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発明の名称 半導体集積回路装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−188288
公開日 平成6年(1994)7月8日
出願番号 特願平4−338332
出願日 平成4年(1992)12月18日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 吉田 育生 / 田中 扶
要約 目的
CCBバンプ構造を備える半導体集積回路装置における冗長回路接続部や論理追加修復部の信頼性を向上させることと、前記半導体集積回路装置の設計や製造を簡便化する。

構成
半導体チップがCCBバンプを介してパッケージ基板にフェイスダウン実装された半導体集積回路装置(チップキャリア)1であって、内部に形成される内部配線4を備えたパッケージ基板2と、前記パッケージ基板2の主面および裏面に前記内部配線4によって接続される電極3a,3bと、半導体チップ7にCCBバンプ電極6aを介して取り付けられるCCBバンプ6と、前記半導体チップ7を気密封止するキャップ8と、前記半導体チップ7上に設けられる冗長回路用もしくは論理修復用のワイヤボンディング電極6bを接続するボンディングワイヤ16とから構成される半導体集積回路装置とする。
特許請求の範囲
【請求項1】 半導体チップがCCBバンプを介してパッケージ基板にフェイスダウン実装された半導体集積回路装置であって、前記半導体チップの表面上に設けられた電極が、ボンディングワイヤの少なくとも一部によって接続されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項2】 前記ボンディングワイヤは、金もしくはアルミニウムまたは銅合金からなり、前記ボンディングワイヤに絶縁被覆が施されていることを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造技術における半導体集積回路装置に関して、前記半導体集積回路装置に実装される半導体チップの配線修復や配線追加を行う技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体集積回路装置の実装構造の1つに、CCB(Controlled Collapse Bonding )バンプを介してパッケージ基板に実装された半導体チップをキャップにより気密封止したチップキャリア(Chip Carrier)がある。このチップキャリアについては、例えば特開昭62−249429号、特開昭63−310139号公報において記載されている。
【0003】図3は、前記文献に記載された従来の半導体集積回路装置(以下、チップキャリアと呼ぶ)の構造の一例を示す部分断面図である。
【0004】図3を用いて前記チップキャリア20の構成を説明すると、前記チップキャリア20は、ムライトなどのセラミック材料からなるパッケージ基板21の主面に形成された電極22a上に、CCBバンプ23を介して実装された半導体チップ24をキャップ25で気密封止したものである。
【0005】ここで、前記キャップ25は、例えば熱伝導特性に優れた窒化アルミニウム(AlN)からなり、封止用はんだ26を介してパッケージ基板21の主面に接合されている。また、キャップ25の下面と半導体チップ24の裏面(上面)とは、伝熱用はんだ27を介して接合されており、前記半導体チップ24から発生した熱が伝熱用はんだ27を経てキャップ25から外部に放散される構造になっている。
【0006】さらに、チップキャリア20は、パッケージ基板21の下面の電極22bに接続された他のCCBバンプ29を介して図示しないモジュール基板に実装される。また、前記パッケージ基板21の内部には、タングステン(W)からなる内部配線28が形成されており、この内部配線28を通じてパッケージ基板21の主面および下面の電極22aと、22b間とが電気的に接続されている。
【0007】以上のように、チップキャリアにおいては、半導体チップの素子形成面上に設けたCCBバンプ(はんだバンプ)電極を介して半導体チップと外部回路との間を電気的に接続する方法(フリップチップ方式)が採用されてきている。前記フリップチップ方式は、半導体チップの周辺部だけでなく、その内部領域にも端子を設けることができるので、端子数を増やすことができる。また、ワイヤボンディング方式と比べて配線長が短くなるので、信号伝送遅延を低減し、動作速度を高速化することができる。さらに、半導体素子から発する熱を半導体チップの裏面から効率良く発散させることもできる。
【0008】したがって、これらの利点を備える前記フリップチップ方式は、大規模化、大電力化、多端子化する半導体装置の実装方式としてますます重要なものになってきている。
【0009】一方、半導体集積装置の大規模化、複雑化に伴い、LSI回路に冗長回路を付加し、テスト後に前記冗長回路のつなぎ替えを行なったり、チップ完成後に論理修復を行なう技術が不可欠になってきている。前記冗長回路を付加する方式には、LSI内の配線(多結晶Si,Cr等)を電気的に溶断したり、レーザ溶断する方式がある。また、論理修復を行う技術としては、完成後のLSI上にレーザCVD(Chemical Vapor Deposition)法により金属配線(Mo,Cr等)を形成する方法がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前述した従来技術においては、溶断した配線部やレーザCVDにより形成した金属配線部の長期信頼性が問題となる。特に、LSIチップがモールド等による非気密構造となる半導体集積回路装置の場合には、前記金属配線部の腐食による断線や短絡不良が発生し、前記信頼性に対する問題が顕著に現れることがある。
【0011】また、従来の冗長回路付加方式やレーザCVD法による金属配線形成方式においては、その回路の設計および製造が非常に複雑である。
【0012】本発明の目的は、CCBバンプ構造を備える半導体集積回路装置における冗長回路接続部や論理修復部の信頼性を向上させることと、前記半導体集積回路装置の設計や製造を簡便化することであり、さらに、大規模化する前記半導体集積回路装置に適応した構造を提供することにある。
【0013】本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【0014】
【課題を解決するための手段】本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【0015】すなわち、半導体チップの表面上に例えば冗長回路用もしくは論理追加修復用の電極が設けられ、前記電極がボンディングワイヤの少なくとも一部によって接続されるものである。
【0016】また、前記ボンディングワイヤは絶縁被覆を施されたものである。
【0017】
【作用】前記した手段によれば、冗長回路用もしくは論理追加修復用の電極がボンディングワイヤの少なくとも一部による接続のため、半導体集積回路装置の設計や製造を簡便化することができる。
【0018】また、前記ボンディングワイヤは絶縁被覆を施されているため、配線部の腐食が発生しにくくなる。
【0019】
【実施例】図1は本発明の一実施例である半導体集積回路装置(気密封止型チップキャリア)の構造を示す部分断面図である。
【0020】図1に示す本実施例のチップキャリア(半導体集積回路装置)1の構成を説明すると、パッケージ基板2は、例えばムライト等のようなセラミックス材料からなり、その主面および裏面にはそれぞれ電極3a,3bが形成されている。また、前記電極3a,3bは、パッケージ基板2の内部に形成された内部配線4によって電気的に接続されている。なお、内部配線4は、例えばタングステン(W)等のような高融点金属からなるものである。
【0021】さらに、前記パッケージ基板2の主面の電極3aには、CCB(Controlled Collapse Bonding )バンプ6が接合されている。前記CCBバンプ6は、例えば1〜5重量%程度の錫(Sn)を含有する鉛(Pb)/Sn合金(融点:320〜330℃程度)からなり、配置されるピッチは約200μm、高さは約100μmである。
【0022】また、前記パッケージ基板2の裏面の電極3bには、他のCCBバンプ5が接合されている。前記CCBバンプ5は、例えば3.5重量%程度の銀(Ag)を含有する錫(Sn)/Ag合金(融点:200〜250℃程度)からなるものである。
【0023】ここで、前記CCBバンプ6は、半導体チップ7の主面に形成されたクロム(Cr)/ニッケル(Ni)/金(Au)からなるバンプ用下地金属であるCCBバンプ電極6aに接続されている。すなわち、パッケージ基板2の主面の電極3aには、CCBバンプ6を介して半導体チップ7が電気的に接続されている。前記半導体チップ7は、例えばSi単結晶からなり、その主面には、例えばBiC−MOS回路によって構成された論理付きSRAM(Static RAM)等のような図示しない半導体集積回路装置が形成されている。
【0024】また、半導体チップ7は、キャップ8によって気密封止されている。前記キャップ8は、例えば窒化アルミニウム(AlN)からなり、封止用はんだ9aを介してパッケージ基板2の主面に接合されている。前記封止用はんだ9aは、例えば10重量%程度のSnを含有するPb/Sn合金(融点:290〜300℃程度)からなるものである。
【0025】なお、キャップ8とパッケージ基板2との接合部において、前記キャップ8および前記パッケージ基板2のそれぞれの表面には、封止用はんだ9aの接合のために、例えばチタン(Ti)/ニッケル(Ni)/金(Au)からなる図示しない接合用金属層が形成されている。
【0026】さらに、半導体チップ7の裏面は、伝熱用はんだ9bを介してキャップ8の下面と接合されており、これにより、回路動作時に半導体チップ7において発生した熱が伝熱用はんだ9bを経てキャップ8の表面から放散される構造となっている。
【0027】ここで、前記伝熱用はんだ9bは、例えば封止用はんだと同一のPb/Sn合金からなるものであるが、前記キャップ8の下面においても、伝熱用はんだ9b接合のために、前記同様図示しない接合用金属層が形成されている。
【0028】ところで、本実施例においては、前記半導体チップ7の表面上に設けられた冗長回路用もしくは論理追加修復用のワイヤボンディング電極6bにボンディングワイヤ16が接続されている。前記ワイヤボンディング電極6bは、CCBバンプ6と同様にクロム(Cr)/ニッケル(Ni)/金(Au)からなり、また、前記ボンディングワイヤ16は金(Au)線からなるものであるが、前記ボンディングワイヤ16のワイヤループ高さは、CCBバンプ6の高さより低くなるように約80μmとした。
【0029】本実施例による作用効果は、冗長回路もしくは論理追加修復のために半導体チップ7の表面上に設けられた電極が、ワイヤボンディング法により接続されることであり、その結果、簡便なプロセスおよび高信頼配線が実現できることである。
【0030】以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【0031】例えば、本実施例においては、前記ボンディングワイヤを金線としたが、他の材料であるアルミニウム線や銅合金線等を用いても良い。
【0032】また、前記ボンディングワイヤに絶縁被覆を施したものを用いれば、前記ボンディングワイヤとCCBバンプとの接触による電気的な短絡不良を防止できる。
【0033】さらに、本実施例においては、キャップを設けて半導体チップを気密封止する構造に適用したが、モールド等による非気密構造の場合においても本実施例と同様の効果が得られ、配線寿命の向上を図ることができる。
【0034】また、半導体チップ上の冗長回路用もしくは論理追加修復用の電極を接続する方法は、本実施例の図1に示したような2個のワイヤボンディング電極6b間をボンディングワイヤ16の両端によってワイヤリング接続する方法とは別に、図2に示すようにボンディングワイヤ16の一部によって2個の前記ワイヤボンディング電極6b間を接続する方法であってもよい。
【0035】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【0036】(1).半導体集積回路装置に備えられる半導体チップの表面上に設けられた例えば冗長回路用もしくは論理追加修復用の電極が、ワイヤボンディングによって接続されるため、前記接続部の信頼性を向上させることができる。
【0037】(2).前記電極間がワイヤボンディングによる接続のため、前記半導体集積回路装置の設計や製造を簡便化することができる。
【0038】(3).前記ワイヤボンディング時に用いられるワイヤが絶縁被覆を施されているため、配線部の腐食が発生しにくくなり、配線寿命の向上を図ることができる。




 

 


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