る緩衝部材４３が設けられており、ボール部５１を
キャピラリにて加圧する際に、半導体素子２に加わる圧
力を緩和している。したがって、この緩衝部材４３に
は、弾性係数の高い材質のものが適している。
には、ポリシリコンや酸化シリコン、窒化シリコン等か
ら成る緩衝部材４３が設けられており、ボール部５１を
キャピラリにて加圧する際に、半導体素子２に加わる圧
力を緩和している。したがって、この緩衝部材４３に
は、弾性係数の高い材質のものが適している。
【００１３】このような、配線用パッド４と金ワイヤー
５のボール部５１とを接合するには、先ず、ボール部５
１を上方からキャピラリ（図３参照）にて加圧し、配線
用パッド４の上面に押し付ける。そして、半導体素子２
を２００℃〜３００℃に加熱して、ボール部５１と配線
用パッド４との間の相互拡散領域１１における金属間拡
散を利用して熱圧着を行う。また、熱圧着とともに、相
互拡散領域１１に超音波を加え、金属間拡散を促進して
もよい。
５のボール部５１とを接合するには、先ず、ボール部５
１を上方からキャピラリ（図３参照）にて加圧し、配線
用パッド４の上面に押し付ける。そして、半導体素子２
を２００℃〜３００℃に加熱して、ボール部５１と配線
用パッド４との間の相互拡散領域１１における金属間拡
散を利用して熱圧着を行う。また、熱圧着とともに、相
互拡散領域１１に超音波を加え、金属間拡散を促進して
もよい。
【００１４】このように、ボール部５１と配線用パッド
４との接合は、相互拡散領域１１における金属間拡散に
て行われており、この相互拡散領域１１は、キャピラリ
にて加圧される部分に発生するものである。すなわち、
相互拡散領域１１は、金ワイヤー５の直下にはほとんど
存在せず、金ワイヤー５の直下を除いたドーナツ状に形
成される。したがって、この相互拡散領域１１内に凸部
４１の立ち上がり面４２を含ませることでその表面積が
増加することになり、ボール部５１と配線用パッド４と
の接合強度の増加を図ることができる。
４との接合は、相互拡散領域１１における金属間拡散に
て行われており、この相互拡散領域１１は、キャピラリ
にて加圧される部分に発生するものである。すなわち、
相互拡散領域１１は、金ワイヤー５の直下にはほとんど
存在せず、金ワイヤー５の直下を除いたドーナツ状に形
成される。したがって、この相互拡散領域１１内に凸部
４１の立ち上がり面４２を含ませることでその表面積が
増加することになり、ボール部５１と配線用パッド４と
の接合強度の増加を図ることができる。
【００１５】ここで、金ワイヤー５の直径ｄを２５μ
ｍ、ボール部５１の直径Ｄを１００μｍとした場合の具
体的な一例を説明する。この場合、相互拡散領域１１
は、金ワイヤー５の周囲に約２０μｍ〜３０μｍの幅の
ドーナツ状に形成される。したがって、この相互拡散領
域１１内に凸部４１の立ち上がり面４２を含ませるに
は、約５０μｍの平面視外形寸法Ｒを有する凸部４１を
設ければよい。すなわち、金ワイヤー５の直径ｄの約２
倍〜２．５倍の大きさの凸部４１を設け、ボール部５１
の中心と凸部４１の中心とがほぼ一致した場合に、凸部
４１の立ち上がり面４２が相互拡散領域１１の略中央に
位置することになる。
ｍ、ボール部５１の直径Ｄを１００μｍとした場合の具
体的な一例を説明する。この場合、相互拡散領域１１
は、金ワイヤー５の周囲に約２０μｍ〜３０μｍの幅の
ドーナツ状に形成される。したがって、この相互拡散領
域１１内に凸部４１の立ち上がり面４２を含ませるに
は、約５０μｍの平面視外形寸法Ｒを有する凸部４１を
設ければよい。すなわち、金ワイヤー５の直径ｄの約２
倍〜２．５倍の大きさの凸部４１を設け、ボール部５１
の中心と凸部４１の中心とがほぼ一致した場合に、凸部
４１の立ち上がり面４２が相互拡散領域１１の略中央に
位置することになる。
【００１６】一方、金ワイヤー５が位置ズレして接続さ
れた状態を図２の断面図に基づいて説明する。すなわ
ち、配線用パッド４に金ワイヤー５を接続する際、ワイ
ヤーボンディング装置の位置決め精度により、凸部４１
の中心とボール部５１の中心との位置ズレが発生する場
合がある。
れた状態を図２の断面図に基づいて説明する。すなわ
ち、配線用パッド４に金ワイヤー５を接続する際、ワイ
ヤーボンディング装置の位置決め精度により、凸部４１
の中心とボール部５１の中心との位置ズレが発生する場
合がある。
【００１７】例えば、前述の具体例のように、金ワイヤ
ー５の直径ｄを２５μｍ、凸部４１の平面視外形寸法Ｒ
を５０μｍとすると、凸部４１の中心とボール部５１の
中心とがほぼ一致した状態で、凸部４１の立ち上がり面
４２が相互拡散領域１１の略中央に位置するように凸部
４１が設けられている。この場合、金ワイヤー５の位置
ズレが凸部４１に対して±１０μｍ程度であれば、凸部
４１の立ち上がり面４２が相互拡散領域１１から外れる
ことがない。したがって、ワイヤーボンディング装置に
よる金ワイヤー５の位置ズレがこの範囲内であれば、金
ワイヤー５と配線用パッド４との接合強度が低下するこ
とはない。
ー５の直径ｄを２５μｍ、凸部４１の平面視外形寸法Ｒ
を５０μｍとすると、凸部４１の中心とボール部５１の
中心とがほぼ一致した状態で、凸部４１の立ち上がり面
４２が相互拡散領域１１の略中央に位置するように凸部
４１が設けられている。この場合、金ワイヤー５の位置
ズレが凸部４１に対して±１０μｍ程度であれば、凸部
４１の立ち上がり面４２が相互拡散領域１１から外れる
ことがない。したがって、ワイヤーボンディング装置に
よる金ワイヤー５の位置ズレがこの範囲内であれば、金
ワイヤー５と配線用パッド４との接合強度が低下するこ
とはない。
【００１８】なお、本実施例において、配線用パッド４
の略中央部に一つの凸部４１を設けたものについて説明
したが、相互拡散領域１１内であれば、他の凸部４１を
設けてもよい。
の略中央部に一つの凸部４１を設けたものについて説明
したが、相互拡散領域１１内であれば、他の凸部４１を
設けてもよい。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置によれば次のような効果がある。すなわち、ボール部
と配線用パッドとの接触面積が増加するとともに、相互
拡散領域の表面積が増加するため、配線用パッドのサイ
ズを小さくしても、金ワイヤーと配線用パッドとの配線
に必要な接合強度を得ることができる。したがって、半
導体装置を小型化することが可能となる。
置によれば次のような効果がある。すなわち、ボール部
と配線用パッドとの接触面積が増加するとともに、相互
拡散領域の表面積が増加するため、配線用パッドのサイ
ズを小さくしても、金ワイヤーと配線用パッドとの配線
に必要な接合強度を得ることができる。したがって、半
導体装置を小型化することが可能となる。
【００２０】さらに、相互拡散領域の表面積の増加によ
り、効率よく接合が行えるため、熱圧着の際の設定温度
や、超音波の印加条件を緩和することができる。しか
も、凸部と半導体素子との間に設けられた緩衝部材によ
り、ワイヤーボンディングの際、キャピラリの加圧によ
り半導体素子に加わる圧力を緩和することができるた
め、半導体素子に生じるクレータリング等のダメージを
低減することができる。これにより、半導体装置の品質
向上を図ることが可能となる。
り、効率よく接合が行えるため、熱圧着の際の設定温度
や、超音波の印加条件を緩和することができる。しか
も、凸部と半導体素子との間に設けられた緩衝部材によ
り、ワイヤーボンディングの際、キャピラリの加圧によ
り半導体素子に加わる圧力を緩和することができるた
め、半導体素子に生じるクレータリング等のダメージを
低減することができる。これにより、半導体装置の品質
向上を図ることが可能となる。
【図１】本発明の半導体装置を説明する図で、（ａ）は
配線用パッド部分の断面図、（ｂ）は配線用パッド部分
の平面図である。
配線用パッド部分の断面図、（ｂ）は配線用パッド部分
の平面図である。
【図２】金ワイヤーの位置ズレ状態を説明する断面図で
ある。
ある。
【図３】従来の半導体装置を説明する断面図である。
１ 半導体装置 ２ 半導体素子 ３ 絶縁層 ４ 配線用パッド ５ 金ワイヤー ６ キャピラリ １１ 相互拡散領域 ４１ 凸部 ４２ 立ち上がり面 ４３ 緩衝部材 ５１ ボール部
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体素子の上面に形成された配線用パ
ッドに、金ワイヤーのボール部が圧着された半導体装置
において、 前記ボール部が圧着される前記配線用パッドの上面に
は、前記金ワイヤーの直径よりも大きく、前記ボール部
の直径よりも小さい平面視外形を有する凸部が設けられ
ていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 前記配線用パッドと前記ボール部との接
触面に形成される相互拡散領域に、前記凸部の立ち上が
り面が含まれていることを特徴とする請求項１記載の半
導体装置。 - 【請求項３】 前記凸部と前記半導体素子との間には、
緩衝部材が設けられていることを特徴とする請求項１記
載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4116875A JPH05291364A (ja) | 1992-04-08 | 1992-04-08 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4116875A JPH05291364A (ja) | 1992-04-08 | 1992-04-08 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05291364A true JPH05291364A (ja) | 1993-11-05 |
Family
ID=14697800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4116875A Pending JPH05291364A (ja) | 1992-04-08 | 1992-04-08 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05291364A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008294159A (ja) * | 2007-05-23 | 2008-12-04 | Denso Corp | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
| WO2022114185A1 (ja) * | 2020-11-30 | 2022-06-02 | 住友大阪セメント株式会社 | 光導波路素子、光変調器、光変調モジュール、及び光送信装置 |
-
1992
- 1992-04-08 JP JP4116875A patent/JPH05291364A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008294159A (ja) * | 2007-05-23 | 2008-12-04 | Denso Corp | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
| WO2022114185A1 (ja) * | 2020-11-30 | 2022-06-02 | 住友大阪セメント株式会社 | 光導波路素子、光変調器、光変調モジュール、及び光送信装置 |
| JP2022086485A (ja) * | 2020-11-30 | 2022-06-09 | 住友大阪セメント株式会社 | 光導波路素子、光変調器、光変調モジュール、及び光送信装置 |
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