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技術 半導体装置

出願人 ローム株式会社
発明者 芳我基治安田馨
出願日 2015年12月3日 (5年0ヶ月経過) 出願番号 2015-236287
公開日 2017年6月8日 (3年6ヶ月経過) 公開番号 2017-103376
状態 特許登録済
技術分野 半導体集積回路装置の内部配線 ボンディング
主要キーワード 金属露出 キャピラリ先端 ワイヤループ 金属下地層 ひさし ファーストボンディング セカンドボンディング イオン化傾向
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題

耐久性を高めつつ小型化を図るのに適する半導体装置を提供する。

解決手段

半導体装置A1は、厚さ方向において互いに反対側を向く第1主面10aおよび第2主面を有する半導体素子1と、半導体素子1の第1主面10a側にボンディングされたワイヤと、を備える。半導体素子1は、第1主面10aに形成された金属下地層11と、金属下地層11上に設けられたボンディングパッド13と、半第1主面10aに形成された絶縁性の保護層14と、を含む。ボンディングパッド13は、金属下地層11を覆い、金属下地層11よりもイオン化傾向が小さい金属からなる第1導電層131と、第1導電層131を覆い、第1導電層131よりもイオン化傾向が小さい金属からなる第2導電層132と、を有し、第1導電層131及び第2導電層132それぞれの周縁部は、保護層14の表面に密着して当該保護層14の一部を覆う。

概要

背景

外部からの電流入出力に対して特定の機能を果たす半導体装置は、様々な形態のものが提案されている(たとえば特許文献1を参照)。特許文献1に開示された半導体装置は、半導体素子と、ボンディングパッドと、保護膜と、ワイヤと、リードフレームと、を備えている。ボンディングパッドは、半導体素子に形成されている。保護層は、半導体素子に形成されている。保護膜はボンディングパッドに隣接しており、当該ボンディングパッドの周縁を覆っている。ワイヤは、ボンディングパッドおよびリードフレームにボンディングされている。

ボンディングパッドは、たとえばAl(アルミニウム)などの金属を積層して形成される。このボンディングパッドにワイヤをボンディングする際、たとえばキャピラリ等のボンディングツールの先端からCu(銅)などからなるワイヤを溶解させつつボンディングパッドに押圧し、超音波による振動を加える。ここで、Alは比較的に軟質であるので、ワイヤボンディング時の押圧振動によって飛散クラック等の不具合が生じる場合がある。

これに対し、ボンディングパッドをAlよりも硬質金属膜で構成すると、クラック等の不具合の発生は抑制することができる。その一方、特許文献1に開示された半導体装置においては、同文献の図2、図3等に示されるように、金属膜を複数積層した金属層の周縁が保護膜で覆われており、金属層の上面のうち保護膜が形成されていない露出部分がボンディングパッドとして機能する。しかしながら、このような構成では、半導体素子の厚さ方向視において、ボンディングパッドとなる金属露出部分よりも金属層の形成領域が大きくなるので、たとえば半導体装置の小型化を図るうえでは阻害要因となってしまう。また、ボンディングパッド(金属膜)の周縁を覆っている保護膜はその端部から剥離するおそれがある。保護膜の剥離等によって下層側の金属膜が露出する状態になると、当該金属膜の露出表面での腐食等の不具合が生じ、その結果、耐久性の低下を招くこととなる。

概要

耐久性を高めつつ小型化をるのに適する半導体装置を提供する。半導体装置A1は、厚さ方向において互いに反対側を向く第1主面10aおよび第2主面を有する半導体素子1と、半導体素子1の第1主面10a側にボンディングされたワイヤと、を備える。半導体素子1は、第1主面10aに形成された金属下地層11と、金属下地層11上に設けられたボンディングパッド13と、半第1主面10aに形成された絶縁性の保護層14と、を含む。ボンディングパッド13は、金属下地層11を覆い、金属下地層11よりもイオン化傾向が小さい金属からなる第1導電層131と、第1導電層131を覆い、第1導電層131よりもイオン化傾向が小さい金属からなる第2導電層132と、を有し、第1導電層131及び第2導電層132それぞれの周縁部は、保護層14の表面に密着して当該保護層14の一部を覆う。

目的

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、耐久性を高めつつ小型化を図るのに適した半導体装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

厚さ方向において互いに反対側を向く第1主面および第2主面を有する半導体素子と、上記半導体素子の上記第1主面側にボンディングされたワイヤと、を備え、上記半導体素子は、上記第1主面に形成された金属下地層と、上記金属下地層上に設けられ、上記ワイヤがボンディングされたボンディングパッドと、上記半導体素子の厚さ方向視において上記ボンディングパッドを囲んでおり、上記第1主面に形成された絶縁性の保護層と、を含み、上記ボンディングパッドは、上記金属下地層を覆い、上記金属下地層よりもイオン化傾向が小さい金属からなる第1導電層と、当該第1導電層を覆い、上記第1導電層よりもイオン化傾向が小さい金属からなる第2導電層と、を有し、上記第1導電層および上記第2導電層それぞれの周縁部は、上記保護層の表面に密着して当該保護層の一部を覆う、半導体装置

請求項2

上記保護層と上記金属下地層との間に介在する絶縁膜を備える、請求項1に記載の半導体装置。

請求項3

上記保護層は、第1保護膜と、上記第1保護膜上に積層された第2保護膜と、を有する、請求項1または2に記載の半導体装置。

請求項4

上記第1保護膜および上記第2保護膜は、上記半導体素子の厚さ方向に対して直角である方向において上記ボンディングパッドに向いた第1側面および第2側面を有し、上記第2保護膜の上記第2側面は、上記第1保護膜の上記第1側面に比べて上記ボンディングパッドとは反対側に後退した位置にある、請求項3に記載の半導体装置。

請求項5

上記第1導電層は、上記第1保護膜の上記第1側面の全部、上記第1保護膜の上面の一部および上記第2保護膜の上記第2側面の一部を覆っており、上記第2導電層は、上記第2保護膜の上記第2側面の一部を覆うとともに、上記第2保護膜の上面を露出させている、請求項4に記載の半導体装置。

請求項6

上記第1導電層および上記第2導電層は、上記第1保護膜の上記第1側面の一部を覆うとともに、上記第2保護膜を露出させている、請求項4に記載の半導体装置。

請求項7

上記第1保護膜の上記第1側面および上記第2保護膜の上記第2側面は、それぞれ、上記半導体素子の厚さ方向において上記半導体素子から離れるにつれて上記ボンディングパッドから遠ざかるように傾斜している、請求項4ないし6のいずれかに記載の半導体装置。

請求項8

上記第2保護膜は、積層部およびひさし部を含み、上記積層部は、上記第1保護膜上に重なる部分であり、上記ひさし部は、上記半導体素子の厚さ方向に対して直角である方向に、上記積層部から上記ボンディングパッド側に向けて突出している、請求項3に記載の半導体装置。

請求項9

上記第1保護膜は、上記半導体素子の厚さ方向に対して直角である方向において上記ボンディングパッドに向いた第1側面を有し、上記ひさし部は、上記半導体素子の厚さ方向に対して直角である方向において上記ボンディングパッドに向いたひさし部側面と、上記半導体素子の厚さ方向において上記半導体素子に向いたひさし部下面と、を有し、上記第1側面は、上記半導体素子の上記厚さ方向において上記半導体素子から離れるにつれて上記ボンディングパッドから遠ざかるように傾斜している、請求項8に記載の半導体装置。

請求項10

上記第1導電層および上記第2導電層は、上記第1保護膜の上記第1側面の一部を覆うとともに、上記第2保護膜を露出させている、請求項9に記載の半導体装置。

請求項11

上記ひさし部下面は、上記半導体素子の厚さ方向において上記ボンディングパッドの上面よりも上記半導体素子から離れた位置にある、請求項10に記載の半導体装置。

請求項12

上記第1導電層は、上記第1保護膜の上記第1側面の一部および上記ひさし部側面の全部を覆っており、上記第2導電層は、上記ひさし部側面につながる上記第2保護膜の上面の一部を覆う、請求項9に記載の半導体装置。

請求項13

上記第1導電層は、上記第2保護膜の上記上面の一部を覆う、請求項12に記載の半導体装置。

請求項14

上記第1導電層は、上記第1保護膜の上記第1側面の一部および上記ひさし部側面の一部を覆い、上記第2導電層は、上記ひさし部側面の一部を覆うとともに、上記第2保護膜の上面を露出させている、請求項9に記載の半導体装置。

請求項15

上記ひさし部下面が露出しており、上記ひさし部下面と、上記第1保護膜の上記第1側面と、上記第1導電層とによって囲まれた空隙部が形成される、請求項12ないし14のいずれかに記載の半導体装置。

請求項16

上記ひさし部側面は、上記半導体素子の上記厚さ方向において上記半導体素子から離れるにつれて上記ボンディングパッドから遠ざかるように傾斜している、請求項9ないし15のいずれかに記載の半導体装置。

請求項17

上記第1保護膜は、SiNからなる、請求項3ないし16のいずれかに記載の半導体装置。

請求項18

上記第1導電層は、Niを含む、請求項1ないし17のいずれかに記載の半導体装置。

請求項19

上記第2導電層は、Pdを含む、請求項1ないし18のいずれかに記載の半導体装置。

請求項20

上記第1導電層および上記第2導電層は、上記金属下地層よりも硬度が高い、請求項1ないし19のいずれかに記載の半導体装置。

請求項21

上記第1導電層の厚さは、上記第2導電層の厚さよりも大きい、請求項1ないし20のいずれかに記載の半導体装置。

請求項22

上記第1導電層および上記第2導電層は、金属メッキよりなる、請求項1ないし21のいずれかに記載の半導体装置。

請求項23

上記ボンディングパッドは、上記第2導電層を覆っており、上記第2導電層よりも厚さが小さい第3導電層を有し、上記第3導電層は、上記第2導電層よりもイオン化傾向が小さい金属からなる、請求項1ないし22のいずれかに記載の半導体装置。

請求項24

上記ワイヤは、Cuを主成分とする金属からなる、請求項1ないし23のいずれかに記載の半導体装置。

技術分野

0001

本発明は、半導体装置に関する。

背景技術

0002

外部からの電流入出力に対して特定の機能を果たす半導体装置は、様々な形態のものが提案されている(たとえば特許文献1を参照)。特許文献1に開示された半導体装置は、半導体素子と、ボンディングパッドと、保護膜と、ワイヤと、リードフレームと、を備えている。ボンディングパッドは、半導体素子に形成されている。保護層は、半導体素子に形成されている。保護膜はボンディングパッドに隣接しており、当該ボンディングパッドの周縁を覆っている。ワイヤは、ボンディングパッドおよびリードフレームにボンディングされている。

0003

ボンディングパッドは、たとえばAl(アルミニウム)などの金属を積層して形成される。このボンディングパッドにワイヤをボンディングする際、たとえばキャピラリ等のボンディングツールの先端からCu(銅)などからなるワイヤを溶解させつつボンディングパッドに押圧し、超音波による振動を加える。ここで、Alは比較的に軟質であるので、ワイヤボンディング時の押圧振動によって飛散クラック等の不具合が生じる場合がある。

0004

これに対し、ボンディングパッドをAlよりも硬質金属膜で構成すると、クラック等の不具合の発生は抑制することができる。その一方、特許文献1に開示された半導体装置においては、同文献の図2図3等に示されるように、金属膜を複数積層した金属層の周縁が保護膜で覆われており、金属層の上面のうち保護膜が形成されていない露出部分がボンディングパッドとして機能する。しかしながら、このような構成では、半導体素子の厚さ方向視において、ボンディングパッドとなる金属露出部分よりも金属層の形成領域が大きくなるので、たとえば半導体装置の小型化を図るうえでは阻害要因となってしまう。また、ボンディングパッド(金属膜)の周縁を覆っている保護膜はその端部から剥離するおそれがある。保護膜の剥離等によって下層側の金属膜が露出する状態になると、当該金属膜の露出表面での腐食等の不具合が生じ、その結果、耐久性の低下を招くこととなる。

先行技術

0005

特開2002−76051号公報

発明が解決しようとする課題

0006

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、耐久性を高めつつ小型化を図るのに適した半導体装置を提供することを主たる課題とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明によって提供される半導体装置は、厚さ方向において互いに反対側を向く第1主面および第2主面を有する半導体素子と、上記半導体素子の上記第1主面側にボンディングされたワイヤと、を備え、上記半導体素子は、上記第1主面に形成された金属下地層と、上記金属下地層上に設けられ、上記ワイヤがボンディングされたボンディングパッドと、上記半導体素子の厚さ方向視において上記ボンディングパッドを囲んでおり、上記第1主面に形成された絶縁性の保護層と、を含み、上記ボンディングパッドは、上記金属下地層を覆い、上記金属下地層よりもイオン化傾向が小さい金属からなる第1導電層と、当該第1導電層を覆い、上記第1導電層よりもイオン化傾向が小さい金属からなる第2導電層と、を有し、上記第1導電層および上記第2導電層それぞれの周縁部は、上記保護層の表面に密着して当該保護層の一部を覆う。

0008

本発明の好ましい実施の形態においては、上記保護層と上記金属下地層との間に介在する絶縁膜を備える。

0009

本発明の好ましい実施の形態においては、上記保護層は、第1保護膜と、上記第1保護膜上に積層された第2保護膜と、を有する。

0010

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第1保護膜および上記第2保護膜は、上記半導体素子の厚さ方向に対して直角である方向において上記ボンディングパッドに向いた第1側面および第2側面を有し、上記第2保護膜の上記第2側面は、上記第1保護膜の上記第1側面に比べて上記ボンディングパッドとは反対側に後退した位置にある。

0011

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第1導電層は、上記第1保護膜の上記第1側面の全部、上記第1保護膜の上面の一部および上記第2保護膜の上記第2側面の一部を覆っており、上記第2導電層は、上記第2保護膜の上記第2側面の一部を覆うとともに、上記第2保護膜の上面を露出させている。

0012

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第1導電層および上記第2導電層は、上記第1保護膜の上記第1側面の一部を覆うとともに、上記第2保護膜を露出させている。

0013

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第1保護膜の上記第1側面および上記第2保護膜の上記第2側面は、それぞれ、上記半導体素子の厚さ方向において上記半導体素子から離れるにつれて上記ボンディングパッドから遠ざかるように傾斜している。

0014

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第2保護膜は、積層部およびひさし部を含み、上記積層部は、上記第1保護膜上に重なる部分であり、上記ひさし部は、上記半導体素子の厚さ方向に対して直角である方向に、上記積層部から上記ボンディングパッド側に向けて突出している。

0015

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第1保護膜は、上記半導体素子の厚さ方向に対して直角である方向において上記ボンディングパッドに向いた第1側面を有し、上記ひさし部は、上記半導体素子の厚さ方向に対して直角である方向において上記ボンディングパッドに向いたひさし部側面と、上記半導体素子の厚さ方向において上記半導体素子に向いたひさし部下面と、を有し、上記第1側面は、上記半導体素子の上記厚さ方向において上記半導体素子から離れるにつれて上記ボンディングパッドから遠ざかるように傾斜している。

0016

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第1導電層および上記第2導電層は、上記第1保護膜の上記第1側面の一部を覆うとともに、上記第2保護膜を露出させている。

0017

本発明の好ましい実施の形態においては、上記ひさし部下面は、上記半導体素子の厚さ方向において上記ボンディングパッドの上面よりも上記半導体素子から離れた位置にある。

0018

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第1導電層は、上記第1保護膜の上記第1側面の一部および上記ひさし部側面の全部を覆っており、上記第2導電層は、上記ひさし部側面につながる上記第2保護膜の上面の一部を覆う。

0019

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第1導電層は、上記第2保護膜の上記上面の一部を覆う。

0020

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第1導電層は、上記第1保護膜の上記第1側面の一部および上記ひさし部側面の一部を覆い、上記第2導電層は、上記ひさし部側面の一部を覆うとともに、上記第2保護膜の上面を露出させている。

0021

本発明の好ましい実施の形態においては、上記ひさし部下面が露出しており、上記ひさし部下面と、上記第1保護膜の上記第1側面と、上記第1導電層とによって囲まれた空隙部が形成される。

0022

本発明の好ましい実施の形態においては、上記ひさし部側面は、上記半導体素子の上記厚さ方向において上記半導体素子から離れるにつれて上記ボンディングパッドから遠ざかるように傾斜している。

0023

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第1保護膜は、SiNからなる。

0024

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第1導電層は、Niを含む。

0025

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第2導電層は、Pdを含む。

0026

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第1導電層および上記第2導電層は、上記金属下地層よりも硬度が高い。

0027

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第1導電層の厚さは、上記第2導電層の厚さよりも大きい。

0028

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第1導電層および上記第2導電層は、金属メッキよりなる。

0029

本発明の好ましい実施の形態においては、上記ボンディングパッドは、上記第2導電層を覆っており、上記第2導電層よりも厚さが小さい第3導電層を有し、上記第3導電層は、上記第2導電層よりもイオン化傾向が小さい金属からなる。

0030

本発明の好ましい実施の形態においては、上記ワイヤは、Cuを主成分とする金属からなる。

0031

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

図面の簡単な説明

0032

本発明の第1実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
図1に示した半導体装置の平面図(封止樹脂仮想線で示す)である。
図1の一部を拡大して示す部分拡大図である。
図3の一部を拡大して示す部分拡大図である。
図1に示した半導体装置の製造方法の一工程を示す部分断面図である。
図5に続く一工程を示す図である。
図6に続く一工程を示す図である。
図7に続く一工程を示す図である。
図8に続く一工程を示す図である。
図9に続く一工程を示す図である。
図10に続く一工程を示す図である。
図11に続く一工程を示す図である。
図12に続く一工程を示す図である。
本発明の第1実施形態の変形例に係る半導体装置の部分拡大断面図である。
図14の一部を拡大して示す部分拡大図である。
本発明の第1実施形態の他の変形例に係る半導体装置の部分拡大断面図である。
図16の一部を拡大して示す部分拡大図である。
本発明の第2実施形態に係る半導体装置を示す部分拡大断面図である。
図18の一部を拡大して示す部分拡大図である。
図18に示した半導体装置の製造方法の一工程を示す部分断面図である。
図20に続く一工程を示す図である。
図21に続く一工程を示す図である。
図22に続く一工程を示す図である。
本発明の第3実施形態に係る半導体装置を示す部分拡大断面図である。
図24の一部を拡大して示す部分拡大図である。
図24に示した半導体装置の製造方法の一工程を示す部分断面図である。
図26に続く一工程を示す図である。
図27に続く一工程を示す図である。
図28に続く一工程を示す図である。
本発明の第3実施形態の変形例に係る半導体装置の部分拡大断面図である。
図30の一部を拡大して示す部分拡大図である。

実施例

0033

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

0034

図1図4は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置A1は、半導体素子1、ワイヤ2、主電極31、副電極32および封止樹脂5を備えている。図2は、図1に示した半導体装置の平面図(封止樹脂を仮想線で示す)である。図3は、図1の一部を拡大して示す部分拡大図である。図4は、図3の一部を拡大して示す部分拡大図である。なお、図4においては、ワイヤ2および封止樹脂5を省略している。

0035

半導体素子1は、所望の機能を果たす素子であり、その種類は特に限定されないが、トランジスタダイオードキャパシタなど種々の素子を選択できる。図1に示すように、半導体素子1は、第1主面10aおよび第2主面10bを有している。第1主面10aおよび第2主面10bは、半導体素子1の厚さ方向(図1に示されたZ−Z方向)において互いに反対側を向く。第1主面10aは、半導体素子の機能を実現する機能回路(図示略)が形成された面である。第2主面10bは、主電極31に搭載される面である。半導体素子1は、たとえばSiなどからなるウエハから製造される。

0036

図2図3に示すように、半導体素子1は、金属下地層11、絶縁膜12、ボンディングパッド13、および保護層14を含む。金属下地層11は、第1主面10aに形成されており、たとえばAlなどの金属からなる。金属下地層11の厚さは、たとえば0.5μm〜5μmである。

0037

絶縁膜12は、金属下地層11上に形成されており、たとえばSiO2などの絶縁材料からなる。絶縁膜12は、たとえば矩形状の一定領域を囲むように形成されている。絶縁膜12の厚さは、たとえば0.1μm〜0.5μmである。

0038

図2に示すように、保護層14は、半導体素子1の厚さ方向視においてボンディングパッド13を囲んでいる。図3に示すように、保護層14は、第1主面10aに形成されている。保護層14は、絶縁膜12を介して金属下地層11上に設けられている。即ち、上記した絶縁膜12は、金属下地層11と保護層14との間に介在する。

0039

保護層14は、第1保護膜141および第2保護膜142を有する。第1保護膜141は、絶縁膜12上に形成されており、たとえばSiNなどの絶縁材料からなる。第1保護膜141は、半導体素子1の主体であるSiに過度な力が負荷されることを防止するためのものであり、いわゆるパッシベーション膜である。第1保護膜141の厚さは、たとえば1μm〜4μmである。第2保護膜142は、第1保護膜141上に積層されており、たとえばポリイミドなどの絶縁材料からなる。第2保護膜142の厚さは、たとえば3μm〜6μmである。

0040

図4に示すように、第1保護膜141は、上面141aおよび第1側面141bを有する。上面141aは、半導体素子1の第1主面10aと同じ方向に向く。第1側面141bは、半導体素子1の厚さ方向(図4において図中上下方向)に対して直角である方向においてボンディングパッド13に向く。

0041

第2保護膜142は、上面142aおよび第2側面142bを有する。上面142aは、半導体素子1の第1主面10aと同じ方向に向く。第2側面142bは、半導体素子1の厚さ方向に対して直角である方向においてボンディングパッド13に向く。図4に示すように、本実施形態においては、第2保護膜142の第2側面142bは、第1保護膜141の第1側面141bに比べて、ボンディングパッド13とは反対側に後退した位置にある。

0042

ボンディングパッド13は、第1主面10aに形成されている。ボンディングパッド13は、第1導電層131、第2導電層132および第3導電層133を有する。これら第1ないし第3導電層131〜133は、金属メッキよりなる。

0043

第1導電層131は、金属下地層11を覆っている。第1導電層131は、金属下地層11よりもイオン化傾向が小さい金属からなる。第1導電層131は、金属下地層11よりも硬度が高い。このような第1導電層131は、たとえばNiよりなる。第1導電層131の厚さは、たとえば2μm〜9μmである。第1導電層131の周縁部は、保護層14の表面に密着している。第1導電層131の厚さは、第1保護膜141の厚さよりも大きい。一方、第1導電層131の厚さは、保護層14全体の厚さ(第1保護膜141の厚さおよび第2保護膜142の厚さの合計)よりも小さい。これにより、本実施形態においては、第1導電層131は、第1保護膜141の第1側面141bの全部および第2保護膜142の第2側面142bの一部を覆っている。

0044

第2導電層132は、第1導電層131を覆っている。第2導電層132は、第1導電層131よりもイオン化傾向が小さい金属からなる。第2導電層132は、金属下地層11よりも硬度が高い。このような第2導電層132は、たとえばPdよりなる。第2導電層132の厚さは、たとえば0.1μm〜0.5μmである。第2導電層132の周縁部は、保護層14の表面に密着している。第2導電層132の厚さは、第2保護膜142の厚さよりも小さい。本実施形態においては、第2導電層132は、第2保護膜142の第2側面142bの一部を覆っている。

0045

第3導電層133は、第2導電層132を覆っている。第3導電層133は、第2導電層132よりもイオン化傾向が小さい金属からなる。このような第3導電層133は、たとえばAuからなる。第3導電層133の厚さは、たとえば10nm〜0.1μmである。第3導電層133の周縁部は、保護層14の表面に密着している。第3導電層133の厚さは、第2保護膜142の厚さよりも小さい。本実施形態においては、第3導電層133は、第2保護膜142の第2側面142bの一部を覆っている。なお、本実施形態においては、ボンディングパッド13全体の厚さは、保護層14全体の厚さよりも小さい。これにより、ボンディングパッド13は、第2保護膜142の上面142aを露出させている。

0046

図1に示すように、ワイヤ2は、半導体素子1の第1主面10a側にボンディングされている。また、ワイヤ2は、副電極32にボンディングされている。ワイヤ2は、たとえば、Cu、Au、あるいは、Agよりなる。本実施形態では、ワイヤ2はCuよりなる。

0047

ワイヤ2は、ボンディング部21,22と、橋絡部23と、を含む。

0048

ボンディング部21は、半導体素子1にボンディングされた部分である。具体的には、図3に示すように、ボンディング部21は、半導体素子1における第3導電層133(ボンディングパッド13)にボンディングされている。半導体装置A1の製造の際、ボンディング部21は、ボンディング部22よりも先にボンディングされる。すなわちボンディング部21は、ファーストボンディング部である。

0049

ボンディング部22は、副電極32にボンディングされた部分である。半導体装置A1の製造の際、ボンディング部22は、ボンディング部21よりも後にボンディングされる。すなわちボンディング部22は、セカンドボンディング部である。ボンディング部22は、一方向に沿う副電極32との接合領域を有している。

0050

橋絡部23は、ボンディング部21およびボンディング部22につながる。橋絡部23は、線状に延び、かつ断面が円形状である。

0051

副電極32は、導電性材料よりなる。副電極32はリードフレームに由来する。詳細な図示説明は省略するが、副電極32は、CuよりなるCu部と、AgよりなるAg層とを有する。上記Cu部には、上記Ag層が形成されている。Cu部の厚さは、Ag層の厚さよりも大きい。Ag層には、ワイヤ2がボンディングされている。

0052

主電極31は、導電性材料よりなる。主電極31はリードフレームに由来する。主電極31は、副電極32と同様に、Cu部およびAg層を有しているが、副電極32と同様であるので、説明を省略する。主電極31には、接着層を介して半導体素子1が配置されている。

0053

封止樹脂5は、半導体素子1と、ワイヤ2と、を封止している。具体的には封止樹脂5は、半導体素子1と、ワイヤ2と、主電極31と、副電極32と、を覆っている。封止樹脂5は、たとえばエポキシ樹脂よりなる。封止樹脂5からは、副電極32の端面が露出している。当該端面は、リードフレームを切断する際の切断面である。

0054

次に、半導体装置A1の製造方法について、図5図13を参照して説明する。

0055

まず、図5に示すように、半導体素子1に金属下地層11を形成する。金属下地層11は、半導体素子1の第1主面10aに形成された機能回路(図示略)の適所導通する。金属下地層11は、たとえばAlを用いためっきによってパターン形成する。金属下地層11の厚さは、たとえば0.5μm〜5μmである。

0056

次いで、図6に示すように、絶縁膜12を形成する。絶縁膜12の形成手法は特に限定されないが、たとえば、CVD(化学気相成長法)などの製膜方法によってSiO2の薄膜を金属下地層11上の所定箇所に形成する。

0057

次いで、図7に示すように、第1保護膜141および第2保護膜142を形成する。第1保護膜141および第2保護膜142の形成は、まず、たとえばSiN膜およびポリイミド膜を全面に形成する。上記SiN膜の厚さは、たとえば1μm〜4μmである。また、上記ポリイミド膜の厚さは、たとえば3μm〜6μmである。次に、エッチングなどのパターニングにより、上記ポリイミド膜および上記SiN膜の一部を除去し、金属下地層11を露出させて第2側面142bおよび第1側面141bが形成される。上記ポリイミド膜および上記SiN膜の一部除去は、たとえばマスクを利用した異方性ドライエッチングにより行う。上記ポリイミド膜の一部除去および上記SiN膜の一部除去は、互いに異なった開口パターンを有するマスクを用いて行う。上記ポリイミド膜(第2保護膜142)のマスクの開口は上記SiN膜(第1保護膜141)のマスクの開口よりも大きい。これにより、第2側面142bが第1側面141bよりも後退した第1保護膜141および第2保護膜142が形成される。

0058

次いで、図8に示すように、ボンディングパッド13を形成する。ボンディングパッド13の形成は、金属下地層11の露出部分に第1導電層131、第2導電層132および第3導電層133を積層形成することにより行う。第1導電層131の厚さは、たとえば2μm〜9μmである。また、第2導電層132の厚さは、たとえば0.1μm〜0.5μmであり、第3導電層133の厚さは、たとえば10nm〜0.1μmである。第1ないし第3導電層131〜133は、金属メッキからなり、たとえば無電解Ni/Pd/Auメッキ処理により形成される。これにより、ボンディングパッド13(第1導電層131、第2導電層132および第3導電層133)の周縁部は、保護層14(第1保護膜141および第2保護膜142)の表面に密着して保護層14の一部を覆う。

0059

次いで、図9に示すように、リードフレーム3を用意する。リードフレーム3は、上述の主電極31と副電極32とになるべき部位を有している。また、リードフレーム3は、上述のCu部およびAg層を有している。Cu部およびAg層はそれぞれ、主電極31および副電極32に関して述べたのと同様であるから、ここでは説明を省略する。

0060

次いで、図10に示すように、半導体素子1をリードフレーム3(主電極31)上に搭載する。半導体素子1を主電極31上に搭載するには、たとえば銀ペーストハンダ等の接合材を用いる。

0061

次に、図11に示すように、ワイヤ2を半導体素子1および副電極32にボンディングする。ワイヤ2のボンディングは、たとえばキャピラリ(図示略)を用いて行う。具体的には、まず、ワイヤ2を半導体素子1にボンディングする(ファーストボンディング)。ここで、上記キャピラリにワイヤ2を挿通させ、ワイヤ2をキャピラリ先端から送り出すととともに、ワイヤ2の先端を溶解させる。次いで、上記キャピラリによってワイヤ2先端を半導体素子1のボンディングパッド13に押さえ付けつつ、ワイヤ2先端に超音波による振動を加える。これにより、ワイヤ2先端は半導体素子1(ボンディングパッド13)に接合される。そして、上記キャピラリを半導体素子1から離間させる。ここで、図3に示したようなボンディング部21が形成される。

0062

次に、ワイヤ2を繰り出しながら上記キャピラリを移動させてワイヤループを形成し、ワイヤ2を副電極32にボンディングする(セカンドボンディング)。ここで、ワイヤ2を副電極32に押圧させつつ超音波振動印加して、ワイヤ2を副電極32(本実施形態では上記Ag層)に固着させる。そして、ワイヤ2が副電極32に固着されると、上記キャピラリに挿通されたワイヤ2をクランプした状態で上記キャピラリを上昇させて、ワイヤ2を切断する(図示略)。これにより、半導体素子1と副電極32とは、ワイヤ2により形成されるワイヤループにより電気的に連結される(図11参照)。このようにして、複数のワイヤ2をボンディングする。

0063

次に、所望の金型を用いて、図12に示すように、ワイヤ2およびリードフレーム3を覆う封止樹脂5を形成する。

0064

次に、図13に示すように、封止樹脂5を形成した後、封止樹脂5およびリードフレーム3を切断することにより、固片化する。これにより、複数の半導体装置A1が製造される。

0065

次に、半導体装置A1の作用について説明する。

0066

本実施形態によれば、ボンディングパッド13は、金属下地層11よりもイオン化傾向が小さい金属からなり、金属下地層11上に積層される順(第1導電層131、第2導電層132、第3導電層133の順)にイオン化傾向が小さくなっている。このような構成によれば、下層側にある金属下地層11や第1導電層131の腐食を適切に保護することができる。

0067

ボンディングパッド13(第1導電層131、第2導電層132および第3導電層133)の周縁部は、保護層14(第1保護膜141および第2保護膜142)の表面に密着して当該保護層14の一部を覆っている。このような構成によれば、たとえば本実施形態と異なり保護層によってボンディングパッドの周縁部が覆われる場合と比べて、ボンディングパッド13の保護層14への密着によって保護層14の剥離を抑制することができる。これにより、半導体装置A1の耐久性を高めることができる。

0068

また、ボンディングパッド13の周縁部が保護層14の表面の一部を覆う構成によれば、半導体素子1の厚さ方向視において、ボンディングパッド13を構成する第1ないし第3導電層131〜133の形成領域がボンディングパッド13の金属露出部分となる。このような構成によれば、たとえば本実施形態と異なり保護層によってボンディングパッドの周縁部が覆われる場合と比べて、ボンディングパッド13を構成する第1ないし第3導電層131〜133の形成領域を小さくすることができる。このことは、半導体装置A1の小型化を図るのに適する。

0069

本実施形態においては、第2保護膜142の第2側面142bは、第1保護膜141の第1側面141bに比べてボンディングパッド13とは反対側に後退した位置にある。また、第1導電層131の厚さは、第1保護膜141の厚さよりも大きく、第1導電層131は、第1保護膜141の第1側面141bの全部、上面141aの一部、および第2保護膜142の第2側面142bの一部に跨って密着しており、これらを一連に覆っている。このような構成によれば、第1導電層131(ボンディングパッド13)によって第1保護膜141の剥離が効果的に抑制される。また、第1導電層131(ボンディングパッド13)と保護層14との境界部から水分等が金属下地層11にまで進入するのを適切に防止することができる。

0070

第1導電層131および第2導電層132は、金属下地層11よりも硬度が高い。このような構成によればこれにより、ワイヤ2をボンディングパッド13にボンディングする際にキャピラリによる押圧力がボンディングパッド13に作用しても、ボンディングパッド13および金属下地層11にクラック等が生じるといった不具合は防止される。

0071

図14図17は、上述の半導体装置A1の変形例を示している。

0072

図14図15に示した半導体装置A1’は、上述の半導体装置A1と比べて、ボンディングパッド13の厚さが異なっている。

0073

具体的には、本変形例の半導体装置A1'において、第1導電層131の厚さが、上記半導体装置A1における第1導電層131の厚さよりも小さくされている。第1導電層131の厚さは、第1保護膜141の厚さよりも小さい。また、ボンディングパッド13全体の厚さ(第1導電層131の厚さ、第2導電層132の厚さおよび第3導電層133の厚さの合計)は、第1保護膜141の厚さよりも小さい。これにより、ボンディングパッド13は、第1保護膜141における第1側面141bの一部を覆うとともに、第2保護膜142を露出させている。このような構成の半導体装置A1'によっても、上記した半導体装置A1と同様の作用を奏することができる。

0074

図16図17に示した半導体装置A1”は、第1保護膜141の第1側面141bの形状および第2保護膜142の第2側面142bの形状が、上述の半導体装置A1と異なっている。

0075

具体的には、本変形例の半導体装置A1"において、第1保護膜141の第1側面141bおよび第2保護膜142の第2側面142bは、それぞれ、半導体素子1の厚さ方向において半導体素子1から離れるにつれてボンディングパッド13から遠ざかるように傾斜している。このように傾斜する第1側面141bおよび第2側面142bは、たとえば等方性ウェットエッチングの手法によって、第2保護膜142および第1保護膜141を構成する上記ポリイミド膜および上記SiN膜の一部を除去することにより、形成される。

0076

第1導電層131の厚さは、第1保護膜141の厚さよりも大きい。一方、第1導電層131の厚さは、保護層14全体の厚さ(第1保護膜141の厚さおよび第2保護膜142の厚さの合計)よりも小さい。一方、第1導電層131の厚さは、保護層14全体の厚さ(第1保護膜141の厚さおよび第2保護膜142の厚さの合計)よりも小さい。これにより、第1導電層131は、第1保護膜141の第1側面141bの全部および第2保護膜142の第2側面142bの一部を覆っている。第2導電層132の厚さは、第2保護膜142の厚さよりも小さい。第2導電層132は、第2保護膜142の第2側面142bの一部を覆っている。第3導電層133の厚さは、第2保護膜142の厚さよりも小さい。第3導電層133は、第2保護膜142の第2側面142bの一部を覆っている。そして、ボンディングパッド13全体の厚さは、保護層14全体の厚さよりも小さい。これにより、ボンディングパッド13は、第2保護膜142の上面142aを露出させている。

0077

このような構成の半導体装置A1”によっても、上記した半導体装置A1と同様の作用を奏することができる。また、第1側面141bおよび第2側面142bが上記のように傾斜する構成によれば、これらを覆うボンディングパッド13(第1ないし第3導電層131,132,133)によって第1保護膜141および第2保護膜142がその端部(第1側面141bおよび第2側面142bの近傍)からめくれ上がることが的確に防止され、保護層14の剥離を防止する効果がより高められる。

0078

図18図19は、本発明の第2実施形態に係る半導体装置を示している。図18以降の図においては、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。なお、図19においてワイヤ2および封止樹脂5を省略している。

0079

本実施形態の半導体装置A2は、ボンディングパッド13および保護層14の構成が、上述した実施形態と異なっている。

0080

保護層14は、第1保護膜141および第2保護膜142を有する。第1保護膜141は、たとえばSiNなどの絶縁材料からなる。第1保護膜141の厚さは、たとえば2μm〜4μmである。第2保護膜142は、第1保護膜141上に積層されており、たとえばポリイミドなどの絶縁材料からなる。第2保護膜142の厚さは、たとえば3μm〜6μmである。

0081

図19に示すように、第1保護膜141は、上面141aおよび第1側面141bを有する。本実施形態では、第1側面141bは、半導体素子1の厚さ方向において半導体素子1から離れるにつれてボンディングパッド13から遠ざかるように傾斜している。

0082

第2保護膜142は、積層部143およびひさし部144を有する。積層部143は、第1保護膜141上に重なる部分である。ひさし部144は、半導体素子1の厚さ方向に対して直角である方向に、積層部143からボンディングパッド13側に向けて突出している。なお、図19では、理解の便宜上、積層部143とひさし部144の境界線破線で表している。ひさし部144は、ひさし部側面144bおよびひさし部下面144cを有する。ひさし部側面144bは、半導体素子1の厚さ方向に対して直角である方向においてボンディングパッド13に向く。ひさし部下面144cは、半導体素子1の厚さ方向において半導体素子1に向く。本実施形態では、ひさし部側面144bは、半導体素子1の厚さ方向において半導体素子1から離れるにつれてボンディングパッド13から遠ざかるように傾斜している。

0083

ボンディングパッド13は、第1導電層131、第2導電層132および第3導電層133を有する。これら第1ないし第3導電層131〜133は、金属メッキよりなる。

0084

第1導電層131は、金属下地層11を覆っている。第1導電層131は、金属下地層11よりもイオン化傾向が小さい金属からなる。第1導電層131は、金属下地層11よりも硬度が高い。このような第1導電層131は、たとえばNiよりなる。第1導電層131の厚さは、たとえば1μm〜3μmである。第1導電層131の周縁部は、保護層14の表面に密着している。第1導電層131の厚さは、第1保護膜141の厚さよりも小さい。本実施形態においては、第1導電層131は、第1保護膜141の第1側面141bの一部を覆っている。

0085

第2導電層132は、第1導電層131を覆っている。第2導電層132は、第1導電層131よりもイオン化傾向が小さい金属からなる。第2導電層132は、金属下地層11よりも硬度が高い。このような第2導電層132は、たとえばPdよりなる。第2導電層132の厚さは、たとえば0.1μm〜0.5μmである。第2導電層132の周縁部は、保護層14の表面に密着している。第2導電層132の厚さは、第1保護膜141の厚さよりも小さい。本実施形態においては、第2導電層132は、第1保護膜141の第1側面141bの一部を覆っている。

0086

第3導電層133は、第2導電層132を覆っている。第3導電層133は、第2導電層132よりもイオン化傾向が小さい金属からなる。このような第3導電層133は、たとえばAuからなる。第3導電層133の厚さは、たとえば10nm〜0.1μmである。第3導電層133の周縁部は、保護層14の表面に密着している。第3導電層133の厚さは、第1保護膜141の厚さよりも小さい。本実施形態においては、第3導電層133は、第1保護膜141の第1側面141bの一部を覆っている。なお、本実施形態においては、ボンディングパッド13全体の厚さは、第1保護膜141の厚さよりも小さい。これにより、ひさし部下面144cは、ボンディングパッド13の上面(第3導電層133の上面)よりも半導体素子1から離れた位置にある。したがって、ボンディングパッド13は、ひさし部144(第2保護膜142)を露出させている。

0087

次に、半導体装置A2の製造方法について、図20図23を参照して説明する。なお、図20図23は、保護層14およびボンディングパッド13を形成する工程(上記した半導体装置A1の製造方法における図7図8に示した工程に対応する工程)を示しており、半導体装置A2の製造における他の工程については上記半導体装置A1の場合と同様であるので、その説明を省略する。

0088

図20に示すように、第1保護膜141および第2保護膜142を形成する。第1保護膜141および第2保護膜142の形成は、まず、たとえばSiN膜およびポリイミド膜を全面に形成する。上記SiN膜の厚さは、たとえば2μm〜4μmである。また、上記ポリイミド膜の厚さは、たとえば3μm〜6μmである。

0089

次に、図21に示すように、エッチングなどのパターニングにより、上記ポリイミド膜の一部を除去し、上記SiN膜の上面の一部を露出させてひさし部側面144bが形成される。上記ポリイミド膜の一部除去は、たとえばマスクを利用した等方性ウェットエッチングにより行う。これにより、傾斜したひさし部側面144bを有する第2保護膜142が形成される。なお、この時点では、第2保護膜142の全体が上記SiN膜上に重なっており、上記した積層部143とひさし部144の区別はできない。

0090

次に、図22に示すように、エッチングなどのパターニングにより、上記SiN膜の一部を除去し、金属下地層11を露出させる。上記SiN膜の一部除去は、たとえばマスクを利用した等方性ウェットエッチングにより行う。ここで、上記ポリイミド膜の一部除去および上記SiN膜の一部除去は、上記ポリイミド膜の一部除去の場合と同一の開口パターンを有するマスクを用いて行う。これにより、傾斜した第1側面141bを有する第1保護膜141が形成される。また、上記SiN膜の一部除去にともない、第2保護膜142については、積層部143とひさし部144とに区別可能な状態となる。

0091

次に、図23に示すように、ボンディングパッド13を形成する。ボンディングパッド13の形成は、金属下地層11の露出部分に第1導電層131、第2導電層132および第3導電層133を積層形成することにより行う。第1導電層131の厚さは、たとえば1μm〜3μmである。また、第2導電層132の厚さは、たとえば0.1μm〜0.5μmであり、第3導電層133の厚さは、たとえば10nm〜0.1μmである。第1ないし第3導電層131〜133は、金属メッキからなり、たとえば無電解Ni/Pd/Auメッキ処理により形成される。これにより、ボンディングパッド13(第1導電層131、第2導電層132および第3導電層133)の周縁部は、保護層14(第1保護膜141)の表面に密着して保護層14の一部を覆う。

0092

次に、半導体装置A2の作用について説明する。

0093

本実施形態によれば、ボンディングパッド13は、金属下地層11よりもイオン化傾向が小さい金属からなり、金属下地層11上に積層される順(第1導電層131、第2導電層132、第3導電層133の順)にイオン化傾向が小さくなっている。このような構成によれば、下層側にある金属下地層11や第1導電層131の腐食を適切に保護することができる。

0094

ボンディングパッド13(第1導電層131、第2導電層132および第3導電層133)の周縁部は、保護層14(第1保護膜141)の表面に密着して当該保護層14の一部を覆っている。このような構成によれば、たとえば本実施形態と異なり保護層によってボンディングパッドの周縁部が覆われる場合と比べて、ボンディングパッド13の保護層14への密着によって保護層14の剥離を抑制することができる。これにより、半導体装置A2の耐久性を高めることができる。

0095

また、ボンディングパッド13の周縁部が保護層14の表面の一部を覆う構成によれば、半導体素子1の厚さ方向視において、ボンディングパッド13を構成する第ないし第3導電層131〜133の形成領域が概ねボンディングパッド13の金属露出部分となる。このような構成によれば、たとえば本実施形態と異なり保護層によってボンディングパッドの周縁部が覆われる場合と比べて、ボンディングパッド13を構成する第1ないし第3導電層131〜133の形成領域を小さくすることができる。このことは、半導体装置A2の小型化を図るのに適する。

0096

本実施形態においては、第1導電層131は、絶縁膜12および第1保護膜141の第1側面141bの一部に跨って密着しており、これらを一連に覆っている。第1側面141bは上記のように傾斜している。このような構成によれば、第1導電層131(ボンディングパッド13)によって第1保護膜141の剥離が効果的に抑制される。また、第1導電層131(ボンディングパッド13)と保護層14(第1保護膜141)との境界部から水分等が金属下地層11にまで進入するのを適切に防止することができる。

0097

第1導電層131および第2導電層132は、金属下地層11よりも硬度が高い。このような構成によればこれにより、ワイヤ2をボンディングパッド13にボンディングする際にキャピラリによる押圧力がボンディングパッド13に作用しても、ボンディングパッド13および金属下地層11にクラック等が生じるといった不具合は防止される。

0098

図24図25は、本発明の第3実施形態に係る半導体装置を示している。なお、図25においてワイヤ2および封止樹脂5を省略している。

0099

本実施形態の半導体装置A3は、ボンディングパッド13および保護層14の構成が、上述した第1実施形態と異なっている。また、保護層14の構成は上述の第2実施形態と同様である。以下、主にボンディングパッド13について説明し、保護層14については適宜説明を省略する。

0100

保護層14は、第1保護膜141および第2保護膜142を有する。第1保護膜141は、たとえばSiNなどの絶縁材料からなる。第1保護膜141の厚さは、たとえば2μm〜4μmである。第2保護膜142は、第1保護膜141上に積層されており、たとえばポリイミドなどの絶縁材料からなる。第2保護膜142の厚さは、たとえば3μm〜6μmである。

0101

ボンディングパッド13は、第1導電層131、第2導電層132および第3導電層133を有する。これら第1ないし第3導電層131〜133は、金属メッキよりなる。

0102

第1導電層131は、金属下地層11を覆っている。第1導電層131は、金属下地層11よりもイオン化傾向が小さい金属からなる。第1導電層131は、金属下地層11よりも硬度が高い。このような第1導電層131は、たとえばNiよりなる。第1導電層131の厚さは、たとえば6μm〜12μmである。第1導電層131の周縁部は、保護層14の表面に密着している。第1導電層131の厚さは、保護層14全体の厚さ(第1保護膜141の厚さおよび第2保護膜142の厚さの合計)よりも大きい。本実施形態においては、第1導電層131は、第1保護膜141の第1側面141bの一部およびひさし部側面144bの全部を覆っている。一方、第1導電層131は、ひさし部下面144cを露出させている。そして、ひさし部下面144cと、第1保護膜141の第1側面141bと、第1導電層131とによって囲まれた空隙部15が形成されている。

0103

第2導電層132は、第1導電層131を覆っている。第2導電層132は、第1導電層131よりもイオン化傾向が小さい金属からなる。第2導電層132は、金属下地層11よりも硬度が高い。このような第2導電層132は、たとえばPdよりなる。第2導電層132の厚さは、たとえば0.1μm〜0.5μmである。第2導電層132の周縁部は、保護層14の表面に密着している。本実施形態においては、第2導電層132は、ひさし部側面144bにつながる、第2保護膜142の上面142aの一部を覆っている。

0104

第3導電層133は、第2導電層132を覆っている。第3導電層133は、第2導電層132よりもイオン化傾向が小さい金属からなる。このような第3導電層133は、たとえばAuからなる。第3導電層133の厚さは、たとえば10nm〜0.1μmである。第3導電層133の周縁部は、保護層14の表面に密着している。本実施形態においては、第3導電層133は、第2保護膜142の上面142aの一部を覆っている。

0105

次に、半導体装置A3の製造方法について、図26図29を参照して説明する。なお、図26図29は、ボンディングパッド13を形成する工程(上記した半導体装置A2の製造方法における図23に示した工程に対応する工程)を示しており、半導体装置A3の製造における他の工程については上記半導体装置A2の場合と同様であるので、その説明を省略する。

0106

ボンディングパッド13の形成は、金属下地層11の露出部分に第1導電層131、第2導電層132および第3導電層133を積層形成することにより行う。第1導電層131の厚さは、たとえば6μm〜12μmである。また、第2導電層132の厚さは、たとえば0.1μm〜0.5μmであり、第3導電層133の厚さは、たとえば10nm〜0.1μmである。第1ないし第3導電層131〜133は、金属メッキからなり、たとえば無電解Ni/Pd/Auメッキ処理により形成される。

0107

図26図28は、第1導電層131の形成過程を示している。第1導電層131は、メッキ処理により成長してその厚さが大きくなっていく。図26は、第1導電層131の厚さが比較的小さい時点を示しており、第1導電層131の上面(半導体素子1の第1主面10aと同じ方向に向く面)は、半導体素子1の厚さ方向において第1保護膜141の上面141aよりも半導体素子1に近い位置にある。ここで、第1導電層131の周縁部は、半導体素子1の厚さ方向に対して直角である方向において第1保護膜141側にも進入し、第1保護膜141の第1側面141bの一部を覆う。図27は、図26の次の段階で図26よりも第1導電層131が少し成長した時点を示している。このとき、第1導電層131の上面は、半導体素子1の厚さ方向において、第1保護膜141の上面141aよりも半導体素子1から離れ、かつ第2保護膜142の上面142aよりも半導体素子1に近い位置にある。ここで、第1導電層131は、ひさし部側面144bとひさし部下面144cとが交差する先端縁144dに接触することで第1保護膜141側への進入が停止している。そして、ひさし部下面144cと、第1保護膜141の第1側面141bと、第1導電層131とによって囲まれた空隙部15が形成される。

0108

図28は、第1導電層131の形成が終了した時点を示している。このとき、第1導電層131の上面は、半導体素子1の厚さ方向において、第2保護膜142の上面142aよりも半導体素子1から離れた位置にあり、第1導電層131は第2保護膜142の上面142aの一部を覆っている。

0109

次いで、図29に示すように、第1導電層131上に第2導電層132および第3導電層133を順次積層する。このようにして、ボンディングパッド13が形成される。

0110

次に、半導体装置A3の作用について説明する。

0111

本実施形態によれば、ボンディングパッド13は、金属下地層11よりもイオン化傾向が小さい金属からなり、金属下地層11上に積層される順(第1導電層131、第2導電層132、第3導電層133の順)にイオン化傾向が小さくなっている。このような構成によれば、下層側にある金属下地層11や第1導電層131の腐食を適切に保護することができる。

0112

ボンディングパッド13(第1導電層131、第2導電層132および第3導電層133)の周縁部は、保護層14(第1保護膜141および第2保護膜142)の表面に密着して当該保護層14の一部を覆っている。このような構成によれば、たとえば本実施形態と異なり保護層によってボンディングパッドの周縁部が覆われる場合と比べて、ボンディングパッド13の保護層14への密着によって保護層14の剥離を抑制することができる。これにより、半導体装置A3の耐久性を高めることができる。

0113

また、ボンディングパッド13の周縁部が保護層14の表面の一部を覆う構成によれば、半導体素子1の厚さ方向視において、ボンディングパッド13を構成する第1ないし第3導電層131〜133の形成領域がボンディングパッド13の金属露出部分となる。このような構成によれば、たとえば本実施形態と異なり保護層によってボンディングパッドの周縁部が覆われる場合と比べて、ボンディングパッド13を構成する第ないし第3導電層131〜133の形成領域を小さくすることができる。このことは、半導体装置A3の小型化を図るのに適する。

0114

本実施形態においては、第1導電層131は、絶縁膜12、第1保護膜141の第1側面141bの一部、第2保護膜142におけるひさし部側面144bの全部、および第2保護膜142の上面142aの一部に跨って密着しており、これらを覆っている。このような構成によれば、第1導電層131(ボンディングパッド13)によって保護層14(第1保護膜141および第2保護膜142)の剥離が効果的に抑制される。また、第1導電層131(ボンディングパッド13)と保護層14との境界部から水分等が金属下地層11にまで進入するのを適切に防止することができる。

0115

さらに、第1側面141bおよびひさし部側面144bが上記のように傾斜する構成によれば、これらを覆うボンディングパッド13(第1導電層131)によって第1保護膜141および第2保護膜142がその端部(第1側面141bおよびひさし部側面144bの近傍)からめくれ上がることが的確に防止され、保護層14の剥離を防止する効果がより高められる。

0116

第1導電層131および第2導電層132は、金属下地層11よりも硬度が高い。このような構成によればこれにより、ワイヤ2をボンディングパッド13にボンディングする際にキャピラリによる押圧力がボンディングパッド13に作用しても、ボンディングパッド13および金属下地層11にクラック等が生じるといった不具合は防止される。

0117

図30図31は、上述の半導体装置A3の変形例を示している。図30図31に示した半導体装置A3’は、上述の半導体装置A3と比べて、ボンディングパッド13の厚さが異なっている。

0118

具体的には、本変形例の半導体装置A3'において、第1導電層131の厚さが、上記半導体装置A3における第1導電層131の厚さよりも小さくされている。第1導電層131の厚さは、第1保護膜141の厚さよりも大きく、保護層14全体の厚さ(第1保護膜141の厚さおよび第2保護膜142の厚さの合計)よりも小さい。また、ボンディングパッド13全体の厚さ(第1導電層131の厚さ、第2導電層132の厚さおよび第3導電層133の厚さの合計)についても、保護層14全体の厚さよりも小さい。これにより、ボンディングパッド13(第1ないし第3導電層131〜133)は、ひさし部側面144bの一部を覆うとともに、第2保護膜142の上面142aを露出させている。このような構成の半導体装置A3'によっても、上記した半導体装置A3と同様の作用を奏することができる。

0119

本発明に係る半導体装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る半導体装置の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

0120

A1,A1’,A1”,A2,A3,A3’半導体装置
1半導体素子
10a 第1主面
10b 第2主面
11金属下地層
12絶縁膜
13ボンディングパッド
131 第1導電層
132 第2導電層
133 第3導電層
14 保護層
141 第1保護膜
141a 上面
141b 第1側面
142 第2保護膜
142a 上面
142b 第2側面
143 積層部
144ひさし部
144b ひさし部側面
144c ひさし部下面
144d先端縁
15 空隙部
2ワイヤ
21,22ボンディング部
23橋絡部
3リードフレーム
31主電極
32 副電極
5 封止樹脂

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