半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 半導(dǎo)體芯片例如使用接合線與引線框或基板電連接。對(duì)與接合線有關(guān)的技術(shù)進(jìn)行 了各種各樣的研究，可以列舉例如專利文獻(xiàn)1~5中記載的技術(shù)。
[0003] 在專利文獻(xiàn)1中，記載有在金、銀或銅的純金屬、金-銀合金、金-銅合金或金-鈀 合金的表面分散有添加元素組的氮化物的電線材料。在專利文獻(xiàn)2和3中記載有與具有銀 線和包覆銀線的金屬膜的接合線有關(guān)的技術(shù)。在專利文獻(xiàn)4中記載有含有Au和Bi的Ag 接合線。在專利文獻(xiàn)5中記載有具有以Cu、Au和Ag中的1種以上的元素為主要成分的芯 材、和在芯材上的以Pd為主要成分的外層的半導(dǎo)體用接合線。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2008-174779號(hào)公報(bào)
[0007] 專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2001-196411號(hào)公報(bào)
[0008] 專利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2001-176912號(hào)公報(bào)
[0009] 專利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)2012-49198號(hào)公報(bào)
[0010] 專利文獻(xiàn)5:國(guó)際公開(kāi)第2010/106851號(hào)小冊(cè)子

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0012] 半導(dǎo)體芯片的電極焊盤與基材的連接端子例如通過(guò)電線相互電連接。在這樣的半 導(dǎo)體裝置中，存在由以Ag為主要成分的金屬材料構(gòu)成的電線與在半導(dǎo)體芯片中設(shè)置并且 由以A1為主要成分的金屬材料構(gòu)成的電極焊盤接合的情況。在該情況下，有在電線與電極 焊盤之間不能得到優(yōu)異的接合可靠性的情況。
[0013] 用于解決技術(shù)問(wèn)題的手段
[0014] 根據(jù)本發(fā)明，提供一種半導(dǎo)體裝置，其具備：
[0015] 具備電極焊盤的半導(dǎo)體芯片；和
[0016] 與上述電極焊盤電連接的電線，
[0017] 上述電線由以Ag為主要成分且含有Pd的第一金屬材料構(gòu)成，
[0018] 上述電極焊盤由以A1為主要成分的第二金屬材料構(gòu)成，
[0019] 在上述電線與上述電極焊盤的接合部，形成有含有Ag、Al和Pd的合金層。
[0020] 發(fā)明效果
[0021] 根據(jù)本發(fā)明，能夠提高電線與電極焊盤之間的接合可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 上述的目的和其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)通過(guò)以下說(shuō)明的優(yōu)選實(shí)施方式及附隨于其 的以下的附圖將會(huì)變得更清楚。
[0023] 圖1是表示第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的平面圖。
[0024] 圖2是表示圖1所示的半導(dǎo)體裝置的截面圖。
[0025] 圖3是圖2所示的接合部的放大圖。
[0026] 圖4是表示圖1所示的半導(dǎo)體裝置的第一變形例的平面圖。
[0027] 圖5是表示圖1所示的半導(dǎo)體裝置的第二變形例的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 以下，使用附圖對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。另外，在全部的附圖中，對(duì)同樣的構(gòu)成要素 標(biāo)注同樣的符號(hào)，適當(dāng)省略說(shuō)明。
[0029] 圖1是表示本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置100的平面圖。圖2是表示圖1所示的半導(dǎo) 體裝置100的截面圖。
[0030] 本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置100具備半導(dǎo)體芯片10和電線30。半導(dǎo)體芯片10具備 電極焊盤12。電線30與電極焊盤12電連接。電線30由以Ag為主要成分且含有Pd的第 一金屬材料構(gòu)成。電極焊盤12由以A1為主要成分的第二金屬材料構(gòu)成。在電線30與電 極焊盤12的接合部40,形成有含有Ag、A1和Pd的合金層、或含有Ag、Al、Pd和Au的合金 層。
[0031] 根據(jù)本實(shí)施方式，在由以Ag為主要成分且含有Pd的第一金屬材料構(gòu)成的電線30 與由以A1為主要成分的第二金屬材料構(gòu)成的電極焊盤12的接合部40,形成有含有Ag、A1 和Pd的合金層、或含有Ag、Al、Pd和Au的合金層。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在這樣的情況下， 能夠?qū)崿F(xiàn)耐濕可靠性和高溫保管特性等的平衡優(yōu)異的接合部40。由此，能夠提高電線30與 電極焊盤12之間的接合可靠性。
[0032] 以下，對(duì)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置100的構(gòu)成和半導(dǎo)體裝置100的制造方法詳細(xì) 地進(jìn)行說(shuō)明。
[0033] 本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置100具備：基材20 ;和搭載在基材20上的半導(dǎo)體芯片 10?；?0和半導(dǎo)體芯片10通過(guò)電線30(接合線）相互電連接。在圖1中，半導(dǎo)體裝置 100例如構(gòu)成在基材20上搭載有半導(dǎo)體芯片10的半導(dǎo)體封裝件。
[0034] 在圖1所示的例子中，表示了在基材20上搭載有一個(gè)半導(dǎo)體芯片10的情況。另 一方面，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置100也可以具備例如在基材20上相互層疊的多個(gè)半導(dǎo)體 芯片10。在該情況下，各半導(dǎo)體芯片10例如分別通過(guò)電線30與基材20電連接。
[0035] 基材20只要是本領(lǐng)域技術(shù)人員識(shí)別為能夠搭載半導(dǎo)體芯片的部件，就沒(méi)有特別 限定，例如為內(nèi)插板（interposer)或母板（motherboard)等配線基板、引線框、其它半導(dǎo) 體芯片等。
[0036] 在圖1和圖2中，例示了基材20為內(nèi)插板的情況。在該情況下，在基材20中的與 搭載半導(dǎo)體芯片10的一面相反的另一面，設(shè)置有多個(gè)焊錫球62。具備基材20和半導(dǎo)體芯 片10的半導(dǎo)體裝置100例如通過(guò)焊錫球62搭載在其它配線基板上。
[0037] 基材20具備連接端子22。電線30的一端與連接端子22的表面部分接合。
[0038] 連接端子22例如設(shè)置在基材20中的搭載半導(dǎo)體芯片10的一面上。在基材20的 一面上，例如設(shè)置有多個(gè)連接端子22。在該情況下，多個(gè)連接端子22例如沿著半導(dǎo)體芯片 10的外緣設(shè)置。在圖1所示的例子中，連接端子22為在構(gòu)成內(nèi)插板的基材20上設(shè)置的電 極焊盤。
[0039] 連接端子22中的至少表面部分例如由以Au為主要成分的材料構(gòu)成。
[0040] 另外，在基材20為引線框的情況下，連接端子22的表面部分例如由依次層疊有Ag 或Ni層、Pd層和Au層的層疊膜構(gòu)成。
[0041] 在基材20上搭載有半導(dǎo)體芯片10。作為半導(dǎo)體芯片10,可以列舉例如集成電路、 大規(guī)模集成電路和固體攝像元件。半導(dǎo)體芯片10例如經(jīng)由膜狀或膏狀的芯片粘接材料粘 接在基材20的一面上。
[0042] 半導(dǎo)體芯片10具備電極焊盤12。電線30中的與連接端子22接合的一端的相反 側(cè)的另一端，與電極焊盤12的表面部分接合。
[0043] 電極焊盤12例如設(shè)置在半導(dǎo)體芯片10中的與基材20相對(duì)的一面的相反側(cè)的另 一面上。在半導(dǎo)體芯片10的另一面上，例如設(shè)置有多個(gè)電極焊盤12。在該情況下，多個(gè)電 極焊盤12例如沿著半導(dǎo)體芯片10的外緣設(shè)置。
[0044] 電極焊盤12由以A1為主要成分的第二金屬材料構(gòu)成。在該情況下，電極焊盤12 中的與電線30接合的表面部分由第二金屬材料構(gòu)成。在本實(shí)施方式中，構(gòu)成電極焊盤12 的第二金屬材料，除了A1以外，還可以含有Ni、Au、Pd、Ag、Cu、Si或Pt等其它金屬材料。
[0045] 在本實(shí)施方式中，構(gòu)成電極焊盤12的第二金屬材料中的A1的含量例如為90重 量％以上100重量％以下。
[0046] 電線30與連接端子22以及電極焊盤12電連接。在本實(shí)施方式中，例如電線30 的一端與連接端子22接合，電線30的與該一端相反的另一端與電極焊盤12接合。在電線 30的前端部30a與電極焊盤12之間，形成它們接合而成的接合部40。在圖1所示的例子 中，在半導(dǎo)體芯片10設(shè)置有多個(gè)電極焊盤12,在基材20設(shè)置有多個(gè)連接端子22。在該情 況下，設(shè)置使各電極焊盤12與各連接端子22相互電連接的多個(gè)電線30。
[0047] 在本實(shí)施方式中，電線30的直徑例如為15μm以上25μm以下，特別優(yōu)選為18μm 以上20μm以下。
[0048] 電線30由以Ag為主要成分且含有Pd的第一金屬材料構(gòu)成。在該情況下，電線30 中的與電極焊盤12接合的前端部30a由第一金屬材料構(gòu)成。在本實(shí)施方式中，構(gòu)成電線30 的第一金屬材料，除了Ag和Pd以外，還可以含有例如Au。由此，能夠更有效地提高接合部 40的耐濕可靠性。
[0049] 構(gòu)成電線30的第一金屬材料中的Ag的含量?jī)?yōu)選為85重量％以上99. 5重量％以 下，更優(yōu)選為85質(zhì)量％以上96質(zhì)量％以下。由此，能夠降低制造成本，并且更有效地提高 接合部40的耐濕可靠性和高溫保管特性，實(shí)現(xiàn)電線30與電極焊盤12之間的接合可靠性的 提尚。
[0050] 另外，構(gòu)成電線30的第一金屬材料中的Pd的含量?jī)?yōu)選為0.5重量％以上15重 量％以下，更優(yōu)選為2重量％以上10重量％以下，進(jìn)一步優(yōu)選為3重量％以上6重量％以 下。由此，能夠抑制制造成本的增大并且更有效地提高耐濕可靠性和高溫保管特性。另外， 在第一金屬材料中含有Au的情況下，第一金屬材料中的Au的含量例如比0重量％大且為 10重量％以下，更優(yōu)選為2重量％以上10重量％以下。由此，能夠提高電線30的接合性。 但是，在Ag含量為94重量％以上的情況下，即使不使用Au也可以。
[0051] 圖3是圖2所示的接合部40的放大圖。如圖3所示，在半導(dǎo)體芯片10的另一面 上，形成有例如由聚酰亞胺等構(gòu)成的保護(hù)膜50。保護(hù)膜50設(shè)置有開(kāi)口使得電極焊盤12的 表面露出。
[0052] 在電線30與電極焊盤12的接合部40,形成有含有Ag、A1和Pd的合金層32。由 此，能夠?qū)崿F(xiàn)耐濕可靠性和高溫保管特性等的平衡優(yōu)異的接合部40。含有Ag、A1和Pd的 合金層32例如能夠通過(guò)分別適當(dāng)?shù)乜刂茦?gòu)成電線30的第一金屬材料的組成、構(gòu)成電極焊 盤12的第二金屬材料的組成、以及電線30與電極焊盤12的接合方法而形成。
[0053] 合金層32內(nèi)的Ag、Al和Pd的組成比，例如在合金層32內(nèi)包含的各區(qū)域可以相互 不同。本實(shí)施方式中的合金層32例如設(shè)置成，