半導体装置および半導体装置の製造方法
【課題】外部と電気的に接続可能な外部電極を有する基材と、導電性ペーストからなる表面電極を有する半導体素子とを備える構成において、接合信頼性を確保しつつ、表面電極と外部電極との接続手段または接続工程を簡易化することができる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】外部と電気的に接続可能な外部電極１３が形成された基材１１と、導電性ペーストからなる表面電極１６が形成された半導体素子１５とを備え、基材１１に半導体素子１５が実装されてなる半導体装置１０であって、基材１１の外部電極１３と半導体素子１５の表面電極１６とは、ワイヤボンディングによって金ワイヤ１７で電気的に接続されている。
【解決手段】外部と電気的に接続可能な外部電極１３が形成された基材１１と、導電性ペーストからなる表面電極１６が形成された半導体素子１５とを備え、基材１１に半導体素子１５が実装されてなる半導体装置１０であって、基材１１の外部電極１３と半導体素子１５の表面電極１６とは、ワイヤボンディングによって金ワイヤ１７で電気的に接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関するものであり、特に、太陽電池などの素子内部で配線層を持たない半導体素子の表面電極と、半導体素子が実装される基材の外部電極とをワイヤボンディングで接続する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、基材に実装された半導体素子が樹脂封止されてなる半導体装置が、広く知られている。この種の半導体装置では、基材は、半導体素子との接合面に、半導体装置の外部と電気的に接続可能なリード端子などの外部電極を有する。また、半導体素子は、基材との接合面とは反対側の面に、基材の外部電極に電気的に接続される表面電極を有する。半導体素子の表面電極と基材の外部電極とは、例えば、ワイヤボンディングによって金ワイヤで接続される。
【０００３】
半導体素子の表面電極と基材の外部電極との接続には、高い信頼性が求められる。しかし、半導体装置では、ワイヤボンディング後に半導体素子が金ワイヤとともに樹脂封止されることから、金ワイヤが剥がれることがある。そこで、表面電極の表面を粗面とすることで、表面電極と金ワイヤとの接着力を向上させたり、外部電極の表面にメッキ処理または導電性接着剤の塗布を行い、該メッキまたは導電性接着剤上に金ワイヤをボンディングすることで、外部電極と金ワイヤとの接続の確実性が図られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００４】
ところで、通常、表面電極は、アルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム合金を材質として、スパッタリング法や蒸着法で形成される。よって、ＩＣやＬＳＩなどのように、素子内の配線層がＩＣやＬＳＩ製造工程と同じプロセスにて形成されている半導体素子であれば、同じプロセスで表面電極を形成できる。しかし、スパッタリング法や蒸着法は、大掛かりな設備が必要であり、プロセスコストが高い。
【０００５】
一方、素子内に配線層を持たない半導体素子（例えば、太陽電池など）では、設備コストを低く、かつ量産性を高くするために、導電性ペーストを印刷することによって表面電極が形成されている。このような構成では、はんだを被覆したアルミニウムリボンを、表面電極と外部電極とにはんだ付けすることで、両者を電気的に接続する方法が広く用いられている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
図７は、導電性ペーストからなる表面電極１０６を有する半導体素子１０５を備えた、従来の半導体装置１００の構成を示す図である。
【０００７】
図７に示すように、従来の半導体装置１００は、基材電極１０２および外部と電気的に接続可能な外部電極１０３が形成された基材１０１と、導電性ペーストを焼成することにより表面電極１０６が形成された半導体素子１０５とを備え、半導体素子１０５が、基材１０１の基材電極１０２上に、はんだ１０４を用いて実装されている。半導体素子１０５の表面電極１０６と基材１０１の外部電極１０３との電気的な接続には、導電性ペーストからなる表面電極１０６に確実に接合させるために、はんだ付きのアルミニウムリボン１０７が用いられている。
【特許文献１】特開２００４−１１１６２８号公報（平成１６年４月８日公開）
【特許文献２】特開平５−１３６３１７号公報（１９９３年６月１日公開）
【特許文献３】特開２００７−３０５８７６号公報（平成１９年１１月２２日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の半導体装置１００では、アルミニウムリボン１０７をはんだ付けする前にフラックスを塗布するため、リフローにて接合後、洗浄して、フラックスを除去しなければならない。また、アルミニウムリボン１０７の位置を固定した状態で加熱する必要があるため、アルミニウムリボン１０７の固定ジグをセットしなければならない。よって、半導体素子１０５の表面電極１０６と基材１０１の外部電極１０３とを接続するために、多くの工数（工程）が発生しているという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、外部と電気的に接続可能な外部電極を有する基材と、導電性ペーストからなる表面電極を有する半導体素子とを備える構成において、接合信頼性を確保しつつ、表面電極と外部電極との接続手段または接続工程を簡易化することができる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の半導体装置は、上記課題を解決するために、外部と電気的に接続可能な外部電極が形成された基材と、導電性ペーストからなる表面電極が形成された半導体素子とを備え、上記基材に上記半導体素子が実装されてなる半導体装置であって、上記基材の外部電極と上記半導体素子の表面電極とは、ワイヤボンディングによって接続部材で電気的に接続されていることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記課題を解決するために、外部と電気的に接続可能な外部電極が形成された基材と、導電性ペーストからなる表面電極が形成された半導体素子とを備え、上記基材に上記半導体素子が実装されてなる半導体装置の製造方法であって、上記基材の外部電極と上記半導体素子の表面電極とを、ワイヤボンディングによって接続部材で電気的に接続することを特徴としている。
【００１２】
上記の構成および方法によれば、基材の外部電極と半導体素子の表面電極とは、ワイヤボンディングによって接続部材で電気的に接続されていることから、フラックスを使用する必要がないため、フラックス除去に要する工程が不要となる。また、接合のために接続部材を固定する必要もなく、接合信頼性を確保しながら、高速での接合が可能となる。したがって、接合信頼性を確保しつつ、表面電極と外部電極との接続手段または接続工程を簡易化することが可能となる。
【００１３】
なお、本発明の半導体装置は、上記接続部材は、金ワイヤであることが望ましい。本発明の半導体装置の製造方法は、上記接続部材として、金ワイヤを用いることが望ましい。
【００１４】
また、本発明の半導体装置は、上記ワイヤボンディングは、ボールボンディングが用いられていることが好ましい。本発明の半導体装置の製造方法は、上記ワイヤボンディングとして、ボールボンディングを用いることが好ましい。これにより、接続部材を好適にループさせることが可能となる。
【００１５】
さらに、導電性ペーストからなる表面電極に接続部材を確実に接合させるために、本発明の半導体装置は、上記ボールボンディングのファーストボンディングは、上記半導体素子の表面電極に行われていることが好ましい。本発明の半導体装置の製造方法は、上記半導体素子の表面電極に、ファーストボンディングを行うことが好ましい。
【００１６】
なお、本発明の半導体装置は、上記表面電極に行われたファーストボンディングによる接合後のボールの高さは、該表面電極の最も厚い部分よりも高いことが望ましい。
【００１７】
接合時、接続部材を保持するツール（例えばキャピラリ）が表面電極に接触すると、接合するための超音波および荷重の伝達が阻害され、接合状態が不安定となる。また、ツールの先端が汚れるため、生産性が悪化するとともに寿命が低下する。それゆえ、上記構成によれば、接続部材を保持するツールが、表面電極に接触することを防止することが可能となる。
【００１８】
また、導電性ペーストからなる表面電極に接続部材を確実に接合させるために、本発明の半導体装置は、上記半導体素子の表面電極に、スタッドバンプが形成されており、上記ボールボンディングのファーストボンディングは、上記基材の外部電極に行われ、セカンドボンディングは、上記表面電極に形成されたスタッドバンプに行われていてもよい。
【００１９】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記ボールボンディングは、上記半導体素子の表面電極に、スタッドバンプを形成するステップと、上記基材の外部電極に、ファーストボンディングを行うステップと、上記表面電極に形成したスタッドバンプに、セカンドボンディングを行うステップとを含むこともできる。
【００２０】
なお、本発明の半導体装置は、上記表面電極に形成されたスタッドバンプの高さは、該表面電極の最も厚い部分よりも高いことが望ましい。これにより、接続部材を保持するツール（例えばキャピラリ）が、表面電極に接触することを防止することが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明の半導体装置は、基材の外部電極と半導体素子の表面電極とは、ワイヤボンディングによって接続部材で電気的に接続されている構成である。
【００２２】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、基材の外部電極と半導体素子の表面電極とを、ワイヤボンディングによって接続部材で電気的に接続する方法である。
【００２３】
それゆえ、外部と電気的に接続可能な外部電極を有する基材と、導電性ペーストからなる表面電極を有する半導体素子とを備える構成において、接合信頼性を確保しつつ、表面電極と外部電極との接続手段または接続工程を簡易化することができる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の一実施形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００２５】
（半導体装置の構成）
図１は、本実施の形態の半導体装置１０の一構成例を示す図である。
【００２６】
図１に示すように、半導体装置１０は、基材１１および半導体素子１５を備えている。なお、半導体装置１０では本発明に関連する構成を主に挙げ、図１は、それらの構成が明示されるように図示している。例えば、図１では省略しているが、半導体装置１０は、封止樹脂に覆われてパッケージングされる。
【００２７】
基材１１は、耐熱性に優れた絶縁基板であれば特に限定されず、例えば、ガラスエポキシなどの樹脂基板である。基材１１は、一方の面に、半導体素子１５が実装される。以下では、この半導体素子１５が実装される面を実装面と称する。基材１１の実装面には、半導体素子１５が実装される領域に設けられた基材電極１２と、半導体素子１５が実装される領域外に設けられた外部電極１３が形成されている。外部電極１３は、例えばリード端子であり、半導体装置１０の外部と電気的に接続可能に、少なくとも１つ以上設けられている。
【００２８】
なお、基材１１において、導電接続される部分以外の露出している部分には、絶縁性のソルダーレジスト（図示せず）が被覆されている。また、基材１１は多層構造を有していてもよく、外部電極１３は、内部配線を介して、実装面とは反対側の面に設けられたボール形状の外部接続用端子に接続されていてもよい。
【００２９】
半導体素子１５は、チップ形状を有しており、例えばシリコンから製造された半導体チップである。半導体素子１５は、種々の機能を有するように内部に素子が形成されている。半導体素子１５は、一方の面に、少なくとも１つ以上の表面電極１６が形成されている。半導体素子１５は、はんだ１４を用いて基材１１の基材電極１２上に実装される。このとき、表面電極１６の形成面は上側を向き、該形成面とは反対側の面は基材電極１２に対向する。なお、はんだ１４に限らず、接着剤などを用いることもできる。
【００３０】
表面電極１６は、導電性ペーストにより形成されている。詳細には、表面電極１６は、電極材料として導電性ペーストを用いて、半導体素子１５の一方の面への印刷により形成されている。導電性ペーストとしては、低温焼結（例えば、焼結温度８００℃以下）の銀（Ａｇ）ペーストが用いられる。表面電極１６と外部電極１３とは、ワイヤボンディングのボールボンディングによって、金ワイヤ１７（接続部材）により電気的に接続されている。
【００３１】
詳細には、後述するように、半導体装置１０では、表面電極１６と外部電極１３とを接続する際、金ワイヤ１７の先端を溶解させてボール状のイニシャルボール１８を形成した後、荷重・超音波を付加しながら加熱することにより圧着するボールボンディングを用いている。表面電極１６にファーストボンディングが行われるとともに、外部電極１３にセカンドボンディングが行われる。
【００３２】
このように、半導体装置１０は、素子内に配線層を持たない半導体素子１５を備えるものである。半導体素子１５としては、例えば、太陽電池などがある。半導体素子１５が太陽電池の場合、半導体装置１０は、太陽電池パネル（太陽電池モジュール）として作成され得る。
【００３３】
また、半導体装置１０では、１つの基材１１に１つの半導体素子１５が実装される構成に限らず、１つの基材１１に複数の半導体素子１５を実装することもできる。さらに、半導体装置１０では、用途に応じて、コンデンサや抵抗器などの電子部品が基材１１に搭載されていてもよい。
【００３４】
（半導体装置の製造方法）
次に、上記構成を有する半導体装置１０の製造方法について詳細に説明する。
【００３５】
図２（ａ）〜（ｄ）は、半導体装置１０の製造過程を示す図である。
【００３６】
まず、基材１１と半導体素子１５とを準備する。基材１１および半導体素子１５の個々は、従来周知の製造方法により作成すればよい。そして、図２（ａ）に示すように、半導体素子１５を基材１１に実装する。詳細には、基材１１の基材電極１２上に、はんだペースト（はんだ１４）を印刷する。はんだペーストの印刷は、鋼板マスクおよびスキージーを用いて印刷機で行う。そして、はんだペーストの上に半導体素子１５を載せる。そして、リフロー装置によりはんだペーストを溶融・凝固させて、半導体素子１５を固定する。これにより、半導体素子１５は、表面電極１６の形成面が上側を向くように実装される。
【００３７】
続いて、図２（ｂ）に示すように、半導体素子１５の表面電極１６にファーストボンディングを行う。詳細には、ワイヤボンディングのボールボンディングを行う装置として、例えば、超音波熱圧着式のワイヤボンダを用いる。ワイヤボンダは、金ワイヤ１７を繰り出し可能に保持するキャピラリ２１を備えている。始めに、金ワイヤ１７の先端を溶解することにより、ボール状のイニシャルボール１８を作成する。そして、金ワイヤ１７を保持しているキャピラリ２１を、半導体素子１５の表面電極１６上に移動させて降下させる。そして、熱・荷重・超音波を金ワイヤ１７に伝えながら、イニシャルボール１８を表面電極１６に圧着する。これにより、イニシャルボール１８が表面電極１６に接合される。
【００３８】
続いて、図２（ｃ）に示すように、基材１１の外部電極１３にセカンドボンディングを行う。詳細には、ファーストボンディング後、キャピラリ２１を上昇させ、基材１１の外部電極１３上に移動させて降下させる。このとき、金ワイヤ１７を適切にループさせる。そして、熱・荷重・超音波を金ワイヤ１７に伝えながら、金ワイヤ１７を外部電極１３に圧着する。これにより、金ワイヤ１７が外部電極１３に接合される。セカンドボンディング後は、キャピラリ２１を上昇させて、金ワイヤ１７を切断する。
【００３９】
これにより、図２（ｄ）に示すように、半導体素子１５の表面電極１６と基材１１の外部電極１３とが、ボールボンディングによって、金ワイヤ１７により電気的に接続される。そして、同様に、接続が必要な表面電極１６と外部電極１３とに、順次、ボールボンディングを行う。接続工程の後は、モールド成型を用いて樹脂封止を行うなどの従来周知の製造工程を経ることで、半導体装置１０を完成することができる。
【００４０】
以上のように、本実施の形態の半導体装置１０は、外部と電気的に接続可能な外部電極１３が形成された基材１１と、導電性ペーストからなる表面電極１６が形成された半導体素子１５とを備え、基材１１に半導体素子１５が実装されてなるものであり、基材１１の外部電極１３と半導体素子１５の表面電極１６とは、ワイヤボンディングのボールボンディングによって金ワイヤ１７で電気的に接続されている、という構成を有している。
【００４１】
言い換えると、本実施の形態の半導体装置１０は、基材１１の外部電極１３と半導体素子１５の表面電極１６とを、ワイヤボンディングのボールボンディングによって金ワイヤ１７で電気的に接続する、という方法により作成されている。
【００４２】
よって、基材１１の外部電極１３と半導体素子１５の表面電極１６とは、ワイヤボンディングのボールボンディングによって金ワイヤ１７で電気的に接続されていることから、フラックスを使用する必要がないため、フラックス除去に要する工程が不要となる。また、接合のために金ワイヤ１７を固定する必要もなく、接合信頼性を確保しながら、高速での接合が可能となる。したがって、接合信頼性を確保しつつ、表面電極１６と外部電極１３との接続手段または接続工程を簡易化することが可能となる。また、プロセスコストの増加を抑制することも可能となる。
【００４３】
なお、上述した半導体装置１０の製造方法では、ワイヤボンディングとして、ボールボンディングを用いたが、これに限るものではなく、ワイヤボンディングであればよい。また、接合面積を小さくするためボールボンディングが可能な金ワイヤを用いているが、電流量によってはアルミニウムワイヤを用いたウェッジボンディング、またアルミニウムリボンを用いたリボンボンディングであってもよい。さらに、上記製造方法では、ボールボンディングの際、半導体素子１５の表面電極１６にファーストボンディングを行ったが、ボンディングの順番を入れ替えることもできる。
【００４４】
図３は、ボールボンディングを用いて、基材１１の外部電極１３をファーストボンディングとする製造過程を示す図である。
【００４５】
まず、図２（ａ）に示したように、半導体素子１５を基材１１に実装する。そして、図３（ａ）に示すように、半導体素子１５の表面電極１６上に、スタッドバンプ１９を形成する。詳細には、ワイヤボンダを用い、キャピラリ２１に保持されている金ワイヤ１７の先端を溶融させてボール状にする。そして、キャピラリ２１を半導体素子１５の表面電極１６上に移動させて降下させる。そして、熱・荷重・超音波を金ワイヤ１７に伝えながら、ボール状の先端部分を表面電極１６に圧着する。圧着後は、キャピラリ２１を上昇させて、金ワイヤ１７を切断する。これにより、表面電極１６上に、表面電極１６に接合されたスタッドバンプ１９が形成される。
【００４６】
続いて、図３（ｂ）に示すように、基材１１の外部電極１３にファーストボンディングを行う。つまりは、図２（ｂ）を用いて説明した方法と同様に、金ワイヤ１７の先端にイニシャルボール２０を形成させて、外部電極１３に圧着する。これにより、イニシャルボール２０が外部電極１３に接合される。
【００４７】
続いて、図３（ｃ）に示すように、半導体素子１５の表面電極１６に形成されたスタッドバンプ１９に、セカンドボンディングを行う。つまりは、ファーストボンディングを行った金ワイヤ１７を、適切にループさせて、スタッドバンプ１９に接合させる。接合後は、金ワイヤ１７を切断する。
【００４８】
これにより、図３（ｄ）に示すように、半導体素子１５の表面電極１６と基材１１の外部電極１３とが、スタッドバンプ１９を用いたボールボンディングによって、金ワイヤ１７により電気的に接続される。そして、同様に、接続が必要な表面電極１６と外部電極１３とに、順次、ボールボンディングを行う。なお、図３（ａ）に示した製造段階において、全ての表面電極１６上に、スタッドバンプ１９を予め形成しておいてもよい。
【００４９】
この製造方法により作成した半導体装置１０ａでは、金ワイヤ１７のループの高さを低くすることが可能となり、薄型化が可能となる。また、半導体装置１０ａを備える各種機器の小型化にも有効となる。
【００５０】
ここで、接合時、キャピラリ２１が表面電極１６に接触すると、超音波および荷重の伝達が阻害され、接合状態が不安定となる。また、キャピラリ２１の先端が汚れるため、生産性が悪化するとともに寿命が低下する。よって、キャピラリ２１の移動を適切に調整して、キャピラリ２１が表面電極１６に接触することを防止する必要がある。
【００５１】
しかし、半導体装置１０では、半導体素子１５の表面電極１６は、導電性ペーストを用いた、半導体素子１５の一方の面への印刷により形成されている。具体的には、半導体素子１５の一方の面に、メッシュ状のマスクを設け、その上から導電性ペーストを印刷している。このため、印刷した導電性ペーストの表面には起伏が生じるので、表面電極１６の表面は起伏している。それゆえ、キャピラリ２１の移動を調整しても接触する可能性がある。
【００５２】
したがって、半導体装置１０では、表面電極１６へファーストボンディングを行うときのイニシャルボール１８の直径、および、表面電極１６に形成するスタッドバンプ１９の直径を、表面電極１６の起伏の差よりも大きくすることが望ましい。すなわち、図４に示すように、表面電極１６の最も厚い部分と最も薄い部分との差（ｔ１）よりも、イニシャルボール１８の直径、および、スタッドバンプ１９の直径を大きくする。
【００５３】
これにより、表面電極１６に行われたファーストボンディングによる接合後のイニシャルボール１８の高さ（ｔ２）は、表面電極１６の最も厚い部分よりも高くなる。また、表面電極に形成されたスタッドバンプ１９の高さは、表面電極１６の最も厚い部分よりも高くなる。よって、キャピラリ２１が、表面電極１６に接触することを防止することが可能となる。
【００５４】
また、半導体装置１０では、表面電極１６へファーストボンディングを行うときのイニシャルボール１８の直径を大きくし、かつイニシャルボール１８を圧着したときの圧着径を大きくすることが望ましい。これにより、接合信頼性を高めることが可能となる。
【００５５】
図５は、イニシャルボール１８の直径を６０μｍ、７５μｍとしたときの、ボール圧着径に対する接合強度（ボール押し強度）を検証した結果を示すグラフである。横軸は、ボール圧着径（μｍ）を示し、縦軸は、ボール押し強度（ｍＮ）を示す。また、◇印がイニシャルボール１８の直径が６０μｍのときの結果を示し、○印がイニシャルボール１８の直径が７５μｍのときの結果を示す。
【００５６】
また、図５に示す検証では次の条件とした。すなわち、
金ワイヤ１７の直径：２５μｍ、
ワイヤボンダのヒーター温度：１５０℃
表面電極１６の膜厚、起伏の差、起伏のピッチ：約２０μｍ、約１０μｍ、１００μｍ
なお、表面電極１６は、導電性ペーストを印刷し焼成した後の寸法であり、起伏のピッチは、マスクのメッシュの細かさで大体決まる。
【００５７】
図５を参照すると、イニシャルボール１８の直径が大きく、かつイニシャルボール１８の圧着径が大きいほど、接合強度が高いことがわかる。一例として、図５からは、表面電極１６の起伏の差が約１０μｍ（ピッチ１００μｍ）の場合、イニシャルボール１８の直径を７５μｍとし、イニシャルボール１８の圧着径を大きくすることが好ましい、と言える。
【００５８】
また、図６（ａ）に、ＳＥＭで観察したときの、表面電極１６とイニシャルボール１８との接合部の断面を示す。図６（ｂ）は、図６（ａ）の点線部分の拡大図である。
【００５９】
図６（ａ）（ｂ）に示すように、金ワイヤ１７（Ａｕワイヤ）は、表面電極１６（導電性ペースト）の銀粉間のガラスフリット部分とは接合していないが、銀粉部分と接合している。よって、通常のアルミニウムパッドへの接合と比較すると、接合部の面積が減ることとなるが、図５に示したように、ボール押し強度は、ボール圧着径にほぼ比例して向上している。
【００６０】
したがって、ボール圧着径を大きくすることにより、接合信頼性を向上することが可能となる。但し、イニシャルボール１８の直径が大き過ぎると、表面電極１６、ひいては半導体素子１５を破壊してしまうので、直径の上限は適宜調整することが必要である。
【００６１】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、素子内に配線層を持たない半導体素子が基材に実装されてなる半導体装置に関する分野に好適に用いることができるだけでなく、半導体装置の製造方法に関する分野にも好適に用いることができる。さらには、本発明の半導体装置は、例えば、太陽電池パネル（太陽電池モジュール）として有用であり、電力供給源として好適に使用・応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明における半導体装置の実施の一形態を示す図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、上記半導体装置の製造過程を示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、上記半導体装置の他の製造過程を示す図である。
【図４】上記半導体装置におけるファーストボンディングの際の、半導体素子の表面電極とイニシャルボールとの位置関係を示す図である。
【図５】上記半導体装置における、イニシャルボールの直径および圧着径に対する接合強度を示すグラフである。
【図６】（ａ）は、上記半導体装置における半導体素子の表面電極とイニシャルボールとの接合部の様子を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の点線部分の拡大図である。
【図７】従来の半導体装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０，１０ａ 半導体装置
１１ 基材
１２ 基材電極
１３ 外部電極
１５ 半導体素子
１６ 表面電極
１７ 金ワイヤ（接続部材）
１８ イニシャルボール
１９ スタッドバンプ
２０ イニシャルボール
２１ キャピラリ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関するものであり、特に、太陽電池などの素子内部で配線層を持たない半導体素子の表面電極と、半導体素子が実装される基材の外部電極とをワイヤボンディングで接続する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、基材に実装された半導体素子が樹脂封止されてなる半導体装置が、広く知られている。この種の半導体装置では、基材は、半導体素子との接合面に、半導体装置の外部と電気的に接続可能なリード端子などの外部電極を有する。また、半導体素子は、基材との接合面とは反対側の面に、基材の外部電極に電気的に接続される表面電極を有する。半導体素子の表面電極と基材の外部電極とは、例えば、ワイヤボンディングによって金ワイヤで接続される。
【０００３】
半導体素子の表面電極と基材の外部電極との接続には、高い信頼性が求められる。しかし、半導体装置では、ワイヤボンディング後に半導体素子が金ワイヤとともに樹脂封止されることから、金ワイヤが剥がれることがある。そこで、表面電極の表面を粗面とすることで、表面電極と金ワイヤとの接着力を向上させたり、外部電極の表面にメッキ処理または導電性接着剤の塗布を行い、該メッキまたは導電性接着剤上に金ワイヤをボンディングすることで、外部電極と金ワイヤとの接続の確実性が図られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００４】
ところで、通常、表面電極は、アルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム合金を材質として、スパッタリング法や蒸着法で形成される。よって、ＩＣやＬＳＩなどのように、素子内の配線層がＩＣやＬＳＩ製造工程と同じプロセスにて形成されている半導体素子であれば、同じプロセスで表面電極を形成できる。しかし、スパッタリング法や蒸着法は、大掛かりな設備が必要であり、プロセスコストが高い。
【０００５】
一方、素子内に配線層を持たない半導体素子（例えば、太陽電池など）では、設備コストを低く、かつ量産性を高くするために、導電性ペーストを印刷することによって表面電極が形成されている。このような構成では、はんだを被覆したアルミニウムリボンを、表面電極と外部電極とにはんだ付けすることで、両者を電気的に接続する方法が広く用いられている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
図７は、導電性ペーストからなる表面電極１０６を有する半導体素子１０５を備えた、従来の半導体装置１００の構成を示す図である。
【０００７】
図７に示すように、従来の半導体装置１００は、基材電極１０２および外部と電気的に接続可能な外部電極１０３が形成された基材１０１と、導電性ペーストを焼成することにより表面電極１０６が形成された半導体素子１０５とを備え、半導体素子１０５が、基材１０１の基材電極１０２上に、はんだ１０４を用いて実装されている。半導体素子１０５の表面電極１０６と基材１０１の外部電極１０３との電気的な接続には、導電性ペーストからなる表面電極１０６に確実に接合させるために、はんだ付きのアルミニウムリボン１０７が用いられている。
【特許文献１】特開２００４−１１１６２８号公報（平成１６年４月８日公開）
【特許文献２】特開平５−１３６３１７号公報（１９９３年６月１日公開）
【特許文献３】特開２００７−３０５８７６号公報（平成１９年１１月２２日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の半導体装置１００では、アルミニウムリボン１０７をはんだ付けする前にフラックスを塗布するため、リフローにて接合後、洗浄して、フラックスを除去しなければならない。また、アルミニウムリボン１０７の位置を固定した状態で加熱する必要があるため、アルミニウムリボン１０７の固定ジグをセットしなければならない。よって、半導体素子１０５の表面電極１０６と基材１０１の外部電極１０３とを接続するために、多くの工数（工程）が発生しているという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、外部と電気的に接続可能な外部電極を有する基材と、導電性ペーストからなる表面電極を有する半導体素子とを備える構成において、接合信頼性を確保しつつ、表面電極と外部電極との接続手段または接続工程を簡易化することができる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の半導体装置は、上記課題を解決するために、外部と電気的に接続可能な外部電極が形成された基材と、導電性ペーストからなる表面電極が形成された半導体素子とを備え、上記基材に上記半導体素子が実装されてなる半導体装置であって、上記基材の外部電極と上記半導体素子の表面電極とは、ワイヤボンディングによって接続部材で電気的に接続されていることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記課題を解決するために、外部と電気的に接続可能な外部電極が形成された基材と、導電性ペーストからなる表面電極が形成された半導体素子とを備え、上記基材に上記半導体素子が実装されてなる半導体装置の製造方法であって、上記基材の外部電極と上記半導体素子の表面電極とを、ワイヤボンディングによって接続部材で電気的に接続することを特徴としている。
【００１２】
上記の構成および方法によれば、基材の外部電極と半導体素子の表面電極とは、ワイヤボンディングによって接続部材で電気的に接続されていることから、フラックスを使用する必要がないため、フラックス除去に要する工程が不要となる。また、接合のために接続部材を固定する必要もなく、接合信頼性を確保しながら、高速での接合が可能となる。したがって、接合信頼性を確保しつつ、表面電極と外部電極との接続手段または接続工程を簡易化することが可能となる。
【００１３】
なお、本発明の半導体装置は、上記接続部材は、金ワイヤであることが望ましい。本発明の半導体装置の製造方法は、上記接続部材として、金ワイヤを用いることが望ましい。
【００１４】
また、本発明の半導体装置は、上記ワイヤボンディングは、ボールボンディングが用いられていることが好ましい。本発明の半導体装置の製造方法は、上記ワイヤボンディングとして、ボールボンディングを用いることが好ましい。これにより、接続部材を好適にループさせることが可能となる。
【００１５】
さらに、導電性ペーストからなる表面電極に接続部材を確実に接合させるために、本発明の半導体装置は、上記ボールボンディングのファーストボンディングは、上記半導体素子の表面電極に行われていることが好ましい。本発明の半導体装置の製造方法は、上記半導体素子の表面電極に、ファーストボンディングを行うことが好ましい。
【００１６】
なお、本発明の半導体装置は、上記表面電極に行われたファーストボンディングによる接合後のボールの高さは、該表面電極の最も厚い部分よりも高いことが望ましい。
【００１７】
接合時、接続部材を保持するツール（例えばキャピラリ）が表面電極に接触すると、接合するための超音波および荷重の伝達が阻害され、接合状態が不安定となる。また、ツールの先端が汚れるため、生産性が悪化するとともに寿命が低下する。それゆえ、上記構成によれば、接続部材を保持するツールが、表面電極に接触することを防止することが可能となる。
【００１８】
また、導電性ペーストからなる表面電極に接続部材を確実に接合させるために、本発明の半導体装置は、上記半導体素子の表面電極に、スタッドバンプが形成されており、上記ボールボンディングのファーストボンディングは、上記基材の外部電極に行われ、セカンドボンディングは、上記表面電極に形成されたスタッドバンプに行われていてもよい。
【００１９】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記ボールボンディングは、上記半導体素子の表面電極に、スタッドバンプを形成するステップと、上記基材の外部電極に、ファーストボンディングを行うステップと、上記表面電極に形成したスタッドバンプに、セカンドボンディングを行うステップとを含むこともできる。
【００２０】
なお、本発明の半導体装置は、上記表面電極に形成されたスタッドバンプの高さは、該表面電極の最も厚い部分よりも高いことが望ましい。これにより、接続部材を保持するツール（例えばキャピラリ）が、表面電極に接触することを防止することが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明の半導体装置は、基材の外部電極と半導体素子の表面電極とは、ワイヤボンディングによって接続部材で電気的に接続されている構成である。
【００２２】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、基材の外部電極と半導体素子の表面電極とを、ワイヤボンディングによって接続部材で電気的に接続する方法である。
【００２３】
それゆえ、外部と電気的に接続可能な外部電極を有する基材と、導電性ペーストからなる表面電極を有する半導体素子とを備える構成において、接合信頼性を確保しつつ、表面電極と外部電極との接続手段または接続工程を簡易化することができる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の一実施形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００２５】
（半導体装置の構成）
図１は、本実施の形態の半導体装置１０の一構成例を示す図である。
【００２６】
図１に示すように、半導体装置１０は、基材１１および半導体素子１５を備えている。なお、半導体装置１０では本発明に関連する構成を主に挙げ、図１は、それらの構成が明示されるように図示している。例えば、図１では省略しているが、半導体装置１０は、封止樹脂に覆われてパッケージングされる。
【００２７】
基材１１は、耐熱性に優れた絶縁基板であれば特に限定されず、例えば、ガラスエポキシなどの樹脂基板である。基材１１は、一方の面に、半導体素子１５が実装される。以下では、この半導体素子１５が実装される面を実装面と称する。基材１１の実装面には、半導体素子１５が実装される領域に設けられた基材電極１２と、半導体素子１５が実装される領域外に設けられた外部電極１３が形成されている。外部電極１３は、例えばリード端子であり、半導体装置１０の外部と電気的に接続可能に、少なくとも１つ以上設けられている。
【００２８】
なお、基材１１において、導電接続される部分以外の露出している部分には、絶縁性のソルダーレジスト（図示せず）が被覆されている。また、基材１１は多層構造を有していてもよく、外部電極１３は、内部配線を介して、実装面とは反対側の面に設けられたボール形状の外部接続用端子に接続されていてもよい。
【００２９】
半導体素子１５は、チップ形状を有しており、例えばシリコンから製造された半導体チップである。半導体素子１５は、種々の機能を有するように内部に素子が形成されている。半導体素子１５は、一方の面に、少なくとも１つ以上の表面電極１６が形成されている。半導体素子１５は、はんだ１４を用いて基材１１の基材電極１２上に実装される。このとき、表面電極１６の形成面は上側を向き、該形成面とは反対側の面は基材電極１２に対向する。なお、はんだ１４に限らず、接着剤などを用いることもできる。
【００３０】
表面電極１６は、導電性ペーストにより形成されている。詳細には、表面電極１６は、電極材料として導電性ペーストを用いて、半導体素子１５の一方の面への印刷により形成されている。導電性ペーストとしては、低温焼結（例えば、焼結温度８００℃以下）の銀（Ａｇ）ペーストが用いられる。表面電極１６と外部電極１３とは、ワイヤボンディングのボールボンディングによって、金ワイヤ１７（接続部材）により電気的に接続されている。
【００３１】
詳細には、後述するように、半導体装置１０では、表面電極１６と外部電極１３とを接続する際、金ワイヤ１７の先端を溶解させてボール状のイニシャルボール１８を形成した後、荷重・超音波を付加しながら加熱することにより圧着するボールボンディングを用いている。表面電極１６にファーストボンディングが行われるとともに、外部電極１３にセカンドボンディングが行われる。
【００３２】
このように、半導体装置１０は、素子内に配線層を持たない半導体素子１５を備えるものである。半導体素子１５としては、例えば、太陽電池などがある。半導体素子１５が太陽電池の場合、半導体装置１０は、太陽電池パネル（太陽電池モジュール）として作成され得る。
【００３３】
また、半導体装置１０では、１つの基材１１に１つの半導体素子１５が実装される構成に限らず、１つの基材１１に複数の半導体素子１５を実装することもできる。さらに、半導体装置１０では、用途に応じて、コンデンサや抵抗器などの電子部品が基材１１に搭載されていてもよい。
【００３４】
（半導体装置の製造方法）
次に、上記構成を有する半導体装置１０の製造方法について詳細に説明する。
【００３５】
図２（ａ）〜（ｄ）は、半導体装置１０の製造過程を示す図である。
【００３６】
まず、基材１１と半導体素子１５とを準備する。基材１１および半導体素子１５の個々は、従来周知の製造方法により作成すればよい。そして、図２（ａ）に示すように、半導体素子１５を基材１１に実装する。詳細には、基材１１の基材電極１２上に、はんだペースト（はんだ１４）を印刷する。はんだペーストの印刷は、鋼板マスクおよびスキージーを用いて印刷機で行う。そして、はんだペーストの上に半導体素子１５を載せる。そして、リフロー装置によりはんだペーストを溶融・凝固させて、半導体素子１５を固定する。これにより、半導体素子１５は、表面電極１６の形成面が上側を向くように実装される。
【００３７】
続いて、図２（ｂ）に示すように、半導体素子１５の表面電極１６にファーストボンディングを行う。詳細には、ワイヤボンディングのボールボンディングを行う装置として、例えば、超音波熱圧着式のワイヤボンダを用いる。ワイヤボンダは、金ワイヤ１７を繰り出し可能に保持するキャピラリ２１を備えている。始めに、金ワイヤ１７の先端を溶解することにより、ボール状のイニシャルボール１８を作成する。そして、金ワイヤ１７を保持しているキャピラリ２１を、半導体素子１５の表面電極１６上に移動させて降下させる。そして、熱・荷重・超音波を金ワイヤ１７に伝えながら、イニシャルボール１８を表面電極１６に圧着する。これにより、イニシャルボール１８が表面電極１６に接合される。
【００３８】
続いて、図２（ｃ）に示すように、基材１１の外部電極１３にセカンドボンディングを行う。詳細には、ファーストボンディング後、キャピラリ２１を上昇させ、基材１１の外部電極１３上に移動させて降下させる。このとき、金ワイヤ１７を適切にループさせる。そして、熱・荷重・超音波を金ワイヤ１７に伝えながら、金ワイヤ１７を外部電極１３に圧着する。これにより、金ワイヤ１７が外部電極１３に接合される。セカンドボンディング後は、キャピラリ２１を上昇させて、金ワイヤ１７を切断する。
【００３９】
これにより、図２（ｄ）に示すように、半導体素子１５の表面電極１６と基材１１の外部電極１３とが、ボールボンディングによって、金ワイヤ１７により電気的に接続される。そして、同様に、接続が必要な表面電極１６と外部電極１３とに、順次、ボールボンディングを行う。接続工程の後は、モールド成型を用いて樹脂封止を行うなどの従来周知の製造工程を経ることで、半導体装置１０を完成することができる。
【００４０】
以上のように、本実施の形態の半導体装置１０は、外部と電気的に接続可能な外部電極１３が形成された基材１１と、導電性ペーストからなる表面電極１６が形成された半導体素子１５とを備え、基材１１に半導体素子１５が実装されてなるものであり、基材１１の外部電極１３と半導体素子１５の表面電極１６とは、ワイヤボンディングのボールボンディングによって金ワイヤ１７で電気的に接続されている、という構成を有している。
【００４１】
言い換えると、本実施の形態の半導体装置１０は、基材１１の外部電極１３と半導体素子１５の表面電極１６とを、ワイヤボンディングのボールボンディングによって金ワイヤ１７で電気的に接続する、という方法により作成されている。
【００４２】
よって、基材１１の外部電極１３と半導体素子１５の表面電極１６とは、ワイヤボンディングのボールボンディングによって金ワイヤ１７で電気的に接続されていることから、フラックスを使用する必要がないため、フラックス除去に要する工程が不要となる。また、接合のために金ワイヤ１７を固定する必要もなく、接合信頼性を確保しながら、高速での接合が可能となる。したがって、接合信頼性を確保しつつ、表面電極１６と外部電極１３との接続手段または接続工程を簡易化することが可能となる。また、プロセスコストの増加を抑制することも可能となる。
【００４３】
なお、上述した半導体装置１０の製造方法では、ワイヤボンディングとして、ボールボンディングを用いたが、これに限るものではなく、ワイヤボンディングであればよい。また、接合面積を小さくするためボールボンディングが可能な金ワイヤを用いているが、電流量によってはアルミニウムワイヤを用いたウェッジボンディング、またアルミニウムリボンを用いたリボンボンディングであってもよい。さらに、上記製造方法では、ボールボンディングの際、半導体素子１５の表面電極１６にファーストボンディングを行ったが、ボンディングの順番を入れ替えることもできる。
【００４４】
図３は、ボールボンディングを用いて、基材１１の外部電極１３をファーストボンディングとする製造過程を示す図である。
【００４５】
まず、図２（ａ）に示したように、半導体素子１５を基材１１に実装する。そして、図３（ａ）に示すように、半導体素子１５の表面電極１６上に、スタッドバンプ１９を形成する。詳細には、ワイヤボンダを用い、キャピラリ２１に保持されている金ワイヤ１７の先端を溶融させてボール状にする。そして、キャピラリ２１を半導体素子１５の表面電極１６上に移動させて降下させる。そして、熱・荷重・超音波を金ワイヤ１７に伝えながら、ボール状の先端部分を表面電極１６に圧着する。圧着後は、キャピラリ２１を上昇させて、金ワイヤ１７を切断する。これにより、表面電極１６上に、表面電極１６に接合されたスタッドバンプ１９が形成される。
【００４６】
続いて、図３（ｂ）に示すように、基材１１の外部電極１３にファーストボンディングを行う。つまりは、図２（ｂ）を用いて説明した方法と同様に、金ワイヤ１７の先端にイニシャルボール２０を形成させて、外部電極１３に圧着する。これにより、イニシャルボール２０が外部電極１３に接合される。
【００４７】
続いて、図３（ｃ）に示すように、半導体素子１５の表面電極１６に形成されたスタッドバンプ１９に、セカンドボンディングを行う。つまりは、ファーストボンディングを行った金ワイヤ１７を、適切にループさせて、スタッドバンプ１９に接合させる。接合後は、金ワイヤ１７を切断する。
【００４８】
これにより、図３（ｄ）に示すように、半導体素子１５の表面電極１６と基材１１の外部電極１３とが、スタッドバンプ１９を用いたボールボンディングによって、金ワイヤ１７により電気的に接続される。そして、同様に、接続が必要な表面電極１６と外部電極１３とに、順次、ボールボンディングを行う。なお、図３（ａ）に示した製造段階において、全ての表面電極１６上に、スタッドバンプ１９を予め形成しておいてもよい。
【００４９】
この製造方法により作成した半導体装置１０ａでは、金ワイヤ１７のループの高さを低くすることが可能となり、薄型化が可能となる。また、半導体装置１０ａを備える各種機器の小型化にも有効となる。
【００５０】
ここで、接合時、キャピラリ２１が表面電極１６に接触すると、超音波および荷重の伝達が阻害され、接合状態が不安定となる。また、キャピラリ２１の先端が汚れるため、生産性が悪化するとともに寿命が低下する。よって、キャピラリ２１の移動を適切に調整して、キャピラリ２１が表面電極１６に接触することを防止する必要がある。
【００５１】
しかし、半導体装置１０では、半導体素子１５の表面電極１６は、導電性ペーストを用いた、半導体素子１５の一方の面への印刷により形成されている。具体的には、半導体素子１５の一方の面に、メッシュ状のマスクを設け、その上から導電性ペーストを印刷している。このため、印刷した導電性ペーストの表面には起伏が生じるので、表面電極１６の表面は起伏している。それゆえ、キャピラリ２１の移動を調整しても接触する可能性がある。
【００５２】
したがって、半導体装置１０では、表面電極１６へファーストボンディングを行うときのイニシャルボール１８の直径、および、表面電極１６に形成するスタッドバンプ１９の直径を、表面電極１６の起伏の差よりも大きくすることが望ましい。すなわち、図４に示すように、表面電極１６の最も厚い部分と最も薄い部分との差（ｔ１）よりも、イニシャルボール１８の直径、および、スタッドバンプ１９の直径を大きくする。
【００５３】
これにより、表面電極１６に行われたファーストボンディングによる接合後のイニシャルボール１８の高さ（ｔ２）は、表面電極１６の最も厚い部分よりも高くなる。また、表面電極に形成されたスタッドバンプ１９の高さは、表面電極１６の最も厚い部分よりも高くなる。よって、キャピラリ２１が、表面電極１６に接触することを防止することが可能となる。
【００５４】
また、半導体装置１０では、表面電極１６へファーストボンディングを行うときのイニシャルボール１８の直径を大きくし、かつイニシャルボール１８を圧着したときの圧着径を大きくすることが望ましい。これにより、接合信頼性を高めることが可能となる。
【００５５】
図５は、イニシャルボール１８の直径を６０μｍ、７５μｍとしたときの、ボール圧着径に対する接合強度（ボール押し強度）を検証した結果を示すグラフである。横軸は、ボール圧着径（μｍ）を示し、縦軸は、ボール押し強度（ｍＮ）を示す。また、◇印がイニシャルボール１８の直径が６０μｍのときの結果を示し、○印がイニシャルボール１８の直径が７５μｍのときの結果を示す。
【００５６】
また、図５に示す検証では次の条件とした。すなわち、
金ワイヤ１７の直径：２５μｍ、
ワイヤボンダのヒーター温度：１５０℃
表面電極１６の膜厚、起伏の差、起伏のピッチ：約２０μｍ、約１０μｍ、１００μｍ
なお、表面電極１６は、導電性ペーストを印刷し焼成した後の寸法であり、起伏のピッチは、マスクのメッシュの細かさで大体決まる。
【００５７】
図５を参照すると、イニシャルボール１８の直径が大きく、かつイニシャルボール１８の圧着径が大きいほど、接合強度が高いことがわかる。一例として、図５からは、表面電極１６の起伏の差が約１０μｍ（ピッチ１００μｍ）の場合、イニシャルボール１８の直径を７５μｍとし、イニシャルボール１８の圧着径を大きくすることが好ましい、と言える。
【００５８】
また、図６（ａ）に、ＳＥＭで観察したときの、表面電極１６とイニシャルボール１８との接合部の断面を示す。図６（ｂ）は、図６（ａ）の点線部分の拡大図である。
【００５９】
図６（ａ）（ｂ）に示すように、金ワイヤ１７（Ａｕワイヤ）は、表面電極１６（導電性ペースト）の銀粉間のガラスフリット部分とは接合していないが、銀粉部分と接合している。よって、通常のアルミニウムパッドへの接合と比較すると、接合部の面積が減ることとなるが、図５に示したように、ボール押し強度は、ボール圧着径にほぼ比例して向上している。
【００６０】
したがって、ボール圧着径を大きくすることにより、接合信頼性を向上することが可能となる。但し、イニシャルボール１８の直径が大き過ぎると、表面電極１６、ひいては半導体素子１５を破壊してしまうので、直径の上限は適宜調整することが必要である。
【００６１】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、素子内に配線層を持たない半導体素子が基材に実装されてなる半導体装置に関する分野に好適に用いることができるだけでなく、半導体装置の製造方法に関する分野にも好適に用いることができる。さらには、本発明の半導体装置は、例えば、太陽電池パネル（太陽電池モジュール）として有用であり、電力供給源として好適に使用・応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明における半導体装置の実施の一形態を示す図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、上記半導体装置の製造過程を示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、上記半導体装置の他の製造過程を示す図である。
【図４】上記半導体装置におけるファーストボンディングの際の、半導体素子の表面電極とイニシャルボールとの位置関係を示す図である。
【図５】上記半導体装置における、イニシャルボールの直径および圧着径に対する接合強度を示すグラフである。
【図６】（ａ）は、上記半導体装置における半導体素子の表面電極とイニシャルボールとの接合部の様子を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の点線部分の拡大図である。
【図７】従来の半導体装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０，１０ａ 半導体装置
１１ 基材
１２ 基材電極
１３ 外部電極
１５ 半導体素子
１６ 表面電極
１７ 金ワイヤ（接続部材）
１８ イニシャルボール
１９ スタッドバンプ
２０ イニシャルボール
２１ キャピラリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部と電気的に接続可能な外部電極が形成された基材と、導電性ペーストからなる表面電極が形成された半導体素子とを備え、上記基材に上記半導体素子が実装されてなる半導体装置であって、
上記基材の外部電極と上記半導体素子の表面電極とは、ワイヤボンディングによって接続部材で電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
上記接続部材は、金ワイヤ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３】
上記ワイヤボンディングは、ボールボンディングが用いられていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
上記ボールボンディングのファーストボンディングは、上記半導体素子の表面電極に行われていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
上記表面電極に行われたファーストボンディングによる接合後のボールの高さは、該表面電極の最も厚い部分よりも高いことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
上記半導体素子の表面電極に、スタッドバンプが形成されており、
上記ボールボンディングのファーストボンディングは、上記基材の外部電極に行われ、セカンドボンディングは、上記表面電極に形成されたスタッドバンプに行われていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項７】
上記表面電極に形成されたスタッドバンプの高さは、該表面電極の最も厚い部分よりも高いことを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
外部と電気的に接続可能な外部電極が形成された基材と、導電性ペーストからなる表面電極が形成された半導体素子とを備え、上記基材に上記半導体素子が実装されてなる半導体装置の製造方法であって、
上記基材の外部電極と上記半導体素子の表面電極とを、ワイヤボンディングによって接続部材で電気的に接続することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
上記接続部材として、金ワイヤを用いることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
上記ワイヤボンディングとして、ボールボンディングを用いることを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
上記半導体素子の表面電極に、ファーストボンディングを行うことを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
上記ボールボンディングは、
上記半導体素子の表面電極に、スタッドバンプを形成するステップと、
上記基材の外部電極に、ファーストボンディングを行うステップと、
上記表面電極に形成したスタッドバンプに、セカンドボンディングを行うステップとを含むことを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１】
外部と電気的に接続可能な外部電極が形成された基材と、導電性ペーストからなる表面電極が形成された半導体素子とを備え、上記基材に上記半導体素子が実装されてなる半導体装置であって、
上記基材の外部電極と上記半導体素子の表面電極とは、ワイヤボンディングによって接続部材で電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
上記接続部材は、金ワイヤ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３】
上記ワイヤボンディングは、ボールボンディングが用いられていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
上記ボールボンディングのファーストボンディングは、上記半導体素子の表面電極に行われていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
上記表面電極に行われたファーストボンディングによる接合後のボールの高さは、該表面電極の最も厚い部分よりも高いことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
上記半導体素子の表面電極に、スタッドバンプが形成されており、
上記ボールボンディングのファーストボンディングは、上記基材の外部電極に行われ、セカンドボンディングは、上記表面電極に形成されたスタッドバンプに行われていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項７】
上記表面電極に形成されたスタッドバンプの高さは、該表面電極の最も厚い部分よりも高いことを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
外部と電気的に接続可能な外部電極が形成された基材と、導電性ペーストからなる表面電極が形成された半導体素子とを備え、上記基材に上記半導体素子が実装されてなる半導体装置の製造方法であって、
上記基材の外部電極と上記半導体素子の表面電極とを、ワイヤボンディングによって接続部材で電気的に接続することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
上記接続部材として、金ワイヤを用いることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
上記ワイヤボンディングとして、ボールボンディングを用いることを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
上記半導体素子の表面電極に、ファーストボンディングを行うことを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
上記ボールボンディングは、
上記半導体素子の表面電極に、スタッドバンプを形成するステップと、
上記基材の外部電極に、ファーストボンディングを行うステップと、
上記表面電極に形成したスタッドバンプに、セカンドボンディングを行うステップとを含むことを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１４１１１２（Ｐ２０１０−１４１１１２Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１５７５４（Ｐ２００８−３１５７５４）
【出願日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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