半導体装置、ボンディング方法およびボンディングリボン
【課題】
ボンディングの接合強度を維持しつつ、ボンディングの際にボンディングリボンに加える圧着荷重や超音波振動を小さくすることができ、半導体チップの破損を軽減することができる半導体装置を提供すること。
【解決手段】
本発明に係る半導体装置は、半導体チップ３０およびリードフレーム端子４０を備え、半導体チップ３０上に形成されたソースボンディングパッド３１とリードフレーム端子４０とがボンディングリボン２０により接続されている。
また、ソースボンディングパッド３１とボンディングリボン２０とは、ボンディングリボン２０の延在方向と垂直な方向に沿って、３箇所以上の接合部２０２ａ〜２０２ｃで、接合されている。
ボンディングの接合強度を維持しつつ、ボンディングの際にボンディングリボンに加える圧着荷重や超音波振動を小さくすることができ、半導体チップの破損を軽減することができる半導体装置を提供すること。
【解決手段】
本発明に係る半導体装置は、半導体チップ３０およびリードフレーム端子４０を備え、半導体チップ３０上に形成されたソースボンディングパッド３１とリードフレーム端子４０とがボンディングリボン２０により接続されている。
また、ソースボンディングパッド３１とボンディングリボン２０とは、ボンディングリボン２０の延在方向と垂直な方向に沿って、３箇所以上の接合部２０２ａ〜２０２ｃで、接合されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体装置、ボンディング方法およびボンディングリボンに関し、特に半導体チップ上に形成されたボンディングパッドと電極端子とがボンディングリボンにより接続される半導体装置、超音波振動を利用してボンディングリボンの接合を行うボンディング方法、超音波振動を利用した接合に用いるボンディングリボンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体装置を製造する際に、半導体装置の半導体チップおよびリードフレーム間をワイヤボンディングにより接合する技術が用いられている。
また、ボンディングに用いる円形断面のボンディングワイヤに代えて、長方形断面のボンディングリボンを用いる技術も用いられている。この長方形断面のリボンをボンディングに用いることにより、断面積を、円形断面のボンディングワイヤよりも大きくすることができる。この結果、半導体チップおよびリードフレーム間に流す電流を大きくすることができ、更に、半導体チップおよびリードフレーム間の抵抗を低く抑えることができる。
【０００３】
参考技術として、Ｖ字形状のボンディング用ツールを介して、ボンディングワイヤに超音波振動を与え、ボンディングワイヤを半導体チップ表面に接合する技術が開示されている（特許文献１）。
また、参考技術として、極細線を並列に接合したボンディングワイヤに関する技術が開示されている（特許文献２）。
一般に、ボンディングリボンを用いてボンディングをする場合、半導体チップ上における接合面積を、ボンディングワイヤを用いた場合と比較して広くとる必要がある。このため、ボンディングリボンを用いてボンディングをする場合は、ボンディングの際の超音波出力（ＵＳ（Ｕｒｔｒａ Ｓｏｎｉｃ）パワー）を大きくする必要が生じ、更にボンディングツールを介してボンディングリボンに対して加える圧着荷重を大きくする必要が生じる。
【０００４】
図５は、従来のボンディングリボンを用いた接合構造を示す模式図であって、図５（ａ）はボンディングによる接合構造の模式的な断面図であり、図５（ｂ）はボンディング後の半導体チップの平面図である。
図５に示されるように、ボンディング装置（不図示）に備えられたボンディングツールとしてのウェッジ１００の先端には、Ｖ字形状の溝が一つ形成されている。ボンディング作業時には、このウェッジ１００に対して、超音波振動付与装置（不図示）により超音波振動が与えられる。ボンディングリボン２０は、断面形状を長方形状に形成されている。また、ボンディングリボン２０の材料には例えばアルミニウム（Ａｌ）系合金が用いられている。半導体チップ３０Ａの表面には、ボンディングリボン２０が接合されるボンディングパッド３１Ａが設けられている。
【０００５】
従来のボンディング方法について、図に基づいて説明する。
ボンディング処理時には、半導体チップ３０Ａをリードフレーム（不図示）上に固定する。そして、半導体チップ３０Ａ上のボンディングパッド３１Ａの位置にボンディングリボン２０を配置し、ウェッジ１００を介して、ボンディングリボン２０に半導体チップ３０Ａのボンディングパッド３１Ａの方向に向けて荷重を加えながら、超音波振動を印加する。
この結果、図５（ｂ）に示されるように、ボンディングリボン２０の両端部に接合部２０１ａ、２０１ｂが形成され、この２箇所の接合部２０１ａ、２０１ｂで、ボンディングパッド３１Ａとボンディングリボン２０とが接合される。
【０００６】
ここで、図５（ｂ）に示されるように、ボンディングリボン２０はボンディングワイヤと比較して幅Ａが大きくなるため、２箇所の接合部２０１ａ、２０１ｂで、半導体チップ３０Ａのボンディングパッド３１Ａとボンディングリボン２０とを確実に接合するには、ウェッジ１００を介してボンディングリボン２０に加える圧着荷重を大きくするとともに、ウェッジ１００を介してボンディングリボン２０に与える超音波振動を大きくする必要が生じる。
【特許文献１】特開２００４−１８６３６４号公報（図１、図２、段落００３７〜段落００４２）
【特許文献２】特開２００４−１２８２１６号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、ボンディングの際に加える圧着荷重や超音波出力振動が大きくなると、ボンディングリボン２０の直下の半導体チップ３０Ａに亀裂や割れが生じ、半導体チップ３０Ａを破壊してしまうことがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る半導体装置は、半導体チップおよび電極端子を備え、上記半導体チップ上に形成されたボンディングパッドと上記電極端子とがボンディングリボンにより接続される半導体装置であって、上記ボンディングパッドと上記ボンディングリボンとの接合部が、上記ボンディングリボンの延在方向と垂直な方向に沿って、３箇所以上設けられたことを特徴とするものである。
【０００９】
このように、ボンディングパッドとボンディングリボンとの接合部を、ボンディングリボンの延在方向と垂直な方向に沿って、３箇所以上設けたことにより、ボンディングの接合強度を維持しつつ、ボンディングの際にボンディングリボンに加える圧着荷重や超音波振動を小さくすることができ、半導体チップの破損を軽減することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、ボンディングの接合強度を維持しつつ、ボンディングの際にボンディングリボンに加える圧着荷重や超音波振動を小さくすることができ、半導体チップの破損を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
発明の実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る半導体装置について、図に基づいて説明する。
図１は、実施の形態１に係る半導体装置の構成を示す図であって、図１（ａ）は実施の形態１に係る半導体装置の平面透視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
図１において、半導体装置としてのパワートランジスタ１０００は、半導体チップ３０、電極端子としてのリードフレームソース端子（以下ソース端子と称する）４０、制御端子としてのリードフレームゲート端子（以下ゲート端子と称する）５０、リードフレームチップアイランド部（以下チップアイランド部と称する）６０を備えている。
半導体チップ３０は、例えば銅等により形成されたチップアイランド部６０上に搭載されている。
【００１２】
また、半導体チップ３０は例えば縦型ＭＯＳＦＥＴからなり、半導体チップ３０上には２つのボンディングパッド３１、３２が形成されている。
ソースボンディングパッド３１とソース端子４０とが、例えばアルミニウム（Ａｌ）系または銅（Ｃｕ）系の合金により形成されたボンディングリボン２０により接続されている。ゲートボンディングパッド３２とゲート端子５０とが、例えば金線により形成されたボンディングワイヤ７０により接続されている。
【００１３】
ここで、ソースボンディングパッド３１とソース端子４０との間は、例えば数十アンペア（Ａ）という大電流が流されるため、ソースボンディングパッド３１とソース端子４０との間の抵抗を低く抑える必要がある。このため、この間の接続では、ボンディングワイヤ７０と比較して断面積の大きいボンディングリボン２０を用いている。これに対し、ゲートボンディングパッド３２とゲート端子５０との間は、例えば約５×１０−６（Ａ）程度の電流が流れるだけで、大電流が流れることはないため、ボンディングワイヤ７０を接続に用いている。
【００１４】
また、図１（ａ）に示されるように、ソースボンディングパッド３１とボンディングリボン２０は、ボンディングリボン２０の延在方向と垂直な方向に沿って、３箇所の接合部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃにより接続されている。
また、ソース端子４０とボンディングリボン２０は、ボンディングリボン２０の延在方向と垂直な方向に沿って、３箇所の接合部２０２ｅ、２０２ｆ、２０２ｇにより接続されている。
図１（ａ）に示されるように、半導体チップ３０、ソース端子４０、ゲート端子５０およびチップアイランド部６０は、ソース端子４０およびゲート端子５０の一部を露出させて、樹脂パッケージ８０により封止されている。
【００１５】
次に、本発明の実施の形態１に係る半導体装置の半導体チップ上のソースボンディングパッドへのボンディングリボンによる接合構造について、図に基づいて説明する。
図２は、本発明の実施の形態１に係る半導体装置の半導体チップ上のソースボンディングパッドへのボンディングリボンによる接合構造を示す模式図であって、図２（ａ）はボンディングリボンによる接合構造の模式的な断面図であり、図２（ｂ）はボンディング後の半導体チップの平面図である。
図２において、ボンディング装置（不図示）は、超音波振動を利用して、ボンディングリボン２０の接合を行う。ボンディング装置（不図示）に備えられたボンディングツールとしてのウェッジ１１０の先端部には、ボンディングリボン２０の延在方向と平行な方向に沿って、２つの溝１１１ａ、１１１ｂが形成されている。
【００１６】
ボンディング作業時には、このウェッジ１１０に対して、超音波振動付与装置（不図示）により超音波振動が与えられる。ボンディングリボン２０の断面形状は、長方形状に形成されている。
また、ウェッジ１１０の複数の溝１１１ａ、１１１ｂ間および両端に形成される凸部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃが、少なくともボンディングリボン２０の両端側および中央部周辺の位置に対応して設けられている。
【００１７】
次に、本発明の実施の形態１に係る半導体装置の半導体チップ上のソースボンディングパッドへのボンディングリボンによる接合方法について、具体的に説明する。
図１に示されるように、半導体チップ３０をチップアイランド部６０上に、例えばエポキシ系の接着剤を用いて固定する。そして、例えばカメラを用いた画像認識装置を用いて、半導体チップ３０上のソースボンディングパッド３１の位置に、ボンディングリボン２０を配置する。次に、ウェッジ１１０を介して、ボンディングリボン２０に、半導体チップ３０のソースボンディングパッド３１の方向に向けて荷重を加えながら、超音波振動を印加する。
これにより、ボンディングリボン２０は、ウェッジ１１０の３つの凸部１１２ａ〜１１２ｃを介して超音波振動を印加されながら、半導体チップ３０のソースボンディングパッド３１と接触される。
【００１８】
そして、ボンディングリボン２０のうち、ウェッジ１１０の３つの凸部１１２ａ〜１１２ｃに対応する部分と、半導体チップ３０のソースボンディングパッド３１との間で、摩擦熱が生じる。
この結果、図２（ｂ）に示されるように、ウェッジ１１０の３つの凸部１１２ａ〜１１２ｃの位置に対応するボンディングリボン２０の両端側および中央部周辺に、接合部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃが形成される。この３つの接合部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃで、半導体チップ３０のソースボンディングパッド３１とボンディングリボン２０とが接合される。
【００１９】
図２（ｂ）に示されるように、ボンディング処理により３箇所の接合部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃが形成される。
ここで、幅Ａのボンディングリボン２０を接合するのに必要な接合部全体の接合力が、仮にα（Ｎ（ニュートン））とする。
このα（Ｎ）を３箇所の接合部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃで確保するには、各接合部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃにて、平均で少なくともα／３（Ｎ）の接合力さえ、確保できればよい。
【００２０】
一方、従来では図５（ｂ）に示されるように、α（Ｎ）を２箇所の接合部２０１ａ、２０１ｂで確保する必要があり、各接合部２０１ａ、２０１ｂで、平均で少なくともα／２（Ｎ）の接合力を確保する必要があった。
一般に、各接合部の接合力が大きければ大きいほど、ボンディングの際に、ボンディングリボン２０に加える圧着荷重や超音波振動を大きくする必要がある。
α（Ｎ）の接合力を確保するのに、各接合部に必要な接合力は、図５に示された従来の場合では平均でα／２（Ｎ）を必要とするのに対し、図２に示された本発明では平均でα／３（Ｎ）で十分である。
【００２１】
従って、本発明によれば、ボンディングの接合強度をα（Ｎ）に維持するのに、図５に示された従来の場合と比較して、ボンディングの際にボンディングリボンに加える圧着荷重や超音波振動を小さくすることができる。そして、この結果、ボンディングリボン２０の直下の半導体チップ３０に亀裂や割れが生じるのを防止し、半導体チップ３０が破壊してしまうのを軽減することができる。
【００２２】
なお、凸部が４箇所以上形成されるように、ウェッジ１１０の溝を３本以上形成してもよい。
このようにすれば、更に、ウェッジ１１０に加えられる圧着荷重や超音波振動を小さくすることができる。
また、複数の凸部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃを等間隔に形成してもよい。
このようにすれば、ウェッジ１１０に加えられる圧着荷重や超音波振動を効率よく分散させることができ、ボンディングの際にボンディングリボン２０に加える圧着荷重や超音波振動を効率よく小さくすることができ、半導体チップ３０の破損を軽減することができる。
【００２３】
発明の実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２に係る半導体装置の半導体チップ上のソースボンディングパッドへのボンディングリボンによる接合構造について、図に基づいて説明する。
図３は、本発明の実施の形態２に係る半導体装置の半導体チップ上のソースボンディングパッドへのボンディングリボンによる接合構造を示す模式図であって、図３（ａ）はボンディングリボンによる接合構造の模式的な断面図であり、図３（ｂ）はボンディング後の半導体チップの平面図である。
【００２４】
図３と図２との相違点について、図２では表面に凹凸のない長方形状の断面を有するボンディングリボン２０を用いているのに対し、図３では断面において複数の凸部２１２ａ〜２１２ｆが形成されたボンディングリボン２１を用いている点で相違する。
また、図２では、ウェッジ１１０の先端部に２つの溝１１１ａ、１１１ｂが形成されているのに対し、図３では、ウェッジ１２０の先端部に３つの溝１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃが形成されている点で相違する。
【００２５】
図３（ａ）において、ボンディングリボン２１は、超音波振動を利用した接合に用いるものであって、ボンディングリボン２１の材料には例えばアルミニウム（Ａｌ）系合金または銅（Ｃｕ）系合金が用いられている。
図３（ａ）に示されるように、ボンディングリボン２１の上面および下面には、ボンディングリボン２０の延在方向に沿って、複数の凸部２１２ａ〜２１２ｆが形成されている。
また、ボンディングリボン２１の凸部２１２ａ〜２１２ｃ、２１２ｄ〜２１２ｆは、ウェッジ１２０の溝１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃの位置に対応して設けられている。
また、ウェッジ１２０の凸部１２２ａ〜１２２ｄが、少なくともボンディングリボン２１の両端側および中央部周辺の溝２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１１ｄの位置に対応して設けられている。
また、ボンディングリボン２１の凸部２１２ａ〜２１２ｃ、２１２ｄ〜２１２ｆ間に形成された複数の溝２１１ａ〜２１１ｄは、ウェッジ１２０の凸部１２２ｂ、１２２ｃの位置に対応されている。
【００２６】
次に、本発明の実施の形態２に係るボンディングリボンを用いたボンディング方法について、図に基づいて、説明する。
次に、本発明の実施の形態２に係る半導体装置の半導体チップ上のソースボンディングパッドへのボンディングリボンによる接合方法について、具体的に説明する。
ボンディング作業時には、半導体チップ３０をリードフレーム（不図示）上に固定し、半導体チップ３０上のソースボンディングパッド３１の位置にボンディングリボン２１を配置し、ウェッジ１２０を介して、ボンディングリボン２１に、半導体チップ３０のソースボンディングパッド３１の方向に向けて荷重を加えながら、超音波振動を印加する。
【００２７】
これにより、ボンディングリボン２１は、ウェッジ１２０の４つの凸部１２２ａ〜１２２ｄを介して超音波振動を印加されながら、半導体チップ３０のソースボンディングパッド３１と接触される。この際、ウェッジ１２０の凸部１２２ｂ、１２２ｃが、ボンディングリボン２１の溝２１１ａ、２１１ｂに食い込みながら、ボンディングリボン２１に超音波振動を印加する。
そして、ボンディングリボン２１のうち、ウェッジ１２０の４つの凸部１２２ａ〜１２２ｄに対応する部分と、半導体チップ３０のソースボンディングパッド３１との間で、摩擦熱が生じる。
この結果、図３（ｂ）に示されるように、ウェッジ１２０の４つの凸部１２２ａ〜１２２ｄの位置に対応するボンディングリボン２１の両端側および中央部周辺の溝２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１１ｄに、接合部２１３ａ〜２１３ｄが形成される。この４つの接合部２１３ａ〜２１３ｄで、半導体チップ３０のソースボンディングパッド３１とボンディングリボン２１とが接合される。
【００２８】
ここで、ウェッジ１２０を介してボンディングリボン２１に圧着荷重および超音波振動が加えられる箇所は、ウェッジ１２０に形成された凸部１２２ａ〜１２２ｄの４箇所であるので、従来のように、ウェッジ１０を介してボンディングリボン２０の２箇所に圧着荷重および超音波振動が加える場合と比較して、ボンディングの際にボンディングリボンに加える圧着荷重や超音波振動を小さくすることができる。
また、ウェッジ１２０の凸部１２２ｂ、１２２ｃが、ボンディングリボン２１の溝２１１ａ、２１１ｂに食い込みながら、ボンディングリボン２１に超音波振動を印加するので、図２で示された構成と比較して、ボンディングリボン２１へ圧着荷重や超音波振動が伝達されやすい。このため、ボンディングの際にボンディングリボンに加える圧着荷重や超音波振動を更に小さくすることができる。
【００２９】
そして、この結果、ボンディングリボン２１の直下の半導体チップ３０に亀裂や割れが生じるのを防止し、半導体チップ３０が破壊してしまうのを軽減することができる。
なお、ウェッジ１２０の凸部１２２ａ〜１２２ｄおよびボンディングリボン２１の溝２１１ａ、２２１ｂおよび２１１ｃ、２１１ｄを等間隔に形成してもよい。
このようにすれば、ウェッジ１２０に加えられる圧着荷重や超音波振動を効率よく分散させることができ、ボンディングの際にボンディングリボンに加える圧着荷重や超音波振動を効率よく小さくすることができ、半導体チップの破損を軽減することができる。
【００３０】
発明の実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３に係る半導体装置の半導体チップ上のソースボンディングパッドへのボンディングリボンによる接合構造について、図に基づいて説明する。
図４は、本発明の実施の形態３に係る半導体装置の半導体チップ上のソースボンディングパッドへのボンディングリボンによる接合構造を示す模式図であって、図４（ａ）はボンディングリボンによる接合構造の模式的な断面図であり、図４（ｂ）はボンディング後の半導体チップの平面図である。
【００３１】
図４と図３との相違点について、図３では断面において複数の凸部２１２ａ〜２１２ｆが形成されたボンディングリボン２１を用いているのに対し、図４では断面において上面（紙面上側）に切り欠き２２１ａ、２２１ｂが形成されたボンディングリボン２２を用いている点で、相違する。
【００３２】
図４（ａ）において、ボンディングリボン２２は、超音波振動を利用した接合に用いるものであって、ボンディングリボン２２の材料には例えばアルミニウム（Ａｌ）系合金または銅（Ｃｕ）系合金が用いられている。
図４（ａ）に示されるように、長方形状の断面を有するボンディングリボン２２の上面には、ボンディングリボン２２の延在方向に沿って、２本の切り欠き２２１ａ、２２１ｂが形成されている。
また、ウェッジ１３０の凸部１３２ａ〜１３２ｄが、少なくともボンディングリボン２１の両端側および中央部周辺の溝２２１ａ、２２１ｂの位置に対応して設けられている。
すなわち、ボンディングリボン２２の切り欠き２２１ａ、２２１ｂは、ウェッジ１３０の凸部１３２ｂ、１３２ｃの位置に対応して設けられている。
また、ボンディングリボン２２の両端側が、ウェッジ１３０の凸部１３２ａ、１３２ｄの位置に対応するように、ボンディングリボン２２の幅が決定されている。
【００３３】
次に、本発明の実施の形態３に係る半導体装置の半導体チップ上のソースボンディングパッドへのボンディングリボンによる接合方法について、具体的に説明する。
ボンディング作業時には、半導体チップ３０をリードフレーム（不図示）上に固定し、半導体チップ３０上のソースボンディングパッド３１の位置にボンディングリボン２２を配置し、ウェッジ１3０を介して、ボンディングリボン２２に、半導体チップ３０のソースボンディングパッド３１の方向に向けて荷重を加えながら、超音波振動を印加する。
【００３４】
これにより、ボンディングリボン２２は、ウェッジ１３０の４つの凸部１３２ａ〜１３２ｄを介して超音波振動を印加されながら、半導体チップ３０のソースボンディングパッド３１と接触される。この際、ウェッジ１２０の凸部１３２ｂ、１３２ｃが、ボンディングリボン２２の上面の切り欠き２２１ａ、２２１ｂに食い込みながら、ボンディングリボン２２に超音波振動を印加する。
そして、ボンディングリボン２２のうち、ウェッジ１３０の４つの凸部１３２ａ〜１３２ｄに対応する部分と、半導体チップ３０のソースボンディングパッド３１との間で、摩擦熱が生じる。
この結果、図４（ｂ）に示されるように、ウェッジ１３０の４つの凸部１３２ａ〜１３２ｄの位置に対応するボンディングリボン２２の両端側および中央部周辺の切り欠き２２１ａ、２２１ｂに、接合部２２３ａ〜２２３ｄが形成される。この４つの接合部２２３ａ〜２２３ｄで、半導体チップ３０のソースボンディングパッド３１とボンディングリボン２２とが接合される。
【００３５】
ここで、ウェッジ１３０を介してボンディングリボン２２に圧着荷重および超音波振動が加えられる箇所は、ウェッジ１３０に形成された凸部１３２ａ〜１３２ｄの４箇所であるので、従来のように、ウェッジ１００を介してボンディングリボン２０の２箇所に圧着荷重および超音波振動が加える場合と比較して、ボンディングの際にボンディングリボンに加える圧着荷重や超音波振動を小さくすることができる。
また、ウェッジ１２０の凸部１３２ｂ、１３２ｃが、ボンディングリボン２２の上面の切り欠き２２１ａ、２２１ｂに食い込みながら、ボンディングリボン２２に超音波振動を印加するので、ボンディングリボン２２へ圧着荷重や超音波振動が伝達されやすい。このため、ボンディングの際にボンディングリボンに加える圧着荷重や超音波振動を更に小さくすることができる。
【００３６】
そして、この結果、ボンディングリボン２２の直下の半導体チップ３０に亀裂や割れが生じるのを防止し、半導体チップ３０が破壊してしまうのを軽減することができる。
なお、ボンディングリボン２２上面の切り欠きを３本以上設けてもよい。
このようにすれば、更に、ウェッジ１３０に加えられる圧着荷重や超音波振動を小さくすることができる。
なお、ウェッジ１３０の溝１３１ａ〜１３１ｃおよびボンディングリボン２２の切り欠き２２１ａ、２２１ｂを等間隔に形成してもよい。
このようにすれば、ウェッジ１３０に加えられる圧着荷重や超音波振動を効率よく分散させることができ、ボンディングの際にボンディングリボンに加える圧着荷重や超音波振動を効率よく小さくすることができ、半導体チップの破損を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施の形態１に係る半導体装置の構成を示す図であって、図１（ａ）は実施の形態１に係る半導体装置の平面透視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の半導体チップ上のソースボンディングパッドへのボンディングリボンによる接合構造を示す模式図であって、図２（ａ）はボンディングリボンによる接合構造の模式的な断面図であり、図２（ｂ）はボンディング後の半導体チップの平面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の半導体チップ上のソースボンディングパッドへのボンディングリボンによる接合構造を示す模式図であって、図３（ａ）はボンディングリボンによる接合構造の模式的な断面図であり、図３（ｂ）はボンディング後の半導体チップの平面図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の半導体チップ上のソースボンディングパッドへのボンディングリボンによる接合構造を示す模式図であって、図４（ａ）はボンディングリボンによる接合構造の模式的な断面図であり、図４（ｂ）はボンディング後の半導体チップの平面図である。
【図５】従来のボンディングリボンを用いた接合構造を示す模式図であって、図５（ａ）はボンディングによる接合構造の模式的な断面図であり、図５（ｂ）はボンディング後の半導体チップの平面図である。
【符号の説明】
【００３８】
２０、２１、２２ ボンディングリボン
２１２ａ〜２１２ｆ 凸部
２１１ａ〜２１１ｄ 溝
２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ〜２０２ｃ 接合部
２１３ａ〜２１３ｄ、２２３ａ〜２２３ｄ 接合部
２２１ａ、２２１ｂ 切り欠き
３０、３０Ａ 半導体チップ
３１Ａ ボンディングパッド
３１ ソースボンディングパッド
３２ ゲートボンディングパッド
４０ リードフレームソース端子
５０ リードフレームゲート端子
６０ リードフレームチップアイランド部
７０ ボンディングワイヤ
８０ 樹脂パッケージ
１００、１１０、１２０、１３０ ウェッジ
１１１ａ、１１１ｂ、１２１ａ〜１２１ｃ、１３１ａ〜１３１ｃ 溝
１１２ａ〜１１２ｃ、１２２ａ〜１２２ｄ、１３２ａ〜１３２ｄ 凸部
１０００ パワートランジスタ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体装置、ボンディング方法およびボンディングリボンに関し、特に半導体チップ上に形成されたボンディングパッドと電極端子とがボンディングリボンにより接続される半導体装置、超音波振動を利用してボンディングリボンの接合を行うボンディング方法、超音波振動を利用した接合に用いるボンディングリボンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体装置を製造する際に、半導体装置の半導体チップおよびリードフレーム間をワイヤボンディングにより接合する技術が用いられている。
また、ボンディングに用いる円形断面のボンディングワイヤに代えて、長方形断面のボンディングリボンを用いる技術も用いられている。この長方形断面のリボンをボンディングに用いることにより、断面積を、円形断面のボンディングワイヤよりも大きくすることができる。この結果、半導体チップおよびリードフレーム間に流す電流を大きくすることができ、更に、半導体チップおよびリードフレーム間の抵抗を低く抑えることができる。
【０００３】
参考技術として、Ｖ字形状のボンディング用ツールを介して、ボンディングワイヤに超音波振動を与え、ボンディングワイヤを半導体チップ表面に接合する技術が開示されている（特許文献１）。
また、参考技術として、極細線を並列に接合したボンディングワイヤに関する技術が開示されている（特許文献２）。
一般に、ボンディングリボンを用いてボンディングをする場合、半導体チップ上における接合面積を、ボンディングワイヤを用いた場合と比較して広くとる必要がある。このため、ボンディングリボンを用いてボンディングをする場合は、ボンディングの際の超音波出力（ＵＳ（Ｕｒｔｒａ Ｓｏｎｉｃ）パワー）を大きくする必要が生じ、更にボンディングツールを介してボンディングリボンに対して加える圧着荷重を大きくする必要が生じる。
【０００４】
図５は、従来のボンディングリボンを用いた接合構造を示す模式図であって、図５（ａ）はボンディングによる接合構造の模式的な断面図であり、図５（ｂ）はボンディング後の半導体チップの平面図である。
図５に示されるように、ボンディング装置（不図示）に備えられたボンディングツールとしてのウェッジ１００の先端には、Ｖ字形状の溝が一つ形成されている。ボンディング作業時には、このウェッジ１００に対して、超音波振動付与装置（不図示）により超音波振動が与えられる。ボンディングリボン２０は、断面形状を長方形状に形成されている。また、ボンディングリボン２０の材料には例えばアルミニウム（Ａｌ）系合金が用いられている。半導体チップ３０Ａの表面には、ボンディングリボン２０が接合されるボンディングパッド３１Ａが設けられている。
【０００５】
従来のボンディング方法について、図に基づいて説明する。
ボンディング処理時には、半導体チップ３０Ａをリードフレーム（不図示）上に固定する。そして、半導体チップ３０Ａ上のボンディングパッド３１Ａの位置にボンディングリボン２０を配置し、ウェッジ１００を介して、ボンディングリボン２０に半導体チップ３０Ａのボンディングパッド３１Ａの方向に向けて荷重を加えながら、超音波振動を印加する。
この結果、図５（ｂ）に示されるように、ボンディングリボン２０の両端部に接合部２０１ａ、２０１ｂが形成され、この２箇所の接合部２０１ａ、２０１ｂで、ボンディングパッド３１Ａとボンディングリボン２０とが接合される。
【０００６】
ここで、図５（ｂ）に示されるように、ボンディングリボン２０はボンディングワイヤと比較して幅Ａが大きくなるため、２箇所の接合部２０１ａ、２０１ｂで、半導体チップ３０Ａのボンディングパッド３１Ａとボンディングリボン２０とを確実に接合するには、ウェッジ１００を介してボンディングリボン２０に加える圧着荷重を大きくするとともに、ウェッジ１００を介してボンディングリボン２０に与える超音波振動を大きくする必要が生じる。
【特許文献１】特開２００４−１８６３６４号公報（図１、図２、段落００３７〜段落００４２）
【特許文献２】特開２００４−１２８２１６号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、ボンディングの際に加える圧着荷重や超音波出力振動が大きくなると、ボンディングリボン２０の直下の半導体チップ３０Ａに亀裂や割れが生じ、半導体チップ３０Ａを破壊してしまうことがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る半導体装置は、半導体チップおよび電極端子を備え、上記半導体チップ上に形成されたボンディングパッドと上記電極端子とがボンディングリボンにより接続される半導体装置であって、上記ボンディングパッドと上記ボンディングリボンとの接合部が、上記ボンディングリボンの延在方向と垂直な方向に沿って、３箇所以上設けられたことを特徴とするものである。
【０００９】
このように、ボンディングパッドとボンディングリボンとの接合部を、ボンディングリボンの延在方向と垂直な方向に沿って、３箇所以上設けたことにより、ボンディングの接合強度を維持しつつ、ボンディングの際にボンディングリボンに加える圧着荷重や超音波振動を小さくすることができ、半導体チップの破損を軽減することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、ボンディングの接合強度を維持しつつ、ボンディングの際にボンディングリボンに加える圧着荷重や超音波振動を小さくすることができ、半導体チップの破損を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
発明の実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る半導体装置について、図に基づいて説明する。
図１は、実施の形態１に係る半導体装置の構成を示す図であって、図１（ａ）は実施の形態１に係る半導体装置の平面透視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
図１において、半導体装置としてのパワートランジスタ１０００は、半導体チップ３０、電極端子としてのリードフレームソース端子（以下ソース端子と称する）４０、制御端子としてのリードフレームゲート端子（以下ゲート端子と称する）５０、リードフレームチップアイランド部（以下チップアイランド部と称する）６０を備えている。
半導体チップ３０は、例えば銅等により形成されたチップアイランド部６０上に搭載されている。
【００１２】
また、半導体チップ３０は例えば縦型ＭＯＳＦＥＴからなり、半導体チップ３０上には２つのボンディングパッド３１、３２が形成されている。
ソースボンディングパッド３１とソース端子４０とが、例えばアルミニウム（Ａｌ）系または銅（Ｃｕ）系の合金により形成されたボンディングリボン２０により接続されている。ゲートボンディングパッド３２とゲート端子５０とが、例えば金線により形成されたボンディングワイヤ７０により接続されている。
【００１３】
ここで、ソースボンディングパッド３１とソース端子４０との間は、例えば数十アンペア（Ａ）という大電流が流されるため、ソースボンディングパッド３１とソース端子４０との間の抵抗を低く抑える必要がある。このため、この間の接続では、ボンディングワイヤ７０と比較して断面積の大きいボンディングリボン２０を用いている。これに対し、ゲートボンディングパッド３２とゲート端子５０との間は、例えば約５×１０−６（Ａ）程度の電流が流れるだけで、大電流が流れることはないため、ボンディングワイヤ７０を接続に用いている。
【００１４】
また、図１（ａ）に示されるように、ソースボンディングパッド３１とボンディングリボン２０は、ボンディングリボン２０の延在方向と垂直な方向に沿って、３箇所の接合部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃにより接続されている。
また、ソース端子４０とボンディングリボン２０は、ボンディングリボン２０の延在方向と垂直な方向に沿って、３箇所の接合部２０２ｅ、２０２ｆ、２０２ｇにより接続されている。
図１（ａ）に示されるように、半導体チップ３０、ソース端子４０、ゲート端子５０およびチップアイランド部６０は、ソース端子４０およびゲート端子５０の一部を露出させて、樹脂パッケージ８０により封止されている。
【００１５】
次に、本発明の実施の形態１に係る半導体装置の半導体チップ上のソースボンディングパッドへのボンディングリボンによる接合構造について、図に基づいて説明する。
図２は、本発明の実施の形態１に係る半導体装置の半導体チップ上のソースボンディングパッドへのボンディングリボンによる接合構造を示す模式図であって、図２（ａ）はボンディングリボンによる接合構造の模式的な断面図であり、図２（ｂ）はボンディング後の半導体チップの平面図である。
図２において、ボンディング装置（不図示）は、超音波振動を利用して、ボンディングリボン２０の接合を行う。ボンディング装置（不図示）に備えられたボンディングツールとしてのウェッジ１１０の先端部には、ボンディングリボン２０の延在方向と平行な方向に沿って、２つの溝１１１ａ、１１１ｂが形成されている。
【００１６】
ボンディング作業時には、このウェッジ１１０に対して、超音波振動付与装置（不図示）により超音波振動が与えられる。ボンディングリボン２０の断面形状は、長方形状に形成されている。
また、ウェッジ１１０の複数の溝１１１ａ、１１１ｂ間および両端に形成される凸部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃが、少なくともボンディングリボン２０の両端側および中央部周辺の位置に対応して設けられている。
【００１７】
次に、本発明の実施の形態１に係る半導体装置の半導体チップ上のソースボンディングパッドへのボンディングリボンによる接合方法について、具体的に説明する。
図１に示されるように、半導体チップ３０をチップアイランド部６０上に、例えばエポキシ系の接着剤を用いて固定する。そして、例えばカメラを用いた画像認識装置を用いて、半導体チップ３０上のソースボンディングパッド３１の位置に、ボンディングリボン２０を配置する。次に、ウェッジ１１０を介して、ボンディングリボン２０に、半導体チップ３０のソースボンディングパッド３１の方向に向けて荷重を加えながら、超音波振動を印加する。
これにより、ボンディングリボン２０は、ウェッジ１１０の３つの凸部１１２ａ〜１１２ｃを介して超音波振動を印加されながら、半導体チップ３０のソースボンディングパッド３１と接触される。
【００１８】
そして、ボンディングリボン２０のうち、ウェッジ１１０の３つの凸部１１２ａ〜１１２ｃに対応する部分と、半導体チップ３０のソースボンディングパッド３１との間で、摩擦熱が生じる。
この結果、図２（ｂ）に示されるように、ウェッジ１１０の３つの凸部１１２ａ〜１１２ｃの位置に対応するボンディングリボン２０の両端側および中央部周辺に、接合部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃが形成される。この３つの接合部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃで、半導体チップ３０のソースボンディングパッド３１とボンディングリボン２０とが接合される。
【００１９】
図２（ｂ）に示されるように、ボンディング処理により３箇所の接合部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃが形成される。
ここで、幅Ａのボンディングリボン２０を接合するのに必要な接合部全体の接合力が、仮にα（Ｎ（ニュートン））とする。
このα（Ｎ）を３箇所の接合部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃで確保するには、各接合部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃにて、平均で少なくともα／３（Ｎ）の接合力さえ、確保できればよい。
【００２０】
一方、従来では図５（ｂ）に示されるように、α（Ｎ）を２箇所の接合部２０１ａ、２０１ｂで確保する必要があり、各接合部２０１ａ、２０１ｂで、平均で少なくともα／２（Ｎ）の接合力を確保する必要があった。
一般に、各接合部の接合力が大きければ大きいほど、ボンディングの際に、ボンディングリボン２０に加える圧着荷重や超音波振動を大きくする必要がある。
α（Ｎ）の接合力を確保するのに、各接合部に必要な接合力は、図５に示された従来の場合では平均でα／２（Ｎ）を必要とするのに対し、図２に示された本発明では平均でα／３（Ｎ）で十分である。
【００２１】
従って、本発明によれば、ボンディングの接合強度をα（Ｎ）に維持するのに、図５に示された従来の場合と比較して、ボンディングの際にボンディングリボンに加える圧着荷重や超音波振動を小さくすることができる。そして、この結果、ボンディングリボン２０の直下の半導体チップ３０に亀裂や割れが生じるのを防止し、半導体チップ３０が破壊してしまうのを軽減することができる。
【００２２】
なお、凸部が４箇所以上形成されるように、ウェッジ１１０の溝を３本以上形成してもよい。
このようにすれば、更に、ウェッジ１１０に加えられる圧着荷重や超音波振動を小さくすることができる。
また、複数の凸部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃを等間隔に形成してもよい。
このようにすれば、ウェッジ１１０に加えられる圧着荷重や超音波振動を効率よく分散させることができ、ボンディングの際にボンディングリボン２０に加える圧着荷重や超音波振動を効率よく小さくすることができ、半導体チップ３０の破損を軽減することができる。
【００２３】
発明の実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２に係る半導体装置の半導体チップ上のソースボンディングパッドへのボンディングリボンによる接合構造について、図に基づいて説明する。
図３は、本発明の実施の形態２に係る半導体装置の半導体チップ上のソースボンディングパッドへのボンディングリボンによる接合構造を示す模式図であって、図３（ａ）はボンディングリボンによる接合構造の模式的な断面図であり、図３（ｂ）はボンディング後の半導体チップの平面図である。
【００２４】
図３と図２との相違点について、図２では表面に凹凸のない長方形状の断面を有するボンディングリボン２０を用いているのに対し、図３では断面において複数の凸部２１２ａ〜２１２ｆが形成されたボンディングリボン２１を用いている点で相違する。
また、図２では、ウェッジ１１０の先端部に２つの溝１１１ａ、１１１ｂが形成されているのに対し、図３では、ウェッジ１２０の先端部に３つの溝１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃが形成されている点で相違する。
【００２５】
図３（ａ）において、ボンディングリボン２１は、超音波振動を利用した接合に用いるものであって、ボンディングリボン２１の材料には例えばアルミニウム（Ａｌ）系合金または銅（Ｃｕ）系合金が用いられている。
図３（ａ）に示されるように、ボンディングリボン２１の上面および下面には、ボンディングリボン２０の延在方向に沿って、複数の凸部２１２ａ〜２１２ｆが形成されている。
また、ボンディングリボン２１の凸部２１２ａ〜２１２ｃ、２１２ｄ〜２１２ｆは、ウェッジ１２０の溝１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃの位置に対応して設けられている。
また、ウェッジ１２０の凸部１２２ａ〜１２２ｄが、少なくともボンディングリボン２１の両端側および中央部周辺の溝２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１１ｄの位置に対応して設けられている。
また、ボンディングリボン２１の凸部２１２ａ〜２１２ｃ、２１２ｄ〜２１２ｆ間に形成された複数の溝２１１ａ〜２１１ｄは、ウェッジ１２０の凸部１２２ｂ、１２２ｃの位置に対応されている。
【００２６】
次に、本発明の実施の形態２に係るボンディングリボンを用いたボンディング方法について、図に基づいて、説明する。
次に、本発明の実施の形態２に係る半導体装置の半導体チップ上のソースボンディングパッドへのボンディングリボンによる接合方法について、具体的に説明する。
ボンディング作業時には、半導体チップ３０をリードフレーム（不図示）上に固定し、半導体チップ３０上のソースボンディングパッド３１の位置にボンディングリボン２１を配置し、ウェッジ１２０を介して、ボンディングリボン２１に、半導体チップ３０のソースボンディングパッド３１の方向に向けて荷重を加えながら、超音波振動を印加する。
【００２７】
これにより、ボンディングリボン２１は、ウェッジ１２０の４つの凸部１２２ａ〜１２２ｄを介して超音波振動を印加されながら、半導体チップ３０のソースボンディングパッド３１と接触される。この際、ウェッジ１２０の凸部１２２ｂ、１２２ｃが、ボンディングリボン２１の溝２１１ａ、２１１ｂに食い込みながら、ボンディングリボン２１に超音波振動を印加する。
そして、ボンディングリボン２１のうち、ウェッジ１２０の４つの凸部１２２ａ〜１２２ｄに対応する部分と、半導体チップ３０のソースボンディングパッド３１との間で、摩擦熱が生じる。
この結果、図３（ｂ）に示されるように、ウェッジ１２０の４つの凸部１２２ａ〜１２２ｄの位置に対応するボンディングリボン２１の両端側および中央部周辺の溝２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１１ｄに、接合部２１３ａ〜２１３ｄが形成される。この４つの接合部２１３ａ〜２１３ｄで、半導体チップ３０のソースボンディングパッド３１とボンディングリボン２１とが接合される。
【００２８】
ここで、ウェッジ１２０を介してボンディングリボン２１に圧着荷重および超音波振動が加えられる箇所は、ウェッジ１２０に形成された凸部１２２ａ〜１２２ｄの４箇所であるので、従来のように、ウェッジ１０を介してボンディングリボン２０の２箇所に圧着荷重および超音波振動が加える場合と比較して、ボンディングの際にボンディングリボンに加える圧着荷重や超音波振動を小さくすることができる。
また、ウェッジ１２０の凸部１２２ｂ、１２２ｃが、ボンディングリボン２１の溝２１１ａ、２１１ｂに食い込みながら、ボンディングリボン２１に超音波振動を印加するので、図２で示された構成と比較して、ボンディングリボン２１へ圧着荷重や超音波振動が伝達されやすい。このため、ボンディングの際にボンディングリボンに加える圧着荷重や超音波振動を更に小さくすることができる。
【００２９】
そして、この結果、ボンディングリボン２１の直下の半導体チップ３０に亀裂や割れが生じるのを防止し、半導体チップ３０が破壊してしまうのを軽減することができる。
なお、ウェッジ１２０の凸部１２２ａ〜１２２ｄおよびボンディングリボン２１の溝２１１ａ、２２１ｂおよび２１１ｃ、２１１ｄを等間隔に形成してもよい。
このようにすれば、ウェッジ１２０に加えられる圧着荷重や超音波振動を効率よく分散させることができ、ボンディングの際にボンディングリボンに加える圧着荷重や超音波振動を効率よく小さくすることができ、半導体チップの破損を軽減することができる。
【００３０】
発明の実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３に係る半導体装置の半導体チップ上のソースボンディングパッドへのボンディングリボンによる接合構造について、図に基づいて説明する。
図４は、本発明の実施の形態３に係る半導体装置の半導体チップ上のソースボンディングパッドへのボンディングリボンによる接合構造を示す模式図であって、図４（ａ）はボンディングリボンによる接合構造の模式的な断面図であり、図４（ｂ）はボンディング後の半導体チップの平面図である。
【００３１】
図４と図３との相違点について、図３では断面において複数の凸部２１２ａ〜２１２ｆが形成されたボンディングリボン２１を用いているのに対し、図４では断面において上面（紙面上側）に切り欠き２２１ａ、２２１ｂが形成されたボンディングリボン２２を用いている点で、相違する。
【００３２】
図４（ａ）において、ボンディングリボン２２は、超音波振動を利用した接合に用いるものであって、ボンディングリボン２２の材料には例えばアルミニウム（Ａｌ）系合金または銅（Ｃｕ）系合金が用いられている。
図４（ａ）に示されるように、長方形状の断面を有するボンディングリボン２２の上面には、ボンディングリボン２２の延在方向に沿って、２本の切り欠き２２１ａ、２２１ｂが形成されている。
また、ウェッジ１３０の凸部１３２ａ〜１３２ｄが、少なくともボンディングリボン２１の両端側および中央部周辺の溝２２１ａ、２２１ｂの位置に対応して設けられている。
すなわち、ボンディングリボン２２の切り欠き２２１ａ、２２１ｂは、ウェッジ１３０の凸部１３２ｂ、１３２ｃの位置に対応して設けられている。
また、ボンディングリボン２２の両端側が、ウェッジ１３０の凸部１３２ａ、１３２ｄの位置に対応するように、ボンディングリボン２２の幅が決定されている。
【００３３】
次に、本発明の実施の形態３に係る半導体装置の半導体チップ上のソースボンディングパッドへのボンディングリボンによる接合方法について、具体的に説明する。
ボンディング作業時には、半導体チップ３０をリードフレーム（不図示）上に固定し、半導体チップ３０上のソースボンディングパッド３１の位置にボンディングリボン２２を配置し、ウェッジ１3０を介して、ボンディングリボン２２に、半導体チップ３０のソースボンディングパッド３１の方向に向けて荷重を加えながら、超音波振動を印加する。
【００３４】
これにより、ボンディングリボン２２は、ウェッジ１３０の４つの凸部１３２ａ〜１３２ｄを介して超音波振動を印加されながら、半導体チップ３０のソースボンディングパッド３１と接触される。この際、ウェッジ１２０の凸部１３２ｂ、１３２ｃが、ボンディングリボン２２の上面の切り欠き２２１ａ、２２１ｂに食い込みながら、ボンディングリボン２２に超音波振動を印加する。
そして、ボンディングリボン２２のうち、ウェッジ１３０の４つの凸部１３２ａ〜１３２ｄに対応する部分と、半導体チップ３０のソースボンディングパッド３１との間で、摩擦熱が生じる。
この結果、図４（ｂ）に示されるように、ウェッジ１３０の４つの凸部１３２ａ〜１３２ｄの位置に対応するボンディングリボン２２の両端側および中央部周辺の切り欠き２２１ａ、２２１ｂに、接合部２２３ａ〜２２３ｄが形成される。この４つの接合部２２３ａ〜２２３ｄで、半導体チップ３０のソースボンディングパッド３１とボンディングリボン２２とが接合される。
【００３５】
ここで、ウェッジ１３０を介してボンディングリボン２２に圧着荷重および超音波振動が加えられる箇所は、ウェッジ１３０に形成された凸部１３２ａ〜１３２ｄの４箇所であるので、従来のように、ウェッジ１００を介してボンディングリボン２０の２箇所に圧着荷重および超音波振動が加える場合と比較して、ボンディングの際にボンディングリボンに加える圧着荷重や超音波振動を小さくすることができる。
また、ウェッジ１２０の凸部１３２ｂ、１３２ｃが、ボンディングリボン２２の上面の切り欠き２２１ａ、２２１ｂに食い込みながら、ボンディングリボン２２に超音波振動を印加するので、ボンディングリボン２２へ圧着荷重や超音波振動が伝達されやすい。このため、ボンディングの際にボンディングリボンに加える圧着荷重や超音波振動を更に小さくすることができる。
【００３６】
そして、この結果、ボンディングリボン２２の直下の半導体チップ３０に亀裂や割れが生じるのを防止し、半導体チップ３０が破壊してしまうのを軽減することができる。
なお、ボンディングリボン２２上面の切り欠きを３本以上設けてもよい。
このようにすれば、更に、ウェッジ１３０に加えられる圧着荷重や超音波振動を小さくすることができる。
なお、ウェッジ１３０の溝１３１ａ〜１３１ｃおよびボンディングリボン２２の切り欠き２２１ａ、２２１ｂを等間隔に形成してもよい。
このようにすれば、ウェッジ１３０に加えられる圧着荷重や超音波振動を効率よく分散させることができ、ボンディングの際にボンディングリボンに加える圧着荷重や超音波振動を効率よく小さくすることができ、半導体チップの破損を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施の形態１に係る半導体装置の構成を示す図であって、図１（ａ）は実施の形態１に係る半導体装置の平面透視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の半導体チップ上のソースボンディングパッドへのボンディングリボンによる接合構造を示す模式図であって、図２（ａ）はボンディングリボンによる接合構造の模式的な断面図であり、図２（ｂ）はボンディング後の半導体チップの平面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の半導体チップ上のソースボンディングパッドへのボンディングリボンによる接合構造を示す模式図であって、図３（ａ）はボンディングリボンによる接合構造の模式的な断面図であり、図３（ｂ）はボンディング後の半導体チップの平面図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の半導体チップ上のソースボンディングパッドへのボンディングリボンによる接合構造を示す模式図であって、図４（ａ）はボンディングリボンによる接合構造の模式的な断面図であり、図４（ｂ）はボンディング後の半導体チップの平面図である。
【図５】従来のボンディングリボンを用いた接合構造を示す模式図であって、図５（ａ）はボンディングによる接合構造の模式的な断面図であり、図５（ｂ）はボンディング後の半導体チップの平面図である。
【符号の説明】
【００３８】
２０、２１、２２ ボンディングリボン
２１２ａ〜２１２ｆ 凸部
２１１ａ〜２１１ｄ 溝
２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ〜２０２ｃ 接合部
２１３ａ〜２１３ｄ、２２３ａ〜２２３ｄ 接合部
２２１ａ、２２１ｂ 切り欠き
３０、３０Ａ 半導体チップ
３１Ａ ボンディングパッド
３１ ソースボンディングパッド
３２ ゲートボンディングパッド
４０ リードフレームソース端子
５０ リードフレームゲート端子
６０ リードフレームチップアイランド部
７０ ボンディングワイヤ
８０ 樹脂パッケージ
１００、１１０、１２０、１３０ ウェッジ
１１１ａ、１１１ｂ、１２１ａ〜１２１ｃ、１３１ａ〜１３１ｃ 溝
１１２ａ〜１１２ｃ、１２２ａ〜１２２ｄ、１３２ａ〜１３２ｄ 凸部
１０００ パワートランジスタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップおよび電極端子を備え、上記半導体チップ上に形成されたボンディングパッドと上記電極端子とがボンディングリボンにより接続される半導体装置であって、
上記ボンディングパッドと上記ボンディングリボンとの接合部が、上記ボンディングリボンの延在方向と垂直な方向に沿って、３箇所以上設けられたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
上記ボンディングパッドと上記ボンディングリボンとの接合部が、上記ボンディングリボンの延在方向と垂直な方向に沿って、少なくとも上記ボンディングリボンの両端部および中央部の位置に対応して、３箇所以上設けられたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
上記ボンディングリボンは、上記接合部の位置に対応して形成された溝または切り欠きを有することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
半導体装置はパワートランジスタであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
超音波振動を利用して、ボンディングリボンの接合を行うボンディング方法であって、 半導体チップ上に上記ボンディングリボンを配置し、
ボンディングツールを介して、上記ボンディングリボンに対して、上記半導体チップの方向に荷重を加えながら超音波振動を印加し、
上記ボンディングリボンと上記半導体チップとを、上記ボンディングリボンの延在方向と垂直な方向に沿って、３箇所以上の接合部で接合することを特徴とするボンディング方法。
【請求項６】
上記ボンディングリボンと上記半導体チップとを、上記ボンディングリボンの延在方向と垂直な方向に沿って、少なくとも上記ボンディングリボンの両端部および中央部の位置に対応して、３箇所以上の接合部で接合することを特徴とする請求項５に記載のボンディング方法。
【請求項７】
上記ボンディングツールは、
先端部に、上記ボンディングリボンの延在方向と平行な方向に沿って、複数の溝が形成され、
上記ボンディングツールの上記複数の溝間および両端に形成される複数の凸部が上記３箇所以上の接合部の位置に対応して形成されたことを特徴とする請求項５に記載のボンディング方法。
【請求項８】
上記ボンディングリボンは、上記接合部の位置に対応して形成された溝または切り欠きを有することを特徴とする請求項５に記載のボンディング方法。
【請求項９】
超音波振動を利用した接合に用いるボンディングリボンであって、
アルミニウム系または銅系の合金により形成され、
少なくとも上面または下面のいずれか一方に、上記ボンディングリボンの延在方向と平行な方向に沿って形成された複数の溝または切り欠きを有することを特徴とするボンディングリボン。
【請求項１０】
上記複数の溝または切り欠きが、等間隔に形成されたことを特徴とする請求項９に記載のボンディングリボン。
【請求項１】
半導体チップおよび電極端子を備え、上記半導体チップ上に形成されたボンディングパッドと上記電極端子とがボンディングリボンにより接続される半導体装置であって、
上記ボンディングパッドと上記ボンディングリボンとの接合部が、上記ボンディングリボンの延在方向と垂直な方向に沿って、３箇所以上設けられたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
上記ボンディングパッドと上記ボンディングリボンとの接合部が、上記ボンディングリボンの延在方向と垂直な方向に沿って、少なくとも上記ボンディングリボンの両端部および中央部の位置に対応して、３箇所以上設けられたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
上記ボンディングリボンは、上記接合部の位置に対応して形成された溝または切り欠きを有することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
半導体装置はパワートランジスタであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
超音波振動を利用して、ボンディングリボンの接合を行うボンディング方法であって、 半導体チップ上に上記ボンディングリボンを配置し、
ボンディングツールを介して、上記ボンディングリボンに対して、上記半導体チップの方向に荷重を加えながら超音波振動を印加し、
上記ボンディングリボンと上記半導体チップとを、上記ボンディングリボンの延在方向と垂直な方向に沿って、３箇所以上の接合部で接合することを特徴とするボンディング方法。
【請求項６】
上記ボンディングリボンと上記半導体チップとを、上記ボンディングリボンの延在方向と垂直な方向に沿って、少なくとも上記ボンディングリボンの両端部および中央部の位置に対応して、３箇所以上の接合部で接合することを特徴とする請求項５に記載のボンディング方法。
【請求項７】
上記ボンディングツールは、
先端部に、上記ボンディングリボンの延在方向と平行な方向に沿って、複数の溝が形成され、
上記ボンディングツールの上記複数の溝間および両端に形成される複数の凸部が上記３箇所以上の接合部の位置に対応して形成されたことを特徴とする請求項５に記載のボンディング方法。
【請求項８】
上記ボンディングリボンは、上記接合部の位置に対応して形成された溝または切り欠きを有することを特徴とする請求項５に記載のボンディング方法。
【請求項９】
超音波振動を利用した接合に用いるボンディングリボンであって、
アルミニウム系または銅系の合金により形成され、
少なくとも上面または下面のいずれか一方に、上記ボンディングリボンの延在方向と平行な方向に沿って形成された複数の溝または切り欠きを有することを特徴とするボンディングリボン。
【請求項１０】
上記複数の溝または切り欠きが、等間隔に形成されたことを特徴とする請求項９に記載のボンディングリボン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−１９６６２９（Ｐ２００６−１９６６２９Ａ）
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５８２８（Ｐ２００５−５８２８）
【出願日】平成１７年１月１３日（２００５．１．１３）
【出願人】（３０２０６２９３１）ＮＥＣエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月１３日（２００５．１．１３）
【出願人】（３０２０６２９３１）ＮＥＣエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]