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CN105006462B - 半导体装置 - Google Patents

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CN105006462B
CN105006462B CN201510378917.XA CN201510378917A CN105006462B CN 105006462 B CN105006462 B CN 105006462B CN 201510378917 A CN201510378917 A CN 201510378917A CN 105006462 B CN105006462 B CN 105006462B
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CN
China
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pad
semiconductor device
capillary
electrode
fab
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糟谷泰正
永原斗
永原斗一
木村明宽
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Rohm Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种半导体装置。该半导体装置包括：层问绝缘膜，其形成在半导体基板上；最上层布线，其由铜构成且形成在所述层间绝缘膜上；钝化膜，其形成在所述最上层布线上，且具有使所述最上层布线的表面作为电极焊盘而选择性露出的焊盘开口；和焊线，其由铜构成，且直接接合于所述电极焊盘。

Description

半导体装置
本申请为专利申请案(申请日2010年6月17日，国际申请号PCT/JP2010/060308，于2011年11月28日进入中国国家阶段，中国国家阶段申请号201080023252.6，发明名称为“半导体装置”)的分案申请。
技术领域
本发明涉及半导体装置。
背景技术
半导体装置通常是以将半导体芯片连同焊线一起用树脂密封(封装)的状态进行流通的。在封装内，半导体芯片的电极焊盘和从树脂封装中露出一部分的电极引脚通过焊线电连接。因此，针对安装基板的布线，将电极引脚作为外部端子进行连接，从而实现半导体芯片与安装基板的电连接。
作为连结电极焊盘与电极引脚的焊线，以前主要使用金线，但为了减少使用昂贵的金，近年来，正研究使用比金线便宜的铜线。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1：JP特开平10-261664号公报
(发明的概要)
(发明所要解决的技术问题)
然而，半导体装置若被放置在高湿环境下，则有时水分会浸入封装内部。例如，在PCT(Pressure Cooker Test：饱和蒸汽加压试验)或HAST(Highly Acceleratedtemperature and humidity Stress Test：高速加温和加湿的寿命试验)等的耐湿评价试验的实施中，试验槽内的水蒸气容易浸入封装内部。
并且，在作为近年来主流的与铝制的电极焊盘连接的引线而使用铜线时，若该浸入水分进入电极焊盘与焊线的接合界面，则在该接合界面附近易于发生铝的腐蚀。因此，在焊盘-引线之间，有产生电断开(open)的危险。
发明内容
本发明的目的在于，提供能够提高由含铝的金属材料构成的电极焊盘与由铜构成的焊线的连接可靠性的半导体装置。
用于实现所述目的的本发明的半导体装置，包括：半导体芯片；电极焊盘，其由含铝的金属材料构成，且形成在所述半导体芯片的表面；电极引脚，其被配置在所述半导体芯片的周围；焊线，其具有线状延伸的主体部、和形成在所述主体部的两端且与所述电极焊盘以及所述电极引脚分别接合的焊盘接合部以及引脚接合部；和树脂封装，其对所述半导体芯片、所述电极引脚以及所述焊线进行密封，所述焊线由铜构成，所述电极焊盘整体以及所述焊盘接合部整体被非透水膜呈一体地覆盖。
根据该结构，电极焊盘整体以及焊盘接合部整体被非透水膜呈一体地覆盖。由此，电极焊盘与焊盘接合部的接合界面(焊盘接合界面)的周边不会露出，而被非透水膜覆盖。
因此，即使在树脂封装内部浸入了水分，也能够通过非透水膜来阻止该水分，因此，能够抑制焊盘接合界面与水分的接触。其结果是，能够抑制电极焊盘的腐蚀的发展，因此，能够抑制焊盘-引线间的电断开。因此，能够提高半导体装置的连接可靠性。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的半导体装置的示意性仰视图。
图2是本发明的第一实施方式的半导体装置的示意性剖视图。
图3A是图2的用虚线圆A包围的部分的主要部分放大图。
图3B是图2的用虚线圆B包围的部分的主要部分放大图。
图4A是用于说明图2的半导体装置的制法的示意性剖视图。
图4B是表示图4A的下一个工序的图。
图4C是表示图4B的下一个工序的图。
图4D是表示图4C的下一个工序的图。
图4E是表示图4D的下一个工序的图。
图5是图2的半导体装置的变形例的半导体装置的示意性剖视图。
图6A是图5的用虚线圆A包围的部分的主要部分放大图。
图6B是图5的用虚线圆B包围的部分的主要部分放大图。
图7A是用于说明图5的半导体装置的制法的示意性剖视图。
图7B是表示图7A的下一个工序的图。
图7C是表示图7B的下一个工序的图。
图7D是表示图7C的下一个工序的图。
图7E是表示图7D的下一个工序的图。
图8是图2的半导体装置的变形例的半导体装置的示意性剖视图。
图9是图2的半导体装置的变形例的半导体装置的示意性剖视图。
图10是本发明的第二实施方式的半导体装置的示意性剖视图。
图11是去掉树脂封装的图10的半导体装置的俯视分解图。
图12A是图11的电极焊盘附近的放大图。
图12B是用图12A的截断线B-B截断时的剖视图。
图12C是用图12A的截断线C-C截断时的剖视图。
图13A是表示图10的半导体装置的第一变形例的图，是与图12A对应的图。
图13B是表示图10的半导体装置的第一变形例的图，是与图12B对应的图。
图13C是表示图10的半导体装置的第一变形例的图，是与图12C对应的图。
图14是表示图10的半导体装置的第二变形例的图。
图15是表示图10的半导体装置的第三变形例的图。
图16是现有的半导体装置中的第一接合部的主要部分放大图。
图17是表示图10的半导体装置的第四变形例的图。
图18是本发明的第三实施方式的半导体装置的示意性仰视图。
图19是本发明的第三实施方式的半导体装置的示意性剖视图。
图20是图19的用虚线圆包围的部分的放大图。
图21是用于求出焊盘接合部的体积的概念图。
图22A是用于说明图2的半导体装置的制法的示意剖视图。
图22B是表示图22A的下一个工序的图。
图22C是表示图22B的下一个工序的图。
图22D是表示图22C的下一个工序的图。
图22E是表示图22D的下一个工序的图。
图23是表示图19的半导体装置的变形例的图。
图24是表示第三实施方式的实施例1～3以及比较例1～3的SEM图像以及FAB形成条件的图。
图25是表示第三实施方式的实施例4～7以及比较例4～7的SEM图像以及FAB形成条件的图。
图26是表示第三实施方式的实施例8～9以及比较例8～9的SEM图像以及FAB形成条件的图。
图27是本发明的第四实施方式的半导体装置的示意性仰视图。
图28是本发明的第四实施方式的半导体装置的示意性剖视图。
图29是图28的用虚线圆包围的部分的放大图。
图30A是用于说明图27的半导体装置的制法的示意性剖视图。
图30B是表示图30A的下一个工序的图。
图30C是表示图30B的下一个工序的图。
图30D是表示图30C的下一个工序的图。
图30E是表示图30D的下一个工序的图。
图31是表示电极焊盘中的过度溅出的发生状态的图。
图32是表示图28的半导体装置的变形例的图。
图33是第四实施方式的实施例1中的载重以及超声波的时序表。
图34是第四实施方式的比较例1中的载重以及超声波的时序表。
图35是第四实施方式的实施例1的焊盘接合部的SEM图像。
图36是第四实施方式的比较例1的焊盘接合部的SEM图像。
图37是本发明的第五实施方式的半导体装置的示意性剖视图。
图38是半导体芯片的主要部分剖视图，是图38的用虚线圆包围的部分的放大图。
图39是图38所示的电极焊盘的俯视图。
图40是表示图37的半导体装置的第一变形例的图，是与图38对应的图。
图41是表示图37的半导体装置的第二变形例的图，是与图38对应的图。
图42是表示图37的半导体装置的第三变形例的图。
图43是第五实施方式的实施例以及比较例的半导体装置的示意性剖视图，分别放大表示了电极焊盘附近。
图44是本发明的第六实施方式的半导体装置的示意性剖视图。
图45是去掉树脂封装的图44的半导体装置的俯视分解图。
图46是半导体芯片的主要部分剖视图，是图44的用虚线圆包围的部分的放大图。
图47是图46所示的电极焊盘的放大俯视图。
图48A是表示图44所示的半导体装置的制造工序的示意性剖视图。
图48B是表示图48A的下一个工序的图。
图48C是表示图48B的下一个工序的图。
图48D是表示图48C的下一个工序的图。
图48E是表示图48D的下一个工序的图。
图49是表示图44的半导体装置的变形例的图。
图50A是第六实施方式的实施例1以及比较例1的基部的大小的分布图，表示X方向以及Y方向上的基部直径的分布图。
图50B是第六实施方式的实施例1以及比较例1的基部的大小的分布图，表示Z方向的厚度的分布图。
图51A是第六实施方式的实施例2以及比较例2的基部的大小的分布图，表示X方向以及Y方向上的基部直径的分布图。
图51B是第六实施方式的实施例2以及比较例2的基部的大小的分布图，表示Z方向的厚度的分布图。
图52A是第六实施方式的实施例3以及比较例3的基部的大小的分布图，表示X方向以及Y方向上的基部直径的分布图。
图52B是第六实施方式的实施例3以及比较例3的基部的大小的分布图，表示Z方向的厚度的分布图。
图53A是第六实施方式的实施例4以及比较例4的基部的大小的分布图，表示X方向以及Y方向上的基部直径的分布图。
图53B是第六实施方式的实施例4以及比较例4的基部的大小的分布图，表示Z方向的厚度的分布图。
图54A是第六实施方式的实施例5以及比较例5的基部的大小的分布图，表示X方向以及Y方向上的基部直径的分布图。
图54B是第六实施方式的实施例5以及比较例5的基部的大小的分布图，表示Z方向的厚度的分布图。
图55是表示第一循环的施加能量E1与焊盘接合部的焊球直径的关系的相关图。
图56是本发明的第七实施方式的半导体装置的示意性剖视图。
图57是图56所示的半导体装置的示意性仰视图。
图58是图56所示的用虚线包围的部分的放大图。
图59A是表示图56所示的半导体装置的制造途中(引线接合的途中)的状态的示意性剖视图。
图59B是表示图59A的下一个工序的示意性剖视图。
图59C是表示图59B的下一个工序的示意性剖视图。
图59D是表示图59C的下一个工序的示意性剖视图。
图60是表示在FAB接合于焊盘时施加于FAB的载重以及施加给超声波振子的驱动电流的时间变化的曲线图。
图61是标准型毛细管的示意性剖视图。
图62是瓶颈型毛细管的示意性剖视图。
图63是通过第七实施方式的试验1得到的第一焊球部附近的SEM图像。
图64是通过第七实施方式的试验2得到的第一焊球部附近的SEM图像。
图65是通过第七实施方式的试验3得到的第一焊球部附近的SEM图像。
图66是通过第七实施方式的试验4得到的第一焊球部附近的SEM图像。
图67是通过第七实施方式的试验5得到的第一焊球部附近的SEM图像。
图68是表示图56的半导体装置的变形例的图。
图69是本发明的第八实施方式的半导体装置的示意性剖视图。
图70是焊盘以及铜线上的与焊盘的接合部的示意性剖视图。
图71是其它构造的焊盘以及铜线上的与焊盘的接合部的示意性剖视图。
图72是另一其它构造的焊盘以及铜线上的与焊盘的接合部的示意性剖视图。
图73是表示图69的半导体装置的变形例的图。
图74是本发明的第九实施方式的半导体装置的示意性剖视图。
图75是图74所示的半导体装置的示意性俯视图，表示省略了树脂封装的图示的状态。
图76是图74所示的半导体装置的第一变形例的示意性剖视图。
图77是图74所示的半导体装置的第二变形例的示意性剖视图。
图78是图74所示的半导体装置的第三变形例的示意性剖视图。
图79是图74所示的半导体装置的第四变形例的示意性剖视图。
图80是第一变形例的其它方式的半导体装置的示意性剖视图。
图81是第二变形例的其它方式的半导体装置的示意性剖视图。
图82是第三变形例的其它方式的半导体装置的示意性剖视图。
图83是本发明的第十实施方式的半导体装置的示意性剖视图。
图84是从背面侧观察图83所示的半导体装置时的示意性剖视图，表示省略了树脂封装的图示的状态。
图85是图83所示的半导体装置的第一变形例的示意性剖视图。
图86是从背面侧观察图85所示的半导体装置时的示意性剖视图，表示省略了树脂封装的图示的状态。
图87是图83所示的半导体装置的第二变形例的示意性剖视图。
图88是从背面侧观察图87所示的半导体装置时的示意性剖视图，表示省略了树脂封装的图示的状态。
图89是图83所示的半导体装置的第三变形例的示意性剖视图。
图90是从背面侧观察图89所示的半导体装置时的示意性俯视图，表示省略了树脂封装的图示的状态。
图91是图83所示的半导体装置的第四变形例的示意性剖视图。
图92是第一变形例的其它方式的半导体装置的示意性剖视图。
图93是第二变形例的其它方式的半导体装置的示意性剖视图。
图94是第三变形例的其它方式的半导体装置的示意性剖视图。
图95是本发明的第十一实施方式的半导体装置的示意性仰视图。
图96是本发明的第十一实施方式的半导体装置的示意性剖视图。
图97是图96的用虚线圆包围的部分的主要部分放大图。
图98A是表示图2所示的半导体装置的制造工序的示意性剖视图。
图98B是表示图98A的下一个工序的示意性剖视图。
图98C是表示图98B的下一个工序的示意性剖视图。
图98D是表示图98C的下一个工序的示意性剖视图。
图99是表示图96的半导体装置的第一变形例的图。
图100是表示图96的半导体装置的第二变形例的图。
图101A是图100的用虚线圆A包围的部分的主要部分放大图。
图101B是图100的用虚线圆B包围的部分的主要部分放大图。
图102是表示图96的半导体装置的第二变形例的图。
图103是表示图96的半导体装置的第三变形例的图。
图104是第一变形例的其它方式的半导体装置的示意性剖视图。
图105是第二变形例的其它方式的半导体装置的示意性剖视图。
图106是本发明的第十二实施方式的半导体装置的示意性剖视图。
图107是图106所示的半导体装置的示意性仰视图。
图108是图106所示的用虚线包围的部分的放大图。
图109A是表示图106所示的半导体装置的制造途中(引线接合的途中)的状态的示意性剖视图。
图109B是表示图109A的下一个工序的示意性剖视图。
图109C是表示图109B的下一个工序的示意性剖视图。
图109D是表示图109C的下一个工序的示意性剖视图。
图110是表示在FAB接合于焊盘时施加于FAB的载重以及施加给超声波振子的驱动电流的时间变化的曲线图。
图111是表示第一焊球部针对焊盘的接合面积与初始载重的关系的曲线图。
图112是表示由试验1测定的直径(焊球直径)的时间变化的曲线图。
图113是表示由试验1测定的厚度(焊球厚度)的时间变化的曲线图。
图114是表示由试验2测定的直径(焊球直径)的时间变化的曲线图。
图115是表示由试验2测定的厚度(焊球厚度)的时间变化的曲线图。
图116是表示由试验3测定的直径(焊球直径)的时间变化的曲线图。
图117是表示由试验3测定的厚度(焊球厚度)的时间变化的曲线图。
图118是在对FAB施加初始载重时形成的第一焊球部附近的SEM图像。
图119是在增加对FAB的焊盘的移动速度时形成的第一焊球部的附近的SEM图像。
图120是表示图106的半导体装置的变形例的图。
图121是表示在第十二实施方式的实施例1中，FAB接合于焊盘时施加于FAB的载重以及施加给超声波振子的驱动电流的时间变化的曲线图。
图122是表示在第十二实施方式的比较例1中，FAB接合于焊盘时施加于FAB的载重以及施加给超声波振子的驱动电流的时间变化的曲线图。
图123是表示在第十二实施方式的比较例2中，FAB接合于焊盘时施加于FAB的载重以及施加给超声波振子的驱动电流的时间变化的曲线图。
图124是表示在第十二实施方式的比较例3中，FAB接合于焊盘时施加于FAB的载重以及施加给超声波振子的驱动电流的时间变化的曲线图。
图125是第十二实施方式的实施例1的第一焊球部附近的SEM图像。
图126是第十二实施方式的比较例1的第一焊球部附近的SEM图像。
图127是第十二实施方式的比较例2的第一焊球部附近的SEM图像。
图128是第十二实施方式的比较例3的第一焊球部附近的SEM图像。
图129是第十二实施方式的实施例1的第一焊球部的接合面的SEM图像。
图130是第十二实施方式的比较例1的第一焊球部的接合面的SEM图像。
图131是第十二实施方式的比较例2的第一焊球部的接合面的SEM图像。
图132是第十二实施方式的比较例3的第一焊球部的接合面的SEM图像。
图133是第十二实施方式的实施例1的焊盘的图像。
图134是第十二实施方式的比较例1的焊盘的图像。
图135是第十二实施方式的比较例2的焊盘的图像。
图136是第十二实施方式的比较例3的焊盘的图像。
图137是第十二实施方式的实施例1的层间绝缘膜的表面的图像。
图138是第十二实施方式的比较例1的层间绝缘膜的表面的图像。
图139是第十二实施方式的比较例2的层间绝缘膜的表面的图像。
图140是第十二实施方式的比较例3的层间绝缘膜的表面的图像。
图141表示在第十二实施的实施例2以及比较例4～8中，FAB接合于焊盘时施加于FAB的载重以及施加给超声波振子的驱动电流的时间变化的曲线图。
图142是表示第十二实施方式的实施例2以及比较例4～8的开裂发生率的曲线图。
图143表示在第十二实施的实施例3～7以及比较例9～11中，FAB接合于焊盘时施加于FAB的载重以及施加给超声波振子的驱动电流的时间变化的曲线图。
图144是表示第十二实施方式的实施例3～7以及比较例9～11的开裂发生率的曲线图。
图145是第十二实施方式的实施例8的第一焊球部附近的SEM图像。
图146是第十二实施方式的比较例12的第一焊球部附近的SEM图像。
图147是第十二实施方式的比较例13的第一焊球部附近的SEM图像。
图148是第十二实施方式的比较例14的第一焊球部附近的SEM图像。
图149是第十二实施方式的实施例8的破坏后的焊盘的图像。
图150是第十二实施方式的比较例12的破坏后的焊盘的图像。
图151是第十二实施方式的比较例13的破坏后的焊盘的图像。
图152是第十二实施方式的比较例13的破坏后的第一焊球部的仰视(与焊盘接合的面)的图像。
图153是第十二实施方式的比较例13的破坏后的焊盘的图像。
图154是表示第十二实施方式的实施例8以及比较例12～14的第一焊球部的直径的测定结果的曲线图。
图155是表示第十二实施方式的实施例8以及比较例12～14的第一焊球部的厚度的测定结果的曲线图。
图156是表示第十二实施方式的实施例8以及比较例12～14的第一焊球部与焊盘的接合部分的破坏所需要的力(共享(share)强度)的测定结果的曲线图。
图157是本发明的第十三实施方式的半导体装置的示意性剖视图。
图158是图157所示的半导体装置的示意性仰视图。
图159是图157所示的用虚线包围的部分的放大图。
图160A是表示图157所示的半导体装置的制造途中(引线接合的途中)的状态的示意性剖视图。
图160B是表示图160A的下一个工序的示意性剖视图。
图160C是表示图160B的下一个工序的示意性剖视图。
图160D是表示图160C的下一个工序的示意性剖视图。
图161表示在FAB接合于焊盘时施加于FAB的载重以及施加给超声波振子的驱动电流的时间变化的曲线图。
图162是表示图157的半导体装置的变形例的图。
图163表示在第十三实施的实施例1以及比较例1～5中，FAB接合于焊盘时施加于FAB的载重以及施加给超声波振子的驱动电流的时间变化的曲线图。
图164是表示第十三实施方式的实施例1以及比较例1～5的开裂发生率的曲线图。
图165表示在第十三实施的实施例2～6以及比较例6～8中，FAB接合于焊盘时施加于FAB的载重以及施加给超声波振子的驱动电流的时间变化的曲线图。
图166是表示第十三实施方式的实施例2～6以及比较例6～8的开裂发生率的曲线图。
图167表示在第十三实施的实施例7、8以及比较例9～12中，FAB接合于焊盘时施加于FAB的载重以及施加给超声波振子的驱动电流的时间变化的曲线图。
图168是表示第十三实施方式的实施例7、8以及比较例9～12的开裂发生率的曲线图。
图169是本发明的第十四实施方式的半导体装置的示意性剖视图。
图170是图169所示的半导体装置的示意性仰视图。
图171是图169所示的用虚线包围的部分的放大图。
图172A是表示图169所示的半导体装置的制造途中(引线接合的途中)的状态的示意性剖视图。
图172B是表示图172A的下一个工序的示意性剖视图。
图172C是表示图172B的下一个工序的示意性剖视图。
图172D是表示图172C的下一个工序的示意性剖视图。
图173表示在FAB接合于焊盘时施加于FAB的载重以及施加给超声波振子的驱动电流的时间变化的曲线图。
图174是表示由试验1测定的直径(焊球直径)的时间变化的曲线图。
图175是表示由试验1测定的厚度(焊球厚度)的时间变化的曲线图。
图176是表示由试验2测定的直径(焊球直径)的时间变化的曲线图。
图177是表示由试验2测定的厚度(焊球厚度)的时间变化的曲线图。
图178是表示由试验3测定的直径(焊球直径)的时间变化的曲线图。
图179是表示由试验3测定的厚度(焊球厚度)的时间变化的曲线图。
图180是表示图169的半导体装置的变形例的图。
图181表示在第十四实施的实施例1～3以及比较例1～4中，FAB接合于焊盘时施加于FAB的载重以及施加给超声波振子的驱动电流的时间变化的曲线图。
图182是表示第十四实施方式的实施例1～3以及比较例1～4的开裂发生率的曲线图。
图183表示在第十四实施的实施例4、5以及比较例5～9中，FAB接合于焊盘时施加于FAB的载重以及施加给超声波振子的驱动电流的时间变化的曲线图。
图184是表示第十四实施方式的实施例4、5以及比较例5～9的开裂发生率的曲线图。
图185表示在第十四实施的实施例6～8以及比较例10～13中，FAB接合于焊盘时施加于FAB的载重以及施加给超声波振子的驱动电流的时间变化的曲线图。
图186是表示第十四实施方式的实施例6～8以及比较例10～13的开裂发生率的曲线图。
图187表示第一焊球部针对焊盘的接合面积与超声波振子的驱动电流的关系的曲线图。
图188是本发明的第十五实施方式的半导体装置的示意性剖视图。
图189是图188所示的半导体装置的示意性仰视图。
图190是图188所示的用虚线包围的部分的放大图。
图191A是表示图188所示的半导体装置的制造途中(引线接合的途中)的状态的示意性剖视图。
图191B是表示图191A的下一个工序的示意性剖视图。
图191C是表示图191B的下一个工序的示意性剖视图。
图191D是表示图191C的下一个工序的示意性剖视图。
图192表示在FAB接合于焊盘时施加于FAB的载重以及施加给超声波振子的驱动电流的时间变化的曲线图。
图193是表示由试验1测定的直径(焊球直径)的时间变化的曲线图。
图194是表示由试验1测定的厚度(焊球厚度)的时间变化的曲线图。
图195是表示由试验2测定的直径(焊球直径)的时间变化的曲线图。
图196是表示由试验2测定的厚度(焊球厚度)的时间变化的曲线图。
图197是表示由试验3测定的直径(焊球直径)的时间变化的曲线图。
图198是表示由试验3测定的厚度(焊球厚度)的时间变化的曲线图。
图199是表示图188的半导体装置的变形例的图。
图200表示在第十五实施的实施例1、2以及比较例1～3中，FAB接合于焊盘时施加于FAB的载重以及施加给超声波振子的驱动电流的时间变化的曲线图。
图201是表示第十五实施方式的实施例1、2以及比较例1～3的开裂发生率的曲线图。
图202表示在第十五实施的实施例3中，FAB接合于焊盘时施加于FAB的载重以及施加给超声波振子的驱动电流的时间变化的曲线图。
图203表示在第十五实施的实施例4中，FAB接合于焊盘时施加于FAB的载重以及施加给超声波振子的驱动电流的时间变化的曲线图。
图204是半导体装置的图解性俯视图。
图205是图204所示的半导体装置的A-A线剖视图。
图206是图205的用虚线圆包围的部分的主要部分放大图。
图207A是表示图205所示的半导体装置的制造途中的状态的示意性剖视图。
图207B是表示图207A的下一个工序的示意性剖视图。
图207C是表示图207B的下一个工序的示意性剖视图。
图207D是表示图207C的下一个工序的示意性剖视图。
图207E是表示图207D的下一个工序的示意性剖视图。
图207F是表示图207E的下一个工序的示意性剖视图。
图208是表示图205的半导体装置的变形例的图。
图209是本发明的第十七实施方式的半导体装置的示意性剖视图。
图210A是图209的用虚线圆A包围的部分的主要部分放大图。
图210B是图209的用虚线圆B包围的部分的主要部分放大图。
图211是表示图209的半导体装置的变形例的图。
图212是表示第十七实施方式的实施例以及比较例的半导体装置的HAST试验时间与不良率的关系的曲线图。
图213是表示第十七实施方式的实施例以及比较例的半导体装置的PCT试验时间与不良率的关系的曲线图。
图214是本发明的第十八实施方式的半导体装置的示意性剖视图。
图215是焊盘与铜线的接合部分(图214所示的用虚线包围的部分)的示意性剖视图。
图216是树脂封装由未添加离子捕获成分的材料构成的试料中的第一焊球部的边缘部和铝焊盘的接合部分(接合界面附近)的TEM图像。
图217是表示图216的TEM图像中所示位置D0处的结构元素的分析结果的图。
图218是表示图216的TEM图像中所示位置D1处的结构元素的分析结果的图。
图219是表示图216的TEM图像中所示位置D2处的结构元素的分析结果的图。
图220是表示图216的TEM图像中所示位置D3处的结构元素的分析结果的图。
图221是树脂封装由未添加离子捕获成分的材料构成的试料中的第一焊球部的中央部和铝焊盘的接合部分(接合界面附近)的TEM图像。
图222是表示图221的TEM图像中所示位置C0处的结构元素的分析结果的图。
图223是表示图221的TEM图像中所示位置C1处的结构元素的分析结果的图。
图224是表示图221的TEM图像中所示位置C2处的结构元素的分析结果的图。
图225是表示图221的TEM图像中所示位置C3处的结构元素的分析结果的图。
图226是表示图221的TEM图像中所示位置C4处的结构元素的分析结果的图。
图227A是图解性表示树脂封装由未添加离子捕获成分的材料构成的试料中的铜线与铝焊盘的接合部分的剖视图(之一)。
图227B是图解性表示树脂封装由未添加离子捕获成分的材料构成的试料中的铜线与铝焊盘的接合部分的剖视图(之二)。
图227C是图解性表示树脂封装由未添加离子捕获成分的材料构成的试料中的铜线与铝焊盘的接合部分的剖视图(之三)。
图228是表示图214的半导体装置的变形例的图。
图229是表示第十八实施方式的实施例的半导体装置以及比较例的半导体装置的高速加温和加湿寿命试验的结果的表。
图230是表示第十八实施方式的实施例的半导体装置以及比较例的半导体装置的饱和蒸汽加压试验的结果的表。
图231是第十九实施方式的半导体装置的示意性仰视图。
图232是第十九实施方式的半导体装置的示意性剖视图。
图233是图232的用虚线圆包围的部分的放大图。
图234是用于求出焊盘接合部的体积的概念图。
图235是图233所示的电极焊盘的俯视图。
图236A是用于说明图232的半导体装置的制造方法的示意性剖视图。
图236B是表示图236A的下一个工序的示意性剖视图。
图236C是表示图236B的下一个工序的示意性剖视图。
图236D是表示图236C的下一个工序的示意性剖视图。
图237是表示在FAB接合于焊盘时施加于FAB的载重以及施加给超声波振子的驱动电流的时间变化的曲线图。
图238是标准型毛细管的示意性剖视图。
图239是瓶颈型毛细管的示意性剖视图。
图240是第二十实施方式的半导体装置的示意性仰视图。
图241是第二十实施方式的半导体装置的示意性剖视图。
图242是图241的用虚线圆A包围的部分的主要部分放大图。
图243是图241的用虚线圆B包围的部分的主要部分放大图。
图244是用于求出焊盘接合部的体积的概念图。
图245是图244所示的电极焊盘的俯视图。
图246A是用于说明图241的半导体装置的制造方法的示意性剖视图。
图246B是表示图246A的下一个工序的示意性剖视图。
图246C是表示图246B的下一个工序的示意性剖视图。
图246D是表示图246C的下一个工序的示意性剖视图。
图246E是表示图246D的下一个工序的示意性剖视图。
图246F是表示图246E的下一个工序的示意性剖视图。
图246G是表示图246F的下一个工序的示意性剖视图。
图246H是表示图246G的下一个工序的示意性剖视图。
图247是表示在FAB接合于焊盘时施加于FAB的载重以及施加给超声波振子的驱动电流的时间变化的曲线图。
图248是标准型毛细管的示意性剖视图。
图249是瓶颈型毛细管的示意性剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图来详细地说明本发明的实施方式。
〈第一实施方式 图1～图9〉
图1是本发明的第一实施方式的半导体装置的示意性仰视图。图2是本发明的第一实施方式的半导体装置的示意性剖视图。图3A是图2的用虚线圆A包围的部分的主要部分放大图。图3B是图2的用虚线圆B包围的部分的主要部分放大图。
半导体装置1A是采用QFN(Quad Flat Non-leaded：方形扁平无引脚)的半导体装置。半导体装置1A具有：半导体芯片2A；支撑半导体芯片2A的芯片焊盘3A；配置在半导体芯片2A的周围的多个电极引脚4A；用于电连接半导体芯片2A与电极引脚4A的焊线5A；和对它们进行密封的树脂封装6A。
半导体芯片2A以俯视观察时是四边形，例如，具有隔着层间绝缘膜来层叠多个布线层而构成的多层布线构造。此外，半导体芯片2A的厚度，例如，是220～240μm(优选230μm左右)。半导体芯片2A的表面21A(厚度方向上的一个面)，如图3A所示，被表面保护膜7A覆盖。
在表面保护膜7A上形成有多个用于露出多层布线构造中的最上布线层的焊盘开口8A。
焊盘开口8A以俯视观察时是四边形，在半导体芯片2A的各边各设置有相同个数。各焊盘开口8A沿半导体芯片2A的各边被等间隔地配置。并且，布线层的一部分作为半导体芯片2A的电极焊盘9A而从各焊盘开口8A露出。
作为电极焊盘9A而露出的最上布线层，由含Al(铝)的金属材料构成，具体而言，由以Al为主成分的金属材料(例如，Al-Cu合金等)构成。
另一方面，在半导体芯片2A的背面22A(厚度方向上的另一个面)上，形成有例如含Au、Ni、Ag等的背面金属10A。
芯片焊盘3A例如由金属薄板(例如，由Cu、42合金(含Fe-42％Ni的合金))构成，且以俯视观察时是大于半导体芯片2A的四边形(例如，以俯视观察时为2.7mm角左右)。此外，芯片焊盘3A的厚度，例如，是190～210μm(优选200μm左右)。在芯片焊盘3A的表面31A(厚度方向上的一个面)上，形成有含Ag等的焊盘镀层11A。
然后，半导体芯片2A以及芯片焊盘3A，是在以半导体芯片2A的背面22A以及芯片焊盘3A的表面31A作为接合面而相互对置的状态下，通过在背面22A与表面31A之间介入接合件12A而相互被接合的。由此，半导体芯片2A以将表面21A朝向上方的姿态被支撑在芯片焊盘3A上。
接合件12A，例如，由焊锡膏等导电性焊膏构成。而且，作为接合件12A，例如，能够采用银焊膏、铝焊膏等绝缘性焊膏，此时，可以省略背面金属10A以及/或者焊盘镀层11A。此外，在接合了半导体芯片2A与芯片焊盘3A的状态下，接合件12A的厚度，例如是10～20μm。
芯片焊盘3A的背面32A(厚度方向上的另一个面)，从树脂封装6A中露出。所露出的另一个面，例如，形成有由锡(Sn)、锡-银合金(Sn-Ag)等金属材料构成的焊锡镀层13A。
电极引脚4A，例如，由与芯片焊盘3A相同的金属薄板(例如由Cu、42合金(含Fe-42％Ni的合金))构成。电极引脚4A在与芯片焊盘3A的各侧面正交的各方向上的两侧，分别各设置相同个数，由此配置在半导体芯片2A的周围。与芯片焊盘3A的各侧面对置的电极引脚4A，在与其对置的侧面相平行的方向上被等间隔地配置。各电极引脚4A的与芯片焊盘3A的对置方向上的长度，例如是450～500μm(优选500μm左右)。在电极引脚4A的表面41A(厚度方向上的一个面)上，形成有含Ag等的引脚镀层14A。
另一方面，电极引脚4A的背面42A(厚度方向上的另一个面)，从树脂封装6A中露出。在所露出的背面42A上，例如形成有由锡(Sn)、锡-银合金(Sn-Ag)等金属材料构成的焊锡镀层15A。
焊线5A由铜(例如，是纯度99.9999％(6N)以上、纯度99.99(4N)以上这样的高纯度铜等，有时含微量杂质)构成。焊线5A具有：线状延伸的圆柱状的主体部51A；和形成在主体部51A的两端，且分别与电极焊盘9A以及电极引脚4A接合的焊盘接合部52A以及引脚接合部53A。
主体部51A，从电极焊盘9A侧的一端向半导体芯片2A的外侧以向上方鼓起的抛物线状弯曲，且在另一端，朝向电极引脚4A的表面41A以锐角入射。主体部51A的最顶部中的下端与半导体芯片2A的表面21A的间隔1，例如是150～170μm(优选160μm左右)。
焊盘接合部52A，以俯视观察时小于电极焊盘9A。焊盘接合部52A是呈一体地具有厚度方向另一侧均等地进入电极焊盘9A的表层部的圆板状的基部54A、和从基部54A的一侧凸出且其顶端与主体部51A的一端连接的吊钟形的凸出部55A的剖视凸状。
引脚接合部53A是与主体部51A接近的一端侧相对较厚，且随着达到远离主体部51A的另一端侧而相对变薄的剖视折皱状。
并且，在该半导体装置1A中，半导体芯片2A的表面21A和侧面28A整体、芯片焊盘3A的表面31A和侧面整体、电极引脚4A的表面41A和树脂封装6A内的侧面整体、以及焊线5A整体被呈一体的非透水绝缘膜16A覆盖。
非透水绝缘膜16A，由可防止水分透过的绝缘材料构成，例如，由用作层间绝缘膜材料的二氧化硅、用作表面保护膜7A的材料的氮化硅等构成。此外，非透水绝缘膜16A比表面保护膜7A薄，例如，0.5～3μm厚。
并且，如图3A所示，在焊线5A的焊盘接合部52A附近，非透水绝缘膜16A，以俯视观察时整体覆盖了表面保护膜7A的表面、以及在焊盘接合部52A的外侧露出的电极焊盘9A全域和焊盘接合部52A的表面全域。由此，电极焊盘9A与焊盘接合部52A的接合界面(焊盘接合界面17A)的周边、以及电极焊盘9A与表面保护膜7A的接合界面(保护膜层叠界面18A)的周边，以完全不露出的方式被非透水绝缘膜16A覆盖。
另一方面，如图3B所示，在焊线5A的引脚接合部53A附近，非透水绝缘膜16A整体覆盖了电极引脚4A的表面41A(引脚镀层14A)全域以及引脚接合部53A的表面全域。由此，电极引脚4A与引脚接合部53A的接合界面(引脚接合界面19A)的周边，以完全不露出的方式被非透水绝缘膜16A覆盖。
作为树脂封装6A，能够采用环氧树脂等公知的材料。树脂封装6A，形成半导体装置1A的外形，且为大致长方体状。关于树脂封装6A的大小，其平面尺寸例如是4mm角左右，其厚度例如是0.85mm左右。
并且，在半导体装置1A中，半导体芯片2A的表面21A与树脂封装6A的表面(上表面)61A的间隔L1，小于半导体芯片2A的侧面28A与树脂封装6A的侧面63A的最短距离W。具体而言，间隔L1例如为375～425μm，优选400μm左右，最短距离W例如为800～1000μm，优选900μm左右。
此外，间隔L1小于半导体芯片2A的表面21A与树脂封装6A的背面62A(芯片焊盘3A的背面32A)的距离L2(例如，425～475μm，优选450μm左右)。
半导体装置1A，如上所述，通过将间隔L1设计为相比较而言变小的尺寸，从而形成为薄型QFN封装。
图4A～图4E是用于按工序顺序说明图2的半导体装置的制造方法的示意性剖视图。
为了制造上述半导体装置1A，例如，首先，准备具备多个呈一体地具有芯片焊盘3A以及电极引脚4A的单元的引脚框20A。而且，在图4A～图4E中，省略引脚框20A的整体图，而仅表示搭载一个半导体芯片2A所需要的一个单元份的芯片焊盘3A以及电极引脚4A。
接着，通过电镀法，在引脚框20A的表面实施Ag等金属电镀。由此，同时形成焊盘镀层11A以及引脚镀层14A。
接着，如图4A所示，借助接合件12A，在引脚框20A上的所有芯片焊盘3A上，芯片焊接(die ponding)半导体芯片2A。接着，通过对由引线接合器(wire bonder)(未图示)的毛细管23A保持的焊线5A的顶端部(一端部)施加电流，从而在顶端部形成FAB(Free AirBall：无空气焊球)。然后，毛细管23A移动到电极焊盘9A的正上方之后，下降，FAB与电极焊盘9A接触。此时，通过从毛细管23A向FAB施加载重(图4A的反白箭头)以及超声波(图4A的锯齿线)，根据毛细管23A的倒角24A的形状，FAB发生变形。如此，焊线5A的一端部作为接合部52A而与电极焊盘9A接合，形成第一接合。
第一接合之后，毛细管23A上升至一定高度，移动到电极引脚4A的正上方。然后，如图4B所示，毛细管23A再次下降，焊线5A与电极引脚4A接触。此时，通过从毛细管23A向焊线5A施加载重(图4B的反白箭头)以及超声波(图4B的锯齿线)，根据毛细管23A的表面25A的形状，焊线5A发生变形，与电极引脚4A接合(针脚式接合26A以及线尾接合27A的形成)。
接着，毛细管23A上升，以从毛细管23A的顶端确保一定长度的线尾的状态，从线尾接合27A的位置拉断焊线5A。由此，进行了针脚式接合26A的焊线5A的另一端，在电极引脚4A上作为引脚接合部53A而残存，形成第二接合。
之后，如图4C所示，进行与图4B相同的工序，通过焊线5A连接所有半导体芯片2A的各电极焊盘9A和与各电极焊盘9A对应的电极引脚4A。
所有的引线接合结束之后，如图4D所示，通过CVD法，例如，在350～450℃的温度条件下，针对包括半导体芯片2A、焊线5A以及电极引脚4A在内的半导体装置1A的半成品而沉积绝缘材料(二氧化硅、氮化硅等)。由此，形成整体覆盖半导体芯片2A的表面21A以及侧面28A整体、芯片焊盘3A的表面31A以及侧面整体、电极引脚4A的表面41A以及侧面整体、和焊线5A整体的非透水绝缘膜16A。
而且，作为CVD法，没有特别的限制，例如，能够采用热CVD法、等离子CVD法等公知的CVD法。
接着，如图4E所示，将引脚框20A设置于成形铸型，使所有半导体芯片2A和引脚框20A一起由树脂封装6A统一密封。然后，在从树脂封装6A露出的芯片焊盘3A的背面32A以及电极引脚4A的背面42A，形成焊锡镀层13A、15A。最后，通过使用划片机，将引脚框20A和树脂封装6A一起切断为各半导体装置1A的尺寸，从而得到如图1以及图2所示的半导体装置1A的单片。
如上所述，根据该半导体装置1A，半导体芯片2A的表面21A整体、芯片焊盘3A的表面31A整体、电极引脚4A的表面41A整体以及焊线5A整体被呈一体的非透水绝缘膜16A覆盖。
由此，电极焊盘9A与焊盘接合部52A的接合界面(焊盘接合界面17A)的周边、以及电极焊盘9A与表面保护膜7A的接合界面(保护膜层叠界面18A)的周边，以完全不露出的方式被非透水绝缘膜16A覆盖。
因此，即使树脂封装6A内部浸入水分，也由于能够通过非透水绝缘膜16A阻止该水分，因此能够抑制焊盘接合界面17A与水分的接触。其结果是，能够抑制电极焊盘9A的腐蚀的发展，因此能够抑制焊盘-引线之间的电断开(第一接合处的电断开)。因此，能够提高半导体装置1A的连接可靠性。
特别在如半导体装置1A这样的薄型封装中，半导体芯片2A上的焊盘接合部52A，易于被暴露于从树脂封装6A的表面61A浸入封装内部的水分。但是，即使在这样的薄型封装的半导体装置1A中，也能够通过非透水绝缘膜16A，有效地提高半导体装置1A的连接可靠性。
具体而言，第一接合处的电断开，被认为在以下的工序中发生。
例如，在PCT或HAST等的耐湿评价试验的实施中，从树脂封装6A与芯片焊盘3A以及电极引脚4A的间隙等，有时水分(水蒸气)会浸入树脂封装6A内部。
另一方面，在焊盘接合界面17A上，由于电极焊盘9A的材料中所含的Al的离子化倾向与焊线5A的Cu的离子化倾向之差的缘故，而形成以含离子化倾向大的Al的电极焊盘9A为阳极(正极)、以含离子化倾向小的Cu的焊线5A为阴极(负极)的伏特电池。
然后，若水分与焊盘接合界面17A接触，则在电极焊盘9A与焊线5A之间会流动微弱的电流，电极焊盘9A的Al离子化会促进对焊线5A的Cu提供电子的反应，因此会促进电极焊盘9A的腐蚀。
相对于此，在该半导体装置1A中，如上所述，即使树脂封装6A内部浸入水分，也能够可靠地抑制该浸入水分与焊盘接合界面17A的接触，因此能够抑制电极焊盘9A的腐蚀的发展。
此外，在该半导体装置1A中，电极引脚4A与引脚接合部53A的接合界面(引脚接合界面19A)的周边，以完全不露出的方式被非透水绝缘膜16A覆盖。因此，即使树脂封装6A内部浸入水分，也能够通过非透水绝缘膜16A阻止该水分，所以能够抑制引脚接合界面19A与水分的接触。其结果是，能够保持引脚-引线之间的连接可靠性。
此外，由于防止水分的透过的膜是绝缘膜，所以即使在半导体芯片2A的表面21A露出了除电极焊盘9A以外的金属部分，该金属部分也由覆盖芯片表面21A整体的非透水绝缘膜16A覆盖。因此，能够抑制该金属部分与树脂封装6A内部的浸入水分的接触。其结果是，能够抑制该金属部分的腐蚀。此外，能够确保该金属部分、电极焊盘9A以及焊线5A等金属部件相互的电绝缘性。
而且，在形成非透水绝缘膜16A时，利用作为现有的薄膜形成技术之一的CVD法。因此，能够简单地形成非透水绝缘膜16A。
此外，CVD法在阶梯差覆盖性上有优势，因此即使电极焊盘9A与焊盘接合部52A的接合方式复杂，也能够通过适当地控制制膜条件，来均匀地形成非透水绝缘膜16A。
此外，当以热CVD法形成非透水绝缘膜16A时，由于热CVD法的低方向性，所以，即使在如图3B所示的以俯视观察时因焊线5A与电极引脚4A重叠而被隐藏的焊线5A的背面侧，也能够使非透水绝缘膜16A绕入。其结果是，能够更简单地覆盖焊线5A整体。
此外，能够通过控制制膜条件而简单地加大非透水绝缘膜16A的厚度。通过加大非透水绝缘膜16A的厚度，能够缓和传递给电极焊盘9A以及焊盘接合部52A的冲击。其结果是，能够抑制电极焊盘9A以及焊盘接合部52A的开裂的发生。
图5是图2的半导体装置的变形例的半导体装置的示意性剖视图。图6A是图5的用虚线圆A包围的部分的主要部分放大图。图6B是图5的用虚线圆B包围的部分的主要部分放大图。在图5以及图6A、6B中，对与图1～图3A、3B所示的各部对应的部分，赋予与这些各部相同的参照符号。此外，以下省略针对赋予相同参照符号的部分的详细说明。
在该半导体装置50A中，电极焊盘9A整体、芯片焊盘3A的侧面整体、电极引脚4A的树脂封装6A内的侧面整体以及焊线5A整体被呈一体的非透水金属膜43A覆盖。
非透水金属膜43A，由可防止水分透过的金属材料构成，例如，由镍、钯等构成，优选由镍构成。此外，非透水金属膜43A比表面保护膜7A薄，例如是0.5～3μm厚。
并且，如图6A所示，在焊线5A的焊盘接合部52A附近，非透水金属膜43A，不覆盖表面保护膜7A的表面，而以俯视观察时整体覆盖了在焊盘接合部52A的外侧露出的电极焊盘9A全域以及焊盘接合部52A的表面全域。由此，电极焊盘9A与焊盘接合部52A的接合界面(焊盘接合界面17A)的周边，以完全不露出的方式被非透水金属膜43A覆盖。
另一方面，如图6B所示，在焊线5A的引脚接合部53A附近，非透水金属膜43A整体覆盖了电极引脚4A的表面41A(引脚电镀层)全域、以及引脚接合部53A的表面全域。由此，电极引脚4A与引脚接合部53A的接合界面(引脚接合界面19A)的周边，以完全不露出的方式被非透水金属膜43A覆盖。
其它的结构，与前述的第一实施方式的情况相同。
图7A～图7E是用于按工序顺序来说明图5的半导体装置的制造方法的示意性剖视图。
首先，如图7A～图7C所示，进行与图4A～图4C相同的工序，在引脚框20A上的所有的芯片焊盘3A上，芯片焊接半导体芯片2A，通过焊线5A来连接这些所有的半导体芯片2A的各电极焊盘9A和与各电极焊盘9A对应的电极引脚4A。
所有的引线接合结束之后，如图7D所示，通过无电解电镀法，针对包括电极焊盘9A、焊线5A以及电极引脚4A在内的半导体装置50A的半成品中露出的金属部分，实施金属材料(镍、钯等)的电镀。由此，形成至少整体覆盖电极焊盘9A整体、芯片焊盘3A的侧面整体、电极引脚4A的树脂封装6A内的侧面整体、以及焊线5A整体的由Cu或Al构成的部分的非透水金属膜43A。
之后，如图7E所示，进行与图4E相同的工序。即，通过树脂封装6A来统一密封引脚框20A上的所有半导体芯片2A，且引脚框20A与树脂封装6A一起被切断。由此，得到如图5所示的半导体装置50A的单片。
如上所述，根据该半导体装置50A，电极焊盘9A整体、芯片焊盘3A的侧面整体、电极引脚4A的树脂封装6A内的侧面整体、以及焊线5A整体被呈一体的非透水金属膜43A覆盖。
由此，电极焊盘9A与焊盘接合部52A的接合界面(焊盘接合界面17A)的周边，以完全不露出的方式被非透水金属膜43A覆盖。
因此，即使树脂封装6A内部浸入水分，也由于能够通过非透水金属膜43A来阻止该水分，因此能够抑制焊盘接合界面17A与水分的接触。其结果是，能够抑制电极焊盘9A的腐蚀的发展，因此能够抑制焊盘-引线之间的电断开(第一接合处的电断开)。因此，能够提高半导体装置50A的连接可靠性。
此外，在该半导体装置50A中，电极引脚4A与引脚接合部53A的接合界面(引脚接合界面19A)的周边，以完全不露出的方式被非透水金属膜43A覆盖。因此，即使树脂封装6A内部浸入水分，也能够通过非透水金属膜43A阻止该水分，能够抑制引脚接合界面19A与水分的接触。其结果是，能够保持引脚-引线之间的连接可靠性。
此外，由于防止水分透过的膜是金属膜，所以能够在电极焊盘9A以及/或者焊线5A与非透水金属膜43A的界面形成合金，虽然这要取决于所使用的材料的种类。通过合金的形成，能够提高非透水金属膜43A的被膜性。尤其，镍膜是针对化学腐蚀的有效的保护材料，此外，低成本。而且，易于制作铝或铜及其合金。因此，若使用镍膜，则能够以低成本形成被膜性优异的非透水金属膜43A。
以上，虽然针对本发明的第一实施方式进行了说明，该第一实施方式也可以如下进行变更。
例如，在所述的实施方式中，虽然提出了QFN型的半导体装置，但本发明，例如也能适用于如图8所示的QFP(Quad Flat Package：方形扁平封装)型的半导体装置80A(在图8中，71A是呈一体地具有由树脂封装6A密封的内部引脚72A和从树脂封装6A中露出的外部引脚73A的电极引脚71A)。此时，当实施CVD法时，为了防止在外部引脚73A的背面74A沉积绝缘材料，优选在外部引脚73A的背面74A实施掩模。此外，本发明也能够适用在SOP(SmallOutline Package：小外形封装)等其它种类的封装型的半导体装置。
此外，非透水绝缘膜16A，除了上述CVD法，例如，还能够利用旋涂法等其它薄膜形成技术来形成。
此外，非透水绝缘膜16A也可以仅整体地覆盖了电极焊盘9A的表面全域以及焊盘接合部52A的表面全域。为了形成这样的非透水绝缘膜16A，例如，在所有的引线接合结束之后，通过公知的接合技术等的方法，可以在焊盘接合部52A滴下绝缘材料。
此外，在所述的实施方式中，虽然提出了通过无电解电镀法来形成非透水金属膜43A的情形，但非透水金属膜43A也能够通过电解电镀法来形成。例如，当接合件12A由导电性焊膏构成时，若通过电解电镀法来形成非透水金属膜43A，则如图9所示的半导体装置90A那样，接合件12A的侧面以及电极引脚4A的表面41A也被非透水金属膜43A覆盖。
相对于此，当接合件12A由绝缘性焊膏构成时，非透水金属膜43A虽在电极引脚4A的表面41A上形成，但不形成在接合件12A的侧面。
〈第二实施方式 图10～图17〉
通过公开该第二实施方式，除了能解决上述的“发明所要解决的技术问题”记载的技术问题，还能够解决针对如下所示的第二背景技术的第二技术问题。
(1)第二背景技术 半导体装置通常是以将半导体芯片连同焊线一起用树脂密封(封装)的状态进行流通的。在封装内，半导体芯片的电极焊盘和从树脂封装中露出一部分的电极引脚通过焊线电连接。因此，针对安装基板的布线，将电极引脚作为外部端子进行连接，从而实现半导体芯片与安装基板的电连接。
焊线例如使用具有图16所示的毛细管91B的引线接合器(未图示)，分别与电极焊盘以及电极引脚连接。毛细管91B是在中心形成有插通了焊线90B的直通孔94B的大致圆筒状，且在引线接合时，从直通孔94B的顶端送出焊线90B。
在毛细管91B的顶端部，形成有与直通孔94B的长边方向大致垂直的俯视圆环状的面部93B、和从面部93B向直通孔94B的长边方向凹陷的倒角部95B。倒角部95B的侧面97B形成为圆锥面状，其截面形状延伸为从面部93B的内周圆至直通孔94B的周面的直线状。
并且，为了形成作为焊线与电极焊盘的接合的第一接合，例如，首先，对以毛细管91B所保持的焊线90B的顶端部施加电流，通过由此产生的火花的热来熔化引线材料。熔化的引线材料通过表面张力而形成FAB(Free Air Ball)。
接着，在毛细管91B移动到电极焊盘92B的正上方之后，下降，FAB与电极焊盘92B接触。此时，通过毛细管91B对FAB施加载重，沿Y7方向(以下，超声波施加方向Y7)对FAB施加超声波。
由此，FAB的一部分扩展到面部93B之下，另一部分被按入直通孔94B内，并且，剩余的部分残存在倒角部95B内。如此，根据毛细管91B的顶端形状而成形剖视凸状的第一接合部96B。
(1)第二技术问题
然而，如图16所示的毛细管91B那样，当倒角部95B的侧面97B的截面形状沿直线状延伸时，在倒角部95B的侧面97B与直通孔94B的周围以及面部93B的端面之间形成角。因此，在焊线90B接合时，沿超声波施加方向Y7的方向的应力，有时会集中在第一接合部96B中的倒角部95B内的部分(具体而言，毛细管91B的孔径H以及倒角径CD的平面投影线间的部分)的特定位置。
因此，电极焊盘92B以及其下方的层间绝缘膜98B中的第一接合部96B的应力集中处的正下方的部分，应力会集中，并且层间绝缘膜98B有开裂而损伤的危险。具体而言，在取下焊线90B的状态下的层间绝缘膜98B中的毛细管91B的孔径H以及倒角径CD的平面投影线间的部分，会产生沿超声波施加方向Y7对置的损伤(参照图16的下侧的图)。
即，该第二实施方式的发明，其第二个目的在于，提供一种能够在电极焊盘与焊线连接时，通过缓和对电极焊盘的应力来抑制在电极焊盘下方的损伤的发生的半导体装置以及其制造方法。
(2)具体实施方式的公开
图10是本发明的第二实施方式的半导体装置的示意性剖视图。图11是去掉了树脂封装的图10的半导体装置的俯视分解图。图12A是图11的电极焊盘附近的放大图。图12B是用图12A的截断线B-B截断时的剖视图。图12C是用图12A的截断线C-C截断时的剖视图。而且，在图12B以及图12C中，作为补充而表示了取下焊线的状态下的电极焊盘的俯视图。
半导体装置1B是采用SON(Small Outline Non-leaded：小外形无引脚)的半导体装置。半导体装置1B具有：半导体芯片2B；支撑半导体芯片2B的芯片焊盘3B；配置在半导体芯片2B的周围的多个电极引脚4B；电连接半导体芯片2B和电极引脚4B的焊线5B；和密封它们的树脂封装6B。
半导体芯片2B以俯视观察时是四边形，例如，多个布线层具有隔着层间绝缘膜而层叠构成的多层布线构造。此外，半导体芯片2B的厚度，例如为220～240μm(优选230μm左右)。半导体芯片2B的表面21B(厚度方向上的一个面)，如图12所示，被表面保护膜7B覆盖。
在表面保护膜7B上，形成有多个用于露出多层布线构造中的最上布线层的焊盘开口8B。
焊盘开口8B以俯视观察时是四边形，在半导体芯片2B中相互对置的一对边缘部各设置有相同个数。各焊盘开口8B沿该边缘部被等间隔地配置。并且，布线层的一部分作为半导体芯片2B的电极焊盘9B，而从各焊盘开口8B露出。
作为电极焊盘9B而露出的最上布线层，例如，由含Al(铝)的金属材料构成，具体而言，由Al为主成分的金属材料(例如，Al-Cu合金等)构成。
在电极焊盘9B的下方，形成了用于绝缘最上布线层和比最上布线层靠下方的布线层(下层布线层)的层间绝缘膜23B。
另一方面，在半导体芯片2B的背面22B(厚度方向上的另一个面)，例如，形成有含Au、Ni、Ag等的背面金属10B。
芯片焊盘3B，例如，由金属薄板(例如，由Cu、42合金(含Fe-42％Ni的合金))构成，且以俯视观察时是大于半导体芯片2B的四边形(例如，以俯视观察时为2.7mm角左右)。此外，芯片焊盘3B的厚度，例如，是190～210μm(优选200μm左右)。在芯片焊盘3B的表面31B(厚度方向上的一个面)，形成有含Ag等的焊盘镀层11B。
然后，半导体芯片2B以及芯片焊盘3B，是在以半导体芯片2B的背面22B以及芯片焊盘3B的表面31B作为接合面而相互对置的状态下，通过在背面22B与表面31B之间介入接合件12B而相互被接合的。由此，半导体芯片2B以将表面21B朝向上方的姿态被支撑在芯片焊盘3B上。
接合件12B，例如，由焊锡膏等导电性焊膏构成。而且，作为接合件12B，例如，能够采用银焊膏、铝焊膏等绝缘性焊膏，此时，可以省略背面金属10B以及/或者焊盘镀层11B。此外，在接合了半导体芯片2B与芯片焊盘3B的状态下，接合件12B的厚度，例如是10～20μm。
芯片焊盘3B的背面32B(厚度方向上的另一个面)，从树脂封装6B中露出。所露出的另一个面，例如，形成有由锡(Sn)、锡-银合金(Sn-Ag)等金属材料构成的焊锡镀层13B。
电极引脚4B，例如，由与芯片焊盘3B相同的金属薄板(例如由Cu、42合金(含Fe-42％Ni的合金))构成。电极引脚4B，在与芯片焊盘3B的四个侧面之中的配置电极焊盘9B侧的两个侧面正交的方向的两侧，分别各设置相同个数，由此配置在半导体芯片2B的周围。与芯片焊盘3B的各侧面对置的电极引脚4B，在与其对置的侧面相平行的方向上被等间隔地配置。各电极引脚4B的与芯片焊盘3B的对置方向上的长度，例如是240～260μm(优选250μm左右)。在电极引脚4B的表面41B(厚度方向上的一个面)上，形成有含Ag等的引脚镀层14B。
另一方面，电极引脚4B的背面42B(厚度方向上的另一个面)，从树脂封装6B中露出。在所露出的背面42B上，例如形成有由锡(Sn)、锡-银合金(Sn-Ag)等金属材料构成的焊锡镀层15B。
焊线5B由铜(例如，是纯度99.9999％(6N)以上、纯度99.99(4N)以上这样的高纯度铜等，有时含微量杂质)、金等构成。焊线5B具有：线状延伸的圆柱状的主体部51B；和形成在主体部51B的两端，且分别与电极焊盘9B以及电极引脚4B接合的焊盘接合部52B以及引脚接合部53B。
主体部51B，从电极焊盘9B侧的一端向半导体芯片2B的外侧以向上方鼓起的抛物线状弯曲，且在另一端，朝向电极引脚4B的表面41B以锐角入射。
焊盘接合部52B，以俯视观察时小于电极焊盘9B。焊盘接合部52A是呈一体地具有厚度方向另一侧与电极焊盘9B的表面接触的大致圆板状的基部54B、形成在基部54B的一侧的作为中间部的台面部55B、和从基部54B的一侧凸出且其顶端与主体部51B的一端连接的吊钟形的凸出部55B的凸状。
凸状的焊盘接合部52B的表面(由基部54B的上表面57B、台面部55B的侧面58B以及凸出部56B的侧面59B形成的面)，形成为无角的圆滑形状。
具体而言，配置在焊盘接合部52B的中间的台面部55B，具有以随着到达其一方侧变成小直径的方式在整周以均匀的曲率向焊盘接合部52B的内侧鼓起地弯曲的、相对于电极焊盘9B垂直地截断时的截面形状为非直线状的侧面58B。
台面部55B的上侧的凸出部56B，具有将台面部55B的圆形的上端作为相对于台面部55B的侧面58B的变化曲线，且以随着达到其一方侧而变成小直径的方式在整周以均匀的曲率向焊盘接合部52B的外方鼓起地弯曲的侧面59B。
并且，台面部55B的下侧的基部54B，具有与台面部55B的圆形的下端相接的接线在整周集合的平面状的上表面57B。
因此，这些面57B～59B连续而形成的焊盘接合部52B的表面，形成为无角的圆滑的形状。
这种形状的焊盘接合部52B，在半导体装置1B的制造过程中，例如，能够通过使用图12中以虚线表示的毛细管16B的引线接合法而形成。
在半导体装置1B的制造过程中，准备具备多个呈一体地具有芯片焊盘3B以及电极引脚4B的单元的引脚框在图11的X2方向上(以下，框传输方向X2(在图12中相同))被传输，通过对所传输的引脚框实施半导体芯片2B的搭载、电极焊盘9B-电极引线4B之间的引线接合等处理，来制造半导体装置1B。
然后，在引线接合工序中，使用具有毛细管16B的引线接合器(未图示)。
毛细管16B是在中心形成有插通了焊线5B的直通孔17B的大致圆筒状，且在引线接合时，从直通孔17B的顶端送出焊线5B。
在毛细管16B的顶端部，形成有：与直通孔17B的长边方向大致垂直，且以俯视观察时是与直通孔17B呈同心的圆环状的面部18B；和从面部18B向直通孔17B的长边方向凹陷的倒角部19B。
倒角部19B的侧面20B，从面部18B的内周圆至直通孔17B的周面，在整周以均匀的曲率向直通孔17B的内侧鼓起，形成为剖视非直线状的弯曲线。
然后，为了使用该毛细管16B来形成焊盘接合部52B，例如，首先，通过对用毛细管16B所保持的焊线5B的顶端部(一端部)施加电流，而在顶端部形成FAB(Free Air Ball)。
接着，该毛细管16B移动到电极焊盘9B的正上方之后，一边维持电极焊盘9B与面部18B的平行，一边下降，FAB与电极焊盘9B接触。此时，从毛细管16B对FAB施加载重，并且通过沿着与框传输方向X2正交的Y2方向(以下，超声波施加方向Y2(在图12中相同))施加超声波，从而FAB的一部分扩展到面部18B的下方而形成基部54B，并且另一部分被按入直通孔17B内而形成凸出部56B。然后，由倒角部19B内残存的剩余部分来形成台面部55B。如此，焊线5B的一端部作为焊盘接合部52B而与电极焊盘9B接合，形成第一接合。
然后，在使用毛细管16B所形成的焊盘接合部52B中，由于根据倒角部19B的侧面29B的形状来形成台面部55B，所以台面部55B的侧面58B，沿超声波施加方向Y2截断时的截面形状，形成为将电极焊盘9B的垂线作为对称轴的线对称的双曲线(弯曲线)。
引脚接合部53B是与主体部51B接近的一端侧相对较厚，且随着达到远离主体部51B的另一端侧而相对变薄的剖视折皱状。
并且，在该半导体装置1B中，与所述第一实施方式相同，半导体芯片2B的表面21B和侧面28B整体、芯片焊盘3B的表面31B和侧面整体、电极引脚4B的表面41B和树脂封装6B内的侧面整体、以及焊线5B整体被呈一体的非透水绝缘膜24B覆盖。
作为树脂封装6B，能够采用环氧树脂等公知的材料。树脂封装6B，形成半导体装置1B的外形，且为大致长方体状。关于树脂封装6B的大小，其平面尺寸例如是4mm角左右，其厚度例如是0.60～0.70mm，优选0.85mm左右。
如上所述，根据该半导体装置1B，焊线5B的焊盘接合部52B是使用具有倒角部19B的毛细管16B而形成的，该倒角部19B具有向直通孔17B的内侧鼓起的侧面20B(弯曲面)。由此，焊盘接合部52B的台面部55B的侧面58B，沿超声波施加方向Y2截断时的截面形状，形成为以电极焊盘9B的垂线为对称轴的线对称的双曲线(弯曲线)。
例如，若焊盘接合部52B中的根据毛细管16B的倒角部19B的形状所成形的部分的侧面，是以图12所示的虚线a所示的平面、或以虚线b所示的向焊盘接合部52B的外方鼓起的弯曲面，则有时会在台面部55B的特定位置应力集中。
相对于此，若是如上所述的向焊盘接合部52B的内侧鼓起的侧面58B这样的弯曲面，则在焊盘接合部52B的形成时，能够使焊盘接合部52B的台面部55B所受的应力不在台面部55B的特定位置集中，而分散于台面部55B的侧面58B整体。其结果是，由于能够缓和电极焊盘9B所受的应力，因此，能够抑制电极焊盘9B下方的层间绝缘膜23B中的损伤的发生。即，如图12B以及图12C所示，在半导体装置1B中，在脱离了焊线5B的状态下的层间绝缘膜23B中，未产生明显的损伤。
此外，由于台面部55B的侧面58B形成为在其整周以均匀的曲率而弯曲的弯曲面，因此，能够使台面部55B所受的应力高效地分散于台面部55B的侧面58B整体。因此，能够进一步缓和电极焊盘9B所受的应力。
并且，若考虑到焊线5B是由铜构成的情况，则铜比金更硬而难以变形，因此，为了形成焊盘接合部52B，需要使载重以及超声波大于金线的情况。
因此，焊盘接合部52B的台面部55B所受的应力大于使用金线的情况，若该较大的应力施加于电极焊盘9B，则层间绝缘膜23B不仅会发生损伤，还有在半导体芯片2B中产生开裂等大损伤的危险。
然而，若是如上所述的台面部55B的侧面58B的形状，则即使产生大的应力，也能够有效地缓和该应力。因此，能够抑制层间绝缘膜23B的损伤以及半导体芯片2B的开裂的产生。
以上，虽然针对本发明的第二实施方式进行了说明，但该第二实施方式，也可以进行如下变更。
例如，在所述实施方式中，倒角部19B的侧面20B，虽然其截面形状是在整周非直线状的弯曲线，但如图13A～图13C所示，也可以一部分是弯曲线状，且其余是直线状。此时，第一接合中的超声波可以沿着与侧面20B中的弯曲线状的部分交叉的Y4方向(以下，超声波施加方向Y4)施加。由此，在台面部55B形成：沿超声波施加方向Y4截断时的截面形状为弯曲线状的侧面(弯曲面)43、和沿与超声波施加方向Y4交叉的方向(例如，框传输方向)截断时的截面形状为直线状的侧面(平面)44。
此外，台面部55B的剖视非直线状的侧面，不需要是弯曲线状，例如，如图14所示，截面形状也可以是呈曲线波形(例如，圆弧波形、正弦波形等)的侧面45B，如图15所示，截面形状也可以为直线波形(例如，三角波形等)的侧面46B。这些侧面45B以及侧面46B能够通过具有形成与这些形状相应的侧面20B倒角部19B的毛细管16B而形成。而且，在图14以及图15中，Y5以及Y6分别表示超声波施加方向Y5以及Y6，X5以及X6分别表示框传输方向X5以及X6。
此外，在所示实施方式中，虽然例示了焊线5B被非透水绝缘膜24B覆盖的方式，但只要至少实现用于解决所示第二技术问题的第二个目的，则如图17所示，也可以不设置非透水绝缘膜24B。
此外，在所述实施方式中，虽然提出了SON型的半导体装置，但本发明也适用于QFN(Quad Flat Non-leaded)、QFP(Quad Flat Package)、SOP(Small Outline Package)等其它种类的封装型的半导体装置。
〈第三实施方式 图18～图26〉
根据该第三实施方式的公开，除了能解决所述的“发明所要解决的技术问题”记载的技术问题，还能解决如下所示的针对第三背景技术的第三技术问题。
(1)三背景技术 半导体装置通常是以将半导体芯片连同焊线一起用树脂密封(封装)的状态进行流通的。在封装内，半导体芯片的电极焊盘和从树脂封装中露出一部分的电极引脚通过焊线电连接。因此，针对安装基板的布线，将电极引脚作为外部端子进行连接，从而实现半导体芯片与安装基板的电连接。
作为连结电极焊盘与电极引脚的焊线，以前主要使用金线，但为了减少使用昂贵的金，近年来，正研究使用比金线便宜的铜线。
并且，为了形成焊线与电极焊盘的接合的第一接合，例如，首先，对通过引线接合器的毛细管来保持的引线的顶端部施加电流，通过由此产生的火花热量来熔化引线材料。熔化的引线材料，由于表面张力而形成FAB(Free Air Ball)。
接着，毛细管移动到电极焊盘的正上方之后，下降，FAB与电极焊盘接触。此时，通过毛细管，对FAB施加载重以及超声波。由此，FAB根据毛细管的顶端形状而变形，形成第一接合部。
(2)第三技术问题
由于铜的热传导率以及导电率优异于金，所以通过采用铜线，可期待成本的降低并提高焊线的热传导率以及导电率。
然而，在第一接合形成时，一般而言，采用由热传导率为3～5W/m·K的陶瓷材料构成的毛细管。因此，为了防止引线的未熔融而稳定地形成FAB，需要以具有相对于引线线径为2.5倍左右的直径的FAB为目标来形成。
因此，若对窄间距的电极焊盘使用粗的铜线，则在接合时，FAB会产生从电极焊盘露出等的不良。因此，使用的铜线的线径要根据电极焊盘的间距以及符合该间距的FAB直径进行逆运算来求取，在与窄间距的电极焊盘接合时，需要设置为较细。其结果是，存在不能有效地利用铜线的优异的热传导率以及导电率这样的缺陷。
即，该第三实施方式的发明，其第三个目的在于，提供一种通过使用由铜构成的焊线来以低成本、而且还能实现提高焊线的热传导率以及导电率的半导体装置。
此外，另一个目的在于，提供一种能够在接合由铜构成的焊线与电极焊盘时，在焊线的顶端部稳定地形成较小直径的金属焊球的半导体装置的制造方法。
(1)具体实施方式的公开
图18是本发明的第三实施方式的半导体装置的示意性仰视图。图19是本发明的第三实施方式的半导体装置的示意性剖视图。图20是图19的用虚线圆包围的部分的放大图。图21是用于求出焊盘接合部的体积的概念图。
半导体装置1C是采用QFN(Quad Flat Non-leaded：方形扁平无引脚)的半导体装置。半导体装置1C具有：半导体芯片2C；支撑半导体芯片2C的芯片焊盘3C；配置在半导体芯片2C的周围的多个电极引脚4C；用于电连接半导体芯片2C与电极引脚4C的焊线5C；和对它们进行密封的树脂封装6C。
半导体芯片2C以俯视观察时是四边形，例如，具有隔着层间绝缘膜来层叠多个布线层而构成的多层布线构造。此外，半导体芯片2C的厚度，例如，是220～240μm(优选230μm左右)。半导体芯片2C的表面21C(厚度方向上的一个面)，如图20所示，被表面保护膜7C覆盖。
在表面保护膜7C上形成有多个用于露出多层布线构造中的最上布线层的焊盘开口8C。
焊盘开口8C以俯视观察时是四边形，且在半导体芯片2C的各边各设置有相同个数。各焊盘开口8C沿半导体芯片2C的各边被等间隔地配置。并且，布线层的一部分作为半导体芯片2C的电极焊盘9C而从各焊盘开口8C露出。
作为电极焊盘9C而露出的最上布线层，例如由含Al(铝)的金属材料构成，具体而言，由以Al为主成分的金属材料(例如，Al-Cu合金等)构成。
另一方面，在半导体芯片2C的背面22C(厚度方向上的另一个面)上，形成有例如含Au、Ni、Ag等的背面金属10C。
芯片焊盘3C例如由金属薄板(例如，由Cu、42合金(含Fe-42％Ni的合金))构成，且以俯视观察时是大于半导体芯片2C的四边形(例如，以俯视观察时为2.7mm角左右)。此外，芯片焊盘3C的厚度，例如，是190～210μm(优选200μm左右)。在芯片焊盘3C的表面31C(厚度方向上的一个面)上，形成有含Ag等的焊盘镀层11C。
并且，半导体芯片2C以及芯片焊盘3C，是在以半导体芯片2C的背面22C以及芯片焊盘3C的表面31C作为接合面而相互对置的状态下，通过在背面22C与表面31C之间介入接合件12C而相互被接合的。由此，半导体芯片2C以将表面21C朝向上方的姿态被支撑在芯片焊盘3C上。
接合件12C，例如，由焊锡膏等导电性焊膏构成。而且，作为接合件12C，例如，能够采用银焊膏、铝焊膏等绝缘性焊膏，此时，可以省略背面金属10C以及/或者焊盘镀层11C。此外，在接合了半导体芯片2C与芯片焊盘3C的状态下，接合件12C的厚度，例如是10～20μm。
芯片焊盘3C的背面32C(厚度方向上的另一个面)，从树脂封装6C中露出。所露出的另一个面，例如，形成有由锡(Sn)、锡-银合金(Sn-Ag)等金属材料构成的焊锡镀层13C。
电极引脚4C，例如，由与芯片焊盘3C相同的金属薄板(例如由Cu、42合金(含Fe-42％Ni的合金))构成。电极引脚4C在与芯片焊盘3C的各侧面正交的各方向上的两侧，分别各设置相同个数，由此配置在半导体芯片2C的周围。与芯片焊盘3C的各侧面对置的电极引脚4C，在与其对置的侧面相平行的方向上被等间隔地配置。各电极引脚4C的与芯片焊盘3C的对置方向上的长度，例如是240～260μm(优选250μm左右)。在电极引脚4C的表面41C(厚度方向上的一个面)上，形成有含Ag等的引脚镀层14C。
另一方面，电极引脚4C的背面42C(厚度方向上的另一个面)，从树脂封装6C中露出。在所露出的背面42C上，例如形成有由锡(Sn)、锡-银合金(Sn-Ag)等金属材料构成的焊锡镀层15C。
焊线5C由铜(例如，是纯度99.9999％(6N)以上、纯度99.99(4N)以上的高纯度铜等，有时含微量杂质)构成。焊线5C具有：线状延伸的圆柱状的主体部51C；和形成在主体部51C的两端，且分别与电极焊盘9C以及电极引脚4C接合的焊盘接合部52C以及引脚接合部53C。
主体部51C，从电极焊盘9C侧的一端向半导体芯片2C的外侧以向上方鼓起的抛物线状弯曲，且在另一端，朝向电极引脚4C的表面41C以锐角入射。
焊盘接合部52C，以俯视观察时小于电极焊盘9C。焊盘接合部52C是呈一体地具有厚度方向另一侧与电极焊盘9C的表面接触的大致圆柱状的基部54C、和从基部54C的一侧凸出且其顶端与主体部51C的一端连接的大致伞状的凸出部55C的剖视凸状。
此外，在焊线5C中，焊盘接合部52C的体积V相对于主体部51C的线径DW(主体部51C的直径)的三次方之比(V/(DW)3)是1.8～5.6。
该焊盘接合部52C的体积V，例如，能够通过求出大致圆柱状的基部54C的体积Vb以及大致伞状的凸出部55C的体积Vp作为近似值，且通过满足这些近似值来求取。
基部54C的体积Vb，如图21所示，能够将基部54C概念性地设为直径Db、高度Hb的圆柱，并根据该圆柱的体积求取近似值。因此，能够表示为Vb≈π·(Db/2)2·Hb。
另一方面，凸出部55C的体积Vp，根据凸出部55C以圆锥作为基础，且是将圆锥的顶部形成为以高度方向为轴的圆柱状而形成的大致伞状，如图21所示，能够将凸出部55C概念性地设为直径Dp、高度Hp的圆锥，并根据该圆锥的体积来求取近似值。因此，能够表示为Vp≈π(Dp/2)2·Hp/3。
引脚接合部53C是与主体部51C接近的一端侧相对较厚，且随着达到远离主体部51C的另一端侧而相对变薄的剖视折皱状。
并且，在该半导体装置1C中，与所述第一实施方式相同，半导体芯片2C的表面21C和侧面28C整体、芯片焊盘3C的表面31C和侧面整体、电极引脚4C的表面41C和树脂封装6C内的侧面整体、以及焊线5C整体被呈一体的非透水绝缘膜25C覆盖。
作为树脂封装6C能够采用环氧树脂等公知的材料。树脂封装6C，形成半导体装置1C的外形，且为大致长方体状。关于树脂封装6C的大小，其平面尺寸例如是4mm角左右，其厚度例如是0.60～0.70mm，优选0.65mm左右。
图22A～图22E是用于按照工序顺序来说明图19所示的半导体装置的制法的示意性剖视图。
为了制造上述的半导体装置1C，例如，首先，准备具备多个呈一体地具有焊盘3C以及电极引脚4C的单元的引脚框20C。而且，在图22A～图22E中，省略引脚框20C的整体图，而仅表示搭载一个半导体芯片2C所需的一个单元份的焊盘3C以及电极引脚4C。
接着，通过电镀法，在引脚框20C的表面实施Ag等的金属电镀。由此，同时形成焊盘镀层11C以及引脚镀层14C。
接着，如图22A所示，借助接合件12C，在引脚框20C上的所有芯片焊盘3C上，芯片焊接半导体芯片2C。
接着，通过具有毛细管23C的引线接合器(未图示)，进行焊线5C的焊接。
引线接合器中所具有的毛细管23C，由热传导率为15～45W/m·K，优选17～43W/m·K的材料构成。具体而言，由多晶红宝石(热传导率例如为17～19W/m·K左右)、或单晶红宝石(热传导率例如为41～43W/m·K左右)构成。
毛细管23C是在中心形成有插通了焊线5C的直通孔17C的大致圆筒状，且在引线接合时，从直通孔17C的顶端送出焊线5C。
在毛细管23C的顶端部，形成有：与直通孔17C的长边方向大致垂直，且以俯视观察时是与直通孔17C同心的圆环状的面部18C；和从面部18C向直通孔17C的长边方向凹陷的倒角部19C。
倒角部19C的侧面16C形成为将面部18C的内周圆与直通孔17C的周面连接的圆锥面状。因此，侧面16C以剖视观察时是直线状，在该实施方式中，其顶角(倒角角度)例如被设为90°。
然后，在引线接合时，首先，通过对由毛细管23C所保持的焊线5C的顶端部(一端部)施加电流，从而在顶端部形成球状的FAB24C(Free Air Ball)。施加电流I，是主体部51C的线径DW越大，越被设定为大的值，例如，在DW＝25μm时，I＝40mA，在DW＝30μm时，I＝60mA，在DW＝38μm时，I＝120mA。而且，电流的施加时间，根据FAB24C的直径Df而被设定为适当的长度。
如此形成的FAB24C的体积Vf，能够使用FAB24C的直径Df来表示为Vf＝4/3·π·(Df/2)3。
接着，如图22B所示，毛细管23C移动到电极焊盘9C的正上方之后，下降，FAB24C与电极焊盘9C接触。此时，从毛细管23C对FAB24C施加载重(图22B的反白箭头)以及超声波(图22B的锯齿线)。施加载重W，根据主体部51C的线径DW以及被设为目标的基部54C的直径Db来设定，例如，在DW＝25μm、Db＝46μm时，W＝80g，在DW＝30μm、Db＝60μm时，W＝130g，在DW＝38μm、Db＝85μm时，W＝240g。此外，施加超声波是装置的输出值，例如，是120kHz、50～120mA。
由此，FAB24C的一部分扩展到面部18C的下方而形成基部54C，FAB24C剩下的部分被按入直通孔17C内，并残存在倒角部19C内而形成凸出部55C。如此，焊线5C的一端部作为焊盘接合部52C而与电极焊盘9C接合，形成第一接合。
在凸出部55C，形成沿着倒角部19C的侧面16C的剖视平面状的圆锥面。因此，在计算上述凸出部55C的体积VP时，能代替圆锥的直径DP而使用倒角部19C的直径(倒角径)CD，此外，当倒角角度为90°时，能代替高度HP而使用CD/2。
在第一接合后，毛细管23C上升至一定高度，移动到电极引脚4C的正上方。然后，如图22C所示，毛细管23C再次下降，焊线5C与电极引脚4C接触。此时，通过从毛细管23C向焊线5C施加载重(图22C的反白箭头)以及超声波(图22C的锯齿线)，从而根据毛细管23C的面部18C的形状，焊线发生变形，与电极引脚4C接合(针脚式接合26C以及线尾接合27C的形成)。
接着，毛细管23C上升，以从毛细管23C的顶端确保一定长度的线尾的状态，从线尾接合27C的位置拉断焊线5C。由此，进行了针脚式接合的焊线5C的另一端，在电极引脚4C上作为引脚接合部53C而残存，形成第二接合。
之后，如图22D所示，进行与图22A～图22C相同的工序，通过焊线5C连接所有半导体芯片2C的各电极焊盘9C和与各电极焊盘9C对应的电极引脚4C。
所有的引线接合结束之后，通过与图4D相同的方法，形成非透水绝缘膜25C。形成非透水绝缘膜25C之后，如图22E所示，将引脚框20C设置于成形铸型，使所有半导体芯片2C和引脚框20C一起由树脂封装6C统一密封。然后，在从树脂封装6C露出的芯片焊盘3C的背面32C以及电极引脚4C的背面42C，形成焊锡镀层13C、15C。最后，通过使用划片机，将引脚框20C和树脂封装6C一起切断为各个半导体装置1C的尺寸，从而得到如图19所示的半导体装置1C的单片。
如上所述，根据上述制造方法，在形成由铜构成的焊线5C的FAB24C时，采用由热传导率为15～45W/m·K的材料构成的毛细管23C。由此，能够稳定地形成直径Df的尺寸相对于焊线5C的主体部51C的线径DW(Df/DW)为1.5～2.2倍的比较小的直径的FAB24C。例如，当线径DW＝25μm时，能够更稳定地形成Df/DW为1.5以上的FAB24C，当线径DW＝38μm时，能够更稳定地形成Df/DW为1.9以上的FAB24C。
并且，这样的直径Df的FAB24C的体积Vf，相对于主体部51C的线径DW的三次方是1.8～5.6倍(即，Vf/(DW)3＝1.8～5.6)。
因此，通过毛细管23C按压并进行超声波振动而形成上述直径的FAB24C的焊盘接合部52C，相对于主体部51C的线径DW的三次方具有1.8～5.6倍的体积V。即，焊盘接合部52C的体积V相对于主体部51C的线径DW的三次方之比(V/(DW)3)为1.8～5.6。
例如，在以下的运算条件下，通过分别计算FAB24C的体积Vf和焊盘接合部52C的体积V，来确认Vf≈V。
(运算条件)FAB24C的直径Df＝60μm、毛细管23C的倒角径CD＝66μm、倒角角度＝90°、焊盘接合部52C的基部54C的直径Db＝76μm、焊盘接合部52C的基部54C的高度Hb＝18μm，
此时，FAB24C的体积Vf是Vf＝4/3·π·(Vf/2)3＝4/3·π·(30)3≈113040μm3。
另一方面，焊盘接合部52C的体积V是(基部54C的体积Vb)+(凸出部55C的体积VP)，因此V＝{π(Vb/2)2·Hb}+{π(VP/2)2·HP/3}。如上所述，由于DP＝CD、HP＝CD/2，因此V＝{π(76/2)2·18}+{π(66/2)2·(66/2)/3}≈81615+37614＝119229μm3。
根据(焊盘接合部52C的体积V)-(FAB24C的体积Vf)，这些体积的误差是6189μm3，是这些体积的5％左右。并且，焊盘接合部52C的体积V是近似值。因此，通过计算出焊盘接合部52C的体积V，能够求出焊盘接合部52C的形成所使用的FAB24C的体积Vf。
因此，由于能够不取决于电极焊盘9C的间距(pitch)的大小，而使用比较粗的焊线，所以能够提高焊线5C的热传导率以及导电率。此外，由于使用铜线，因此，能够比使用金线时降低成本。
此外，FAB24C形成时的施加电流I，是主体部51C的线径DW越大，越被设定为大的值，因此能够更有效地形成更接近于圆球的FAB24C。
以上，虽然针对本发明的第三实施方式进行了说明，但该第三实施方式也可以进行如下变更。
例如，在所述实施方式中，虽然提出了QFN型的半导体装置，但本发明也能够适用于QFP(Quad Flat Package)、SOP(Small Outline Package)等其它种类的封装型的半导体装置。
此外，在上述实施方式中，虽然例示了焊线5C被非透水绝缘膜25C覆盖的方式，但只要至少实现用于解决所述第三技术问题的第三个目的，则如图23所示，也可以不设置非透水绝缘膜25C。
接着，与该第三实施方式相关地进行了实验。而且，本发明并不局限于下述实施例。
〈实施例1〉
由毛细管(多晶红宝石制，热传导率：17.7W/m·K)保持线径38μm的铜焊线，通过对其顶端部以650μsec施加120mA的电流，制作了70μm直径的FAB(FAB直径/线径＝1.84FAB体积/(线径)3＝3.27)。对200条铜焊线分别进行了以上的操作。
接着，使用扫描型电子显微镜(SEM)对各焊线的FAB进行电子线扫描，对由此检测出的信息进行图像处理而得到SEM图像。通过观察所得到的SEM，判别了各FAB的形状是下述哪一种模式。图24表示各形状模式的SEM图像。在图24中，在各SEM图像的左上所示的数字，表示该模式的焊线的条数。例如，圆球模式的“168/200”表示了在200条焊线中FAB的形状是圆球模式的焊线为168条。
(形状模式的种类)
圆球：FAB为圆球状，其中心位于焊线的轴上。
偏心：FAB是圆球状，其中心位于相对焊线的轴上稍偏移。
球棒：FAB是类似高尔夫球棒的头的形状。
未熔融：焊线未充分熔融，无法形成FAB。
〈实施例2～9〉
除了实施例5，针对线径不同的三种铜焊线(线径＝38μm、30μm以及25μm)分别使用与实施例1相同的毛细管来制作了FAB。并且，在实施例5中，使用了单晶红宝石制的热传导率43.0W/m·K的毛细管。
此后，用与实施例1相同方法，通过观察各焊线的FAB的SEM图像，判别了各FAB的形状是下述哪一种模式。图24～图26表示所得到的SEM图像。而且，引线的线径、FAB直径以及电流施加条件，如各图所示。
〈比较例1〉
由毛细管(陶瓷制，热传导率：4.2W/m·K)保持线径38μm的铜焊线，通过对其顶端部以650μsec施加120mA的电流，制作了70μm直径的FAB(FAB直径/线径＝1.84FAB体积/(线径)3＝3.27)。对200条铜焊线分别进行了以上的操作。
此后，用与实施例1相同方法，通过观察各焊线的FAB的SEM图像，判别各FAB的形状是下述哪一种模式。图24表示各形状模式的SEM图像。
〈比较例2～8〉
针对线径不同的三种铜焊线(线径＝38μm、30μm以及25μm)分别使用与比较例1相同的毛细管来制作FAB。
此后，用与实施例1相同方法，通过观察各焊线的FAB的SEM图像，判别各FAB的形状是下述哪一种模式。图24～图26表示所得到的SEM图像。而且，引线的线径、FAB直径以及电流施加条件，如各图所示。
〈评价〉
如实施例1～9所示，确认出：当使用热传导率为17.7W/m·K以及43.0W/m·K的毛细管，而有目的地形成了直径的大小相对于引线的线径(FAB直径/线径)为1.5～2.2倍的FAB时，能够可靠地形成圆球模式、偏心模式以及球棒模式的任一种模式的FAB，而不产生铜焊线的未熔融这样的不良模式。由此，确认出：稳定地形成了相对于焊线的线径的三次方具有1.8～5.6倍的体积(FAB/(线径)3＝1.8～5.6)的比较小的直径的FAB。
〈第四实施方式 图27～图36〉
通过该第四实施方式的公开，除了能够解决所述的“发明所要解决的技术问题”所记载的技术问题，还能够解决如下所述的针对第四背景技术的第四技术问题。
(1)第四背景技术 半导体装置通常是以将半导体芯片连同焊线一起用树脂密封(封装)的状态进行流通的。在封装内，半导体芯片的电极焊盘和从树脂封装中露出一部分的电极引脚通过焊线电连接。因此，针对安装基板的布线，将电极引脚作为外部端子进行连接，从而实现半导体芯片与安装基板的电连接。
作为连结电极焊盘与电极引脚的焊线，以前主要使用金线，但为了减少使用昂贵的金，近年来，正研究使用比金线便宜的铜线。
于是，为了形成焊线与电极焊盘的接合的第一接合，例如，首先，对由引线接合器的毛细管所保持的焊线的顶端部施加电流，通过由此产生的火花的热来熔化引线材料。熔化的引线材料通过表面张力而形成FAB(Free Air Ball)。
然后，毛细管移动到电极焊盘的正上方之后，下降，FAB与电极焊盘接触。此时，通过从毛细管向FAB施加一定的载重以及超声波。由此，FAB根据毛细管的顶端形状而发生变形，形成第一接合。
(2)第四技术问题
然而，由于铜比金硬而难以变形，若以与金线相同的接合条件(载重以及超声波的大小等)对铜线进行第一接合，则铜线与电极焊盘无法良好地接合，有产生接合不良的危险。
即，该第四实施方式的发明，其第四个目的在于，提供一种能够抑制针对电极焊盘的铜焊线的接合不良的引线接合方法以及利用该方法而制作的半导体装置。
(3)具体实施方式的公开
图27是本发明的第四实施方式的半导体装置的示意性仰视图。图28是本发明的第四实施方式的半导体装置的示意性剖视图。图29是图28的用虚线圆包围的部分的放大图。
半导体装置1D是采用QFN(Quad Flat Non-leaded)的半导体装置。半导体装置1D具有：半导体芯片2D；支撑半导体芯片2D的芯片焊盘3D；配置在半导体芯片2D的周围的多个电极引脚4D；用于电连接半导体芯片2D与电极引脚4D的焊线5D；和对它们进行密封的树脂封装6D。
半导体芯片2D以俯视观察时是四边形，例如，具有隔着层间绝缘膜来层叠多个布线层而构成的多层布线构造。此外，半导体芯片2D的厚度，例如，是220～240μm(优选230μm左右)。半导体芯片2D的表面21D(厚度方向上的一个面)，如图29所示，被表面保护膜7D覆盖。
在表面保护膜7D上形成有多个用于露出多层布线构造中的最上布线层的焊盘开口8D。
焊盘开口8D以俯视观察时是四边形，在半导体芯片2D的各边上各设置有相同个数。各焊盘开口8D沿半导体芯片2D的各边被等间隔地配置。并且，布线层的一部分作为半导体芯片2D的电极焊盘9D而从各焊盘开口8D露出。
作为电极焊盘9D而露出的最上布线层，例如由含Al(铝)的金属材料构成，具体而言，由以Al为主成分的金属材料(例如，Al-Cu合金等)构成。
另一方面，在半导体芯片2D的背面22D(厚度方向上的另一个面)上，形成有例如含Au、Ni、Ag等的背面金属10D。
芯片焊盘3D例如由金属薄板(例如，由Cu、42合金(含Fe-42％Ni的合金))构成，且以俯视观察时是大于半导体芯片2D的四边形(例如，以俯视观察时为2.7mm角左右)。此外，芯片焊盘3D的厚度，例如，是190～210μm(优选200μm左右)。在芯片焊盘3D的表面31D(厚度方向上的一个面)上，形成有含Ag等的焊盘镀层11D。
然后，半导体芯片2D以及芯片焊盘3D，是在以半导体芯片2D的背面22D以及芯片焊盘3D的表面31D作为接合面而相互对置的状态下，通过在背面22D与表面31D之间介入接合件12D而相互被接合的。由此，半导体芯片2D以将表面21D朝向上方的姿态被支撑在芯片焊盘3D上。
接合件12D，例如，由焊锡膏等导电性焊膏构成。而且，作为接合件12D，例如，能够采用银焊膏、铝焊膏等绝缘性焊膏，此时，可以省略背面金属10D以及/或者焊盘镀层11D。此外，在接合了半导体芯片2D与芯片焊盘3D的状态下，接合件12D的厚度，例如是10～20μm。
芯片焊盘3D的背面32D(厚度方向上的另一个面)，从树脂封装6D中露出。所露出的另一个面上，例如，形成有由锡(Sn)、锡-银合金(Sn-Ag)等金属材料构成的焊锡镀层13D。
电极引脚4D，例如，由与芯片焊盘3D相同的金属薄板(例如由Cu、42合金(含Fe-42％Ni的合金))构成。电极引脚4D在与芯片焊盘3D的各侧面正交的各方向上的两侧，分别各设置相同个数，由此配置在半导体芯片2D的周围。与芯片焊盘3D的各侧面对置的电极引脚4D，在与其对置的侧面相平行的方向上被等间隔地配置。各电极引脚4D的与芯片焊盘3D的对置方向上的长度，例如是390～410μm(优选400μm左右)。在电极引脚4D的表面41D(厚度方向上的一个面)上，形成有含Ag等的引脚镀层14A。
另一方面，电极引脚4D的背面42D(厚度方向上的另一个面)，从树脂封装6D中露出。在所露出的背面42D上，例如形成有由锡(Sn)、锡-银合金(Sn-Ag)等金属材料构成的焊锡镀层15D。
焊线5D由铜(例如，是纯度99.9999％(6N)以上、纯度99.99(4N)以上的高纯度铜等，有时含微量杂质)构成。焊线5D具有：线状延伸的圆柱状的主体部51D；和形成在主体部51D的两端，且分别与电极焊盘9D以及电极引脚4D接合的焊盘接合部52D以及引脚接合部53D。
主体部51D，从电极焊盘9D侧的一端向半导体芯片2D的外侧以向上方鼓起的抛物线状弯曲，且在另一端，朝向电极引脚4D的表面41D以锐角入射。
焊盘接合部52D，以俯视观察时小于电极焊盘9D。焊盘接合部52D是呈一体地具有厚度方向另一侧与电极焊盘9D的表面接触的大致圆板状的基部54D、和从基部54D的一侧凸出且其顶端与主体部51D的一端连接的大致伞状的凸出部55D的剖视凸状。
基部54D的侧面56D弯曲为比与电极焊盘9D接触的俯视大致圆形的另一面(基部54D的背面57D)的外周更向径方向外侧鼓起。因此，基部54D在俯视时，接触其背面57D而与基部54D接合的大致圆形的电极焊盘9D的接合区域91D、和包围接合区域91D且与基部54D非接触的大致圆环状的周边区域92D相重叠。
在电极焊盘9D的周边区域92D中，在焊线5D的接合时，形成了由FAB24D(后述)按压电极焊盘9D的材料而扩展隆起的露出部分93D。该露出部分93D以不从电极焊盘9D的表面94D浮出的方式与表面94D连接。
引脚接合部53D是与主体部51D接近的一端侧相对较厚，且随着达到远离主体部51D的另一端侧而相对变薄的剖视折皱状。
并且，在该半导体装置1D中，与所述的第一实施方式相同，半导体芯片2D的表面21D和侧面28D整体、芯片焊盘3D的表面31D和侧面整体、电极引脚4D的表面41D和树脂封装6D内的侧面整体、以及焊线5D整体被呈一体的非透水绝缘膜25D覆盖。
作为树脂封装6D，能够采用环氧树脂等公知的材料。树脂封装6D，形成半导体装置1D的外形，且为大致长方体状。关于树脂封装6D的大小，其平面尺寸例如是4mm角左右，其厚度例如是0.80～0.90mm，优选0.85mm左右。
图30A～图30E是用于按工序顺序说明图27以及图28所示的半导体装置的制造方法的示意性剖视图。
为了制造上述半导体装置1D，例如，首先，准备具备多个呈一体地具有芯片焊盘3D以及电极引脚4D的单元的引脚框20D。而且，在图30A～图30E中，省略引脚框20D的整体图，而仅表示搭载一个半导体芯片2D所需要的一个单元份的芯片焊盘3D以及电极引脚4D。
接着，通过电镀法，在引脚框20D的表面实施Ag等金属电镀。由此，同时形成焊盘镀层11D以及引脚镀层14D。
接着，如图30A所示，借助接合件12D，在引脚框20D上的所有芯片焊盘3D上，芯片焊接半导体芯片2D。
接着，通过具有毛细管23D的引线接合器(未图示)，进行焊线5D的接合。
引线接合器所具有的毛细管23D，是在中心形成有插通了焊线5D的直通孔17D的大致圆筒状，且在引线接合时，从直通孔17D的顶端送出焊线5D。
在毛细管23D的顶端部，形成有：与直通孔17D的长边方向大致垂直，且以俯视观察时是与直通孔17D同心的圆环状的面部18D；和从面部18D向直通孔17D的长边方向凹陷的倒角部19D。
倒角部19D的侧面16D，形成为将面部18D的内周圆与直通孔17D的周面连接的圆锥面状。因此，侧面16D以剖视观察时是直线状，在该实施方式中，其顶角(倒角角度)例如被设为90°。
并且，在引线接合时，首先，通过对由毛细管23D所保持的焊线5D的顶端部(一端部)施加电流，从而在顶端部形成球状的FAB24D(Free Air Ball)。施加电流I，是主体部51D的线径(直径)DW越大，越被设定为大的值，例如，在DW＝25μm时I＝40mA，在DW＝30μm时I＝60mA，在DW＝38μm时I＝120mA。而且，电流的施加时间根据作为目标的FAB24D的直径Df而被设定为适当的长度。
接着，如图30B(i)所示，毛细管23D移动到电极焊盘9D的正上方之后，下降，FAB24D与电极焊盘9D接触。此时，从毛细管23D向FAB24D施加载重(图30B(i)的反白箭头)以及超声波(图30B(i)的锯齿线)。
为了施加载重以及超声波，如图30B(ii)所示，在FAB24D下降而与电极焊盘9D接触后的按压初期的第一时间(例如，1～5msec，优选3msec)，施加相对大的载重，此后，在比第一时间长的第二时间(例如，2～20msec)施加相对小的载重。
相对大的载重W，根据主体部51D的线径DW以及被设为目标的基部54D的直径Db来设定，例如，在DW＝25μm、Db＝58μm时，W＝80g，在DW＝30μm、Db＝74μm时，W＝130g，在DW＝38μm、Db＝104μm时，W＝240g。
此外，在FAB24D的按压初期，超声波例如不与相对大的载重同时施加，而在相对大的载重的刚施加之后(例如，1msec后)施加，然后，直至载重施加结束时为止的期间(例如，2～20msec)以一定的大小继续施加。所施加的超声波，以装置的输出值，例如是120kHz、50～120mA。而且，可以直至到达FAB24D的按压初期为止的期间(例如，FAB24D的下降中)施加超声波。
然后，载重以及超声波的施加同时结束。或者，超声波的施加先结束，之后，载重的施加结束。
如此，FAB24D的一部分在面部18D的下方扩展而形成基部54D，并且将剩余的部分按入直通孔17内，残存在倒角部而形成凸出部55D。其结果是，焊线5D的一端部作为接合部52D而与电极焊盘9D接合，形成第一接合。
第一接合后，毛细管23D上升至一定高度，移动到电极引脚4D的正上方。然后，如图30C所示，毛细管23D再次下降，焊线5D与电极引脚4D接触。此时，通过从毛细管23D向焊线5D施加载重(图30C的反白箭头)以及超声波(图30C的锯齿线)，从而根据毛细管23D的面部18D的形状，焊线5D发生变形，与电极引脚4D接合(针脚式接合26D以及线尾接合27D的形成)。
接着，毛细管23D上升，以从毛细管23D的顶端确保一定长度的线尾的状态，从线尾接合27D的位置拉断焊线5D。由此，进行了针脚式接合的焊线5D的另一端，在电极引脚4D上作为引脚接合部53D而残存，形成第二接合。
之后，如图30D所示，进行与图30A～图30C相同的工序，通过焊线5D连接所有半导体芯片2D的各电极焊盘9D和与各电极焊盘9D对应的电极引脚4D。
所有的引线接合结束之后，通过与图4D相同的方法，形成非透水绝缘膜25D。形成非透水绝缘膜25D之后，如图30E所示，将引脚框20D设置于成形铸型，使所有半导体芯片2D和引脚框20D一起由树脂封装6D统一密封。然后，在从树脂封装6D露出的芯片焊盘3D的背面32D以及电极引脚4D的背面42D，形成焊锡镀层13D、15D。最后，通过使用划片机，将引脚框20D和树脂封装6D一起切断为各个半导体装置1D的尺寸，从而得到如图28所示的半导体装置1D的单片。
如上所述，根据上述制造方法，在由铜构成的焊线5D的顶端部形成FAB24D之后，通过将FAB24D按压于电极焊盘9D且使超声波振动，从而FAB24D作为焊盘接合部52D而与电极焊盘9D接合。
而且，在FAB24D的接合时，不对FAB24D同时间地施加一定的载重以及超声波，而如图30B(ii)所示，从FAB24D下降而与电极焊盘9D接触后起第一时间(按压初期)，施加相对大的载重，在该第一时间中，施加相对大的载重并施加超声波。因此，在该第一时间中，能够有效地使FAB24D变形为焊盘接合部52D的形状。
然后，在第一时间后的按压后期，在比第一时间长的第二时间，施加相对小的载重。因此，在该第二时间中，通过与相对小的载重一起施加的超声波，能够对电极焊盘9D以良好的强度接合焊线5D。
然而，在针对电极焊盘来接合铜线时，若使载重以及超声波大于金线的条件，且以一定的大小同时间地施加该大的载重以及超声波，则通过金属焊球按压而扩展的焊盘的材料，会从电极焊盘的表面浮出而向外方大面积露出，即会有产生所谓的过度溅出(splash)的情况。例如，若使用图27～图29的参照符号来进行说明，则如图31所示，有时产生从电极焊盘9D的周边区域92D向外方浮出的过度溅出95D。
但是，在上述方法中，在按压的初期之后，由于对FAB24D的载重相对变小，因此能够抑制因施加超声波所导致的FAB24D的电极焊盘9D的按压扩展。其结果是，能够抑制电极焊盘9D中的过度溅出的发生。
此外，由于对电极焊盘9D施加相对大的载重仅是在按压初期，因此，能够抑制对电极焊盘9D的正下方施加大的负荷。其结果是，能够抑制半导体芯片2D中的开裂的产生。
因此，在由上述方法得到的半导体装置1D中，在焊线5D接合时，只是停留于使通过FAB24D来按压扩展电极焊盘9D的材料而在上方露出的露出部分93D从电极焊盘9D的表面94D发生鼓起，能够防止从表面94D的浮出。
特别是，如半导体装置1D所示，在电极焊盘9D由含铝的金属材料构成的半导体装置中，在使用铜线时，易于产生过度溅出。然而，即使在这样的半导体装置1D中，若利用该实施方式的引线接合方法，则能够有效地抑制过度溅出。
以上，虽然针对本发明的第四实施方式进行了说明，但该第四实施方式也可以进行如下变更。
例如，在所述实施方式中，虽然提出了QFN型的半导体装置，但本发明也能够适用于QFP(Quad Flat Package)、SOP(Small Outline Package)等其它种类的封装型的半导体装置。
此外，在上述实施方式中，虽然例示了焊线5D被非透水绝缘膜25D覆盖的方式，但只要至少实现用于解决所述第四技术问题的第四个目的，则如图32所示，也可以不设置非透水绝缘膜25D。
接着，与该第四实施方式相关地进行了实验。而且，本发明并不局限于下述实施例。
〈实施例1〉
由毛细管保持线径25μm的铜焊线，在其顶端部制作了60μm直径的FAB。
接着，使保持了FAB的毛细管移动到铝制的电极焊盘的正上方，对电极焊盘一下子降下，使FAB碰到电极焊盘。此时，如图33所示，对FAB瞬间施加130g的载重，并以3msec保持该大小。之后，使对FAB施加的载重瞬间降到30g，并以9msec保持该大小。另一方面，超声波，直到FAB与电极焊盘接触为止并不施加，而在施加130g的载重的1msec之后，才以90mA瞬间施加，之后，以11msec保持该大小。然后，同时结束了载重以及超声波的施加。
通过以上的操作，使FAB作为焊盘接合部而与电极焊盘接合。
〈比较例1〉
由毛细管来保持线径25μm的铜焊线，且在其顶端部制作了60μm直径的FAB。
接着，使保持了FAB的毛细管移动到铝制的电极焊盘的正上方，对电极焊盘一下子降下，使FAB碰到电极焊盘。此时，如图34所示，对FAB瞬间施加60g的载重，并以6msec保持该大小。另一方面，超声波，在施加60g的载重的同时，就以130mA瞬间施加，之后，以6msec保持该大小。然后，同时结束了载重以及超声波的施加。
通过以上的操作，使FAB作为焊盘接合部而与电极焊盘接合。
〈溅出评价〉
使用扫描型电子显微镜(SEM)对在实施例1和比较例1所形成的焊盘结合部进行电子线扫描，对由此检测出的信息进行图像处理而得到SEM图像。通过观察所得到的SEM图像，确认了在各焊盘接合部的接合时是否产生了过度溅出。图35表示实施例1的SEM图像，图36表示比较例1的SEM图像。
如图36所示，在焊盘接合部的接合时以相同时间施加了一定的载重以及超声波的比较例1中，确认出：产生了因电极焊盘被FAB按压扩展而使焊盘的材料从电极焊盘的表面浮出，从而向外方明显露出的过度溅出。
相对于此，如图35所示，在FAB的按压初期瞬间施加了相对大的130g的载重而之后又瞬间施加了相对小的30g的载重的实施例1中，确认出：焊盘材料被FAB按压扩展的部分，仅停留于鼓起，而未从电极焊盘的表面浮出。
〈第五实施方式 图37～图43〉
通过该第五实施方式的公开，除了能够解决所述的“发明所要解决的技术问题”所记载的技术问题，还能够解决如下所述的针对第五背景技术的第五技术问题。
(1)第五背景技术 半导体装置通常是以将半导体芯片连同焊线一起用树脂密封(封装)的状态进行流通的。在封装内，半导体芯片的电极焊盘和从树脂封装中露出一部分的电极引脚通过焊线电连接。针对安装基板的布线，将电极引脚作为外部端子进行连接，从而实现半导体芯片与安装基板的电连接。
作为连结电极焊盘与电极引脚的焊线，以前主要使用金线，但为了减少使用昂贵的金，近年来，正研究使用比金线便宜的铜线。
于是，为了形成焊线与电极焊盘的接合的第一接合，例如，首先，对由引线接合器的毛细管所保持的焊线的顶端部施加电流，通过由此产生的火花的热来熔化引线材料。熔化的引线材料通过表面张力而形成FAB(Free Air Ball)。
然后，毛细管移动到电极焊盘的正上方之后，下降，FAB与电极焊盘接触。此时，通过从毛细管向FAB施加一定的载重以及超声波。由此，FAB根据毛细管的顶端形状而发生变形，形成第一接合。
(2)第五技术问题
然而，在电极焊盘的正下方，通常，以层间绝缘膜覆盖的Al布线，在电极焊盘上以对置的方式被配置。此外，在层间绝缘膜与电极焊盘之间，介入比Al布线硬的Ti/TiN层(阻绝层)。
在这样的构造中，对与电极焊盘接触的FAB施加载重，在向Al布线侧按压阻绝层时，由于阻绝层-布线间的硬度不同，所以在相对硬的阻绝层上，应力易于集中。因此，根据在阻绝层所集中的应力的大小，有在阻绝层发生开裂，产生布线间的短路等的故障的危险。
即，该第五实施方式的发明，其第五个目的在于，提供一种在由铜构成的焊线与电极焊盘接合时，能够防止在电极焊盘正下方的阻绝层发生开裂的半导体装置。
(3)具体实施方式的公开
图37是本发明的第五实施方式的半导体装置的示意性剖视图。
半导体装置1E是采用QFN(Quad Flat Non-leaded)的半导体装置。半导体装置1E具有：半导体芯片2E；支撑半导体芯片2E的芯片焊盘3E；配置在半导体芯片2E的周围的多个电极引脚4E；用于电连接半导体芯片2E与电极引脚4E的焊线5E；和对它们进行密封的树脂封装6E。
半导体芯片2E以俯视观察时是四边形，且具有隔着层间绝缘膜来层叠多个布线层而构成的多层布线构造。半导体芯片2E的多层布线构造，参照图38以及图39，在后面进行详细描述。此外，半导体芯片2E的厚度，例如，是220～240μm(优选230μm左右)。半导体芯片2E的表面21E(厚度方向上的一个面)，被后述的表面保护膜7E(参照图38)覆盖。
在半导体芯片2E的表面21E，多层布线构造的布线的一部分(后述的第三布线28E)，作为电极焊盘9E而从后述的焊盘开口8E露出。
另一方面，在半导体芯片2E的背面22E(厚度方向上的另一个面)上，形成有例如含Au、Ni、Ag等的背面金属10E。
芯片焊盘3E例如由金属薄板(例如，由Cu、42合金(含Fe-42％Ni的合金))构成，且以俯视观察时是大于半导体芯片2E的四边形(例如，以俯视观察时为2.7mm角左右)。此外，芯片焊盘3E的厚度，例如，是190～210μm(优选200μm左右)。在芯片焊盘3E的表面31E(厚度方向上的一个面)上，形成有含Ag等的焊盘镀层11E。
然后，半导体芯片2E以及芯片焊盘3E，是在以半导体芯片2E的背面22E以及芯片焊盘3E的表面31E作为接合面而相互对置的状态下，通过在背面22E与表面31E之间介入接合件12E而相互被接合的。由此，半导体芯片2E以将表面21E朝向上方的姿态被支撑在芯片焊盘3E上。
接合件12E，例如，由焊锡膏等导电性焊膏构成。而且，作为接合件12E，例如，能够采用银焊膏、铝焊膏等绝缘性焊膏，此时，可以省略背面金属10E以及/或者焊盘镀层11E。此外，在接合了半导体芯片2E与芯片焊盘3E的状态下，接合件12E的厚度，例如是10～20μm。
芯片焊盘3E的背面32E(厚度方向上的另一个面)，从树脂封装6E中露出。所露出的另一个面，例如，形成有由锡(Sn)、锡-银合金(Sn-Ag)等金属材料构成的焊锡镀层13E。
电极引脚4E，例如，由与芯片焊盘3E相同的金属薄板(例如由Cu、42合金(含Fe-42％Ni的合金))构成。电极引脚4E在与芯片焊盘3E的各侧面正交的各方向上的两侧，分别各设置相同个数，由此配置在半导体芯片2E的周围。与芯片焊盘3E的各侧面对置的电极引脚4E，在与其对置的侧面相平行的方向上被等间隔地配置。各电极引脚4E的与芯片焊盘3E的对置方向上的长度，例如是240～260μm(优选250μm左右)。在电极引脚4E的表面41E(厚度方向上的一个面)上，形成有含Ag等的引脚镀层14E。
另一方面，电极引脚4E的背面42E(厚度方向上的另一个面)，从树脂封装6E中露出。在所露出的背面42E上，例如形成有由锡(Sn)、锡-银合金(Sn-Ag)等金属材料构成的焊锡镀层15E。
焊线5E由铜(例如，是纯度99.9999％(6N)以上、纯度99.99(4N)以上的高纯度铜等，有时含微量杂质)构成。焊线5E具有：线状延伸的圆柱状的主体部51E；和形成在主体部51E的两端，且分别与电极焊盘9E以及电极引脚4E接合的焊盘接合部52E以及引脚接合部53E。
主体部51E，从电极焊盘9E侧的一端向半导体芯片2E的外侧以向上方鼓起的抛物线状弯曲，且在另一端，朝向电极引脚4E的表面41E以锐角入射。
引脚接合部53E是与主体部51E接近的一端侧相对较厚，且随着达到远离主体部51E的另一端侧而相对变薄的剖视折皱状。
并且，在该半导体装置1E中，与所述的第一实施方式相同，半导体芯片2E的表面21E和侧面37E整体、芯片焊盘3E的表面31E和侧面整体、电极引脚4E的表面41E和树脂封装6E内的侧面整体、以及焊线5E整体被呈一体的非透水绝缘膜36E覆盖。
作为树脂封装6E，能够采用环氧树脂等公知的材料。树脂封装6E，形成半导体装置1E的外形，且为大致长方体状。关于树脂封装6E的大小，其平面尺寸例如是4mm角左右，其厚度例如是0.60～0.70mm，优选0.65mm左右。
图38是半导体芯片的主要部分剖视图，是图37的用虚线包围的部分的放大图。图39是图38所示的电极焊盘的俯视图。
半导体芯片2E具有：半导体基板16E；在半导体基板16E上按顺序层叠的第一～第三层间绝缘膜17E～19E；在第一～第三层间绝缘膜17E～19E的各个表面上所形成的第一～第三阻绝层23E～25E；和覆盖半导体芯片2E的表面21E的表面保护膜7E。
半导体基板16E例如由硅构成。
第一～第三层间绝缘膜17E～19E，例如由二氧化硅构成。在第一层间绝缘膜17E上，隔着第一阻绝层23E而形成第一布线26E。此外，在第二层间绝缘膜18E上，隔着第二阻绝层24E而形成第二布线27E。此外，在第三层间绝缘膜19E上，经由第三阻绝层25E而形成第三布线28E。
第一～第三布线26E～28E，由比第一～第三阻绝层23E～25E的材料软的金属材料，具体而言，含Al(铝)的金属材料构成，更具体而言，由将Al作为主成分的金属材料(例如，Al-Cu合金等)构成。
第三布线28E由表面保护膜7E覆盖，从而在最上层的层间绝缘膜(第三层间绝缘膜19E)与表面保护膜7E之间形成。第三布线28E以俯视观察时是四边形(例如，120μm×120μm的四边形)。此外，第三布线28E的厚度，例如，是以上，优选
在覆盖第三布线28E的表面保护膜7E上，作为电极焊盘9E而形成用于露出第三布线28E的焊盘开口8E。
第二布线27E由第三层间绝缘膜19E覆盖，从而形成在第二层间绝缘膜18E与第三层间绝缘膜19E之间。第二布线27E以规定图案(pattern)形成。例如，在俯视图中，以不与电极焊盘9E重叠的图案而形成。此外，第二布线27E的厚度，例如是
第一布线26E由第二层间绝缘膜18E覆盖，从而形成在第一层间绝缘膜17E与第二层间绝缘膜18E之间。第一布线26E以规定图案形成。例如，在电极焊盘9E的正下方，第一布线26E具有：相互平行地延伸的多个直线部29E、和使相邻的直线部29E的一端部彼此间以及另一端部彼此间交替联络的联络部30E，且形成为大致S字状弯曲的曲折图案。由此，一个电极焊盘9E(第三布线28E)，与多个直线部29E和在第二层间绝缘膜18E中的直线部29E之间所夹持着的夹持部20E对置。
相邻的直线部29E彼此间的间隔(直线部29E的间距W)，例如，全部相等，具体而言，是2～10μm。此外，第一布线26E的厚度，例如是
而且，第一～第三布线26E～28E的图案，可以按照半导体芯片2E的设计规则等适当进行变更，并不局限于上述图案。
第一～第三阻绝层23E～25E，例如由钛(TiN)、氮化钛(TiN)、氮化钨(TiW)以及它们的层叠构造等构成。第一～第三阻绝层23E～25E的厚度，比第一～第三布线26E～28E的厚度小，例如是
与电极焊盘9E接合的焊线5E的焊盘接合部52E，以俯视观察时小于电极焊盘9E。焊盘接合部52E是呈一体地具有厚度方向另一侧与电极焊盘9E的表面接触的圆板状的基部54E、和从基部54E的另一侧凸出且其顶端与主体部51E的一端连接的吊钟形的凸出部55E的剖视凸状。
并且，在该半导体装置1E中，在俯视时，在焊线5E和电极焊盘9E的接合区域33E所重叠的第一布线26E的面积(图39的斜线部分的面积)，为接合区域33E的面积S的26.8％以下，优选0～25％。
接合区域33E是相对于电极焊盘9E的表面，由焊盘接合部52E的基部54E进行接触的俯视圆形的区域，其面积S能够使用基部54E的直径D，通过算式：S＝π(D/2)2求出。
如上所述，根据该半导体装置1E，在俯视时，由于与接合区域33E重叠的第一布线26E的面积(第一布线26E的重叠面积)为接合区域33E的面积的26.8％以下，因此，电极焊盘9E正下方的第二以及第三阻绝层24E、25E与第一布线26E的对置面积比较小。因此，例如，在焊线5E与电极焊盘9E接合时，即使向第一布线26E侧按压第二以及第三阻绝层24E、25E，由该按压所导致的第一布线26E以及第二、第三层间绝缘膜18E、19E的变形也难以发生，能够防止因这样的变形所导致的向第二以及第三阻绝层24E、25E的应力的集中。其结果是，由于能够防止第二以及第三阻绝层24E、25E中的开裂的发生，因此能够提高半导体装置1E的可靠性。
例如，当第一布线26E的重叠面积为接合区域33E的面积的0％时，能够与电极焊盘9E的厚度(第三布线28E的厚度)无关地使半导体装置1E的不良率为0％(完全不发生开裂)。
此外，第一布线26E具有相互平行延伸的多个直线部29E，且等间隔地配置了它们。在这样的结构中，多个直线部29E(第一布线26E)的重叠面积，是各直线部29E的重叠面积的合计，该合计为接合区域33E的面积的26.8％以下。因此，各直线部29E的重叠面积全部小于接合区域33E的面积的26.8％。
而且，一个电极焊盘9E(第三布线28E)与多个直线部29E和第二层间绝缘膜18E中的直线部29E之间所夹着的夹持部20E对置。由此，各个重叠面积小于接合区域33E的面积的26.8％的多个直线部29E，相对于电极焊盘9E中的接合区域33E，以条状分散而对置。因此，当向第一布线26E侧按压了第二以及第三阻绝层24E、25E时，能够减小由该按压所导致的第一布线26E以及第二、第三层间绝缘膜18E、19E的变形量。其结果是，能够抑制向第二以及第三阻绝层24E、25E中的特定位置的应力集中。因此，能够进一步防止第二以及第三阻绝层24E、25E中开裂的发生。
以上，虽然针对本发明的第五实施方式进行了说明，但该第五实施方式，也可以进行如下变更。
例如，比电极焊盘9E还靠下层的第一以及第二布线26E、27E的样式，只要是与接合区域33E重叠的布线的面积为接合区域33E的面积S的26.8％以下，就能够适当进行变更。
例如，如图40的第一变形例所示，第一布线26E在俯视时，以不与电极焊盘9E重叠的图案形成，第二布线27E具有：相互平行延伸的多个直线部34E；和使相邻的直线部34E的一端部彼此间以及另一端彼此间交替联络的联络部35E，且可以形成为大致S字状弯曲的曲折图案。
此外，例如，如图41的第二变形例所示，也可以以曲折样式形成第一以及第二布线26E、27E这两者。
此外，在第一～第三层间绝缘膜17E～19E，可以形成分别与第一～第三布线26E～28E分别电连接的过孔(via)。
此外，在所述实施方式中，虽然提出了三层布线构造的半导体装置1E作为一个示例，但半导体装置的布线构造也可以是二层构造、四层构造、五层构造以及五层以上的构造。
此外，例如，在所述实施方式中，虽然提出了QFN型的半导体装置，但本发明也能够适用于SON(Small Outline Non-leaded)QFP(Quad Flat Package)、SOP(Small OutlinePackage)等其它种类的封装型的半导体装置。
此外，在上述实施方式中，虽然例示了焊线5E被非透水绝缘膜36E覆盖的方式，但只要至少实现用于解决所述第五技术问题的第五个目的，则如图42所示，也可以不设置非透水绝缘膜36E。
接着，与该第五实施方式相关地进行了实验。而且，本发明并不局限于下述实施例。
〈实施例1～3以及比较例1～6〉
针对各实施例以及各比较例，在半导体基板上，形成了图43所示的多层布线构造。在图43中，第一、第二以及第三所示的部分，是在半导体基板上按顺序层叠的由二氧化硅构成的层间绝缘膜。此外，在上下相邻的层间绝缘膜彼此之间分别介入Ti/TiN阻绝层。此外，电极焊盘以及布线采用铝而形成。此外，在各实施例以及各比较例的全部内容中，制作了电极焊盘为以及三种。
然后，分别对如上述制作的多层布线构造，进行了以下的试验。
首先，由毛细管保持线径25μm的铜焊线，在其顶端部制作了60μm直径的FAB。
接着，使保持了FAB的毛细管移动到电极焊盘的正上方，并针对电极焊盘一下子下降，使FAB碰到电极焊盘。此时，对FAB施加130g的载重以及210mA的超声波(120kHz)。由此，使焊线与电极焊盘接合。
针对各实施例以及各比较例，对120个电极焊盘实施了试验，并数出在接合时发生了阻绝层开裂的个数(不良品个数)。表1示出结果。在表1中，所谓“布线/接合区域(％)”是指在俯视时，与接合区域重叠的布线的面积相对于焊线与电极焊盘的接合区域的面积的比例。
[表1]
〈第六实施方式 图44～图55〉
通过该第六实施方式的公开，除了能够解决所述的“发明所要解决的技术问题”所记载的技术问题，还能够解决如下所述的针对第六背景技术的第六技术问题。
(1)第六背景技术 半导体装置具有：形成多个电极焊盘的半导体芯片；和配置为包围半导体芯片的多个电极引脚。各电极焊盘与各电极引脚，通过一根焊线一对一地电连接。并且，半导体芯片、电极引脚以及焊线，以电极引脚的一部分露出的方式用树脂密封(封装)。
作为焊线，以前主要使用金线，但为了减少使用昂贵的金，近年来，正研究使用比金线便宜的铜线。
为了通过焊线来连接电极焊盘与电极引脚，例如，首先，通过引线接合器确认半导体芯片上的电极焊盘的个数或配置样式。
接着，通过对由毛细管所保持的引线的顶端部施加能量，用火花的热来熔融引线的顶端部而形成FAB(Free Air Ball)。
接着，使FAB接触电极焊盘，通过由毛细管对FAB施加载重以及超声波，从而FAB根据毛细管的顶端形状而发生变形，形成第一接合部。
第一接合之后，通过毛细管从电极焊盘向电极引脚移动，从而形成横跨焊盘-引脚之间的引线环。
然后，使焊线与电极引脚接触，通过由毛细管对焊线施加载重以及超声波，从而根据毛细管的表面形状，焊线发生变形，与电极引脚接合(针脚式接合以及线尾接合的形成)。
之后，毛细管从电极引脚上升，以从毛细管的顶端确保一定长度的线尾的状态，从线尾接合的位置拉断焊线。由此，进行了针脚式接合的焊线的另一端，残存在电极引脚上，形成第二接合。通过以上工序，实现一个电极焊盘与一个电极引脚的连接。
于是，通过由形成上述FAB的工序、形成第一接合部的工序以及形成第二接合部的工序(切断引线的工序)构成的循环，按照该顺序连续被重复，来连接所有的焊盘-引脚之间。
(2)第六技术问题
铜线的FAB的大小(FAB直径)，由于在连续执行上述循环期间(第二循环以后)，从火花或加热器接受的热在每个循环中是稳定的，因此全部成为几乎恒定的大小。
另一方面，在刚识别了电极焊盘之后的第一个循环中，在识别电极焊盘时，铜线由于成形气体(forming gas)(用于抑制铜的氧化的气体)等的影响而变凉，或者，由于远离加热器，因而周围的温度环境不稳定，形成比第二循环以后的FAB直径小的FAB。
因此，会产生仅在第一循环所接合的焊线的第一接合部的直径或厚度小于其它焊线的第一接合部的直径或厚度的不良问题。
对此，可考虑不在刚识别了电极焊盘之后，而在识别电极焊盘之前，在铜线的周围的温度环境稳定期间预先制作第一循环的FAB。例如，在连续实施针对多个半导体芯片的引线接合时，若是前一个引线接合的最终循环刚结束之后，则铜线的周围的温度环境比较稳定。
然而，在预先制作FAB的方法中，在一系列的工序中不执行从FAB的形成至FAB的接合，直至FAB的接合为止，时间空出。因此，有预先制作的FAB会发生氧化，在电极焊盘与焊线之间会产生连接不良的危险。
即，该第六实施方式的发明，其第六个目的在于，提供一种能够通过使用由铜构成的焊线，以低成本、且抑制金属焊球的大小的偏差、并抑制焊线针对多个接合对象物的连接不良的半导体装置以及其制造方法。
(3)具体实施方式的公开
图44是本发明的第六实施方式的半导体装置的示意性剖视图。图45是去掉了树脂封装的图44的半导体装置的俯视分解图。
半导体装置1F是采用SON(Small Outline Non-leaded)的半导体装置。半导体装置1F具有：半导体芯片2F；支撑半导体芯片2F的芯片焊盘3F；配置在半导体芯片2F的周围的多个电极引脚4F；用于电连接半导体芯片2F与电极引脚4F的焊线5F；和对它们进行密封的树脂封装6F。
半导体芯片2F以俯视观察时是四边形，例如，具有隔着层间绝缘膜来层叠多个布线层而构成的多层布线构造。此外，半导体芯片2F的厚度，例如，是220～240μm(优选230μm左右)。半导体芯片2F的表面21F(厚度方向上的一个面)，被表面保护膜7F覆盖。以下，为了方便，将沿着半导体芯片2F的表面21F的多个方向之中的相互正交的任意的两方向设为X方向以及Y方向，进而将与这些方向的两方正交的方向(即，与表面21F垂直的方向)作为Z方向来说明本实施方式。
在表面保护膜7F上形成有多个用于露出多层布线构造中的最上布线层的焊盘开口8F。
焊盘开口8F以俯视观察时是四边形，在半导体芯片2F中相互对置的一对边缘部各设置有相同个数。各焊盘开口8F沿该边缘部被等间隔地配置。并且，布线层的一部分作为半导体芯片2F的电极焊盘9F而从各焊盘开口8F露出。
作为电极焊盘9F而露出的最上布线层，由含Al(铝)的金属材料构成，具体而言，由以Al为主成分的金属材料(例如，Al-Cu合金等)构成。
另一方面，在半导体芯片2F的背面22F(厚度方向上的另一个面)上，形成有例如含Au、Ni、Ag等的背面金属10F。
芯片焊盘3F例如由金属薄板(例如，由Cu、42合金(含Fe-42％Ni的合金))构成，且以俯视观察时是大于半导体芯片2F的四边形(例如，以俯视观察时为2.7mm角左右)。此外，芯片焊盘3F的厚度，例如，是190～210μm(优选200μm左右)。在芯片焊盘3F的表面31F(厚度方向上的一个面)上，形成有含Ag等的焊盘镀层11F。
然后，半导体芯片2F以及芯片焊盘3F，是在以半导体芯片2F的背面22F以及芯片焊盘3F的表面31F作为接合面而相互对置的状态下，通过在背面22F与表面31F之间介入接合件12F而相互被接合的。由此，半导体芯片2F以将表面21F朝向上方的姿态被支撑在芯片焊盘3F上。
接合件12F，例如，由焊锡膏等导电性焊膏构成。而且，作为接合件12F，例如，能够采用银焊膏、铝焊膏等绝缘性焊膏，此时，可以省略背面金属10F以及/或者焊盘镀层11F。此外，在接合了半导体芯片2F与芯片焊盘3F的状态下，接合件12F的厚度，例如是10～20μm。
芯片焊盘3F的背面32F(厚度方向上的另一个面)，从树脂封装6F中露出。所露出的另一个面，例如，形成有由锡(Sn)、锡-银合金(Sn-Ag)等金属材料构成的焊锡镀层13F。
电极引脚4F，例如，由与芯片焊盘3F相同的金属薄板(例如由Cu、42合金(含Fe-42％Ni的合金))构成。电极引脚4F在与芯片焊盘3F的四个侧面之中的配置有电极焊盘9F的侧的两个侧面正交的方向上的两侧，分别各设置相同个数，由此配置在半导体芯片2F的周围。与芯片焊盘3F的各侧面对置的电极引脚4F，在与其对置的侧面相平行的方向上被等间隔地配置。各电极引脚4F的与芯片焊盘3F的对置方向上的长度，例如是450～500μm(优选500μm左右)。在电极引脚4F的表面41F(厚度方向上的一个面)上，形成有含Ag等的引脚镀层14F。
另一方面，电极引脚4F的背面42F(厚度方向上的一个面)，从树脂封装6F中露出。在所露出的背面42F上，例如形成有由锡(Sn)、锡-银合金(Sn-Ag)等金属材料构成的焊锡镀层15F。
焊线5F由铜(例如，是纯度99.9999％(6N)以上、纯度99.99(4N)以上的高纯度铜等，有时含微量杂质)构成。焊线5F被设置为与电极焊盘9F以及电极引脚4F相同的个数，一对一地电连接各电极焊盘9F与各电极引脚4F。
各焊线5F具有：线状延伸的圆柱状的主体部51F；和形成在主体部51F的两端，且分别与电极焊盘9F以及电极引脚4F接合的焊盘接合部52F以及引脚接合部53F。
主体部51F，从电极焊盘9F侧的一端在半导体芯片2F的外侧以向上方鼓起的抛物线状弯曲，另一端朝向电极引脚4F的表面41F以锐角入射。
引脚接合部53F是与主体部51F接近的一端侧相对较厚，且随着达到远离主体部51F的另一端侧而相对变薄的剖视折皱状。
并且，在该半导体装置1F中，与所述第一实施方式相同，半导体芯片2F的表面21F和侧面28F整体、芯片焊盘3F的表面31F和侧面整体、电极引脚4F的表面41F和树脂封装6F内的侧面整体、以及焊线5F整体被呈一体的非透水绝缘膜25F覆盖。
作为树脂封装6F，能够采用环氧树脂等公知的材料。树脂封装6F形成半导体装置1F的外形，且为大致长方体状。关于树脂封装6F的大小，其平面尺寸例如是4mm角左右，其厚度例如是0.80～0.90mm，优选0.85mm左右。
图46是半导体芯片的主要部分的剖视图，是图44用虚线包围的部分的放大图。图47是图46所示的电极焊盘的放大俯视图。
焊盘接合部52F，以俯视观察时小于电极焊盘9F。焊盘接合部52F是呈一体地具有厚度方向一侧与电极焊盘9F的表面接触的大致圆板状的基部54F、和从基部54F的另一侧凸出且其顶端与主体部51F的一端连接的吊钟形的凸出部55F的剖视凸状。
基部54F弯曲为：其侧面56F比与电极焊盘9F接触的俯视大致圆形的另一个面(基部54F的背面57F)的外周更向径方向外侧鼓起。作为针对电极焊盘9F的与焊线5F的结合部分的基部54F中的最鼓出的部分的直径(基部54F的直径)，在X方向以及Y方向上分别大致相同，例如，X方向上的直径Dx以及Y方向上的直径Dy为70～80μm。基部54F的厚度Tz(Z方向上的高度)，例如，是15～20μm。
并且，在该半导体装置1F中，当将各基部54F的体积设为V时，各基部54F的体积V相对于所有基部54F的体积V的平均AVE的偏差在±15％以内，优选在±15％以内。具体而言，平均AVE与体积V之差的绝对值相对于平均AVE的比率(即，(平均AVE-体积V)/平均AVE×100(％))在15(％)以下。
基部54F的体积V，例如由基部54F的直径Dx、Dy以及基部54F的厚度Tz之积(即，V＝Dx×Dy×Tz)来表示。而且，基部54F的体积V，能够概念上将基部54F设为直径Dx或Dy、高Tz的圆柱，并根据该圆柱的体积求出作为近似值。因此，能够表示为V＝π(Dx/2)2·Tz。
此外，主体部51F的直径DW(焊线5F的直径)例如是28～38μm。
图48A～图48E是表示图44所示的半导体装置的制造工序的示意性剖视图。
为了制造上述半导体装置1F，例如，首先，准备具备多个呈一体地具有芯片焊盘3F以及电极引脚4F的单元的引脚框20F。而且，在图48A～图48E中，省略引脚框20F的整体图，而仅表示搭载一个半导体芯片2F所需要的一个单元份的芯片焊盘3F以及电极引脚4F。
接着，通过电镀法，在引脚框20F的表面实施Ag等金属电镀。由此，同时形成焊盘镀层11F以及引脚镀层14F。
接着，如图48A所示，借助接合件12F，在引脚框20F上的所有芯片焊盘3F上，芯片焊接半导体芯片2F。
接着，通过具有毛细管23F的引线接合器(未图示)，对多个半导体芯片2F一个一个按顺序地进行引线接合。
引线接合器所具有的毛细管23F，是在中心形成有插通了焊线5F的直通孔17F的大致圆筒状，且在引线接合时，从直通孔17F的顶端送出焊线5F。
在毛细管23F的顶端部，形成有与直通孔17F的长边方向大致垂直的俯视圆环状的面部18F、和从面部18F向直通孔17F的长边方向凹陷的倒角部19F。
倒角部19F的侧面16F形成为将面部18F的内周圆与直通孔17F的周面连接的圆锥面状。因此，侧面16F以剖视观察是直线状，在该实施方式中，其顶角(倒角角度)例如被设为90°。
而且，在各半导体芯片2F的引线接合中，在焊线5F的顶端部(一端部)形成FAB(Free Air Ball)的工序(FAB形成工序)、将FAB与电极焊盘9F接合的工序(第一接合工序)、将从FAB延伸的焊线5F与电极焊盘4F接合的工序(第二接合工序)以及从毛细管23F剥离焊线5F的工序(切断工序)，按此顺序被重复。
首先，通过引线接合器来识别第一个进行引线接合的半导体芯片2F的电极焊盘9F的个数或配置样式(识别工序)。
接着，开始第一循环的FAB工序。具体而言，通过对由毛细管23F所保持的焊线5F的顶端部(一端部)施加电流，在顶端部形成球状的FAB24F。施加电流I1，根据作为目标的FAB24F的直径Df来设定。例如，在DW＝25μm时，I＝40mA，在DW＝30μm时，I1＝60mA，在DW＝38μm时，I1＝120mA。电流I1的施加时间t1，根据作为目标的FAB24F的直径Df来设定。例如，在DW＝25μm时，t1＝720μsec，在DW＝30μm时，t1＝830μsec，在DW＝38μm时，t1＝960μsec。
在第一循环的FAB工序中，由施加电流I1乘以施加时间t1而得到的值(I1×t1)表示的能量，设为用于形成FAB24的第一能量E1，并赋予焊线5F。
而且，供给引线接合器(未图示)的成形气体的流量，根据作为目标的FAB24的直径Df，被设定为合适的大小。所谓成形气体，是用于抑制焊线5F氧化的气体，例如含N2、H2。
接着，如图48B所示，毛细管23F移动到电极焊盘9F的正上方之后，下降，FAB24F与电极焊盘9F接触。此时，从毛细管23F对FAB24F施加载重(图48B的反白箭头)以及超声波(图48B的锯齿线)。施加载重以及施加超声波，根据主体部51F的线径DW、作为目标的基部54F的直径(Dx以及Dy)以及厚度(Tz)，设定为合适的大小。
由此，FAB24F的一部分扩展到面部18F的下方而形成基部54F，FAB24F剩下的部分被按入直通孔17F内，并在倒角部19F内残存而形成凸出部55F。如此，焊线5F的一端部作为焊盘接合部52F而与电极焊盘9F接合，形成第一接合。
第一接合之后，毛细管23F上升至一定高度，移动到电极引脚4F的正上方。然后，如图48C所示，毛细管23F再次下降，焊线5F与电极引脚4F接触。此时，通过从毛细管23F向焊线5F施加载重(图48C的反白箭头)以及超声波(图48C的锯齿线)，根据毛细管23F的表面部18F的形状，焊线5F发生变形，与电极引脚4F接合(针脚式接合26F以及线尾接合27F的形成)。
接着，如图48D所示，毛细管23F上升，以从毛细管23F的顶端确保一定长度的线尾的状态，从线尾接合27F的位置拉断焊线5F。
之后，如图48E所示，第二循环以后的FAB形成工序(图48A)、第一接合工序(48B)、第二接合工序(48C)以及切断工序(48D)，按照此顺序重复，第一个半导体芯片2F的所有电极焊盘9F与电极引脚4F通过焊线5F连接。
在第二循环以后的FAB形成工序中，用于形成FAB24F的第二能量E2，例如，第一循环的第一能量E1为第二能量E2的105～115％，优选设定为108～112％。例如，在DW＝25μm时，焊线5F的顶端部(一端部)所施加的施加电流I2＝40mA，施加时间t2＝792μsec，在DW＝30μm时，I2＝60mA，施加时间t2＝913μsec，在DW＝38μm时，I2＝120mA，施加时间t2＝1056μsec。
此外，供给引线接合器(未图示)的成形气体的流量，例如，被设定为大小与第一循环中的成形气体的流量相同。
然后，针对第一个半导体芯片2F的引线接合结束之后，通过引线接合器识别第二个半导体芯片2F的电极焊盘9F的个数或配置样式。接着，与第一个半导体芯片2F的情况相同，FAB形成工序(图48A)、第一接合工序(48B)、第二接合工序(48C)以及切断工序(48D)，按照此顺序重复，第二个半导体芯片2F的所有电极焊盘9F与电极引脚4F通过焊线5F连接。
之后，分别针对剩下的多个半导体芯片2F(第三个以后的半导体芯片2F)，进行将识别工序、FAB形成工序、第一接合工序、第二接合工序以及切断工序进行多次反复的引线接合。
引脚框20F上的所有半导体芯片2F的引线接合结束之后，通过与图4D相同的方法，形成非透水绝缘膜25F。在形成非透水绝缘膜25F之后，将引脚框20F设置于成形铸型，使所有半导体芯片2F和引脚框20F一起由树脂封装6F统一密封。然后，在从树脂封装6F露出的芯片焊盘3F的背面32F以及电极引脚4F的背面42F，形成焊锡镀层13F、15F。最后，通过使用划片机，将引脚框20F和树脂封装6F一起切断为各半导体装置1F的尺寸，从而得到如图44所示的半导体装置1F的单片。
如上所述，根据上述方法，在各半导体芯片2F的引线接合中，第一循环的FAB形成工序时施加在焊线5F上的第一能量E1(施加电流I1×施加时间t1)，高于第二循环以后的FAB形成工序时施加在焊线5F上的第二能量E2(施加电流I2×施加时间t2)。例如，I1被设定为与I2相同的值，t1比t2长。因此，在第一循环中，能够稳定焊线5F周围的温度环境。其结果是，能够在第一循环中形成比较大的FAB24F。
因此，例如，通过以施加时间t1成为施加时间t2的105～115％的方式调整引线接合器的输出，能够使第一循环的FAB24F的直径Df与第二循环以后的FAB24F的直径Df几乎相同。其结果是，能够通过所有循环来抑制FAB24F的直径Df的偏差。
此外，针对各半导体芯片2F，在识别工序结束之后，通过多次执行FAB形成工序、第一接合工序、第二接合工序以及切断工序一系列的工序，进行引线接合。因此，在各循环所制作的FAB24F，不会被搁置许久，而是迅速地与电极焊盘9F接合。因此，能够抑制FAB24F的氧化，能够抑制焊线与电极焊盘9F的连接不良。
以上，虽然针对本发明的第六实施方式进行了说明，但该第六实施方式也能够进行如下变更。
例如，在所述的实施方式中，虽然仅提出了FAB24F的接合对象物是电极焊盘9F的情况，但作为FAB24F的接合对象物，例如，也可以是电极引脚4F，此外，也可以是在电极焊盘9F或电极引脚4F等之上所形成的柱形凸块(stud bump)。
此外，例如，在所述实施方式中，虽然提出了SON型的半导体装置，但本发明也能够适用于QFN(Quad Flat Non-leaded)、QFP(Quad Flat Package)、SOP(Small OutlinePackage)等其它种类的封装型的半导体装置。
此外，在上述实施方式中，虽然例示了焊线5F被非透水绝缘膜25F覆盖的方式，但只要至少实现用于解决所述第六技术问题的第六个目的，则如图49所示，也可以不设置非透水绝缘膜25F。
接着，与该第六实施方式相关地进行了实验。而且，本发明并不局限于下述实施例。
〈实施例1〉
在具有144个电极引脚的引脚框的芯片焊盘上，对具有144各电极焊盘的半导体芯片进行了芯片焊接。
接着，由毛细管来保持线径30μm的铜焊线，通过一边以0.3L/min供给成形气体，一边对引线的顶端部以913μsec(t1)施加6mA的电流I1，来制作了FAB(FAB形成工序)。
接着，使保持FAB的毛细管移动到电极焊盘的正上方，并针对电极焊盘一下子下降，使FAB碰到电极焊盘。此时，对FAB施加载重以及超声波。由此，使焊线作为焊盘接合部而与电极焊盘接合(第一接合工序)。
接着，使毛细管上升，移动到电极焊盘的正上方之后，通过使毛细管针对电极引脚一下子下降，使焊线碰到电极焊盘。此时，对焊线施加载重以及超声波。由此，在焊线上形成针脚式接合以及线尾接合，从而与电极引脚接合(第二接合工序)。
接着，使毛细管上升，以从毛细管的顶端确保一定长的线尾的状态，从线尾的位置切断焊线(切断工序)。
之后，通过14次连续反复由上述FAB形成工序、第一接合工序、第二接合工序以及切断工序构成的循环，利用焊线一对一地连接了15个电极焊盘和15个电极引脚。
而且，在第2～15循环的FAB形成工序中，通过对焊线的顶端部以830μsec(t2)施加60mA的电流I1，来制作了FAB。即，在第一循环中，通过将该施加时间t1设为第二循环的施加时间t2的110％(913(t1)＝830(t2)×1.1)，从而将第二循环的第二能量E2的1.1倍的第一能量E1赋予焊线而形成FAB。
对如以上所形成的各焊盘接合部的基部的直径Dx、Dy(X以及Y方向上的直径)以及基部的厚度Tz(Z方向的高度)进行了测定。下表2表示所测定的Dx、Dy以及Tz的值。此外，根据Dx、Dy以及Tz，计算出各基部的体积V相对于所有基部的体积V的平均的偏差。表2示出结果。
此外，图50(a)表示基部的直径Dx以及Dy的分布。此外，图50(b)表示基部的厚度Tz的分布。而且，X以及Y方向是沿着半导体芯片的表面的多个方向之中相互正交的任意的两个方向，Z方向是与X以及Y方向双方正交的方向(即，与半导体芯片的表面垂直的方向)。此外，在图50(a)以及图50(b)中，以◆所示的绘标(plot)是第一循环所形成的基部的直径或厚度，以◇所示的绘标是在第二循环以后所形成的基部的直径或厚度。
并且，在计算出第二循环以后的基部的Dx、Dy以及Tz的平均值之时，是直径Dx：73.9μm、直径Dy：75.2μm、厚度Tz：14.9μm。相对于此，第一循环的基部的Dx、Dy以及Tz是直径Dx：74.1μm、直径Dy：75.1μm、厚度Tz：15.0μm。
〈比较例1〉
除了将第一循环的FAB形成工序中的施加电流I1和第二循环以后的FAB形成工序的施加电流I2设定为相同之外，使用与实施例1相同的半导体芯片以及引脚框，通过与实施例1相同的步骤以及相同条件进行了引线焊接。
对如以上那样形成的各焊盘接合部的基部的直径Dx、Dy(X以及Y方向上的直径)以及基部的厚度Tz(Z方向上的高度)进行了测定。下表5表示所测定的Dx、Dy以及Tz的值。此外，根据Dx、Dy以及Tz，计算出各基部的体积V相对于所有基部的体积V的平均的偏差。表5示出结果。
此外，图50(a)表示基部的直径Dx以及Dy的分布。此外，图50(b)表示基部的厚度Tz的分布。此外，在图50(a)以及图50(b)中，以■所示的绘标是第一循环所形成的基部的直径或厚度，第二循环所形成的基部的直径或厚度与实施例1相同。
并且，第一循环的基部的Dx、Dy以及Tz是直径Dx：71.0μm、直径Dy：71.5μm、厚度Tz：13.5μm，确认出小于实施例1中的第一循环的基部的直径以及厚度。
〈实施例2〉
除了使用具有48个电极引脚的引脚框以及具有48个电极焊盘的半导体芯片之外，通过与实施例1相同的步骤以及相同条件进行了引线焊接。
对如以上那样形成的各焊盘接合部的基部的直径Dx、Dy(X以及Y方向上的直径)以及基部的厚度Tz(Z方向上的高度)进行了测定。下表2表示所测定的Dx、Dy以及Tz的值。此外，根据Dx、Dy以及Tz，计算出各基部的体积V相对于所有基部的体积V的平均的偏差。表2示出结果。
此外，图51(a)表示基部的直径Dx以及Dy的分布。此外，图51(b)表示基部的厚度Tz的分布。在图51(a)以及图51(b)中，以◆所示的绘标是第一循环所形成的基部的直径或厚度，以◇所示的绘标是在第二循环以后所形成的基部的直径或厚度。
并且，在计算出第二循环以后的基部的Dx、Dy以及Tz的平均值之时，是直径Dx：75.0μm、直径Dy：76.8μm、厚度Tz：16.7μm。相对于此，第一循环的基部的Dx、Dy以及Tz是直径Dx：75.2μm、直径Dy：77.1μm、厚度Tz：16.9μm。
〈比较例2〉
除了将第一循环的FAB形成工序中的施加时间t1和第二循环以后的FAB形成工序的施加电流t2设定为相同之外，使用与实施例2相同的半导体芯片以及引脚框，通过与实施例2相同的步骤以及相同条件进行了引线焊接。
对如以上那样形成的各焊盘接合部的基部的直径Dx、Dy(X以及Y方向上的直径)以及基部的厚度Tz(Z方向上的高度)进行了测定。下表5表示所测定的Dx、Dy以及Tz的值。此外，根据Dx、Dy以及Tz，计算出各基部的体积V相对于所有基部的体积V的平均的偏差。表5示出结果。
此外，图51(a)表示基部的直径Dx以及Dy的分布。此外，图51(b)表示基部的厚度Tz的分布。此外，在图51(a)以及图51(b)中，以■所示的绘标是第一循环所形成的基部的直径或厚度，第二循环所形成的基部的直径或厚度与实施例2相同。
并且，第一循环的基部的Dx、Dy以及Tz是直径Dx：72.0μm、直径Dy：72.5μm、厚度Tz：14.0μm，确认出小于实施例2中的第一循环的基部的直径以及厚度。
〈实施例3〉
除了使用具有44个电极引脚的引脚框以及具有44个电极焊盘的半导体芯片之外，通过与实施例1相同的步骤以及相同条件进行了引线焊接。
对如以上那样形成的各焊盘接合部的基部的直径Dx、Dy(X以及Y方向上的直径)以及基部的厚度Tz(Z方向上的高度)进行了测定。下表3表示所测定的Dx、Dy以及Tz的值。此外，根据Dx、Dy以及Tz，计算出各基部的体积V相对于所有基部的体积V的平均的偏差。表3示出结果。
此外，图52(a)表示基部的直径Dx以及Dy的分布。此外，图52(b)表示基部的厚度Tz的分布。在图52(a)以及图52(b)中，以◆所示的绘标是第一循环所形成的基部的直径或厚度，以◇所示的绘标是在第二循环以后所形成的基部的直径或厚度。
并且，在计算出第二循环以后的基部的Dx、Dy以及Tz的平均值之时，是直径Dx：74.7μm、直径Dy：77.3μm、厚度Tz：16.5μm。相对于此，第一循环的基部的Dx、Dy以及Tz是直径Dx：74.9μm、直径Dy：77.6μm、厚度Tz：16.7μm。
〈比较例3〉
除了将第一循环的FAB形成工序中的施加时间t1和第二循环以后的FAB形成工序的施加电流t2设定为相同以外，使用与实施例3相同的半导体芯片以及引脚框，通过与实施例3相同的步骤以及相同条件进行了引线焊接。
对如以上那样形成的各焊盘接合部的基部的直径Dx、Dy(X以及Y方向上的直径)以及基部的厚度Tz(Z方向上的高度)进行了测定。下表6表示所测定的Dx、Dy以及Tz的值。此外，根据Dx、Dy以及Tz，计算出各基部的体积V相对于所有基部的体积V的平均的偏差。表6示出结果。
此外，图52(a)表示基部的直径Dx以及Dy的分布。此外，图52(b)表示基部的厚度Tz的分布。此外，在图52(a)以及图52(b)中，以■所示的绘标是第一循环所形成的基部的直径或厚度，第二循环所形成的基部的直径或厚度与实施3相同。
并且，第一循环的基部的Dx、Dy以及Tz是直径Dx：71.0μm、直径Dy：73.0μm、厚度Tz：13.5μm，确认出小于实施例3中的第一循环的基部的直径以及厚度。
〈实施例4〉
除了使用具有20个电极引脚的引脚框以及具有20个电极焊盘的半导体芯片之外，通过与实施例1相同的步骤以及相同条件进行了引线焊接。
对如以上那样形成的各焊盘接合部的基部的直径Dx、Dy(X以及Y方向上的直径)以及基部的厚度Tz(Z方向上的高度)进行了测定。下表3表示所测定的Dx、Dy以及Tz的值。此外，根据Dx、Dy以及Tz，计算出各基部的体积V相对于所有基部的体积V的平均的偏差。表3示出结果。
此外，图53(a)表示基部的直径Dx以及Dy的分布。此外，图53(b)表示基部的厚度Tz的分布。在图53(a)以及图53(b)中，以◆所示的绘标是第一循环所形成的基部的直径或厚度，以◇所示的绘标是在第二循环以后所形成的基部的直径或厚度。
并且，在计算出第二循环以后的基部的Dx、Dy以及Tz的平均值之时，是直径Dx：75.2μm、直径Dy：77.7μm、厚度Tz：17.6μm。相对于此，第一循环的基部的Dx、Dy以及Tz是直径Dx：75.3μm、直径Dy：77.9μm、厚度Tz：17.8μm。
〈比较例4〉
除了将第一循环的FAB形成工序中的施加时间t1和第二循环以后的FAB形成工序的施加电流t2设定为相同之外，使用与实施例4相同的半导体芯片以及引脚框，通过与实施例4相同的步骤以及相同条件进行了引线焊接。
对如以上那样形成的各焊盘接合部的基部的直径Dx、Dy(X以及Y方向上的直径)以及基部的厚度Tz(Z方向上的高度)进行了测定。下表6表示所测定的Dx、Dy以及Tz的值。此外，根据Dx、Dy以及Tz，计算出各基部的体积V相对于所有基部的体积V的平均的偏差。表6示出结果。
此外，图53(a)表示基部的直径Dx以及Dy的分布。此外，图53(b)表示基部的厚度Tz的分布。此外，在图53(a)以及图53(b)中，以■所示的绘标是第一循环所形成的基部的直径或厚度，第二循环所形成的基部的直径或厚度与实施例4相同。
并且，第一循环的基部的Dx、Dy以及Tz是直径Dx：73.5μm、直径Dy：75.0μm、厚度Tz：14.5μm，确认出小于实施例4中的第一循环的基部的直径以及厚度。
〈实施例5〉
除了使用具有20个电极引脚的引脚框以及具有20个电极焊盘的半导体芯片(与实施例4不同的芯片)之外，通过与实施例1相同的步骤以及相同条件进行了引线焊接。
对如以上那样形成的各焊盘接合部的基部的直径Dx、Dy(X以及Y方向上的直径)以及基部的厚度Tz(Z方向上的高度)进行了测定。下表4表示所测定的Dx、Dy以及Tz的值。此外，根据Dx、Dy以及Tz，计算出各基部的体积V相对于所有基部的体积V的平均的偏差。表4示出结果。
此外，图54(a)表示基部的直径Dx以及Dy的分布。此外，图54(b)表示基部的厚度Tz的分布。在图54(a)以及图54(b)中，以◆所示的绘标是第一循环所形成的基部的直径或厚度，以◇所示的绘标是在第二循环以后所形成的基部的直径或厚度。
并且，在计算出第二循环以后的基部的Dx、Dy以及Tz的平均值之时，是直径Dx：76.1μm、直径Dy：77.8μm、厚度Tz：17.7μm。相对于此，第一循环的基部的Dx、Dy以及Tz是直径Dx：76.4μm、直径Dy：78.0μm、厚度Tz：17.9μm。
〈比较例5〉
除了将第一循环的FAB形成工序中的施加时间t1和第二循环以后的FAB形成工序的施加电流t2设定为相同之外，使用与实施例5相同的半导体芯片以及引脚框，通过与实施例5相同的步骤以及相同条件进行了引线焊接。
对如以上那样形成的各焊盘接合部的基部的直径Dx、Dy(X以及Y方向上的直径)以及基部的厚度Tz(Z方向上的高度)进行了测定。下表7表示所测定的Dx、Dy以及Tz的值。此外，根据Dx、Dy以及Tz，计算出各基部的体积V相对于所有基部的体积V的平均的偏差。表7示出结果。
此外，图54(a)表示基部的直径Dx以及Dy的分布。此外，图54(b)表示基部的厚度Tz的分布。此外，在图54(a)以及图54(b)中，以■所示的绘标是第一循环所形成的基部的直径或厚度，第二循环所形成的基部的直径或厚度与实施例5相同。
并且，第一循环的基部的Dx、Dy以及Tz是直径Dx：72.0μm、直径Dy：74.5μm、厚度Tz：15.5μm，确认出小于实施例5中的第一循环的基部的直径以及厚度。
[表2]
表2
实施例1
实施例2
[表3]
表3
实施例3
实施例4
[表4]
表4
实施例5
[表5]
表5
比较例1
比较例2
[表6]
表6
比较例3
比较例4
[表7]
表7
比较例5
〈实施例6～9以及比较例6〉
除了使用具有44个电极引脚的引脚框以及具有44个电极焊盘的半导体芯片，通过与实施例1相同的步骤以及相同条件进行了引线焊接。而且，实施例6～9以及比较例6中的第一循环的FAB形成工序中的施加能量E1与第二循环以后的FAB形成工序中的施加能量E2的关系，如以下所示。
实施例6：E1＝E2×104(％)/100
实施例7：E1＝E2×108(％)/100
实施例8：E1＝E2×112(％)/100
实施例9：E1＝E2×116(％)/100
比较例6：E1＝E2×100(％)/100
图55表示实施例6～9以及比较例6中的第一循环所形成的基部的X以及Y方向上的直径、以及第二循环以后所形成的基部的X以及Y方向上的直径。而且，针对第二循环以后的基部的直径，表示平均值。
实施例6～9以及比较例6中的基部的直径，如以下所示。
实施例6X方向Dx：73.0μm Y方向Dy：75.0μm
实施例7X方向Dx：75.8μm Y方向Dy：76.8μm
实施例8X方向Dx：75.4μm Y方向Dy：78.0μm
实施例9X方向Dx：76.5μm Y方向Dy：79.1μm
比较例6X方向Dx：72.2μm Y方向Dy：73.4μm
第二循环以后(实施例6～9以及比较例6共通)
X方向Dx：75.2μm Y方向Dy：77.1μm
根据上述，在实施例6～9中，第一循环的基部的直径在X以及Y方向的任一方向上，均在第二循环以后的基部的直径的±1μm以内的范围内。另一方面，在比较例6中，第一循环的基部的直径，在X以及Y方向的任一方向上，在第二循环以后的基部的直径的±1.5μm以上。
〈第七实施方式 图56～图68〉
通过该第七实施方式的公开，除了能解决所述的“发明所要解决的技术问题”所记载的技术问题，还能够解决如下所述的针对第七背景技术的第七技术问题。
(1)第七背景技术 在典型的半导体装置中，在芯片焊盘上配置有半导体芯片，通过由Au(金)构成的引线连接了半导体芯片和配置在芯片焊盘周围的引脚。具体而言，在半导体芯片的表面上配置有由Al(铝)构成的焊盘。并且，在该焊盘的表面与引脚的表面之间，以画出拱形状的圈的方式架设有由Au构成的引线。
在架设引线时(引线接合时)，在引线接合器的毛细管中所保持的引线的顶端形成FAB(Free Air Ball)，该FAB与焊盘的表面抵接。此时，由毛细管向焊盘以规定的载重按压FAB，并且向设置在毛细管的超声波振子供给规定的驱动电流，对FAB赋予超声波振动。其结果是，FAB在焊盘的表面一边被摩擦一边被按压，实现引线与焊盘表面的接合。之后，向引脚移动毛细管。然后，在引脚的表面上按压引线，对引线赋予超声波振动并扯断引线。由此，在焊盘的表面与引脚的表面之间，架设引线。
在毛细管中具有：当FAB与焊盘接合时，作为与焊盘对置的面的面的外径(T尺寸)相对较大且连接于表面的侧面与毛细管的中心轴线所形成的角度相对较大的标准型毛细管；和表面的外形相对较小且连接于表面的侧面与毛细管的中心轴线所形成的角度相对较小的瓶颈型毛细管。
(2)第七技术问题
最近，市场中半导体装置的价格竞争不断激化，要求半导体装置的成本进一步降低。作为成本降低策略之一，正在研究由价格低的Cu(铜)构成的引线(铜线)来代替由昂贵的Au构成的引线(金线)。
然而，在铜线的顶端所形成的FAB比在金线的顶端形成的FAB硬，难以变形，因此，与在金线的顶端所形成的FAB相比，难以设定能够实现对焊盘的良好接合的条件。
对于金线的顶端所形成的FAB而言，若其尺寸相同，则与在引线接合中所使用的毛细管是标准型毛细管还是瓶颈型毛细管无关，会以相同大小的载重以及超声波振子的驱动电流与焊盘良好地接合。然而，对于铜线的顶端所形成的FAB而言，即使当引线接合所使用的毛细管是标准型毛细管时，已知能够实现对焊盘的良好接合的载重以及超声波振子的驱动电流，若将毛细管变更为瓶颈型，则以该大小的载重以及超声波振子的驱动电流，无法实现对焊盘的良好接合。
即，该第七实施方式的发明，其第七个目的在于，提供一种即使引线接合所使用的毛细管从标准型毛细管被变更为瓶颈型毛细管，也能够简单地设定施加给FAB的载重以及对毛细管设定的超声波振子的驱动电流的大小，能够实现铜线与焊盘的良好的接合的引线接合的方法。
(3)具体实施方式的公开
图56是本发明的第七实施方式的半导体装置的示意性剖视图。图57是图56所示的半导体装置的示意性仰视图。
半导体装置1G是采用QFN(Quad Flat Non-leaded)的半导体装置，具有将半导体芯片2G与芯片焊盘3G、引脚4G以及铜线5G一起用树脂封装6G密封的构造。半导体装置1G(树脂封装6G)的外形是扁平的长方体形状。
在本实施方式中，半导体装置1G的外形是平面形状为4mm角的正方形状且厚度为0.85mm的六面体，以下列举的半导体装置1G的各部的尺寸是半导体装置1G具有该外形尺寸的情况的一个示例。
半导体芯片2G以俯视观察时形成2.3mm的正方形状。半导体芯片2G的厚度是0.23mm。在半导体芯片2G的表面的周边部配置有多个焊盘7G。各焊盘7G与置入半导体芯片2G的电路电连接。在半导体芯片2G的背面，形成有由Au、Ni(镍)、Ag(银)等金属层构成的背面金属8G。
芯片焊盘3G以及引脚4G，通过打通金属薄板(例如，铜薄板)而形成。该金属薄板(芯片焊盘3G以及引脚4G)的厚度是0.2mm。在芯片焊盘3G以及引脚4G的表面，形成有由Ag构成的镀层9G。
芯片焊盘3G以俯视观察时形成2.7mm的正方形状，且以各侧面与半导体装置1G的侧面呈平行的方式被配置在半导体装置1G的中央部。
在芯片焊盘3G的背面的周边部，通过从背面侧的压扁加工，在其整周形成截面大致1/4椭圆形状的凹陷。并且，在该凹陷中，置入了树脂封装6G。由此，芯片焊盘3G的周边部从其上下被树脂封装6G夹着，防止了从芯片焊盘3G的树脂封装6G脱落(防脱落)。
此外，芯片焊盘3G的背面，除了其周边部(截面大致1/4椭圆形状凹陷的部分)之外，从树脂封装6G的表面露出。
引脚4G在与芯片焊盘3G的各侧面对置的位置上，各被设置相同个数(例如，9个)。在与芯片焊盘3G的侧面对置的各位置上，引脚4G沿与其对置的侧面正交的方向延伸，且在与该侧面平行的方向上隔开等间隔地被配置。引脚4G的长边方向的长度是0.45mm。此外，芯片焊盘3G与引脚4G之间的间隔是0.2mm。
在引脚4G的背面的芯片焊盘3G侧的端部，通过从背面侧的压扁加工，形成截面大致1/4椭圆形状的凹陷。并且，在该凹陷中，置入了树脂封装6G。由此，引脚4G的芯片焊盘3G侧的端部从上下被树脂封装6G夹着，防止了引脚4G的树脂封装6G的脱落(防脱落)。
引脚4G的背面，除了芯片焊盘3G侧的端部(截面大致1/4椭圆形状凹陷的部分)之外，从树脂封装6G的背面露出。此外，引脚4G的与芯片焊盘3G侧相反侧的侧面，从树脂封装6G的侧面露出。
在芯片焊盘3G以及引脚4G的背面的从树脂封装6G露出的部分，形成有由焊锡构成的镀层10G。
然后，半导体芯片2G以将配置有焊盘7G的表面朝向上方的状态，使其背面借助接合件11G，与芯片焊盘3G的表面(镀层10G)接合。在接合件11G中，例如使用焊锡膏。接合件11G的厚度是0.02mm。
而且，在不需要半导体芯片2G与芯片焊盘3G的电连接时，也可以省略背面金属8G，而借助由银膏等绝缘性焊膏构成的接合件，将半导体芯片2G的背面与芯片焊盘3G的表面接合。此时，半导体芯片2G的平面尺寸成为2.33mm角。此外，也可以省略芯片焊盘3G的表面上的镀层9G。
铜线5G，例如由纯度99.99％以上的铜构成。铜线5G的一端与半导体芯片2G的焊盘7G接合。铜线5G的另一端与引脚4G的表面接合。而且，铜线5G在半导体芯片2G与引脚4G之间，架设为拱形状的圈。该铜线5G的环的顶部与半导体芯片2G的表面的高低差是0.16mm。
并且，在该半导体装置1G中，与所述第一实施方式相同，半导体芯片2G的表面整体、芯片焊盘3G的表面和侧面整体、引脚4G的表面整体、以及铜线5G整体被呈一体的非透水绝缘膜18G覆盖。
图58是图56所示的用虚线包围的部分的放大图。
焊盘7G由含Al的金属构成且形成在半导体芯片2G的最上层的层间绝缘膜12G上。在层间绝缘膜12G上，形成有表面保护膜13G。焊盘7G，其周边部被表面保护膜13G覆盖，中央部通过形成在表面保护膜13G上的焊盘开口14G而露出。
铜线5G与从表面保护膜13G露出的焊盘7G的中央部接合。铜线5G，如下所述，在其顶端形成FAB，且通过将FAB按压于焊盘7G而被接合。此时，由于FAB发生变形，因此在铜线5G上的与焊盘7G的接合部分形成圆糕形状的第一焊球部15G。此外，在第一焊球部15G的周围，通过焊盘7G的材料从第一焊球部15G的下方慢慢凸出，从而以不从焊盘7G的表面显著浮出的方式形成凸出部16G。
例如，铜线5G的线径是25μm时，第一焊球部15G的目标直径(第一焊球部15G的设计上的直径)是74～76μm，第一焊球部15G的目标厚度(第一焊球部15G的设计上的厚度)是17～18μm。
图59A～图59D是用于说明本发明的一实施方式的引线接合方法的示意性剖视图。
铜线5G，以芯片焊盘3G以及引脚4G与包围它们的框(未图示)连接的状态，即以芯片焊盘3G以及引脚4G形成引脚框的状态，通过引线接合器，被架设在半导体芯片2G与引脚4G之间。
在引线接合器中具有毛细管C。毛细管C，如图59A所示，呈在中心轴线上形成了引线插通孔41G的大致圆筒形状，铜线5G插通了引线插通孔41G，且从引线插通孔41G的顶端(下端)被送出。
在毛细管C的顶端部，在引线插通孔41G的下方，形成有与引线插通孔41G连通的圆锥台形状的倒角42G。此外，毛细管C的顶端部，具有在倒角42G的下端缘连续且在铜线5G与焊盘7G以及引脚4G的接合时(引线接合时)与焊盘7G以及引脚4G对置的面的面43G。面43G，相对于与毛细管C的中心轴线正交的平面，外侧向上缓缓倾斜。
首先，如图59A所示，使毛细管C移动到焊盘7G的正上方。接着，在铜线5G的顶端位于倒角42G的状态下，通过对铜线5G的顶端部施加电流，在其顶端部形成FAB44。电流的值以及施加时间根据铜线5G的线径以及FAB44的目标直径(FAB44的设计上的直径)被适当设定。FAB44的一部分，从倒角42G向其下方露出。
之后，如图59B所示，使毛细管C朝向焊盘7G下降，通过毛细管C向焊盘7G按压FAB44。此时，由毛细管C向FAB44施加载重，并对FAB44赋予由设置于毛细管C中的超声波振子(未图示)振荡所引发的超声波振动。
图60是表示在FAB接合于焊盘接合时施加于FAB的载重以及施加给超声波振子的驱动电流的时间变化的曲线图。
例如，如图60所示，从FAB44与焊盘7G抵接的时刻T1起到经过了规定时间(例如，3msec)的时刻T2的期间，从毛细管C对FAB44施加相对较大的初始载重P1。在时刻T2以后，从毛细管施加给FAB44的载重下降，对FAB44施加相对较小的载重P2(例如，30g)。直到毛细管C被提升的时刻T4为止，持续施加该载重P2。
而且，初始载重P1是根据将第一焊球部15G针对焊盘7G的目标接合面积(第一焊球部15G针对焊盘7G的设计上的接合面积)乘以一定的系数(初始载重P1的单位为g、接合面积的单位为mm2时，例如，28786)后得到的值而设定的。在本实施方式中，第一焊球部15G针对焊盘7G的目标接合面积被设为0.00430mm2，初始载重P1被设定为130g。
当使用标准型毛细管作为毛细管C时，从FAB44与焊盘7G抵接的时刻T1之前起，对超声波振子施加值U1的驱动电流。驱动电流值U1例如是15mA。于是，若FAB44与焊盘7G抵接，则在从此时的时刻T1至时刻T3的期间，施加给超声波振子的驱动电流的值以一定的变化率(单调地)从值U1上升至值U2。驱动电流值U2例如是90mA。时刻T3以后，直至时刻T4为止，对超声波振子持续施加值U2的驱动电流。
标准型毛细管呈如图61所示的形状，且具有如下的尺寸。作为倒角42G的下端缘的直径的CD尺寸是66μm(0.066mm)。作为面43G的外径的T尺寸是178μm(0.178mm)。在以含中心轴线的平面截断了毛细管C的截面(图61所示的截面)中，作为沿倒角42G的侧面延伸的两条直线所成的角度的倒角角度是90°。作为面43G相对于与毛细管C的中心轴线正交的平面所成的角度的面角度FA是8°。在以含中心轴线的平面截断了毛细管C的截面中，从毛细管C的侧面的面43G的上端向上方进一步延伸的部分与中心轴线所成的角度CA是20°。
另一方面，当使用瓶颈型毛细管作为毛细管C时，如图60所示，从FAB44与焊盘7G抵接的时刻T1之前起，对超声波振子施加值U1的1.4倍的值驱动电流。并且，若FAB44与焊盘7G抵接，则在从此时的时刻T1至时刻T3的期间，施加于超声波振子的驱动电流的值以一定的变化率(单调地)从值U1上升至值U2的1.4倍的值。时刻T3以后，直至时刻T4为止，对超声波振子持续施加值U2的1.4倍的值的驱动电流。
标准型毛细管呈如图62所示的形状，且具有如下的尺寸。作为倒角42G的下端缘的直径的CD尺寸是66μm(0.066mm)。作为面43G的外径的T尺寸是178μm(0.178mm)。在以含中心轴线的平面截断了毛细管C的截面(图62所示的截面)中，作为沿倒角42G的侧面延伸的两条直线所成的角度的倒角角度是90°。作为面43G相对于与毛细管C的中心轴线正交的平面所成的角度的面角度FA是8°。在以含中心轴线的平面截断了毛细管C的截面中，从毛细管C的侧面的面43G的上端向上方进一步延伸的部分与中心轴线所成的角度CA是10°。
其结果是，FAB44沿毛细管C的倒角42G以及面43G的形状而变形，如图58所示，在焊盘7G上，形成圆糕形状的第一焊球部15G，并且在其周围形成凸出部16G。由此，实现铜线5G与焊盘7G的接合(第一接合)。
当从时刻T1经过预定的接合时间而到达时刻T4时，毛细管C从焊盘7G的上方离开。之后，毛细管C朝向引脚4G的表面向斜下方移动。然后，如图59C所示，对超声波振子施加驱动电流，对毛细管C赋予超声波振动，并通过毛细管C向引脚4G的表面按压铜线5G，而后扯断。由此，在引脚4G的表面上，形成由铜线5G的另一端构成的侧视锲状的针脚部，实现引脚4G与铜线的接合(第二接合)。
之后，将其它焊盘7G以及与其对应的引脚4G作为对象，进行图59A～图59C所示的工序。然后，通过反复进行图59A～图59C所示的工序，如图59D所示，在半导体芯片2G的所有焊盘7G与引脚4G之间架设铜线5G。在所有的引线接合结束后，通过与图4D相同的方法，形成非透水绝缘膜18G。
如上所述，当形成于铜线5G的顶端的FAB44与焊盘7G抵接后，通过毛细管C对FAB44施加载重。此外，对设置在毛细管C的超声波振子施加驱动电流。因此，由于载重使FAB44变形，并通过从超声波振子传输的超声波振动而使FAB44与焊盘7G摩擦。其结果是，实现FAB44与焊盘7G的接合。
并且，当使用瓶颈型毛细管作为毛细管C时，施加在超声波振子的驱动电流的值被设定为：使用标准型毛细管作为毛细管C时的驱动电流的值U1、U2的1.4倍的值。由此，即使毛细管C从标准型毛细管变更为瓶颈型毛细管，也能够简单并恰当地设定载重以及超声波振子的驱动电流的大小，实现铜线5G与焊盘7G的良好的接合。
FAB44抵接到焊盘7G后，施加于超声波振子的驱动电流的值以一定的变化率递增。另一方面，通过对FAB44施加载重，FAB44以被压扁的方式变形，FAB44与焊盘7G的抵接部分的面积递增。由此，从超声波振子传递给FAB44的超声波中的能量递增，此外，与焊盘7G摩擦的FAB44的面积递增。其结果是，能够在第一焊球部15G的中央部的下方，抑制由于向FAB44传递的超声波振动的能量激增而引起的对焊盘7G以及焊盘7G的下层产生的损伤，且直至第一焊球部15G的与焊盘7G的接合面的周边部为止获得与焊盘7G良好接合的状态。
此外，从FAB44抵接到焊盘7G之前起，对超声波振子施加驱动电流。因此，从FAB44与焊盘7G抵接的瞬间起，向FAB44与焊盘7G的接触部分传递超声波振动，该抵接部分与焊盘7G摩擦。其结果是，能够获得第一焊球部15G的与焊盘7G的接合面的中央部(FAB44与焊盘7G开始抵接的部分)与焊盘7G良好接合的状态。
〈接合状态确认试验〉
1.试验1
使用图61所示的标准型毛细管作为毛细管C。在焊盘7G的上方配置毛细管C，并在线径30μm的铜线5G的顶端形成了62μm的FAB44。然后，使毛细管C朝向焊盘7G下降，将FAB44按压至焊盘7G，在焊盘7G上形成了第一焊球部15G。第一焊球部15G的目标直径是76μm，第一焊球部15G的目标厚度是18μm。
此时，FAB44抵接到焊盘7G之后的3msec期间，由毛细管C对FAB44施加130g的初始载重，在经过了该3msec的时刻，将施加给FAB44的载重下降到30g，且经9msec保持了对FAB44施加30g载重的状态。之后，使毛细管C上升。
此外，从FAB44与焊盘7G抵接之前起，对设置在毛细管C的超声波振子施加15mA的驱动电流，并在FAB44与焊盘7G抵接之后，在3.6msec间使施加于超声波振子的驱动电流的值以一定变化率从15mA上升到90mA，且经直至毛细管上升为止的8.4msec保持了对超声波振子施加90mA的驱动电流的状态。
图63表示通过SEM(Scanning Electron Microscope：扫描型电子显微镜)拍摄第一焊球部15G的附近而得到的SEM图像。
2.试验2
使用图62所示的瓶颈型毛细管作为毛细管C。在焊盘7G的上方配置毛细管C，并在线径30μm的铜线5G的顶端形成59μm的FAB44。然后，使毛细管C朝向焊盘7G下降，将FAB44按压至焊盘7G，在焊盘7G上形成了第一焊球部15G。第一焊球部15G的目标直径是74μm，第一焊球部15G的目标厚度是17μm。
此时，在FAB44抵接到焊盘7G之后的3msec期间，由毛细管C对FAB44施加130g的初始载重，在经过了该3msec的时刻，将施加给FAB44的载重下降到30g，且经9msec保持了对FAB44施加30g载重的状态。之后，使毛细管C上升。
此外，从FAB44抵接焊盘7G之前起，对设置于毛细管C的超声波振子施加18mA(15mA×1.2)的驱动电流，并在FAB44与焊盘7G抵接之后，在3.6msec期间使施加于超声波振子的驱动电流的值以一定变化率从18mA上升到108mA(90mA×1.2)，且经直至毛细管上升为止的8.4msec保持了对超声波振子施加108mA的驱动电流的状态。
图64表示第一焊球部15G的附近的SEM图像。
3.试验3
使用图62所示的瓶颈型毛细管作为毛细管C。在焊盘7G的上方配置毛细管C，并在线径30μm的铜线5G的顶端形成59μm的FAB44。然后，使毛细管C朝向焊盘7G下降，将FAB44按压至焊盘7G，在焊盘7G上形成了第一焊球部15G。第一焊球部15G的目标直径是74μm，第一焊球部15G的目标厚度是17μm。
此时，在FAB44抵接到焊盘7G之后的3msec期间，由毛细管C对FAB44施加130g的初始载重，在经过了该3msec的时刻，将施加给FAB44的载重下降到30g，且经9msec保持了对FAB44施加30g载重的状态。之后，使毛细管C上升。
此外，从FAB44与焊盘7G抵接之前起，对设置于毛细管C的超声波振子施加19.5mA(15mA×1.3)的驱动电流，并在FAB44与焊盘7G抵接之后，在3.6msec期间使施加于超声波振子的驱动电流的值以一定变化率从19.5mA上升到117mA(90mA×1.3)，且经直至毛细管上升为止的8.4msec保持了对超声波振子施加117mA的驱动电流的状态。
图65表示第一焊球部15G的附近的SEM图像。
4.试验4
使用图62所示的瓶颈型毛细管作为毛细管C。在焊盘7G的上方配置毛细管C，并在线径30μm的铜线5G的顶端形成59μm的FAB44。然后，使毛细管C朝向焊盘7G下降，将FAB44按压至焊盘7G，在焊盘7G上形成了第一焊球部15G。第一焊球部15G的目标直径是74μm，第一焊球部15G的目标厚度是17μm。
此时，在FAB44抵接到焊盘7G之后的3msec期间，由毛细管C对FAB44施加130g的初始载重，在经过了该3msec的时刻，将施加给FAB44的载重下降到30g，且经9msec保持了对FAB44施加30g载重的状态。之后，使毛细管C上升。
此外，从FAB44与焊盘7G抵接之前起，对设置于毛细管C的超声波振子施加21mA(15mA×1.4)的驱动电流，并在FAB44与焊盘7G抵接之后，在3.6msec期间使施加于超声波振子的驱动电流的值以一定变化率从21mA上升到126mA(90mA×1.4)，且经直至毛细管上升为止的8.4msec保持了对超声波振子施加117mA的驱动电流的状态。
图66表示第一焊球部15G的附近的SEM图像。
5.试验5
使用图62所示的瓶颈型毛细管作为毛细管C。在焊盘7G的上方配置毛细管C，并在线径30μm的铜线5G的顶端形成59μm的FAB44。然后，使毛细管C朝向焊盘7G下降，将FAB44按压至焊盘7G，在焊盘7G上形成了第一焊球部15G。第一焊球部15G的目标直径是74μm，第一焊球部15G的目标厚度是17μm。
此时，在FAB44抵接到焊盘7G之后的3msec期间，由毛细管C对FAB44施加130g的初始载重，在经过了该3msec的时刻，将施加给FAB44的载重下降到30g，且经9msec保持了对FAB44施加30g载重的状态。之后，使毛细管C上升。
此外，从与FAB44抵接焊盘7G之前起，对设置于毛细管C的超声波振子施加22.5mA(15mA×1.5)的驱动电流，并在FAB44与焊盘7G抵接之后，在3.6msec期间使施加于超声波振子的驱动电流的值以一定变化率从22.5mA上升到135mA(90mA×1.5)，且经直至毛细管上升为止的8.4msec保持了对超声波振子施加117mA的驱动电流的状态。
图67表示第一焊球部15G的附近的SEM图像。
6.试验1～5的比较
试验1～5的任何一种情况，几乎都形成了具有如所希望的作为实现目标那样的直径以及厚度的第一焊球部15G。
若观察试验1的SEM图像，则可见：在第一焊球部15G的周围，凸出部16G以不从焊盘7G的表面浮出的状态的程度的大小凸出。
若观察比较试验1的SEM图像与试验2的SEM图像，则可见：试验2的凸出部16G的大小小于试验1的凸出部16G的大小。
若观察并比较试验1的SEM图像与试验3～5的SEM图像，则可见：试验1的凸出部16G的大小与试验3～5的凸出部16G的大小几乎相同，试验1的凸出部16G的形状与试验4的凸出部16G的形状特别相近。
因此，根据试验1～5的结果，确认出：当使用瓶颈型毛细管作为毛细管C时，若将施加给超声波振子的驱动电流的值设定为使用标准型毛细管作为毛细管C时的驱动电流的值1.3～1.5倍的值，则能够得到与使用标准型毛细管时相近的FAB44与焊盘7G的接合状态。此外，确认出：当使用瓶颈型毛细管作为毛细管C时，若将施加给超声波振子的驱动电流的值设定为使用标准型毛细管作为毛细管C时的驱动电流的值的1.4倍的值，则能够得到与使用标准型毛细管作为毛细管C时几乎相同的FAB44与焊盘7G的接合状态。
以上，虽然针对本发明的第七实施方式进行了说明，但该第七实施方式也可以如下进行变更。
例如，在半导体装置1G中，虽然采用了QFN，但本发明也能够应用于采用了SON(Small Outlined Non-leaded Package)等其它种类的无引脚封装的半导体装置的制造中。
此外，本发明并不局限于在一个面上形成有引脚的端面和树脂封装的侧面的所谓切割(singulation)型，而且能够应用于使用了引脚从树脂封装的侧面凸出的无引脚型的无引脚封装的半导体装置的制造。
而且，本发明也不局限于无引脚封装，也能够应用于使用了QFP(Quad FlatPackage：四侧引脚扁平封装)等具有因引脚从树脂封装凸出而形成的外部引脚(outterlead)的封装的半导体装置的制造。
此外，在上述实施方式中，虽然例示了焊线5G被非透水绝缘膜18G覆盖的方式，但只要至少实现用于解决所示第七技术问题的第七个目的，则如图68所示，也可以不设置非透水绝缘膜18G。
〈第八实施方式 图69～图73〉
通过该第八实施方式的公开，除了能够解决所述的“发明所要解决的技术问题”所记载的技术问题，还能够解决如下所述的针对第八背景技术的第八技术问题。
(1)第八背景技术 在典型的半导体装置中，在芯片焊盘上配置有半导体芯片，通过由Au(金)构成的引线(金线)来连接半导体芯片和配置在芯片焊盘周围的引脚。具体而言，在半导体芯片的表面上配置有由Al(铝)构成的焊盘。并且，在该焊盘的表面与引脚的表面之间，以画出拱形状的圈的方式架设有金线。
最近，市场中半导体装置的价格竞争不断激化，正要求半导体装置的成本进一步降低。作为成本降低策略之一，正在研究由价格低的Cu(铜)构成的引线(铜线)来代替高价的金线。
(2)第八技术问题
然而，当前，还未达到以铜线代替金线。这是因为铜线自身容易氧化，特别是铜线中的与焊盘的接合部(第一焊球部)容易氧化，因此，在用树脂封装来密封半导体芯片或铜线之后的耐湿性试验(例如，高速加温和加湿寿命试验(HAST：Highly Accelerated StressTest)或饱和蒸汽加压试验(PCT：Pressure Cooker Test)等)中，有时接合部会发生氧化，产生接合部的从焊盘的剥离(第一断开)。
即，该第八实施方式的发明，其第八个目的在于，提供一种能够使铜线中的与焊盘的接合部难以氧化，从而防止发生由该氧化所引起的接合部的从焊盘的剥离的半导体装置。
(1)具体实施方式的公开
图69是本发明的第八实施方式的半导体装置的示意性剖视图。
半导体装置1H是采用QFN(Quad Flat Non-leaded)的半导体装置，具有将半导体芯片2H与芯片焊盘3H、引脚4H以及铜线5H一起被树脂封装6H密封的构造。半导体装置1H(树脂封装6H)的外形，是扁平的长方体形状。
在本实施方式中，半导体装置1H的外形，是俯视形状为4mm角的正方形状、且厚度为0.85mm的六面体，以下列举的半导体装置1H的各部的尺寸，是半导体装置1H具有该外形尺寸的情况的一个示例。
半导体芯片2H以俯视观察时具有2.3mm的正方形状。半导体芯片2H的厚度是0.23mm。在半导体芯片2H的背面，形成有由Au、Ni(镍)、Ag(银)等金属层构成的背面金属7H。
芯片焊盘3H以及引脚4H，通过打通金属薄板(例如，铜薄板)而形成。该金属薄板(芯片焊盘3H以及引脚4H)的厚度是0.2mm。在芯片焊盘3H以及引脚4H的表面，形成有由Ag构成的镀层8H。
芯片焊盘3H以俯视观察时呈2.7mm的正方形状，且以各侧面呈与半导体装置1H的侧面平行的方式配置在半导体装置1H的中央部。
在芯片焊盘3H的背面的周边部，通过来自背面侧的压扁加工，在其整周形成截面大致1/4椭圆形状的凹陷。并且，在该凹陷中，置入了树脂封装6H。由此，芯片焊盘3H的周边部从其上下被树脂封装6H夹着，防止从芯片焊盘3H的树脂封装6H脱落(防脱落)。
此外，芯片焊盘3H的背面，除了其周边部(截面大致1/4椭圆形状凹陷的部分)之外，从树脂封装6H的背面露出。
引脚4H在与芯片焊盘3H的各侧面对置的位置上，各被设置相同个数(例如，9个)。在与芯片焊盘3H的侧面对置的各位置上，引脚4H沿与其对置的侧面正交的方向延伸，且在与该侧面平行的方向上隔开等间隔地被配置。引脚4H的长边方向的长度是0.45mm。此外，芯片焊盘3H与引脚4H之间的间隔是0.2mm。
在引脚4H的背面的芯片焊盘3H侧的端部，通过从背面侧的压扁加工，形成了截面大致1/4椭圆形状的凹陷。并且，在该凹陷中，置入了树脂封装6H。由此，引脚4H的芯片焊盘3H侧的端部从上下被树脂封装6H夹着，防止引脚4H的树脂封装6H的脱落(防脱落)。
引脚4G的背面，除了芯片焊盘3H侧的端部(截面大致1/4椭圆形状凹陷的部分)之外，从树脂封装6H的背面露出。此外，与引脚4H的芯片焊盘3H侧相反侧的侧面，从树脂封装6H的侧面露出。
在芯片焊盘3H以及引脚4H的背面上的从树脂封装6H露出的部分，形成有由焊锡构成的镀层9H。
然后，半导体芯片2H以将表面朝向上方的状态，其背面借助接合件10H，与芯片焊盘3H的表面(镀层9H)接合。在接合件10H中，例如使用焊锡膏。接合件10H的厚度是0.02mm。
而且，在不需要半导体芯片2H与芯片焊盘3H的电连接时，也可以省略背面金属7H，而在芯片焊盘2H的表面借助由银膏等绝缘性焊膏构成的接合件来接合半导体芯片3H的背面。此时，半导体芯片2H的平面尺寸成为2.3mm角。此外，也可以省略芯片焊盘3H的表面上的镀层8H。
铜线5H的一端，与表面半导体芯片2H的表面接合。铜线5H的另一端，与引脚4H的表面接合。而且，铜线5H在半导体芯片2H与引脚4H之间，架设为呈拱形状的圈。该铜线5H的环的顶部与半导体芯片2H的表面的高低差是0.16mm。
并且，在该半导体装置1H中，与所述第一实施方式相同，半导体芯片2H的表面整体、芯片焊盘3H的表面和侧面整体、引脚4H的表面整体、以及铜线5H整体被呈一体的非透水绝缘膜18H覆盖。
图70是焊盘以及与铜线中的焊盘的接合部的示意性剖视图。
半导体芯片2H具有硅基板等的半导体基板(未图示)。在半导体基板上，层叠有多个层间绝缘膜21H、22H。在最上层的层间绝缘膜21H与其下层的层间绝缘膜22H之间，形成有多个布线23H。布线23H由含Al的金属构成。
在层间绝缘膜21H中，在半导体芯片2H的表面的周边部，形成有使各布线23H的一部分露出的开口24H。并且，在经布线23H的开口24H而露出的部分上，形成有焊盘25H。焊盘25H由Zn构成，通过溅射而形成。焊盘25H，将开口24H填满，且其周边部置于层间绝缘膜21H上。焊盘25H的厚度，在层间绝缘膜21H上是(0.7～2.8μm)。
在布线23H与焊盘25H之间，形成有阻绝膜26H。阻绝膜26H具有以下构造：从布线23H侧按照由Ti构成的Ti层以及由TiN构成的TiN层这样的顺序进行层叠。
而且，在图70中，仅表示一个布线23H、开口24H以及焊盘25H。
在半导体芯片2H的最表面上，形成有表面保护膜27H。表面保护膜27H，例如由氮化硅(SiN)构成。在表面保护膜27H中，在与焊盘25H对置的位置上，形成有用于使焊盘25H的表面的中央部露出的焊盘开口28H。
铜线5H，例如由纯度是99.99％以上的Cu构成。铜线5H与从表面保护膜27H露出的焊盘25H的中央部接合。铜线5H，在其顶端形成FAB，通过将FAB按压至焊盘25H来进行接合。此时，由于FAB发生变形，铜线5H中的与焊盘25H的接合部(第一焊球部)29成为圆糕形状。然后，在树脂封装6H的形成后的热老化(aging)时，至少在接合部29H的下部以及焊盘25H中的与接合部29H对置的部分(图70以虚线包围的部分)中，铜线5H所含的Cu与焊盘25H所含的Zn共晶结合，形成Cu与Zn的合金(黄铜)。热老化是用于使树脂封装6H稳定的处理，是在一定温度下经一定时间放置半导体装置1H的处理。
而且，焊盘25H以及接合部29H的整体有时进行Zn-Cu合金化。例如，若在175℃的温度下经6小时进行热老化，则焊盘25H的最大厚度(布线23H上的厚度)即使是10μm，焊盘25H以及接合部29H的整体也进行Zn-Cu合金化。
如上所述，铜线5H的接合部29H由Zn-Cu合金构成。因此，接合部29H难以氧化。因此，能够防止发生由氧化所引起的接合部29H的从焊盘25H的剥离。
此外，在布线23H与焊盘25H之间，介入了具有从布线23H侧按照由Ti构成的Ti层以及由TiN构成的TiN层这样的顺序进行层叠的的构造的阻绝膜26H。通过介入该阻绝膜26H，能够防止布线23H所含的Al与焊盘25H所含的Zn的共晶结合。
图71是其它构造中的焊盘以及铜线中的与焊盘接合部的示意性的剖视图。在图71中，对相当于图70所示的各部的部分，赋予与对这些各部赋予的参照符号相同的参照符号。然后，以下针对图71所示的构造，以与图70所示的构造的不同点为中心进行说明，省略针对与图70所示的各部赋予相同的参照符号的部分的说明。
在经布线23H的开口24H而露出的部分上，形成有焊盘31H。焊盘31H具有：焊盘主体部32H；和形成在焊盘主体部32H的表面的Zn层33H。
焊盘主体部32H，由Al构成，且通过电解电镀形成。焊盘主体部32H将开口24H填满，且其周边部置于层间绝缘膜21H上。焊盘主体部32H的厚度，在层间绝缘膜21H上是(0.7～2.8μm)。此外，焊盘主体部32H与布线23H直接接触。
Zn层33H由Zn构成，且通过无电解电镀形成。Zn层33H，在表面保护膜27H上所形成的焊盘开口28H内，形成为覆盖焊盘主体部32H的从焊盘开口28H露出的部分。
在焊盘主体部32H与Zn层33H之间，形成有阻绝膜34H。阻绝膜34H，具有从主体部32H侧按照由Ti构成的Ti层以及由TiN构成的TiN层这样的顺序进行层叠的构造。
铜线5H，例如由纯度是99.99％以上的Cu构成。铜线5H与从表面保护膜27H露出的焊盘31H(Zn层33H)的中央部接合。铜线5H，在其顶端形成FAB，且通过将FAB按压至焊盘31H来进行接合。此时，由于FAB发生变形，铜线5H中的与焊盘31H的接合部(第一焊球部)29成为圆糕形状。然后，在树脂封装6H的形成后的热老化时，至少在接合部29H的下部以及焊盘31H中的Zn层33H上的与接合部29H对置的部分(图71以虚线包围的部分)，铜线5H所含的Cu与Zn层33H所含的Zn共晶结合，形成Cu与Zn的合金(黄铜)。
而且，Zn层33H以及接合部29H的整体有时进行Zn-Cu合金化。
在该构造中，铜线5H的接合部29H也由Zn-Cu合金构成。因此，接合部29H难以氧化。因此，能够防止发生由氧化所引起的接合部29H的从焊盘31H的剥离。
此外，在焊盘31H的焊盘主体部32H与Zn层33H之间，介入了具有从焊盘主体部32H侧按照由Ti构成的Ti层以及由TiN构成的TiN层这样的顺序进行层叠的构造的阻绝膜34H。通过介入该阻绝膜34H，能够防止焊盘主体部32H所含的Al与Zn层33H所含的Zn的共晶结合。
图72是其它构造中的焊盘以及铜线中的与焊盘接合部的示意性的剖视图。在图72中，相当于图70所示的各部的部分，赋予与对这些各部赋予的参照符号相同的参照符号。然后，以下针对图72所示的构造，以与图70所示的构造的不同点为中心进行说明，省略针对与图70所示的各部赋予相同的参照符号的部分的说明。
在经布线23H的开口24H而露出的部分上，形成有焊盘41H。焊盘41H由Al构成，且通过电解电镀形成。焊盘41H将开口24H填满，且其周边部置于层间绝缘膜21H上。焊盘41H的厚度，在层间绝缘膜21H上是(0.7～2.8μm)。此外，焊盘41H与布线23H直接接触。
铜线5H例如，其整体由Cu和Zn的合金(黄铜)构成。铜线5H与从表面保护膜27H露出的焊盘41H的中央部接合。铜线5H，在其顶端形成FAB，且通过将FAB按压至焊盘41H来进行接合。此时，由于FAB发生变形，铜线5H中的与焊盘41H的接合部(第一焊球部)29成为圆糕形状。
在该构造中，铜线5H的接合部29H也由Zn-Cu合金构成。因此，接合部29H难以氧化。因此，能够防止发生由氧化所引起的接合部29H的从焊盘31H的剥离。
以上，虽然针对本发明的第八实施方式进行了说明，但该第八实施方式也可以如下进行变更。
例如，在图70、71所示的构造中，虽然列举了由纯度为99.99％以上的Cu构成的铜线作为铜线5H的一个示例，但作为铜线5H，也可以使用比它纯度低的铜线。此外，作为铜线5H，也可以采用其整体由Cu和Zn的合金构成的铜线。
此外，在所述的实施方式中，虽然例示了焊线5H被非透水绝缘膜18H覆盖的方式，但只要至少实现用于解决所示第八技术问题的第八个目的，则如图73所示，也可以不设置非透水绝缘膜18H。
〈第九实施方式 图74～图82〉
通过该第九实施方式的公开，除了能够解决所述的“发明所要解决的技术问题”所记载的技术问题，还能够解决如下所述的针对第九背景技术的第九技术问题。
(1)第九背景技术 树脂密封型的半导体装置，具有通过树脂封装将半导体芯片与引脚框一起进行密封的构造。引脚框通过打通金属薄板而形成，且具有：芯片焊盘；和配置在该芯片焊盘的周围的多个引脚。半导体芯片，被芯片接合在芯片焊盘的上表面，通过架设在其表面与各引脚之间的焊线，与各引脚电连接。
在半导体装置工作时，半导体芯片会发热。并且，来自半导体芯片的发热会从半导体芯片与树脂封装的接触部分传递到树脂封装，并且传递到芯片焊盘以及引脚，且从芯片焊盘以及引脚与树脂封装的接触部分传递到树脂封装。这样，传递到树脂封装的来自半导体芯片的发热，从树脂封装的表面被散热。
若半导体芯片的发热量超过来自树脂封装的散热量，则有使半导体装置处于过热状态的危险。因此，现有技术中，为了谋求提高散热性而改良了树脂封装的材料。
(2)第九技术问题
然而，基于树脂封装的材料的改良来提高散热性是有限的。特别地，在置入功率系统设备的半导体芯片中，来自半导体芯片的发热量大，因而要求进一步提高散热性。
即，该第九实施方式的发明，其第九个目的在于，提供一种能够谋求散热性进一步提高的半导体装置。
(3)具体实施方式的公开
图74是本发明的第九实施方式的半导体装置的示意性剖视图。图75是图74所示的半导体装置的示意性的俯视图，且表示省略了树脂封装的图示的状态。
半导体装置1I具有通过树脂封装4I将半导体芯片2I和引脚框3I一起进行密封的构造。树脂封装4I形成为俯视四边形状。
引脚框3I具有：配置在半导体装置1I的中央部的芯片焊盘5I；和配置在芯片焊盘5I周围的多个(在该实施方式中，为10个)引脚6I。引脚框3I例如通过对铜(Cu)薄板进行打通的加工以及挤压加工而形成。
芯片焊盘5I呈一体地具有：以俯视观察时其中心与树脂封装4I的中心重叠，且具有相对于树脂封装4I的各边平行延伸的四边的俯视四边形状的中央部7I；和从中央部7I的四边之中的相互对置的两边向树脂封装4I的侧面延伸的俯视四边形的吊钩部8I。
引脚6I，在相对于芯片焊盘5I的中央部7I，与吊钩部8I延伸的方向(以下，称为“延伸方向”)正交的方向的两侧，以等间隔地被配置各五个。
各引脚6I贯通树脂封装4I的侧面，被该树脂封装4I所密封的部分形成连接后述的焊线13I的内部引脚部，从树脂封装4I露出的部分形成用于与安装半导体装置1I的基板连接的外部引脚部。
在芯片焊盘5I的上表面以及各引脚6I中的内部引脚部的上表面，通过实施镀银(Ag)处理，覆盖了银薄膜9I、47I。
半导体芯片2I，以将元件形成面即表面朝向上方的状态，将其背面借助焊膏状的焊锡接合剂10I与芯片焊盘5I接合(芯片接合)。半导体芯片2I的表面，以表面保护膜11I覆盖。此外，在半导体芯片2I的表面，通过选择性地去除表面保护膜11I，形成了10个焊盘12I。
各焊盘12I，形成为俯视四边形，在半导体芯片2I中，沿着与芯片焊盘5I中的引脚6I对置的边平行延伸的两边的边缘部设置了各五个。
各焊盘12I与焊线13I的一端接合。各焊线13I的另一端分别和与焊盘12I对应的引脚6I的上表面接合。由此，半导体芯片2I经由焊线13I与引脚6I电接合。
并且，在该半导体装置1I中，与所述的第一实施方式相同，半导体芯片2I的表面整体、芯片焊盘5I的表面和侧面整体、引脚6I的表面整体和焊线13I整体被呈一体的非透水绝缘膜19I覆盖。
在俯视下，半导体芯片2I小于芯片焊盘5I，在半导体芯片2I的周围，露出芯片焊盘5I的表面。在该半导体芯片2I的周围露出的芯片焊盘5I的表面(银薄膜9I、47I)，接合有由铜构成的多个虚设引线15I、16I、17I。
具体而言，如图75所示，在半导体芯片2I与各吊钩部8I之间，设置有：沿着伸出方向延长、且在与伸出方向正交的方向上相互空出间隔而配置的多个虚设引线15I；和与该虚设引线15I正交、且在伸出方向上相互空出间隔而配置的多个虚设引线16I。各虚设引线15I、16I，其两端部与芯片焊盘5I的表面接合，且形成为中央部分凸起的拱形状。虚设引线15I的中央部分与虚设引线16I的中央部分可以相互接触。这样的虚设引线15I、16I，例如，使用引线接合器，在形成虚设引线15I之后，以跨越各虚设引线15I的方式形成虚设引线16I而得到。
此外，在半导体芯片2I与引脚6I之间，形成了沿着伸出方向而延伸的多个虚设引线17I。虚设引线17I，其两端部与芯片焊盘5I的表面接合，且形成为中央部分凸起的拱形状。此外，虚设引线17I的中央部分，形成为不干涉各焊线13I的高度。
此外，在芯片焊盘5I上的与半导体芯片2I的接合面呈相反侧的下表面，如图74所示，形成有多个虚设引线18I。虚设引线18I与虚设引线15I和引脚虚设引线16I相同，形成为沿着伸出方向以及与其正交的方向延伸的栅格状。
即，各虚设引线15I、16I、17I、18I，不与半导体芯片2I以及引脚6I的任一个接触，对半导体芯片2I与芯片焊盘5I以及引脚6I的电连接不起作用。
如上所述，在与芯片焊盘5I接合的半导体芯片2I和配置在芯片焊盘5I的周围的引脚6I之间，架设有由铜构成的焊线13I。通过该焊线13I，电连接了半导体芯片2I和引脚6I。此外，在半导体装置1I中，设置有对半导体芯片2I与芯片焊盘5I以及引脚6I的电连接不起作用的虚设引线15I、16I、17I、18I。虚设引线15I、16I、17I、18I由铜构成。
在半导体装置1I工作时，来自半导体芯片2I的发热，被传递给芯片焊盘5I、引脚6I以及虚设引线15I、16I、17I、18I。然后，所传递的热在对它们统一密封的树脂封装4I中传播，且从该树脂封装4I的表面放出(散热)。因此，通过设置了虚设引线15I、16I、17I、18I，与未设置虚设引线15I、16I、17I、18I的结构相比，能够使向树脂封装4I的热传递效率提高，能够谋求提高半导体装置1I的散热性。
此外，虚设引线15I、16I、17I、18I，对半导体芯片2I与芯片焊盘5I以及引脚6I的电连接不起作用。因此，不需要考虑虚设引线15I、16I、17I、18I彼此之间的接触，其配置不受制约，因此，物理上能够尽可能密地配置虚设引线15I、16I、17I、18I。其结果是，能够谋求半导体装置1I的散热性的进一步提高。
此外，虚设引线15I、16I、17I、18I是在芯片焊盘5I(银薄膜9I、47I)上接合了其两端部的环状的金属引线。由此，能够使用引线接合器来形成虚设引线15I、16I、17I、18I。因此，能够避免追加用于形成虚设引线15I、16I、17I、18I的装置。
此外，虚设引线15I、16I、17I、18I由铜构成。由于铜的价格低，因此，能够降低虚设引线15I、16I、17I、18I的材料成本。此外，由于铜的热传导率高，因此，能够提高半导体装置1I的散热量。
此外，焊线13I由铜构成。由于铜的价格低，因此能够降低焊线13I的材料成本。此外，由于铜的导电率高，因此，能够降低半导体芯片2I与引脚6I之间的电阻。
图76是图74所示的半导体装置的第一变形例的示意性剖视图。在图76中，对相当于图74所示的各部的部分，赋予与对这些各部所赋予的参照符号相同的参照符号。并且，以下针对图76所示的构造，以与图74所示的构造的不同点为中心进行说明，省略针对与图74所示的各部赋予相同的参照符号的部分的说明。
在图76所示的半导体装置21I中，代替图74所示的虚设引线15I、16I、17I、18I，而配置有多个柱形凸块22I。
形成在芯片焊盘5I的上表面的各柱形凸块22I，形成为向上方凸起的圆糕形状，且以不与焊线13I接触的高度被多段重叠配置。另一方面，形成在芯片焊盘5I的下表面的各柱形凸块22I，形成为向下方凸起的圆糕状，在半导体装置21I的下表面，以不从树脂封装4I露出的高度被多段重叠配置。
具有这样的柱形凸块22I的半导体装置21I，例如，首先，以芯片焊盘5I的上表面朝向上方的状态，形成上侧的柱形凸块22I之后，将半导体装置21I翻过来，以芯片焊盘5I的下表面朝向上方的状态，形成下侧的柱形凸块22I，由此得到。
在该半导体装置21I的结构中，也能够发挥与图74所示的半导体装置1I相同的效果。
此外，柱形凸块22I能够使用引线接合器来形成。因此，能够避免追加用于形成柱形凸块22I的装置。此外，由于能够柱形配置柱形凸块22I而不考虑柱形凸块22I彼此之间的接触，因此，能够使用引线接合器以可形成的尽可能小的间隔来形成柱形凸块22I。
此外，柱形凸块22I被多个重叠地设置。由此，由于能够使柱形凸块22I的高度按照半导体装置21I的表面积来进行变更，因此，能够进一步扩大柱形凸块22I的表面积。其结果是，能够谋求半导体装置的散热性进一步提高。
图77是图74所示的半导体装置的第二变形例的示意性剖视图。在图77中，对相当于图74所示的各部的部分，赋予与对这些各部所赋予的参照符号相同的参照符号。并且，以下针对图77所示的构造，以与图74所示的构造的不同点为中心进行说明，省略针对与图74所示的各部赋予相同的参照符号的部分的说明。
在图77所示的半导体装置31I中，以组合了图74所示的虚设引线15I、16I、17I、18I与图76所示的柱形凸块22I的状态被配置。
具体而言，在芯片焊盘5I的上表面以及下表面，多段重叠地配置有圆糕形状的柱形凸块33I。并且，以跨越这些柱形凸块33I的方式，配置了其两端部与银薄膜9I、47I连接的虚设引线32I。各虚设引线32I，其两端部与芯片焊盘5I的表面接合，且形成为中央部分凸起的拱形状。换言之，多个柱形凸块33I，在虚设引线32I的环状的内侧部分(虚设引线32I的中央部与芯片焊盘5I之间的部分)，按照虚设引线32I的中央部的高度被多段重叠配置。
通过该半导体装置31I的结构，也能够发挥与图74所示的半导体装置1I同样的效果。
此外，由于在虚设引线32I的圈环(loop)部分的间隙处配置柱形凸块33I，因此，能够进一步提高虚设引线32I以及柱形凸块33I的配置密度，能够谋求半导体装置31I的散热性的进一步提高。
图78是图74所示的半导体装置的第三变形例的示意性剖视图。
半导体装置41I是从树脂封装的背面露出芯片焊盘以及引脚的背面的所谓表面安装型的半导体装置。并且，半导体装置41I具有以树脂封装44I将半导体芯片42I和引脚框43I一起密封的构造。半导体装置41I的外形呈扁平的长方体形状(在该实施方式中，俯视正方形状的六面体)。
引脚框43I具有：配置在半导体装置41I的中央部的芯片焊盘45I；和配置在芯片焊盘45I的周围的多个引脚46I。引脚框43I，例如，通过对铜薄板进行打通加工以及挤压加工而形成。
芯片焊盘45I呈俯视四边形状。芯片焊盘45I的下表面，在树脂封装44I的背面露出。
引脚46I，以俯视观察时，配置在芯片焊盘45I的侧方。各引脚46I的下表面，在树脂封装44I的背面露出，并作为用于与布线基板(未图示)连接的外部端子来发挥功能。
在芯片焊盘45I的上表面以及各引脚46I的上表面，通过实施镀银处理，而覆盖了银薄膜47I。
半导体芯片42I，以将形成有功能元件一侧的表面(设备形成面)朝向上方的状态，借助导电性的焊锡接合剂48I，使其背面与芯片焊盘45I接合(芯片接合)。
在半导体芯片42I的表面，与各引脚46I对应地，通过从表面保护膜露出布线层的一部分而形成焊盘49I。各焊盘49I与由铜构成的焊线50I的一端接合。焊线50I的另一端与各引脚46I的上表面接合。由此，半导体芯片42I经由焊线50I与引脚46I电连接。
在俯视时，半导体芯片42I小于芯片焊盘45I，在半导体芯片42I的周围，露出了芯片焊盘45I的表面。在该半导体芯片42I的周围露出的芯片焊盘45I的表面(银薄膜47I)，与由铜构成的多个虚设引线51I接合。各虚设引线51I，其两端部与芯片焊盘45I的表面接合，且形成为其中央部分与芯片焊盘45I空出间隔而凸起的拱形状。此外，各虚设引线51I，不与半导体芯片42I以及引脚46I的任一个接触，对半导体芯片42I与芯片焊盘45I以及引脚46I的电连接不起作用。
通过该半导体装置41I的结构，也能够发挥与图74所示的半导体装置1I同样的效果。
而且，在半导体装置41I中，与图76所示的半导体装置21I相同，可以代替虚设引线51I而设置柱形凸块，也可以与图77所示的半导体装置31I相同，采用虚设引线51I与柱形凸块的组合。
以上，虽然针对本发明的第九实施方式进行了说明，但该第九实施方式，也可以如下进行变更。
例如，在图74～图78所示的各半导体装置1I、21I、31I、41I中，在芯片焊盘5I上形成了虚设引线15I、16I、17I、18I、51I以及/或者柱形凸块22I、33I。然而，虚设引线15I、16I、17I、18I、51I以及/或者柱形凸块22I、33I也可以在引脚6I、46I上形成。
在半导体装置1I、21I、31I中，通过在芯片焊盘5I的上表面以及引脚6I的内部引脚部的上表面形成银薄膜9I、47I，能够实现焊线13I与引脚6I的良好接合、以及虚设焊线15I、16I、17I与芯片焊盘5I的良好接合。
此外，在半导体装置41I中，通过在芯片焊盘45I的上表面以及引脚46I的上表面形成了银薄膜47I，能够实现焊线50I与引脚46I的良好接合、以及虚设焊线51I与芯片焊盘45I的良好接合。
然而，银薄膜9I、47I不是一定需要的，即使省略银薄膜9I、47I，也能够实现焊线13I、50I与引脚6I、46I的接合，以及虚设焊线15I、16I、17I、51I与芯片焊盘5I、45I的接合。
通过省略银薄膜9I、47I，能够降低材料成本。此外，由于省略用于形成银薄膜9I、47I的镀银处理，因此能够削减半导体装置1I、21I、31I、41I的制造工序数。
此外，在图74的实施方式中，虽然虚设引线15I以及虚设引线16I，设置为以俯视观察呈相互正交的栅格状，但各虚设引线15I、16I、17I、18I，俯视观察时并不需要呈栅格状，能够自由地变更其长度以及方向。
此外，在所述的实施方式中，虽然例示了焊线5G被非透水绝缘膜19I覆盖的方式，但只要至少实现用于解决所示第九技术问题的第九个目的，则如图79～图82分别所示，也可以不设置非透水绝缘膜19I。
〈第十实施方式 图83～图94〉
通过该第十实施方式的公开，除了能够解决所述的“发明所要解决的技术问题”所记载的技术问题，还能够解决如下所述的针对第十背景技术的第十技术问题。
(1)第十背景技术 树脂密封型的半导体装置，具有通过树脂封装将半导体芯片与引脚框一起进行密封的构造。引脚框通过打通金属薄板而形成，具有：岛(island)；和配置在该岛周围的多个引脚。半导体芯片，被芯片接合在岛上。在半导体芯片的表面，配置有多个焊盘，在各焊盘与各引脚之间，架设了用于电连接它们的引线。
当需要电连接半导体芯片的背面与岛时，在半导体芯片与岛之间，介入导电性接合件。作为该导电性接合件，最广泛使用焊锡膏。
(2)第十技术问题
近年来，作为针对环境保护的处理的一环，正在研究半导体装置中的无Pb(铅)化。半导体装置的外装部已完成了无Pb化，作为介入半导体芯片与岛之间的接合件，若采用高附着型的Ag(银)焊膏、或者以Bi(铋)或Zn(锌)为主成分的焊锡，则能够实现半导体装置内部的无Pb化。
作为接合件的一般的铅焊锡，例如，被使用于确保基于欧姆接合的导电性的目的。此外，虽不需要欧姆接合，但为了确保高散热性的目的，有时也使用铅焊锡。
为了实现半导体芯片与岛的欧姆接合，金属(焊锡)接合不可缺。另一方面，为了实现第二个目的，必须采用具有高散热性的接合件(焊膏)。为了发挥高散热性，可以增加接合件中所含有的金属粒子(例如，Ag)的量。然而，若增加金属粒子的量，则由于环氧树脂等有机成分的量减少，因此接合件的附着性降低。
此外，当使用将Bi或Zn为主成分的焊锡作为接合件时，在焊锡与半导体芯片以及岛之间形成异种金属膜，需要提高它们的粘结性，会导致半导体装置的制造工序数的增加或制造成本的增加。因此，针对将Bi或Zn为主成分的焊锡，世间还在评价中。
即，该第十实施方式的发明，其第十个目的在于，提供一种即使使用焊锡以外的接合件，也能够实现半导体芯片的背面与岛的电连接(欧姆连接)的半导体装置。
(3)具体实施方式的公开
图83是本发明的第十实施方式的半导体装置的示意性剖视图。图84是从背面侧观察图83所示的半导体装置时的示意性的俯视图，表示省略了树脂封装的图示的状态。
半导体装置1J具有通过树脂封装4J将半导体芯片2J和引脚框3J一起进行密封的构造。树脂封装4J形成为俯视四边形状。
引脚框3J具有：配置在半导体装置1J的中央部的岛5J；和配置在岛5J周围的多个(在该实施方式中，为10个)引脚6J。引脚框3J例如通过对铜(Cu)薄板进行打通的加工以及挤压加工而形成。
岛5J呈一体地具有：以俯视观察时，其中心与树脂封装4J的中心重叠，且具有相对于树脂封装4J的各边平行延伸的四边的俯视四边形状的主体部7J；从主体部7J的四边之中相互对置的两边向树脂封装4J的侧面延伸的俯视四边形状的吊钩部8J。如图84所示，在主体部7J中，贯通孔9J在其厚度方向上贯通而形成。贯通孔9J以俯视观察时，形成为小于半导体芯片2J的四边形状。
引脚6J，在相对于岛5J的主体部7J而与吊钩部8J所延伸的方向正交的方向的两侧，以等间隔各配置了相同数量。
各引脚6J贯通树脂封装4J的侧面，被该树脂封装4J所密封的部分形成连接后述的表面引线12J的内部引脚部，从树脂封装4J露出的部分形成用于与安装半导体装置1J的基板连接的外部引脚部。
半导体芯片2J形成为俯视四边形状。在半导体芯片2J的背面的全域，覆盖有合金膜11J。合金膜11J，例如，具有从半导体芯片2J侧起将Au(金)以及Ni(镍)按该顺序进行了层叠的构造。
半导体芯片2J，以将其背面(合金膜11J)朝向岛5J的状态，与岛5J对置配置。在该状态下，岛5J中的贯通孔9J的周围部分与半导体芯片2J的背面的周边部对置。在该贯通孔9J的周围的部分与半导体芯片2J的周边部之间，介入了绝缘性的银焊膏10J。由此，半导体芯片2J的背面借助银焊膏而与岛5J接合(芯片接合)。
在半导体芯片2J的表面，与各引脚6J对应地形成了与引脚6J相同个数的焊盘(未图示)。各焊盘上接合了表面引线12J的一端。各表面引线12J的另一端分别接合到与焊盘对应的引脚6J的上表面。由此，各焊盘经由表面引线12J与引脚6J电连接。
并且，在该半导体装置1J中，与所述的第一实施方式相同，半导体芯片2J的表面整体、岛5J的表面和侧面整体、引脚6J的表面整体、以及表面引线12J整体被呈一体的非透水绝缘膜18J覆盖。
在半导体芯片2J的背面(合金膜11J)与岛5J之间，架设有多个背面引线14J。具体而言，在半导体芯片2J的背面的与贯通孔9J相面临的部分，接合了各背面引线14J的一端部。各背面引线14J插通了贯通孔9J，且其另一端部与岛5J的背面接合。背面引线14J，例如，如图84所示，沿着四边形状的贯通孔9J的各边空出等间隔被设置。由此，半导体芯片2J的背面与岛5J，经由多个背面引线14J而电连接。
如上所述，半导体芯片2J，其背面通过绝缘性的银焊膏10J与岛5J接合。在岛5J的侧方，与岛5J相隔开地配置有引脚6J。在半导体芯片2J的表面所形成的焊盘与引脚6J之间，架设有表面引线12J。由此，电连接了焊盘与引脚6J。
此外，在半导体芯片2J的背面与岛5J之间，架设有电连接了半导体芯片2J与岛5J的背面引线14J。由此，即使使用绝缘性的银焊膏10J作为接合件，也能够借助背面引线14J来电连接半导体芯片2J的背面与岛5J。即，即使使用含Pb的焊锡以外的接合件，也能够实现半导体芯片2J的背面与岛5J的电连接，而与该接合件的电特性无关。
背面引线14J由铜构成。由于铜作为引线的材料，与被广泛应用的金相比较价格低，因此，能够降低背面引线14J的材料成本。此外，由于铜是导电率高，因此能够降低半导体芯片2J与岛5J之间的电阻。
此外，表面引线12J以及背面引线14J都由铜构成。因此，能够不变更引线接合器所设置的材料，而通过该引线接合器来形成表面引线12J以及背面引线14J。因此，能够简化半导体装置1J的制造工序。
此外，在岛5J中，贯通孔9J在其厚度方向上贯通而形成，背面引线14J贯通了贯通孔9J，且架设在半导体芯片2J的表面与岛5J之间。由此，半导体芯片2J的背面(合金膜11J)从贯通孔9J露出，且通过在该露出的部分连接背面引线14J，能够实现半导体芯片2J的背面与岛5J的电连接。此时，与岛5J中的半导体芯片2J的背面对置的部分的面积，必然小于半导体芯片2J的背面的面积，仅在半导体芯片2J与岛5J的对置部分介入了绝缘性的银焊膏10J。因此，由于不在半导体芯片2J与贯通孔9J的对置部分使用银焊膏10J，因此，能够降低银焊膏10J的使用量。其结果是，能够降低半导体装置1J的材料成本。
此外，背面引线14J设置有多个。由此，能够提高半导体芯片2J与岛5J的电连接的可靠性。
图85是图83所示的半导体装置的第一变形例的示意性剖视图。图86是从背面侧观察图85所示的半导体装置时的示意性剖视图，表示省略了树脂封装的图示的状态。图85、86中，对相当于图83、84所示各部的部分，赋予了与对这些各部赋予的参照符号相同的参照符号。并且，在以下，针对图85、86所示的构造，以与图83、84所示的构造的不同点为中心进行说明，省略针对与图83、84所示各部赋予相同的参照符号的部分的说明。
图85所示的半导体装置21J，具有构造与图83所示的岛5J不同的岛22J。
岛22J呈一体地具有：具有相对于树脂封装4J的各边平行延伸的四边的俯视四边形状的主体部23J；和从主体部23J的四边之中的相互对置的两边朝向树脂封装4J的侧面延伸的俯视四边形状的吊钩部24J。
如图86所示，在主体部23J，形成了在其厚度方向上贯通主体部23J的四个贯通孔25J。四个贯通孔25J，在岛22J的中心的周围以等角度间隔被配置。
半导体芯片2J，以将其背面(合金膜11J)朝向岛22J的状态，与岛22J对置配置。在该状态下，岛22J中的各贯通孔25J的周围部分，与半导体芯片2J的背面的周边部对置。在该贯通孔25J的周围的部分与半导体芯片2J的周边部之间，介入了绝缘性的银焊膏10J。由此，半导体芯片2J的背面借助银焊膏10J与岛22J接合(芯片接合)。
在半导体芯片2J的背面(合金膜11J)与岛22J之间，架设有多个背面引线14J。具体而言，在半导体芯片2J的背面的面临贯通孔25J的部分，接合了各背面引线14J的一端部。各背面引线14J插通了贯通孔25J，且其另一端部与岛22J的背面接合。背面引线14J，沿着各贯通孔25J的各边空出等间隔被设置。由此，半导体芯片2J的背面与岛22J，经由多个背面引线14J而电连接。
在该半导体装置21J的结构中，也能够发挥与图83所示的半导体装置1J相同的效果。
图87是图83所示的半导体装置的第二变形例的示意性剖视图。图88是从背面侧观察图85所示的半导体装置时的示意性剖视图，表示省略了树脂封装的图示的状态。图87、88中，对相当于图83、84所示各部的部分，赋予了与对这些各部赋予的参照符号相同的参照符号。并且，在以下，针对图87、88所示的构造，以与图83、84所示的构造的不同点为中心进行说明，省略针对与图83、84所示各部赋予了相同的参照符号的部分的说明。
图87所示的半导体装置31J，具有结构与图83所示的岛5J不同的岛32J。此外，在半导体装置31J与半导体装置1J中，用于电连接半导体芯片2J的背面与岛5J、32J的构造不同。
岛32J呈一体地具有：具有相对于树脂封装4J的各边平行延伸的四边，且以俯视观察时形成为小于半导体芯片2J的尺寸的四边形状的主体部33J；和从主体部33J的四边之中的相互对置的两边朝向树脂封装4J的侧面延伸的俯视四边形状的吊钩部34J。
半导体芯片2J，以将其背面(合金膜11J)朝向岛32J的状态，与岛32J对置配置。俯视时，岛32J小于半导体芯片2J，且在岛32J的周围，半导体芯片2J的背面36J露出。即，岛32J中的与半导体芯片2J对置的上表面35J的面积，小于半导体芯片2J的背面36J的面积。
在该状态下，在岛的上表面35J与半导体芯片2J的背面36J之间，介入了绝缘性的银焊膏10J。由此，半导体芯片2J的背面36J，借助银焊膏10J而与岛32J的上表面35J接合(芯片接合)。
在半导体芯片2J的背面36J与岛32J之间，架设有多个背面引线14J。具体而言，在岛32J的周围露出的半导体芯片2J的背面36J(合金膜11J)，接合了各背面引线14J的一端部。各背面引线14J，绕入岛32J的侧方而沿着岛32J的背面侧延伸，其另一端部与岛32J的背面接合。背面引线14J，沿着各贯通孔32J的各边空出等间隔被设置。由此，半导体芯片2J的背面36J与岛32J，经由多个背面引线14J而电连接。
在该半导体装置31J的结构中，也能够发挥与图83所示的半导体装置1J相同的效果。
图89是图83所示的半导体装置的第三变形例的示意性剖视图。图90是从背面侧观察图89所示的半导体装置时的示意性剖视图，表示省略了树脂封装的图示的状态。
半导体装置41J是从树脂封装的背面露出岛以及引脚的背面的所谓表面安装型的半导体装置。并且，半导体装置41J具有以树脂封装44J将半导体芯片42J和引脚框43J一起密封的构造。半导体装置41J的外形呈扁平的长方体形状(在该实施方式中，为俯视正方形状的六面体)。
引脚框43I具有：配置在半导体装置1J的中央部的岛45J；和配置在岛45J的周围的多个引脚46J。引脚框43J，例如，通过对铜薄板进行打通加工以及挤压加工而形成。
岛45J呈一体地具有：以俯视观察时，其中心与树脂封装44J的中心重叠，且具有相对于树脂封装44J的各边平行延伸的四边的俯视四边形状的主体部47J；和从主体部47J的四边之中的相互对置的两边朝向树脂封装44J的侧面延伸的俯视四边形状的吊钩部48J。主体部47J以俯视观察时，形成为小于半导体芯片42J的尺寸。此外，各吊钩部48J的端面，在树脂封装44J的侧面，与其侧面呈一个面而露出。
在岛45J的背面的周边部，通过来自背面侧的压扁加工，在其整周，岛45J形成了从其背面侧往下凹陷形状的凹部49J。如这样形状的凹部49J，除了压扁加工以外，还能够通过例如从背面侧选择性地对岛45J的周边部进行蚀刻而形成。
此外，岛45J的背面，除了其周边部(凹部49J)，在树脂封装44J的背面作为背面连接端子而露出。例如，当岛45J的中央部分(从树脂封装44J露出的部分)的厚度为200μm时，岛45J的周边部的厚度是100μm。
引脚46J在与岛45J的各侧面对置的位置处，各设置相同个数。在与岛45J的侧面对置的各位置处，引脚46J在与其对置的侧面正交的方向上延伸，并在与该侧面平行的方向上空出等间隔被配置。
在引脚46J的背面的岛45J侧的端部，通过来自背面侧的压扁加工，引脚46J形成了从其背面侧向下凹陷的形状的凹部50J。
引脚46J的背面，除了岛45J侧的端部(凹部50J)之外，从树脂封装44J的背面露出。此外，与引脚46J的岛45J侧相反侧的侧面，从树脂封装44J的侧面露出。例如，当从引脚46J中的树脂封装44J的背面露出的部分的厚度为200μm时，引脚46J的岛45J侧的端部(形成凹部50J的部分)的厚度是100μm。
半导体芯片42J形成为俯视四边形状。半导体芯片42J的背面的全域，被合金膜52覆盖。合金膜52J，例如，具有与图83所示的合金膜11J相同的层叠构造。
半导体芯片42J，以将其背面(合金膜52J)朝向岛45J的状态，与岛45J对置配置。在俯视时，岛45J小于半导体芯片42J，在岛45J的周围露出半导体芯片2J的背面(合金膜52J)。
在该状态下，在岛45J的上表面的全域与半导体芯片42J的背面之间，介入了绝缘性的银焊膏51J。由此，半导体芯片42J的背面，借助银焊膏51J而与岛45J的上表面接合(芯片接合)。
在半导体芯片42J的表面，形成了与各引脚46相对应地与引脚46J相同个数的焊盘(未图示)。在各焊盘上，接合了由铜构成的表面引线54J的一端部。各表面引线54J的另一端部，与各引脚46J的上表面接合。由此，各焊盘经由表面引线54J而与引脚46J电连接。
在半导体芯片42J与岛45J之间，架设有由铜构成的多个背面引线55J。具体而言，在岛45J的周围露出的半导体芯片42J的背面(合金膜52J)，接合了各背面引线55J的一端部。各背面引线55J，绕入岛45J的侧方而沿着岛45J的背面侧延伸，其另一端部在以描绘弧的方式朝向上方之后，在凹部49J内，与岛45J的主体部47J的下表面接合。由此，半导体芯片42J的背面与岛45J，经由背面引线55J而电连接。此外，背面引线55J的另一端部，相对于凹部49J内的岛45J的主体部47J的下表面，其顶部的高度(岛45J的厚度方向的宽度)，例如形成为70μm。由此，能够防止从树脂封装44J在半导体装置41J背面侧露出背面引线55J。
通过该半导体装置41J的结构，也能够发挥与图83所示的半导体装置1J相同的效果。
以上，虽然针对本发明的第十实施方式进行了说明，但该第十实施方式，也可以如下进行变更。
例如，合金膜11J、52J虽然具有从半导体芯片2J、42J侧对Au以及Ni按照该顺序进行层叠的构造，但作为合金膜11J、52J，也可以采用具有从半导体芯片2J、42J侧对Au、Ti(钛)以及Ni按照该顺序进行层叠构造的层叠膜，也可以采用具有从半导体芯片2J、42J侧对Au、Ti、Ni、Au按照该顺序进行层叠构造的层叠膜。
此外，在所述的实施方式中，虽然例示了焊线12J被非透水绝缘膜18J覆盖的方式，但只要至少实现用于解决所示第十技术问题的第十个目的，则如图91～图94分别所示，也可以不设置非透水绝缘膜18J。
〈第十一实施方式 图95～图105〉
通过该第十一实施方式的公开，除了能够解决所述的“发明所要解决的技术问题”所记载的技术问题，还能够解决如下所述的针对第十一背景技术的第十一技术问题。
(1)第十一背景技术 当前，从环境负荷的观点出发，要求降低半导体装置中铅的使用量。
在半导体装置中，例如，SOP(Small Outline Package)、QFP(Quad Flat Package)中的外引脚的外装电镀，BGA(Ball Grid Array)中的焊锡球等，在装置外部所使用的外部构件、以及在封装内部的半导体芯片与引脚框之间的接合件等在装置内部所使用的内部构件中使用了铅。
针对外部构件，通过研究替代材料而几乎实现了将铅的含有量设定为一定比率以下的无铅化。相对于此，针对内部构件，还没有适合于替代的材料。因此，例如，使用了Pb-xSn-yAg(x以及y是正数)等含有铅的金属。
(2)第十一技术问题
在将各种组成的金属材料作为内部构成材料的替代材料而进行评价的过程中，环境负荷小的Bi被作为替代材料的选择分支而得到关注。Bi例如满足对在装置内部所使用的接合件所要求的熔点或接合性，还有环境负荷的诸特性。
然而，Bi的热膨胀系数(约13.4×10-6/℃)，比一般所使用的Pb-xSn-yAg的热膨胀系数(例如，约28.5×10-6/℃左右)低。因此，在安装半导体装置时的回流时等，有时通过接合件无法完全缓和在引脚框热膨胀而弯曲时由于引脚框的弯曲所引起的对接合件产生的应力。此时，未能完全缓和的应力施加到半导体芯片而使半导体芯片弯曲，当弯曲量大时，在半导体芯片上有发生开裂(例如，水平开裂、纵裂等)的危险。
半导体芯片的弯曲量，也许能够通过增加半导体芯片或者引脚框的厚度来缓和。然而，若增加半导体芯片、引脚框的厚度，则产生封装主体大型化的问题。
此外，半导体芯片的弯曲量，也许能够通过增加接合件的厚度来缓和。然而，至于接合件的厚度，即使增加了接合件的使用量，也会由于半导体芯片的自重使接合件被按压而变小。因此，将接合件的厚度控制为希望的大小是困难的。
而且，Bi的热传导率(约9W/m·K)比Pb-xSn-yAg的热传导率(例如，约35W/m·K左右)低。因此，在使用Bi的接合件中，会产生不易于发散在半导体芯片中产生的热的问题。
即，该第十一实施方式的发明，其第十一个目的在于，提供一种能够通过在使用半导体芯片与引脚框之间的接合件中使用Bi系材料，来实现无铅化，而且，能够降低由于引脚框的热膨胀所引起的半导体芯片的弯曲量，且充分确保半导体芯片的散热性的半导体装置。
(3)具体实施方式的公开
图95是本发明的第十一实施方式的半导体装置的示意性仰视图。图96是本发明的第十一实施方式的半导体装置的示意性剖视图。图97是图96的用虚线圆包围的部分的主要部分放大图。
半导体装置1K是采用QFN(Quad Flat Non-leaded)的半导体装置。半导体装置1K具有：半导体芯片2K；搭载有半导体芯片2K的芯片焊盘3K；配置在芯片焊盘3K的周围的多个电极引脚4K；电连接半导体芯片2K和电极引脚4K的焊线5K；和对它们进行密封的树脂封装6K。
在以下，为了方便，将半导体芯片2K与芯片焊盘3K的对置方向设为Z方向，将与Z方向正交的方向作为X方向，对本实施方式进行说明。
半导体芯片2K具有俯视四边形的Si基板7K。
Si基板7K的厚度，例如是220～240μm(优选230μm)。在Si基板7K的表面71K上，形成有隔着层间绝缘膜而层叠了多个布线层的多层布线构造(未图示)，该多层布线构造的最表面被表面保护膜(未图示)覆盖。并且，在表面保护膜上，形成有多个用于使多层布线构造中的最上布线层露出的焊盘开口。由此，布线层的一部分作为半导体芯片2K的电极焊盘8K，从各焊盘开口露出。
作为电极焊盘8K而露出的最上布线层，例如，由含Al(铝)的金属材料构成，具体而言，由将Al作为主成分的金属材料(例如，Al-Cu合金等)构成。
另一方面，在Si基板7K的背面72K(与芯片焊盘3K的对置面)，形成有背面金属9K。
背面金属9K，如图97所示，具有从Si基板7K侧按顺序层叠了Au层91K、Ni层92K以及Cu层93K的三层构造。Au层91K与Si基板7K的背面72K接触，该接触是相对于Si半导体可通电的欧姆接触。Ni层92K形成为比形成背面金属9K的最表面的Cu层93K更靠Si基板7K侧，Si基板7K中的Si是用于防止在背面金属9K的最表面析出的Si凝团(nodule)的层。
芯片焊盘3K以及多个电极引脚4K，作为由相同金属薄板构成的引脚框10K而被形成。构成引脚框10K的金属薄板，由含铜为主的Cu系原材料构成，具体而言，例如，由纯度99.9999％(6N)以上、纯度99.99％(4N)以上的高纯度铜、Cu与异种金属的合金(例如，Cu-Fe-P合金等)构成。而且，金属薄板，例如，可以是42合金(Fe-42％Ni)等的Fe系原材料等。此外，引脚框10K(金属薄板)的厚度，例如，是190～210μm(优选200μm左右)。
芯片焊盘3K以俯视观察时是大于半导体芯片2K的四边形(例如，以俯视为2.7mm角左右)。芯片焊盘3K的表面31K(与半导体芯片2K的对置面)，是不被基于电镀或溅射等处理的金属薄膜覆盖的非覆盖面，且构成引脚框10K的Cu系原材料，在表面31K整体露出。
在芯片焊盘3K的表面31K上，设置有多个Cu柱形凸块18K。Cu柱形凸块18K，在俯视时，在芯片焊盘3K的各角处各配置有一个，合计设置了四个。各Cu柱形凸块18K，通过公知的引线接合法而形成，且是呈一体地具有与表面31K接触的相对较大直径的基部181K、和从基部181K向半导体芯片2K侧凸出的相对较小直径的顶端部182K的剖视凸状。
并且，半导体芯片2K，以背面金属9K与Cu柱形凸块18K的顶端部182K接触的方式，以被Cu柱形凸块18K支撑的状态，通过在Si基板7K的背面72K与芯片焊盘3K的表面31K之间介入接合层11K，而与芯片焊盘3K接合。
接合层11K具有：作为相对较厚的主层的Bi系材料层111K；和作为相对较薄的副层的Cu-Sn合金层112K、113K、114K。
Bi系材料层111K，可以含有Bi作为主成分，含有不对Bi的物性产生影响的程度的量的Sn、Zn等作为副成分。
Cu-Sn合金层112K、113K、114K，由Cu和作为与Cu不同的异种金属的Sn的合金构成，且含有Cu作为主成分。
半导体芯片2K侧的Cu-Sn合金层112K，在接合层11K上的与背面金属9K的Cu层93K的界面附近，遍及其全域而形成。由此，Cu-Sn合金层112K与背面金属9K的Cu层93K接触。Cu-Sn合金层112K，例如在Z方向上，具有从Bi系材料层111K侧朝向半导体芯片2K侧，以Cu6Sn5/Cu3Sn表示的层叠构造。
另一方面，芯片焊盘3K侧的Cu-Sn合金层113K，在接合层11K上的与芯片焊盘3K的表面31K的界面附近，遍及其全域而形成。由此，Cu-Sn合金层113K与芯片焊盘3K的表面31K接触。Cu-Sn合金层113K，例如在Z方向上，具有从Bi系材料层111K侧朝向芯片焊盘3K侧，以Cu6Sn5/Cu3Sn表示的层叠构造。
而且，Cu-Sn合金层112K、113K，也可以分别在接合层11K上的与芯片焊盘3K的表面31K的界面附近以及接合层11K上的与背面金属9K的Cu层93K的界面附近，部分地形成。
Cu-Sn合金层114K，形成为覆盖Cu柱形凸块18K。
并且，Bi系材料层111K以及Cu-Sn合金层112K、113K，在芯片焊盘3K的表面31K与背面金属9K的Cu层93K之间形成从Z方向的两侧，由Cu-Sn合金层112K、113K夹着Bi系材料层111K的三层构造(Cu-Sn合金层112K/Bi系材料层111K/Cu-Sn合金层113K)。
如上述那样的接合层11K的熔点，例如，是260～280℃，优选265～275℃。此外，在接合了半导体芯片2K与芯片焊盘3K的状态下，接合层11K的总厚度(Bi系材料层111K的厚度与Cu-Sn合金层112K、113K的厚度的合计)T，例如，是30.5～53μm。各层的厚度，例如，Bi系材料层111K的厚度是30～50μm，Cu-Sn合金层112K、113K的厚度是0.5～3μm。
芯片焊盘3K的背面32K(向布线基板安装的安装面)，从树脂封装6K露出。在所露出的背面32K上，例如，形成有由锡(Sn)、锡-银合金(Sn-Ag)等金属材料构成的背面镀层12K。
电极引脚4K，通过在与芯片焊盘3K的各侧面正交的各方向上的两侧，分别各设置相同个数，而配置在芯片焊盘3K的周围。与芯片焊盘3K的各侧面对置的电极引脚4K，在与其对置的侧面平行的方向上以等间隔被配置。与各电极引脚4K的芯片焊盘3K的对置方向上的长度，例如，是440～460μm(优选450μm)。电极引脚4K的表面41K(焊线5K的连接面)，是未被基于电镀或溅射等处理的金属薄膜覆盖的非覆盖面，且构成引脚框10K的Cu系原材料在表面41K整体露出。
另一方面，电极引脚4K的背面42K(向布线基板安装的安装面)，从树脂封装6K露出。在所露出的背面42K，例如，形成有由锡(Sn)、锡-银合金(Sn-Ag)等金属材料构成的背面镀层13K。
焊线5K由铜(例如，是纯度99.9999％(6N)以上、纯度99.99％(4N)以上的高纯度铜等，有时含微量杂质)构成。焊线5K将一个电极焊盘8K与一个电极引脚4K一对一地连接。
并且，在该半导体装置1K中，与所述第一实施方式相同，半导体芯片2K的表面和侧面整体、芯片焊盘3K的表面31K和侧面整体、电极引脚4K的表面41K和树脂封装6K内的侧面整体、以及焊线5K整体被呈一体的非透水绝缘膜24B覆盖。
作为树脂封装6K，能够采用环氧树脂等公知的材料。树脂封装6K，形成半导体装置1K的外形，且为大致长方体状。关于树脂封装6K的大小，其平面尺寸例如是4mm角左右，其厚度例如是0.80～0.90mm，优选0.85mm左右。
图98A～图98D，按工序顺序表示图2所示的半导体装置的制造工序的示意性的剖视图。
为了制造上述半导体装置1K，例如，如图98A所示，利用电镀法、溅射法等，通过在半导体芯片2K的Si基板7K的背面72K按顺序层叠Au层91K、Ni层92K以及Cu层93K，形成背面金属9K。
另一方面，如图98A所示，准备多个具备呈一体地具有芯片焊盘3K以及电极引脚4K的单元的引脚框10K。而且，在图98A～图98D中，省略引脚框10K的整体图，仅表示搭载一个半导体芯片2K所需的一单元份的芯片焊盘3K以及电极引脚4K。
接着，如图98B所示，通过公知的引线接合法，在芯片焊盘3K的背面31K上形成多个Cu柱形凸块18K。接着，在芯片焊盘3K的表面31K上涂敷由含Sn的Bi系材料构成的接合焊膏14K。
接合焊膏14K中的Sn的含有量，例如，优选相对于背面金属9K的Cu层93K以及芯片焊盘3K的表面31K的Cu能够全量扩散的量，例如，4wt％以下，优选1～3wt％，更优选1.5～2.5wt％
涂敷接合焊膏14K之后，如图98C所示，以背面金属9K的Cu层93K与Cu柱形凸块18K的顶端部182K以及接合焊膏14K接触的方式，通过半导体芯片2K以及芯片焊盘3K夹着接合焊膏14K。接着，例如，以250～260℃执行回流(热处理)。
由此，如图98D所示，背面金属9K的Cu层93K、芯片焊盘3K的表面31K的Cu以及Cu柱形凸块18K的Cu分别与接合焊膏14K中的Sn反应，从而在Cu层93K以及表面31K附近形成Cu-Sn合金层112K、113K。此外，Cu柱形凸块18K被Cu-Sn合金层114K覆盖。另一方面，由于接合焊膏14K中的Bi几乎不与Cu发生反应，因此，在Cu-Sn合金层112K、113K之间，会作为被它们夹持的Bi系材料层111K而残存。
之后，通过焊线5K连接所有的半导体芯片2K的各电极焊盘8K和与各电极焊盘8K对应的电极引脚4K。
所有的引线接合结束后，通过与图4D相同的方法，形成非透水绝缘膜25K。形成非透水绝缘膜25K之后，将引脚框10K设置于成形铸型，使所有半导体芯片2K和引脚框10K一起由树脂封装6K统一密封。然后，在从树脂封装6K露出的芯片焊盘3K的背面32K以及电极引脚4K的背面42K，形成背面镀层12K、13K。最后，通过使用划片机，将引脚框10K和树脂封装6K一起切断为各半导体装置1K的尺寸，从而得到如图96所示的半导体装置1K的单片。
如上所述，根据该半导体装置1K，由于通过Cu柱形凸块18K来支撑Si基板7K，因此，至少能够将芯片焊盘3K与半导体芯片2K的距离维持在Cu柱形凸块18K的高度。因此，能够通过适当调节Cu柱形凸块18K的高度，从而在芯片焊盘3K与半导体芯片2K之间，介入具有总厚度T的接合层11K。其结果是，能够充分缓和由于Si基板7K、接合层11K以及引脚框10K的线膨胀系数之差所导致的应力。因此，能够降低Si基板7K(半导体芯片2K)的弯曲量。因此，能够防止Si基板7K中的开裂的发生。此外，由于不需要增加Si基板7K以及引脚框10K的厚度，因此，半导体装置1K的封装主体不会大型化。
而且，支撑Si基板7K的衬垫片是Cu柱形凸块18K，由于Cu的热传导率(约398W/m·K)与Bi的热传导率(约9W/m·K)相比非常大，因此，能够提高引脚框10K与Si基板7K之间的热传导性。因此，能够经由Cu柱形凸块18K向引脚框10K发散由半导体芯片2K产生的热。因此，能够充分确保半导体芯片2K的散热性。
此外，由于设置有四个Cu柱形凸块18K，因此能够以四点支撑Si基板7K。由此，能够使半导体芯片2K在Cu柱形凸块18K上稳定，以使相对于芯片焊盘3K的表面31K不倾斜。因此，能够以几乎均等的大小来设置引脚框10K与半导体芯片2K的距离。其结果是，由于Z方向上的接合层11K的线膨胀系数成为均匀，因此能够抑制接合层11K上的应力的偏颇，能够整体地缓和应力。此外，能够利用四个Cu柱形凸块18K来发散由半导体芯片2K产生的热量，因此，能够使半导体芯片2K的散热性进一步提高。
此外，当引脚框10K热膨胀时，引脚框10K的热量会经由Cu柱形凸块18K传递给Si基板7K。因此，在安装半导体装置1K时的回流时，能够通过从引脚框10K传递来的热量，使Si基板7K热膨胀。其结果是，由于能够缩小引脚框10K的热膨胀量与Si基板7K的热膨胀量之差，因此，能够降低Si基板7K的弯曲量。
此外，作为引脚框的材料，除了引脚框10K的Cu以外，例如，还公知42合金(Fe-42％Ni)等的Fe系原材料。42合金的热膨胀系数，约为4.4～7.0×10-6/℃。在由42合金构成的引脚框中，与由Cu(热膨胀系数约为16.7×10-6/℃)构成的引脚框10K相比，热膨胀量变小，可能由此能够减小引脚框的弯曲量。然而，在使用42合金时，比使用Cu时更花费成本，此外，散热性会降低。
相对于此，在该半导体装置1K中，即使在由Cu构成的引脚框10K的情况下，也能够通过接合层11K来充分缓和由于引脚框10K的弯曲所引起的应力。因此，能够无问题地使用Cu作为引脚框10K的材料，能够维持成本、散热性。
此外，在上述制造工序中，在芯片焊盘3K的表面31K所涂敷的接合焊膏14K，以与背面金属9K的Cu层93K接触的方式，被半导体芯片2K和引脚芯片焊盘3K夹持着。之后，通过执行回流(热处理)，形成具有Bi系材料层111K与引脚Cu-Sn合金层112K、113K、114K的接合层11K。
在接合层11K形成时，接合焊膏14K中的成分(Bi系材料以及Sn)不与Cu以外的金属元素接触，而且，在半导体芯片2K与芯片焊盘3K的对置方向上，在Bi系材料111K的两侧形成Cu-Sn合金层112K、113K。
因此，能够防止背面金属9K的Au层91K中的Au或Ni层92K中的Ni等、有使Bi系材料层111K的特性降低的危险的阻碍金属元素向Bi系材料层111K扩散。其结果是，能够防止Bi与上述阻碍金属元素的金属间化合物的形成以及Bi与上述阻碍金属元素的共晶组成物的形成。因此，能够提高接合层11K的耐温度循环性，并且能够较高地维持接合层11K的熔点。
另一方面，虽然Bi系材料层111K与Cu-Sn合金层112K、113K、114K接触，但由于Cu与Bi几乎不发生反应，因此，几乎没有由于这些层彼此之间的接触所导致的使接合层11K的熔点降低或耐温度循环性降低的危险。此外，由于Si基板7K与Cu柱形凸块18K的接触成为Cu层93K与Cu柱形凸块18K的同种金属彼此之间的接触，因此，能够降低由于Si基板7K与Cu柱形凸块18K的接触所导致的影响(例如，Cu柱形凸块18K的高电阻化、Cu柱形凸块18K的腐蚀等)。
此外，由于接合层11K由Bi系材料层111K以及Cu-Sn合金层112K、113K、114K构成，因此，能够实现接合层11K的无铅化。
此外，Cu-Sn合金不是如Bi-Au合金、Bi-Ag合金等那样硬且脆的金属，而是高强度的金属。因此，能够通过Cu-Sn合金层112K、113K，提高半导体芯片2K以及引脚框10K与接合层11K的接合强度。
此外，Sn的热传导率约为73W/m·K，比Bi的热传导率(约9W/m·K)高。因此，与接合层11K仅由Bi构成的情况相比，能够提高接合层11K的热传导率。其结果是，能够进一步提高半导体芯片2K的散热性。
此外，由于Si基板7K的背面72K与Au层91K接触，因此能够借助该Au层91K来导通Cu层93K与Si基板7K。由此，能够电连接Si基板7K与芯片焊盘3K。
此外，由于芯片焊盘3K的表面31K以及电极引脚4K的表面41K的任一个面，都是不被基于电镀或溅射等处理的金属薄膜覆盖的非覆盖面，因此在半导体装置1K的制造时，不需要对引脚框10K进行金属电镀或溅射等处理，因此，能够降低成本。
以上，虽然针对本发明的第十一实施方式进行了说明，但该第十一实施方式也可以如下进行变更。
例如，在所述的实施方式中，虽然提出了QFN型的半导体装置，但本发明也能够应用于QFP(Quad Flat Package)、SOP(Small Outline Package)等其它种类的封装型的半导体装置。
此外，例如，Cu柱形凸块18K的个数，可以是1～3个，也可以是5个以上。个数越多，越能够降低接合焊膏14K的使用量，因此能够降低成本，能够进一步提高散热性。
此外，例如，支撑Si基板7K的Cu衬垫片，如图99所示，可以通过引线接合法，在芯片焊盘3K的表面31K形成铜线的球焊(ball bound)(第一接合)，接着，以环状引回铜线，在球焊的相反侧与表面31K接合(第二接合)之后，通过从第二接合的位置扯断铜线来形成Cu线环19K。
此外，例如，接合层11K的副层，不需要是Cu-Sn合金层112K、113K、114K，例如，也可以是由Cu和作为与Cu不同的异种金属的Zn(热传导率约为120W/m·K)的合金构成、且含Cu为主成分的Cu-Zn合金层。
此外，例如，引脚框10K的表面(芯片焊盘3K的表面31K以及电极引脚4K的表面41K)，不需要是非覆盖面，如图100所示，也可以通过实施电镀或溅射处理来形成覆盖层15K。
此时，与Si基板7K的背面72K相同，需要在引脚框10K的最表面露出Cu。
例如，在芯片焊盘3K的表面31K上，覆盖层15K如图101A所示，形成从芯片焊盘3K侧按顺序层叠了Ag层16K以及Cu层17K的两层构造。通过在Ag层16K上层叠Cu层17K，能够在引脚框10K上的与半导体芯片2K的对置面(表面31K)整体露出Cu。
另一方面，在电极引脚4K的表面41K上，覆盖层15K如图101B所示，具有仅形成Ag层16K的单层构造。由此，能够使焊线5K的连接面整体露出Ag。因此，作为与电极引脚4K连接的焊线5K，不仅能利用Cu线，还能够利用Au线等各种引线。
此外，背面金属9K，虽然设为具有每一层分别层叠了Au层91K、Ni层92K以及Cu层93K的三层构造，但并不局限于此，例如，可以层叠多个这些层中的至少一种。此时，可以连续地层叠多个层，也可以在多个层之间介入其它种类的层。
此外，背面金属9K也可以具有与Au层、Ni层以及Cu层不同的层。例如，可以具有Ag层、Ti层等。由于Ti层对于Si半导体能欧姆接触，因此，能够代替Au层91K来使用。
此外，例如，背面金属9K与Cu柱形凸块18K的顶端部182K，如图102所示，也可以被分开。此时，在接合了半导体芯片2K与芯片焊盘3K的状态下，使接合层11K的总厚度T大于Cu柱形凸块18K的高度。因此，能够使Z方向上的接合层11K的线膨胀增加，抑制X方向上
的接合层11K的线膨胀。其结果是，能够有效地缓和半导体芯片2K的应力。
此外，在所述的实施方式中，虽然例示了焊线5K被非透水绝缘膜25K覆盖的方式，但只要至少实现用于解决所示第十一技术问题的第十一个目的，则如图103～图105分别所示，也可以不设置非透水绝缘膜25K。
〈第十二实施方式 图106～图156〉
通过该第十二实施方式的公开，除了能够解决所述的“发明所要解决的技术问题”所记载的技术问题，还能够解决如下所述的针对第十二背景技术的第十二技术问题。
(1)第十二背景技术 在典型的半导体装置中，在芯片焊盘上配置有半导体芯片，通过由Au(金)构成的引线来连接半导体芯片和配置在芯片焊盘周围的引脚。具体而言，在半导体芯片的表面上配置有由Al(铝)构成的焊盘。并且，在该焊盘的表面与引脚的表面之间，以画出拱形状的圈的方式架设有由Au构成的引线。
在架设引线时(引线接合时)，在引线接合器的毛细管中所保持的引线的顶端形成FAB(Free Air Ball)，该FAB与焊盘的表面连接。此时，由毛细管向焊盘以规定的载重按压FAB，并且向设置在毛细管的超声波振子供给规定的驱动电流，对FAB赋予超声波振动。其结果是，FAB在焊盘的表面一边被摩擦一边被按压，实现引线与焊盘表面接合。之后，向引脚移动毛细管。然后，在引线的表面上按压引线，对引线赋予超声波振动并扯断引线。由此，在焊盘的表面与引脚的表面之间，架设引线。
(2)第十二技术问题
最近，市场中半导体装置的价格竞争不断激化，要求半导体装置的成本进一步降低。作为成本降低策略之一，正在研究由价格低的Cu(铜)构成的引线(铜线)代替由昂贵的Au构成的引线(金线)。
然而，在铜线的顶端所形成的FAB比在金线的顶端形成的FAB硬，因此，将铜线以与金线的情况相同的条件来接合了焊盘时，不能得到铜线与焊盘的良好的接合。当前，能够实现铜线与焊盘的良好的接合的条件尚不明确，无法实现从金线向铜线的积极的替代。
即，该第十二实施方式的发明，其第十二个目的在于，提供一种能够实现铜线与焊盘的良好接合的引线接合方法。
(3)具体实施方式的公开
图106是本发明的第十二实施方式的半导体装置的示意性剖视图。图107是图106所示的半导体装置的示意性仰视图。
半导体装置1L是采用QFN(Quad Flat Non-leaded)的半导体装置，具有将半导体芯片2L与芯片焊盘3L、引脚4L以及铜线5L一起用树脂封装6L密封的构造。半导体装置1L(树脂封装6L)的外形是扁平的长方体形状。
在本实施方式中，半导体装置1L的外形是平面形状为4mm角的正方形状且厚度为0.85mm的六面体，以下列举的半导体装置1L的各部的尺寸是半导体装置1L具有该外形尺寸的情况的一个示例。
半导体芯片2L以俯视观察时形成2.3mm的正方形状。半导体芯片2L的厚度是0.23mm。在半导体芯片2L的表面的周边部配置有多个焊盘7L。各焊盘7L与置入半导体芯片2L的电路电连接。在半导体芯片2L的背面，形成有由Au、Ni(镍)、Ag(银)等金属层构成的背面金属8L。
芯片焊盘3L以及引脚4L，通过打通金属薄板(例如，铜薄板)而形成。该金属薄板(芯片焊盘3L以及引脚4L)的厚度是0.2mm。在芯片焊盘3L以及引脚4L的表面，形成有由Ag构成的镀层9L。
芯片焊盘3L以俯视观察时具有2.7mm的正方形状，以呈各侧面与半导体装置1L的侧面平行的方式配置在半导体装置1L的中央部。
在芯片焊盘3L的背面的周边部，通过从自背面侧的压扁加工，在其整周形成截面大致1/4椭圆形状的凹陷。并且，在该凹陷中，置入了树脂封装6L。由此，芯片焊盘3L的周边部从其上下被树脂封装6L夹着，防止了从芯片焊盘3L的树脂封装6L脱落(防脱落)。
此外，芯片焊盘3L的背面，除了其周边部(截面大致1/4椭圆形状凹陷的部分)之外，从树脂封装6L的表面露出。
引脚4L在与芯片焊盘3L的各侧面对置的位置上，各被设置相同个数(例如，9个)。在与芯片焊盘3L的侧面对置的各位置上，引脚4L沿与其对置的侧面正交的方向延伸，且在与该侧面平行的方向上隔开等间隔地被配置。引脚4L的长边方向的长度是0.45mm。此外，芯片焊盘3L与引脚4L之间的间隔是0.2mm。
在引脚4L的背面的芯片焊盘3L侧的端部，通过从背面侧的压扁加工，形成截面大致1/4椭圆形状的凹陷。并且，在该凹陷中，置入了树脂封装6L。由此，引脚4L的芯片焊盘3L侧的端部从上下被树脂封装6L夹着，防止引脚4L的树脂封装6L的脱落(防脱落)。
引脚4L的背面，除了芯片焊盘3L侧的端部(截面大致1/4椭圆形状凹陷的部分)之外，从树脂封装6L的背面露出。此外，引脚4L的芯片与焊盘3L侧相对侧的侧面，从树脂封装6L的侧面露出。
在芯片焊盘3L以及引脚4L的背面的从树脂封装6L露出的部分，形成有由焊锡构成的镀层10L。
然后，半导体芯片2L以将配置有焊盘7L的背面朝向上方的状态，使其背面借助接合件11L，与芯片焊盘3L的表面(镀层10L)接合。在接合件11L中，例如使用焊锡膏。接合件11L的厚度是0.02mm。
而且，在不需要半导体芯片2L与芯片焊盘3L的电连接时，也可以省略背面金属8L，而借助由银膏等绝缘性焊膏构成的接合件将半导体芯片2L的背面与芯片焊盘3L的表面接合。此时，半导体芯片2L的平面尺寸成为2.3mm角。此外，也可以省略芯片焊盘3L的表面上的镀层9L。
铜线5L例如由纯度99.99％以上的铜构成。铜线5L的一端与半导体芯片2L的焊盘7L接合。铜线5L的另一端与引脚4L的表面接合。而且，铜线5L在半导体芯片2L与引脚4L之间，架设为呈拱形状的圈。该铜线5L的圈的顶部与半导体芯片2L的表面的高低差是0.16mm。
并且，在该半导体装置1L中，与所述第一实施方式相同，半导体芯片2L的表面整体和侧面整体、芯片焊盘3L的表面和侧面整体、引脚4L的表面整体、以及铜线5L整体被呈一体的非透水绝缘膜25L覆盖。
图108是图106所示的用虚线包围的部分的放大图。
焊盘7L由含Al的金属构成且形成在半导体芯片2L的最上层的层间绝缘膜12L上。在层间绝缘膜12L上，形成有表面保护膜13L。焊盘7L，其周边部被表面保护膜13L覆盖，中央部通过形成在表面保护膜13L上的焊盘开口14L而露出。
铜线5L与从表面保护膜13L露出的焊盘7L的中央部接合。铜线5L，如下所述，在其顶端形成FAB，且通过将FAB按压于焊盘7L而被接合。此时，由于FAB发生变形，因此在铜线5L上的与焊盘7L的接合部分形成圆糕形状的第一焊球部15L。此外，在第一焊球部15L的周围，通过焊盘7L的材料从第一焊球部15L的下方慢慢凸出，从而以不从焊盘7L的表面显著浮出的方式形成凸出部16L。
例如，铜线5L的线径是25μm时，第一焊球部15L的目标直径(第一焊球部15L的设计上的直径)是74～76μm，第一焊球部15L的目标厚度(第一焊球部15L的设计上的厚度)是17～18μm。
图109A～图109D是表示图106所示的半导体装置的制造途中(引线接合的途中)的状态的示意性剖视图。
铜线5L，以芯片焊盘3L以及引脚4L与包围它们的框(未图示)连接的状态，即以芯片焊盘3L以及引脚4L形成引脚框的状态下，通过引线接合器，被架设在半导体芯片2L与引脚4L之间。
在引线接合器中具有毛细管C。毛细管C，如图109A所示，呈在中心轴线上形成了引线插通孔41L的大致圆筒形状，铜线5L插通了引线插通孔41，且从引线插通孔41L的顶端(下端)被送出。
在毛细管C的顶端部，在引线插通孔41L的下方，形成有与引线插通孔41L连通的圆锥台形状的倒角42L。此外，毛细管C的顶端部，具有在倒角42L的下端缘连续且在铜线5L与焊盘7L以及引脚4L的接合时(引线接合时)与焊盘7L以及引脚4L对置的面的面43L。面43L，相对于与毛细管C的中心轴线正交的平面，外侧向上缓缓倾斜。
首先，如图109A所示，使毛细管C移动到焊盘7L的正上方。接着，在铜线5L的顶端位于倒角42L的状态下，通过对铜线5L的顶端部施加电流，在其顶端部形成FAB44。电流的值以及施加时间，根据铜线5L的线径以及FAB44的目标直径(FAB44的设计上的直径)被适当设定。FAB44的一部分，从倒角42L向其下方露出。
之后，如图109B所示，使毛细管C朝向焊盘7L下降，通过毛细管C向焊盘7L按压FAB44。此时，由毛细管C向FAB44施加载重，并对FAB44赋予由设置于毛细管C中的超声波振子(未图示)振荡所引发的超声波振动。
图110是表示在FAB接合于焊盘接合时施加于FAB的载重以及施加给超声波振子的驱动电流的时间变化的曲线图。
具体而言，如图110所示，从FAB44与焊盘7L抵接的时刻T1起到经过规定时间的时刻T2的期间，从毛细管C对FAB44施加相对较大的初始载重P1。规定时间被设定为3msec。此外，初始载重P1，是根据将第一焊球部15L针对焊盘7L的目标结合面积(第一焊球部15L针对焊盘7L的设计上的接合面积)乘以一定的系数(初始载重P1的单位为g，接合面积的单位为mm2时，例如，28786)而得到的值来设定的。时刻T2以后，从毛细管C施加给FAB44的载重下降，对FAB44施加相对较小的载重P2。持续施加该载重P2，直到毛细管C被上升到时刻T4为止。
另一方面，对超声波振子，从FAB44与焊盘7L抵接的时刻T1前起施加相对较小的值U1的驱动电流。驱动电流值U1被设定为小于30mA。
若FAB44与焊盘7L抵接，则在从此时的时刻T1至T3的期间，施加给超声波振子的驱动电流的值以一定变化率(单调地)从值U1上升到相对较大的值U2。该变化率被设定21mA/msec以下。此外，最终施加给超声波振子的驱动电流的值U2，被设定为使该值U2除以第一焊球部15L的目标接合面积后得到的值成为0.0197mA/μm2以下。而且，将驱动电流值U1、U2设定为：使在对FAB44施加初始载重的规定时间施加给超声波振子的驱动电流的积分值成为146Ma·msec以下。时刻T3以后，至时刻T4为止，持续对超声波振子施加值U2的驱动电流。
其结果是，FAB44沿毛细管C的倒角42L以及面43L的形状变形，如图108所示，在焊盘7L上，形成圆糕形状的第一焊球部15L，并且在其周围形成凸出部16L。由此，实现铜线5L接合于焊盘7L的接合(第一接合)。
当从时刻T1经过预定的接合时间而到达时刻T4时，毛细管C从焊盘7L的上方离开。之后，毛细管C朝向引脚4L的表面向斜下方移动。然后，如图109C所示，对超声波振子施加驱动电流，对毛细管C赋予超声波振动，并通过毛细管C在引脚4L的表面按压铜线5L，而后扯断。由此，在引脚4L的表面上，形成由铜线5L的另一端构成的侧视锲状的针脚部，实现引脚4L与铜线的接合(第二接合)。
之后，将其它焊盘7L以及与其对应的引脚4L作为对象，进行图109A～图109C所示的工序。然后，通过反复进行图109A～图109C所示的工序，从而如图109D所示，在半导体芯片2L的所有焊盘7L和引脚4L之间架设铜线5L。所有的引线接合结束后，通过与图4D相同的方法，形成非透水绝缘膜25L。
〈接合面积-初始载重的关系〉
图111是表示第一焊球部针对焊盘的接合面积与初始载重的关系的曲线图。
为了调查第一焊球部15L针对焊盘7L的接合面积与初始载重的关系，进行了以下的试验1～4。
(1)试验1
在线径25μm的铜线5L的顶端形成45μm的FAB44，使毛细管C朝向焊盘7L下降，将FAB44按压于焊盘7L，在焊盘7L上形成基于FAB44变形的第一焊球部15L。然后，在FAB44与焊盘7L抵接后，使施加给FAB44的载重的大小发生各种变化。第一焊球部15L的目标直径是58μm，第一焊球部针对焊盘的目标接合面积是0.00264mm2。
得到与目标直径以及目标接合面积接近的第一焊球部15L的载重是80g。此外，若用实际得到的接合面积来除以该载重，并求出为了形成与目标接近的形状的第一焊球部15L所需要的每单位面积的载重(单位面积载重)，则其单位面积载重是30295g/mm2。
(2)试验2
在线径25μm的铜线5L的顶端形成59μm的FAB44，使毛细管C朝向焊盘7L下降，将FAB44按压于焊盘7L，在焊盘7L上形成基于FAB44变形的第一焊球部15L。然后，在FAB44与焊盘7L抵接后，使施加给FAB44的载重的大小发生各种变化。第一焊球部15L的目标直径是74μm，第一焊球部针对焊盘的目标接合面积是0.0043mm2。
得到与目标直径以及目标接合面积接近的第一焊球部15L的载重是130g。此外，若用实际得到的接合面积来除以该载重，并求出为了形成与目标接近的形状的第一焊球部15L所需要的每单位面积的载重(单位面积载重)，则其单位面积载重是30242g/mm2。
(3)试验3
在线径30μm的铜线5L的顶端形成59μm的FAB44，使毛细管C朝向焊盘7L下降，将FAB44按压于焊盘7L，在焊盘7L上形成基于FAB44变形的第一焊球部15L。然后，在FAB44与焊盘7L抵接后，使施加给FAB44的载重的大小发生各种变化。第一焊球部15L的目标直径是74μm，第一焊球部针对焊盘的目标接合面积是0.0043mm2。
得到与目标直径以及目标接合面积接近的第一焊球部15L的载重是130g。此外，若用实际得到的接合面积来除以该载重，并求出为了形成与目标接近的形状的第一焊球部15L所需要的每单位面积的载重(单位面积载重)，则其单位面积载重是30242g/mm2。
(4)试验4
在线径38μm的铜线5L的顶端形成84μm的FAB44，使毛细管C朝向焊盘7L下降，将FAB44按压于焊盘7L，在焊盘7L上形成基于FAB44变形的第一焊球部15L。然后，在FAB44与焊盘7L抵接后，使施加给FAB44的载重的大小发生各种变化。第一焊球部15L的目标直径是104μm，第一焊球部针对焊盘的目标接合面积是0.00849mm2。
得到与目标直径以及目标接合面积接近的第一焊球部15L的载重是240g。此外，若用实际得到的接合面积来除以该载重，并求出为了形成与目标接近的形状的第一焊球部15L所需要的每单位面积的载重(单位面积载重)，则其单位面积载重是28267g/mm2。
根据以上的试验1～4的结果，确认出：为了形成与目标接近的形状的第一焊球部15L所需要的每单位面积的载重(单位面积载重)，大致相同，而与铜线5L的线径、第一焊球部15L的目标直径以及目标接合面积无关。
此外，若在将作为能获得在各试验1～4中接近目标直径以及目标接合面积的第一焊球部15L的载重而求出的值设为初始载重P1，将X轴设为目标接合面积，将Y轴设为初始载重的曲线图区域进行绘制，则确认出：初始载重P1与第一焊球部15L针对焊盘7L的接合面积之间大致呈比例关系。
〈规定时间的设定〉
为了恰当地设定对FAB施加初始载重P1的规定时间，进行了以下试验1～3。
(1)试验1
在线径25μm的铜线5L的顶端形成FAB44，使毛细管C朝向焊盘7L下降，将FAB44按压于焊盘7L，对FAB44施加一定载重，在焊盘7L上形成基于FAB44的变形的第一焊球部15L。第一焊球部15L的目标直径是58μm，其目标厚度是10μm。然后，针对施加于FAB44的载重的大小为50g、80g以及110g的各种情况，对伴随FAB44与焊盘7L抵接后的经过时间的第一焊球部15L的直径以及厚度的变化进行了调查。图112表示直径(焊球直径)的时间变化，图113表示厚度(焊球厚度)的时间变化。
(2)试验2
在线径25μm的铜线5L的顶端形成FAB44，使毛细管C朝向焊盘7L下降，将FAB44按压于焊盘7L，对FAB44施加一定载重，在焊盘7L上形成基于FAB44的变形的第一焊球部15L。第一焊球部15L的目标直径是76μm，其目标厚度是18μm。然后，针对施加于FAB44的载重的大小为70g、90g、110g、130g、150g以及200g的各种情况，对伴随FAB44与焊盘7L抵接后的经过时间的第一焊球部15L的直径以及厚度的变化进行了调查。图114表示直径(焊球直径)的时间变化，图115表示厚度(焊球厚度)的时间变化。
(3)试验3
在线径38μm的铜线5L的顶端形成FAB44，使毛细管C朝向焊盘7L下降，将FAB44按压于焊盘7L，对FAB44施加一定载重，在焊盘7L上形成基于FAB44的变形的第一焊球部15L。第一焊球部15L的目标直径是104μm，其目标厚度是25μm。然后，针对施加于FAB44的载重的大小为200g、230g、250g、300g、400g以及500g的各种情况，对伴随FAB44与焊盘7L抵接后的经过时间的第一焊球部15L的直径以及厚度的变化进行了调查。图116表示直径(焊球直径)的时间变化，图117表示厚度(焊球厚度)的时间变化。
参照图112～图117可见，与铜线5L的线径、载重的大小以及第一焊球部15L的目标直径及目标厚度无关，在从FAB44与焊盘7L抵接起不到2msec时，FAB44的变形不会结束。另一方面，在从FAB44与焊盘7L抵接起超过4msec时，FAB44的直径以及厚度几乎无变化，可认为FAB44的变形确实已结束。更详细而言，与铜线5L的线径、载重的大小以及第一焊球部15L的目标直径及目标厚度无关，在FAB44与焊盘7L抵接起大致经过3msec的时刻，FAB44的直径以及厚度的变化结束，可认为FAB44的变形已结束。
因此，认为对FAB施加初始载重P1的规定时间，在2～4msec的范围内适合，而且3msec更适合。
如上所述，在铜线5L的顶端所形成的FAB44与焊盘抵接之后，由毛细管C对FAB44施加相对较大的初始载重P1。由此，因为由比Au硬的金属Cu构成的FAB44会良好地变形，所以，通过FAB44的变形来适当地衰减施加于FAB44的初始载重P1，能够有助于FAB44与焊盘7L的接合。
此外，由于FAB44与焊盘7L抵接之前超声波振子已振荡，因此从FAB44与焊盘7L抵接的瞬间起，会对FAB44与焊盘7L的抵接部分传递超声波振动，该抵接部分与焊盘7L相摩擦。其结果是，能够获得接合结束后的FAB44(第一焊球部15L)的与焊盘7L的接合面的中央部(FAB44与焊盘7L最初抵接的部分)与焊盘7L良好地接合的状态。
FAB44与焊盘7L抵接之后，施加给超声波振子的驱动电流的值从值U1递增到值U2。而另一方面，FAB44以被压扁的方式变形，使FAB44与焊盘7L的抵接部分的面积递增。由此，从超声波振子传递给FAB44的超声波振动的能量递增，此外，与焊盘7L相摩擦的FAB44的面积递增。其结果是，在第一焊球部15L的中央部的下方，能够抑制由于对FAB44传递的超声波振动的能量的急增所导致的开裂等的损伤在焊盘7L以及焊盘7L的下层的层间绝缘膜12L中产生，并且直至第一焊球部15L的与焊盘7L的接合面的周边部为止能够获得与焊盘7L被良好地接合的状态。
若从由Cu构成的FAB44与焊盘7L抵接起经过了规定时间，则由将FAB44按压于焊盘7L所导致的FAB44的变形结束。即，若从由Cu构成的FAB44与焊盘7L抵接起经过了规定时间，则第一焊球部15L的形状完成。因此，若此后对FAB44持续施加较大的初始载重P1，则对FAB44与焊盘7L的抵接部分不会良好地传递超声波振动。因此，从FAB44与焊盘7L抵接起经过规定时间后，施加给FAB44的载重会下降到载重P2。由此，能够使超声波振动良好地传递给FAB44与焊盘7L的抵接部分。
因此，根据本实施方式的引线接合方法，能够防止在焊盘7L以及焊盘7L的下层的层间绝缘膜12L产生损伤，并且能够获得铜线5L与焊盘7L的良好的接合，即第一焊球部15L的与焊盘7L的接合面的全域与焊盘7L被良好地接合的状态。
施加给超声波振子的驱动电流的值，在FAB44与焊盘7L抵接后，从值U1以一定变化率增加到值U2。并且，该变化率被设定为21mA/msec以下。由此，能够有效地防止由于对FAB44传递的超声波振动的能量的急增所导致的焊盘7L以及层间绝缘膜12L的损伤的产生。
而且，作为FAB44与焊盘7L的接合方法，可认为从FAB44与焊盘7L抵接起，对FAB44持续施加一定的载重，并且对超声波振子持续施加一定的驱动电流。然而，在该方法中，无论怎样设定施加于FAB44的载重的大小以及施加给超声波振子的驱动电流的值，FAB44都不会与焊盘7L充分接合，或者，焊盘7L的材料向FAB44(第一焊球部15L)的侧方以薄凸缘状显著地露出，产生所谓的溅出。
在本实施方式的引线接合方法中，通过适当地设定从FAB44与焊盘7L抵接前起施加给超声波振子的驱动电流的值以及初始载重的大小，而防止了该喷溅出的发生。
即，从FAB44与焊盘7L抵接前起施加给超声波振子的驱动电流的值U1被设定为小于30mA。由此，能够防止FAB44与焊盘7L抵接之后对FAB44传递的超声波振动的能量过大。其结果是，能够良好地防止溅出的发生、以及在第一焊球部15L的中央部的下方的焊盘7L以及层间绝缘膜12L的损伤的产生。
此外，由于初始载重P1与第一焊球部15L针对焊盘7L的接合面积之间呈大致的比例关系，而与铜线5L的线径无关，因此，初始载重P1的大小是根据将第一焊球部15L针对焊盘7L的目标接合面积乘以一定的系数而得到的值来设定的。由此，能够恰当地设定初始载重P1的大小，而与铜线5L的线径无关。其结果是，能够良好地防止溅出的发生、以及在第一焊球部15L的中央部的下方的焊盘7L及焊盘7L的下层的损伤的发生，并实现FAB44的良好的变形，能够使第一焊球部15L的与焊盘7L的接合面的中央部获得与焊盘7L被良好地接合的状态。
FAB44的变形由于FAB44与焊盘7L抵接起在大致3msec结束，而与初始载重P1的大小以及第一焊球部15L的目标直径以及厚度无关，因此，从FAB44与焊盘7L抵接起经过3msec之后，施加于FAB44的载重从初始载重P1下降至载重P2。
此外，设定了规定时间、驱动电流值U1、U2，以使在规定时间施加给超声波振子的驱动电流的积分值在146mA·msec以下。由此，在从FAB44与焊盘7L抵接起的规定时间内，对FAB44传递恰当的能量的超声波振动，因此，在第一焊球部15L的中央部的下方，能够防止在焊盘7L以及层间绝缘膜12L产生损伤，并直至第一焊球部15L的与焊盘7L的接合面的周边部为止获得与焊盘7L被良好地接合的状态。
最终施加给超声波振子的驱动电流的值U2，被设定为用第一焊球部15L的目标接合面积除以该值U2而得到的值为0.0197mA/μm2以下。由此，能够防止在FAB44的变形结束之后，对FAB44传递的超声波振动的能量过大，在第一焊球部15L的周边部的下方，能够良好地防止在焊盘7L以及层间绝缘膜12L产生损伤。
而且，在本实施方式中，在从FAB44与焊盘7L抵接起的规定时间，施加比载重P2大的初始载重P1。然而，即使在增大FAB44与焊盘7L接近时的毛细管C的移动速度，且经整个接合时间对FAB施加一定的载重的情况下，从表面上看，FAB44与焊盘7L抵接的瞬间以及刚抵接之后施加于FAB44的载重也变大，能得到与对FAB44施加初始载重P1时相同的作用效果。
在铜线5L的顶端形成FAB44，使毛细管C朝向焊盘7L以一定的速度0.4mil/msec(约10.2μm/msec)下降，使FAB44按压于焊盘7L，经3msec对FAB44施加130g的载重作为初始载重P1，之后经过9msec，通过对FAB44施加载重P2，在焊盘7L上形成基于FAB44的变形的第一焊球部15L。图118表示由SEM(Scanning Electron Microscope：扫描型电子显微镜)拍摄此时的第一焊球部的附近而得到的SEM图像。
此外，在铜线5L的顶端形成FAB44，使毛细管C朝向焊盘7L以一定的速度1.00mil/msec(约2.45m/msec)下降，使FAB44按压于焊盘7L，从FAB44与焊盘7L抵接起经过12msec，对FAB44施加45g的载重，在焊盘7L上形成基于FAB44的变形的第一焊球部15L。图119表示此时的第一焊球部的附近的SEM图像。
观察比较图118与图119，可见第一焊球部15L的形状以及凸出部16L的形状大致相同。
以上，虽然针对本发明的第十二实施方式进行了说明，但该第十二实施方式也可以如下进行变更。
例如，在半导体装置1L中，虽然提出了QFN，但本发明也适用于采用SON(SmallOutlined Non-leaded Package)等其它种类的无引脚封装的半导体装置的制造。
此外，不局限于在一个面上形成有引脚的端面和树脂封装的侧面的所谓切割型，而且能够应用于使用了引脚从树脂封装的侧面凸出的无引脚型的无引脚封装的半导体装置的制造。
而且，本发明也不局限于无引脚封装，还能够应用于使用了QFP(Quad FlatPackage)等具有因引脚从树脂封装凸出而形成的外部引脚的封装的半导体装置的制造。
此外，在上述实施方式中，虽然例示了焊线5L被非透水绝缘膜25L覆盖的方式，但只要至少实现用于解决所示第十二技术问题的第十二个目的，则如图120所示，也可以不设置非透水绝缘膜25L。
接着，与该第二实施方式相关地进行了实验。而且，本发明不局限于下述的实施例。
1.评价试验1
使用マイクロスイス公司制的毛细管。该毛细管具有如下的尺寸。作为倒角的下端缘的直径的CD尺寸是66μm(0.066mm)。作为面的外径的T尺寸是178μm(0.178mm)。在用含中心轴线的截面来截取了毛细管的截面(参照图109A所示的截面)中，作为沿倒角的侧面延伸的两条直线所形成的角度的倒角角度为90°。作为面相对于与毛细管的中心轴线正交的平面所形成的角度的面角度为8°。在用含中心轴线的截面来截取了毛细管的截面中，从毛细管的侧面的面的上端进一步向上方延伸的部分与中心轴线所形成的角度为20°。面的上端部分形成圆弧状，其曲率半径即OR尺寸为20μm(0.020mm)。
在距由Al-Cu系合金构成的焊盘的表面高7mil(约178μm)的位置处配置毛细管，在线径25μm的铜线的顶端形成有直径2.33mil(约60μm)的FAB。然后，使毛细管以速度0.4mil/msec(约10.2μm/msec)朝向焊盘下降，使FAB按压于焊盘，在焊盘上形成基于FAB的变形的第一焊球部。第一焊球部的目标直径是74μm，第一焊球部针对焊盘的目标接合面积是0.0043mm2。
〈实施例1〉
如图121所示，在FAB与焊盘抵接之后的3msec期间，由毛细管对FAB施加130g的初始载重，在经过了该3msec的时刻，使施加于FAB的载重下降到30g，经9msec保持对FAB施加30g的载重的状态。之后，使毛细管上升。
此外，从FAB与焊盘抵接前起，对设置于毛细管的超声波振子施加15mA的驱动电流，并在FAB与焊盘抵接之后，使施加给超声波振子的驱动电流的值在3.6msec期间以一定的变化率(约20.83mA/msec)从15mA上升至90mA，经直至使毛细管上升为止(从毛细管下降起经过29.5msec为止)的8.4msce保持对超声波振子施加90mA的驱动电流的状态。此时，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间施加给超声波振子的驱动电流的积分值为138.75mA·msec。此外，用第一焊球部的目标直径的二次方值除以最终施加给超声波振子的驱动电流而得到的值约为0.0164mA/μm2，小于0.0197mA/μm2。
〈比较例1〉
如图122所示，在FAB与焊盘抵接后的3msec期间，由毛细管对FAB施加130g的初始载重，在经过了该3msec的时刻，使施加于FAB的载重下降至30g，经9msec保持对FAB施加30g的载重的状态。之后，使毛细管上升。
此外，在FAB与焊盘抵接前，不对设置于毛细管的超声波振子施加驱动电流，在FAB与焊盘抵接后，使施加给超声波振子的驱动电流的值在3.6msec期间以一定变化率(25mA/msec)从0mA上升至90mA，经直至使毛细管上升为止(从毛细管的下降起经过29.5msec为止)的8.4msec保持对超声波振子施加90mA的驱动电流的状态。此时，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间施加给超声波振子的驱动电流的积分值为112.5mA·msec。
〈比较例2〉
如图123所示，在FAB与焊盘抵接后的3msec期间，由毛细管对FAB施加130g的初始载重，在经过了该3msec的时刻，使施加于FAB的载重下降至30g，经9msec保持对FAB施加30g的载重的状态。之后，使毛细管上升。
此外，在FAB与焊盘抵接前，对设置于毛细管的超声波振子施加15mA的驱动电流，在从FAB与焊盘抵接起经过了3.6msec的时刻，使施加给超声波振子的驱动电流的值从5mA瞬时上升至90mA，经直至使毛细管上升为止(从毛细管的下降起经过29.5msec)的8.4msec保持对超声波振子施加90mA的驱动电流的状态。此时，在对FAB施加130g的初始载重的3msec期间，对超声波振子未施加驱动电流。
〈比较例3〉
如图124所示，在FAB与焊盘抵接后的3msec期间，由毛细管对FAB施加130g的初始载重，在经过了该3msec的时刻，使施加于FAB的载重下降至30g，经9msec保持对FAB施加30g的载重的状态。之后，使毛细管上升。
此外，在FAB与焊盘抵接前，不对设置于毛细管的超声波振子施加驱动电流，在从FAB与焊盘抵接起经过了3.6msec的时刻，使施加给超声波振子的驱动电流的值从0mA瞬时上升至90mA，经直至使毛细管上升为止(从毛细管的下降起经过29.5msec)的8.4msec保持对超声波振子施加90mA的驱动电流的状态。此时，在对FAB施加130g的初始载重的3msec期间，对超声波振子未施加驱动电流。
(1)溅出评价(外观评价)
使用SEM来观察了实施例1以及比较例1～3的第一焊球部的附近。图125表示实施例1的第一焊球部的附近的SEM图像。图126～图128分别表示比较例1～3的第一焊球部附近的SEM图像。
如图126～图128所示，确认出：实施例1以及比较例1～3的任一个的焊盘的材料都向第一焊球部的侧方稍微凸出，并未产生溅出。
(2)基于焊球的评价
从焊盘剥离实施例1以及比较例1～3的第一焊球部，并使用SEM观察了第一焊球部的与焊盘的接合面。图129表示实施例1的第一焊球部的接合面的SEM图像。图130～图132表示比较例1～3的第一焊球部的接合面的SEM图像。
如图129所示，确认出：在实施例1的第一焊球部，在其接合面的大致全域有基于超声波振动的细小的伤痕。这就证实了在从FAB与焊盘抵接的瞬间起直至第一焊球部的形状完成为止的整个期间，超声波振动良好地传递到了FAB上，并通过该超声波振动，FAB与焊盘抵接部分的全域与焊盘进行了摩擦。
如图130所示，确认出：在比较例1的第一焊球部，在其接合面的中央部的一部分，存在不带有基于超声波振动的伤痕的部分Po1。认为存在这样的部分Po1是由于在FAB与焊盘刚抵接之后，超声波振动未传递到FAB上，FAB与焊盘的抵接部分未进行摩擦。
如图131所示，确认出：在比较例2的第一焊球部，在其接合面的中央部与周边部之间，存在不带有基于超声波振动的伤痕的部分Po2。认为存在这样的部分Po2是由于从FAB与焊盘抵接的瞬间起，超声波振动虽传递到FAB上，但FAB变形为第一焊球部的过程中超声波振动不足。
如图132所示，确认出：在比较例3的第一焊球部，存在仅在其接合部的周边部带有基于超声波振动的细小的伤痕、而在中央部不带有伤痕的部分Po3。认为存在这样的部分Po3是由于仅在FAB变形为第一焊球部之后，超声波振动才传递到FAB上。
(3)焊盘上的评价
用发烟硝酸溶解包括实施例1以及比较例1～3的第一焊球部的铜线，并使用光学显微镜来观察了焊盘的与第一焊球部的接合面。图133表示实施例1的焊盘的图像。图134～图136表示比较例1～3的焊盘的图像。
而且，在该评价试验之前，进行用于检查半导体芯片是否是良品的EDS(ElectricDie Sort)，在FAB的接合前，在各焊盘的表面，带有基于按压过EDS用的检查探测器的针迹。
如图133所示，确认出：从实施例1的焊盘消除了针迹。这印证了以从焊盘消除针迹的程度使FAB按压焊盘，FAB(第一焊球部)与焊盘强固地接合。
相对于此，如图134～图136所示，确认出：在比较例1～3的焊盘上，残留有针迹。
(4)焊盘下的评价
用发烟硝酸溶解包括实施例1以及比较例1～3的第一焊球部的铜线，而且除去了焊盘，使用光学显微镜观察了由此露出的层间绝缘膜的表面。图137表示实施例1的层间绝缘膜的表面的图像。图138～图140表示比较例1～3的层间绝缘膜的表面的图像。
如图137～图140所示，确认出：实施例1以及比较例1～3的任一个，在层间绝缘膜都未产生开裂等的损伤。
2.评价试验2
使用マイクロスイス公司制的毛细管。该毛细管具有如下的尺寸。作为倒角的下端缘的直径的CD尺寸是66μm(0.066mm)。作为面的外径的T尺寸是178μm(0.178mm)。在用含中心轴线的截面来截取了毛细管的截面(参照图109A所示的截面)中，作为沿倒角的侧面延伸的两条直线所形成的角度的倒角角度为90°。作为面相对于与毛细管的中心轴线正交的平面所形成的角度的面角度为8°。在用含中心轴线的截面来截取了毛细管的截面中，从毛细管的侧面的面的上端进一步向上方延伸的部分与中心轴线所形成的角度为20°。面的上端部分形成圆弧状，其曲率半径即OR尺寸为20μm(0.020mm)。
在距由Al-Cu系合金构成的焊盘的表面高7mil(约178μm)的位置处配置毛细管，在线径25μm的铜线的顶端形成有直径2.33mil(约60μm)的FAB。然后，使毛细管以速度0.4mil/msec(约10.2μm/msec)朝向焊盘下降，使FAB按压于焊盘，在焊盘上形成基于FAB的变形的第一焊球部。第一焊球部的目标直径是74μm，第一焊球部针对焊盘的目标接合面积是0.0043mm2。
如图141所示，在FAB与焊盘抵接之后的3msec期间，由毛细管对FAB施加130g的初始载重，在经过了该3msec的时刻，使施加于FAB的载重下降到30g，经9msec保持对FAB施加30g的载重的状态。之后，使毛细管上升。
此外，从FAB与焊盘抵接前起，对设置于毛细管的超声波振子施加20mA的驱动电流，并在FAB与焊盘抵接之后，使施加在超声波振子的驱动电流的值以一定的变化率从20mA上升至90mA，经直至毛细管上升为止(从毛细管下降起经过29.5msec为止)保持对超声波振子施加90mA的驱动电流的状态。实施例2以及比较例4～8，施加给超声波振子驱动电流的值从20mA达到90mA所花费的时间(Ramp-Up Time：倾斜上升时间)不同。在实施例2以及比较例4～8的任一个中，用第一焊球部的目标接合面积除以最终施加给超声波振子的驱动电流而得到的值约为0.0164mA/μm2，小于0.0197mA/μm2。
〈实施例2〉
在实施例2中，倾斜上升时间(Rump-up time)被设定为3.6msec。换言之，从FAB与焊盘抵接起直至使毛细管上升为止的时间(12msec。以下，称为“接合时间”)的30％被设定为倾斜上升时间。由此，在FAB与焊盘抵接之后，施加给超声波振子的驱动电流，以约19.44mA/msec的变化率从20mA上升至90mA。因此，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间施加给超声波振子的驱动电流的积分值为147.5mA·msec。
〈比较例4〉
在比较例4中，倾斜上升时间被设定为3.0msec。换言之，接合时间的25％被设定为倾斜上升时间。由此，在FAB与焊盘抵接之后，施加给超声波振子的驱动电流，以约23.33mA/msec的变化率从20mA上升至90mA。因此，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间施加给超声波振子的驱动电流的积分值为165mA·msec。
〈比较例5〉
在比较例5中，倾斜上升时间被设定为2.4msec。换言之，接合时间的20％被设定为倾斜上升时间。由此，在FAB与焊盘抵接之后，施加给超声波振子的驱动电流，以约29.17mA/msec的变化率从20mA上升至90mA。因此，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间施加给超声波振子的驱动电流的积分值为207mA·msec。
〈比较例6〉
在比较例6中，倾斜上升时间被设定为1.8msec。换言之，接合时间的15％被设定为倾斜上升时间。由此，在FAB与焊盘抵接之后，施加给超声波振子的驱动电流，以约38.89mA/msec的变化率从20mA上升至90mA。因此，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间施加给超声波振子的驱动电流的积分值为228mA·msec。
〈比较例7〉
在比较例7中，倾斜上升时间被设定为1.2msec。换言之，接合时间的10％被设定为倾斜上升时间。由此，在FAB与焊盘抵接之后，施加给超声波振子的驱动电流，以约58.33mA/msec的变化率从20mA上升至90mA。因此，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间施加给超声波振子的驱动电流的积分值为249mA·msec。
〈比较例8〉
在比较例8中，倾斜上升时间被设定为0msec。换言之，接合时间的0％被设定为倾斜上升时间。
(1)开裂的评价
分别针对实施例2以及比较例4～8，使FAB与48个焊盘接合，调查在各焊盘的下层的层间绝缘膜是否产生开裂，并计算出开裂的发生率(在下层的层间绝缘膜产生开裂的焊盘的个数/48×100)、图142示出该计算结果。
如图142所示，确认出：在倾斜上升时间为接合时间的30％、驱动电流的变化率约为19.44mA/msec的实施例1中，未产生层间绝缘膜的开裂。
相对于此，确认出：在倾斜上升时间为接合时间的25％、驱动电流的变化率约为23.33mA/msec以上的比较例4～8中，产生了层间绝缘膜的开裂。
3.评价试验3
使用マイクロスイス公司制的毛细管。该毛细管具有如下的尺寸。作为倒角的下端缘的直径的CD尺寸是66μm(0.066mm)。作为面的外径的T尺寸是178μm(0.178mm)。在用含中心轴线的截面来截取了毛细管的截面(参照图109A所示的截面)中，作为沿倒角的侧面延伸的两条直线所形成的角度的倒角角度为90°。作为面相对于与毛细管的中心轴线正交的平面形成的角度的面角度为8°。在用含中心轴线的截面来截取了毛细管的截面中，从毛细管的侧面的面的上端进一步向上方延伸的部分与中心轴线所形成的角度为20°。面的上端部分形成圆弧状，其曲率半径即OR尺寸为20μm(0.020mm)。
在距由Al-Cu系合金构成的焊盘的表面高7mil(约178μm)的位置处配置毛细管，在线径25μm的铜线的顶端形成有直径2.33mil(约60μm)的FAB。然后，使毛细管以速度0.4mil/msec(约10.2μm/msec)朝向焊盘下降，使FAB按压焊盘，在焊盘上形成基于FAB的变形的第一焊球部。第一焊球部的目标直径是74μm，第一焊球部针对焊盘的目标接合面积是0.0043mm2。
如图143所示，在FAB与焊盘抵接之后的3msec期间，由毛细管对FAB施加130g的初始载重，在经过了该3msec的时刻，使施加于FAB的载重下降到30g，经9msec保持对FAB施加30g的载重的状态。之后，使毛细管上升。
此外，从FAB与焊盘抵接前起，对设置于毛细管的超声波振子施加20mA的驱动电流，并在FAB与焊盘抵接之后，在3.6msec期间使施加在超声波振子的驱动电流的值以一定的变化率上升至90mA，直至使毛细管上升为止(从毛细管下降起经过29.5msec为止)保持对超声波振子施加90mA的驱动电流的状态。实施例3～7以及比较例9～11，从FAB与焊盘抵接前起施加给超声波振子的驱动电流的值不同。在实施例3～7以及比较例9～11的任一个中，用第一焊球部的目标接合面积除以最终施加给超声波振子的驱动电流而得到的值约为0.0164mA/μm2，小于0.0197mA/μm2。
〈实施例3〉
在实施例3中，从FAB与焊盘抵接前起施加给超声波振子的驱动电流的值被设定为0mA。由此，FAB与焊盘抵接后，施加给超声波振子的驱动电流以25mA/msec的变化率从0mA上升至90mA。因此，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间施加给超声波振子的驱动电流的积分值是112.5mA·msec。
〈实施例4〉
在实施例4中，从FAB与焊盘抵接前起施加给超声波振子的驱动电流的值被设定为10mA。由此，FAB与焊盘的抵接后，施加给超声波振子的驱动电流以约22.22mA/msec的变化率从10mA上升至90mA。因此，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间施加给超声波振子的驱动电流的积分值是130mA·msec。
〈实施例5〉
在实施例5中，从FAB与焊盘抵接前起施加给超声波振子的驱动电流的值被设定为15mA。由此，FAB与焊盘抵接后，施加给超声波振子的驱动电流以约20.83mA/msec的变化率从15mA上升至90mA。因此，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间施加给超声波振子的驱动电流的积分值是138.75mA·msec。
〈实施例6〉
在实施例6中，从FAB与焊盘抵接前起施加给超声波振子的驱动电流的值被设定为20mA。由此，FAB与焊盘抵接后，施加给超声波振子的驱动电流以约19.44mA/msec的变化率从20mA上升至90mA。因此，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间施加给超声波振子的驱动电流的积分值是147.5mA·msec。
〈实施例7〉
在实施例7中，从FAB与焊盘抵接前起施加给超声波振子的驱动电流的值被设定为25mA。由此，FAB与焊盘抵接后，施加给超声波振子的驱动电流以约18.06mA/msec的变化率从25mA上升至90mA。因此，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间施加给超声波振子的驱动电流的积分值是156.25mA·msec。
〈比较例9〉
在比较例9中，从FAB与焊盘抵接前起施加给超声波振子的驱动电流的值被设定为30mA。由此，在FAB与焊盘抵接后，施加给超声波振子的驱动电流，以约16.67mA/msec的变化率从30mA上升至90mA。因此，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间施加给超声波振子的驱动电流的积分值为165mA·msec。
〈比较例10〉
在比较例10中，从FAB与焊盘抵接前起施加给超声波振子的驱动电流的值被设定为60mA。由此，在FAB与焊盘抵接后，施加给超声波振子的驱动电流，以约8.34mA/msec的变化率从60mA上升至90mA。因此，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间施加给超声波振子的驱动电流的积分值为255mA·msec。
〈比较例11〉
在比较例11中，从FAB与焊盘抵接前起施加给超声波振子的驱动电流的值被设定为90mA。由此，在FAB与焊盘抵接前后，施加给超声波振子的驱动电流的值无变动。因此，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间施加给超声波振子的驱动电流的积分值为270mA·msec。
(1)开裂的评价
分别针对实施例3～7以及比较例9～11，使FAB与48个焊盘接合，调查在各焊盘的下层的层间绝缘膜是否产生开裂，并计算出开裂的发生率(在下层的层间绝缘膜产生开裂的焊盘的个数/48×100)、图144示出该计算结果。
如图144所示，确认出：在从FAB与焊盘抵接前起施加给超声波振子的驱动电流的值在25mA以下的实施例3～7中，未产生层间绝缘膜的开裂。
相对于此，确认出：在从FAB与焊盘抵接前起施加给超声波振子的驱动电流的值在30mA以上的实施例9～11中，产生了层间绝缘膜的开裂。
4.评价试验4
使用マイクロスイス公司制的毛细管。该毛细管具有如下的尺寸。作为倒角的下端缘的直径的CD尺寸是66μm(0.066mm)。作为面的外径的T尺寸是178μm(0.178mm)。在用含中心轴线的截面来截取了毛细管的截面(参照图109A所示的截面)中，作为沿倒角的侧面延伸的两条直线所形成的角度的倒角角度为90°。作为面相对于与毛细管的中心轴线正交的平面所形成的角度的面角度为8°。在用含中心轴线的截面来截取了毛细管的截面中，从毛细管的侧面的面的上端进一步向上方延伸的部分与中心轴线所形成的角度为20°。面的上端部分形成圆弧状，其曲率半径即OR尺寸为20μm(0.020mm)。
在距由Al-Cu系合金构成的焊盘的表面高7mil(约178μm)的位置处配置毛细管，在线径25μm的铜线的顶端形成有直径2.33mil(约60μm)的FAB。然后，使毛细管以速度0.4mil/msec(约10.2μm/msec)朝向焊盘下降，使FAB按压焊盘，在焊盘上形成基于FAB的变形的第一焊球部。第一焊球部的目标直径是76μm，第一焊球部的目标厚度是18μm。
〈实施例8〉
在FAB与焊盘抵接之后的3msec期间，由毛细管对FAB施加130g的初始载重，在经过了该3msec的时刻，使施加于FAB的载重下降到30g，经9msec保持对FAB施加30g的载重的状态。之后，使毛细管上升。
此外，从FAB与焊盘抵接的时刻起直至使毛细管上升为止(从毛细管下降起经过29.5msec)，保持对超声波振子施加90mA的驱动电流的状态。用第一焊球部的目标接合面积除以施加给超声波振子的驱动电流而得到的值约为0.0164mA/μm2，小于0.0197mA/μm2。
〈比较例12〉
在从FAB与焊盘抵接起直至使毛细管上升为止的期间，保持对超声波振子施加30g的载重的状态。
此外，从FAB与焊盘抵接的时刻起直至使毛细管上升为止(从毛细管下降起经过29.5msec)，保持对超声波振子施加130mA的驱动电流的状态。
〈比较例13〉
在从FAB与焊盘抵接起直至使毛细管上升为止的期间，保持对超声波振子施加90g的载重的状态。
此外，从FAB与焊盘抵接的时刻起直至使毛细管上升为止(从毛细管下降起经过29.5msec)，保持对超声波振子施加130mA的驱动电流的状态。
〈比较例14〉
在FAB与焊盘抵接后的3msec期间，由毛细管对FAB施加130g的初始载重，在经过了该3msec的时刻，使对FAB施加的载重下降至30g。经9msec保持对FAB施加30g的载重的状态。之后，使毛细管上升。
此外，从FAB与焊盘抵接的时刻起直至使毛细管上升为止(从毛细管下降起经过29.5msec)，保持对超声波振子施加70mA的驱动电流的状态。
(1)溅出的评价(外观评价1)
使用SEM来观察了实施例8以及比较例12～14的第一焊球部的附近。图145表示实施例8的第一焊球部的附近的SEM图像。图146～图148分别表示比较例12～14的第一焊球部的附近的SEM图像。
如图145、148所示，确认出：FAB与焊盘抵接后对FAB施加初始载重的实施例8以及比较例14的焊盘的材料向第一焊球部的侧方略微凸出，未产生溅出。
相对于此，如图146、147所示，确认出：对FAB未施加初始载重的比较例12、13的焊盘的材料向第一焊球部的侧方以薄凸缘状显著地露出，产生了溅出。
(2)共享测试评价1
分别针对实施例8以及比较例12～14，使用共享测试设备(接合强度试验设备)，通过共享测试设备的工具，以剪断第一焊球部与焊盘的接合部分的方式，从其侧方向与焊盘的表面平行的方向按压而进行破坏。图149表示用光学显微镜观察实施例8的破坏后的焊盘的图像。图150表示用光学显微镜观察比较例12的破坏后的焊盘的图像。图151表示用光学显微镜观察比较例13的破坏后的焊盘的图像，图152表示用光学显微镜观察其破坏后的第一焊球部的底面(与焊盘接合的面)的图像。图153表示用光学显微镜观察比较例14的破坏后的焊盘的图像。
从观察比较图149、153和图150、151可见，经接合时间的整个时间对FAB施加较大的载重的比较例12以及对超声波振子施加较大值的驱动电流的比较例13的第一焊球部，与实施例8以及比较例14的第一焊球部相比，牢固地嵌入焊盘。因此，在比较例12、13中，与实施例8以及比较例14相比，视觉上确认出第一焊球部与焊盘的接合强度大。
然而，从参照图152可见，在比较例13中，由于传递到第一焊球部的超声波振动的能量过大，因此第一焊球部过于嵌入焊盘，与第一焊球部的铜线接近的部分被截断。由此，可认为其接合强度不像看到的那样，实质上的强度并不大。
(3)外观评价2
分别针对实施例8以及比较例12～14，使FAB与80个焊盘接合，并对由此形成的各第一焊球部的直径以及厚度进行了测定。由于第一焊球部以俯视观察时，不是完全的圆形，因此，针对其直径在与焊盘的表面平行的X方向以及Y方向的两个方向上进行了测定。图154示出直径的测定结果。图155示出厚度的测定结果。
如图154、155所示，确认出：实施例8以及比较例12～14的任一个都能够形成目标直径以及目标厚度的第一焊球部，比较例12、13的第一焊球部，与实施例8以及比较例14的第一焊球部相比，其直径、厚度的偏差都大。
(4)共享测试评价2
在共享测试评价1中，对从侧方向按压第一焊球部与焊盘的接合部分而进行破坏时的该破坏所需要的力(共享强度)进行了测定。图156示出该测定结果。
如图156所示，确认出：在比较例12、13中，与实施例8以及比较例14相比，虽共享强度大，但其偏差也大。
此外，确认出：在实施例8中，与比较例14相比，共享强度大。
〈第十三实施方式 图157～图168〉
通过该第十三实施方式的公开，除了能够解决所述的“发明所要解决的技术问题”所记载的技术问题，还能够解决如下所述的针对第十三背景技术的第十三技术问题。
(1)第十三背景技术 在典型的半导体装置中，在芯片焊盘上配置有半导体芯片，通过由Au(金)构成的引线连接了半导体芯片和配置在芯片焊盘周围的引脚。具体而言，在半导体芯片的表面上配置有由Al(铝)构成的焊盘。并且，在该焊盘的表面与引脚的表面之间，以画出拱形状的圈的方式架设有由Au构成的引线。
在架设引线时(引线接合时)，在引线接合器的毛细管中所保持的引线的顶端形成FAB(Free Air Ball)，该FAB与焊盘的表面抵接。此时，由毛细管向焊盘以规定的载重按压FAB，并且向设置在毛细管的超声波振子供给规定的驱动电流，对FAB赋予超声波振动。其结果是，FAB在焊盘的表面一边被摩擦一边被按压，实现引线与焊盘表面的接合。之后，向引脚移动毛细管。然后，在引脚的表面上按压引线，对引线赋予超声波振动并扯断引线。由此，在焊盘的表面与引脚的表面之间架设引线。
(2)第十三技术问题
最近，市场中半导体装置的价格竞争不断激化，要求半导体装置的成本进一步降低。作为成本降低策略之一，正在研究由价格低的Cu(铜)构成的引线(铜线)来代替由昂贵的Au构成的引线(金线)。
然而，在铜线的顶端所形成的FAB比在金线的顶端形成的FAB硬，因此，将铜线以与金线的情况相同的条件(载重以及超声波振子的驱动电流的大小等)来与焊盘接合，并不能获得铜线与焊盘的良好的接合。当前，能够实现铜线与焊盘的良好的接合的条件尚不明确，无法实现从金线向铜线的积极的替代。
即，该第十三实施方式的发明，其第十三个目的在于，提供一种能够实现铜线与焊盘的良好接合的引线接合方法。
(3)具体实施方式的公开
图157是本发明的第十三实施方式的半导体装置的示意性剖视图。图158是图157所示的半导体装置的示意性仰视图。
半导体装置1M是采用QFN(Quad Flat Non-leaded)的半导体装置，具有将半导体芯片2M与芯片焊盘3M、引脚4M以及铜线5M一起用树脂封装6M密封的构造。半导体装置1M(树脂封装6M)的外形是扁平的长方体形状。
在本实施方式中，半导体装置1M的外形是平面形状为4mm角的正方形状且厚度为0.85mm的六面体，以下列举的半导体装置1M的各部的尺寸是半导体装置1M具有该外形尺寸的情况的一个示例。
半导体芯片2M以俯视观察时形成2.3mm的正方形状。半导体芯片2M的厚度是0.23mm。在半导体芯片2M的表面的周边部配置有多个焊盘7M。各焊盘7M与置入半导体芯片2M的电路电连接。在半导体芯片2M的背面，形成有由Au、Ni(镍)、Ag(银)等金属层构成的背面金属8L。
芯片焊盘3M以及引脚4M，通过打通金属薄板(例如，铜薄板)而形成。该金属薄板(芯片焊盘3M以及引脚4M)的厚度是0.2mm。在芯片焊盘3M以及引脚4M的表面，形成有由Ag构成的镀层9M。
芯片焊盘3M以俯视观察时形成2.7mm的正方形状，且以各侧面与半导体装置1M的侧面呈平行的方式被配置在半导体装置1M的中央部。
在芯片焊盘3M的背面的周边部，通过从自背面侧的压扁加工，在其整周形成截面大致1/4椭圆形状的凹陷。并且，在该凹陷中，置入了树脂封装6M。由此，芯片焊盘3M的周边部从其上下被树脂封装6M夹着，防止了从芯片焊盘3M的树脂封装6M脱落(防脱落)。
此外，芯片焊盘3M的背面，除了其周边部(截面大致1/4椭圆形状凹陷的部分)之外，从树脂封装6M的表面露出。
引脚4M在与芯片焊盘3M的各侧面对置的位置上，各被设置相同个数(例如，9个)。在与芯片焊盘3M的侧面对置的各位置上，引脚4M沿与其对置的侧面正交的方向延伸，且在与该侧面平行的方向上隔开等间隔地被配置。引脚4M的长边方向的长度是0.45mm。此外，芯片焊盘3M与引脚4M之间的间隔是0.2mm。
在引脚4M的背面的芯片焊盘3M侧的端部，通过从背面侧的压扁加工，形成截面大致1/4椭圆形状的凹陷。并且，在该凹陷中，置入了树脂封装6M。由此，引脚4M的芯片焊盘3M侧的端部从上下被树脂封装6M夹着，防止了引脚4M的树脂封装6M的脱落(防脱落)。
引脚4M的背面，除了芯片焊盘3M侧的端部(截面大致1/4椭圆形状凹陷的部分)之外，从树脂封装6M的背面露出。此外，引脚4M的与芯片焊盘3M侧相反侧的侧面，从树脂封装6M的侧面露出。
在芯片焊盘3M以及引脚4M的背面的从树脂封装6M露出的部分，形成有由焊锡构成的镀层10M。
然后，半导体芯片2M以将配置有焊盘7M的表面朝向上方的状态，使其背面借助接合件11M，与芯片焊盘3M的表面(镀层10M)接合。在接合件11M中，例如使用焊锡膏。接合件11M的厚度是0.02mm。
而且，在不需要半导体芯片2M与芯片焊盘3M的电连接时，也可以省略背面金属8M，而借助由银膏等绝缘性焊膏构成的接合件，将半导体芯片2M的背面与芯片焊盘3M的表面接合。此时，半导体芯片2M的平面尺寸成为2.3mm角。此外，也可以省略芯片焊盘3M的表面上的镀层9M。
铜线5M，例如由纯度99.99％以上的铜构成。铜线5M的一端与半导体芯片2M的焊盘7M接合。铜线5M的另一端与引脚4M的表面接合。而且，铜线5M在半导体芯片2M与引脚4M之间，架设为拱形状的圈。该铜线5M的圈的顶部与半导体芯片2M的表面的高低差是0.16mm。
并且，在该半导体装置1M中，与所述第一实施方式相同，半导体芯片2M的表面整体和侧面整体、芯片焊盘3M的表面和侧面整体、引脚4M的表面整体、以及铜线5M整体被呈一体的非透水绝缘膜25M覆盖。
图159是图157所示的用虚线包围的部分的放大图。
焊盘7M由含Al的金属构成且形成在半导体芯片2M的最上层的层间绝缘膜12M上。在层间绝缘膜12M上，形成有表面保护膜13M。焊盘7M，其周边部被表面保护膜13M覆盖，中央部通过形成在表面保护膜13M上的焊盘开口14M而露出。
铜线5M与从表面保护膜13M露出的焊盘7M的中央部接合。铜线5M，如下所述，在其顶端形成FAB，且通过将FAB按压于焊盘7M而被接合。此时，由于FAB发生变形，因此在铜线5M上的与焊盘7M的接合部分形成圆糕形状的第一焊球部15M。此外，在第一焊球部15M的周围，通过焊盘7M的材料从第一焊球部15M的下方慢慢凸出，从而以不从焊盘7M的表面显著浮出的方式形成凸出部16M。
例如，铜线5M的线径是25μm时，第一焊球部15M的目标直径(第一焊球部15M的设计上的直径)是74～76μm，第一焊球部15M的目标厚度(第一焊球部15L的设计上的厚度)是17～18μm。
图160A～图160D是用于按照工序顺序说明第十三实施方式的半导体装置的制造方法的示意性剖视图。
铜线5M，以芯片焊盘3M以及引脚4M与包围它们的框(未图示)连接的状态，即以芯片焊盘3M以及引脚4M形成引脚框的状态，通过引线接合器，被架设在半导体芯片2M与引脚4M之间。
在引线接合器中具有毛细管C。毛细管C，如图160A所示，呈在中心轴线上形成了引线插通孔41M的大致圆筒形状，铜线5M插通了引线插通孔41M，且从引线插通孔41M的顶端(下端)被送出。
在毛细管C的顶端部，在引线插通孔41M的下方，形成有与引线插通孔41M连通的圆锥台形状的倒角42M。此外，毛细管C的顶端部，具有在倒角42M的下端缘连续且在铜线5M与焊盘7M以及引脚4M的接合时(引线接合时)与焊盘7M以及引脚4M对置的面的面43M。面43M，相对于与毛细管C的中心轴线正交的平面，外侧向上缓缓倾斜。
首先，如图160A所示，使毛细管C移动到焊盘7M的正上方。接着，在铜线5M的顶端位于倒角42M的状态下，通过对铜线5M的顶端部施加电流，在其顶端部形成FAB44。电流的值以及施加时间，根据铜线5M的线径以及FAB44的目标直径(FAB44的设计上的直径)被适当设定。FAB44的一部分，从倒角42M向其下方露出。
之后，如图160B所示，使毛细管C朝向焊盘7M下降，通过毛细管C向焊盘7M按压FAB44。此时，由毛细管C向FAB44施加载重，并对FAB44赋予由设置于毛细管C中的超声波振子(未图示)振荡所引发的超声波振动。
图161是表示相对于焊盘的FAB的接合时施加于FAB的载重以及施加给超声波振子的驱动电流的时间变化的曲线图。
例如，如图161所示，从FAB44与焊盘7M抵接的时刻T1起到经过规定时间到时刻T2的期间，从毛细管C对FAB44施加相对较大的初始载重P1。规定时间被设定为3msec。此外，初始载重P1，是根据将第一焊球部15M针对焊盘7M的目标结合面积(第一焊球部15M针对焊盘7M的设计上的接合面积)乘以一定的系数(初始载重P1的单位为g，接合面积的单位为mm2时，例如，28786)而得到的值来设定的。时刻T2以后，从毛细管C施加给FAB44的载重下降，对FAB44施加相对较小的载重P2。持续施加该载重P2，直到毛细管C被上升的时刻T4为止。
另一方面，对超声波振子，从FAB44与焊盘7M抵接的时刻T1前起施加相对较小的值U1的驱动电流。驱动电流值U1被设定为小于30mA。
若FAB44与焊盘7M抵接，则在从此时的时刻T1至T3的期间，施加给超声波振子的驱动电流的值以一定变化率(单调地)从值U1上升到相对较大的值U2。此外，将驱动电流值U1、U2设定为：在对FAB44施加初始载重的规定时间施加给超声波振子的驱动电流的积分值成为146mA·msec以下。时刻T3以后至时刻T4为止，持续对超声波振子施加值U2的驱动电流。
其结果是，FAB44沿毛细管C的倒角42M以及面43M的形状变形，如图159所示，在焊盘7M上，形成圆糕形状的第一焊球部15M，并且在其周围形成凸出部16M。由此，实现铜线5M与焊盘7M的接合(第一接合)。
而且，可以将驱动电流值U1设为零，此时，在时刻T1之前，对超声波振子不施加驱动电流。
当从时刻T1经过预定的接合时间而到达时刻T4时，毛细管C从焊盘7M的上方离开。之后，毛细管C朝向引脚4M的表面向斜下方移动。然后，如图160C所示，对超声波振子施加驱动电流，对毛细管C赋予超声波振动，并通过毛细管C在引脚4M的表面按压铜线5M，而后扯断。由此，在引脚4M的表面上，形成由铜线5M的另一端构成的侧视锲状的针脚部，实现引脚4M与铜线的接合(第二接合)。
之后，将其它焊盘7M以及与其对应的引脚4M作为对象，进行图160A～图160C所示的工序。然后，通过反复进行图160A～图160C所示的工序，从而如图160D所示，在半导体芯片2M的所有焊盘7M和引脚4M之间架设铜线5M。所有的引线接合结束后，通过与图4D相同的方法，形成非透水绝缘膜25M。
如上所述，在铜线5M的顶端所形成的FAB44与焊盘7M抵接之后，由毛细管对FAB44施加相对较大的初始载重P1。由此，由比Au硬的金属即Cu构成的FAB44会良好地变形，因此，通过FAB44的变形来适当地衰减施加于FAB44的初始载重P1，能够有助于FAB44与焊盘7M的接合。
此外，由于对超声波振子施加驱动电流，因此，从超声波振子向FAB44传递超声波振动，通过该超声波振动使FAB44与焊盘7M摩擦。施加给超声波振子的驱动电流，被控制为从FAB44与焊盘7M抵接起的规定时间内的驱动电流的积分值成为小于162mA·msec。由此，在FAB44与焊盘7M抵接后的规定时间内对FAB44传递合适的能量的超声波振动。其结果是，能够防止由超声波振动过剩的能量所导致的焊盘7M以及焊盘7M的下层的层间绝缘膜12M的损伤的发生，并能够通过超声波振动使FAB44与焊盘7M良好地接合。
若从由Cu构成的FAB44与焊盘7L抵接起经过了规定时间，则由将FAB44按压于焊盘7M所导致的FAB44的变形结束。即，若从由Cu构成的FAB44与焊盘7M抵接起经过了规定时间，则第一焊球部15M的形状完成。因此，若此后对FAB44持续施加较大的初始载重P1，则对该FAB44与焊盘7M的抵接部分不会良好地传递超声波振动。因此，从FAB44与焊盘7M抵接起经过规定时间后，施加给FAB44的载重会下降。由此，能够使超声波振动良好地传递给FAB44与焊盘7M的抵接部分。
因此，根据本实施方式的引线接合方法，能够防止在焊盘7M以及层间绝缘膜12M产生损伤，并能够获得铜线5M与焊盘7M的良好的接合。
在与FAB44的焊盘7M抵接后，施加给超声波振子的驱动电流的值递增。其另一方面，通过对FAB44施加初始载重P1，以压扁FAB44的方式变形，使FAB44与焊盘7M的抵接部分的面积递增。由此，从超声波振子向FAB44传递的超声波振动的能量递增，此外，与焊盘7M摩擦的FAB44的面积递增。其结果是，在第一焊球部15M的中央部的下方，能够抑制在焊盘7M以及层间绝缘膜12M产生由于传递到FAB44的超声波振动的能量的急增所引起的损伤，并且直至第一焊球部15M的与焊盘7M的接合面的周边部为止获得与焊盘7M良好地接合的状态。
此外，在从FAB44与焊盘7M抵接前起对超声波振子施加了驱动电流的情况下，从FAB44与焊盘7M抵接的瞬间起，向FAB44与焊盘7M的抵接部分传递超声波振动，该抵接部分与焊盘7M摩擦。其结果是，能够获得第一焊球部15M的与焊盘7M的接合面的中央部(FAB44与焊盘7M最初抵接的部分)与焊盘7M良好地接合的状态。
而且，作为FAB44与焊盘7M的接合方法，可考虑从FAB44与焊盘7M抵接起，对FAB44持续施加一定的载重，并且对超声波振子持续施加一定的驱动电流。然而，在该方法中，无论怎样设定施加于FAB44的载重的大小以及施加给超声波振子的驱动电流的值，FAB44都不会与焊盘7M充分接合，或者，焊盘7M的材料向第一焊球部15M的侧方以的薄凸缘状显著地露出，产生所谓的溅出。
在本实施方式的引线接合方法中，通过适当地设定从向FAB44与焊盘7M抵接前起施加给超声波振子的驱动电流的值、以及初始载重的大小，从而防止了该溅出的发生。
即，从FAB44与焊盘7M抵接前起施加给超声波振子的驱动电流的值U1被设定为小于30mA。由此，能够防止在FAB44与焊盘7M刚抵接之后对FAB44传递的超声波振动的能量过大。其结果是，能够良好地防止溅出的发生、以及在第一焊球部15M的中央部的下方的焊盘7M以及层间绝缘膜12M的损伤的产生。
此外，初始载重P1的大小是根据将第一焊球部15M针对焊盘7M的目标接合面积乘以一定系数而得到的值来设定的。由此，根据第一焊球部15M的目标接合面积，能够适当地设定初始载重P1的大小。其结果是，能够良好地防止溅出的发生、以及在第一焊球部15M的中央部的下方的焊盘7M及层间绝缘膜12M的损伤的发生，并实现FAB44的良好的变形。
以上，虽然针对本发明的第十三实施方式进行了说明，但该第十三实施方式也可以如下进行变更。
例如，在半导体装置1M中，虽然提出了QFN，但本发明也能够在采用SON(SmallOutlined Non-leaded Package)等其它种类的无引脚封装的半导体装置的制造中应用。
此外，本发明并不局限于一个面上形成有引脚的端面和树脂封装的侧面的所谓切割型，而且能够应用于使用了引脚从树脂封装的侧面凸出的无引脚型的无引脚封装的半导体装置的制造。
而且，本发明也不局限于无引脚封装，还能够应用于使用了QFP(Quad FlatPackage)等具有因引脚从树脂封装凸出而形成的外部引脚的封装的半导体装置的制造。
此外，在上述实施方式中，虽然例示了焊线5M被非透水绝缘膜25M覆盖的方式，但只要至少实现用于解决所示第十三技术问题的第十三个目的，则如图162所示，也可以不设置非透水绝缘膜25M。
接着，与该第十三实施方式相关地进行了实验。而且，本发明不局限于下述的实施例。
1.评价试验1
使用マイクロスイス公司制的毛细管。该毛细管具有如下的尺寸。作为倒角的下端缘的直径的CD尺寸是66μm(0.066mm)。作为面的外径的T尺寸是178μm(0.178mm)。在用含中心轴线的截面来截取了毛细管的截面(参照图160A所示的截面)中，作为沿倒角的侧面延伸的两条直线所形成的角度的倒角角度为90°。作为面相对于与毛细管的中心轴线正交的平面所形成的角度的面角度为8°。在用含中心轴线的截面来截取了毛细管的截面中，从毛细管的侧面的面的上端进一步向上方延伸的部分与中心轴线所形成的角度为20°。面的上端部分形成圆弧状，其曲率半径即OR尺寸为20μm(0.020mm)。
在距由Al-Cu系合金构成的焊盘的表面高7mil(约178μm)的位置处配置毛细管，在线径25μm的铜线的顶端形成有直径2.33mil(约60μm)的FAB。然后，使毛细管以速度0.4mil/msec(约10.2μm/msec)朝向焊盘下降，使FAB按压于焊盘，在焊盘上形成基于FAB的变形的第一焊球部。第一焊球部的目标直径是74μm，第一焊球部针对焊盘的目标接合面积是0.0043mm2。
如图163所示，在FAB与焊盘抵接之后的3msec期间，由毛细管对FAB施加130g的初始载重，在经过了该3msec的时刻，使施加于FAB的载重下降到30g，经9msec保持对FAB施加30g的载重的状态。之后，使毛细管上升。
此外，从FAB与焊盘抵接前起，对设置于毛细管的超声波振子施加20mA的驱动电流，并在FAB与焊盘抵接之后，使施加给超声波振子的驱动电流的值以一定的变化率从20mA上升至90mA，直至使毛细管上升为止(从毛细管下降起经过29.5msec)保持对超声波振子施加90mA的驱动电流的状态。实施例1以及比较例1～5，施加给超声波振子的驱动电流的值从20mA达到90mA所花费的时间(Ramp-UpTime：倾斜上升时间)不同。
〈实施例1〉
在实施例1中，倾斜上升时间被设定为3.6msec。换言之，从FAB与焊盘抵接起直至使毛细管上升为止的时间(12msec。以下称为“接合时间”)的30％被设定为倾斜上升时间。此时，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间，施加给超声波振子的驱动电流的积分值为147.5mA·msec。
〈比较例1〉
在比较例1中，倾斜上升时间被设定为3.0msec。换言之，接合时间的25％被设定为倾斜上升时间。此时，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间，施加给超声波振子的驱动电流的积分值为165mA·msec。
〈比较例2〉
在比较例2中，倾斜上升时间被设定为2.4msec。换言之，接合时间的20％被设定为倾斜上升时间。此时，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间，施加给超声波振子的驱动电流的积分值为207mA·msec。
〈比较例3〉
在比较例3中，倾斜上升时间被设定为1.8msec。换言之，接合时间的15％被设定为倾斜上升时间。此时，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间，施加给超声波振子的驱动电流的积分值为228mA·msec。
〈比较例4〉
在比较例4中，倾斜上升时间被设定为1.2msec。换言之，接合时间的10％被设定为倾斜上升时间。此时，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间，施加给超声波振子的驱动电流的积分值为249mA·msec。
〈比较例5〉
在比较例5中，倾斜上升时间被设定为0msec。换言之，接合时间的0％被设定为倾斜上升时间。此时，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间，施加给超声波振子的驱动电流的积分值为270mA·msec。
〈开裂的评价〉
分别针对实施例1以及比较例1～5，使FAB与48个焊盘接合，调查在各焊盘的下层的层间绝缘膜是否产生开裂，并计算出开裂的发生率(在下层的层间绝缘膜产生开裂的焊盘的个数/48×100)。图164示出该计算结果。
如图164所示，确认出：在倾斜上升时间为接合时间的30％、驱动电流的积分值为147.5mA·msec的实施例1中，未发生层间绝缘膜的开裂。
相对于此，确认出：在倾斜上升时间为接合时间的25％以下、驱动电流的积分值为165mA·msec的比较例1～5中，发生了层间绝缘膜的开裂。
2.评价试验2
使用マイクロスイス公司制的毛细管。该毛细管具有如下的尺寸。作为倒角的下端缘的直径的CD尺寸是66μm(0.066mm)。作为面的外径的T尺寸是178μm(0.178mm)。在用含中心轴线的截面来截取了毛细管的截面(参照图160A所示的截面)中，作为沿倒角的侧面延伸的两条直线所形成的角度的倒角角度为90°。作为面相对于与毛细管的中心轴线正交的平面所形成的角度的面角度为8°。在用含中心轴线的截面来截取了毛细管的截面中，从毛细管的侧面的面的上端进一步向上方延伸的部分与中心轴线所形成的角度为20°。面的上端部分形成圆弧状，其曲率半径即OR尺寸为20μm(0.020mm)。
在距由Al-Cu系合金构成的焊盘的表面高7mil(约178μm)的位置处配置毛细管，在线径25μm的铜线的顶端形成有直径2.33mil(约60μm)的FAB。然后，使毛细管以速度0.4mil/msec(约10.2μm/msec)朝向焊盘下降，使FAB按压焊盘，在焊盘上形成基于FAB的变形的第一焊球部。第一焊球部的目标直径是74μm，第一焊球部针对焊盘的目标接合面积是0.0043mm2。
如图165所示，在FAB与焊盘抵接之后的3msec期间，由毛细管对FAB施加130g的初始载重，在经过了该3msec的时刻，使施加于FAB的载重下降到30g，经9msec保持对FAB施加30g的载重的状态。之后，使毛细管上升。
此外，从FAB与焊盘抵接前起，对设置于毛细管的超声波振子施加驱动电流，并在FAB与焊盘抵接之后，在3.6msec间使施加在超声波振子的驱动电流的值以一定的变化率上升至90mA，直至使毛细管上升为止(从毛细管下降起经过29.5msec为止)保持对超声波振子施加90mA的驱动电流的状态。实施例2～6以及比较例6～8，从与FAB的焊盘抵接前起施加给超声波振子的驱动电流的值不同。
〈实施例2〉
在实施例2中，从与FAB的焊盘抵接前起施加给超声波振子的驱动电流的值被设定为0mA。此时，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间施加给超声波振子的驱动电流的积分值为112.5mA·msec。
〈实施例3〉
在实施例3中，从与FAB的焊盘抵接前起施加给超声波振子的驱动电流的值被设定为10mA。此时，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间施加给超声波振子的驱动电流的积分值为130mA·msec。
〈实施例4〉
在实施例4中，从与FAB的焊盘抵接前起施加给超声波振子的驱动电流的值被设定为15mA。此时，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间施加给超声波振子的驱动电流的积分值为138.75mA·msec。
〈实施例5〉
在实施例5中，从与FAB的焊盘抵接前起施加给超声波振子的驱动电流的值被设定为20mA。此时，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间施加给超声波振子的驱动电流的积分值为147.5mA·msec。
〈实施例6〉
在实施例6中，从与FAB的焊盘抵接前起施加给超声波振子的驱动电流的值被设定为25mA。此时，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间施加给超声波振子的驱动电流的积分值为156.25mA·msec。
〈比较例6〉
在比较例6中，从与FAB的焊盘抵接前起施加给超声波振子的驱动电流的值被设定为30mA。此时，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间施加给超声波振子的驱动电流的积分值为165mA·msec。
〈比较例7〉
在比较例7中，从与FAB的焊盘抵接前起施加给超声波振子的驱动电流的值被设定为60mA。此时，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间施加给超声波振子的驱动电流的积分值为255mA·msec。
〈比较例8〉
在比较例8中，从与FAB的焊盘抵接前起施加给超声波振子的驱动电流的值被设定为90mA。即，在与FAB的焊盘抵接前后，施加给超声波振子的驱动电流的值未变动。此时，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间施加给超声波振子的驱动电流的积分值为270mA·msec。
〈开裂的评价〉
分别针对实施例2～6以及比较例6～8，使FAB与48个焊盘接合，调查在各焊盘的下层的层间绝缘膜是否产生开裂，并计算出开裂的发生率(在下层的层间绝缘膜产生开裂的焊盘的个数/48×100)。图166示出该计算结果。
如图166所示，确认出：在从FAB与焊盘抵接前起施加给超声波振子的驱动电流的值在25mA以下、且驱动电流的积分值为156.25mA·msec以下的实施例2～6中，未发生层间绝缘膜的开裂。
相对于此，确认出：在从FAB与焊盘抵接前起施加给超声波振子的驱动电流的值在30mA以上、且驱动电流的积分值为255mA·msec以上的比较例6～8中，发生了层间绝缘膜的开裂。
3.评价试验3
使用マイクロスイス公司制的毛细管。该毛细管具有如下的尺寸。作为倒角的下端缘的直径的CD尺寸是66μm(0.066mm)。作为面的外径的T尺寸是178μm(0.178mm)。在用含中心轴线的截面来截取了毛细管的截面(参照图160A所示的截面)中，作为沿倒角的侧面延伸的两条直线所形成的角度的倒角角度为90°。作为面相对于与毛细管的中心轴线正交的平面所形成的角度的面角度为8°。在用含中心轴线的截面来截取了毛细管的截面中，从毛细管的侧面的面的上端进一步向上方延伸的部分与中心轴线所形成的角度为20°。面的上端部分形成圆弧状，其曲率半径即OR尺寸为20μm(0.020mm)。
在距由Al-Cu系合金构成的焊盘的表面高7mil(约178μm)的位置配置毛细管，在线径25μm的铜线的顶端形成有直径2.33mil(约60μm)的FAB。然后，使毛细管以速度0.4mil/msec(约10.2μm/msec)朝向焊盘下降，使FAB按压焊盘，在焊盘上形成基于FAB的变形的第一焊球部。第一焊球部的目标直径是74μm，第一焊球部针对焊盘的目标接合面积是0.0043mm2。
如图167所示，在FAB与焊盘抵接之后的3msec期间，由毛细管对FAB施加130g的初始载重，在经过了该3msec的时刻，使施加于FAB的载重下降到30g，经9msec保持对FAB施加30g的载重的状态。之后，使毛细管上升。
此外，从FAB与焊盘抵接前起，不对设置于毛细管的超声波振子施加驱动电流，并在FAB与焊盘抵接之后，在3.6msec期间使施加给超声波振子的驱动电流的值以一定的变化率从0mA上升至90mA，直至使毛细管上升为止(从毛细管下降起经过29.5msec)保持对超声波振子施加90mA的驱动电流的状态。实施例7、8以及比较例9～12，从施加给超声波振子的驱动电流的值从0mA达到90mA所花费的时间(Ramp-UpTime：倾斜上升时间)不同。
〈实施例7〉
在实施例7中，倾斜上升时间被设定为3.6msec。换言之，接合时间的30％被设定为倾斜上升时间。此时，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间施加给超声波振子的驱动电流的积分值为112.5mA·msec。
〈实施例8〉
在比较例1中，倾斜上升时间被设定为3.0msec。换言之，接合时间的25％被设定为倾斜上升时间。此时，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间施加给超声波振子的驱动电流的积分值为135mA·msec。
〈比较例9〉
在比较例9中，倾斜上升时间被设定为2.4msec。换言之，接合时间的20％被设定为倾斜上升时间。此时，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间施加给超声波振子的驱动电流的积分值为162mA·msec。
〈比较例10〉
在比较例10中，倾斜上升时间被设定为1.8msec。换言之，接合时间的15％被设定为倾斜上升时间。此时，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间施加给超声波振子的驱动电流的积分值为189mA·msec。
〈比较例11〉
在比较例11中，倾斜上升时间被设定为1.2msec。换言之，接合时间的10％被设定为倾斜上升时间。此时，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间施加给超声波振子的驱动电流的积分值为216mA·msec。
〈比较例12〉
在比较例6中，倾斜上升时间被设定为0msec。换言之，接合时间的0％被设定为倾斜上升时间。此时，在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间施加给超声波振子的驱动电流的积分值为270mA·msec。
〈开裂的评价〉
分别针对实施例7、8以及比较例9～12，使FAB与48个焊盘接合，调查在各焊盘的下层的层间绝缘膜是否产生开裂，并计算出开裂的发生率(在下层的层间绝缘膜产生开裂的焊盘的个数/48×100)。
图168示出该计算结果。
如图168所示，确认出：在倾斜上升时间为接合时间的25％以上、且驱动电流的积分值为135mA·msec的实施例7、8中，未发生层间绝缘膜的开裂。
相对于此，确认出：在倾斜上升时间为接合时间的20％以下、且驱动电流的积分值为162mA·msec的比较例9～12中，发生了层间绝缘膜的开裂。
以上的评价试验1～3的结果是，确认出：若在对FAB施加了130g的初始载重的3msec期间施加给超声波振子的驱动电流的积分值小于162mA·msec，则不会发生层间绝缘膜的开裂。
〈第十四实施方式 图169～图187〉
通过该第十四实施方式的公开，除了能够解决所述的“发明所要解决的技术问题”所记载的技术问题，还能够解决如下所述的针对第十四背景技术的第十四技术问题。
(1)第十四背景技术 在典型的半导体装置中，在芯片焊盘上配置有半导体芯片，通过由Au(金)构成的引线连接了半导体芯片和配置在芯片焊盘周围的引脚。具体而言，在半导体芯片的表面上配置有由Al(铝)构成的焊盘。并且，在该焊盘的表面与引脚的表面之间，以画出拱形状的圈的方式架设有由Au构成的引线。
在架设引线时(引线接合时)，在引线接合器的毛细管中所保持的引线的顶端形成FAB(Free Air Ball)，该FAB与焊盘的表面抵接。此时，由毛细管向焊盘以规定的载重按压FAB，并且向设置在毛细管的超声波振子供给规定的驱动电流，对FAB赋予超声波振动。其结果是，FAB在焊盘的表面一边被摩擦一边被按压，实现引线与焊盘表面的接合。之后，向引脚移动毛细管。然后，在引脚的表面上按压引线，对引线赋予超声波振动并扯断引线。由此，在焊盘的表面与引脚的表面之间架设引线。
(2)第十四技术问题
最近，市场中半导体装置的价格竞争不断激化，要求半导体装置的成本进一步降低。作为成本降低策略之一，正在研究由价格低的Cu(铜)构成的引线(铜线)来代替由昂贵的Au构成的引线(金线)。
然而，在铜线的顶端所形成的FAB比在金线的顶端形成的FAB硬，因此，将铜线以与金线的情况相同的条件(载重以及超声波振子的驱动电流的大小等)来与焊盘接合，并不能获得铜线与焊盘的良好的接合。当前，能够实现铜线与焊盘的良好的接合的条件尚不明确，无法实现从金线向铜线的积极的替代。
即，该第十四实施方式的发明，其第十四个目的在于，提供一种能够实现铜线与焊盘的良好接合的引线接合方法。
(3)具体实施方式的公开
图169是本发明的第十四实施方式的半导体装置的示意性剖视图。图170是图169所示的半导体装置的示意性仰视图。
半导体装置1N是采用QFN(Quad Flat Non-leaded)的半导体装置，具有将半导体芯片2N与芯片焊盘3N、引脚4N以及铜线5N一起用树脂封装6N密封的构造。半导体装置1N(树脂封装6N)的外形是扁平的长方体形状。
在本实施方式中，半导体装置1N的外形是平面形状为4mm角的正方形状且厚度为0.85mm的六面体，以下列举的半导体装置1N的各部的尺寸是半导体装置1N具有该外形尺寸的情况的一个示例。
半导体芯片2N以俯视观察时形成2.3mm的正方形状。半导体芯片2N的厚度是0.23mm。在半导体芯片2N的表面的周边部配置有多个焊盘7N。各焊盘7N与置入半导体芯片2N的电路电连接。在半导体芯片2N的背面，形成有由Au、Ni(镍)、Ag(银)等金属层构成的背面金属8N。
芯片焊盘3N以及引脚4N，通过打通金属薄板(例如，铜薄板)而形成。该金属薄板(芯片焊盘3N以及引脚4N)的厚度是0.2mm。在芯片焊盘3N以及引脚4N的表面，形成有由Ag构成的镀层9N。
芯片焊盘3N以俯视观察时形成2.7mm的正方形状，且以各侧面与半导体装置1N的侧面呈平行的方式被配置在半导体装置1N的中央部。
在芯片焊盘3N的背面的周边部，通过从背面侧的压扁加工，在其整周形成截面大致1/4椭圆形状的凹陷。并且，在该凹陷中，置入了树脂封装6N。由此，芯片焊盘3N的周边部从其上下被树脂封装6N夹着，防止了从芯片焊盘3N的树脂封装6N脱落(防脱落)。
此外，芯片焊盘3N的背面，除了其周边部(截面大致1/4椭圆形状凹陷的部分)之外，从树脂封装6N的表面露出。
引脚4N在与芯片焊盘3N的各侧面对置的位置上，各被设置相同个数(例如，9个)。在与芯片焊盘3N的侧面对置的各位置上，引脚4N沿与其对置的侧面正交的方向延伸，且在与该侧面平行的方向上隔开等间隔地被配置。引脚4N的长边方向的长度是0.45mm。此外，芯片焊盘3N与引脚4N之间的间隔是0.2mm。
在引脚4N的背面的芯片焊盘3N侧的端部，通过从背面侧的压扁加工，形成截面大致1/4椭圆形状的凹陷。并且，在该凹陷中，置入了树脂封装6N。由此，引脚4N的芯片焊盘3N侧的端部从上下被树脂封装6N夹着，防止了引脚4N的树脂封装6N的脱落(防脱落)。
引脚4N的背面，除了芯片焊盘3N侧的端部(截面大致1/4椭圆形状凹陷的部分)之外，从树脂封装6N的背面露出。此外，引脚4N的与芯片焊盘3N侧相反侧的侧面，从树脂封装6N的侧面露出。
在芯片焊盘3N以及引脚4N的从背面的树脂封装6N露出的部分，形成有由焊锡构成的镀层10N。
然后，半导体芯片2N以将配置有焊盘7N的表面朝向上方的状态，使其背面借助接合件11N，与芯片焊盘3N的表面(镀层10N)接合。在接合件11N中，例如使用焊锡膏。接合件11N的厚度是0.02mm。
而且，在不需要半导体芯片2N与芯片焊盘3N的电连接时，也可以省略背面金属8N，而借助由银膏等绝缘性焊膏构成的接合件，将半导体芯片2N的背面与芯片焊盘3N的表面接合。此时，半导体芯片2N的平面尺寸成为2.3mm角。此外，也可以省略芯片焊盘3N的表面上的镀层9N。
铜线5N，例如由纯度99.99％以上的铜构成。铜线5N的一端与半导体芯片2N的焊盘7N接合。铜线5N的另一端与引脚4N的表面接合。而且，铜线5N在半导体芯片2N与引脚4N之间，架设为拱形状的圈。该铜线5N的圈的顶部与半导体芯片2N的表面的高低差是0.16mm。
并且，在该半导体装置1N中，与所述第一实施方式相同，半导体芯片2N的表面整体和侧面整体、芯片焊盘3N的表面和侧面整体、引脚4N的表面整体、以及铜线5N整体被呈一体的非透水绝缘膜25N覆盖。
图171是图169所示的用虚线包围的部分的放大图。
焊盘7N由含Al的金属构成且形成在半导体芯片2N的最上层的层间绝缘膜12N上。在层间绝缘膜12N上，形成有表面保护膜13N。焊盘7N，其周边部被表面保护膜13N覆盖，中央部通过形成在表面保护膜13N的焊盘开口14N而露出。
铜线5N与从表面保护膜13N露出的焊盘7N的中央部接合。铜线5N，如下所述，在其顶端形成FAB，且通过将FAB按压于焊盘7N而被接合。此时，由于FAB发生变形，因此在铜线5N上的与焊盘7N的接合部分形成圆糕形状的第一焊球部15N。此外，在第一焊球部15N的周围，通过焊盘7N的材料从第一焊球部15N的下方慢慢凸出，从而以不从焊盘7N的表面显著浮出的方式形成凸出部16N。
例如，铜线5N的线径是25μm时，第一焊球部15N的目标直径(第一焊球部15N的设计上的直径)是76μm，第一焊球部15N的目标厚度(第一焊球部15L的设计上的厚度)是17μm。
图172A～图172D是用于按照工序顺序说明第十四实施方式的半导体装置的制造方法的示意性剖视图。
铜线5N，以芯片焊盘3N以及引脚4N与包围它们的框(未图示)连接的状态，即以芯片焊盘3N以及引脚4N形成引脚框的状态，通过引线接合器，被架设在半导体芯片2N与引脚4N之间。
在引线接合器中具有毛细管C。毛细管C，如图172A所示，呈在中心轴线上形成了引线插通孔41N的大致圆筒形状，铜线5N插通了引线插通孔41N，且从引线插通孔41N的顶端(下端)被送出。
在毛细管C的顶端部，在引线插通孔41N的下方，形成有与引线插通孔41N连通的圆锥台形状的倒角42N。此外，毛细管C的顶端部，具有在倒角42N的下端缘连续且在铜线5N与焊盘7N以及引脚4N的接合时(引线接合时)与焊盘7N以及引脚4N对置的面的面43N。面43N，相对于与毛细管C的中心轴线正交的平面，外侧向上缓缓倾斜。
首先，如图172A所示，使毛细管C移动到焊盘7N的正上方。接着，在铜线5N的顶端位于倒角42N的状态下，通过对铜线5N的顶端部施加电流，在其顶端部形成FAB44。电流的值以及施加时间，根据铜线5N的线径以及FAB44的目标直径(FAB44的设计上的直径)被适当设定。FAB44的一部分，从倒角42N向其下方露出。
之后，如图172B所示，使毛细管C朝向焊盘7N下降，通过毛细管C向焊盘7N按压FAB44。此时，由毛细管C向FAB44施加载重，并对FAB44赋予由设置于毛细管C中的超声波振子(未图示)的振荡所引发的超声波振动。
图173是表示FAB接合于焊盘时施加于FAB的载重以及施加给超声波振子的驱动电流的时间变化的曲线图。
例如，如图173所示，从FAB44与焊盘7N抵接的时刻T1起到经过了规定时间到时刻T2的期间，从毛细管C对FAB44施加相对较大的初始载重P1。规定时间例如被设定为3msec。此外，初始载重P1是根据将第一焊球部15N针对焊盘7N的目标接合面积(第一焊球部15N针对焊盘7N的设计上的接合面积)乘以一定的系数(初始载重P1的单位为g，接合面积的单位为mm2时，例如，为28786)而得到的值来设定的。时刻T2以后，从毛细管C施加给FAB44的载重下降，对FAB44施加相对较小的载重P2。该载重P2被持续施加，直到毛细管C被上升的时刻T4为止。
另一方面，若FAB44与焊盘7N抵接，则开始对超声波振子供给驱动电流，从此时的时刻T1起直至T3为止的期间，该驱动电流的值以一定变化率(单调地)上升至值U。时刻T3以后，施加给超声波振子的驱动电流的值U被设定为用第一焊球部15N的目标接合面积除以该值U而得到的值为0.0197mA/μm2以下。
其结果是，FAB44沿毛细管C的倒角42N以及面43N的形状而变形，如图171所示，在焊盘7N上形成圆糕形状的第一焊球部15N，并且在其周围形成凸出部16N。由此，实现铜线5N与焊盘7N的接合(第一接合)。
当从时刻T1经过预定的接合时间而到达时刻T4时，毛细管C从焊盘7N的上方离开。之后，毛细管C朝向引脚4N的表面，向斜下方移动。然后，如图172C所示，对超声波振子施加驱动电流，对毛细管C赋予超声波振动，通过毛细管C，将铜线5N按压于引脚4N的表面，进而拉断。由此，在引脚4N的表面上，形成由铜线5N的另一端部构成的侧视锲状的针脚部，实现引脚4N与铜线的接合(第二接合)。
之后，将其它焊盘7N以及与其对应的引脚4N作为对象，进行图172A～图172C所示的工序。然后，通过反复进行图172A～图172C所示的工序，如图172D所示，在半导体芯片2N的所有焊盘7N与引脚4N之间架设铜线5N。在所有的引线接合结束后，通过与图4D相同的方法，形成非透水绝缘膜25G。
〈规定时间的设定〉
为了恰当地设定对FAB施加初始载重P1的规定时间，进行了以下试验1～3。
(1)试验1
在线径25μm的铜线5N的顶端形成FAB44，使毛细管C朝向焊盘7N下降，使FAB44按压于焊盘7N，对FAB44施加一定载重，在焊盘7N上形成基于FAB44的变形的第一焊球部15N。第一焊球部15N的目标直径是58μm，其目标厚度是10μm。然后，针对施加于FAB44的载重的大小为50g、80g以及110g的各种情况，对伴随从FAB44与焊盘7N抵接后的经过时间的第一焊球部15N的直径以及厚度的变化进行了调查。图174表示直径(焊球直径)的时间变化，图175表示厚度(焊球厚度)的时间变化。
(2)试验2
在线径25μm的铜线5N的顶端形成FAB44，使毛细管C朝向焊盘7N下降，将FAB44按压于焊盘7N，对FAB44施加一定载重，在焊盘7N上形成基于FAB44的变形的第一焊球部15N。第一焊球部15N的目标直径是76μm，其目标厚度是18μm。然后，针对施加于FAB44的载重的大小为70、90g、110g、130g以及150g的各种情况，对伴随FAB44与焊盘7N抵接后的经过时间的第一焊球部15N的直径以及厚度的变化进行了调查。图176表示直径(焊球直径)的时间变化，图177表示厚度(焊球厚度)的时间变化。
(3)试验3
在线径38μm的铜线5N的顶端形成FAB44，使毛细管C朝向焊盘7N下降，将FAB44按压焊盘7N，对FAB44施加一定载重，在焊盘7N上形成基于FAB44的变形的第一焊球部15N。第一焊球部15N的目标直径是104μm，其目标厚度是25μm。然后，针对施加于FAB44的载重的大小为200g、230g、250g、300g、400g以及500g的各种情况，对伴随FAB44与焊盘7N抵接后的经过时间的第一焊球部15N的直径以及厚度的变化进行了调查。图178表示直径(焊球直径)的时间变化，图179表示厚度(焊球厚度)的时间变化。
参照图174～图179可见，与铜线5N的线径、载重的大小以及第一焊球部15N的目标直径及目标厚度无关，在从FAB44与焊盘7N抵接起不到2msec时，FAB44的变形不会结束。另一方面，在从FAB44与焊盘7N抵接起超过4msec时，FAB44的直径以及厚度几乎无变化，可认为FAB44的变形确实已结束。更详细而言，与铜线5N的线径、载重的大小以及第一焊球部15N的目标直径及目标厚度无关，在FAB44与焊盘7N抵接起大致经过3msec的时刻，FAB44的直径以及厚度的变化结束，可认为FAB44的变形已结束。
因此，认为对FAB施加初始载重P1的规定时间，在2～4msec的范围内适合，而且3msec更适合。
如上所述，在铜线5N的顶端所形成的FAB44与焊盘抵接之后，由毛细管C对FAB44施加载重。此外，与此并行，对设置于毛细管C的超声波振子施加驱动电流。因此，通过载重使FAB44变形，并通过从超声波振子传递的超声波振动使FAB44与焊盘7N摩擦。
然后，从与FAB44的焊盘7N抵接起经过了规定时间之后施加给超声波振子的驱动电流的值，被设定为0.0197mA/μm2以下。由此，能够防止从FAB44与焊盘7N抵接起经过了规定时间后，对FAB44赋予过剩的能量的超声波振动。
因此，既能够防止在焊盘7N以及焊盘7N的下层的层间绝缘膜12N发生由于超声波振动的过剩能量所产生的开裂等的损伤，又能够获得铜线5N(FAB44)与焊盘7N的良好的接合。
基于载重的FAB44的变形，从FAB44与焊盘7N抵接起在3msec以内结束。即，从FAB44与焊盘7N抵接起3msec以内，接合结束后的FAB44(第一焊球部)的形状完成。若FAB44的变形结束，则赋予FAB44的超声波振动几乎不衰减地传递到FAB44与焊盘7N的接合部分。因此，若在FAB44的变形结束后赋予FAB44过剩的能量的超声波振动，则在第一焊球部15N的周边部的下方，有在焊盘7N或层间绝缘膜12N产生开裂等的损伤的危险。
因此，规定时间被设定为从FAB44与焊盘7N抵接起直至FAB44的变形大致结束为止的时间，即3msec。由此，能够防止第一焊球部15N的周边部的下方的焊盘7N以及层间绝缘膜12N的损伤的发生。
此外，若在第一焊球部15N的形状完成之后持续对第一焊球部施加较大的初始载重P1，则超声波振动不会良好地传递到该第一焊球部15N与焊盘7N的抵接部分。
因此，若从FAB44与焊盘7N抵接起经过规定时间，则由毛细管C施加于FAB44的载重从初始载重P1下降至比它小的载重P2。FAB44与焊盘7N抵接后，通过对FAB44施加相对较大的初始载重P1，能够使由比Au硬的金属即Cu构成的FAB44良好地变形。而且，若从FAB44与焊盘7N抵接起经过规定时间，则使施加于FAB44的载重下降至载重P2，因此，能够使超声波振动良好地传递到FAB44(第一焊球部15N)与焊盘7N的抵接部分。
初始载重P1的大小，优选根据将第一焊球部15N针对焊盘7N的目标接合面积乘以一定的系数而得到的值来设定。由此，能够根据第一焊球部15N的目标接合面积，适当地设定初始载重P1的大小。其结果是，能够良好地防止在第一焊球部15N的中央部的下方的焊盘7N以及层间绝缘膜12N的损伤的发生，并实现FAB44的良好的变形。
与FAB44的焊盘7N抵接后，施加给超声波振子的驱动电流的值以一定的变化率递增。其另一方面，通过对FAB44施加载重，使FAB44以压扁的方式变形，FAB44与焊盘7N的抵接部分的面积递增。由此，从超声波振子传递到FAB44的超声波振动的能量递增，此外，与焊盘7N摩擦的FAB44的面积递增。其结果是，在第一焊球部15N的中央部的下方，能够抑制在焊盘7N以及层间绝缘膜12N产生由于传递到FAB44的超声波振动的能量的急增所导致的损伤，并且直至第一焊球部15N的与焊盘7N的接合面的周边部为止获得与焊盘7N良好地接合的状态。
以上，虽然针对本发明的第十四实施方式进行了说明，但该第十四实施方式也可以如下进行变更。
例如，在半导体装置1N中，虽然提出了QFN，但本发明也能够在采用SON(SmallOutlined Non-leaded Package)等其它种类的无引脚封装的半导体装置的制造中应用。
此外，本发明并不局限于在一个面上形成有引脚的端面和树脂封装的侧面的所谓切割型，而且能够应用于使用了引脚从树脂封装的侧面凸出的无引脚型的无引脚封装的半导体装置的制造。
而且，本发明也不局限于无引脚封装，还能够应用于使用了QFP(Quad FlatPackage)等具有因引脚从树脂封装凸出而形成的外部引脚的封装的半导体装置的制造。
此外，在上述实施方式中，虽然例示了焊线5N被非透水绝缘膜25N覆盖的方式，但只要至少实现用于解决所示第十四技术问题的第十四个目的，则如图180所示，也可以不设置非透水绝缘膜25N。
接着，与该第十四实施方式相关地进行了实验。而且，本发明不局限于下述的实施例。
1.评价试验1
使用マイクロスイス公司制的毛细管。该毛细管具有如下的尺寸。作为倒角的下端缘的直径的CD尺寸是66μm(0.066mm)。作为面的外径的T尺寸是178μm(0.178mm)。在用含中心轴线的截面来截取了毛细管的截面(参照图172A所示的截面)中，作为沿倒角的侧面延伸的两条直线所形成的角度的倒角角度为90°。作为面相对于与毛细管的中心轴线正交的平面所形成的角度的面角度为8°。在用含中心轴线的截面来截取了毛细管的截面中，从毛细管的侧面的面的上端进一步向上方延伸的部分与中心轴线所形成的角度为20°。面的上端部分形成圆弧状，其曲率半径即OR尺寸为20μm(0.020mm)。
在距由Al-Cu系合金构成的焊盘的表面高7mil(约178μm)的位置处配置毛细管，在线径25μm的铜线的顶端形成有直径2.33mil(约60μm)的FAB。然后，使毛细管以速度0.4mil/msec(约10.2μm/msec)朝向焊盘下降，使FAB按压于焊盘，在焊盘上形成基于FAB的变形的第一焊球部。第一焊球部的目标直径是60μm，第一焊球部的目标厚度是13μm，第一焊球部针对焊盘的目标接合面积是2826μm2。
如图181所示，在FAB与焊盘抵接之后的3msec期间，由毛细管对FAB施加80g的初始载重，在经过了该3msec的时刻，使施加于FAB的载重下降到30g，经9msec保持对FAB施加30g的载重的状态。之后，使毛细管上升。
此外，若FAB与焊盘抵接，则开始向设置于毛细管的超声波振子供给驱动电流，之后，在3.6msec期间以一定的变化率使驱动电流的值上升到规定值，直至使毛细管上升为止(经8.4msec)保持对超声波振子施加规定值的驱动电流的状态。实施例1～3以及比较例1～4，作为最终施加给超声波振子的驱动电流的值的规定值不同。
〈实施例1〉
在实施例1中，规定值被设定为40mA。
〈实施例2〉
在实施例2中，规定值被设定为50mA。
〈实施例3〉
在实施例3中，规定值被设定为60mA。
〈比较例1〉
在比较例1中，规定值被设定为70mA。
〈比较例2〉
在比较例2中，规定值被设定为80mA。
〈比较例3〉
在比较例3中，规定值被设定为90mA。
〈比较例4〉
在比较例4中，规定值被设定为100mA。
〈开裂的评价〉
分别针对实施例1～3以及比较例1～4，使FAB与84个焊盘接合，调查在各焊盘的下层的层间绝缘膜是否产生开裂，并计算出开裂的发生率(在下层的层间绝缘膜产生开裂的焊盘的个数/48×100)。图182示出该计算结果。
如图182所示，确认出：在规定值为60mA以下、且用第一焊球部的目标接合面积除以该规定值而得到的值为0.0212mA/μm2以下的实施例1～3中，未发生层间绝缘膜的开裂。
相对于此，确认出：在规定值为70mA以上、且用第一焊球部的目标接合面积除以该规定值而得到的值为0.0248mA/μm2以上的比较例1～4中，发生了层间绝缘膜的开裂。
2.评价试验2
使用マイクロスイス公司制的毛细管。该毛细管具有如下的尺寸。作为倒角的下端缘的直径的CD尺寸是66μm(0.066mm)。作为面的外径的T尺寸是178μm(0.178mm)。在用含中心轴线的截面来截取了毛细管的截面(参照图160A所示的截面)中，作为沿倒角的侧面延伸的两条直线所形成的角度的倒角角度为90°。作为面相对于与毛细管的中心轴线正交的平面所形成的角度的面角度为8°。在用含中心轴线的截面来截取了毛细管的截面中，从毛细管的侧面的面的上端进一步向上方延伸的部分与中心轴线所形成的角度为20°。面的上端部分形成圆弧状，其曲率半径即OR尺寸为20μm(0.020mm)。
在距由Al-Cu系合金构成的焊盘的表面高7mil(约178μm)的位置处配置毛细管，在线径30μm(或者是线径25μm)的铜线的顶端形成有直径59μm的FAB。然后，使毛细管以速度0.4mil/msec(约10.2μm/msec)朝向焊盘下降，使FAB按压于焊盘，在焊盘上形成基于FAB的变形的第一焊球部。第一焊球部的目标直径是76μm，第一焊球部的目标厚度是17μm，第一焊球部针对焊盘的目标接合面积是4534.16μm2。
如图181所示，在FAB与焊盘抵接之后的3msec期间，由毛细管对FAB施加130g的初始载重，在经过了该3msec的时刻，使施加于FAB的载重下降到30g，经9msec保持对FAB施加30g的载重的状态。之后，使毛细管上升。
此外，若FAB与焊盘抵接，则开始向设置于毛细管的超声波振子供给驱动电流，之后，在3.6msec期间以一定的变化率使驱动电流的值上升到规定值，直至使毛细管上升为止(经8.4msec)保持对超声波振子施加规定值的驱动电流的状态。实施例4、5以及比较例5～9，作为最终施加在超声波振子的驱动电流的值的规定值不同。
〈实施例4〉
在实施例4中，规定值被设定为90mA。
〈实施例5〉
在实施例5中，规定值被设定为100mA。
〈比较例5〉
在比较例5中，规定值被设定为110mA。
〈比较例6〉
在比较例6中，规定值被设定为120mA。
〈比较例7〉
在比较例7中，规定值被设定为130mA。
〈比较例8〉
在比较例8中，规定值被设定为140mA。
〈比较例9〉
在比较例9中，规定值被设定为150mA。
〈开裂的评价〉
分别针对实施例4、5以及比较例5～9，使FAB与84个焊盘接合，调查在各焊盘的下层的层间绝缘膜是否产生开裂，并计算出开裂的发生率(在下层的层间绝缘膜产生开裂的焊盘的个数/48×100)。图184示出该计算结果。
如图184所示，确认出：在规定值为100mA以下、且用第一焊球部的目标接合面积除以该规定值而得到的值为0.0221mA/μm2以下的实施例4、5中，未发生层间绝缘膜的开裂。
相对于此，确认出：在规定值为110mA以上、且用第一焊球部的目标接合面积除以该规定值而得到的值为0.0243mA/μm2以上的比较例5～9中，发生了层间绝缘膜的开裂。
3.评价试验3
使用マイクロスイス公司制的毛细管。该毛细管具有如下的尺寸。作为倒角的下端缘的直径的CD尺寸是66μm(0.066mm)。作为面的外径的T尺寸是178μm(0.178mm)。在用含中心轴线的截面来截取了毛细管的截面(参照图172A所示的截面)中，作为沿倒角的侧面延伸的两条直线所形成的角度的倒角角度为90°。作为面相对于与毛细管的中心轴线正交的平面所形成的角度的面角度为8°。在用含中心轴线的截面来截取了毛细管的截面中，从毛细管的侧面的面的上端进一步向上方延伸的部分与中心轴线所形成的角度为20°。面的上端部分形成圆弧状，其曲率半径即OR尺寸为20μm(0.020mm)。
在距由Al-Cu系合金构成的焊盘的表面高7mil(约178μm)的位置处配置毛细管，在线径38μm的铜线的顶端形成有直径45μm的FAB。然后，使毛细管以速度0.4mil/msec(约10.2μm/msec)朝向焊盘下降，使FAB按压于焊盘，在焊盘上形成基于FAB的变形的第一焊球部。第一焊球部的目标直径是104μm，第一焊球部的目标厚度是24μm，第一焊球部针对焊盘的目标接合面积是8490.56μm2。
如图185所示，在FAB与焊盘抵接之后的3msec期间，由毛细管对FAB施加240g的初始载重，在经过了该3msec的时刻，使施加于FAB的载重下降到30g，经9msec保持对FAB施加30g的载重的状态。之后，使毛细管上升。
此外，若FAB与焊盘抵接，则开始向设置于毛细管的超声波振子供给驱动电流，之后，在3.6msec期间以一定的变化率使驱动电流的值上升到规定值，直至使毛细管上升为止(经8.4msec)保持对超声波振子施加规定值的驱动电流的状态。实施例6～8以及比较例10～13，作为最终施加在超声波振子的驱动电流的值的规定值不同。
〈实施例6〉
在实施例6中，规定值被设定为90mA。
〈实施例7〉
在实施例7中，规定值被设定为150mA。
〈实施例8〉
在实施例8中，规定值被设定为160mA。
〈比较例10〉
在比较例10中，规定值被设定为170mA。
〈比较例11〉
在比较例11中，规定值被设定为180mA。
〈比较例12〉
在比较例12中，规定值被设定为190mA。
〈比较例13〉
在比较例13中，规定值被设定为200mA。
〈开裂的评价〉
分别针对实施例6～8以及比较例10～13，使FAB与84个焊盘接合，调查在各焊盘的下层的层间绝缘膜是否产生开裂，并计算出开裂的发生率(在下层的层间绝缘膜产生开裂的焊盘的个数/48×100)。图186示出该计算结果。
如图186所示，确认出：在规定值为160mA以下、且用第一焊球部的目标接合面积除以该规定值而得到的值为0.0188mA/μm2以下的实施例1～3中，未发生层间绝缘膜的开裂。
相对于此，确认出：在规定值为170mA以上、且用第一焊球部的目标接合面积除以该规定值而得到的值为0.0200mA/μm2以上的比较例1～4中，发生了层间绝缘膜的开裂。
〈接合面积-超声波振子的驱动电流〉
若在将X轴设为第一焊球部的目标接合面积，Y轴设为超声波振子的驱动电流的曲线图区域，对在实施例3、5、8中施加给超声波振子的驱动电流的值进行描绘，则如图187所示，确认出：在目标接合面积与超声波振子的驱动电流的值之间，有以y＝0.0197x表示的比例关系。
〈第十五实施方式 图188～图203〉
通过该第十五实施方式的公开，除了能够解决所述的“发明所要解决的技术问题”所记载的技术问题，还能够解决如下所述的针对第十五背景技术的第十五技术问题。
(1)第十五背景技术 在典型的半导体装置中，在芯片焊盘上配置有半导体芯片，通过由Au(金)构成的引线连接了半导体芯片和配置在芯片焊盘周围的引脚。具体而言，在半导体芯片的表面上配置有由Al(铝)构成的焊盘。并且，在该焊盘的表面与引脚的表面之间，以画出拱形状的圈的方式架设有由Au构成的引线。
在架设引线时(引线接合时)，在引线接合器的毛细管中所保持的引线的顶端形成FAB(Free Air Ball)，该FAB与焊盘的表面抵接。此时，由毛细管向焊盘以规定的载重按压FAB，并且向设置在毛细管的超声波振子供给规定的驱动电流，对FAB赋予超声波振动。其结果是，FAB在焊盘的表面一边被摩擦一边被按压FAB，实现引线与焊盘表面的接合。之后，向引脚移动毛细管。然后，在引脚的表面上按压引线，对引线赋予超声波振动并扯断引线。由此，在焊盘的表面与引脚的表面之间，架设引线。
(2)第十五技术问题
最近，市场中半导体装置的价格竞争不断激化，要求半导体装置的成本进一步降低。作为成本降低策略之一，正在研究由价格低的Cu(铜)构成的引线(铜线)来代替由昂贵的Au构成的引线(金线)。
然而，在铜线的顶端所形成的FAB比在金线的顶端形成的FAB硬，，因此，将铜线以与金线的情况相同的条件(载重以及超声波振子的驱动电流的大小等)来与焊盘接合，并不能获得铜线与焊盘的良好的接合。当前，能够实现铜线与焊盘的良好的接合的条件尚不明确，无法实现从金线向铜线的积极的替代。
即，该第十五实施方式的发明，其第十五个目的在于，提供一种能够实现铜线与焊盘的良好接合的引线接合方法。
(3)具体实施方式的公开
图188是本发明的第十五实施方式的半导体装置的示意性剖视图。图189是图188所示的半导体装置的示意性仰视图。
半导体装置1P是采用QFN(Quad Flat Non-leaded Package)的半导体装置，具有将半导体芯片2P与芯片焊盘3P、引脚4P以及铜线5P一起用树脂封装6P密封的构造。半导体装置1P(树脂封装6P)的外形是扁平的长方体形状。
在本实施方式中，半导体装置1P的外形是平面形状为4mm角的正方形状，厚度为0.85mm的六面体，以下列举的半导体装置1P的各部的尺寸是半导体装置1P具有该外形尺寸的情况的一个示例。
半导体芯片2P以俯视观察时形成2.3mm的正方形状。半导体芯片2P的厚度是0.23mm。在半导体芯片2P的表面的周边部配置有多个焊盘7P。各焊盘7P与置入半导体芯片2P的电路电连接。在半导体芯片2P的背面，形成有由Au、Ni(镍)、Ag(银)等金属层构成的背面金属8P。
芯片焊盘3P以及引脚4P，通过打通金属薄板(例如，铜薄板)而形成。该金属薄板(芯片焊盘3P以及引脚4P)的厚度是0.2mm。在芯片焊盘3P以及引脚4P的表面，形成有由Ag构成的镀层9P。
芯片焊盘3P以俯视观察时形成2.7mm的正方形状，且以各侧面与半导体装置1P的侧面呈平行的方式被配置在半导体装置1P的中央部。
在芯片焊盘3P的背面的周边部，通过从自背面侧的研碎扁加工，在其整周形成截面大致1/4椭圆形状的凹陷。并且，在该凹陷中，置入了树脂封装6P。由此，芯片焊盘3P的周边部从其上下被树脂封装6P夹着，防止了从芯片焊盘3P的树脂封装6P脱落(防脱落)。
此外，芯片焊盘3P的背面，除了其周边部(截面大致1/4椭圆形状凹陷的部分)之外，从树脂封装6P的表面露出。
引脚4P在与芯片焊盘3P的各侧面对置的位置上，各被设置相同个数(例如，9个)。在与芯片焊盘3P的侧面对置的各位置上，引脚4P沿与其对置的侧面正交的方向延伸，且在与该侧面平行的方向上隔开等间隔地被配置。引脚4P的长边方向的长度是0.45mm。此外，芯片焊盘3P与引脚4P之间的间隔是0.2mm。
在引脚4P的背面的芯片焊盘3P侧的端部，通过从背面侧的压扁加工，形成截面大致1/4椭圆形状的凹陷。并且，在该凹陷中，置入了树脂封装6P。由此，引脚4P的芯片焊盘3P侧的端部从上下被树脂封装6P夹着，防止了引脚4P的树脂封装6P的脱落(防脱落)。
引脚4P的背面，除了芯片焊盘3P侧的端部(截面大致1/4椭圆形状凹陷的部分)之外，从树脂封装6P的背面露出。此外，引脚4P的与芯片焊盘3P侧相反侧的侧面，从树脂封装6P的侧面露出。
在从芯片焊盘3P以及引脚4P的背面的从树脂封装6P露出的部分，形成有由焊锡构成的镀层10P。
然后，半导体芯片2P以将配置有焊盘7P的表面朝向上方的状态，使其背面借助接合件11P，与芯片焊盘3P的表面(镀层10P)接合。在接合件11P中，例如使用焊锡膏。接合件11P的厚度是0.02mm。
而且，在不需要半导体芯片2P与芯片焊盘3P的电连接时，也可以省略背面金属8P，而借助由银膏等绝缘性焊膏构成的接合件，将半导体芯片2P的背面与在芯片焊盘3P的表面接合。此时，半导体芯片2P的平面尺寸成为2.3mm角。此外，也可以省略芯片焊盘3P的表面上的镀层9P。
铜线5P，例如由纯度99.99％以上的铜构成。铜线5P的一端与半导体芯片2P的焊盘7P接合。铜线5P的另一端与引脚4P的表面接合。而且，铜线5P在半导体芯片2P与引脚4P之间，架设为拱形状的圈。该铜线5P的圈的顶部与半导体芯片2P的表面的高低差是0.16mm。
并且，在该半导体装置1P中，与所述第一实施方式相同，半导体芯片2P的表面整体和侧面整体、芯片焊盘3P的表面和侧面整体、引脚4P的表面整体、以及铜线5P整体被呈一体的非透水绝缘膜25P覆盖。
图190是图188所示的用虚线包围的部分的放大图。
焊盘7P由含Al的金属构成且形成在半导体芯片2P的最上层的层间绝缘膜12P上。在层间绝缘膜12P上，形成有表面保护膜13P。焊盘7P，其周边部被表面保护膜13P覆盖，中央部通过形成在表面保护膜13P上的焊盘开口14P而露出。
铜线5P与从表面保护膜13P露出的焊盘7P的中央部接合。铜线5P，如下所述，在其顶端形成FAB，且通过将FAB按压于焊盘7P而被接合。此时，由于FAB发生变形，因此在铜线5P上的与焊盘7P的接合部分形成圆糕形状的第一焊球部15P。此外，在第一焊球部15P的周围，通过焊盘7P的材料从第一焊球部15P的下方慢慢凸出，从而以不从焊盘7P的表面显著浮出的方式形成凸出部16P。
例如，铜线5P的线径是25μm时，第一焊球部15P的目标直径(第一焊球部15P的设计上的直径)是76μm，第一焊球部15P的目标厚度(第一焊球部15P的设计上的厚度)是17μm。
图191A～图191D是用于按照工序顺序说明第十五实施方式的半导体装置的制造方法的示意性剖视图。
铜线5P，以芯片焊盘3P以及引脚4P与包围它们的框(未图示)连接的状态，即以芯片焊盘3P以及引脚4P形成引脚框的状态，通过引线接合器，被架设在半导体芯片2P与引脚4P之间。
在引线接合器中具有毛细管C。毛细管C，如图191A所示，呈在中心轴线上形成了引线插通孔41P的大致圆筒形状，铜线5P插通了引线插通孔41P，且从引线插通孔41P的顶端(下端)被送出。
在毛细管C的顶端部，在引线插通孔41P的下方，形成有与引线插通孔41P连通的圆锥台形状的倒角42P。此外，毛细管C的顶端部，具有在倒角42P的下端缘连续且在铜线5P与焊盘7P以及引脚4P的接合时(引线接合时)与焊盘7P以及引脚4P对置的面的面43P。面43P，相对于与毛细管C的中心轴线正交的平面，外侧向上缓缓倾斜。
首先，如图191A所示，使毛细管C移动到焊盘7P的正上方。接着，在铜线5P的顶端位于倒角42P的状态下，通过对铜线5P的顶端部施加电流，在其顶端部形成FAB44。电流的值以及施加时间，根据铜线5P的线径以及FAB44的目标直径(FAB44的设计上的直径)被适当设定。FAB44的一部分，从倒角42P向其下方露出。
之后，如图191B所示，使毛细管C朝向焊盘7P下降，通过毛细管C向焊盘7P按压FAB44。此时，由毛细管C向FAB44施加载重，并对FAB44赋予由设置于毛细管C中的超声波振子(未图示)的振荡所引发的超声波振动。
图192是表示FAB接合于焊盘时施加于FAB的载重以及施加给超声波振子的驱动电流的时间变化的曲线图。
例如，如图192所示，从FAB44与焊盘7P抵接的时刻T1起到经过规定时间到时刻T2的期间，从毛细管C对FAB44施加相对较大的初始载重P1。规定时间例如被设定为3msec。此外，初始载重P1，是根据将第一焊球部15P针对焊盘7P的目标接合面积(第一焊球部15P针对焊盘7P的设计上的接合面积)乘以一定的系数(初始载重P1的单位为g，接合面积的单位为mm2时，例如，28786)而得到的值来设定的。通过对FAB44施加初始载重，FAB44沿毛细管C的倒角42P以及面43P的形状发生变形，如图190所示，在焊盘7P上，形成圆糕形状的第一焊球部15P。
时刻T2以后，由毛细管C施加于FAB44的载重下降，对FAB44施加相对较小的载重P2。该载重P2持续施加，直到毛细管C被上升的时刻T4为止。
此外，若到了时刻T2以后的时刻T3，则开始对超声波振子供给驱动电流。供给超声波振子的驱动电流的值，从零瞬时上升至值U。之后，直到时刻T4为止，持续对超声波振子施加值U的驱动电流。通过对超声波振子供给驱动电流，由超声波振子产生超声波振动，该超声波振动传递到FAB44，使FAB44与焊盘7P摩擦。其结果是，如图190所示，在其周围形成凸出部16P。由此，实现铜线5P与焊盘7P的接合(第一接合)。
当从时刻T1经过预定的接合时间而到达时刻T4时，毛细管C从焊盘7P的上方离开。之后，毛细管C朝向引脚4P的表面，向斜下方移动。然后，如图191C所示，对超声波振子施加驱动电流，对毛细管C赋予超声波振动，通过毛细管C，使铜线5P按压于引脚4P的表面，进而拉断。由此，在引脚4P的表面上，形成由铜线5P的另一端构成的侧视锲状的针脚部，实现引脚4P与铜线的接合(第二接合)。
之后，将其它焊盘7P以及与其对应的引脚4P作为对象，进行图191A～图191C所示的工序。然后，通过反复进行图191A～图191C所示的工序，从而如图191D所示，在半导体芯片2P的所有焊盘7P和引脚4P之间架设铜线5P。所有的引线接合结束后，通过与图4D相同的方法，形成非透水绝缘膜25P。
〈规定时间的设定〉
为了恰当地设定对FAB施加初始载重P1的规定时间，进行了以下试验1～3。
(1)试验1
在线径25μm的铜线5P的顶端形成FAB44，使毛细管C朝向焊盘7P下降，将FAB44按压于焊盘7P，对FAB44施加一定载重，在焊盘7P上形成基于FAB44的变形的第一焊球部15P。第一焊球部15P的目标直径是58μm，其目标厚度是10μm。然后，针对施加于FAB44的载重的大小为50g、80g以及110g的各种情况，对伴随FAB44与焊盘7P抵接后的经过时间的第一焊球部15P的直径以及厚度的变化进行了调查。图193表示直径(焊球直径)的时间变化，图194表示厚度(焊球厚度)的时间变化。
(2)试验2
在线径25μm的铜线5P的顶端形成FAB44，使毛细管C朝向焊盘7P下降，将FAB44按压于焊盘7P，对FAB44施加一定载重，在焊盘7P上形成基于FAB44的变形的第一焊球部15P。第一焊球部15P的目标直径是76μm，其目标厚度是18μm。然后，针对施加于FAB44的载重的大小为70、90g、110g、130g以及200g的各种情况，对伴随FAB44与焊盘7P抵接后的经过时间的第一焊球部15P的直径以及厚度的变化进行了调查。图195表示直径(焊球直径)的时间变化，图196表示厚度(焊球厚度)的时间变化。
(3)试验3
在线径38μm的铜线5P的顶端形成FAB44，使毛细管C朝向焊盘7P下降，将FAB44按压于焊盘7P，对FAB44施加一定载重，在焊盘7P上形成基于FAB44的变形的第一焊球部15P。第一焊球部15P的目标直径是104μm，其目标厚度是25μm。然后，针对施加于FAB44的载重的大小为200g、230g、250g、300g、400g以及500g的各种情况，对伴随FAB44与焊盘7N抵接后的经过时间的第一焊球部15P的直径以及厚度的变化进行了调查。图197表示直径(焊球直径)的时间变化，图198表示厚度(焊球厚度)的时间变化。
参照图193～图198可见，与铜线5P的线径、载重的大小以及第一焊球部15P的目标直径及目标厚度无关，在从FAB44与焊盘7P抵接起不到2msec时，FAB44的变形不会结束。另一方面，在从FAB44与焊盘7P抵接起超过4msec时，FAB44的直径以及厚度几乎无变化，可认为FAB44的变形确实已结束。更详细而言，与铜线5P的线径、载重的大小以及第一焊球部15P的目标直径及目标厚度无关，在FAB44与焊盘7P抵接起大致经过3msec的时刻，FAB44的直径以及厚度的变化结束，可认为FAB44的变形已结束。
因此，认为对FAB施加初始载重P1的规定时间，在2～4msec的范围内适合，而且3msec更适合。
如上所述，在铜线5N的顶端所形成的FAB44与焊盘抵接之后，由毛细管C对FAB44施加载重。由此，与焊盘7P抵接的FAB44发生变形。
若对FAB44赋予该FAB44的变形中过剩的超声波振动，则在FAB44与焊盘7P的抵接部分(第一焊球部15P的中央部)的下方，有在焊盘7P以及/或者焊盘7P的下层的层间绝缘膜12P产生由于赋予FAB44的超声波振动的能量的开裂等的损伤的危险。
因此，在FAB44的变形结束之后，对设置在毛细管C的超声波振子施加驱动电流。由此，由于不对变形中的FAB44赋予超声波振动，因此能够防止在第一焊球部15P的中央部的下方发生焊盘7P以及层间绝缘膜12P的损伤。并且，由于通过对变形结束后的FAB44赋予超声波振动，能够使FAB44与焊盘7P摩擦，因此能够实现FAB44与焊盘7P的良好的接合。
因此，能够既防止在第一焊球部15P的中央部的下方发生焊盘7P以及层间绝缘膜12P的开裂等损伤，又能够获得的铜线5P(FAB44)与焊盘7P的良好的接合。
为了使比Au硬的金属Cu构成的FAB44良好地变形，必须对FAB44施加一定程度大小的载重。然而，若在FAB44的变形结束之后，持续对第一焊球部15P施加大的载重，则在超声波振动不会良好地传递到该第一焊球部15P与焊盘7P的抵接部分。
因此，在FAB44与焊盘7P抵接后，由毛细管C对FAB44施加相对较大的初始载重P1，且从FAB44与焊盘7P抵接后经过规定施加之后，由毛细管C对FAB44施加相对较小的载重P2。与FAB44的焊盘7P抵接后，通过对FAB44施加相对较大的初始载重P1，能够使由比Au硬的金属Cu构成的FAB44良好地变形。并且，若从FAB44与焊盘7P抵接起经过规定时间，则使施加于FAB44的载重下降至载重P1，因此能够使超声波振动良好地传递到FAB44(第一焊球部15P)与焊盘7P的抵接部分。
初始载重P1的大小，优选根据将第一焊球部15P针对焊盘7P的目标接合面积乘以一定的系数而得到的值来设定。由此，能够根据第一焊球部15P的目标接合面积，适当地设定初始载重P1的大小。其结果是，能够良好地防止在第一焊球部15P的中央部的下方的焊盘7P以及层间绝缘膜12P的损伤的发生，并实现FAB44的良好的变形。
以上，虽然针对本发明的第十五实施方式进行了说明，但该第十五实施方式也可以如下进行变更。
例如，在半导体装置1P中，虽然提出了QFN，但本发明也能够在采用SON(SmallOutlined Non-leaded Package)等其它种类的无引脚封装的半导体装置的制造中应用。
此外，本发明并不局限于在一个面上形成有引脚的端面和树脂封装的侧面的所谓切割型，而且能够应用于使用了引脚从树脂封装的侧面凸出的无引脚型的无引脚封装的半导体装置的制造。
而且，本发明也不局限于无引脚封装，还能够应用于使用了QFP(Quad FlatPackage)等具有因引脚从树脂封装凸出而形成的外部引脚的封装的半导体装置的制造。
此外，在上述实施方式中，虽然例示了焊线5P被非透水绝缘膜25P覆盖的方式，但只要至少实现用于解决所示第十五技术问题的第十五个目的，则如图199所示，也可以不设置非透水绝缘膜25P。
接着，与该第十五实施方式相关地进行了实验。而且，本发明不局限于下述的实施例。
1.评价试验1
使用マイクロスイス公司制的毛细管。该毛细管具有如下的尺寸。作为倒角的下端缘的直径的CD尺寸是66μm(0.066mm)。作为面的外径的T尺寸是178μm(0.178mm)。在用含中心轴线的截面来截取了毛细管的截面(参照图191A所示的截面)中，作为沿倒角的侧面延伸的两条直线所形成的角度的倒角角度为90°。作为面相对于与毛细管的中心轴线正交的平面所形成的角度的面角度为8°。在用含中心轴线的截面来截取了毛细管的截面中，从毛细管的侧面的面的上端进一步向上方延伸的部分与中心轴线所形成的角度为20°。面的上端部分形成圆弧状，其曲率半径即OR尺寸为20μm(0.020mm)。
在距由Al-Cu系合金构成的焊盘的表面高7mil(约178μm)的位置处配置毛细管，在线径25μm的铜线的顶端形成有直径59μm的FAB。然后，使毛细管以速度0.4mil/msec(约10.2μm/msec)面向焊盘下降，使FAB按压于焊盘，在焊盘上形成基于FAB的变形的第一焊球部。第一焊球部的目标直径是76μm，第一焊球部的目标厚度是17μm，第一焊球部针对焊盘的目标接合面积是4534.16μm2。
如图200所示，在FAB与焊盘抵接之后的3msec期间，由毛细管对FAB施加130g的初始载重，在经过了该3msec的时刻，使施加于FAB的载重下降到30g，经13msec保持对FAB施加30g的载重的状态。之后，使毛细管上升。
此外，若FAB与焊盘抵接，则开始向设置于毛细管的超声波振子供给驱动电流，使驱动电流的值瞬时从零上升至90mA，直至使毛细管上升为止(从毛细管的下降起直至经过33.5msec)保持对超声波振子施加90mA的驱动电流的状态。实施例1、2以及比较例1～3，向超声波振子供给驱动电流的开始时刻不同。
〈实施例1〉
在实施例1中，从FAB与焊盘抵接起3msec后，开始向超声波振子施加的驱动电流。
〈实施例2〉
在实施例2中，从FAB与焊盘抵接起4msec后，开始向超声波振子施加驱动电流。
〈比较例1〉
在比较例1中，从FAB与焊盘抵接起0msec后，即与FAB的焊盘抵接的同时，开始向超声波振子施加驱动电流。
〈比较例2〉
在比较例2中，从FAB与焊盘抵接起1msec后，开始向超声波振子施加驱动电流。
〈比较例3〉
在比较例3中，从FAB与焊盘抵接起2msec后，开始向超声波振子施加驱动电流。
〈开裂的评价〉
分别针对实施例1、2以及比较例1～3，使FAB与48个焊盘接合，调查在各焊盘的下层的层间绝缘膜是否产生开裂，并计算出开裂的发生率(在下层的层间绝缘膜产生开裂的焊盘的个数/48×100)。图201示出该计算结果。
如图201所示，确认出：在从FAB与焊盘抵接起直至向超声波振子开始供给驱动电流为止的时间(延迟时间)为3msec以上的实施例1、2中，未产生层间绝缘膜的开裂。
相对于此，确认出：在延迟时间为2msec以下的比较例1～3中，产生了层间绝缘膜的开裂。
2.评价试验2
使用マイクロスイス公司制的毛细管。该毛细管具有如下的尺寸。作为倒角的下端缘的直径的CD尺寸是66μm(0.066mm)。作为面的外径的T尺寸是178μm(0.178mm)。在用含中心轴线的截面来截取了毛细管的截面(参照图191A所示的截面)中，作为沿倒角的侧面延伸的两条直线所形成的角度的倒角角度为90°。作为面相对于与毛细管的中心轴线正交的平面所形成的角度的面角度为8°。在用含中心轴线的截面来截取了毛细管的截面中，从毛细管的侧面的面的上端进一步向上方延伸的部分与中心轴线所形成的角度为20°。面的上端部分形成圆弧状，其曲率半径即OR尺寸为20μm(0.020mm)。
在距由Al-Cu系合金构成的焊盘的表面高7mil(约178μm)的位置处配置毛细管，在线径25μm的铜线的顶端形成有直径59μm的FAB。然后，使毛细管以速度0.4mil/msec(约10.2μm/msec)朝向焊盘下降，使FAB按压于焊盘，在焊盘上形成基于FAB的变形的第一焊球部。第一焊球部的目标直径是76μm，第一焊球部的目标厚度是17μm，第一焊球部针对焊盘的目标接合面积是4534.16μm2。
〈实施例3〉
如图202所示，在FAB与焊盘抵接之后的6msec期间，由毛细管对FAB施加130g的初始载重，在经过了该6msec的时刻，使施加于FAB的载重下降到30g，经10msec保持对FAB施加30g的载重的状态。即，与实施例2相比，使向超声波振子开始供给驱动电流的时刻仅延迟2msec。之后，使毛细管上升。
此外，从FAB与焊盘抵接起4msec之后，开始向设置于毛细管的超声波振子供给驱动电流，使驱动电流的值瞬时从零上升至90mA，直至使毛细管上升为止(从毛细管的下降起经过33.5msec)保持对超声波振子施加90mA的驱动电流的状态。
〈实施例4〉
如图203所示，在FAB与焊盘抵接之后的3msec期间，由毛细管对FAB施加130g的初始载重，在经过了该3msec的时刻，使施加于FAB的载重下降到30g，经31msec保持对FAB施加30g的载重的状态。即，与实施例2相比，使对FAB施加30g载重的时间仅延长28msec。之后，使毛细管上升。
此外，从FAB与焊盘抵接起4msec之后，开始向设置于毛细管的超声波振子供给驱动电流，使驱动电流的值瞬时从零上升至90mA，直至使毛细管上升为止(从毛细管的下降起经过51.5msec)保持对超声波振子施加90mA的驱动电流的状态。
〈开裂的评价〉
分别针对实施例3、4，使FAB与48个焊盘接合，调查了在各焊盘的下层的层间绝缘膜是否产生开裂，确认出：未发生层间绝缘膜的开裂。
〈第十六实施方式 图204～图208〉
该第十六实施方式，是具有由铜构成的电极焊盘的半导体装置，虽然不是用于说明本发明，但与第一实施方式的半导体装置相同，是使用铜焊线的实施方式。通过基于该第十六实施方式的公开，能够解决针对下述所示的第十六背景技术的第十六技术问题。
(1)第十六背景技术 在半导体装置的布线材料中，广泛采用了Al(铝)。例如，在作为布线材料而使用Al的多层布线构造中，交替层叠有：具有平坦的表面的层间绝缘膜、和配设在该层间绝缘膜的平坦的表面上的布线。在最上层的层间绝缘膜上，形成有由SiN(氮化硅)构成的钝化膜。配设在该层间绝缘膜上的布线(最上层布线)，被钝化膜覆盖，并且其一部分作为电极焊盘(Al焊盘)而露出。所露出的电极焊盘与焊线连接，例如，作为该连接方法而广泛采用了使用引线接合器的超声波接合。
(2)第十六技术问题
近年来，特别在消耗大功率的功率半导体装置中，希望降低布线电阻。因此，本申请的发明人正在研究采用比Al导电性高的Cu(铜)作为最上层布线的材料。
另一方面，现有的Al焊盘与作为焊线而被广泛采用的Au(金)容易相互扩散。因此，在高温环境下，有Al与Au相互扩散，而使焊线与焊盘混淆的危险。因此，有必要实施用于防止这样相互扩散的对策。
即，该第十六实施方式的发明，其第十六个目的在于，提供一种降低布线电阻，并且高温放置性优异，能够提高电极焊盘与焊线的连接可靠性的半导体装置。
(3)具体实施方式的公开
图204是半导体装置图解性俯视图。图205是图204所示的半导体装置的A-A线剖视图。
半导体装置Q包括：半导体芯片2Q；对半导体芯片2Q进行芯片接合的芯片焊盘3Q；配置在半导体芯片2Q周围的多个电极引脚4Q、电连接了半导体芯片2Q和电极引脚4Q的焊线5Q；和对它们进行密封的树脂封装6Q。
半导体芯片2Q以俯视观察时是四边形(例如，2.3mm角左右)，其厚度例如是230μm左右。此外，半导体芯片2Q具有多个布线层经由层间绝缘膜而层叠构成的多层布线构造。多层布线构造的具体结构，参照图206在后面进行详细描述。
在半导体芯片2Q的表面21Q上，形成有：模拟电路7Q；数字电路8Q以及三个功率晶体管电路9Q。具体而言，在图204所示的俯视图中，在上半部分的区域，模拟电路7Q与数字电路8Q左右排列形成，在下半部分的区域，三个功率晶体管电路9Q左右排列形成。
在形成了各电路7Q～9Q的区域，在适当的位置配置有用于电连接各电路7Q～9Q和外部的多个电极焊盘10Q。
此外，在形成图204中的右侧的功率晶体管电路9Q的区域，配置有俯视L字状的定位标记11Q。
例如，通过以激光束来扫描半导体装置Q的表面，并识别定位标记11Q，能够检测出与半导体装置Q的表面正交的轴线周围的半导体装置Q的位置(θ位置)。此外，根据定位标记11Q的位置，能够检测出半导体装置Q的各部的位置(X位置、Y位置、Z位置)。
另一方面，在半导体芯片2Q的背面22Q(与芯片焊盘3Q的对置面)，例如，形成有含Au、Ni、Ag等背面金属12Q。
芯片焊盘3Q以及多个电极引脚4Q，形成为由相同金属薄板构成的引脚框13Q。构成引脚框13Q的金属薄板，由Cu系原材料构成，具体而言，例如，由纯度99.9999％(6N)以上、纯度99.99％(4N)以上的高纯度铜、和与Cu异种的金属的合金(例如，Cu-Fe-P合金等)构成。而且，金属薄板也可以是例如42合金(Fe-42％Ni)等的Fe系原材料等。此外，引脚框13Q(金属薄板)的厚度，例如是200μm左右。
芯片焊盘3Q的表面31Q(与半导体芯片2Q的对置面)，是由树脂封装6Q密封的面，形成有含Ag等的密封侧镀层14Q。
然后，半导体芯片2Q以及芯片焊盘3Q，是在以半导体芯片2Q的背面22Q以及芯片焊盘3Q的表面31Q作为接合面而相互对置的状态下，通过在背面22Q与表面31Q之间介入接合件15Q而相互被接合的。由此，半导体芯片2Q以将表面21Q朝向上方的姿势被支撑在芯片焊盘3Q上。
接合件15Q，例如，由焊锡膏等导电性焊膏构成。而且，作为接合件15Q，例如，能够采用银焊膏、铝焊膏等绝缘性焊膏，此时，也可以省略背面金属12Q以及/或者密封侧镀层14Q。此外，在接合了半导体芯片2Q和芯片焊盘3Q的状态下，接合件15Q的厚度，例如是20μm左右。
芯片焊盘3Q的背面32Q(安装到布线基板的安装面)，从树脂封装6Q中露出。所露出的背面32Q，例如，形成有由锡(Sn)、锡-银合金(Sn-Ag)等金属材料构成的安装侧镀层16Q。
电极引脚4Q，在与芯片焊盘3Q的各侧面正交的各方向上的两侧，分别各设置相同个数，从而配置在半导体芯片3Q的周围。与芯片焊盘3Q的各侧面对置的电极引脚4Q，在与其对置的侧面相平行的方向上被等间隔地配置。各电极引脚4Q的与芯片焊盘3Q的对置方向上的长度(背面42Q侧的长度)，例如是450μm左右。
在电极引脚4Q的表面41Q(焊线5Q的连接面)，是由树脂封装6Q密封的面，且形成有含Ag等的密封侧镀层17Q。
另一方面，电极引脚4Q的背面42Q(安装到布线基板的安装面)，从树脂封装6Q中露出。在所露出的背面42Q，例如，形成有由锡(Sn)、锡-银合金(Sn-Ag)等金属材料构成的安装侧镀层18Q。
焊线5Q由铜(例如，是纯度99.9999％(6N)以上、纯度99.99(4N)以上的高纯度铜等，有时含微量杂质)构成。焊线5Q呈一体地具有：线状延伸的圆柱状的引线主体51Q；形成在主体51Q的一端，且通过针脚接合与电极焊盘10Q接合的焊盘侧端部52Q；和形成在引线主体51Q的另一端，且通过焊球接合而与电极引脚4Q接合的引脚侧端部53Q。
引线主体51Q，在电极引脚4Q的上方弯曲，从该弯曲位置起通过半导体芯片2Q(后述的基板19Q)的上方，朝向电极焊盘10Q以呈大致直线状的方式圆滑地倾斜，其另一端与扁平的焊盘侧端部52Q呈一体地连接。该引线主体51Q，相对于半导体芯片2Q(基板19Q)的周边(边缘)的高度H1，例如是50～100μm。
树脂封装6Q，形成半导体装置Q的外形，且为大致长方体状。关于树脂封装6Q的大小，其平面尺寸例如是4mm角左右，其厚度例如是0.85mm左右。这样的树脂封装6Q，例如，由环氧树脂等公知的模具树脂构成。
图206是图205的用虚线圆包围的部分的主要部分放大图。
参照该图206，对半导体芯片2Q的多层布线构造进行说明。
半导体芯片2Q，包含作为半导体基板的由硅(Si)构成的基板19Q。在基板19Q上，从基板19Q的表面24Q侧按顺序层叠有第一层间绝缘膜20Q以及第二层间绝缘膜23Q。第一层间绝缘膜20Q以及第二层间绝缘膜23Q，由SiO2(二氧化硅)构成。而且，虽然在图2中未表示，但在第一层间绝缘膜20Q与第二层间绝缘膜23Q之间，介入多个层间绝缘膜。
在第二层间绝缘膜23Q上，下布线25Q以及保险丝26Q形成为相互空出间隔。下布线25Q以及保险丝26Q由铝(Al)构成。通过是否对保险丝26Q进行断线，能够变更功率晶体管电路9Q(参照图204)的特性(例如，电阻值等)。
第二层间绝缘膜23Q，在下布线25Q以及保险丝26Q上，层叠有第三层间绝缘膜27Q。第三层间绝缘膜27Q由SiO2(二氧化硅)构成。在第三层间绝缘膜27Q的表面，在形成于第二层间绝缘膜23Q上的部分与形成于下布线25Q以及保险丝26Q上的部分之间，产生与下布线25Q以及保险丝26Q的高度大致相同的高低差。
在第三层间绝缘膜27Q上，形成有TEOS(四乙氧基硅烷)膜28Q，以使不在第三层间绝缘膜27Q的表面产生高低差。TEOS膜28Q的表面，与第三层间绝缘膜27Q的下布线25Q以及形成在保险丝26Q上的部分的表面呈大致一个面。
在第三层间绝缘膜27Q以及TEOS膜28Q上，层叠有第四层间绝缘膜29Q。第四层间绝缘膜29Q由SiN(氮化硅)构成。
此外，在第三层间绝缘膜27Q以及第四层间绝缘膜29Q上，在与下布线25Q在厚度方向上对置的部分，形成有在厚度方向上贯通它们的过孔30Q。过孔30Q形成为越上侧开口面积越大的圆锥形状。
在第四层间绝缘膜29Q上，在相互空开间隔的位置上形成有作为最上层布线的上布线33Q以及定位标记11Q。
上布线33Q，以俯视观察时，形成在含有过孔30Q的区域上，且形成为从第四层间绝缘膜29Q向上方凸出。上布线33Q，例如，具有从第四层间绝缘膜29Q的表面的凸出量为10μm以上、优选为10μm～15μm的厚度T。上布线33Q的下端部，进入过孔30Q内，与下布线25Q连接。上布线33Q由铜(Cu)(例如，是纯度99.9999％(6N)以上、纯度99.99(4N)以上的高纯度铜等，有时含微量杂质)构成。
在上布线33Q与下布线25Q、第三层间绝缘膜27Q以及第四层间绝缘膜29Q之间，介入了对于Cu离子的扩散具有阻绝性的阻绝膜34Q。
在第四层间绝缘膜29Q以及布线33Q上，形成有钝化膜35Q。钝化膜35Q由SiN构成。在钝化膜35Q上，在厚度方向上贯通并形成了用于使上布线33Q的上表面作为焊盘10Q(参照图204)而部分地露出的焊盘开口36Q。此外，钝化膜35Q从定位标记11Q上以及其周围的部分被去除。此外，定位标记11Q由Al(铝)构成。
电极焊盘10Q(从上布线33Q中的焊盘开口36Q露出的部分)，被铜氧化膜37Q覆盖。铜氧化膜37Q是通过使电极焊盘10Q自然氧化，而化学变化为CuO(氧化铜(I))或Cu2O(氧化铜(II))而形成的薄膜，其厚度比钝化膜35Q薄，例如是10nm～50nm。
并且，焊线5Q，其焊盘10Q侧的端部(焊盘侧端部52Q)贯通薄膜状的铜氧化膜37Q而与电极焊盘10Q直接接合。
具体而言，在电极焊盘10Q侧，通过针脚接合按照变形为扁平的焊盘侧端部52Q的形状来破坏铜氧化膜37Q，在被破坏而空出的部分露出的电极焊盘10Q直接接合了焊盘侧端部52Q。在该扁平的焊盘侧端部52Q的端部，呈一体地连接了焊线5Q的主体(引线主体51Q)的一端。
图207A～图207F表示图205所示的半导体装置的制造途中的状态的示意性剖面图。
在半导体装置Q的制造工序中，首先，在基板19Q上制作多层布线构造。例如，首先，通过CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相沉积)法，在基板19Q上，层叠有第一层间绝缘膜20Q以及第二层间绝缘膜23Q。之后，通过溅射法，在第二层间绝缘膜23Q上，形成成为下布线25Q以及保险丝26Q的材料的铝膜。然后，通过光刻以及蚀刻，对铝膜进行构图，形成下布线25Q以及保险丝26Q。
接着，通过HDP(High Density Plasma：高密度等离子)-CVD法，在第二层间绝缘膜23Q、下布线25Q以及保险丝26Q上，形成第三层间绝缘膜27Q。之后，通过CVD法，在第三层间绝缘膜27Q上，形成TEOS膜28Q。然后，通过CMP(Chemical Mechanical Polishing：化学机械研磨)法，从其表面研磨TEOS膜28Q。该TEOS膜28Q的研磨，持续到TEOS膜28Q的表面与第三层间绝缘膜27Q上的下布线25Q以及保险丝26Q上所形成的部分的表面呈一个面为止。
然后，通过等离子CVD法，在第三层间绝缘膜27Q以及TEOS膜28Q上，形成第四层间绝缘膜29Q。之后，通过光刻以及蚀刻，如图207A所示，选择性地去除第三层间绝缘膜27Q以及第四层间绝缘膜29Q，形成在厚度方向上贯通它们的过孔30Q。
接着，如图207B所示，通过溅射法，在含有过孔30Q的内表面的第四层间绝缘膜29Q上，形成阻绝膜34Q。接着，通过溅射法，在阻绝膜34Q上，形成由Cu构成的薄膜38Q。之后，在阻绝膜34Q以及薄膜38Q上，形成以俯视观察时在与含有过孔30Q的区域对置的部分具有开口的抗蚀剂图案39Q。
接着，在抗蚀剂图案39Q的开口内，Cu被电镀生长。由此，如图207C所示，抗蚀剂图案39Q的开口内被填满Cu，形成由Cu构成的上布线33Q。在上布线33Q形成后，抗蚀剂图案39Q被去除。
之后，如图207D所示，通过蚀刻，去除在阻绝膜34Q以及薄膜38Q中的抗蚀剂图案39Q的下方所形成的部分。
接着，通过溅射法，在第四层间绝缘膜29Q上形成铝膜。然后，通过光刻以及干蚀刻(例如，RIE)，选择性地去除铝膜。如图207E所示，形成定位标记11Q。之后，通过CVD法，在第四层间绝缘膜29Q以及定位标记11Q上，形成钝化膜35Q。
然后，通过光刻以及蚀刻，在钝化膜35Q上形成焊盘开口36Q，并且从定位标记11Q以及其周围的部分去除钝化膜35Q。由此，得到半导体芯片2Q。
制作半导体芯片2Q之后，在呈一体地具有芯片焊盘3Q以及电极引脚4Q的引脚框13Q(参照图205)上，芯片接合了半导体芯片2Q。另一方面，在半导体芯片2Q中，从焊盘开口36Q露出的上布线33Q的上表面(电极焊盘10Q)被自然氧化，电极焊盘10Q被铜氧化膜37Q覆盖。接着，通过对由引线接合器(未图示)的毛细管40Q所保持的焊线5Q的顶端部施加电流，在顶端部形成FAB(Free Air Ball)。
接着，在毛细管40Q移动到电极引脚4Q的正上方之后，下降，FAB与电极引脚4Q接触。此时，从毛细管40Q对FAB施加载重以及超声波，例如10msec～20msec。由此，根据毛细管40Q的形状，FAB发生变形。如此，焊线5Q的顶端部作为引脚侧端部53Q与电极引脚4Q进行焊球接合。
此后，毛细管40Q上升至一定高度，移动到电极焊盘10Q的正上方。然后，如图207F所示，毛细管40Q再次下降，焊线5Q维持其形状(引线线径的原样)地与电极引脚焊盘10Q接触。此时，通过从毛细管40Q向焊线5Q施加载重(图207F的反白箭头)以及超声波(图207F的锯齿线)，例如10msec～20msec。由此，根据毛细管40Q的形状，焊线5Q扁平地变形，并且，利用载重以及超声波的作用来破坏铜氧化膜37Q，焊线5Q作为焊盘侧端部52Q而与电极焊盘10Q进行针脚接合。
接着，毛细管40Q上升，以从毛细管40Q的顶端确保一定长度的线尾的状态，从焊盘侧端部52Q的位置拉断焊线5Q。
之后，进行与如图207F～图207F相同的工序，通过焊线5Q连接半导体芯片2Q的各电极焊盘10Q和与各电极焊盘10Q对应的电极引脚4Q。经过以上的工序，得到图204所示的半导体装置Q。
根据该半导体装置Q，由于多层布线构造的最上层布线(上布线33Q)由Cu构成，因此，与采用Al布线作为最上层布线时相比，能降低布线电阻。
此外，该上布线33Q作为电极焊盘10Q而露出，且在电极焊盘10Q上接合了由Cu构成的焊线5Q(铜线)，因此，能够将电极焊盘10Q与焊线5Q的连接设为同种金属之间的接合(Cu-Cu接合)。因此，即使半导体装置Q被放置在高温环境下，在电极焊盘10Q与焊线5Q之间，它们的成分(即Cu)也不会相互扩散，能够维持电极焊盘10Q与焊线5Q的接合。因此，能够提供一种高温放置性以及连接可靠性优异的半导体装置。
此外，在该半导体装置Q中，即使由于焊线5Q的载重/超声波的施加(参照图207F)而导致对电极焊盘10Q施加了较大的应力，也能够通过由Cu构成的电极焊盘10Q来缓和该应力。
具体而言，在采用Al作为上布线时，其上布线33Q(Al布线)的厚度，通过电镀法，最多只能为3μm左右。相对于此，在该半导体装置Q中，利用比Al易于增大电镀厚度的Cu的特性，将上布线33Q的厚度T设为10μm以上。因此，能够通过比较厚的上布线33Q来可靠地缓和对第二层间绝缘膜23Q施加的应力。其结果是，能够抑制第二层间绝缘膜23Q等的开裂的发生。
而且，由于上布线33Q的厚度是10μm以上，因此，相对基板19Q的表面24Q能够充分提高并加固焊线5Q针对电极焊盘10Q的的接合位置(针脚接合位置)。由此，能够如有柱形凸块那样，充分提高焊线5Q相对于基板19Q的表面24Q的高度H1。因此，即使在电极焊盘10Q上直接针脚接合了焊线5Q，引线主体51Q的下垂部分也几乎不会达到基板19Q的边缘。因此，能够抑制由于引线主体51Q与基板19Q的接触所导致的边缘短路。
图208是表示图205的半导体装置的变形例的图。在图208中，对与图206所示的各部对应的部分，赋予与这些各部相同的参照符号。此外，在以下，省略针对赋予相同参照符号的部分的详细说明。
在半导体装置50Q中，焊线54Q的电极焊盘10Q侧的端部(焊盘侧端部55Q)，贯通薄膜状的铜氧化膜37Q而与电极焊盘10Q直接接合。然而，在所述的半导体装置Q中，焊盘侧端部52Q作为针脚接合而直接与电极焊盘10Q进行了接合(参照图206)，相对于此，在该变形例中，焊盘侧端部55Q作为柱形凸块来担负起与电极焊盘10Q的接合。
更具体而言，按照大致吊钟状(大致伞状)的柱形凸块(焊盘侧端部55Q)的形状来破坏铜氧化膜37Q，在被破坏而空出的部分露出的电极焊盘10Q上直接接合焊盘侧端部55Q。
然后，在该焊盘侧端部55Q的上端部，针脚接合了焊线54Q的主体(引线主体56Q)的一端。
在该变形例中，特别是，在电极焊盘10Q上形成柱形凸块(焊盘侧端部55Q)时，即使对用于形成柱形凸块的FAB施加强的超声波，也与采用Al焊盘时不同，电极焊盘10Q几乎不产生向上卷的溅出。此外，虽然在焊线54Q与电极焊盘10Q的接合时，凸块以及针脚接合的两次的超声波(应力)对电极焊盘10Q进行作用，但由于电极焊盘10Q由铜构成，因此，能够耐受该应力。
以上，虽然针对本发明的第十六实施方式进行了说明，但该第十六实施方式也可以如下进行变更。
在所述实施方式中，作为焊线与电极焊盘10Q的接合方式的一个示例，虽然列举了针脚接合(第一例)以及在柱形凸块上进行针脚接合(第二例)的方式，但，也可以例如通过在电极引脚4Q上进行针脚接合，以破坏电极焊盘10Q侧的铜氧化膜37Q的方式直接进行焊球接合。
此外，作为阻绝膜34Q的材料，虽然例示了Ti，但阻绝膜34Q只要是具有导电性、且针对铜离子的扩散具有阻绝性的材料即可，除了Ti，还能够例示出：例如，TiN(氮化钛)、WN(氮化钨)、TaN(氮化钽)、Ta(钽)、W(钨)或者TiW(钛·钨合金)等。
〈第十七实施方式 图209～图213〉
通过该第十七实施方式的公开，除了能够解决所述的“发明所要解决的技术问题”所记载的技术问题，还能够解决如下所述的针对第十七背景技术的第十七技术问题。
(1)第十七背景技术 半导体装置通常是在与焊线一起用树脂密封(封装)的状态下流通的。在封装内，半导体芯片的铝制电极焊盘与焊线电连接。
作为与电极焊盘连接的焊线，以往主要采用金线，但为了减少昂贵的金的使用，近年来，正在研究使用比金线价格低的铜线。
(2)第十七技术问题
然而，铜线与金线相比容易氧化。因此，例如，在HAST(Highly Acceleratedtemperature and humidity Stress Test)试验中等，在封装内部水分易于浸入的状况下，由于在该接合界面进入水分，从而导致铝焊盘(电极焊盘)的腐蚀容易发展。其结果是，在焊盘-引线之间，有产生电断开的危险。
即，该第十七实施方式的发明，其第十七个目的在于，提供一种能够提高由含铝的金属材料构成的电极焊盘与由铜构成的焊线的连接可靠性的半导体装置。
(3)具体实施方式的公开
图209是本发明的第十七实施方式的半导体装置的示意性剖面图。图210A是图209的用虚线圆A所包围的部分的主要部分放大图。图210B是图209的用虚线圆B所包围的部分的主要部分放大图。
半导体装置1R是采用QFN(Quad Flat Non-leaded)的半导体装置。半导体装置1R具有：半导体芯片2R；搭载半导体芯片2R的芯片焊盘3R；配置在芯片焊盘3R周围的多个电极引脚4R；用于电连接半导体芯片2R与电极引脚4R的焊线5R；和对它们进行密封的树脂封装6R。
半导体芯片2R以俯视观察时是四边形(例如，2.3mm角左右)，例如，具有隔着层间绝缘膜来层叠多个布线层而成的多层布线构造。此外，半导体芯片2R的厚度，例如，是230μm左右。半导体芯片2R的表面21R，如图210A所示，被表面保护膜7R覆盖。
在表面保护膜7R上形成有多个用于使多层布线构造中的最上布线层露出的焊盘开口8R。
焊盘开口8R以俯视观察时是四边形，在半导体芯片2R的各边缘处各设置有相同个数。各焊盘开口8R沿半导体芯片2R的各边缘被等间隔地配置。并且，布线层的一部分作为半导体芯片2R的电极焊盘9R而从各焊盘开口8R露出。
作为电极焊盘9R而露出的最上布线层，由含Al(铝)的金属材料构成，具体而言，由以Al为主成分的金属材料(例如，Al-Cu合金等)构成。
另一方面，在半导体芯片2R的背面22R(与芯片焊盘3R的对置面)上，形成有例如含Au、Ni、Ag等的背面金属10R。
芯片焊盘3R以及多个电极引脚4R，形成为由相同金属薄板构成的引脚框11R。构成引脚框11R的金属薄板，由含铜为主的Cu系原材料构成，具体而言，例如，由纯度99.9999％(6N)以上、纯度99.99％(4N)以上的高纯度铜、和Cu与异种金属的合金(例如，Cu-Fe-P合金等)构成。而且，金属薄板，例如也可以是42合金(Fe-42％Ni)等的Fe系原材料等。此外，引脚框11R(金属薄板)的厚度，例如，是200μm左右。
芯片焊盘3R的表面31R(与半导体芯片2R的对置面)，是由树脂封装6R密封的面，且形成有含Ag等的密封侧镀层12R。
并且，半导体芯片2R以及芯片焊盘3R，是在以半导体芯片2R的背面22R以及芯片焊盘3R的表面31R作为接合面而相互对置的状态下，通过在背面22R与表面31R之间介入接合件13R而相互被接合的。由此，半导体芯片2R以将表面21R朝向上方的姿态被支撑在芯片焊盘3R上。
接合件13R，例如，由焊锡膏等导电性焊膏构成。而且，作为接合件13R，例如，能够采用银焊膏、铝焊膏等绝缘性焊膏，此时，可以省略背面金属10R以及/或者焊盘镀层12R，此外，半导体芯片2R的平面尺寸可以是2.4mm角。此外，在接合了半导体芯片2R与芯片焊盘3R的状态下，接合件13R的厚度，例如是20μm左右。
芯片焊盘3R的背面32R(安装到布线基板的安装面)，从树脂封装6R中露出。所露出的背面32R，例如，形成有由锡(Sn)、锡-银合金(Sn-Ag)等金属材料构成的安装侧镀层14R。
电极引脚4R，在与芯片焊盘3R的各侧面正交的各方向上的两侧，分别各设置相同个数，从而配置在芯片焊盘3R的周围。与芯片焊盘3R的各侧面对置的电极引脚4R，在与其对置的侧面相平行的方向上被等间隔地配置。各电极引脚4R的与芯片焊盘3R的对置方向上的长度(背面42R侧的长度)，例如是450μm左右。
在电极引脚4R的表面41R(焊线5R的连接面)上，是由树脂封装6R密封的面，且形成有含Ag等的密封侧镀层15R。
另一方面，电极引脚4R的背面42R(安装到布线基板的安装面)，从树脂封装6R中露出。在所露出的背面42R，例如形成有由锡(Sn)、锡-银合金(Sn-Ag)等金属材料构成的安装侧镀层16R。
焊线5R由铜(例如，是纯度99.9999％(6N)以上、纯度99.99(4N)以上的高纯度铜等，有时含微量杂质)构成。焊线5R具有：线状延伸的圆柱状的主体部51R；和形成在主体部51R的两端、且分别与电极焊盘9R以及电极引脚4R接合的焊盘接合部52R以及引脚接合部53R。
主体部51R，从电极焊盘9R侧的一端向半导体芯片2R的外侧以向上方鼓起的抛物线状弯曲，且在另一端，朝向电极引脚4R的表面41R以锐角入射。主体部51R的最顶部中的下端与半导体芯片2R的表面21R的间隔1，例如是160μm左右。
焊盘接合部52R，是呈一体地具有与电极焊盘9R的接合侧均等地进入电极焊盘9R的表层部的圆板状的基部、和从基部的上侧凸出且其顶端与主体部51R的一端连接的吊钟形的凸出部的剖视凸状。
引脚接合部53R是与主体部51R接近的一端侧相对较厚，且随着达到远离主体部51R的另一端侧而相对变薄的剖视折皱状。
并且，在该半导体装置1R中，与所述的第一实施方式相同，半导体芯片2R的表面21R和侧面23R整体、芯片焊盘3R的表面31R和侧面整体、电极引脚4R的表面41R和树脂封装6R内的侧面整体、以及焊线5R整体被呈一体的非透水绝缘膜25R覆盖。
树脂封装6R，例如由环氧树脂、硬化剂、硬化促进剂、偶联剂、脱模剂、pH调整剂等的材料构成。
作为所包括的环氧树脂，若是作为树脂封装用环氧树脂来使用，则没有特别限制，例如，可列举出：苯酚热塑性酚醛型环氧树脂、邻位甲酚热塑性酚醛型环氧树脂、具有三苯甲烷骨架的环氧树脂(三苯甲烷型环氧树脂)、对称二苯代乙烯环氧树脂、对苯二酚型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、二聚环戊二烯型环氧树脂、萘基型环氧树脂、芳烷基型酚醛环氧树脂的环氧化物、联二苯型环氧树脂、三甲基丙烷型环氧树脂、萜烯改性环氧树脂、线状脂肪族环氧树脂、脂环族环氧树脂、含有硫原子环氧树脂等。这些环氧树脂可以单独使用或两种以上并用。
作为所包括的硬化剂，若是作为树脂封装用硬化剂来使用，则没有特别限制，例如，可以例举出：热塑性酚醛型苯酚树脂，例如苯酚·芳烷基树脂、萘酚·芳烷基树脂、联二苯·芳烷基树脂等的芳烷基型苯酚树脂，二聚环戊二烯型苯酚树脂，萜烯改性苯酚树脂，三苯甲烷型苯酚树脂等。这些硬化剂可以单独使用或两种以上并用。
作为所包括的硬化促进剂，若是作为树脂封装用硬化促进剂来使用，则没有特别限制，例如，可列举出：1，8-重氮苯环(5，4，0)十一碳烯-7、1，5-重氮苯环(4，3，0)壬烯、5，6-二丁胺-1，8-重氮苯环(5，4，0)十一碳烯-7等的环胺化合物及其化合物的无水马来酸，具有与1，4苯醌、2，5-甲基醌、1，4萘醌、2，3-二甲基醌、2，6-二甲基醌、2，3-二甲氧基-5-甲基-1，4-苯醌、苯基-1，4-苯醌等的醌化合物、重氮苯甲烷、酚醛树脂等的π结合而赋予这些化合物的分子内极化的化合物，三(二甲胺)苯基等的叔胺类及其衍生物，2-甲基吡唑、2-苯基吡唑、2-苯基-4-甲基吡唑等的吡唑类及其衍生物，三丁基膦、甲基二苯膦、三苯膦、三(4-甲基苯)膦、二苯膦、苯膦等的膦化合物及其膦化合物的无水马来酸，具有与上述醌化合物、重氮苯甲烷、酚醛树脂等的π结合而赋予这些化合物的分子内极化的化合物，四苯膦四苯硼酸盐、三苯膦四苯硼酸盐、2-乙基-4-甲基吡唑四苯硼酸盐、n-甲基吗啉四苯硼酸盐等的四苯硼盐及其衍生物。这些硬化促进剂可以单独使用或两种以上并用。
作为所包括的偶联剂，若是作为树脂封装用偶联剂来使用，则没有特别限制，例如，可列举出：至少具有伯胺、仲胺、叔胺三种胺基中一种的硅烷化合物，环氧硅烷、硫基硅烷、烷基硅烷、酰脲硅烷、乙烯硅烷等各种硅烷系化合物，钛系化合物，铝螯合物类、铝/锆系化合物等。这些偶联剂可以单独使用或两种以上并用。若是作为树脂封装用偶联剂所使用的，则没有特别限制，例如可列举出：至少具有伯胺、仲胺、叔胺三种胺基中一种的硅烷化合物，环氧硅烷、硫基硅烷、烷基硅烷、酰脲硅烷、乙烯硅烷等各种硅烷系化合物，钛系化合物，铝螯合物类、铝/锆系化合物等。这些偶联剂可以单独使用或两种以上并用。
作为所包括的脱模剂，若是作为树脂封装用脱模剂来使用，则没有特别限制，例如，可列举出：巴西棕榈蜡，褐煤酸、硬脂酸等的高级脂肪酸、高级脂肪酸金属盐、褐煤酸酯等的酯系蜡，氧化聚乙烯、非氧化聚乙烯等的聚烯烃系蜡等。这些脱模剂可以单独使用或两种以上并用。
作为所包括的pH调整剂，例如，硅钙石(硅酸钙)、滑石(硅酸镁)、氢氧化铝、碳酸钙、碳酸镁等无机填充材料。这些材料可以单独使用或两种以上并用。
另外，树脂封装6R，根据需要，还包括有稀释剂、着色剂、阻燃剂、均化剂、消泡剂等添加物。
上述组成的树脂封装6R的pH超过4.5，优选：由于需要将树脂封装6R的pH保持为酸性，因此，超过4.5而小于7.0，更优选为6.0以上而小于7.0。此外，树脂封装6R形成半导体装置1R的外形，且为大致长方体。关于树脂封装6R的大小，其平面尺寸例如是4mm角左右，其厚度例如是0.85mm左右。
并且，在半导体装置1R中，半导体芯片2R与树脂封装6R的表面(上表面)61的间隔L1，小于半导体芯片2R的侧面23R与树脂封装6R的侧面63R的最短距离W。具体而言，间隔L1，例如是375～425μm，优选是400μm左右，最短距离W，例如是800～1000μm，优选是900μm左右。
此外，间隔L1小于半导体芯片2R的表面21R与树脂封装6R的背面62R(芯片焊盘3R的背面32R)的距离L2(例如，425～475μm，优选450μm)。
半导体装置1R，如上所述，通过将间隔L1设计为比较小的大小，形成为薄型的QFN封装。
如上所述，根据该半导体装置1R，由于树脂封装6R的pH超过4.5，因此，焊线5R也能够置于比低pH环境(例如，pH为4.5以下的环境)高的pH环境下。
因此，由于能够抑制一氧化铜(CuO)的形成，因而，能够抑制一氧化铜的体积增加。其结果是，能够抑制焊线5R与树脂封装6R的接合界面(引线接合界面17R)的剥离的发生。
因此，即使在PCT(Pressure Cooker Test)或HAST(Highly Acceleratedtemperature and humidity Stress Test)试验等中，封装内部容易浸入水分的状况下放置半导体装置1R，由于引线接合面17R上没有水分的移动路径，因此，能够抑制向电极焊盘9R与焊线5R(焊盘接合部52R)的接合面(焊盘接合界面18R)的水分的浸入。因此，能够抑制焊盘接合界面18R与水分的接触。其结果是，由于能够抑制电极焊盘9R(铝焊盘)的腐蚀的发展，因此，能够抑制焊盘-引线间的电断开。因此，能够提高半导体装置1R的连接可靠性。
特别是，在对焊线5R施加电流、且由于内部电阻大的一氧化铜(CuO)的焦耳热而易于促进焊线5R的氧化的HAST试验中，能够有效地抑制焊盘-引线间的电断开。
此外，在半导体装置1R这样的薄型封装中，半导体芯片2R上的焊盘接合部52R，易于被暴露于从树脂封装6R的表面61R浸入封装内部的水分，即使在这样薄型封装的半导体装置1R中，也能够有效地提高半导体装置1R的连接可靠性。
以上，虽然针对本发明的第十七实施方式进行了说明，但该第十七实施方式也可以进行如下变更。
例如，在所述实施方式中，虽然提出了QFN型的半导体装置，但本发明也能够适用于QFP(Quad Flat Package)、SOP(Small Outline Package)等其它种类的封装型的半导体装置。
此外，在上述实施方式中，虽然例示了焊线5R被非透水绝缘膜25R覆盖的方式，但只要至少实现用于解决所述第十七技术问题的第十七个目的，则如图211所示，也可以不设置非透水绝缘膜25R。
接着，与该第十七实施方式相关地进行了实验。而且，本发明并不局限于下述实施例。
〈实施例1～3以及比较例1〉
制作图209所示的构造的半导体装置。而且，使用Cu合金制的、SOP8针的引脚框。此外，针对树脂封装的组成，从前面例示的环氧树脂、硬化剂、硬化促进剂、偶联剂、脱模剂、pH调整剂以及阻燃剂中选择一种，除了pH调整剂的添加量不同以外，在实施例1～3以及比较例1中设为完全相同。
〈评价试验〉
HAST试验
分别将在实施例1～3以及比较例1得到的半导体装置各作为10个试验样品。然后，对10个试验样品进行了HAST试验。而且，HAST试验的条件对于所有半导体装置设定为相同(130℃/85％RH(相对湿度)5V偏压)。
在HAST试验中，试验开始后分别经过100小时、200小时、300小时、500小时、700小时以及1000小时，对HAST试验中的半导体装置进行分析，对于在焊盘-引线间发生了电断开的半导体装置不继续进行试验，而判断为不良品。下述表8以及图212示出伴随HAST试验的经过而在焊盘-引线间的电断开的发生个数(不良个数)以及累积发生率(不良率)。
(2)PCT试验
分别将在实施例1～3以及比较例1得到的半导体装置各作为30个试验样品。然后，对30个试验样品进行了PCT试验。而且，PCT试验的条件对于所有半导体装置设定为相同(121℃/100％RH(相对湿度))。
在PCT试验中，试验开始后分别经过100小时、200小时、300小时、500小时、700小时以及1000小时，对PCT试验中的半导体装置进行分析，对于在焊盘-引线间发生了电断开的半导体装置不继续进行试验，而判断为不良品。下述表9以及图213示出伴随PCT试验的经过而在焊盘-引线间的电断开的发生个数(不良个数)以及累积发生率(不良率)。
[表8]
表8
※1关于评价.上段为不良个数.下段为不良率(％)
[表9]
表9
※2关于评价.上段为不良个数.下段为不良率(％)
表8以及表9的评价栏的分数表示(分子/分母)＝(根据各试验时间经过时的分析被判断为不良品的个数/各试验时间经过时被提供于试验中的半导体装置的个数)。例如，表8的实施例2的500小时经过时的2/9这样的分数，表示：在经过500小时之时，9个半导体装置被提供于HAST试验中，这9个中的2个，通过经过500小时之时的分析被判断为不良品。
此外，通过各试验经过时的分析而被判断为良品的半导体装置继续在试验中使用，表8以及表9的评价栏的分数的分母，原则上和左邻列的分数的分母与分子之差(分母-分子)一致。然而，例如，表8的实施例2的经过500小时之时的2/9这样的分数的分母9，和左邻列(经过300小时之时)的0/10的分数的分母10与分子0之差(10-0＝10)不一致，有一个之差。该一个之差是由于在经过300小时之时取出一个半导体装置来进行良品分析而产生的，针对其它评价栏的分数的分母和左邻列的(分母-分子)不一致的情况也同样。
根据表8～2以及图212～图213，在树脂封装的pH为4.5以下的半导体装置(比较例1)中，确认出：在HAST试验中，再迟也在从经过了100小时之时起开始发生焊盘-引线接合的电断开而经过500小时之时，在所有的半导体装置中发生了电断开。此外，确认出：在PCT试验中，再迟也在从经过了500小时之时起开始发生电断开而经过1000小时之时，几乎在所有的半导体装置中发生了电断开。
相对于此，在树脂封装的pH超过4.5的半导体装置(实施例1～3)中，在HAST试验中，在经过实用上所需要的300小时之时，在任何半导体装置中都未发生电断开。此外，在PCT试验中，即使在经过1000小时之时，也完全没有发生电断开。
〈第十八实施方式 图214～图230〉
通过该第十八实施方式的公开，除了能够解决所述的“发明所要解决的技术问题”所记载的技术问题，还能够解决如下所述的针对第十八背景技术的第十八技术问题。
(1)第十八背景技术 在典型的半导体装置中，芯片焊盘上配置有半导体芯片，通过由Au(金)构成的引线(金线)来连接半导体芯片和配置在芯片焊盘周围的引脚。具体而言，在半导体芯片的表面上配置有由Al(铝)构成的焊盘。并且，在该焊盘的表面与引脚的表面之间，以画出拱形状的圈的方式架设有金线。
最近，市场中半导体装置的价格竞争不断激化，正要求半导体装置的成本进一步降低。作为成本降低策略之一，正在研究由价格低的Cu(铜)构成的引线(铜线)来代替昂贵的金线。
(2)第十八技术问题
然而，当前，还未实现以铜线代替金线。这是因为在用树脂封装来密封半导体芯片及铜线之后的耐湿性试验(例如，高速加温和加湿寿命试验(HAST：Highly AcceleratedStress Test)或饱和蒸汽加压试验(PCT：Pressure Cooker Test)等)中，有时在铜线与铝焊盘之间会产生导通不良。
即，该第十八实施方式的发明，其第十八个目的在于，提供一种能够防止在由含铝的材料构成的第一部件和由铜构成的第二部件之间发生导通不良的半导体装置。
(3)具体实施方式的公开
图214是本发明的第十八实施方式的半导体装置的示意性剖视图。
半导体装置1S是采用QFN(Quad Flat Non-leaded)的半导体装置，具有将半导体芯片2S与芯片焊盘3S、引脚4S以及铜线5S一起被树脂封装6S密封的构造。半导体装置1S(树脂封装6S)的外形，是扁平的长方体形状。
半导体芯片2S，例如，以俯视观察时具有正方形状。在半导体芯片2S的表面的周边部，配置有多个铝焊盘7S。各铝焊盘7S，与被置入半导体芯片2S中的电路电连接。在半导体芯片2S的背面，形成有由Au、Ni(镍)、Ag(银)等金属层构成的背面金属8S。
芯片焊盘3S以及引脚4S，通过打通金属薄板(例如，铜薄板)而形成。在芯片焊盘3S以及引脚4S的表面，形成有由Ag构成的镀层9S。
芯片焊盘3S的各侧面以呈与半导体装置1S的侧面平行的方式被配置在半导体装置1S的中央部。
在芯片焊盘3S的背面的周边部，通过从背面侧的压扁加工，在其整周形成截面大致1/4椭圆形状的凹陷。并且，在该凹陷中，置入了树脂封装6S。由此，芯片焊盘3S的周边部从其上下被树脂封装6S夹着，防止了从芯片焊盘3S的树脂封装6S脱落(防脱落)。
此外，芯片焊盘3S的背面，除了其周边部(截面大致1/4椭圆形状凹陷的部分)之外，从树脂封装6S的表面露出。
引脚4S在与芯片焊盘3S的各侧面对置的位置上，各被设置相同个数(例如，9个)。在与芯片焊盘3S的侧面对置的各位置上，引脚4S沿与其对置的侧面正交的方向延伸，且在与该侧面平行的方向上隔开等间隔地被配置。
在引脚4S的背面的芯片焊盘3S侧的端部，通过从背面侧的压扁加工，形成了截面大致1/4椭圆形状的凹陷。并且，在该凹陷中，置入了树脂封装6S。由此，引脚4S的芯片焊盘3S侧的端部从上下被树脂封装6S夹着，防止了引脚4S的树脂封装6S的脱落(防脱落)。
引脚4S的背面，除了芯片焊盘3S侧的端部(截面大致1/4椭圆形状凹陷的部分)之外，从树脂封装6S的背面露出。此外，引脚4S的与芯片焊盘3S侧相反侧的侧面，从树脂封装6S的侧面露出。
在芯片焊盘3S以及引脚4S的背面的从树脂封装6S露出的部分，形成有由焊锡构成的镀层10S。
然后，半导体芯片2S以将配置有焊盘7S的背面朝向上方的状态，使其背面借助接合件11S，与芯片焊盘3S的表面(镀层9S)接合。在接合件11S中，例如使用焊锡膏。
而且，在不需要半导体芯片2S与芯片焊盘3S的电连接时，也可以省略背面金属8S，而借助由银膏等绝缘性焊膏构成的接合件，将半导体芯片2S的背面与芯片焊盘3S的表面接合。此外，也可以省略芯片焊盘3S的表面上的镀层9S。
铜线5S，例如由纯度99.99％以上的铜构成。铜线5S的一端与半导体芯片2S的铝焊盘7S接合。铜线5S的另一端与引脚4S的表面接合。而且，铜线5S在半导体芯片2S与引脚4S之间，架设为呈拱形状的圈。
并且，在该半导体装置1S中，与所述第一实施方式相同，半导体芯片2S的表面整体、芯片焊盘3S的表面和侧面整体、引脚4S的表面整体、以及铜线5S整体被呈一体的非透水绝缘膜25S覆盖。
树脂封装6S，将环氧树脂作为主成分，由添加了具有捕获该环氧树脂中的CI-的性质的离子捕获成分的材料构成。作为离子捕获成分，例如，具有羟基的物质，具体而言，能够例示出水滑石(水合碳酸镁铝)、锑-铋系含水氧化物。
图215是焊盘与铜线的接合部分(图214所示的用虚线包围的部分)的示意性剖视图。
铝焊盘7S由含Al的金属构成，且形成在半导体芯片2S的最上层的层间绝缘膜12S上。层间绝缘膜12S例如由SiO2(二氧化硅)构成。
在层间绝缘膜12S上，形成有表面保护膜13S。表面保护膜13S，例如由SiN(氮化硅)构成。铝焊盘7S，其周边部被表面保护膜13S覆盖，中央部经由形成于表面保护膜13S的焊盘开口14S而露出。
铜线5S与从表面保护膜13S露出的铝焊盘7S的中央部接合。铜线5S，在其顶端形成FAB，且通过将FAB按压于铝焊盘7S来进行接合。此时，通过FAB发生变形，在铜线5S的顶端，形成有圆糕形状的第一焊球部15S。
〈在铜线与铝焊盘之间的导通不良发生的机理的阐明〉
1.构成元素的分析
本申请的发明人，为了阐明铜线与铝焊盘之间发生导通不良的机理，将与图214所示的半导体装置1S相比，除了树脂封装6S的材料不同以外具有相同构造的半导体装置制作成样品。该样品的树脂封装的材料中，采用了将环氧树脂作为主成分、且未添加离子捕获成分的材料。
然后，通过TEM(Transmission Electron Microscope：透射型电子显微镜)观察了样品中的第一焊球部的周边部与铝焊盘的接合部分(接合界面附近)。图216是此时的TEM图像。
此外，将图216的TEM图像中所示的四处D0、D1、D2、D3作为对象，使用能谱型X射线显微分析仪，对各处D0、D1、D2、D3的构成元素进行了分析。图217、218、219、220分别示出各处D0、D1、D2、D3的分析结果。
根据图217～图220所示的分析结果，判明：在第一焊球部的周边部与铝焊盘的接合部分的构成元素中不含Cl(氯)。
接着，通过TEM观察了样品中的第一焊球部的中央部与铝焊盘的接合部分(接合界面附近)。图221是此时的TEM图像。
此外，将图221的TEM图像中所示的五处C0、C1、C2、C3、C4作为对象，使用能谱型X射线显微分析仪，对各处C0、C1、C2、C3、C4所含有的元素进行了分析。图222、223、224、225、226分别示出各处C0、C1、C2、C3、C4的分析结果。
根据图222～图226所示的分析结果，判明：在C0、C1、C2、C3、C4处的构成元素中含有Cl。
2.伴随经过时间的状态的转移
图227A、227B、227C是图解性表示铜线与铝焊盘的接合部分的剖视图。在图227A～227C的各图中，省略了对各部赋予阴影。
而且，本申请的发明人，针对一些样品，错开时间，调查了第一焊球部与铝焊盘的接合部分。
如图227A所示，在铜线与铝焊盘刚接合后，在第一焊球部与铝焊盘的接合部分产生了AlCu合金。该AlCu合金，靠近铜线的部分具有Cu9Al4的组成，靠近铝焊盘的部分具有CuAl2的组成。此外，在铝焊盘的周边部(未接合第一焊球部的部分)的表面，生成有自然氧化膜(Al2O3)。
在从将铜线以及铝焊盘密封于树脂封装起经过了适当的第一时间之后，除去树脂封装，若调查第一焊球部与铝焊盘的接合部分，则如图227B所示，在铝焊盘的周边部的表面的一部分生成了比较小的孔蚀(基于腐蚀的凹部)。
在从将铜线以及铝焊盘密封于树脂封装起经过了比第一时间长的第二时间之后，除去树脂封装，若调查第一焊球部与铝焊盘的接合部分，则如图227C所示，孔蚀发展到第一焊球部与铝焊盘的接合部分。此外，形成Cu9Al4的组成的AlCu合金的周边部变质为Al2O3。
3.发生导通不良的机理
Cl不含于接合前的铜线以及铝焊盘的各构成要素中，而存在于树脂封装的材料中。因此，认为在第一焊球部的中央部与铝焊盘的接合部分所存在的Cl，在铜线与铝焊盘的接合后，从第一焊球部的周边部与中央部的接合部分逐渐扩散到第一焊球部的中央部与铝焊盘的接合部分。
其另一方面，在第一焊球部的周边部与铝焊盘的接合部分，不存在Cl，随着时间的经过，形成Cu9Al4的组成的AlCu合金的周边部变质为Al2O3。
根据以上的考察，本申请的发明人认为：在铜线与铝焊盘之间产生导通不良的机理如下。
若铝焊盘的表面的孔蚀发展到第一焊球部的周边部与铝焊盘的接合部分，则在树脂封装中以离子状态存在的Cl(Cl-)到达该接合部分，产生以下式(1)、(2)的反应。
Cu9Al4+12Cl→4AlCl3+9Cu …(1)
2AlCl3+3O→Al2O3+6Cl …(2)
该反应的结果是，在第一焊球部的周边部与铝焊盘的接合部分生成Al2O3。在式(2)的反应中，生成Al2O3和Cl。因此，式(1)、(2)的反应发生一次后，在式(2)的反应中生成的Cl，向第一焊球部的中央部与铝焊盘的接合部分发展，又被用于式(1)的反应中。即，式(1)、(2)的反应，在发生一次后，会连锁地发生。其结果是，Al2O3向第一焊球部的中央部与铝焊盘的接合部分急速地扩散。
然后，若在第一焊球部与铝焊盘的接合部分的整个区域生成Al2O3，则由于Al2O3而会使第一焊球部与铝焊盘被绝缘分离，在铜线(第一焊球部)与铝焊盘之间发生导通不良。
认为：在图216所示的第一焊球部的周边部与铝焊盘的接合部分不存在Cl，是由于在该部分，式(1)、(2)的反应已经结束，在图221所示的第一焊球部的中央部与铝焊盘的接合部分存在Cl，是由于在该部分，式(1)、(2)的反应正在发生的途中。
〈作用效果〉
如上所述，本申请的发明人，在阐明了铜线与铝焊盘之间导通不良发生的机理的基础上，还考虑了在树脂封装的材料中，添加具有捕获Cl-性质的离子捕获成分。由此，在铜线5S与铝焊盘7S的接合部分，能够抑制AlCu合金(Cu9Al4)与Cl-的反应，能够防止作为该反应生成物的Al2O3的生成。其结果是，能够防止由于Al2O3使铜线5S与铝焊盘7S被绝缘分离。即，能够防止在铜线5S与铝焊盘7S之间的导通不良的发生。
〈变形例〉
以上，虽然针对本发明的第十八实施方式进行了说明，但该第十八实施方式也可以如下进行变形。
例如，本发明适用于具有接合了由含铝的金属构成的引线与由铜构成的焊盘的构造、接合了由铜构成的焊盘或引脚与由含铝的金属构成的引线的构造。
此外，在半导体装置1S中，虽然提出了QFN，但本发明也能够适用于SON(SmallOutlined Non-leaded Package)等其它种类的无引脚封装的半导体装置的制造。
而且，本发明也不局限于无引脚封装，还能够应用于使用了QFP(Quad FlatPackage)等具有因引脚从树脂封装凸出而形成的外部引脚的封装的半导体装置的制造。
此外，在上述实施方式中，虽然例示了焊线5S被非透水绝缘膜25S覆盖的方式，但只要至少实现用于解决所示第十八技术问题的第十八个目的，则如图228所示，也可以不设置非透水绝缘膜25S。
接着，与该第十八实施方式相关地进行了实验。而且，本发明不局限于下述实施例。
作为实施例的半导体装置，制作了40个具有与图214所示的半导体装置1S相同的构造(本发明的实施方式的构造)的半导体装置。
作为比较例的半导体装置，制作了40个除了树脂封装6S的材料与图214所示的半导体装置1S不同的点以外具有相同构造的半导体装置。在比较例的半导体装置的树脂封装的材料中，使用了将环氧树脂作为主成分、且未添加离子捕获成分的材料。
然后，针对实施例的半导体装置以及比较例的各10个半导体装置，进行了温度条件130℃以及湿度条件85％下的高速加温和加湿寿命试验(HAST)，从试验开始经过100小时(100h)、200小时(200h)、300小时(300h)、500小时(500h)700小时(700h)以及1000小时(1000h)后，调查了铜线与铝焊盘的导通状态。图229示出其结果。
此外，针对实施例的半导体装置以及比较例的各30个半导体装置，进行了温度条件121℃以及湿度条件100％下的饱和蒸汽加压试验(PCT)，从试验起经过100小时(100h)、200小时(200h)、300小时(300h)、500小时(500h)700小时(700h)以及1000小时(1000h)后，调查了铜线与铝焊盘的导通状态。图230示出其结果。
如图229所示，在高速加温和加湿寿命试验中，在从试验起经过100小时的时刻，比较例的半导体装置的10个中的5个发生了不良，在经过500小时的时刻，比较例中所有的半导体装置发生了不良。相对于此，实施例中的半导体装置，从试验起经过300小时的时刻，未发生不良，即使在经过500小时的时刻，其9个中也仅2个发生了不良。
而且，在从高速加温和加湿寿命试验起经过300小时的时刻，将实施例中的半导体装置以及比较例中的半导体装置分别从高速加温和加湿寿命试验的试验对象中各取出一个，因此，此后，成为高速加温和加湿寿命试验的对象的实施例的半导体装置以及比较例中的半导体装置的个数各减少一个。
如图230所示，在饱和蒸汽加压试验中，从试验起经过300小时的时刻，比较例中的半导体装置的30个中的6个发生了不良，相对于此，即使从试验起经过500小时，实施例中的半导体装置中也未发生不良。
根据高速加温和加湿寿命试验以及饱和蒸汽加压试验的结果，确认出：在实施例中的半导体装置、即具有由在环氧树脂中添加了离子捕获成分的材料构成的树脂封装的半导体装置中，铜线与铝焊盘之间难以产生导通不良，确认了本发明的效果，并且确认了发生该导通不良的机理是正确的。
〈第十九实施方式 图231～图239〉
该第十九实施方式，是用于解决所述的第三～第五、第七、第十二、第十七以及第十八技术问题的实施方式。
图231是第十九实施方式的半导体装置的示意性仰视图。图232是第十九实施方式的半导体装置的示意性剖视图。
半导体装置1T是采用QFN(Quad Flat Non-leaded)的半导体装置。半导体装置1T具有：半导体芯片2T；支撑半导体芯片2T的芯片焊盘3T；配置在半导体芯片2T的周围的多个电极引脚4T；用于电连接半导体芯片2T与电极引脚4T的焊线5T；和对它们进行密封的树脂封装6T。
半导体芯片2T以俯视观察时是四边形，且具有隔着层间绝缘膜来层叠多个布线层而构成的多层布线构造。半导体芯片2T的多层布线构造，参照图233以及图235，在后面进行详细描述。此外，半导体芯片2T的厚度，例如，是220～240μm(优选230μm左右)。半导体芯片2T的表面21T(厚度方向上的一个面)，被后述的表面保护膜7T(参照图233)覆盖。
在半导体芯片2T的表面21T，多层布线构造的布线的一部分(后述的第三布线28T)作为电极焊盘9T而从后述的焊盘开口8T露出。
另一方面，在半导体芯片2T的背面22T(厚度方向上的另一个面)上，形成有例如含Au、Ni、Ag等的背面金属10T。
芯片焊盘3T例如由金属薄板(例如，由Cu、42合金(含Fe-42％Ni的合金))构成，且以俯视观察时是大于半导体芯片2A的四边形(例如，以俯视观察时为2.7mm角左右)。此外，芯片焊盘3T的厚度，例如，是190～210μm(优选200μm左右)。在芯片焊盘3T的表面31T(厚度方向上的一个面)上，形成有含Ag等的焊盘镀层11T。
然后，半导体芯片2T以及芯片焊盘3T，是在以半导体芯片2T的背面22T以及芯片焊盘3T的表面31T作为接合面而相互对置的状态下，通过在背面22T与表面31T之间介入接合件12T而相互被接合的。由此，半导体芯片2T以将表面21T朝向上方的姿态被支撑在芯片焊盘3T上。
接合件12T，例如，由焊锡膏等导电性焊膏构成。而且，作为接合件12T，例如，能够采用银焊膏、铝焊膏等绝缘性焊膏，此时，可以省略背面金属10T以及/或者焊盘镀层11T。此外，在接合了半导体芯片2T与芯片焊盘3T的状态下，接合件12T的厚度，例如是10～20μm。
芯片焊盘3T的背面32T(厚度方向上的另一个面)，从树脂封装6T中露出。所露出的另一个面，例如，形成有由锡(Sn)、锡-银合金(Sn-Ag)等金属材料构成的焊锡镀层13T。
电极引脚4T，例如，由与芯片焊盘3T相同的金属薄板(例如由Cu、42合金(含Fe-42％Ni的合金))构成。电极引脚4T在与芯片焊盘3T的各侧面正交的各方向上的两侧，分别各设置相同个数，由此配置在半导体芯片2T的周围。与芯片焊盘3T的各侧面对置的电极引脚4T，在与其对置的侧面相平行的方向上被等间隔地配置。各电极引脚4T的与芯片焊盘3T的对置方向上的长度，例如是240～260μm(优选250μm左右)。在电极引脚4T的表面41T(厚度方向上的一个面)上，形成有含Ag等的引脚镀层14T。
另一方面，电极引脚4T的背面42A(厚度方向上的另一个面)，从树脂封装6T中露出。在所露出的背面42T上，例如形成有由锡(Sn)、锡-银合金(Sn-Ag)等金属材料构成的焊锡镀层15T。
焊线5T由铜(例如，是纯度99.9999％(6N)以上、纯度99.99(4N)以上的高纯度铜等，有时含微量杂质)构成。焊线5T具有：线状延伸的圆柱状的主体部51T；和形成在主体部51T的两端，且分别与电极焊盘9T以及电极引脚4T接合的焊盘接合部52T以及引脚接合部53T。
主体部51T，从电极焊盘9T侧的一端向半导体芯片2T的外侧以向上方鼓起的抛物线状弯曲，且在另一端，朝向电极引脚4T的表面41T以锐角入射。
引脚接合部53T是与主体部51T接近的一端侧相对较厚，且随着达到远离主体部51T的另一端侧而相对变薄的剖视折皱状。
树脂封装6T，将环氧树脂作为主成分，且包括硬化剂、硬化促进剂、偶联剂、脱模剂、pH调整剂等，而且，由添加有具有捕获该环氧树脂中的CI-的性质的离子捕获成分的材料构成。作为离子捕获成分，例如，具有羟基的物质，具体而言，能够例示出水滑石(水合碳酸镁铝)、锑-铋系含水氧化物。
作为所包括的环氧树脂，若是作为树脂封装用环氧树脂来使用，则没有特别限制，例如，可列举出：苯酚热塑性酚醛型环氧树脂、邻位甲酚热塑性酚醛型环氧树脂、具有三苯甲烷骨架的环氧树脂(三苯甲烷型环氧树脂)、对称二苯代乙烯环氧树脂、对苯二酚型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、二聚环戊二烯型环氧树脂、萘基型环氧树脂、芳烷基型苯酚环氧树脂的环氧化物、联二苯型环氧树脂、三甲基丙烷型环氧树脂、萜烯改性环氧树脂、线状脂肪族环氧树脂、脂环族环氧树脂、含有硫原子环氧树脂等。这些环氧树脂可以单独使用或两种以上并用。
作为所包括的硬化剂，若是作为树脂封装用硬化剂来使用，则没有特别限制，例如，可列举出：热塑性酚醛型苯酚树脂，例如苯酚·芳烷基树脂、萘酚·芳烷基树脂、联二苯·芳烷基树脂等的芳烷基型苯酚树脂，二聚环戊二烯型苯酚树脂，萜烯改性苯酚树脂，三苯甲烷型苯酚树脂等。这些硬化剂可以单独使用或两种以上并用。
作为所包括的硬化促进剂，若是作为树脂封装用硬化促进剂来使用，则没有特别限制，例如，可列举出：1，8-重氮苯环(5，4，0)十一碳烯-7、1，5-重氮苯环(4，3，0)壬烯、5，6-二丁胺-1，8-重氮苯环(5，4，0)十一碳烯-7等的环胺化合物及其化合物的无水马来酸，具有与1，4苯醌、2，5-甲基醌、1，4萘醌、2，3-二甲基醌、2，6-二甲基醌、2，3-二甲氧基-5-甲基-1，4-苯醌、苯基-1，4-苯醌等的醌化合物、重氮苯甲烷、酚醛树脂等的π结合而赋予这些化合物的分子内极化的化合物，三(二甲胺)苯基等的叔胺类及其衍生物，2-甲基吡唑、2-苯基吡唑、2-苯基-4-甲基吡唑等的吡唑类及其衍生物，三丁基膦、甲基二苯膦、三苯膦、三(4-甲基苯)膦、二苯膦、苯膦等的膦化合物及其膦化合物的无水马来酸，具有与上述醌化合物、重氮苯甲烷、酚醛树脂等的π结合而赋予这些化合物的分子内极化的化合物，四苯膦四苯硼酸盐、三苯膦四苯硼酸盐、2-乙基-4-甲基吡唑四苯硼酸盐、n-甲基吗啉四苯硼酸盐等的四苯硼盐及其衍生物。这些硬化促进剂可以单独使用或两种以上并用。
作为所含有的偶联剂，若是作为树脂封装用偶联剂来使用，则没有特别限制，例如，可列举出：至少具有伯胺、仲胺、叔胺三种胺基中一种的硅烷化合物，环氧硅烷、硫基硅烷、烷基硅烷、酰脲硅烷、乙烯硅烷等各种硅烷系化合物，钛系化合物，铝螯合物类、铝/锆系化合物等。这些偶联剂可以单独使用或两种以上并用。若是作为树脂封装用偶联剂所使用的，则没有特别限制，例如可列举出：至少具有伯胺、仲胺、叔胺三种胺基中一种的硅烷化合物，环氧硅烷、硫基硅烷、烷基硅烷、酰脲硅烷、乙烯硅烷等各种硅烷系化合物，钛系化合物，铝螯合物类、铝/锆系化合物等。这些偶联剂可以单独使用或两种以上并用。
作为所含有的脱模剂，若是作为树脂封装用脱模剂来使用，则没有特别限制，例如，可列举出：巴西棕榈蜡，褐煤酸、硬脂酸等的高级脂肪酸、高级脂肪酸金属盐、褐煤酸酯等的酯系蜡，氧化聚乙烯、非氧化聚乙烯等的聚烯烃系蜡等。这些脱模剂可以单独使用或两种以上并用
作为所包括的pH调整剂，例如，硅钙石(硅酸钙)、滑石(硅酸镁)、氢氧化铝、碳酸钙、碳酸镁等无机填充材料。这些材料可以单独使用或两种以上并用。
另外，树脂封装6R，根据需要，还包括有稀释剂、着色剂、阻燃剂、均化剂、消泡剂等添加物。
上述组成的树脂封装6T的pH，超过了4.5，且优选由于需要将树脂封装6T的pH保持为酸性，因此超过4.5而小于7.0，更优选为6.0以上而小于7.0。此外，树脂封装6T形成半导体装置1T的外形，且为大致长方体。关于树脂封装6T的大小，其平面尺寸例如是4mm角左右，其厚度例如是0.85mm左右。
并且，在半导体装置1T中，半导体芯片2T的表面与树脂封装6T的表面(上表面)的间隔L1，小于半导体芯片2T的侧面与树脂封装6T的侧面的最短距离W。具体而言，间隔L1，例如是375～425μm，优选是400μm左右，最短距离W，例如是800～1000μm，优选是900μm左右。
此外，间隔L1小于半导体芯片2T的表面21T与树脂封装6T的背面62R(芯片焊盘3T的背面32T)的距离L2(例如，425～475μm，优选450μm)。
图233是图232的用虚线圆包围的部分的放大图。图234是用于求取焊盘接合部的体积的概念图。图235是图233所示的电极焊盘的俯视图。
半导体芯片2T具有：半导体基板16T；在半导体基板16T上按顺序层叠的第一～第三层间绝缘膜17T～19T；分别形成在第一～第三层间绝缘膜17T～19T的第一～第三阻绝膜23T～25T；和覆盖半导体芯片2T的表面21T的表面保护膜7T。
半导体基板16T例如由硅构成。
第一～第三层间绝缘膜17T～19T，例如由二氧化硅构成。在第一层间绝缘膜17T上，隔着第一阻绝层23T而形成第一布线26T。此外，在第二层间绝缘膜18T上，隔着第二阻绝层24T而形成第二布线27T。此外，在第三层间绝缘膜19T上，隔着第三阻绝层25T而形成第三布线28T。
第一～第三布线26T～28T，由比第一～第三阻绝层23T～25T的材料软的金属材料，具体而言，含Al(铝)的金属材料构成，更具体而言，由将Al作为主成分的金属材料(例如，Al-Cu合金等)构成。
第三布线28T由表面保护膜7T覆盖，从而在最上层的层间绝缘膜(第三层间绝缘膜19T)与表面保护膜7T之间形成。第三布线28T以俯视观察时是四边形(例如，120μm×120μm的四边形)。此外，第三布线28T的厚度，例如，是以上，优选
在覆盖第三布线28T的表面保护膜7T上，作为电极焊盘9T而形成用于露出第三布线28T的焊盘开口8T。
第二布线27T由第三层间绝缘膜19T覆盖，从而形成在第二层间绝缘膜18T与第三层间绝缘膜19T之间。第二布线27T以规定图案形成。例如，在俯视图中，以不与电极焊盘9T重叠的图案而形成。此外，第二布线27T的厚度，例如是
第一布线26T由第二层间绝缘膜18T覆盖，从而形成在第一层间绝缘膜17T与第二层间绝缘膜18T之间。第一布线26T以规定图案形成。例如，在电极焊盘9T的正下方，第一布线26T具有：相互平行地延伸的多个直线部29T、和使相邻的直线部29T的一端部彼此间以及另一端部彼此间交替联络的联络部30T，且形成为呈大致S字状弯曲的曲折图案。由此，一个电极焊盘9T(第三布线28T)，与多个直线部29T和在第二层间绝缘膜18T中的直线部29T之间所夹持着的夹持部20T对置。
相邻的直线部29T彼此间的间隔(直线部29T的间距W)，例如，全部相等，具体而言，是2～10μm。此外，第一布线26T的厚度，例如是
而且，第一～第三布线26T～28T的图案，可以按照半导体芯片2T的设计规则等适当进行变更，并不局限于上述图案。
第一～第三阻绝层23T～25T，例如由钛(TiN)、氮化钛(TiN)、氮化钨(TiW)以及它们的层叠构造等构成。第一～第三阻绝层23T～25T的厚度，比第一～第三布线26T～28T的厚度小，例如是
与电极焊盘9T接合的焊线5T的焊盘接合部52T，以俯视观察时小于电极焊盘9T。焊盘接合部52T是呈一体地具有厚度方向另一侧与电极焊盘9T的表面接触的圆板状的基部54T、和从基部54T的另一侧凸出且其顶端与主体部51T的一端连接的大致伞状的凸出部55T的剖视凸状。
焊线5T，如下所述，在其顶端形成FAB，且通过将FAB按压于焊盘9T而被接合。此时，由于FAB发生变形，因此在铜线5T上的与电极焊盘9T的接合部分形成剖视凸状的焊盘接合部52T。此外，在焊盘接合部52T的周围，通过电极焊盘9T的材料从焊盘接合部52T的下方慢慢凸出，从而以不从电极焊盘9T的表面显著浮出的方式形成凸出部34T。
此外，在焊线5T中，焊盘接合部52T的体积V相对于主体部51T的线径DW(主体部51T的直径)的三次方之比(V/(DW)3)是1.8～5.6。
该焊盘接合部52T的体积V，例如，能够通过求出大致圆柱状的基部54T的体积Vb以及大致伞状的突出部55T的体积VP作为近似值，且通过满足这些近似值来进行求取。
基部54T的体积Vb，如图234所示，能够将基部54T概念性地设为直径Db、高Hb的圆柱，根据该圆柱的体积来求取近似值。因此，能够表示为Vb≈π(Db/2)2·Hb。
另一方面，凸出部55T的体积VP，根据凸出部55T以圆锥作为基础，且是将圆锥的顶部形成为以高度方向为轴的圆柱状而形成的大致伞状，如图234所示，能够将凸出部55T概念性地设为直径DP、高度HP的圆锥，并根据该圆锥的体积来求取近似值。因此，能够表示为VP≈π·(DP/2)2·HP/3。
此外，在该半导体装置1T中，以俯视时，与焊线5T和电极焊盘9T的接合区域33T重叠的第一布线26T的面积(图235的斜线部分的面积)，为接合区域33T的面积S的26.8％以下，优选为0～25％。
接合区域33T，是相对于电极焊盘9T的表面、焊盘接合部52T的基部54T所接触的俯视圆形的区域，该面积S能够使用基部54T的直径Db，通过算式S＝π(Db/2)2来求出。
图236A～图236D是用于按工序顺序说明图232的半导体装置的制造方法的示意性剖视图。
为了制造上述半导体装置1T，例如，首先，准备具备多个呈一体地具有芯片焊盘3T以及电极引脚4T的单元的引脚框70T。而且，在图236A～图236D中，省略引脚框70T的整体图，而仅表示搭载一个半导体芯片2T所需要的一个单元份的芯片焊盘3T以及电极引脚4T。
接着，通过电镀法，在引脚框70T的表面实施Ag等金属电镀。由此，同时形成焊盘镀层11T以及引脚镀层14T。
接着，如图236A所示，借助接合件12T，在引脚框70T上的所有芯片焊盘3T上，芯片焊接半导体芯片2T。
接着，通过具有毛细管C的引线接合器(未图示)进行焊线5T的接合。
毛细管C，如图236A所示，是在中心形成有引线直通孔61T的大致圆筒状。焊线5T，插通了引线插通孔61T，从插通孔61T的顶端(下端)被送出。此外，焊线5C由热传导率为15～45W/m·K，优选17～43W/m·K的材料构成。具体而言，由多晶红宝石(热传导率例如为17～19W/m·K左右)、或单晶红宝石(热传导率例如为41～43W/m·K左右)构成。
在毛细管C的顶端部，在引线插通孔61T的下方，形成有与引线插通孔61T连通的圆锥台形状的倒角62T。此外，毛细管C的顶端部，具有在倒角62T的下端缘连续且在铜线5T与焊盘9T以及引脚4T的接合时(引线接合时)与电极焊盘9T以及引脚4T对置的面的面63T。面63T，相对于与毛细管C的中心轴线正交的平面，外侧向上缓缓倾斜。
首先，如图236A所示，使毛细管C移动到电极焊盘9T的正上方。接着，在焊线5T的顶端位于倒角62T的状态下，通过对焊线5T的顶端部施加电流，在其顶端部形成FAB64。电流的值以及施加时间，根据焊线5T的线径以及FAB64的目标直径(FAB64的设计上的直径)被适当设定。
例如，电流的值I，是焊线5T的主体部51T的线径DW越大，越被设定为大的值，例如，在DW＝25μm时，I＝40mA，在DW＝30μm时，I＝60mA，在DW＝38μm时，I＝120mA。而且，电流的施加时间，根据FAB64的直径Df而被设定为恰当的长度。
如此形成的FAB64的体积Vf，能够使用FAB64的直径Df来表示为Vf＝4/3·π·(Df/2)3。此外，FAB64的一部分，从倒角62T向其下方露出。
之后，如图236B所示，毛细管C向电极焊盘9T下降，通过毛细管C向电极焊盘9T按压FAB64。此时，通过毛细管C对FAB64施加载重，并将从设置于毛细管C的超声波振子(未图示)的震荡所引发的超声波振动赋予FAB64。
图237是表示FAB接合于焊盘时施加于FAB的载重以及施加给超声波振子的驱动电流的时间变化的曲线图。
例如，如图237所示，从FAB64与电极焊盘9T抵接的时刻T1起到经过了规定时间(例如，3msec)的时刻T2的期间，从毛细管C对FAB64施加相对较大的初始载重P1。在时刻T2以后，从毛细管C施加给FAB64的载重下降，对FAB64施加相对较小的载重P2(例如，30g)。直到毛细管C被提升的时刻T4为止，持续施加该载重P2。
而且，初始载重P1是根据将焊盘接合部52T针对电极焊盘9T的目标接合面积(焊盘接合部52T针对电极焊盘9T的设计上的接合面积S＝π(Db/2)2)乘以一定的系数(初始载重P1的单位为g、接合面积的单位为mm2时，例如，28786)后得到的值而被设定。在本实施方式中，焊盘接合部52T针对电极焊盘9T的目标接合面积被设为0.00430mm2，初始载重P1被设定为130g。
作为毛细管C，当使用标准型毛细管作为毛细管C时，从FAB64与电极焊盘9T抵接触的时刻T1之前起，对超声波振子施加相对较小的值U1的驱动电流。驱动电流值U1例如是15mA。于是，若FAB64与焊盘9T抵接，则在从此时的时刻T1至时刻T3的期间，施加给超声波振子的驱动电流的值以一定的变化率(单调地)从值U1上升至值U2。该变化率被设定为21mA/msec以下。此外，最终施加给超声波振子的驱动电流值U2，用焊盘接合部52T的目标面积除以该值U2的值被设定在0.0197mA/μm2以下。在该实施方式中，驱动电流值U2，例如是90mA。而且，将电流值U1、U2设定为：在对FAB44施加初始载重的规定时间施加给超声波振子的驱动电流的积分值为146mA·msec以下。时刻T3以后，直至时刻T4为止，对超声波振子持续施加值U2的驱动电流。
标准型毛细管呈如图238所示的形状，且具有如下的尺寸。作为倒角62T的下端缘的直径的CD尺寸是66μm(0.066mm)。作为面63T的外径的T尺寸是178μm(0.178mm)。在以含中心轴线的平面截断了毛细管C的截面(图238所示的截面)中，作为沿倒角62T的侧面延伸的两条直线所成的角度的倒角角度是90°。作为面63T相对于与毛细管C的中心轴线正交的平面所成的角度的面角度FA是8°。在以含中心轴线的平面截断了毛细管C的截面中，从毛细管C的侧面的面63T向上方进一步延伸的部分与中心轴线所成的角度CA是20°。
另一方面，当使用瓶颈型毛细管作为毛细管C时，如图237所示，从FAB64与电极焊盘9T抵接的时刻T1之前起，对超声波振子施加值U1的1.4倍的值驱动电流。并且，若FAB64与电极焊盘9T抵接，则在从此时的时刻T1至时刻T3的期间，施加给超声波振子的驱动电流的值以一定的变化率(单调地)从值U1上升至值U2的1.4倍的值。时刻T3以后，直至时刻T4为止，对超声波振子持续施加值U2的1.4倍的值的驱动电流。
标准型毛细管呈如图239所示的形状，且具有如下的尺寸。作为倒角62T的下端缘的直径的CD尺寸是66μm(0.066mm)。作为面63T的外径的T尺寸是178μm(0.178mm)。在以含中心轴线的平面截断了毛细管C的截面(图239所示的截面)中，作为沿倒角62T的侧面延伸的两条直线所形成的角度的倒角角度是90°。作为面63T相对于与毛细管C的中心轴线正交的平面所成的角度的面角度FA是8°。在以含中心轴线的平面截断了毛细管C的截面中，从毛细管C的侧面的面63T的上端向上方进一步延伸的部分与中心轴线所成的角度CA是10°。
其结果是，FAB64沿毛细管C的倒角62T以及面63T的形状而变形，如图236B所示，在电极焊盘9T上，形成圆糕形状的焊盘接合部52T，并且在其周围形成凸出部34T。由此，实现焊线5T与电极焊盘9T的接合(第一接合)。
从时刻T1经过预定的接合时间，到达时刻T4，毛细管C从电极焊盘9T的上方离开。之后，毛细管C朝向引脚4T的表面向斜下方移动。然后，如图236C所示，对超声波振子施加驱动电流，对毛细管C赋予超声波振动，并通过毛细管C向引脚4T的表面按压焊线5T，而后扯断。由此，在电极引脚4T的表面上，形成由焊线5T的另一端构成的侧视锲状的针脚部，实现电极引脚4T与铜线的接合(第二接合)。
之后，将其它电极焊盘9T以及与其对应的电极引脚4T作为对象，进行图236A～图236C所示的工序。然后，通过反复进行图236A～图236C所示的工序，如图236D所示，在半导体芯片2T的所有电极焊盘9T与电极引脚4T之间架设焊线5T。
在所有的引线接合结束后，引脚框70T被设置于成形铸型，使所有半导体芯片2T和引脚框70T一起由树脂封装6T统一密封。然后，在从树脂封装6T露出的芯片焊盘3T的背面32T以及电极引脚4T的背面42T，形成焊锡镀层13T、15T。最后，通过使用划片机，将引脚框70T和树脂封装6T一起切断为各个半导体装置1T的尺寸，从而得到如图232所示的半导体装置1T的单片。
而且，该第十九实施方式，与所述第三、第五、第七、第十二、第十七以及第十八实施方式对应，这些实施方式的所有公开，在此通过引用而组合。即，根据该第十九实施方式，能够实现与所述第三～第五、第七、第十二、第十七以及第十八实施方式相同的作用·效果。
〈第二十实施方式 图240～图249〉
该第二十实施方式，是用于解决所述第三～第五、第七、第十一、第十二、第十七以及第十八技术问题的实施方式。
图240是第二十实施方式的半导体装置的示意性仰视图。图241是第二十实施方式的半导体装置的示意性剖视图。图242是图241的用虚线圆A包围的部分的主要部分放大图。图243是图241的用虚线圆B包围的部分的主要部分放大图。图244是用于求出焊盘接合部的体积的概念图。图245是图244所示的电极焊盘的俯视图。
半导体装置1U，是采用QFN(Quad Flat Non-leaded)的半导体装置。半导体装置1U具有：半导体芯片2U；搭载有半导体芯片2U的芯片焊盘3U；配置在芯片焊盘3U的周围的多个电极引脚4U；用于电连接半导体芯片2U与电极引脚4U的焊线5U；和对它们进行密封的树脂封装6U。
在以下，为了方便，将半导体芯片2U和芯片焊盘3U的对置方向设为Z方向，与Z方向正交的方向作为X方向来说明本实施方式。
半导体芯片2U，具有俯视四边形的Si基板7U。
Si基板7U的厚度，例如是220～240μm(优选230μm)。在Si基板7U的表面71U上，形成有隔着层间绝缘膜而层叠了多个布线层的多层布线构造(参照图243)，该多层布线构造的最表面被表面保护膜16U(后述)覆盖。
作为电极焊盘8U而露出的最上布线层，例如，由含Al(铝)的金属材料构成，具体而言，由将Al作为主成分的金属材料(例如，Al-Cu合金等)构成。
另一方面，在Si基板7U的背面72U(与芯片焊盘3U的对置面)，形成有背面金属9U。
背面金属9U，如图242所示，具有从Si基板7U侧按顺序层叠了Au层91U、Ni层92U以及Cu层93U的三层构造。Au层91U与Si基板7U的背面72U接触，该接触是相对于Si半导体可通电的欧姆接触。Ni层92U形成为比形成背面金属9U的最表面的Cu层93U更靠Si基板7U侧，Si基板7U中的Si是用于防止在背面金属9U的最表面析出的Si凝团的层。
芯片焊盘3U以及多个电极引脚4U，作为由相同金属薄板构成的引脚框10U而被形成。构成引脚框10U的金属薄板，由含铜为主的Cu系原材料构成，具体而言，例如，由纯度99.9999％(6N)以上、纯度99.99％(4N)以上的高纯度铜、和Cu与异种金属的合金(例如，Cu-Fe-P合金等)构成。而且，金属薄板，例如，也可以是42合金(Fe-42％Ni)等的Fe系原材料等。此外，引脚框10U(金属薄板)的厚度，例如，是190～210μm(优选200μm左右)。
芯片焊盘3U以俯视观察时是大于半导体芯片2U的四边形(例如，以俯视为2.7mm角左右)。芯片焊盘3U的表面31U(与半导体芯片2U的对置面)，是不被基于电镀或溅射等处理的金属薄膜覆盖的非覆盖面，且构成引脚框10U的Cu系原材料，在表面31U整体露出。
在芯片焊盘3U的表面31U上，设置有多个Cu柱形凸块18U。Cu柱形凸块18U，在俯视时，在芯片焊盘3U的各角处各配置有一个，合计设置了四个。各Cu柱形凸块18U，通过公知的引线接合法而形成，且是呈一体地具有与表面31U接触的相对较大直径的基部181U、和从基部181U向半导体芯片2U侧凸出的相对较小直径的顶端部182U的剖视凸状。
并且，半导体芯片2U，以背面金属9U与Cu柱形凸块18U的顶端部182U接触的方式，以被Cu柱形凸块18U支撑的状态，通过在Si基板7U的背面72U与芯片焊盘3U的表面31U之间介入接合层11U，而与芯片焊盘3U接合。
接合层11U具有：作为相对较厚的主层的Bi系材料层111U；和作为相对较薄的副层的Cu-Sn合金层112U、113U、114U。
Bi系材料层111U，可以含有Bi作为主成分，含有不对Bi的物性产生影响的程度的量的Sn、Zn等作为副成分。
Cu-Sn合金层112U、113U、114U，由Cu和作为与Cu不同的异种金属的Sn的合金构成，且含有Cu作为主成分。
半导体芯片2U侧的Cu-Sn合金层112U，在接合层11U上的与背面金属9U的Cu层93U的界面附近，遍及其全域而形成。由此，Cu-Sn合金层112U与背面金属9U的Cu层93U接触。Cu-Sn合金层112U，例如在Z方向上，具有从Bi系材料层111U侧朝向半导体芯片2U侧，以Cu6Sn5/Cu3Sn表示的层叠构造。
另一方面，芯片焊盘3U侧的Cu-Sn合金层113U，在接合层11U上的与芯片焊盘3U的表面31U的界面附近，遍及全域而形成。由此，Cu-Sn合金层113U与芯片焊盘3U的表面31U接触。Cu-Sn合金层113U，例如在Z方向上，具有从Bi系材料层111U侧朝向芯片焊盘3U侧，以Cu6Sn5/Cu3Sn表示的层叠构造。
而且，Cu-Sn合金层112U、113U，也可以分别在接合层11U上的与芯片焊盘3U的表面31U的界面附近以及接合层11U上的与背面金属9U的Cu层93U的界面附近，部分地形成。
Cu-Sn合金层114U，形成为覆盖Cu柱形凸块18U。
并且，Bi系材料层111U以及Cu-Sn合金层112U、113U，在芯片焊盘3U的表面31U与背面金属9U的Cu层93U之间形成从Z方向的两侧，由Cu-Sn合金层112U、113U夹着Bi系材料层111U的三层构造(Cu-Sn合金层112U/Bi系材料层111U/Cu-Sn合金层113U)。
如上述那样的接合层11U的熔点，例如，是260～280℃，优选265～275℃。此外，在接合了半导体芯片2U与芯片焊盘3U的状态下，接合层11U的总厚度(Bi系材料层111U的厚度与Cu-Sn合金层112U、113U的厚度的合计)T，例如，是30.5～53μm。各层的厚度，例如，Bi系材料层111U的厚度是30～50μm，Cu-Sn合金层112U、113U的厚度是0.5～3μm。
芯片焊盘3U的背面32U(向布线基板安装的安装面)，从树脂封装6U露出。在所露出的背面32U上，例如，形成有由锡(Sn)、锡-银合金(Sn-Ag)等金属材料构成的背面镀层12U。
电极引脚4U，通过在与芯片焊盘3U的各侧面正交的各方向上的两侧，分别各设置相同个数，而配置在芯片焊盘3U的周围。与芯片焊盘3U的各侧面对置的电极引脚4U，在与其对置的侧面平行的方向上以等间隔被配置。与各电极引脚4U的芯片焊盘3U的对置方向上的长度，例如，是440～460μm(优选450μm)。电极引脚4U的表面41U(焊线5U的连接面)，是未被基于电镀或溅射等处理的金属薄膜覆盖的非覆盖面，且构成引脚框10U的Cu系原材料在表面41U整体露出。
另一方面，电极引脚4U的背面42U(向布线基板安装的安装面)，从树脂封装6U露出。在所露出的背面42U，例如，形成有由锡(Sn)、锡-银合金(Sn-Ag)等金属材料构成的背面镀层13U。
焊线5U由铜(例如，是纯度99.9999％(6N)以上、纯度99.99％(4N)以上的高纯度铜等，有时含微量杂质。)构成。焊线5U具有：线状延伸的圆柱状的主体部51U；以及形成在主体部51U的两端，并分别接合了电极焊盘8U以及电极引脚4U的焊盘接合部52U以及引脚接合部53U。
主体部51U，从电极焊盘8U侧的一端向半导体芯片2U的外侧以向上方鼓起的抛物线状弯曲，且在另一端，朝向电极引脚4U的表面41U以锐角入射。
引脚接合部53U，是与主体部51U接近的一端侧相对较厚，且随着达到远离主体部51U的另一端侧而相对变薄的剖视折皱状。
树脂封装6U，将环氧树脂作为主成分，包括硬化剂、硬化促进剂、偶联剂、脱模剂、pH调整剂等，而且，由添加有具有捕获该环氧树脂中的CI-的性质的离子捕获成分的材料构成。作为离子捕获成分，例如，具有羟基的物质，具体而言，能够例示出水滑石(水合碳酸镁铝)、锑-铋系含水氧化物。
作为所含有的环氧树脂，若是作为树脂封装用环氧树脂来使用，则没有特别限制，例如，可列举出：苯酚热塑性酚醛型环氧树脂、邻位甲酚热塑性酚醛型环氧树脂、具有三苯甲烷骨架的环氧树脂(三苯甲烷型环氧树脂)、对称二苯代乙烯环氧树脂、对苯二酚型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、二聚环戊二烯型环氧树脂、萘基型环氧树脂、芳烷基型苯酚环氧树脂的环氧化物、联二苯型环氧树脂、三甲基丙烷型环氧树脂、萜烯改性环氧树脂、线状脂肪族环氧树脂、脂环族环氧树脂、含有硫原子环氧树脂等。这些环氧树脂可以单独使用或两种以上并用。
作为所含有的硬化剂，若是作为树脂封装用硬化剂来使用，则没有特别限制，例如，可列举出：热塑性酚醛型苯酚树脂，例如苯酚·芳烷基树脂、萘酚·芳烷基树脂、联二苯·芳烷基树脂等的芳烷基型苯酚树脂，二聚环戊二烯型苯酚树脂，萜烯改性苯酚树脂，三苯甲烷型苯酚树脂等。这些硬化剂可以单独使用或两种以上并用。
作为所含有的硬化促进剂，若是作为树脂封装用硬化促进剂来使用，则没有特别限制，例如，可列举出：1，8-重氮苯环(5，4，0)十一碳烯-7、1，5-重氮苯环(4，3，0)壬烯、5，6-二丁胺-1，8-重氮苯环(5，4，0)十一碳烯-7等的环胺化合物及其化合物的无水马来酸，具有与1，4苯醌、2，5-甲基醌、1，4萘醌、2，3-二甲基醌、2，6-二甲基醌、2，3-二甲氧基-5-甲基-1，4-苯醌、苯基-1，4-苯醌等的醌化合物、重氮苯甲烷、酚醛树脂等的π结合而赋予这些化合物的分子内极化的化合物，三(二甲胺)苯基等的叔胺类及其衍生物，2-甲基吡唑、2-苯基吡唑、2-苯基-4-甲基吡唑等的吡唑类及其衍生物，三丁基膦、甲基二苯膦、三苯膦、三(4-甲基苯)膦、二苯膦、苯膦等的膦化合物及其膦化合物的无水马来酸，具有与上述醌化合物、重氮苯甲烷、酚醛树脂等的π结合而赋予这些化合物的分子内极化的化合物，四苯膦四苯硼酸盐、三苯膦四苯硼酸盐、2-乙基-4-甲基吡唑四苯硼酸盐、n-甲基吗啉四苯硼酸盐等的四苯硼盐及其衍生物。这些硬化促进剂可以单独使用或两种以上并用。
作为所含有的偶联剂，若是作为树脂封装用偶联剂来使用，则没有特别限制，例如，可列举出：至少具有伯胺、仲胺、叔胺三种胺基中一种的硅烷化合物，环氧硅烷、硫基硅烷、烷基硅烷、酰脲硅烷、乙烯硅烷等各种硅烷系化合物，钛系化合物，铝螯合物类、铝/锆系化合物等。这些偶联剂可以单独使用或两种以上并用。若是作为树脂封装用偶联剂所使用的，则没有特别限制，例如可列举出：至少具有伯胺、仲胺、叔胺三种胺基中一种的硅烷化合物，环氧硅烷、硫基硅烷、烷基硅烷、酰脲硅烷、乙烯硅烷等各种硅烷系化合物，钛系化合物，铝螯合物类、铝/锆系化合物等。这些偶联剂可以单独使用或两种以上并用。
作为所含有的脱模剂，若是作为树脂封装用脱模剂来使用，则没有特别限制，例如，可列举出：巴西棕榈蜡，褐煤酸、硬脂酸等的高级脂肪酸、高级脂肪酸金属盐、褐煤酸酯等的酯系蜡，氧化聚乙烯、非氧化聚乙烯等的聚烯烃系蜡等。这些脱模剂可以单独使用或两种以上并用。
作为所含有的pH调整剂，例如，硅钙石(硅酸钙)、滑石(硅酸镁)、氢氧化铝、碳酸钙、碳酸镁等无机填充材料。这些材料可以单独使用或两种以上并用。
另外，树脂封装6R，根据需要，还包括有稀释剂、着色剂、阻燃剂、均化剂、消泡剂等添加物。
上述组成的树脂封装6U的pH超过4.5，优选：由于需要将树脂封装6U的pH保持为酸性，因此，超过4.5而小于7.0，更优选为6.0以上而小于7.0。此外，树脂封装6U形成半导体装置1U的外形，且为大致长方体。关于树脂封装6U的大小，其平面尺寸例如是4mm角左右，其厚度例如是0.85mm左右。
并且，在半导体装置1U中，半导体芯片2U的表面与树脂封装6U的表面(上表面)的间隔L1，小于半导体芯片2U的侧面与树脂封装6U的侧面的最短距离W。具体而言，间隔L1，例如是375～425μm，优选是400μm左右，最短距离W，例如是800～1000μm，优选是900μm左右。
此外，间隔L1小于半导体芯片2U的表面与树脂封装6U的背面(芯片焊盘3U的背面32U)的距离L2(例如，425～475μm，优选450μm)。
在Si基板7U上按顺序层叠有第一～第三层间绝缘膜37U～39U。在第一～第三层间绝缘膜37U～39U的各个表面上形成有第一～第三阻绝层23U～25U、和覆盖半导体芯片2U的表面的表面保护膜16U。
第一～第三层间绝缘膜37U～39U，例如由二氧化硅构成。在第一层间绝缘膜37U上，隔着第一阻绝层23U而形成第一布线26U。此外，在第二层间绝缘膜38U上，隔着第二阻绝层24U而形成第二布线27U。此外，在第三层间绝缘膜39U上，隔着第三阻绝层25U而形成第三布线28U。
第一～第三布线26U～28U，由比第一～第三阻绝层23U～25U的材料软的金属材料，具体而言，含Al(铝)的金属材料构成，更具体而言，由将Al作为主成分的金属材料(例如，Al-Cu合金等)构成。
第三布线28U由表面保护膜16U覆盖，从而在最上层的层间绝缘膜(第三层间绝缘膜39U)与表面保护膜16U之间形成。第三布线28U以俯视观察时是四边形(例如，120μm×120μm的四边形)。此外，第三布线28U的厚度，例如，是以上，优选
在覆盖第三布线28U的表面保护膜16U上，作为电极焊盘8U而形成用于露出第三布线28U的焊盘开口21U。
第二布线27U由第三层间绝缘膜39U覆盖，从而形成在第二层间绝缘膜38U与第三层间绝缘膜39U之间。第二布线27U以规定图案形成。例如，在俯视图中，以不与电极焊盘8U重叠的图案而形成。此外，第二布线27U的厚度，例如是
第一布线26U由第二层间绝缘膜38U覆盖，从而形成在第一层间绝缘膜37U与第二层间绝缘膜38U之间。第一布线26U以规定图案形成。例如，在电极焊盘8U的正下方，第一布线26U具有：相互平行地延伸的多个直线部29U、和使相邻的直线部29U的一端部彼此间以及另一端部彼此间交替联络的联络部30U，且形成呈大致S字状弯曲的曲折图案。由此，一个电极焊盘8U(第三布线28U)，与多个直线部29U和在第二层间绝缘膜38U中的直线部29U之间所夹持着的夹持部20U对置。
相邻的直线部29U彼此间的间隔(直线部29U的间距W)，例如，全部相等，具体而言，是2～10μm。此外，第一布线26U的厚度，例如是
而且，第一～第三布线26U～28U的图案，可以按照半导体芯片2U的设计规则等适当进行变更，并不局限于上述图案。
第一～第三阻绝层23U～25U，例如由钛(TiN)、氮化钛(TiN)、氮化钨(TiW)以及它们的层叠构造等构成。第一～第三阻绝层23U～25U的厚度，比第一～第三布线26U～28U的厚度小，例如是
与电极焊盘8U接合的焊线5U的焊盘接合部52U，以俯视观察时小于电极焊盘8U。焊盘接合部52U是呈一体地具有厚度方向另一侧与电极焊盘8U的表面接触的圆板状的基部54U、和从基部54U的另一侧凸出且其顶端与主体部51U的一端连接的大致伞状的凸出部55U的剖视凸状。
焊线5U，如后所述，在其顶端形成FAB，且通过将FAB按压于电极焊盘8U而被接合。此时，由于FAB发生变形，因此在焊线5U上的与电极焊盘8U的接合部分形成剖视凸状的焊盘接合部52U。此外，在焊盘接合部52U的周围，通过电极焊盘8U的材料从焊盘接合部52U的下方慢慢凸出，从而以不从电极焊盘8U的表面显著浮出的方式形成凸出部34U。
此外，在焊线5U中，焊盘接合部52U的体积V相对于主体部51U的线径DW(主体部51U的直径)的三次方之比(V/(DW)3)是1.8～5.6。
该焊盘接合部52U的体积V，例如，能够通过求出大致圆柱状的基部54U的体积Vb以及大致伞状的凸出部55U的体积Vp作为近似值，且通过满足这些近似值来求取。
基部54U的体积Vb，如图243所示，能够将基部54U概念性地设为直径Db、高度Hb的圆柱，并根据该圆柱的体积来求取近似值。因此，能够表示为Vb≈π(Db/2)2·Hb。
另一方面，凸出部55U的体积Vp，根据凸出部55U以圆锥作为基础，且是将圆锥的顶部形成为以高度方向为轴的圆柱状而形成的大致伞状，如图244所示，能够将凸出部55U概念性地设为直径Dp、高度Hp的圆锥，并根据该圆锥的体积来求取近似值。因此，能够表示为Vp≈π·(Dp/2)2·Hp/3。
此外，在该半导体装置1U中，在俯视时，与焊线5U和电极焊盘8U的接合区域33U重叠的第一布线26U的面积(图245的斜线部分的面积)，为接合区域33U的面积S的26.8％以下，优选为0～25％。
接合区域33U，是相对于电极焊盘8U的表面、焊盘接合部52U的基部54U所接触的俯视圆形的区域，该面积S能够使用基部54U的直径Db，通过算式：S＝π(Db/2)2来求出。
图246A～图246H是按工序顺序表示图241所示的半导体装置的制造工序的示意性剖视图。
为了制造上述半导体装置1U，例如，如图246A所示，利用电镀法、溅射法等，通过在半导体芯片2U的Si基板7U的背面72U按顺序层叠Au层91U、Ni层92U以及Cu层93U，来形成背面金属9U。
另一方面，如图246A所示，准备多个具备呈一体地具有芯片焊盘3U以及电极引脚4U的单元的引脚框10U。而且，在图246A～图246H中，省略引脚框10U的整体图，仅表示搭载一个半导体芯片2U所需的一单元份的芯片焊盘3U以及电极引脚4U。
接着，如图246B所示，通过公知的引线接合法，在芯片焊盘3U的背面31U上形成多个Cu柱形凸块18U。接着，在芯片焊盘3U的表面31U上涂敷由含Sn的Bi系材料构成的接合焊膏14U。
接合焊膏14U中的Sn的含有量，例如，优选相对于背面金属9U的Cu层93U以及芯片焊盘3U的表面31U的Cu能够全量扩散的量，例如，4wt％以下，优选1～3wt％，更优选1.5～2.5wt％
涂敷接合焊膏14U之后，如图246C所示，以背面金属9U的Cu层93U与Cu柱形凸块18K的顶端部182U以及接合焊膏14U接触的方式，通过半导体芯片2U以及芯片焊盘3U夹着接合焊膏14U。接着，例如，以250～260℃执行回流(热处理)。
由此，如图246D所示，背面金属9U的Cu层93U、芯片焊盘3U的表面31U的Cu以及Cu柱形凸块18U的Cu分别与接合焊膏14U中的Sn反应，从而在Cu层93U以及表面31U附近形成Cu-Sn合金层112U、113U。此外，Cu柱形凸块18U被Cu-Sn合金层114U覆盖。另一方面，由于接合焊膏14U中的Bi几乎不与Cu发生反应，因此，在Cu-Sn合金层112U、113U之间，会作为被它们夹持的Bi系材料层111U而残存。
接着，如图246E所示，通过具有毛细管C的引线接合器(未图示)，进行焊线5U的接合。
毛细管C，如图246E所示，呈在中心轴线上形成了引线插通孔61U的大致圆筒形状。焊线5U插通了引线插通孔61U，且从引线插通孔61U的顶端(下端)被送出。此外，毛细管C由热传导率为15～45W/m·K，优选17～43W/m·K的材料构成。具体而言，由多晶红宝石(热传导率例如为17～19W/m·K左右)、或单晶红宝石(热传导率例如为41～43W/m·K左右)构成。
在毛细管C的顶端部，在引线插通孔61U的下方，形成有与引线插通孔61U连通的圆锥台形状的倒角62U。此外，毛细管C的顶端部，具有在倒角62U的下端缘连续且在焊线5U与电极焊盘8U以及电极引脚4U的接合时(引线接合时)与焊盘8U以及电极引脚4U对置的面的面63U。面63U，相对于与毛细管C的中心轴线正交的平面，外侧向上缓缓倾斜。
首先，如图246E所示，使毛细管C移动到焊盘8U的正上方。接着，在焊线5U的顶端位于倒角62U的状态下，通过对焊线5U的顶端部施加电流，在其顶端部形成FAB64。电流的值以及施加时间，根据焊线5U的线径以及FAB64的目标直径(FAB64的设计上的直径)被适当设定。
例如，电流的值I，是焊线5U的主体部51U的线径DW越大，越被设定为大的值，例如，在DW＝25μm时，I＝40mA，在DW＝30μm时，I＝60mA，在DW＝38μm时，I＝120mA。而且，电流的施加时间根据FAB64的直径Df而被设定为恰当的长度。
如此形成的FAB64的体积Vf，能够使用FAB64的直径Df来表示为Vf＝4/3·π·(Df/2)3。此外，FAB64的一部分，从倒角62U向其下方露出。
之后，如图246F所示，毛细管C向电极焊盘8U下降，通过毛细管C向电极焊盘8U按压FAB64。此时，通过毛细管C对FAB64施加载重，并将从设置于毛细管C的超声波振子(未图示)的震荡所引发的超声波振动赋予FAB64。
图247是表示FAB接合于焊盘时施加于FAB的载重以及施加给超声波振子的驱动电流的时间变化的曲线图。
例如，如图247所示，从FAB64与电极焊盘8U抵接的时刻T1起到经过了规定时间(例如，3msec)的时刻T2的期间，从毛细管C对FAB64施加相对较大的初始载重P1。在时刻T2以后，从毛细管C施加给FAB64的载重下降，对FAB64施加相对较小的载重P2(例如，30g)。直到毛细管C被提升的时刻T4为止，持续施加该载重P2。
而且，初始载重P1是根据将焊盘接合部52U针对电极焊盘8U的目标接合面积(焊盘接合部52U针对电极焊盘8U的设计上的接合面积S＝π(Db/2)2)乘以一定的系数(初始载重P1的单位为g、接合面积的单位为mm2时，例如，28786)后得到的值而被设定。在本实施方式中，焊盘接合部52U针对电极焊盘8U的目标接合面积被设为0.00430mm2，初始载重P1被设定为130g。
作为毛细管C，当使用标准型毛细管作为毛细管C时，从FAB64与电极焊盘8U抵接触的时刻T1之前起，对超声波振子施加相对较小的值U1的驱动电流。驱动电流值U1例如是15mA。于是，若FAB64与焊盘8U抵接，则在从此时的时刻T1至时刻T3的期间，施加给超声波振子的驱动电流的值以一定的变化率(单调地)从值U1上升至值U2。该变化率被设定为21mA/msec以下。此外，最终施加给超声波振子的驱动电流值U2，用焊盘接合部52U的目标面积除以该值U2的值被设定在0.0197mA/μm2以下。在该实施方式中，驱动电流值U2，例如是90mA。而且，将电流值U1、U2设定为：在对FAB44施加初始载重的规定时间施加给超声波振子的驱动电流的积分值为146mA·msec以下。时刻T3以后，直至时刻T4为止，对超声波振子持续施加值U2的驱动电流。
标准型毛细管呈如图248所示的形状，且具有如下的尺寸。作为倒角62U的下端缘的直径的CD尺寸是66μm(0.066mm)。作为面63U的外径的T尺寸是178μm(0.178mm)。在以含中心轴线的平面截断了毛细管C的截面(图248所示的截面)中，作为沿倒角62U的侧面延伸的两条直线所成的角度的倒角角度是90°。作为面63U相对于与毛细管C的中心轴线正交的平面所成的角度的面角度FA是8°。在以含中心轴线的平面截断了毛细管C的截面中，从毛细管C的侧面的面63U向上方进一步延伸的部分与中心轴线所成的角度CA是20°。
另一方面，当使用瓶颈型毛细管作为毛细管C时，如图247所示，从FAB64与电极焊盘8U抵接的时刻T1之前起，对超声波振子施加值U1的1.4倍的值驱动电流。并且，若FAB64与电极焊盘8U抵接，则在从此时的时刻T1至时刻T3的期间，施加给超声波振子的驱动电流的值以一定的变化率(单调地)从值U1上升至值U2的1.4倍的值。时刻T3以后，直至时刻T4为止，对超声波振子持续施加值U2的1.4倍的值的驱动电流。
标准型毛细管呈如图249所示的形状，且具有如下的尺寸。作为倒角62U的下端缘的直径的CD尺寸是66μm(0.066mm)。作为面63U的外径的T尺寸是178μm(0.178mm)。在以含中心轴线的平面截断了毛细管C的截面(图249所示的截面)中，作为沿倒角62U的侧面延伸的两条直线所形成的角度的倒角角度是90°。作为面63U相对于与毛细管C的中心轴线正交的平面所成的角度的面角度FA是8°。在以含中心轴线的平面截断了毛细管C的截面中，从毛细管C的侧面的面63U的上端向上方进一步延伸的部分与中心轴线所成的角度CA是10°。
其结果是，FAB64沿毛细管C的倒角62U以及面63U的形状而变形，如图246F所示，在电极焊盘8U上，形成圆糕形状的焊盘接合部52U，并且在其周围形成凸出部34U。由此，实现焊线5U与电极焊盘8U的接合(第一接合)。
从时刻T1经过预定的接合时间，到达时刻T4，毛细管C从电极焊盘8U的上方离开。之后，毛细管C朝向电极引脚4U的表面向斜下方移动。然后，如图246G所示，对超声波振子施加驱动电流，对毛细管C赋予超声波振动，并通过毛细管C向电极引脚4U的表面按压铜线5U，而后扯断。由此，在电极引脚4U的表面上，形成由焊线5U的另一端构成的侧视锲状的针脚部，实现电极引脚4U与铜线的接合(第二接合)。
之后，将其它电极焊盘8U以及与其对应的电极引脚4U作为对象，进行图246E～图246G所示的工序。然后，通过反复进行图246E～图246G所示的工序，如图246H所示，在半导体芯片2U的所有电极焊盘8U与电极引脚4U之间架设焊线5U。
在所有的引线接合结束后，引脚框10U被设置于成形铸型，使所有半导体芯片2U和引脚框10U一起由树脂封装6U统一密封。然后，在从树脂封装6U露出的芯片焊盘3U的背面32U以及电极引脚4U的背面42U，形成焊锡镀层12U、13U。最后，通过使用划片机，将引脚框10U和树脂封装6U一起切断为各个半导体装置1U的尺寸，从而得到如图241所示的半导体装置1U的单片。
而且，该第二十实施方式，与所述第三、第五、第七、第十一、第十二、第十七以及第十八实施方式对应，这些实施方式的所有公开，在此通过引用而组合。即，根据该第二十实施方式，能够实现与所述第三～第五、第七、第十一、第十二、第十七以及第十八实施方式相同的作用·效果。此外，所述第三～第五、第七、第十一、第十二、第十七以及第十八实施方式的变形例，也能够适用于本实施方式。
以上，虽然针对本发明的实施方式进行了详细地说明，但这些只是用于明确本发明的技术内容而使用的具体例，本发明不应局限于这些具体例来进行解释，本发明的精神以及范围仅由附加的技术方案来限定。
此外，在本发明的半导体装置中，优选所述电极引脚的表面以及所述引脚接合部整体，被所述非透水绝缘膜呈一体地覆盖。
在此结构中，电极引脚的表面以及引脚接合部整体被非透水性薄膜呈一体地覆盖。由此，电极引脚与引脚接合部的接合界面(引脚接合界面)的周边不会露出，而被非透水绝缘膜覆盖。
因此，即使在树脂封装内部浸入了水分，也能够通过非透水绝缘膜阻止该水分，因此，能够抑制引脚接合面与水分的接触。其结果是，能够保持引脚-引线之间的连接可靠性。
此外，在所述半导体装置中，所述非透水绝缘膜是绝缘膜，所述半导体芯片的表面整体以及所述焊线整体，也可以被所述绝缘膜覆盖。
在该结构中，非透水绝缘膜是绝缘膜，该绝缘膜呈一体地覆盖半导体芯片的表面整体以及焊线整体。由此，即使在半导体芯片的表面露出除电极焊盘以外的金属部分，该金属部分也被覆盖芯片表面整体的绝缘膜所覆盖。因此，能够抑制该金属部分与树脂封装内部的浸入水分的接触。其结果是，能够抑制该金属部分的腐蚀。此外，能够确保该金属部分、电极焊盘以及焊线等金属部件相互的电绝缘性。
而且，作为绝缘膜，例如，能够使用硅氧化膜、硅氮化膜等。
此外，在所述半导体装置中，所述非透水绝缘膜是金属膜，所述电极焊盘整体以及所述焊线整体，可以由所述金属膜覆盖。
在该结构中，非透水绝缘膜是金属膜，该金属膜呈一体地覆盖电极焊盘整体以及焊线整体。由此，在电极焊盘以及/或者焊线与金属膜的界面形成合金，因此能够提高金属膜的被膜性。
而且，作为金属膜，例如，能够使用镍膜、钯膜等。
此外，在所述半导体中，所述半导体芯片的表面与所述树脂封装的表面的间隔，也可以小于所述半导体芯片的侧面与所述树脂封装的侧面的最短距离。此外，所述半导体芯片的表面与所述树脂封装的表面的间隔，也可以小于所述半导体芯片的表面与所述树脂封装的背面的距离。
如该结构所示，在半导体芯片的表面与树脂封装的表面的间隔较小的薄型封装的半导体装置中，有使焊盘接合部暴露于从树脂封装的表面浸入封装内部的水分的危险。然而，由于焊盘接合部的整体被非透水绝缘膜覆盖，因此，即使在这样的薄型封装的半导体装置中，也能够有效地提高半导体装置的连接可靠性。
此外，在所述半导体装置中，所述非透水绝缘膜也可以为0.5μm～3μm厚。
此外，在所述半导体装置中，所述焊盘接合部具有与所述电极焊盘接触的基部、形成在所述基部上的中间部、和从所述中间部凸出且隔着所述中间部与所述基部连续的凸出部，并且是比所述主体部直径还大的剖视凸状，优选所述中间部具有相对于所述电极焊盘垂直截断时的截面形状为非直线状的侧面。
在该结构中，焊线接合时，能够使沿超声波的施加方向对中间部赋予的应力不集中在中间部的特定之处，而分散于非直线状的侧面。由此，能够缓和电极焊盘的应力。其结果是，能够抑制电极焊盘下方的损伤的发生。
此外，在所述半导体装置中，非直线状的所述侧面也可以是向所述焊盘接合部的内侧弯曲的弯曲面。非直线状的所述侧面的截面形状也可以是曲线波形。此外，非直线状的所述侧面的截面形状也可以是直线波形。
此外，在所述半导体装置中，优选非直线状的所述侧面在所述焊盘接合部的整周形成。
在该结构中，由于非直线状的侧面在整周形成，因此，能够使中间部所受的应力更有效地分散于中间部的侧面整体。因此，能够进一步缓和对电极焊盘的应力。
此外，在所述半导体装置中，优选所述焊盘接合部的体积相对于所述主体部的线径的三次方之比为1.8～5.6。
根据该结构，焊盘接合部相对于焊线的主体部的线径的三次方具有1.8～5.6倍的体积。即，接合部的体积相对于焊线的主体部的线径的三次方之比(体积/(线径)3)为1.8～5.6。因此，由于与电极焊盘的间距的大小无关，能够使用比较粗的焊线，因此能够提高焊线的热传导率以及导电率。此外，由于使用铜线，因此，能够比使用金线降低成本。
此外，在所述半导体装置中，所述半导体芯片也可以包括：半导体基板；形成在所述半导体基板上的布线；覆盖所述布线的绝缘层；和形成在所述绝缘层上的阻绝层。此时，优选所述电极焊盘，在所述阻绝层上，形成在与所述布线的一部分对置的位置上，在俯视时，重叠于所述焊线与所述电极焊盘的接合区域的所述布线的面积为所述接合区域的面积的26.8％以下。
由于俯视时接合区域所重叠的布线的面积(布线的重叠面积)为接合区域的面积的26.8％以下，因此，电极焊盘正下方的阻绝层与布线的对置面积变得较小。因此，例如，在焊线与电极焊盘接合时，即使向布线侧按压阻绝层，也难以产生由该按压所引起的布线以及绝缘层的变形，能够防止由于如此变形所引起的对阻绝层的应力的集中。其结果是，能够防止阻绝层中的开裂的发生，因此，能够提高半导体装置的可靠性。
所述绝缘层可以包含第一层间绝缘膜和层叠在第一层间绝缘膜上的第二层间绝缘膜，此时，布线被第一层间绝缘膜覆盖，在第一层间绝缘膜和第二层间绝缘膜之间可以不存在其它布线。
此外，所述半导体装置还可以含有层叠在半导体基板上的下侧层间绝缘膜和层叠在下侧层间绝缘膜上的上侧层间绝缘膜，此时，布线可以形成在上侧层间绝缘膜与绝缘层之间，且在上侧层间绝缘膜与下侧层间绝缘膜之间不存在其它布线。
此外，所述布线可以相互隔开间隔而设置多个，此时，优选电极焊盘与至少一个布线和在绝缘层的布线间所夹持的部分对置。
在相互隔开间隔而设置多个布线的结构中，多个布线的重叠面积是各布线的重叠面积的合计，该合计为接合区域的面积的26.8％以下。因此，各布线的重叠面积全部小于接合区域的面积的26.8％。
并且，电极焊盘至少与一个布线和在绝缘层的布线间所夹持的部分对置。由此，各个重叠面积小于接合区域的面积的26.8％的多个布线，相对于电极焊盘的接合区域，分散地对置。因此，向布线侧按压阻绝层时，能够将基于该按压的布线以及绝缘层的变形量抑制得很小。其结果是，能够抑制向阻绝层中的特定之处的应力集中。因此，能够进一步防止阻绝层中的开裂的发生。
此外，在所述半导体装置中，优选在所述焊线的所述焊盘接合部中含有Zn。
根据该结构，在焊盘接合部中含有Zn。换言之，铜线的焊盘接合部由Cu和Zn的合金(黄铜)构成。因此，焊盘接合部难以氧化。因此，能够防止由氧化所引起的焊盘接合部从焊盘剥离的发生。所述电极焊盘只要至少在表层部具有由Zn构成的Zn层，则例如，也可以是由Al构成的Al层与Zn层的层叠体。
然而，电极焊盘由Al层以及Zn层构成时，若它们直接相接触，则Al与Zn共晶结合。Al的熔点为660℃，Zn的熔点为419℃，相对于此，Al与Zn共晶结合的Zn-Al合金的熔点较低，例如，78Zn-22Al合金的熔点为275℃。因此，若电极焊盘具有Zn-Al合金，则在热处理时焊盘有熔融的危险。
因此，优选在Al层与Zn层之间，介入具有从Al层侧将由Ti构成的Ti层以及由TiN构成的TiN层按此顺序进行层叠叠的构造的阻绝膜。
通过介入该阻绝膜，能够防止Al层所含的Al与Zn层所含的Zn的共晶结合。
此外，在所述半导体装置中，可以在铜线的整体中含Zn。即，铜线可以是由纯铜构成的引线，也可以是由黄铜构成的引线。若铜线是由黄铜构成的引线，则电极焊盘可以不具有Zn层，焊盘接合部由黄铜构成，能够防止基于焊盘连接部的氧化的从焊盘剥离的发生。
此外，在所述半导体装置中，优选还包括接合所述半导体芯片的芯片焊盘和配置在所述芯片焊盘周围的引脚，所述焊线横跨所述半导体芯片和所述引脚而设置，且由金属材料构成，还包括对所述半导体芯片与所述芯片焊盘以及所述引脚的电连接不起作用的非电连接部件。
根据该结构，在接合于芯片焊盘的半导体芯片与配置在芯片焊盘周围的引脚之间架设了焊线。通过该焊线，电连接了半导体芯片和引脚。此外，在半导体装置中，架设有对半导体芯片与芯片焊盘以及引脚的电连接不起作用的非电连接部件。非电连接部件由金属材料构成。在半导体装置工作时，来自半导体芯片的发热，会被传递给芯片焊盘、引脚以及非电连接部件。而且，所传递的热量，在树脂封装中传播，从该树脂封装的表面被散放(散热)。因此，通过设置非电连接部件，从而与未设置非电连接部件的结构相比，能够提高向树脂封装的热传递率，能够谋求半导体装置的散热性的提高。
此外，非电连接部件对半导体芯片与芯片焊盘以及引脚的电连接不起作用。因此，不需要考虑非电连接部件彼此之间的接触，由于在该配置中不受制约，因此，能够物理上尽可能密地配置非电连接部件。其结果是，能够谋求半导体装置的散热性的进一步提高。
此外，所述非电连接部件，可以是在所述芯片焊盘或所述引脚的任一方将其两端部接合的环状金属引线。
在非电连接部件是环状的金属引线时，能够使用引线接合器，来形成非电连接部件。因此，能够避免追加用于形成非电连接部件的装置。此外，由于能够不需要考虑金属引线彼此之间的接触地配置非电连接部件，因此，能够使用引线接合器以尽可能小的间隔形成非电连接部件。
此外，所述非电连接部件，可以是配置在所述芯片焊盘或所述引脚的任一方上的柱形凸块。
在非电连接部件是柱形凸块时，能够使用引线接合器来形成非电连接部件。因此，能够避免追加用于形成非电连接部件的装置。此外，由于能够不考虑柱形凸块之间的接触地配置非电连接部件，因此，能够使用引线接合器以尽可能小的间隔形成非电连接部件。而且，非电连接部件，也可以是对环状的金属引线与柱形凸块进行组合。此时，由于能够在金属引线的环部分的间隙处配置柱形凸块，因此，能够进一步提高非电连接部件的配置密度，能够谋求半导体装置的散热性的进一步提高。
此外，所述柱形凸块可以多个层叠地设置。
由此，由于能够按照半导体装置内的死角空间(dead space)来变更柱形凸块的高度，因此，能够进一步扩大非电连接部件的表面积。其结果是，能够谋求半导体装置的散热性的进一步提高。
此外，所述非电连接部件，优选由铜构成。由于铜的价格低，因此，能够降低非电连接部件的材料成本。此外，铜由于热传导率高，因此，能够提高半导体装置的散热量。
此外，当非电连接部件由铜构成时，可以对芯片焊盘以及/或者引脚中的非电连接部件的接合部分实施镀银。
此外，所述半导体装置，优选还包括：与所述半导体芯片的背面对置配置的岛；介入所述岛和所述半导体芯片的背面之间的绝缘性的接合件；和在所述岛的侧方与所述岛隔开配置的引脚，且具有：架设在所述电极焊盘与所述引脚之间，作为电连接所述电极焊盘和所述引脚的所述焊线的表面引线；和架设在所述半导体芯片的背面和所述岛之间，电连接所述半导体芯片的背面和所述岛的背面引线。
根据该结构，半导体芯片，其背面通过绝缘性的接合件与岛接合。在岛的侧方，与岛隔开地配置引脚。在形成于半导体芯片的表面的焊盘与引脚之间，架设了表面引线。由此，电连接了焊盘与引脚。
此外，在半导体芯片的背面和岛之间，架设有电连接半导体芯片与岛的背面引线。由此，即使接合件是绝缘性的，也能够经由背面引线，来电连接半导体芯片的背面与岛。也就是说，即使使用焊锡以外的接合件，也能够与该接合件的电特性无关地实现半导体芯片的背面与岛的电连接。
此外，优选所述背面引线由铜构成。由于铜与作为引线材料而广泛使用的金相比价格低，因此，能够降低背面引线的材料成本。此外，铜由于导电率高，因此，能够降低半导体芯片与岛之间的电阻。此外，由铜构成的背面引线，由于散热性良好，因此，从散热性的观点而言，设置多个由铜构成的背面引线是有效的。此时，由于表面引线(焊线)以及背面引线为相同材料，因此，能够通过该引线接合器来形成表面引线以及背面引线，而不用变更引线接合器中所设定的材料。因此，能够简化半导体装置的制造工序。
此外，在所述岛上，贯通孔是沿其厚度方向贯通而形成的，所述背面引线，也可以通过所述贯通孔，架设在所述半导体芯片的背面和所述岛之间。由此，半导体芯片的背面从贯通孔露出，通过与该露出的部分连接背面引线，能够实现半导体芯片的背面与岛的电连接。此时，岛中的与半导体芯片的背面对置的部分的面积，必然小于半导体芯片的背面的面积，从而仅在半导体芯片与岛的对置部分介入绝缘性的接合件即可，因此能够降低接合件的使用量。其结果是，能够降低半导体装置的材料成本。
此外，优选设置多个所述背面引线。由此，能够提高半导体芯片与岛的电连接的可靠性。此外，所述岛中的与所述半导体芯片的背面对置部分的面积，也可以小于所述岛的所述半导体芯片的背面的面积。
此外，所述半导体装置还可以包括：接合所述半导体芯片的引脚框；介入所述引脚框与所述半导体芯片之间，且由Bi系材料构成的接合件；和由Cu构成，且设置在所述引脚框中的与所述半导体芯片对置的面上的衬垫。
根据该结构，由于接合引脚框与半导体芯片的接合件由Bi系材料构成，因此能够实现接合件的无铅化。
此外，由于在引脚框与半导体芯片之间设置有衬垫，因此，至少能够将引脚框与半导体芯片的距离维持为衬垫的高度。因此，能够通过适当调节衬垫的高度，而在引脚框与半导体芯片之间介入具有足够厚度的接合件。其结果是，即使对接合件产生由引脚框的弯曲所引起的应力，也能够充分缓和该应力。因此，能够降低半导体芯片的弯曲量。因此，能够防止半导体芯片中的开裂的发生。此外，由于不需要增加半导体芯片以及引脚框的厚度，因此，半导体装置的封装整体不会大型化。
而且，衬垫由Cu构成，Cu的热传导率(约398W/m·k)与Bi的热传导率(约9W/m·k)相比非常大，因此，能够提高引脚框与半导体芯片之间的热传导性。因此，能够将在半导体芯片产生的热量借助Cu衬垫从引脚框散放。因此，能够充分确保半导体芯片的散热性。
此外，当衬垫是由Au、Ag、Ni等金属元素构成时，接合件中的Bi与衬垫会发生反应，可能与上述金属元素形成化合物，也可能形成共晶组成。而且，Bi与上述金属元素的金属间化合物，由于硬且脆，因此在半导体装置的温度循环试验(TCY试验)时，有成为破坏的起点的危险。此外，Bi与上述金属元素的共晶组成物的熔点低于Bi单体的熔点。例如，Bi单体的熔点约为271℃，相对于此，Bi与Au的共晶组成物的熔点约为241℃，Bi与Ag的共晶组成物的熔点约为262℃。因此，在安装半导体装置时的回流(峰值温度约为260℃)时，有接合件发生再熔融的危险。
相对于此，由于Cu与Bi几乎不发生反应，因此，在衬垫是由Cu构成的该半导体装置中，能够抑制接合件的熔点降低或耐温度循环性的降低。
此外，所述引脚框也可以由Cu构成。
作为引脚框的材料，除Cu以外，例如，公知42合金(Fe-42％Ni)等的Fe系原材料。42合金的热膨胀系数约为4.4～7.0×10-6/℃。在由42合金构成的引脚框中，热膨胀量也小于由Cu(热膨胀系数约为16.7.0×10-6/℃)构成的引脚框，由此，可能能够缩小引脚框的弯曲量。然而，使用42合金时比使用Cu时花费成本，此外，散热性会降低。
相对于此，在上述半导体装置中，即使引脚框为Cu构成时，也能够通过接合件来充分缓和由引脚框的弯曲所引起的应力。因此，作为引脚框的材料能够毫无问题地使用Cu，能够维持成本和散热性。
而且，作为引脚框的材料所使用的Cu，是含Cu为主的Cu系原材料，例如，含有纯度99.9999％(6N)以上、纯度99.99％(4N)以上的高纯度铜、和Cu与异种金属的合金(例如Cu-Fe-P合金等)等。
此外，在所述半导体装置中，所述半导体芯片也可以由Si基板构成。此时，所述Si基板被所述衬垫支撑。
在该结构中，由于Si基板被衬垫支撑，因此，Si基板与引脚框借助衬垫可热交换地连接。因此，当引脚框热膨胀时，向Si基板传递引脚框的热量。因此，在安装半导体装置时的回流时，通过从引脚框传递的热量，能够使Si基板热膨胀。其结果是，能够缩小引脚框的热膨胀量与Si基板的热膨胀量之差，因此，能够降低Si基板的弯曲量。
此外，在所述半导体装置中，优选在所述半导体芯片中的与所述引脚框的对置面上形成Cu层。
在该结构中，在半导体装置中，接合件与Cu层接合。如上所述，由于Cu与Bi几乎不发生反应，因此，能够抑制接合件的熔点降低、耐温度循环性的降低。此外，在半导体芯片与衬垫进行接触时，由于该接触是Cu层与Cu衬垫的同种金属之间的接触，因此，能够降低基于半导体芯片与衬垫的接触的影响(例如，Cu衬垫的高电阻化、Cu衬垫的侵蚀等)。
此外，优选所述接合件含有Sn或Zn。
在该结构中，由于接合件含有Sn或Zn，因此，能够提高接合件相对于引脚框以及半导体芯片的湿润性。
例如，如上所述，在半导体芯片中的与引脚框的对置面上形成Cu层时，能够在接合件中的Cu层的界面附近，形成由Cu-Sn合金或Cu-Zn合金构成的部分。因此，能够通过该合金部分，提高半导体芯片与接合件的接合强度。
此外，Sn的热传导率约为73W/m·k，Zn的热传导率约为120W/m·k，高于Bi的热传导率(约9W/m·k)。因此，与接合件仅由Bi构成时相比，能够提高接合件的热传导率。其结果是，能够进一步提高半导体芯片的散热性。
此外，所述衬垫也可以由引线接合法形成。
在该结构中，在引脚框上形成衬垫时，利用以往实际有的引线接合法。因此，能够简单地形成衬垫。利用引线接合法而形成的衬垫，例如是柱形凸块、引线环等。
此外，所述衬垫优选设置三个以上。
在该结构中，由于设置有三个以上的衬垫，因此，至少能够通过三点来支撑半导体芯片。由此，能够使半导体芯片稳定在衬垫上，以使其相对于引脚框的表面不倾斜。因此，能够使引脚框与半导体芯片的距离几乎均等。其结果是，引脚框与半导体芯片的对置方向(纵方向)上的接合件的线膨胀系数变得均匀，能够抑制接合件中的应力的偏颇，能够整体缓和应力。此外，由于能够利用三个以上的Cu衬垫来分散半导体芯片所产生的热量，因此，能够进一步提高半导体芯片的散热性。此外，在所述半导体装置中，优选所述树脂封装的pH超过4.5。
本发明人，针对焊盘-引线间的电断开的主要原因专心地进行了研究，发现主要原因是树脂封装的pH值。具体而言，若封装内部浸入水分，则由于该水分而使铜氧化，引线表面被由二氧化铜(CuO2)以及一氧化铜(CuO)构成的皮膜覆盖。这样的表面皮膜，在树脂封装的pH为较低(例如，pH＝4.2～4.5)的低pH环境下，会促进Cu的氧化，一氧化铜的体积比例增加。若一氧化铜的体积比例增加，则有时铜线与树脂封装会发生剥离。于是，由于铜线与树脂封装的剥离所产生的间隙会成为水分的移动路径，因此，电极焊盘与铜线的接合界面易于进入水分。因此，在HAST试验中等，由于该接合界面进水，而使铝焊盘(电极焊盘)的腐蚀发展，产生电断开。
相对于此，根据该结构，由于树脂封装的pH超过4.5，因此使焊线置于比低pH环境(例如，pH为4.5以下的环境)高的pH环境下。
因此，由于能够抑制一氧化铜的形成，因此能够抑制一氧化铜的体积增加。其结果是，能够抑制铜线与树脂封装之间的剥离的发生。
因此，即使在PCT(Pressure Cooker Test)或HAST(Highly Acceleratetemperature and humidity Stress Test)等试验中在封装内部易于浸入水分的状况下放置了半导体装置，也由于在铜线与树脂封装之间没有水分的移动路径，因此能够抑制水分向电极焊盘与铜线的接合界面的浸入。因此，能够抑制该接合界面与水分的接触。其结果是，能够抑制电极焊盘(铝焊盘)的腐蚀的发展，因此能够抑制焊盘-引线间的电断开。因此，能够提高半导体装置的连接可靠性。
此外，优选所述树脂封装的pH超过4.5而小于7.0，更优选6.0以上而小于7.0。树脂封装的pH在如上述的范围内，能够进一步抑制铜线与树脂封装之间的剥离的发生。
此外，所述半导体装置也可以包括：搭载有所述半导体芯片的芯片焊盘；和配置在所述芯片焊盘的周围的具有多个电极引脚的引脚框。此时，优选所述引脚框由含Cu为主的Cu系原材料构成。
在该结构中，由于电极引脚与焊线的接合为同种金属彼此之间的接合(Cu-Cu接合)，因此，能够抑制在电极引脚与焊线的界面中形成一氧化铜(CuO)。因此，能够抑制一氧化铜的体积增加。其结果是，能够抑制焊线与树脂封装的接合界面中的剥离的发生。
此外，在所述半导体装置中，优选在所述树脂封装的材料中含有具有捕获氯离子的性质的离子捕获成分。
根据该结构，在电极焊盘与焊线的接合部分，能够抑制AlCu合金(Cu9Al4)与Cl-的反应，能够防止生成该反应生成物，即Al2O3(氧化铝)。其结果是，能够防止由于Al2O3而使电极焊盘与焊线被绝缘分离。即，能够防止在电极焊盘与焊线之间发生导通不良。
离子捕获成分，优选具有氢氧自由基(羟基)。此时，通过羟基与Cl-的阴离子交换反应，离子捕获成分能够良好地捕获Cl-。
此外，除了技术方案所记载的特征，要示例的基于本申请的公开所应把握的其它特征如下。
〈根据第二实施方式的公开所应把握的特征〉
例如，根据第二实施方式的公开，能够把握下述(1)～(7)的发明。
(1)的发明的半导体装置包括：半导体芯片；形成在所述半导体芯片上的电极焊盘；以及具有线状延伸的主体部、和形成在所述主体部的一端而与所述电极焊盘接合且直径比所述主体部大的接合部的焊线，所述接合部具有：与所述电极焊盘接触的基部；形成在所述基部上的中间部；和从所述中间部凸出，并经由所述中间部与所述基部连续的凸出部，且呈剖视凸状，所述中间部具有相对于所述电极焊盘垂直地进行了截断时的截面形状为非直线状的侧面。
(1)的半导体装置，例如，能够通过(7)的发明的半导体装置的制造方法进行制造。该(7)的发明，即该半导体装置的制造方法，包括：在由形成有插通焊线的直通孔的毛细管所保持的焊线的顶端部，形成金属焊球的焊球形成工序；和在半导体芯片上所形成的电极焊盘上，通过利用所述毛细管，来按压所述金属焊球并进行超声波振动，从而使所述金属焊球与所述电极焊盘接合的接合工序，所述毛细管具有倒角部，该倒角部具有沿所述直通孔的轴方向进行了截断时的截面形状为非直线状的侧面，在所述接合工序中，沿与非直线状的侧面交叉的方向，使所述金属焊球进行超声波振动。
根据该方法，焊线通过向电极焊盘按压金属焊球，并且沿与倒角部的非直线状的侧面交叉的方向进行超声波振动，从而与电极焊盘接合。
然后，通过施加超声波，使金属焊球的一部分扩散至毛细管的下方而形成基部，并且，其它部分被按入直通孔内而形成凸出部。于是，在倒角部内，由残存的残留部分形成中间部。
在使用上述这种毛细管而形成的接合部中，中间部是根据倒角部的侧面的形状来形成的。因此，中间部沿施加超声波的方向，具有相对于电极焊盘垂直地进行了截断时的截面形状为非直线状的侧面。
因此，在焊线的接合时，使沿超声波的施加方向对中间部施加的应力，不会在中间部的特定之处集中，而能够在非直线状的侧面分散。由此，能够缓和对电极焊盘的应力。其结果是，能够抑制在电极焊盘下方的损伤的产生。
非直线状的侧面，例如，可以是下述(2)～(4)的发明的方式。(2)的发明是(1)的半导体装置，其中，非直线状的所述侧面是向所述接合部的内侧弯曲的弯曲面。(3)的发明是(1)的半导体装置，其中，非直线状的所述侧面的截面形状是曲线波形。(4)的发明是(1)的半导体装置，其中，非直线状的所述侧面的截面形状为直线波形。
此外，(5)的发明是(1)～(4)的任一个半导体装置，其中，非直线状的所述侧面是在所述接合部的整周形成的。
在该结构中，由于非直线状的侧面在整周形成，因此，能够使中间部所受的应力高效地分散到中间部的侧面整体。因此，能够进一步缓和对电极焊盘的应力。
此外，(6)的发明是所述焊线由铜构成的(1)～(5)的任一个半导体装置。
由于铜比金硬而难以变形，因此，在形成第一接合时，需要比金线时更大的载重以及超声波。因此，接合部的中间部所受的应力会大于使用金线时的情况，若该较大的应力施加在电极焊盘上，则在电极焊盘下方，有在半导体芯片产生开裂等大的损伤发生的危险。
然而，若为如上所述的中间部的形状，则即使是较大的应力，也能够有效地缓和该应力。因此，能够有效地抑制电极焊盘下方的损伤。
〈根据第三实施方式的公开所应把握的特征〉
例如，根据第三实施方式的公开，能够把握下述(1)～(5)的发明。
(1)的发明的半导体装置包括：半导体芯片；形成在所述半导体芯片上的电极焊盘；以及具有线状延伸的主体部、和形成在所述主体部的一端而与所述电极焊盘接合的接合部的焊线，所述焊线由铜构成，所述接合部的体积相对于所述主体部的线径的三次方的比为1.8～5.6。
此外，(2)的发明的半导体装置的制造方法，包括：通过使由热传导率为15～45W/m·K的材料构成的毛细管所保持的由铜构成的焊线的顶端部热熔融，从而在所述焊线的顶端部形成金属焊球的焊球形成工序；和在形成于半导体芯片上的电极焊盘上，通过利用所述毛细管来按压所述金属焊球并进行超声波振动，使所述金属焊球与所述电极焊盘接合的接合工序。
根据该方法，在形成由铜构成的焊线的金属焊球时，使用由热传导率为15～45W/m·K的材料构成的毛细管。由此，能够稳定地形成直径的大小相对于焊线的主体部的线径为1.5～2.2倍的较小直径的金属焊球。
这样的直径的FAB的体积相对于焊线的主体部的线径的三次方为1.8～5.6倍。
因此，通过利用毛细管来按压上述直径的金属焊球并且进行超声波振动而形成的焊线的接合部，如(1)的半导体装置那样，相对于焊线的主体部的线径的三次方具有1.8～5.6倍的体积。即，接合部的体积相对于焊线的主体部的线径的三次方之比(体积/(线径)3)为1.8～5.6。
因此，由于能够与电极焊盘的间距的大小无关地使用比较粗的焊线，因此，能够提高焊线的热传导率以及导电率。此外，由于使用铜线，因此能够比使用金线时降低成本。
此外，(3)的发明是(2)的半导体装置的制造方法，其中，所述毛细管由多晶红宝石构成。(4)的发明是(2)的半导体装置的制造方法，其中，所述毛细管由单晶红宝石构成。
即，作为毛细管的材料，例如，能够采用(3)的多晶红宝石(热传导率例如为17～19W/m·K左右)或(4)的单晶红宝石(热传导率例如为41～43W/m·K左右)。
此外，(5)的发明是(2)～(4)的任一个发明的半导体装置的制造方法，其中，在所述焊球形成工序中，所述焊线的线径越大，对所述焊线施加的电流越大。
在此方法中，由于引线线径越大，在金属焊球形成时施加给引线的电流越大，因此，能够高效地形成更接近于圆球的金属焊球。
〈根据第四实施方式的公开所应把握的特征〉
例如，根据第四实施方式的公开，能够把握下述(1)～(4)的发明。
(1)的发明是焊线接合方法，包括：通过使由毛细管所保持的由铜构成的焊线的顶端部热熔融，从而在所述焊线的顶端部形成金属焊球的焊球形成工序；和在半导体芯片上所形成的金属制的电极焊盘上，通过利用所述毛细管来按压所述金属焊球并进行超声波振动，使所述金属焊球与所述电极焊盘接合的接合工序，在所述接合工序中，通过所述毛细管对所述金属焊球在按压初期，瞬间施加相对较大的载重，之后，施加相对较小的载重。
此外，(3)的发明是一种半导体装置，包括：半导体芯片；形成在所述半导体芯片上的金属制的电极焊盘；以及具有线状延伸的主体部、和在所述主体部的一端所形成且与所述电极焊盘接合的接合部的焊线，所述焊线由铜构成，在其接合时从所述电极中的与所述接合部的接合区域露出的所述电极焊盘的材料的露出部分，与所述电极焊盘的表面抵接。
根据(1)的引线接合方法，在由铜构成的焊线的顶端部形成金属焊球之后，通过对电极焊盘按压金属焊球并进行超声波振动，使金属焊球与电极焊盘接合。
在金属焊球的接合时，对金属焊球不是同时施加一定的载重以及超声波，而是施加超声波、并且在按压初期施加相对较大的载重，之后，施加相对较小的载重。
根据这样的引线接合方法，在按压金属焊球的初期，能够通过瞬时施加相对较大的载重，而使金属焊球有效地变形。
另一方面，在按压初期之后，由于施加于金属焊球的载重相对变小，因此通过与相对较小的载重一起施加的超声波，针对电极焊盘能够以更好的强度来接合焊线。
然而，在形成比金硬且难以变形的铜线的第一接合时，若比金线的条件增大载重以及超声波，则有时由金属焊球按压扩散的焊盘的材料会从电极焊盘的表面浮出而向外方明显露出、即产生所谓的过度溅出。此外，对电极焊盘的正下方会产生大的负荷，其结果是，有在半导体芯片主体产生开裂的危险。
然而，在(1)的方法中，由于在按压初期之后施加较小的载重，因此能够抑制由于施加了超声波的金属焊球所引起的电极焊盘的按压扩散。因此，能够抑制电极焊盘中的过度溅出的产生。此外，由于对电极焊盘施加相对较大的载重的期间仅为按压初期，因此，能够抑制对电极焊盘的正下方施加大的负载。其结果是，能够抑制半导体芯片中的开裂的发生。
并且，在利用该方法而制作的半导体装置中，例如，如(3)的半导体装置，能够使在焊线的接合时从电极焊盘的接合区域露出的焊盘材料的露出部分，与电极焊盘的表面接触，而不从电极焊盘的表面浮出。
此外，(4)的发明是所述电极焊盘由含铝的金属材料构成的(3)的半导体装置。如(4)的半导体装置，在电极焊盘由含铝的金属材料构成的半导体装置中，在使用铜线时容易产生过度溅出。然而，在这样的半导体装置中，若利用上述的引线接合方法，则能够有效地抑制过度溅出。此外，(2)的发明是(1)的引线接合方法，其中，在所述接合工序中，在从所述金属焊球与所述电极焊盘相接触起的第一时间，施加相对较大的载重，之后，在比所述第一时间长的第二时间，施加相对较小的载重。
在该方法中，能够通过使对金属焊球施加相对较小的载重的第二时间长于施加相对较大的载重的第一时间，来提高焊线与电极焊盘的接合强度。
〈根据第五实施方式的公开所应把握的特征〉
例如，根据第五实施方式的公开，能够把握下述(1)～(4)的发明。
(1)的发明的半导体装置，包括：半导体基板；形成在半导体基板上的布线；覆盖所述布线的绝缘层；形成在所述绝缘层上的阻绝层；在所述阻绝层上，在与所述布线的一部分对置的位置所形成的电极焊盘；和由铜构成且与所述电极焊盘接合的焊线，在俯视时，在所述焊线与所述电极焊盘的接合区域所重叠的所述布线的面积，为所述接合区域的面积的26.8％以下。
由于俯视时在接合区域所重叠的布线的面积(布线的重叠面积)小于接合区域的面积的26.8％，因此电极焊盘正下方的阻绝层与布线的对置面积较小。因此，例如，在焊线与电极焊盘的接合时，即使向布线侧按压阻绝层，由该按压引起的布线以及绝缘层的变形也难以发生，能够防止基于向这样变形的阻绝层的应力的集中。其结果是，由于能够防止阻绝层中的开裂的发生，因此，能够提高半导体装置的可靠性。
此外，(2)的发明是(1)的半导体装置，其中，所述绝缘层包括第一层间绝缘膜、和在所述第一层间绝缘膜上层叠的第二层间绝缘膜，且所述布线被所述第一层间绝缘膜覆盖。
即，绝缘层可以包括第一层间绝缘膜、和在所述第一层间绝缘膜上层叠的第二层间绝缘膜，此时，布线被第一层间绝缘膜覆盖，在第一层间绝缘膜与第二层间绝缘膜之间也可以不存在其它布线。
此外，(3)的发明是(1)的半导体装置，还包括：在所述半导体基板上层叠的下侧层间绝缘膜；和在所述下侧层间绝缘膜上层叠的上侧层间绝缘层膜，所述布线形成在所述上侧层间绝缘膜与所述绝缘膜之间。
即，半导体装置还可以包括：在半导体基板上所层叠的下侧层间绝缘膜；和在下侧层间绝缘膜上所层叠的上侧层间绝缘膜，布线形成在上侧层间绝缘膜与绝缘层膜之间，在上侧层间绝缘膜与下侧层间绝缘膜之间也可以不存在其它布线。
此外，(4)的发明是(1)～(3)的任一个半导体装置，其中，所述布线相互空出间隔地被设置多个，所述电极焊盘与至少一个所述布线和所述绝缘层中的所述布线间所夹持的部分对置。
即，布线可以相互空出间隔地被设置多个，此时，电极焊盘优选与至少一个所述布线和所述绝缘层中的所述布线间所夹持的部分对置。
在布线被相互空出间隔地设置多个的构成中，多个布线的重叠面积是各布线的重叠面积的合计，该合计为接合区域的面积的26.8％以下。因此，各布线的重叠面积全部小于接合区域的面积的26.8％。
并且，电极焊盘与至少一个布线和在绝缘层中的布线间所夹持的部分对置。由此，各个重叠面积小于接合区域的面积的26.8％的多个布线，相对于电极焊盘中的接合区域，分散地对置。因此，当向布线侧按压阻绝层时，能够将基于该按压的布线以及绝缘层的变形量抑制得很小。其结果是，能够抑制向阻绝层中的特定之处的应力集中。因此，能够进一步防止阻绝层中的开裂的发生。
〈根据第六实施方式的公开所应把握的特征〉
例如，根据第六实施方式的公开，能够把握下述(1)～(4)的发明。
(1)的发明是半导体装置的制造方法，是使焊线与多个接合对象物连接来制造半导体装置的方法，包括：通过对由毛细管保持的由铜构成的焊线的顶端部赋予放电能量，使所述顶端部熔融来形成金属焊球的焊球形成工序；将所述金属焊球与由金属材料构成的所述接合对象物接合的接合工序；和从所述毛细管切除从所述金属焊球延伸的所述焊线的截断工序，所述焊球形成工序、所述接合工序以及所述截断工序按该顺序重复多次，当将所述焊线与各当前接合对象物依次连接时，使第一循环中的所述焊球形成工序时的第一放电能量高于第二循环以后的所述焊球形成工序时的第二放电能量。
在第一循环的焊球形成工序时，赋予焊线的第一放电能量高于第二循环以后的焊球形成工序时赋予焊线的第二放电能量。因此，在第一循环中，能够使焊线的周围的温度环境稳定化。其结果是，能够在第一循环中形成较大的金属焊球。
因此，能够通过适当调整第一放电能量，而使第一循环的金属焊球的大小与第二循环以后的金属焊球的大小几乎相同。其结果是，能够通过整个循环来抑制金属焊球的大小的偏差。
此外，由于在一系列工序中执行焊球形成工序、接合工序以及截断工序，因此，所制作的金属焊球，不会被放置许久，而会很快与接合对象物接合。因此，由于能够抑制金属焊球的氧化，因此能够抑制焊线与接合对象物的连接不良。
此外，(2)的发明是将所述第一放电能量设定为所述第二放电能量的105～115％的(1)的半导体装置的制造方法。即，在所述半导体装置的制造方法中，优选将所述第一放电能量设定为所述第二放电能量的105～115％。若第一放电能量在上述范围，则能够进一步抑制金属焊球的尺寸的偏差。于是，通过所述半导体装置的制造方法，例如能够制造(3)的半导体装置。即，(3)的发明是半导体装置，包括：半导体芯片；形成在所述半导体芯片上的多个电极焊盘；和由铜构成且分别与多个所述电极焊盘的每一个连接、且具有与所述电极焊盘接合的焊盘接合部的多个焊线，各所述接合部分的体积的偏差相对于所有所述焊线的所述接合部分的体积的平均为±15％以内。
此外，(4)的发明是(3)的半导体装置，其中，各所述接合部分的体积的偏差相对于所有所述焊线的所述接合部分的体积的平均为±10％以内。即，在该半导体装置中，优选各接合部分的体积的偏差相对于所有焊线的接合部分的体积的平均为±10％以内。
〈根据第七实施方式的公开所应把握的特征〉
例如，根据第七实施方式的公开，能够把握下述(1)～(5)的发明。
(1)的发明是引线接合方法，包括：在被毛细管所保持的铜线的顶端形成FAB的工序；使所述毛细管与形成在半导体芯片的表面的焊盘接近，并使所述FAB与所述焊盘抵接的工序；在所述FAB与所述焊盘抵接后，由所述毛细管对所述FAB施加载重的工序；和对设置于所述毛细管的超声波振子施加驱动电流。
在该引线接合方法中，形成在铜线顶端的FAB与焊盘抵接之后，由毛细管对FAB施加载重。此外，与对FAB施加载重的期间部分重复地对设置于毛细管的超声波振子施加驱动电流。因此，由于载重使FAB变形，并且通过从超声波振子传递的超声波振动使FAB与焊盘摩擦。其结果是，实现FAB与焊盘的接合。
并且，当采用瓶颈型毛细管作为毛细管时，施加给超声波振子的驱动电流的值，被设定为采用标准型毛细管作为毛细管时的驱动电流的值的1.3倍以上且1.5倍以下的范围内。具体而言，可以如下述(2)的发明，设定为驱动电流值的1.4倍。
即，(2)的发明是(1)的焊线接合方法，其中，当采用瓶颈型毛细管作为毛细管而时，施加给超声波振子的驱动电流的值，被设定为采用标准型毛细管作为毛细管时的驱动电流的值的1.4倍。
由此，即使焊线接合所使用的毛细管从标准型毛细管变更为瓶颈型毛细管，也能够简单地设定施加给FAB的载重以及设置于毛细管的超声波振子的驱动电流的大小，能够实现铜线与焊盘的良好的接合。
此外，(3)的发明是的(1)或(2)的焊线接合方法，其中，施加给所述超声波振子的驱动电流的值，在向所述FAB的所述焊盘抵接之后，递增至规定值。
如(3)的引线接合方法，FAB与焊盘抵接后，施加给超声波振子的驱动电流的值递增，而另一方面，通过对FAB施加载重，FAB以被压扁的方式变形，FAB与焊盘的抵接部分的面积递增。由此，从超声波振子向FAB传递出的超声波振动的能量递增，此外，FAB与焊盘摩擦的面积递增。其结果是，在接合完成后的FAB(第一焊球部)的中央部的下方，能够抑制在焊盘以及焊盘的下层产生由于对FAB传递的超声波振动的能量的急增所引起的损伤，直至第一焊球部的与焊盘的接合面的周边部为止得到与焊盘良好地接合的状态。
此外，(4)的发明是(3)的引线接合方法，其中，施加给所述超声波振子的驱动电流的值，在所述FAB与所述焊盘抵接后，以一定的变化率增加至所述规定值。
此外，(5)的发明是(1)～(4)的任一个的引线接合方法，其中，从所述FAB与所述焊盘抵接前起，对所述超声波振子施加了驱动电流。
此时，从FAB与焊盘抵接的瞬间起，向FAB与焊盘的抵接部分传递超声波振动，该抵接部分与焊盘摩擦。其结果是，能够获得第一焊球部的与焊盘的接合面的中央部(FA与焊盘最终抵接的部分)与焊盘良好地接合的状态。
〈根据第八实施方式的公开所应把握的特征〉
例如，根据第八实施方式的公开，能够把握下述(1)～(6)的发明。
(1)的发明的半导体装置具有：在表面设置有焊盘的半导体芯片；和一端与所述焊盘连接、且至少在与该焊盘的接合部含有Zn(锌)的铜线。
在铜线中，至少在半导体芯片的与焊盘的接合部(以下，针对该项称为“焊盘接合部”)中含有Zn。换言之，铜线的焊盘接合部由Cu与Zn的合金(黄铜)构成。因此，焊盘接合部难以氧化。因此，能够防止由氧化所引起的焊盘接合部从焊盘剥离的发生。
此外，(2)的发明是(1)的半导体装置，其中，所述焊盘至少在表层部具有由Zn构成的Zn层。此外，(3)的发明是(2)的半导体装置，其中，所述焊盘由所述Zn层的单一层构成。此外，(4)的发明是(2)的半导体装置，其中，所述焊盘还具有由Al构成的Al层，所述Zn层形成在所述Al层上。
即，焊盘只要至少在表层部具有由Zn构成的Zn层，则既可以由该Zn层的单一层构成，也可以为由Al构成的Al层与Zn层的层叠体。
然而，当焊盘由Al层以及Zn层构成时，若它们直接接触，则Al与Zn会共晶接合。Al的熔点为660℃，Zn的熔点为419℃，相对于此，Al与Zn共晶接合的Zn-Al合金的熔点低，例如，78Zn-22Al合金的熔点为275℃。因此，若焊盘具有Zn-Al合金，则在热处理时焊盘有熔融的危险。
因此，(5)的发明是(4)的半导体装置，其中，还包括阻绝膜，该阻绝膜介入所述Al层与所述Zn层之间，具有从所述Al层侧按层叠由Ti构成的Ti层以及由TiN构成的TiN层的该顺序进行层叠的构造。
通过介入阻绝膜，能够防止Al层所含有的Al与Zn层所含有的Zn的共晶接合。
此外，(6)的发明是(1)～(5)的任一个半导体装置，其中，所述铜线的整体含有Zn。
即，铜线既可以是由纯铜构成的引线，也可以是由黄铜构成的引线。若铜线是由黄铜构成的引线，则焊盘即使不具有Zn层，焊盘接合部由黄铜构成，也能够防止由于焊盘连接部的氧化所引起的从焊盘剥离的发生。
〈根据第九实施方式的公开所应把握的特征〉
例如，根据第九实施方式的公开，能够把握下述(1)～(7)的发明。
(1)的发明的半导体装置，包括：半导体芯片；接合所述半导体芯片的芯片焊盘；配置在所述芯片焊盘周围的引脚；由金属材料构成，横跨所述半导体芯片和所述引脚被设置，且电连接所述半导体芯片和所述引脚的焊线；以及由金属材料构成，对所述半导体芯片与所述芯片焊盘以及所述引脚的电连接不起作用的非电连接部件。
在该半导体装置中，在接合于芯片焊盘的半导体芯片与配置在芯片焊盘周围的引脚之间，架设有由金属材料构成的焊线。通过该焊线，电连接了半导体芯片与引脚。此外，在半导体装置中，架设有对半导体芯片与芯片焊盘以及引脚的电连接不起作用的非电连接部件。非电连接部件由金属材料构成。
在半导体装置工作时，从半导体芯片的发热，被传递给芯片焊盘、引脚以及非电连接部件。然后，所传递的热量，传播到统一密封它们的密封树脂中，并从该密封树脂的表面散放(散热)。因此，与未设置非电连接部件的结构相比，通过设置非电连接部件能够提高向密封树脂的热传递效率，能够谋求半导体装置的散热性的提高。
此外，非电连接部件，对半导体芯片与芯片焊盘以及引脚的电连接不起作用。因此，不需要考虑非电连接部件彼此之间的接触，由于其配置不受制约，因此，物理上能够尽可能密地配置非电连接部件。其结果是，能够谋求半导体装置的散热性进一步提高。
此外，(2)的发明是(1)的半导体装置，其中，所述非电连接部件包括环状的金属引线，该环状的金属引线的两个端部与所述芯片焊盘或所述引脚的任一方接合。当非电连接部件为环状的金属引线时，能够使用引线接合器来形成非电连接部件。因此，能够避免追加用于形成非电连接部件的装置。此外，由于能够不考虑金属引线彼此之间的接触地配置非电连接部件，因此，能够使用引线接合器以尽可能形成小的间隔的方式形成非电连接部件。
此外，(3)的发明是(1)或(2)的半导体装置，其中，所述非电连接部件包括柱形凸块，该柱形凸块被配置在所述芯片焊盘或所述引脚的任一方上。
当非电连接部件为柱形凸块时，能够使用引线接合器来形成非电连接部件。因此，能够避免追加用于形成非电连接部件的装置。此外，由于能够不考虑柱形凸块彼此之间的接触地配置非电连接部件，因此，能够使用引线接合器以尽可能形成小的间隔的方式形成非电连接部件。
而且，非电连接部件，也可以是环状的金属引线与柱形凸块的组合。此时，由于能够在金属引线的环部分的间隙处配置柱形凸块，因此，能够进一步提高非电连接部件的配置密度，能够谋求半导体装置的散热性的进一步提高。
此外，(4)的发明是(3)的半导体装置，其中，层叠地设置有多个所述柱形凸块。由此，由于能够按照半导体装置内的死角空间来变更柱形凸块的高度，因此，能够进一步增大非电连接部件的表面积。其结果是，能够谋求半导体装置的散热性的进一步提高。
此外，(5)的发明是(1)～(4)的任一个半导体装置，其中，所述非电连接部件由铜构成。由于铜的价格低，因此，能够降低非电连接部件的材料成本。此外，铜由于热传导率高，因此，能够提高半导体装置的散热量。
此外，(6)的发明是(5)的半导体装置，其中，对所述芯片焊盘以及/或者所述引脚中的所述非电连接部件的接合部分实施镀银。
此外，(7)的发明是(1)～(6)的任一个半导体装置，其中，所述焊线由铜构成。即，焊线优选由铜构成。由于铜的价格低，因此能够降低焊线的材料成本。此外，铜由于导电率高，因此，能够降低半导体芯片与引脚之间的电阻。
〈根据第十实施方式的公开所应把握的特征〉
例如，根据第十实施方式的公开，能够把握下述(1)～(6)的发明。
(1)的发明的半导体装置，具有：半导体芯片；与所述半导体芯片的背面对置配置的岛；介入所述岛与所述半导体芯片的背面之间的绝缘性的接合件；在所述岛的侧方，与所述岛隔开配置的引脚；在形成于所述半导体芯片的表面的焊盘与所述引脚之间所架设且电连接所述焊盘与所述引脚的表面引线；在所述半导体芯片的背面与所述岛之间所架设且电连接所述半导体芯片的背面与所述岛的背面引线。在该半导体装置中，半导体芯片的背面借助绝缘性的接合件与岛接合。在岛的侧方，与岛隔开地配置了引脚。在形成在半导体芯片的表面的焊盘与引脚之间，架设有表面引线。由此，电连接了焊盘与引脚。
此外，在半导体芯片的背面与岛之间，架设有用于电连接半导体芯片与岛的背面引线。由此，即使接合件是绝缘性，也能够经由背面引线来电连接半导体芯片的背面与岛。即，即使使用了焊锡以外的接合件，也能够与该接合件的电特性无关地实现半导体芯片的背面与岛的电连接。
此外，(2)的发明是(1)的半导体装置，其中，所述背面引线由铜构成。也就是说背面引线优选由铜构成。由于铜与作为引线的材料而被广泛使用的金相比价格低，因此，能够降低背面引线的材料成本。此外，铜由于导电率高，因此，能够降低半导体芯片与岛之间的电阻。此外，由铜构成的背面引线，由于散热性良好，因此，从散热性的观点出发，设置多个由铜构成的背面引线是有效的。
此外，(3)的发明是(1)或(2)的半导体装置，其中，所述表面引线以及所述背面引线由相同材料构成。即，表面引线以及背面引线优选由相同材料构成。若表面引线以及背面引线为相同材料，则能够不变更设置于引线接合器的材料地通过该引线接合器，来形成表面引线以及背面引线。因此，能够简化半导体装置的制造工序。
此外，(4)的发明是(1)～(3)的任一个半导体装置，其中，在所述岛中，沿其厚度方向贯通而形成贯通孔，所述背面引线通过所述贯通孔，被架设在所述半导体芯片的背面与所述岛之间。由此，半导体芯片的背面从贯通孔露出，通过在该露出的部分连接背面引线，能够实现半导体芯片的背面与岛的电连接。此时，岛中的与半导体芯片的背面对置的部分的面积，必然小于半导体芯片的背面的面积，由于仅在半导体芯片与岛的对置部分介入绝缘性的接合件，因此，能够降低接合件的使用量。其结果是，能够降低半导体装置的材料成本。
此外，(5)的发明是(1)～(4)的任一个半导体装置，其中，设置有多个所述背面引线。由此，能够提高半导体芯片与岛的电连接的可靠性。
此外，(6)的发明是(1)～(5)的任一个半导体装置，其中，所述岛中的与所述半导体芯片的背面对置的部分的面积小于所述半导体芯片的背面的面积。
〈根据第十一实施方式的公开所应把握的特征〉
例如，根据第十一实施方式的公开，能够把握下述(1)～(7)的发明。
(1)的发明的半导体装置，包括：引脚框；接合于所述引脚框的半导体芯片；介入所述引脚框与所述半导体芯片之间、由Bi系材料构成的接合件；和由Cu构成、且设置在所述引脚框中的与所述半导体芯片对置的面上的衬垫。
根据该结构，由于用于接合引脚框与半导体芯片的接合件由Bi系材料构成，因此能够实现接合件的无铅化。
此外，由于在引脚框与半导体芯片之间设置有衬垫，因此，能够使引脚框与半导体芯片的距离至少维持为衬垫的高度。因此，通过适当调节衬垫的高度，能够在引脚框与半导体芯片之间，介入具有足够厚度的接合件。其结果是，即使在接合件中产生由引脚框的弯曲所引起的应力，也能够充分缓和该应力。因此，能够降低半导体芯片的弯曲量。因此，能够防止半导体芯片中的开裂的发生。此外，由于不需要增加半导体芯片以及引脚框的厚度，因此，半导体装置的封装主体也不会大型化。
而且，衬垫由Cu构成，由于Cu的热传导率(约398W/m·K)与Bi的热传导率(约9W/m·K)相比非常大，因此，能够提高引脚框与半导体芯片之间的热传导性。因此，能够经由Cu衬垫使在半导体芯片产生的热量散放到引脚框。因此，能够充分确保半导体芯片的散热性。
此外，当衬垫由Au、Ag、Ni等金属元素等构成时，接合件中的Bi可能会与衬垫发生反应，与上述金属元素形成化合物，或形成共晶组成。并且，Bi与上述金属元素的金属间化合物，由于硬且脆，因此，在半导体装置的温度循环试验(TCY试验)时，有成为破坏的起点的危险。此外，Bi与上述金属元素的共晶组成物的熔点，比Bi单体的熔点低。例如，Bi单体的熔点为约271℃，相对于此，Bi与Au的共晶组成物的熔点为约241℃，Bi与Ag的共晶组成物的熔点为约262℃。因此，在安装半导体装置时的回流(峰值温度为约260℃)时，有接合件再熔融的危险。
相对于此，由于Cu与Bi几乎不发生反应，因此，在衬垫为由Cu构成的半导体装置中，能够抑制接合件的熔点降低或耐温度循环性的降低。
此外，(2)的发明是(1)的半导体装置，其中，所述引脚框由Cu构成。
作为引脚框的材料，除了(2)的Cu以外，例如，公知42合金(Fe-42％Ni)等的Fe系原材料。42合金的热膨胀系数为约4.4～7.0×10-6/℃。在由42合金构成的引脚框中，与由Cu(热膨胀系数为约16.7×10-6/℃)构成的引脚框相比，热膨胀量变小，可能由此能够减小引脚框的弯曲量。然而，在使用42合金时，比使用Cu时更花费成本，此外，散热性会降低。
相对于此，在该半导体装置中，即使在由Cu构成的引脚框的情况下，也能够通过接合件来充分缓和由引脚框的弯曲所引起的应力。因此，能够毫无问题地使用Cu作为引脚框的材料，能够维持成本、散热性。
而且，作为引脚框的材料而使用的Cu，是含铜为主的Cu系原材料，包含：例如，由纯度99.9999％(6N)以上、纯度99.99％(4N)以上的高纯度铜、和Cu与异种金属的合金(例如，Cu-Fe-P合金等)等。
此外，(3)的发明是(1)或(2)的半导体装置，其中，所述半导体芯片具有Si基板，且所述Si基板由所述衬垫支撑。
在该结构中，由于由衬垫支撑Si基板，因此，Si基板与引脚框经由衬垫可热交换地连接。因此，当引脚框热膨胀时，向Si基板传递引脚框的热量。因此，在安装半导体装置时的回流时，能够通过从引脚框传递来的热量，使Si基板热膨胀。其结果是，由于能够缩小引脚框的热膨胀量与Si基板的热膨胀量之差，因此，能够降低Si基板的弯曲量。
此外，(4)的发明是(1)～(3)的任一个半导体装置，其中，在所述半导体芯片中的与所述引脚框的对置面形成有Cu层。
在该结构中，在半导体装置中，接合件与Cu层接合。如上所述，由于Cu与Bi几乎不发生反应，因此，能够抑制接合件的熔点降低或耐温度循环性的降低。此外，半导体芯片与衬垫进行接触时，该接触为Cu层与Cu衬垫的同种金属彼此之间的接触，因此，能够降低由半导体芯片与衬垫的接触所产生的影响(例如，Cu衬垫的高电阻化、Cu衬垫的侵蚀等)。
此外，(5)的发明是(1)～(4)的任一个半导体装置，其中，所述接合件含有Sn或Zn。
在该结构中，由于接合件含有Sn或Zn，因此，能够提高接合件相对于引脚框以及半导体芯片的湿润性。
例如，如上所述，在半导体芯片中的与引脚框的对置面上形成Cu层时，在接合件的与Cu层的界面附近，能够形成由Cu-Sn合金或Cu-Zn合金构成的部分。因此，能够通过该合金部分，提高半导体芯片与接合件的接合强度。
此外，Sn的热传导率为约73W/m·K，Zn的热传导率为约120W/m·K，高于Bi的热传导率(约为9W/m·K)。因此，与接合件仅由Bi构成的情况相比，能够提高接合件的热传导率。其结果是，能够进一步提高半导体芯片的散热性。
此外，(6)的发明是(1)～(5)的任一个半导体装置，其中，通过引线接合法形成所述衬垫。
在该结构中，当在引脚框上形成衬垫时，利用以往实际有的引线接合法。因此，能够简单地形成衬垫。由引线接合法所形成的衬垫，例如，是柱形凸块、引线环等。
此外，(7)的发明是(1)～(6)的任一个半导体装置，其中，设置有三个以上所述衬垫。
在该结构中，由于设置有三个以上的衬垫，因此，至少能够以三点支撑半导体芯片。由此，能够使半导体芯片在衬垫上稳定，以使其不相对于引脚框的表面倾斜。因此，能够使引脚框与半导体芯片的距离大致均等。其结果是，由于引脚框与半导体芯片的对置方向(纵方向)上的接合件的线膨胀系数均匀，因此能够抑制接合件中的应力的偏颇，能够整体缓和应力。此外，由于能够利用三个以上的Cu衬垫对在半导体芯片中产生的热量进行散放，因此，能够进一步提高半导体芯片的散热性。
〈根据第十二实施方式的公开所应把握的特征〉
例如，根据第十二实施方式的公开，能够把握下述(1)～(7)的发明。
(1)的发明的引线接合方法，包括：在由毛细管所保持的铜线的顶端形成FAB的工序；使所述毛细管与形成在半导体芯片的表面的焊盘接近，使所述FAB与所述焊盘抵接的工序；在所述FAB与所述焊盘抵接之后，由所述毛细管对所述FAB施加相对较大的初始载重，从所述FAB与所述焊盘抵接起经过规定时间后，由所述毛细管向所述FAB施加相对较小的载重的工序；和从所述FAB与所述焊盘抵接之前起，对设置在所述毛细管的超声波振子施加驱动电流，并在所述FAB与所述焊盘抵接之后，使施加给所述超声波振子的驱动电流的值递增至规定值的工序。
在该引线接合方法中，在铜线的顶端所形成的FAB与焊盘抵接之后，由毛细管对FAB施加相对较大的初始载重。由此，鉴于由比Au硬的金属Cu构成的FAB会良好地变形，因此，能够通过FAB的变形来适度降低施加在FAB的初始载重，并对FAB与焊盘的接合起作用。
此外，由于从FAB与焊盘抵接之前起，设置于毛细管的超声波振子发生了震荡，因此，从FAB与焊盘抵接的瞬间起，向FAB与焊盘的抵接部分传递超声波振动，使该抵接部分与焊盘摩擦。其结果是，能够获得接合结束后的FAB(第一焊球部)的与焊盘的接合面的中央部(FAB与焊盘最初抵接的部分)与焊盘良好地接合的状态。
在FAB与焊盘抵接之后，施加给超声波振子的驱动电流的值递增。另一方面，FAB以被压扁的方式变形，FAB与焊盘的抵接部分的面积递增。由此，从超声波振子向FAB传递的超声波振动的能量递增，此外，与焊盘摩擦的FAB的面积递增。其结果是，在第一球部的中央部的下方，能够抑制在焊盘以及焊盘的下层产生由于在FAB传递的超声波振动的能量的急增所产生的开裂等的损伤，并直到第一焊球部的与焊盘的接合面的周边部为止获得与焊盘良好的接合状态。
若由Cu构成的FAB与焊盘抵接起经过规定时间，则由向焊盘按压FAB所引起的FAB的变形结束。即，若由Cu构成的FAB与焊盘抵接起经过规定时间，则完成第一焊球部的形状。因此，之后，若对FAB持续施加较大的载重，则由于向FAB与焊盘的抵接部分无法良好地传递，因此，从FAB与焊盘抵接起经过规定时间后，施加于FAB的载重下降。由此，能够使超声波振动良好地传递到FAB(第一焊球部)与焊盘的抵接部分。
因此，根据(1)的发明的引线接合方法，能够防止在焊盘以及焊盘的下层产生损伤，并通过超声波振动，获得焊盘与铜线的良好的接合，即第一焊球部的与焊盘的接合面的整个区域与焊盘良好地接合的状态。
此外，(2)的发明是(1)的引线接合方法，其中，施加给所述超声波振子的驱动电流的值，在所述FAB与所述焊盘抵接之后，以一定变化率增加到所述规定值。此外，(3)的发明是(2)的引线接合方法，其中，所述变化率为21mA/msec以下。即，施加给超声波振子的驱动电流的值，可以在FAB与焊盘抵接之后，以一定变化率增加到规定值。此时，变化率优选为21mA/msec以下。若变化率在21mA/msec以下，则能够有效地防止由于向FAB传递的超声波振动的能量的急增所引起的焊盘以及焊盘的下层的损伤的发生。
而且，作为FAB与焊盘的接合方法，可认为：从FAB与焊盘抵接起，要对FAB持续施加一定的载重，并对超声波振子持续施加一定的驱动电流。然而，在该方法中，无论怎样设定施加于FAB的载重的大小以及施加给超声波振子的驱动电流的值，FAB都无法充分接合于焊盘，或者，焊盘的材料会在FAB(第一球部)的侧方以薄凸缘状露出，产生所谓的溅出。
在(1)的发明的引线接合方法中，通过恰当地设定从FAB与焊盘抵接之前起施加给超声波振子的驱动电流的值、以及初始载重的大小，能够防止该溅出的发生。
此外，(4)的发明是(1)～(3)的任一个引线接合方法，其中，从FAB与焊盘抵接之前起施加给超声波振子的驱动电流的值小于30mA。即，从FAB与焊盘抵接之前起施加给超声波振子的驱动电流的值优选小于30mA。由此，能够防止FAB与焊盘刚抵接之后向FAB传递的超声波振动的能量过大。其结果是，能够良好地防止溅出的发生、和在第一焊球部的中央部的下方产生焊盘以及焊盘的下层的损伤。
此外，(5)的发明是(1)～(4)的任一个引线接合方法，其中，所述初始载重的大小，根据将所述FAB与所述焊盘接合结束后的目标接合面积乘以一定的系数而得到的值来设定。由于与铜线的线径无关，在初始载重与第一焊球部相对于焊盘的接合面积(第一焊球部与焊盘的接合面积)之间大致呈比例关系，因此，初始载重的大小，优选根据将所述FAB与所述焊盘接合结束后的目标接合面积乘以一定的系数而得到的值来设定。由此，能够恰当地设定初始载重的大小，而与铜线的线径无关。其结果是，能够良好地防止溅出的发生、和在第一焊球部的中央部的下方产生焊盘以及焊盘的下层的损伤，并实现FAB的良好的变形，获得第一焊球部的与焊盘的接合面的中央部与焊盘良好地接合的状态。
FAB的变形，与初始载重的大小和第一焊球部的目标直径以及厚度无关，在从FAB与焊盘抵接起不到2msec时不会结束。另一方面，若从FAB与焊盘抵接起超过4msec，则FAB的变形确实结束，此后，即使对FAB持续施加相对较大的载重，也无意义。因此，优选将对FAB施加初始载重期间设定在FAB与焊盘抵接起2msec以上4msec以下的范围内。由于以作为初始载重而通常被使用的载重的大小，经3msec，FAB的变形就会结束，因此，进一步优选在FAB与焊盘抵接起经过3msec的时刻，使对FAB施加的载重下降。
此外，(6)的发明是(1)～(5)的任一个引线接合方法，其中，在所述规定时间施加给所述超声波振子的驱动电流的积分值小于165mA·msec。由此，由于从FAB与焊盘抵接起的规定时间内会对FAB传递恰当的能量的超声波振动，因此，在第一焊球部的中央部的下方，能够防止焊盘以及焊盘的下层产生损伤，并直到第一焊球部的与焊盘的接合面的周边部为止获得与焊盘良好的接合状态。
此外，(7)的发明是(1)～(6)的任一个引线接合方法，其中，用接合结束后的所述FAB的目标接合面积除以所述规定值而得到的值小于0.0197mA/μm2。如此设定，能够防止在FAB的变形结束后对FAB传递的超声波振动的能量过大，且在第一焊球部的周边部的下方，能够良好地防止焊盘以及焊盘的下层产生损伤。
〈根据第十三实施方式的公开所应把握的特征〉
例如，根据第十三实施方式的公开，能够把握下述(1)～(6)的发明。
(1)的发明的引线接合方法，包括：在由毛细管所保持的铜线的顶端形成FAB的工序；使所述毛细管与形成在半导体芯片的表面的焊盘接近，并使所述FAB与所述焊盘抵接的工序；在所述FAB与所述焊盘抵接之后，由所述毛细管对所述FAB施加相对较大的初始载重，从所述FAB与所述焊盘抵接起经过规定时间后，由所述毛细管向所述FAB施加相对较小的载重的工序；和对设置于所述毛细管的超声波振子施加驱动电流的工序。
在该引线接合方法中，在铜线的顶端所形成的FAB与焊盘抵接之后，由毛细管对FAB施加相对较大的初始载重。由此，鉴于由比Au硬的金属Cu构成的FAB会良好地变形，因此，能够通过FAB的变形来适度降低施加在FAB的初始载重，并对FAB与焊盘的接合起作用。
此外，由于对设置于毛细管的超声波振子施加驱动电流，因此，从超声波振子对FAB传递超声波振动，并通过超声波振动使FAB与焊盘摩擦。施加给超声波振子的驱动电流被控制为：从FAB与焊盘抵接起的规定时间内的驱动电流的积分值小于162mA·msec。由此，从FAB与焊盘抵接起的规定时间内，对FAB传递恰当能量的超声波振动。其结果是，能够防止基于超声波振动的过剩的能量所产生的焊盘以及焊盘的下层的开裂等损伤的发生，并能够通过超声波振动使FAB与焊盘良好地接合。
若由Cu构成的FAB与焊盘抵接起经过规定时间，则由于FAB被按压至焊盘所引起的FAB的变形结束。即，若由Cu构成的FAB与焊盘抵接起经过规定时间，则接合结束后的FAB(第一焊球部)的形状完成。因此，此后若对FAB持续施加较大的载重，则由于向FAB与焊盘的抵接部分无法良好地传递超声波振动，因此，FAB与焊盘抵接起经过规定时间后，使施加于FAB的载重下降。由此，能够向FAB(第一焊球部)与焊盘的抵接部分良好地传递超声波振动。
因此，根据(1)的引线接合方法，能够防止在焊盘以及焊盘的下层产生损伤，并通过超声波振动，获得铜线与焊盘良好的接合。
此外，(2)的发明是(1)的引线接合方法，其中，施加给所述超声波振子的驱动电流的值，在所述FAB与所述焊盘抵接之后，递增至规定值。即，优选在所述FAB与所述焊盘抵接后，使施加给超声波振子的驱动电流的值递增。其另一方面，通过对FAB施加初始载重，使FAB以被压扁的方式变形，使FAB与焊盘的抵接部分的面积递增。由此，从超声波振子传递给FAB的超声波振动的能量递增，此外，与焊盘摩擦的FAB的面积递增。其结果是，在第一焊球部的中央部的下方，能够抑制在焊盘以及焊盘的下层产生由于向FAB传递的超声波振动的能量的急增所产生的损伤，并直到第一焊球部的与焊盘的接合面的周边部为止获得与焊盘良好的接合状态。
此外，(3)的发明是(2)的引线接合方法。其中，施加给所述超声波振子的驱动电流的值，在所述FAB与所述焊盘抵接后，以一定的变化率增加至所述规定值。即，施加给超声波振子的驱动电流的值，在FAB与焊盘抵接后，可以以一定的变化率增加至规定值。
此外，(4)的发明，是(1)～(3)的任一个引线接合方法。其中，从所述FAB与所述焊盘抵接前起，对所述超声波振子施加驱动电流。此时，从FAB与焊盘抵接的瞬间起，向FAB与焊盘的抵接部分传递超声波振动，使该抵接部分与焊盘摩擦。其结果是，能够获得第一焊球部的与焊盘的接合面的中央部(FAB与焊盘最初抵接的部分)与焊盘良好的接合状态。
而且，作为FAB与焊盘的接合的方法，可认为从FAB与焊盘抵接起，对FAB持续施加一定的载重，并且，对超声波振子持续施加一定的驱动电流。然而，在该方法中，无论怎样设定施加于FAB的载重的大小以及施加给超声波振子的驱动电流的值，FAB与焊盘都无法充分接合，或者，焊盘的材料会在FAB(第一焊球部)的侧方以薄凸缘状显著地露出，产生所谓的溅出。
在(1)的引线接合方法中，通过恰当地设定从FAB与焊盘抵接前起施加给超声波振子的驱动电流的值以及初始载重的大小，能够防止该溅出的发生。
此外，(5)的发明是(4)的引线接合方法。其中，从所述FAB与所述焊盘抵接前起施加给所述超声波振子的所述驱动电流的值小于30mA。由此，能够防止FAB与焊盘刚抵接后对FAB传递的超声波振动的能量过大。其结果是，能够良好地防止溅出的发生、和在第一焊球部的中央部的下方的焊盘以及焊盘的下层的损伤的发生。
此外，(6)的发明是(1)～(5)的任一个引线接合方法。其中，所述初始载重的大小，根据将所述FAB与所述焊盘接合结束后的目标接合面积乘以一定的系数而得到的值来设定。由此，能够根据第一焊球部的目标面积，恰当地设定初始载重的大小。其结果是，能够良好地防止溅出的发生、和在第一焊球部的中央部的下方的焊盘以及焊盘的下层的损伤的发生，并实现FAB的良好的变形。
〈根据第十四实施方式的公开所应把握的特征〉
例如，根据第十四实施方式的公开，能够把握下述(1)～(6)的发明。
(1)的发明的引线接合方法，包括：在由毛细管所保持的铜线的顶端形成FAB(FreeAir Ball)的工序；使所述毛细管与形成在半导体芯片的表面的焊盘接近，使所述FAB与所述焊盘接近的工序；所述FAB与所述焊盘抵接后，由所述毛细管对所述FAB施加载重的工序；和与对所述FAB施加载重的工序至少重复一部分地对设置于所述毛细管的超声波振子施加驱动电流的工序。
在该引线接合方法中，形成在铜线的顶端的FAB与焊盘抵接之后，由毛细管对FAB施加载重。此外，与对FAB施加载重的期间重复一部分地对设置于毛细管的超声波振子施加驱动电流。因此，由载重使FAB变形，并由从超声波振子传递的超声波振动使FAB与焊盘摩擦。
并且，从FAB与焊盘抵接起经过规定时间后施加给超声波振子的驱动电流的值被设定为：用与焊盘接合结束后的FAB(第一焊球部)的目标接合面积除以该值而得到的值小于0.0197mA/μm2。由此，能够防止从FAB与焊盘抵接起的规定时间后，赋予FAB过剩的能量的超声波振动。
因此，能够防止由超声波振动的过剩的能量所引起的焊盘以及焊盘的下层的开裂等损伤的发生，并能够获得铜线(FAB)与焊盘的良好的接合。
由载重所引起的FAB的变形，从FAB与焊盘抵接起不久后结束。即，从FAB与焊盘抵接起不久，就完成第一焊球部的形状。若FAB的变形结束，则赋予FAB的超声波振动几乎不衰减地传递到FAB与焊盘的接合部分。因此，若在FAB的变形结束后赋予FAB过剩的能量的超声波振动，则在第一焊球部的周边部的下方，有在焊盘或焊盘的下层产生开裂等的损伤的危险。
因此，(2)的发明是(1)的引线接合方法，其中，所述规定时间是从所述FAB与所述焊盘抵接起至所述FAB的变形大致结束为止的时间。由此，能够防止在第一焊球部的周边部的下方的焊盘以及焊盘的下层的损伤的发生。
此外，在第一焊球部的形状完成之后，若对第一焊球部持续施加相对较大的载重，则超声波振动不会良好地传递到FAB与焊盘的抵接部分。
因此，(3)的发明是(2)的引线接合方法，其中，在对所述FAB施加载重的工序中，所述FAB与所述焊盘抵接后，由所述毛细管对所述FAB施加相对较大的初始载重，从所述FAB与所述焊盘抵接起经过所述规定时间后，由所述毛细管对所述FAB施加相对较小的载重。在FAB与焊盘抵接后，通过对FAB施加相对较大的初始载重，能够使由比Au硬的金属Cu构成的FAB良好地变形。并且，由于若从FAB与焊盘抵接起经过规定时间，则施加于FAB的载重下降，因此，能够使超声波振动良好地传递到FAB(第一焊球部)与焊盘的抵接部分。
此外，(4)的发明是(3)的引线接合方法，其中，所述初始载重的大小，根据将所述FAB与所述焊盘接合结束后的目标接合面积乘以一定的系数而得到的值来设定。由此，能够根据第一焊球部的目标面积，恰当地设定初始载重的大小。其结果是，能够良好地防止在第一焊球部的中央部的下方的焊盘以及焊盘的下层的损伤的发生，并实现FAB的良好的变形。
此外，(5)的发明是(1)～(4)的任一种引线接合方法，其中，施加给所述超声波振子的驱动电流的值，在所述FAB与所述焊盘抵接后，递增至规定值。其另一方面，通过对FAB施加载重，使FAB以被压扁的方式变形，使FAB与焊盘的抵接部分的面积递增。由此，从超声波振子传递给FAB的超声波振动的能量递增，此外，与焊盘摩擦的FAB的面积递增。其结果是，在第一焊球部的中央部的下方，能够抑制在焊盘以及焊盘的下层产生由于向FAB传递的超声波振动的能量的急增所产生的损伤，并直到第一焊球部的与焊盘的接合面的周边部为止获得与焊盘良好的接合状态。
此外，(6)的发明是(5)的引线接合方法。其中，施加给所述超声波振子的驱动电流的值，在所述FAB与所述焊盘抵接后，以一定变化率增加至所述规定值。
〈根据第十五实施方式的公开所应把握的特征〉
例如，根据第十五实施方式的公开，能够把握下述(1)～(3)的发明。
(1)的发明的引线接合方法，包括：在由毛细管所保持的铜线的顶端形成FAB(FreeAir Ball)的工序；使所述毛细管与形成于半导体芯片的表面的焊盘接近，并使所述FAB与所述焊盘接近的工序；所述FAB与所述焊盘抵接后，由所述毛细管对所述FAB施加载重的工序；和在由于对所述FAB施加载重所引起的所述FAB的变形结束后，对设置于所述毛细管的超声波振子施加驱动电流的工序。
在该引线接合方法中，形成在铜线顶端的FAB与焊盘抵接后，由毛细管对FAB施加载重。由此，使与焊盘抵接的FAB变形。
若在该FAB的变形中对FAB赋予过剩的超声波振动，则在FAB与焊盘的抵接部分(接合结束后的FAB(第一焊球部)的中央部)的下方，有在焊盘以及/或焊盘的下层产生由于赋予FAB的超声波振动的能量所产生的开裂等损伤的危险。
因此，在FAB的变形结束后，对设置于毛细管的超声波振子施加驱动电流。由此，由于未对变形中的FAB赋予超声波振动，因此，能够防止在第一焊球部的中央部的下方的焊盘以及焊盘的下层的损伤的发生。并且，由于对变形结束后的FAB赋予超声波振动，能够使FAB与焊盘摩擦，因此，能够实现FAB与焊盘的良好的接合。
因此，能够防止在第一焊球部的中央部的下方的焊盘以及焊盘的下层的开裂等的损伤的发生，并能够获得铜线(FAB)与焊盘的良好的接合。
为了使由比Au硬的金属Cu构成的FAB良好地变形，必须对FAB施加某种程度大小的载重。然而，在FAB的变形结束后，若对第一焊球部持续施加相对较大的载重，则超声波振动无法良好地传递到FAB与焊盘的抵接部分。
因此，(2)的发明是(1)的引线接合方法，其中，在对所述FAB施加载重的工序中，在所述FAB与所述焊盘的抵接之后，由所述毛细管对FAB施加相对较大的初始载重，从所述FAB与所述焊盘抵接起经过所述规定时间后，由所述毛细管对所述FAB施加相对较小的载重。在FAB与焊盘抵接后，通过对FAB施加相对较大的初始载重，能够使由比Au硬的金属Cu构成的FAB良好地变形。并且，由于从FAB与焊盘抵接起经过规定时间，使施加于FAB的载重下降，因此能够使超声波振动良好地传递到FAB(第一焊球部)与焊盘的抵接部分。
此外，(3)的发明是(2)的引线接合方法，其中，所述初始载重的大小，根据将所述FAB与所述焊盘接合结束后的目标接合面积乘以一定的系数而得到的值来设定。由此，能够根据第一焊球部的目标面积，恰当地设定初始载重的大小。其结果是，能够良好地防止在第一焊球部的中央部的下方的焊盘以及焊盘的下层的损伤的发生，并实现FAB的良好的变形。
〈根据第十六实施方式的公开所应把握的特征〉
例如，根据第十六实施方式的公开，能够把握下述(1)～(5)的发明。
(1)的发明的半导体装置包括：形成在半导体基板上的层间绝缘膜；由铜构成、且形成在所述层间绝缘膜上的最上层布线；形成在所述最上层布线上、且作为电极焊盘而选择性地使所述最上层布线的表面露出的具有焊盘开口的钝化膜；和由铜构成、且与所述电极焊盘直接接合的焊线。
根据该结构，由于最上层布线由Cu构成，因此，能够比采用Al(铝)布线作为最上层布线时，降低布线电阻。
此外，由于与作为电极焊盘而露出的最上层布线(Cu布线)接合了由Cu构成的焊线(Cu线)，因此，能够将电极焊盘与焊线的连接作为同种金属彼此之间的接合(Cu-Cu接合)。因此，即使该半导体装置被放置在高温环境下，在电极焊盘与焊线之间，它们的成分(即，Cu)也不会相互扩散，而能够维持电极焊盘与焊线的接合。因此，能够提供高温放置性以及连接可靠性优异的半导体装置。
此外，在该发明中，即使由于Cu线的超声波接合而对电极焊盘或其正下方的层间绝缘膜产生应力，也能够通过Cu焊盘来缓和该应力。例如，由电镀法形成布线时，可考虑比Al易于增大电镀厚度的Cu的特性，通过增大Cu布线(Cu焊盘)的电镀厚度，能够进一步降低对Cu焊盘的正下方的层间绝缘膜所施加的应力。由此，能够抑制Cu焊盘的正下方的层间绝缘膜的开裂的发生。
此外，(2)的发明是(1)的半导体装置，其中，所述焊线直接与所述电极焊盘进行针脚接合。
即，在(1)的半导体装置中，焊线可以直接与所述电极焊盘进行针脚接合。在焊线与电极焊盘进行针脚接合的所谓反向接合的方式中，通常与焊线和电极焊盘进行焊球接合的方式不同，焊线(引线主体)经由柱形凸块与电极焊盘接合。因此，引线相对于半导体基板的表面的高度，与焊球接合相同。其结果是，即使焊线下垂，也不会有因该下垂的部分与半导体基板的边缘接触而发生边缘短路的危险。
然而，考虑到比Al易于增大电镀厚度的Cu的特性，若通过电镀法而增厚Cu焊盘，则能够使焊线相对于Cu焊盘的接合位置(针脚接合位置)，相对于半导体基板的表面充分提高。由此，如有柱形凸块那样，能够充分提高Cu线相对于半导体基板的表面的高度，因此，即使电极焊盘直接与引线主体进行针脚接合，引线的下垂部分也无法达到半导体基板的边缘。即，由于能够防止焊线与半导体基板的接触，因此，能够防止边缘短路。
即，与电极焊盘进行针脚接合时，通常需要以焊球接合(第一接合)的2～3倍来施加毛细管载重以及超声波的强度，若电极焊盘为Cu焊盘，则能够耐受对电极焊盘的施加部的损伤。此外，作为构造上的优点，由于避免边缘短路，并能够使焊线低环绕(loop)，因此，能够谋求装置的小型化。而且，与对Cu焊盘进行焊球接合相比，能够大幅缩短接合所需要的时间。
此外，(3)的发明是(1)的半导体装置，其中，所述焊线通过柱形凸块与所述电极焊盘接合。即，在(1)的半导体装置中，所述焊线可以通过柱形凸块与电极焊盘接合。在该方式中，在Cu焊盘上形成柱形凸块时，即使对用于形成柱形凸块的焊球施加强超声波，也与采用Al焊盘的情况不同，几乎不会发生电极焊盘卷起的溅出。
此外，(4)的发明是(1)～(3)的任一个半导体装置，其中，所述电极焊盘的厚度为10μm以上，(5)的发明是(1)～(4)的任一个半导体装置，其中，所述电极焊盘的厚度为10μm～15μm。
〈根据第十七实施方式的公开所应把握的特征〉
例如，根据第十七实施方式的公开，能够把握下述(1)～(4)的发明。
(1)的发明的半导体装置包括：半导体芯片；由含铝的金属材料构成、且形成于所述半导体芯片的表面的电极焊盘；由铜构成、且与所述电极焊盘连接的焊线；和对所述半导体芯片以及所述焊线进行密封的树脂封装，所述树脂封装的pH超过4.5。
本发明人为了实现上述第十七个目的，针对焊盘-引线间的电断开的主要原因而认真进行研究时，发现主要原因是树脂封装的pH。
具体而言，若在封装内部浸入水分，则由于该水分而使铜发生氧化，引线表面被由二氧化铜(CuO2)以及一氧化铜(CuO)构成的皮膜覆盖。这样的表面皮膜，在树脂封装的pH较低(例如，pH＝4.2～4.5)的低pH环境下，会促进铜的氧化，使一氧化铜的体积比例增加。若一氧化铜的体积比例增加，则有时铜线与树脂封装会发生剥离。并且，由于铜线与树脂封装的剥离所产生的间隙会成为水分的移动路径，因此，在电极焊盘与铜线的接合界面容易进水。因此，在HAST试验中等，由于在该接合界面浸入了水分，所以铝焊盘(电极焊盘)的腐蚀发展，而产生电断开。
相对于此，根据(1)的半导体装置，由于树脂封装的pH超过4.5，因此，在比低pH环境(例如，pH小于4.5的环境)高的pH环境下放置焊线。因此，由于能够抑制一氧化铜的形成，因而，能够抑制一氧化铜的体积增加。其结果是，能够抑制铜线与树脂封装之间的剥离的发生。
因此，即使在PCT(Pressure Cooker Test)或HAST(Highly Acceleratedtemperature Stress Test)等试验中、易于向封装内部浸入水分的状况下放置半导体装置，也会由于在铜线与树脂封装之间没有水分的移动路径，而能够抑制向电极焊盘与铜线的接合界面浸入水分。因此，能够抑制该接合界面与水分的接触。其结果是，由于能够抑制电极焊盘(铝焊盘)的腐蚀的发展，因此，能够抑制焊盘-引线间的电断开。因而，能够提高半导体装置的连接可靠性。
此外，(2)的发明是(1)的半导体装置，其中，所述树脂封装的pH超过4.5而小于7.0。此外，(3)的发明是(1)或(2)的半导体装置，其中，所述树脂封装的pH大于6.0而小于7.0。
也就是说，所述树脂封装的pH，优选如(2)的半导体装置，超过4.5而小于7.0，更优选如(3)的半导体装置，大于6.0而小于7.0。若树脂封装的pH在如上述的范围内，则能够进一步抑制铜线与树脂封装之间的剥离的发生。此外，(4)的发明是(1)～(3)的任一个半导体装置，包括引脚框，该引脚框具有：搭载有所述半导体芯片的芯片焊盘；和配置在所述芯片焊盘周围的多个电极，所述引脚框由含Cu为主的Cu系原材料构成。
在该结构中，由于电极引脚与焊线的接合成为同种金属彼此之间的接合(Cu-Cu接合)，因此，在电极引脚与焊线的界面中，能够抑制一氧化铜的形成。因而，能够抑制一氧化铜的体积增加。其结果是，能够抑制焊线与树脂封装的接合界面的剥离的发生。
〈根据第十八实施方式的公开所应把握的特征〉
例如，根据第十八实施方式的公开，能够把握下述(1)～(5)的发明。
(1)的发明的半导体装置，具有：由含Al的材料构成的第一部件；由Cu构成、且与所述第一部件接合的第二部件；和对所述第一部件以及第二部件进行密封的树脂封装，在树脂封装的材料中，含有具有捕获Cl-(氯离子)的性质的离子捕获成分。
因此，在第一部件与第二部件的接合部分，能够抑制AlCu合金(Cu9Al4)与Cl-的反应，能够防止生成该反应生成物，即Al2O3(氧化铝)。其结果是，能够防止第一部分与第二部分由于Al2O3而被绝缘分离。即，能够防止在第一部件与第二部件之间的导通不良的发生。
此外，(2)的发明是(1)的半导体装置，其中，还包括半导体芯片，所述第一部件是设置在所述半导体芯片的表面的焊盘，所述第二部件是一端部与所述焊盘接合的引线。此外，(3)的发明是(1)的半导体装置，其中，还包括半导体芯片，所述第二部件是设置在所述半导体芯片的表面的焊盘，所述第一部件是一端部与所述焊盘接合的引线。而且，(4)的发明是(1)的半导体装置，其中，还包括半导体芯片，所述第二部件是设置在所述半导体芯片周围的框，所述第一部件是一端部与所述框接合的引线。
即，第一部件可以是设置在半导体芯片的表面的焊盘，第二部件可以是一端部与焊盘接合的引线。
此外，第一部件也可以是引线，第二部件也可以是设置在半导体芯片的表面、且与引线的一端部接合的焊盘。
而且，第一部件也可以是引线，第二部件也可以是设置在半导体芯片的周围、且与引线的一端部接合的框。框既可以是与半导体芯片的背面接合的芯片焊盘，也可以是配置在半导体芯片周围的引脚。
此外，(5)的发明是(1)～(4)的任一个半导体装置，其中，所述离子捕获成分具有羟基。
即，优选离子捕获成分具有羟基。此时，通过羟基与Cl-的阴离子交换反应，使离子捕获成分能够良好地捕获Cl-。
〈根据第十九实施方式以及第二十实施方式的公开所应把握的特征〉
例如，根据第十九实施方式以及第二十实施方式的公开，能够把握下述(1)～(10)的发明。
(1)的发明的半导体装置包括：由含铝的材料构成的第一部件；由铜构成、且与所述第一部件接合的第二部件；和对所述第一部件以及所述第二部件进行密封的树脂封装，在所述树脂封装的材料中，含有具有捕获氯离子的性质的离子捕获成分，所述树脂封装的pH超过4.5。
此外，(2)的发明是(1)的半导体装置，其中，还包括半导体芯片，所述第一部件是设置在所述半导体芯片的表面的焊盘，所述第二部件是一端部与所述焊盘接合的引线。
此外，(3)的发明是(1)的半导体装置，其中，还包括半导体芯片，所述第二部件是设置在所述半导体芯片的表面的焊盘，所述第一部件是一端部与所述焊盘接合的引线。
此外，(4)的发明是(1)的半导体装置，其中，还包括半导体芯片，所述第二部件是设置在所述半导体芯片周围的框，所述第一部件是一端部与所述框接合的引线。
此外，(5)的发明是(4)的半导体装置，其中，所述半导体芯片包括形成于其上的电极焊盘，所述引线具有：线状延伸的主体部；和形成在所述主体部的一端、且与所述电极焊盘接合的接合部，所述接合部的体积相对于所述引线的所述主体部的线径的三次方之比为1.8～5.6。
此外，(6)的发明是(4)的半导体装置，其中，所述半导体芯片包括：半导体基板；形成在所述半导体基板上的布线；覆盖所述布线的绝缘层；形成在所述绝缘层上的阻绝层；和在所述阻绝层上，在与所述布线的一部分对置的位置所形成的与所述引线接合的电极焊盘，在俯视时，与所述引线和所述电极焊盘的接合区域相重叠的所述布线的面积为所述接合区域的面积的26.8％以下。
此外，(7)的发明是(4)的半导体装置，其中，所述框包括支撑所述半导体芯片的芯片焊盘，在所述芯片焊盘与所述半导体芯片之间，介入由Bi系材料构成的接合件，在所述芯片焊盘中的与所述半导体芯片对置的面上设置有由Cu构成的衬垫。
此外，(8)的发明的半导体装置包括：半导体芯片；形成在所述半导体芯片上的电极焊盘；具有由铜构成且以线状延伸的主体部、和形成在所述主体部的一端且与所述电极焊盘接合的接合部的焊线；以及对所述半导体芯片以及所述焊线进行密封的树脂封装，所述树脂封装的材料中，含有具有捕获氯离子的性质的离子捕获成分，所述接合部的体积相对于所述焊线的所述主体部的线径的三次方之比为1.8～5.6。
此外，(9)的发明的半导体装置，包括：半导体基板；形成在所述半导体基板上的布线；覆盖所述布线的绝缘层；形成在所述绝缘层上的阻绝层；和在所述阳绝层上，在与所述布线的一部分对置的位置所形成的电极焊盘；由铜构成且与所述电极焊盘接合的焊线；和对所述半导体基板以及所述焊线进行密封的树脂封装，在所述树脂封装的材料中，含有具有捕获氯离子的性质的离子捕获成分，在俯视时，与所述引线和所述电极焊盘的接合区域相重叠的所述布线的面积为所述接合区域的面积的26.8％以下。此外，(10)的发明的半导体装置，包括：半导体芯片；包括支撑所述半导体芯片的芯片焊盘以及包围该芯片焊盘的引脚的引脚框；连接所述半导体芯片的电极焊盘与所述引脚的焊线；介入所述芯片焊盘与所述半导体芯片之间、由Bi系材料构成的接合件；由Cu构成且设置在所述芯片焊盘中的与所述半导体芯片对置的面上的衬垫；和对所述半导体芯片以及所述焊线进行密封的树脂封装，在所述树脂封装的材料中，含有具有捕获氯离子的性质的离子捕获成分。
而且，根据所述的第一～第二十实施方式的公开所应把握的特征，能够在不同实施方式之间相互组合。此外，在各实施方式中表示的构成要素，能够在本发明的范围内进行组合。
本申请与下列申请对应：
于2009年6月18日，向日本专利厅提交的特愿2009-145637号
于2009年6月24日，向日本专利厅提交的特愿2009-149856号
于2009年6月29日，向日本专利厅提交的特愿2009-153919号
于2009年11月10日，向日本专利厅提交的特愿2009-256873号
于2009年9月7日，向日本专利厅提交的特愿2009-206139号
于2009年10月20日，向日本专利厅提交的特愿2009-241547号
于2009年11月10日，向日本专利厅提交的特愿2009-256874号
于2009年10月20日，向日本专利厅提交的特愿2009-241548号
于2009年11月10日，向日本专利厅提交的特愿2009-256875号
于2009年10月20日，向日本专利厅提交的特愿2009-241549号
于2009年10月20日，向日本专利厅提交的特愿2009-241591号
于2009年11月10日，向日本专利厅提交的特愿2009-256877号
于2009年11月10日，向日本专利厅提交的特愿2009-256878号
于2009年11月10日，向日本专利厅提交的特愿2009-256879号
于2009年11月10日，向日本专利厅提交的特愿2009-256880号
于2010年2月25日，向日本专利厅提交的特愿2010-040398号
于2009年11月24日，向日本专利厅提交的特愿2009-266678号
于2010年1月5日，向日本专利厅提交的特愿2010-000556号
在此，通过引用而将这些申请的全部公开进行了组合。
符号的说明：
1A-半导体装置，
2A-半导体芯片，
4A-电极引脚，
5A-焊线，
6A-树脂封装，
9A-电极焊盘，
16A-非透水绝缘膜，
21A-(半导体芯片的)表面，
28A-(半导体芯片的)侧面，
41A-(电极引脚的)表面，
43A-非透水金属膜，
50A-半导体装置，
51A-主体部，
52A-焊盘接合部，
53A-引脚接合部，
61-(树脂封装的)表面，
62A-(树脂封装的)背面，
63A-(树脂封装的)侧面，
71A-电极引脚，
80A-半导体装置，
90A-半导体装置，
1B-半导体装置，
2B-半导体芯片，
5B-焊线，
9B-电极焊盘，
43B-(台面部的)侧面，
45B-(台面部的)侧面，
46B-(台面部的)侧面，
51B-主体部，
52B-焊盘接合部，
54B-基部，
55B-台面部，
56B-凸出部，
58-(台面部的)侧面，
1C-半导体装置，
2C-半导体芯片，
5C-焊线，
9C-电极焊盘，
23C-毛细管，
24C-FAB，
51C-主体部，
52C-焊盘接合部，
1E-半导体装置，
9E-电极焊盘，
16E-半导体基板，
17E-第一层间绝缘膜，
18E-第二层间绝缘膜，
19E-第三层间绝缘膜，
20E-夹持部，
24E-第二阻绝层，
25E-第三阻绝层，
26E-第一布线，
27E-第二布线，
28E-第三布线，
29E-直线部，
33E-接合区域，
34E-直线部，
1H-半导体装置，
2H-半导体芯片，
5H-铜线，
25H-焊盘，
29H-接合部，
31H-焊盘，
32H-焊盘主体部(Al层)，
33H-Zn层，
34H-阻绝膜，
41H-焊盘，
1I-半导体装置，
2I-半导体芯片，
5I-芯片焊盘，
6I-引脚，
9I-银薄膜(镀银)，
13I-焊线，
15I-虚设引线(非电连接部件)，
16I-虚设引线(非电连接部件)，
17I-虚设引线(非电连接部件)，
18I-虚设引线(非电连接部件)，
21I-半导体装置，
22I-柱形凸块(非电连接部件)，
31I-半导体装置，
32I-虚设引线(非电连接部件)，
33I-柱形凸块(非电连接部件)，
41I-半导体装置，
42I-半导体芯片，
45I-芯片焊盘，
46I-引脚，
47I-银薄膜(镀银)，
50I-焊线，
51I-虚设引线(非电连接部件)，
1J-半导体装置，
2J-半导体芯片，
5J-岛，
9J-贯通孔，
10J-银焊膏(接合件)，
14J-背面引线，
22J-岛，
32J-岛，
35J-上表面，
36J-背面，
41J-半导体装置，
42J-半导体芯片，
45J-岛，
51J-银焊膏(接合件)，
55J-背面引线，
1K-半导体装置，
2K-半导体芯片，
3K-芯片焊盘，
4K-电极引脚，
7K-Si基板，
10K-引脚框，
11K-接合层，
18K-Cu柱形凸块(衬垫)，
19K-铜线环，
31K-(芯片焊盘的)表面，
72K-(Si基板的)背面，
93K-Cu层，
111K-Bi系材料层，
112K-Cu-Sn合金层，
113K-Cu-Sn合金层，
1R-半导体装置，
2R-半导体芯片，
5R-焊线，
6R-树脂封装，
9R-电极焊盘，
1S-半导体装置，
2S-半导体芯片，
3S-芯片焊盘(框)，
4S-引脚(框)，
5S-铜线(第二部件)，
6S-树脂封装，
7S-铝焊盘(第一部件)。

Claims (4)

1.一种半导体装置，包括：
层间绝缘膜，其形成在半导体基板上；
最上层布线，其由铜构成且形成在所述层间绝缘膜上；
钝化膜，其呈一体地形成在所述层间绝缘膜及所述最上层布线上，且具有使所述最上层布线的表面作为电极焊盘而选择性露出的焊盘开口；
铜氧化薄膜，其覆盖所述电极焊盘的表面；和
焊线，其由铜构成，且贯通所述铜氧化薄膜而直接接合于所述电极焊盘，
所述电极焊盘的厚度为10μm以上。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
所述焊线直接针脚式接合于所述电极焊盘。
3.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
所述焊线通过柱形凸块而接合于所述电极焊盘。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
所述电极焊盘的厚度为10μm～15μm。
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