半導体装置

【課題】誤動作の原因となる電源・ＧＮＤノイズを低減し、信号に対する電源及びＧＮＤ双方のリターンパスを確保する。
【解決手段】パッケージ１００の上に半導体素子１０４が実装され、ボンディングワイヤ１０１〜１０３によってパッケージ１００と半導体素子１０４の電気的接続をとる。半導体素子１０４においては、信号用パッド２０１の外側と内側にＧＮＤ用パッド２０２と電源用パッド２０３が配置され、パッケージ１００においては、信号用パッド３０１の内側と外側にＧＮＤ用パッド３０２と電源用パッド３０３が配置される。信号用ボンディングワイヤ1０1を上下方向から電源用ボンディングワイヤ1０３とＧＮＤ用ボンディングワイヤ１０２によって挟むことで、電源・ＧＮＤノイズに対するシールド及びリターンパスを構成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤボンディング技術を用いて半導体素子をパッケージに接続した半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体をパッケージに接続する技術として、ワイヤボンディング技術がある。ワイヤボンディング技術は、フリップチップ等他の接続技術と比較して低コストで実現できるため、広く使用されている。
【０００３】
近年の半導体素子の高速化、高集積化に伴い、低電圧で多数の信号が動作するようになってきている。そのため、従来よりもノイズに対する耐性が小さく、わずかなノイズによっても誤動作を起こす危険性がある。
【０００４】
半導体素子の誤動作の原因となるノイズの1つに、放射ノイズがある。放射ノイズは、半導体チップ及びワイヤボンディングも含めた構造がアンテナとなり、半導体チップ自体から電磁波が放射され、他素子の誤動作の原因となる現象や、外来ノイズを受けて半導体素子自身が誤動作を起こす現象をさす。信号用ボンディングワイヤはそれ自身が基準となる電源・ＧＮＤから電気的に距離があるため、放射ノイズの影響を受けやすい。
【０００５】
また、半導体チップの電源・ＧＮＤのワイヤボンディング接続が弱いと電源・ＧＮＤノイズが大きくなり、誤動作の原因となるため、電源・ＧＮＤノイズに対する対策が重要になっている。
【０００６】
さらに、誤動作を起こさないためには、信号の安定化が必要であるが、ワイヤボンディングはパッケージやプリント配線板上とは異なり、基準となる電源・ＧＮＤのリターンパスを十分に考慮し難いため、信号が高速となった場合は問題となりやすい。
【０００７】
外来ノイズの影響を回避するための手法としては、図１６に示すように、パッケージ５００に接合された半導体素子５０４を絶縁材５０６で被覆し、その上を導電体５０５により覆う構成が提案されている（特許文献１参照）。
【０００８】
また、図１７に示すようなボンディングワイヤ５０１を使用して半導体素子５０４のシールドを行う方法も提案されている（特許文献２参照）。
【０００９】
電源・ＧＮＤノイズを回避するためには、図１８に示すように半導体素子５０４の電源・ＧＮＤ用パッド６０４を信号用パッド６０１の配列の外側に延長し、ボンディングワイヤ５１４を複数用いて電源・ＧＮＤのインダクタンスを下げる方法がある。
【００１０】
また、図１９に示すように、信号用ボンディングワイヤ５０１の下方に電源及びＧＮＤ用ボンディングワイヤ５０２、５０３を多数接続することができるように、帯状の導体６０２、６０３、７０２、７０３を配置した構成も提案されている（特許文献３参照）。
【００１１】
さらに、図２０に示すように、半導体素子５０４の電源・ＧＮＤ用パッド６０４を大面積として、電源・ＧＮＤ用ボンディングワイヤ径を太くすることで、電源・ＧＮＤのインダクタンスを下げる方法も提案されている（特許文献４参照）。
【００１２】
【特許文献１】特開平６−２６８１００号公報
【特許文献２】特許３７４５１５６号公報
【特許文献３】特開２００１−２４４２９３号公報
【特許文献４】特開２００５−１９１４４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記従来の手法では、以下のような問題点があった。
【００１４】
特許文献１に示されたように、半導体素子を絶縁体で被覆したのち、導電体により覆う方法では、プロセスが増えるためにコストが高くなる。また、特許文献２に示すように、ワイヤボンディングを使用して半導体素子のシールドを行う方法は、外来ノイズに対しては安価な対策となりえるが、電源・ＧＮＤノイズに対する効果がない。
【００１５】
電源・ＧＮＤ用パッドを外側に延長し、ワイヤボンディングを複数接続することで、電源・ＧＮＤのインダクタンスを下げる方法は、信号用ボンディングワイヤと半導体素子に対する放射ノイズ耐性が充分ではない。また、特許文献４に示すような、電源・ＧＮＤ用ボンディングワイヤを多数接続することができる形態や、特許文献５のように、電源・ＧＮＤ用ボンディングワイヤ径を太くして、電源・ＧＮＤのインダクタンスを下げる方法も同様である。
【００１６】
さらに、上記いずれの方法も信号用ワイヤボンディングに対して電源及びＧＮＤ双方のリターンパスを考慮するものではない。
【００１７】
本発明は、半導体素子の誤動作の原因となる電源・ＧＮＤノイズが少なくて、しかも信号に対して電源・ＧＮＤ双方のリターンパスを考慮できる半導体装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明の半導体装置は、パッケージ上に半導体素子が実装され、ワイヤボンディングによって前記パッケージと前記半導体素子とを接続する半導体装置において、前記半導体素子の上面においては、信号用パッドの内側に基準電位用パッドが配置され、前記パッケージの上面においては、信号用パッドの外側に基準電位用パッドが配置され、前記半導体素子の前記信号用パッドと前記パッケージの前記信号用パッドとを接続する信号用ボンディングワイヤの上に、前記半導体素子の前記基準電位用パッドと前記パッケージの前記基準電位用パッドとを接続する基準電位用ボンディングワイヤが配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
上部に配置された基準電位用ボンディングワイヤによって、信号用ボンディングワイヤをシールドすることができ、リターンパスも確保できる。
【００２０】
加えて、信号用ボンディングワイヤの下にも基準電位用ボンディングワイヤを配置することで、信号用ボンディングワイヤを上下からシールドすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図1は一実施形態による半導体装置を示す模式断面図である。この装置は、パッケージ１００と、信号用ボンディングワイヤ１０１、ＧＮＤ用ボンディングワイヤ１０２及び電源用ボンディングワイヤ１０３によってパッケージ１００に接続された半導体素子１０４と、を有する。ＧＮＤ用ボンディングワイヤ１０２と電源用ボンディングワイヤ１０３は、信号用ボンディングワイヤ１０１を上下から挟むように配置される。そして、ＧＮＤ用ボンディングワイヤ１０２と電源用ボンディングワイヤ１０３は、それぞれ信号用ボンディングワイヤ１０１に対してリターンパスとして働く。
【００２３】
半導体素子１０４の上面にはシールド導体面１０５が形成されており、電源用ボンディングワイヤ１０３と接続され、半導体素子１０４を覆うシールド構造を形成している。さらに、半導体素子１０４とボンディングワイヤ１０１〜１０３はモールド樹脂１０６で覆われている。
【００２４】
このように、半導体素子上にはシールド導体面１０５が形成され、半導体素子１０４の信号用パッド２０１の外側と内側にはＧＮＤ用パッド２０２と電源用パッド２０３が形成され、電源用パッド２０３は導体面１０５と導通している。パッケージ上の信号用パッド３０１の内側と外側には、それぞれＧＮＤ用パッド３０２と電源用パッド３０３が配置される。
【００２５】
これにより、信号用ボンディングワイヤ１０１の上下に、ＧＮＤ用ボンディングワイヤ１０２と電源用ボンディングワイヤ１０３を配置することが可能となり、信号用ボンディングワイヤ１０１に対する上下双方のリターンパスと、上下からのシールドを実現する。
【００２６】
なお、電源及びＧＮＤ用パッドの形状は上記の形状に限定されるもではなく、パッド同士が接続されている帯状でも構わない。
【実施例１】
【００２７】
図２及び図３は、実施例１による半導体装置の構成を示す。樹脂モールドは省略して示されている。
【００２８】
図２の（ａ）、（ｂ）にそれぞれ平面図と断面図で示すように、半導体素子１０４においては、信号用パッド２０１の内側に電源又はＧＮＤ用パッド２０４が配置される。パッケージ１００においては、信号用パッド３０１の外側に電源又はＧＮＤ用パッド３０４が配置される。
【００２９】
図３は、図２に信号用ボンディングワイヤ１０１と、電源又はＧＮＤ用ボンディングワイヤ１１４を加えた構成を示す。信号用ボンディングワイヤ１０１の上部には電源又はＧＮＤ用ボンディングワイヤ１１４が配置され、信号用ボンディングワイヤ１０１のリターンパスとなり、かつ、上方からのシールド構造を形成している。
【００３０】
このように、パッケージ上に半導体素子１０４が実装され、ワイヤボンディングによってパッケージ１００と半導体素子１０４とを接続する。半導体素子１０４の上面においては、信号用パッド２０１の内側に基準電位用パッドである電源又はＧＮＤ用パッド２０４が配置される。パッケージ１００の上面においては、信号用パッド３０１の外側に基準電位用パッドである電源又はＧＮＤ用パッド３０４が配置される。そして、半導体素子１０４とパッケージ１００とを接続する信号用ボンディングワイヤ１０１の上に、基準電位用ボンディングワイヤである電源又はＧＮＤ用ボンディングワイヤ１１４が配置される。
【実施例２】
【００３１】
図４及び図５は、実施例２による半導体装置の構成を示す。樹脂モールドは省略して示されている。
【００３２】
図４の（ａ）、（ｂ）にそれぞれ平面図と断面図で示すように、半導体素子１０４においては、信号用パッド２０１の外側と内側にＧＮＤ用パッド２０２と電源用パッド２０３が配置される。パッケージ１００においては、信号用パッド３０１の内側と外側にＧＮＤ用パッド３０２と電源用パッド３０３が配置される。
【００３３】
図５は、図４に信号用ボンディングワイヤ１０１と、ＧＮＤ用ボンディングワイヤ１０２及び電源用ボンディングワイヤ１０３を加えた構成を示す。信号用ボンディングワイヤ１０１を挟むように、ＧＮＤ用ボンディングワイヤ１０２と電源用ボンディングワイヤ１０３が配置され、信号用ボンディングワイヤ１０１のリターンパスとなり、かつ、上下からのシールド構造を形成している。
【００３４】
このように、半導体素子１０４の上面においては、信号用パッド２０１の内側と外側に基準電位用パッドである電源用パッド２０３とＧＮＤ用パッド２０２が配置される。パッケージ１００の上面においては、信号用パッド３０１の外側と内側に基準電位用パッドである電源用パッド３０３とＧＮＤ用パッド３０２が配置される。そして、半導体素子１０４とパッケージ１００とを接続する信号用ボンディングワイヤ１０１の上と下に、基準電位用ボンディングワイヤである電源用ボンディングワイヤ１０３とＧＮＤ用ボンディングワイヤ１０２がそれぞれ配置される。
【実施例３】
【００３５】
図６及び図７は、実施例３による半導体装置の構成を示す。樹脂モールドは省略して示されている。
【００３６】
図６の（ａ）、（ｂ）にそれぞれ平面図と断面図で示すように、半導体素子１０４においては、信号用パッド２０１の四方に電源又はＧＮＤ用パッド２０４が配置される。パッケージ１００においては、信号用パッド３０１の四方に電源又はＧＮＤ用パッド３０４が配置される。
【００３７】
図７は、図６に信号用ボンディングワイヤ１０１と、電源又はＧＮＤ用ボンディングワイヤ１１４を加えた構成を示す。信号用ボンディングワイヤ１０１を四方から囲むように電源又はＧＮＤ用ボンディングワイヤ１１４が配置され、信号用ボンディングワイヤ１０１のリターンパスとなり、かつ、四方からのシールド構造を形成している。
【００３８】
このように、信号用ボンディングワイヤ１０１の上下及び両側に、基準電位用ボンディングワイヤである電源又はＧＮＤ用ボンディングワイヤ１１４が配置される
【実施例４】
【００３９】
図８及び図９は、実施例４による半導体装置の構成を示す。樹脂モールドは省略して示されている。
【００４０】
図８の（ａ）、（ｂ）にそれぞれ平面図と断面図で示すように、半導体素子１０４においては、信号用パッド２０１の外側と内側にＧＮＤ用パッド２０２と電源用パッド２０３が配置される。パッケージ１００においては、信号用パッド３０１の内側と外側にＧＮＤ用パッド３０２と電源用パッド３０３が配置される。半導体素子１０４の上面には、フィルム状のシールド用の導体面１１５が形成され、半導体素子１０４の電源用パッド２０３は導体面１１５と導通している。
【００４１】
図９は、図８に信号用ボンディングワイヤ１０１と、ＧＮＤ用ボンディングワイヤ１０２及び電源用ボンディングワイヤ１０３を加えた構成を示す。信号用ボンディングワイヤ１０１を挟むように、ＧＮＤ用ボンディングワイヤ１０２と電源用ボンディングワイヤ１０３が配置され、信号用ボンディングワイヤ１０１のリターンパスとなり、かつ、上下からのシールド構造を形成している。
【実施例５】
【００４２】
図１０及び図１１は、実施例５による半導体装置の構成を示す。樹脂モールドは省略して示されている。
【００４３】
図１０の（ａ）、（ｂ）にそれぞれ平面図と断面図で示すように、半導体素子１０４においては、信号用パッド２０１の四方に電源又はＧＮＤ用パッド２０４が配置される。パッケージ１００においては、信号用パッド３０１の四方に電源又はＧＮＤ用パッド３０４が配置される。半導体素子１０４の上面はフィルム状の導体面１１５によって覆われており、半導体素子１０４の電源パッド２０３は導体面１１５と導通している。
【００４４】
図１１は、図１０に信号用ボンディングワイヤ１０１と、電源又はＧＮＤ用ボンディングワイヤ１１４を加えた構成を示す。信号用ボンディングワイヤ１０１を四方から囲むように電源又はＧＮＤ用ボンディングワイヤ１１４が配置され、信号用ボンディングワイヤ１０１のリターンパスとなり、かつ、四方からのシールド構造を形成している。
【実施例６】
【００４５】
図１２及び図１３は、実施例６による半導体装置の構成を示す。樹脂モールドは省略して示されている。
【００４６】
図１２の（ａ）、（ｂ）にそれぞれ平面図と断面図で示すように、半導体素子１０４においては、信号用パッド２０１の外側と内側にＧＮＤ用パッド２０２と電源用パッド２０３が配置される。パッケージ１００においては、信号用パッド３０１の内側と外側にＧＮＤ用パッド３０２と電源用パッド３０３が配置される。半導体素子上にはメッシュ状の導体面１１６が形成され、半導体素子１０４の電源用パッド２０３は導体面１１６と導通している。
【００４７】
図１３は、図１２に信号用ボンディングワイヤ１０１と、ＧＮＤ用ボンディングワイヤ１０２及び電源用ボンディングワイヤ１０３を加えた構成を示す。信号用ボンディングワイヤ１０１を挟むように、ＧＮＤ用ボンディングワイヤ１０２と電源用ボンディングワイヤ１０３が配置され、信号用ボンディングワイヤ１０１のリターンパスとなり、かつ、上下からのシールド構造を形成している。
【実施例７】
【００４８】
図１４及び図１５は、実施例７による半導体装置の構成を示す。樹脂モールドは省略して示されている。
【００４９】
図１４の（ａ）、（ｂ）にそれぞれ平面図と断面図で示すように、半導体素子１０４においては、信号用パッド２０１の四方に電源又はＧＮＤ用パッド２０４が配置される。パッケージ１００においては、信号用パッド３０１の四方に電源又はＧＮＤ用パッド３０４が配置される。半導体素子上にはメッシュ状の導体面１１６が形成され、半導体素子１０４の電源又はＧＮＤ用パッド２０４は導体面１１６と導通している。
【００５０】
図１５は、図１４に信号用ボンディングワイヤ１０１と、電源又はＧＮＤ用ボンディングワイヤ１１４を加えた構成を示す。信号用ボンディングワイヤ１０１を四方から囲むように電源又はＧＮＤ用ボンディングワイヤ１１４が配置され、信号用ボンディングワイヤ１０１のリターンパスとなり、かつ、四方からのシールド構造を形成している。
【００５１】
なお、上記実施例１〜７において、電源とＧＮＤはそれぞれ限定されるものではなく、入れ替えても同電位であってもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】一実施形態による半導体装置を示す模式断面図である。
【図２】実施例１による半導体装置の一部分を、ボンディングワイヤを除いた状態で示す平面図及び断面図である。
【図３】図２の半導体素子とパッケージを、ボンディングワイヤで接続した状態を示す平面図及び断面図である。
【図４】実施例２による半導体装置の一部分を、ボンディングワイヤを除いた状態で示す平面図及び断面図である。
【図５】図４の半導体素子とパッケージを、ボンディングワイヤで接続した状態を示す平面図及び断面図である。
【図６】実施例３による半導体装置の一部分を、ボンディングワイヤを除いた状態で示す平面図及び断面図である。
【図７】図６の半導体素子とパッケージを、ボンディングワイヤで接続した状態を示す平面図及び断面図である。
【図８】実施例４による半導体装置の一部分を、ボンディングワイヤを除いた状態で示す平面図及び断面図である。
【図９】図８の半導体素子とパッケージを、ボンディングワイヤで接続した状態を示す平面図及び断面図である。
【図１０】実施例５による半導体装置の一部分を、ボンディングワイヤを除いた状態で示す平面図及び断面図である。
【図１１】図１０の半導体素子とパッケージを、ボンディングワイヤで接続した状態を示す平面図及び断面図である。
【図１２】実施例６による半導体装置の一部分を、ボンディングワイヤを除いた状態で示す平面図及び断面図である。
【図１３】図１２の半導体素子とパッケージを、ボンディングワイヤで接続した状態を示す平面図及び断面図である。
【図１４】実施例７による半導体装置の一部分を、ボンディングワイヤを除いた状態で示す平面図及び断面図である。
【図１５】図１４の半導体素子とパッケージを、ボンディングワイヤで接続した状態を示す平面図及び断面図である。
【図１６】一従来例による半導体装置を示す模式断面図である。
【図１７】別の従来例による半導体装置を示す模式断面図である。
【図１８】さらに別の従来例による半導体装置を示す図である。
【図１９】さらに別の従来例による半導体装置を示す図である。
【図２０】さらに別の従来例による半導体装置を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１００パッケージ
１０１信号用ボンディングワイヤ
１０２ＧＮＤ用ボンディングワイヤ
１０３電源用ボンディングワイヤ
１０４半導体素子
１０５、１１５、１１６導体面
１１４電源又はＧＮＤ用ボンディングワイヤ
１１５、１１６導体面
２０１、３０１信号用パッド
２０２、３０２ＧＮＤ用パッド
２０３、３０３電源用パッド
２０４、３０４電源又はＧＮＤ用パッド

【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージ上に半導体素子が実装され、ワイヤボンディングによって前記パッケージと前記半導体素子とを接続する半導体装置において、
前記半導体素子の上面においては、信号用パッドの内側に基準電位用パッドが配置され、
前記パッケージの上面においては、信号用パッドの外側に基準電位用パッドが配置され、
前記半導体素子の前記信号用パッドと前記パッケージの前記信号用パッドとを接続する信号用ボンディングワイヤの上に、前記半導体素子の前記基準電位用パッドと前記パッケージの前記基準電位用パッドとを接続する基準電位用ボンディングワイヤが配置されることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
パッケージ上に半導体素子が実装され、ワイヤボンディングによって前記パッケージと前記半導体素子とを接続する半導体装置において、
前記半導体素子の上面においては、信号用パッドの内側と外側に基準電位用パッドが配置され、
前記パッケージの上面においては、信号用パッドの外側と内側に基準電位用パッドが配置され、
前記半導体素子の前記信号用パッドと前記パッケージの前記信号用パッドとを接続する信号用ボンディングワイヤの上と下に、前記半導体素子の前記基準電位用パッドと前記パッケージの前記基準電位用パッドとを接続する基準電位用ボンディングワイヤがそれぞれ配置されることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
パッケージ上に半導体素子が実装され、ワイヤボンディングによって前記パッケージと前記半導体素子とを接続する半導体装置において、
前記半導体素子の上面においては、信号用パッドの四方に基準電位用パッドが配置され、
前記パッケージの上面においては、信号用パッドの四方に基準電位用パッドが配置され、
前記半導体素子の前記信号用パッドと前記パッケージの前記信号用パッドとを接続する信号用ボンディングワイヤの上下及び両側に、前記半導体素子の前記基準電位用パッドと前記パッケージの前記基準電位用パッドとを接続する基準電位用ボンディングワイヤが配置されることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
前記半導体素子は、前記上面を覆う導体面を有し、前記導体面は、前記基準電位用パッドに接続されていることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体素子の前記導体面はメッシュ状であることを特徴とする請求項４記載の半導体装置。

【図１】