JPH07335682A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH07335682A
JPH07335682A JP6124957A JP12495794A JPH07335682A JP H07335682 A JPH07335682 A JP H07335682A JP 6124957 A JP6124957 A JP 6124957A JP 12495794 A JP12495794 A JP 12495794A JP H07335682 A JPH07335682 A JP H07335682A
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Japan
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bonding
semiconductor chip
wire
frame inner
semiconductor device
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Yukio Takahashi
幸夫 高橋
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Japan Semiconductor Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Iwate Toshiba Electronics Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボンディングパットのファインピッチ化をよ
り一層促進させることにより多ピン化を可能にし、且つ
低ループボンディング化を一層促進させることによりパ
ッケージの薄型化を可能にした半導体装置を提供するこ
とである。 【構成】 半導体チップと、ボールボンディング後にス
テッチボンディングを行うネイルヘッドワイヤボンディ
ング方式により前記半導体チップの電極にワイヤを介し
て接続されたフレームインナーリードとを備え、前記フ
レームインナーリードの一部を外部へ引き出す形で前記
半導体チップを樹脂封止した半導体装置において、前記
フレームインナーリードに対して前記ボールボンディン
グを行い、前記半導体チップの電極に対して前記ステッ
チボンディングを行って、前記ワイヤを介して該半導体
チップの電極を前記フレームインナーリードに接続し
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ネイルヘッドワイヤボ
ンディング方式を用いて半導体チップとフレームインナ
ーリードとを接続し、且つ樹脂封止した半導体装置及び
その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、樹脂封止型半導体装置におい
て、ＬＳＩチップ上の電極とパッケージ端子間をワイヤ
で接続するワイヤボンディング法としては、無方向性ボ
ンディングが可能で作業性に優れたネイルヘッドワイヤ
ボンディング方式が用いられることが多い。
【０００３】このネイルヘッドワイヤボンディング方式
を用いた半導体装置は、図７に示すようにリードフレー
ムダイパッド１０１上にマウントされたＬＳＩチップ１
０２の電極（Ａｌ）パッドにボールボンディング（第１
ボンディング部１０３）を行い、フレームインナーリー
ド１０４にステッチボンディング（第２ボンディング部
１０５）を行い、ボンディングワイヤ（ループ）１０６
を介してＬＳＩチップ１０２がフレームインナーリード
１０４に接続されている。
【０００４】さらに、前記フレームインナーリード１０
４の一部を外部へ引き出す形でＬＳＩチップ１０２がモ
ールド樹脂１０７によって樹脂封止されている。
【０００５】このようなネイルヘッドワイヤボンディン
グ方式を用いた樹脂封止型半導体装置は、近年の多ピン
化に伴うＬＳＩチップの縮小化と同時に、ボンディング
パット（ＬＳＩチップの電極パット）のファインピッチ
化が進んできており、現在、ボンディングキャピラリの
形状及びボンダー装置の精度向上により、１００〜１１
０μｍ程度のパットピッチが可能となっている。
【０００６】さらに、上記のファインピッチ化と共に、
パッケージの薄型ニーズに伴う低ループボンディング化
も進み、低ループワイヤ及び低ループコントロールボン
ダ装置により、１００〜１５０μｍまでのループの高さ
を実現している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のネイルヘッドワイヤボンディング方式を用いた半導
体装置では、次のような問題点があった。
【０００８】すなわち、ボンディングパットのファイン
ピッチ化が進む中で、チップの電極パッドにボールボン
ディングを行うに際し、隣り合うワイヤとボンディング
キャピラリとの接触がボンディングの対応限界を決定し
てしまい、現状では約１００〜１１０μｍ程度のパット
ピッチが限界となっている。
【０００９】また、低ループボンディング化が進む中
で、前記ボールボンディングを行う場合には必ずボール
直上のワイヤの立上がり（図７の１０８）が必要となる
ため、ループの高さを低くコントロールするにしても、
ループの高さはワイヤ径の約３〜４倍（１００μｍ前
後）程度が限界である。
【００１０】このように、従来の樹脂封止型半導体装置
では、前述したボンディングパットのファインピッチ
化、及び低ループボンディング化において技術的限界に
達し、より一層の多ピン化や薄型化が困難となってい
た。
【００１１】本発明は、上述の如き従来の問題点を解決
するためになされたもので、その目的は、ボンディング
パットのファインピッチ化をより一層促進させることに
より多ピン化を可能にした半導体装置及びその製造方法
を提供することである。またその他の目的は、低ループ
ボンディング化を一層促進させることによりパッケージ
の薄型化を可能にした半導体装置及びその製造方法を提
供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の半導体装置の特徴は、半導体チップと、ボー
ルボンディング後にステッチボンディングを行うネイル
ヘッドワイヤボンディング方式により前記半導体チップ
の電極にワイヤを介して接続されたフレームインナーリ
ードとを備え、前記フレームインナーリードの一部を外
部へ引き出す形で前記半導体チップを樹脂封止した半導
体装置において、前記フレームインナーリードに対して
前記ボールボンディングを行い、前記半導体チップの電
極に対して前記ステッチボンディングを行って、前記ワ
イヤを介して該半導体チップの電極を前記フレームイン
ナーリードに接続したことにある。
【００１３】また、上述の半導体装置において、前記半
導体チップの電極上にバンプを設けることが望ましい。
【００１４】また、上述の半導体装置において、前記パ
ンプよりも低くなる膜厚で前記半導体チップの少なくと
も表面外周部に絶縁膜を形成することが望ましい。
【００１５】上記目的を達成するために本発明における
半導体装置の製造方法の特徴は、ボールボンディング後
にステッチボンディングを行うネイルヘッドワイヤボン
ディング方式により半導体チップの電極をワイヤを介し
てフレームインナーリードに接続するワイヤボンディン
グ工程と、前記フレームインナーリードの一部を外部へ
引き出す形で前記半導体チップを樹脂封止する樹脂封止
工程とを有する半導体装置の製造方法において、前記ワ
イヤボンディング工程は、前記フレームインナーリード
に対して前記ボールボンディングを行った後、前記半導
体チップの電極に対して前記ステッチボンディングを行
うことにある。
【００１６】また、上述の半導体装置の製造方法におい
て、前記半導体チップの電極上にバンプを形成するバン
プ形成工程を前記ワイヤボンディング工程の前に行うこ
とが望ましい。
【００１７】また、前記バンプ形成工程と前記ワイヤボ
ンディング工程との間に、前記パンプよりも低くなる膜
厚で前記半導体チップの少なくとも表面外周部に絶縁膜
を形成する絶縁膜形成工程を行うことが望ましい。
【００１８】
【作用】上述の如き構成の本発明の半導体装置及びその
製造方法によれば、フレームインナーリードに対してボ
ールボンディングを行い、半導体チップの電極に対して
ステッチボンディングを行って、ワイヤを介して半導体
チップの電極をフレームインナーリードに接続したの
で、半導体チップ上のワイヤ立上がり部が無くなる。こ
れにより、ボンディング時においてキャピラリがワイヤ
立上がり部に接触するといったことが無くなり、半導体
チップの電極のファインピッチ化が促進されると共に、
前記ワイヤ立上がり部の高さ分の薄型化が可能となる。
【００１９】また、前記半導体チップの電極上にバンプ
を設けることにより、半導体チップの表面と段差が形成
され、ステッチボンディング時に、キャピラリが半導体
チップの電極周辺の素子にダメージを与えるのを防止す
ることができる。
【００２０】また、前記パンプよりも低くなる膜厚で前
記半導体チップの少なくとも表面外周部に絶縁膜を形成
することにより、半導体チップのエッジ部にワイヤが接
触した時の電気的ショートを防止することができる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１（ａ），（ｂ）は、本発明を実施した半導
体装置の構造を示す図であり、同図（ａ）は概略断面
図、及び同図（ｂ）は概略平面図である。
【００２２】この半導体装置は、リードフレームダイパ
ッド１上にマウント剤１ａによって搭載されたＬＳＩチ
ップ２を有し、このＬＳＩチップ２の電極であるＡｌ
（アルミ）パッド上には、約２０〜３０μｍのバンプ３
が形成されている。さらに、ＬＳＩチップ２の表面外周
部には、前記バンプ３よりも低くなる膜厚で（約４〜７
μｍ）ポリイミド等の絶縁膜４が形成されている。
【００２３】そして、ＬＳＩチップ２のバンプ３とフレ
ームインナーリード５とが本発明のネイルヘッドワイヤ
ボンディング方式によりワイヤ（Ａｕ線）６を介して接
続されている。すなわち、フレームインナーリード５に
対してボールボンディング（第１ボンディング部７）が
行われ、前記ＬＳＩチップ２のバンプ３に対してステッ
チボンディング（第２ボンディング部８）が行われる。
これによって、フレームインナーリード５側にワイヤ６
の立上がり部６ａが形成されると共に、前記絶縁膜４を
ＬＳＩチップ２の表面周辺部に形成したので、ＬＳＩチ
ップ２のエッジ部にワイヤ６が接触した場合であって
も、電気的ショートを未然に防止することができる。
【００２４】さらに、前記フレームインナーリード５の
一部を外部へ引き出す形でＬＳＩチップ２がモールド樹
脂９によって樹脂封止されている。
【００２５】次に、上記本実施例の半導体装置の製造方
法を図２〜図５を用いて説明する。
【００２６】まず、図２（ａ）に示すように、ＬＳＩウ
ェーハ２Ａの表面のＡｌパッド上に、ＡｌやＡｕなどの
バンプ３をめっきや蒸着法によって形成する。続いて、
ＬＳＩチップ２の表面外周部に絶縁膜４を形成するため
に、図２（ｂ）に示すように、このウェーハ２Ａの表面
全面に感光性ポリイミドを塗布して硬化させポリイミド
膜４Ａを形成する。
【００２７】さらに、図２（ｃ）に示す工程では、前記
絶縁膜４の形状に相当するパターンマスクを介してポリ
イミド膜４Ａを露光してパターンニングを行う。すなわ
ち、ポリイミド膜４Ａにおける例えば光が照射されない
部分に前記絶縁膜４の形状に相当するパターンの潜像４
Ｂが形成される。
【００２８】その後、ウェーハ２Ａをエッチング液に浸
漬することにより、潜像４Ｂの部分が絶縁膜４として残
り、その他の部分のポリイミド膜４Ａはエッチング除去
される（図３（ｄ））。
【００２９】そして、例えばダイシングソー方式によ
り、ウェーハ２Ａを個々のＬＳＩチップ２に分割する。
この時、絶縁膜４がチップの表面外周部に形成されるよ
うに、ウェーハ２Ａの絶縁膜４が形成されている領域に
対して図３の（ｄ）に示すＡ−Ａ´、Ｂ−Ｂ´のように
切断する。
【００３０】このようにして、個々のＬＳＩチップ２の
表面外周部に絶縁膜４を形成した後、図３（ｅ）に示す
ように、分割された個々のＬＳＩチップ２を、Ａｕ−Ｓ
ｉ共晶合金等のマウント剤１ａによりリードフレームダ
イパッド１上に接着する。
【００３１】次に、本発明のネイルヘッドワイヤボンデ
ィング方式によりワイヤボンディング工程を実施する。
【００３２】まず、フレームインナーリード５に対して
ボールボンディングを行うために、図４（ａ）に示すよ
うに、キャピラリ１１の孔に貫通したワイヤ６の先端に
火花放電によってボール７ａを形成しておくと共に、フ
レームインナーリード５を約３００℃に加熱し、加え
て、キャピラリ１１をフレームインナーリード５のボン
ディング位置の直上へ移動する。
【００３３】続いて、図４（ｂ）に示すようにキャピラ
リ１１を該ボンディング位置に下降して加圧し、フレー
ムインナーリード５にワイヤ７のボール７ａを圧着し
（ボールボンディング：第１ボンディング部７）、その
後にキャピラリ１１を上昇させる（図４（ｃ））。
【００３４】次いで、前記ＬＳＩチップ２のバンプ３に
対してステッチボンディングを行うために、キャピラリ
１１をＬＳＩチップ２におけるバンプ３の直上へ移動さ
せる（図５（ｄ））。
【００３５】その後、図５（ｅ）に示すように、キャピ
ラリ１１をバンプ３上に下降させて加圧し、ＬＳＩチッ
プ２のバンプ３にワイヤ６を圧着する（ステッチボンデ
ィング：第２ボンディング部８）。この時、ＬＳＩチッ
プ２は予め約３００℃に加熱され、ボンディング荷重は
５．１〜７．６ＭＰａ程度とする。
【００３６】本実施例では、ＬＳＩチップ２のＡｌパッ
ド上に前記バンプ３を設けたので、ＬＳＩチップ２の表
面と段差が形成され、このステッチボンディング時に、
キャピラリ１１がＬＳＩチップ２のＡｌパッド周辺の素
子にダメージを与えるのを防止することができる。
【００３７】前記ステッチボンディング後は、キャピラ
リ１１を一定位置に上昇し、そしてワイヤを切断すれ
ば、本実施例のワイヤボンディング工程が終了する（図
５（ｆ））。
【００３８】ワイヤボンディング工程が終了した後は、
例えばトランスファーモールド法により樹脂封止工程
（図示省略）を行う。
【００３９】すなわち、専用成形機に取り付けられた金
型に、フレームインナーリード５にワイヤボンディング
されたＬＳＩチップ２を装填し、型締めを行う。さら
に、既に成形温度（１７０℃）に加熱された金型に、樹
脂材料を装入してモールド樹脂９として硬化させる（図
１）。
【００４０】以上のように本実施例によれば、フレーム
インナーリード５に対してボールボンディングを行い、
ＬＳＩチップ２のバンプ３に対してステッチボンディン
グを行ったので、ＬＳＩチップ２上のワイヤ立上がり部
が無くなる。このため、ボンディング時において、従来
のようにキャピラリ１１がワイヤ立上がり部に接触する
といったことが無くなり、ＬＳＩチップ２のＡｌパッド
のファインピッチ化を促進することができ、且つパッケ
ージの薄型化を図ることができる。
【００４１】具体的には、例えば一般ＴＳＯＰ製品
（１．０ｍｍ厚のパッケージ）において、図６（ａ）に
示すように従来では、ＬＳＩチップ１０２におけるＡｌ
パッド１０２ａ間のピッチＰ１は１００〜１１０μｍで
あるのに対し、本実施例のピッチＰ２は、図６（ｂ）に
示すように７０〜８０μｍと縮小され、一層のファイン
ピッチ化が達成されている。
【００４２】同様に、図６（ａ）に示すように従来で
は、フレームインナーリード１０４の表面からＬＳＩチ
ップ２上のワイヤ立上がり部１０８のトップまでの距離
Ｌ１は５００μｍであり、そのうち、ワイヤ立上がり部
１０８の長さＲ１は１００μｍである。これに対して前
記距離Ｌ１に相当する本実施例における距離Ｌ２は４０
０μｍとなり、一層の薄型化が達成されている。
【００４３】なお、本発明は上記実施例に限定されず種
々の変形が可能である。例えば、上記実施例では、絶縁
膜４をＬＳＩチップ２の表面外周部のみに形成したが、
ＬＳＩチップ２の全表面（バンプ３を除く）に形成する
ようにしてもよい。
【００４４】
【発明の効果】以上詳細に説明したように半導体装置及
びその製造方法によれば、フレームインナーリードに対
してボールボンディングを行い、半導体チップの電極に
対してステッチボンディングを行って、ワイヤを介して
半導体チップの電極をフレームインナーリードに接続し
たので、キャピラリがワイヤ立上がり部に接触するとい
ったことが無くなり、半導体チップの電極のファインピ
ッチ化を一層促進させることができ、多ピン化が可能と
なる。さらに、パッケージの薄型化も一層促進させるこ
とができる。
【００４５】また、前記半導体チップの電極上にバンプ
を設けることにより、ステッチボンディング時に、キャ
ピラリが半導体チップの電極周辺の素子にダメージを与
えるのを未然に防止することができる。
【００４６】また、前記パンプよりも低くなる膜厚で前
記半導体チップの少なくとも表面外周部に絶縁膜を形成
することにより、半導体チップのエッジ部にワイヤが接
触した時の電気的ショートを防止することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施した樹脂封止型半導体装置の構造
を示す図である。
【図２】実施例における半導体装置の製造方法を示す工
程図（その１）である。
【図３】実施例における半導体装置の製造方法を示す工
程図（その２）である。
【図４】実施例におけるワイヤボンディング工程を示す
図（その１）である。
【図５】実施例におけるワイヤボンディング工程を示す
図（その２）である。
【図６】実施例の効果を説明するための図である。
【図７】従来の樹脂封止型半導体装置の構造を示す図で
ある。
【符号の説明】
１ リードフレームダイパッド ２ ＬＳＩチップ ３ バンプ ４ 絶縁膜 ５ フレームインナーリード ６ ワイヤ ７ 第１ボンディング部 ７ａ ボール ８ 第２ボンディング部 ９ モールド樹脂 １１ キャピラリ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体チップと、ボールボンディング後
    にステッチボンディングを行うネイルヘッドワイヤボン
    ディング方式により前記半導体チップの電極にワイヤを
    介して接続されたフレームインナーリードとを備え、前
    記フレームインナーリードの一部を外部へ引き出す形で
    前記半導体チップを樹脂封止した半導体装置において、 前記フレームインナーリードに対して前記ボールボンデ
    ィングを行い、前記半導体チップの電極に対して前記ス
    テッチボンディングを行って、前記ワイヤを介して該半
    導体チップの電極を前記フレームインナーリードに接続
    したことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】 前記半導体チップの電極上にバンプを設
    けたことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  3. 【請求項３】 前記パンプよりも低くなる膜厚で前記半
    導体チップの少なくとも表面外周部に絶縁膜を形成した
    ことを特徴とする請求項２記載の半導体体装置。
  4. 【請求項４】 ボールボンディング後にステッチボンデ
    ィングを行うネイルヘッドワイヤボンディング方式によ
    り半導体チップの電極をワイヤを介してフレームインナ
    ーリードに接続するワイヤボンディング工程と、前記フ
    レームインナーリードの一部を外部へ引き出す形で前記
    半導体チップを樹脂封止する樹脂封止工程とを有する半
    導体装置の製造方法において、 前記ワイヤボンディング工程は、 前記フレームインナーリードに対して前記ボールボンデ
    ィングを行った後、 前記半導体チップの電極に対して前記ステッチボンディ
    ングを行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項５】 前記半導体チップの電極上にバンプを形
    成するバンプ形成工程を前記ワイヤボンディング工程の
    前に行うことを特徴とする請求項４記載の半導体装置の
    製造方法。
  6. 【請求項６】 前記バンプ形成工程と前記ワイヤボンデ
    ィング工程との間に、前記パンプよりも低くなる膜厚で
    前記半導体チップの少なくとも表面外周部に絶縁膜を形
    成する絶縁膜形成工程を行うことを特徴とする請求項５
    記載の半導体装置の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7012325B2 (en) 2001-03-05 2006-03-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Ultra-thin semiconductor package device and method for manufacturing the same
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JP2013084848A (ja) * 2011-10-12 2013-05-09 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 半導体装置及びワイヤーボンディング方法
WO2014166547A1 (en) * 2013-04-12 2014-10-16 Osram Opto Semiconductors Gmbh Electronic device and method for producing an electronic device

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