JPH0691125B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPH0691125B2 JPH0691125B2 JP26091785A JP26091785A JPH0691125B2 JP H0691125 B2 JPH0691125 B2 JP H0691125B2 JP 26091785 A JP26091785 A JP 26091785A JP 26091785 A JP26091785 A JP 26091785A JP H0691125 B2 JPH0691125 B2 JP H0691125B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wire
- electrode pad
- aluminum film
- bonding
- bonded
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H10W72/019—
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/45099—Material
- H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/45147—Copper (Cu) as principal constituent
-
- H10W72/07551—
-
- H10W72/50—
-
- H10W72/536—
-
- H10W72/5525—
-
- H10W72/59—
-
- H10W72/923—
-
- H10W72/952—
-
- H10W72/983—
-
- H10W90/756—
Landscapes
- Wire Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体装置に関し、特に半導体素子と電極パツ
ドをCu線によるワイヤーボンデイングを可能にし、ワイ
ヤーボンデイングした電極パツド部のパープルブレーク
を防止して装置の信頼性を向上したものである。
ドをCu線によるワイヤーボンデイングを可能にし、ワイ
ヤーボンデイングした電極パツド部のパープルブレーク
を防止して装置の信頼性を向上したものである。
従来の技術 一般に半導体装置、例えば半導体集積回路（IC）では、
トランジスタ素子のエミツタ電極、ベース電極、コレク
タ電極、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、その
他の電極にアルミニウム膜が用いられ、特にワイヤーボ
ンデイングするための電極パツドはアルミニウム合金膜
で形成されている。また電極パツドと半導体容器（リー
ドフレーム）のリード端子とを接続するボンデイングワ
イヤーには直径20〜30μｍのAu線が多用されている。ボ
ンデイングワイヤーとしてはその他Al線も用いられてい
るが、配線作業（ネールヘツドボンデイング）も容易で
あるところからAu線が汎用されているのが現状である。
トランジスタ素子のエミツタ電極、ベース電極、コレク
タ電極、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、その
他の電極にアルミニウム膜が用いられ、特にワイヤーボ
ンデイングするための電極パツドはアルミニウム合金膜
で形成されている。また電極パツドと半導体容器（リー
ドフレーム）のリード端子とを接続するボンデイングワ
イヤーには直径20〜30μｍのAu線が多用されている。ボ
ンデイングワイヤーとしてはその他Al線も用いられてい
るが、配線作業（ネールヘツドボンデイング）も容易で
あるところからAu線が汎用されているのが現状である。
発明が解決しようとする問題点 通常半導体装置では第３図に示すように半導体素子
（１）上のアルミニウム膜（２）からなる配線の電極パ
ツド部に金属線（３）をワイヤーボンデイングした後、
レジン（４）でモールド封止しているが、金属線（３）
にAu線を用いてワイヤーボンデイングしたものは配線が
コスト高となるばかりか、長時間の使用によりアルミニ
ウム膜（２）と金属線（３）間にパープルブレーク
（５）を起し、やがては配線に至ることが知られてい
る。
（１）上のアルミニウム膜（２）からなる配線の電極パ
ツド部に金属線（３）をワイヤーボンデイングした後、
レジン（４）でモールド封止しているが、金属線（３）
にAu線を用いてワイヤーボンデイングしたものは配線が
コスト高となるばかりか、長時間の使用によりアルミニ
ウム膜（２）と金属線（３）間にパープルブレーク
（５）を起し、やがては配線に至ることが知られてい
る。
パープルブレークとはAlとAuが反応してAuAl2（紫色の
化合物）を生じ、コンタクト抵抗が大きくなつて破壊す
ることで、断線する場合は電極パツド全体が紫色に変つ
た状態となる。またレジンモールド封止においては電極
パツドとAu線との接合部が不可避的に水分を含む外気に
さらされるため、腐食を受け、電食効果も加わって激し
い腐食となり、これが信頼性の上で大きな問題となつて
いる。
化合物）を生じ、コンタクト抵抗が大きくなつて破壊す
ることで、断線する場合は電極パツド全体が紫色に変つ
た状態となる。またレジンモールド封止においては電極
パツドとAu線との接合部が不可避的に水分を含む外気に
さらされるため、腐食を受け、電食効果も加わって激し
い腐食となり、これが信頼性の上で大きな問題となつて
いる。
問題点を解決するための手段 本発明はこれに鑑み種々検討の結果、Au線やAl線に代
り、安価なCu線によるワイヤーボンデイングを可能に
し、電極パツド部のパープルブレークを防止して信頼性
を向上した半導体装置を開発したもので、半導体素子上
のアルミニウム膜からなる配線の電極パツド部に金属線
をワイヤーボンデイングして封止した装置において、電
極パツド部のアルミニウム膜上にメタルシリサイド層を
介してCu又はCu合金を被覆し、これに金属線にCu線を用
いてワイヤーボンデイングしたことを特徴とするもので
ある。
り、安価なCu線によるワイヤーボンデイングを可能に
し、電極パツド部のパープルブレークを防止して信頼性
を向上した半導体装置を開発したもので、半導体素子上
のアルミニウム膜からなる配線の電極パツド部に金属線
をワイヤーボンデイングして封止した装置において、電
極パツド部のアルミニウム膜上にメタルシリサイド層を
介してCu又はCu合金を被覆し、これに金属線にCu線を用
いてワイヤーボンデイングしたことを特徴とするもので
ある。
即ち本発明は第１図に示すように半導体素子（１）上の
アルミニウム膜（２）からなる配線の電極パツド部にメ
タルシリサイド層（６）を介してCu又はCu合金層（７）
を被覆し、これに金属線（３）としてCu線をワイヤーボ
ンデイングし、レジン（４）などによりモールド封止し
たものである。
アルミニウム膜（２）からなる配線の電極パツド部にメ
タルシリサイド層（６）を介してCu又はCu合金層（７）
を被覆し、これに金属線（３）としてCu線をワイヤーボ
ンデイングし、レジン（４）などによりモールド封止し
たものである。
メタルシリサイドとしては、NbSi、TiSi、ZrSi、NiSi、
CoSi、FeSi、PdSi、VSi、PtSi、MoSi、WSi等を用い、そ
の厚さは500Å以上、実用上は500〜2000Åとすることが
望ましく、スパツタリングや蒸着等により形成する。ま
たCu又はCu合金層としては、純Cuの外必要に応じてCu−
Ag、Cu−Au、Cu−Mg、Cu−Ｐ、Cu−Ｂ、Cu−Al、Cu−S
n、Cu−Ti、Cu−Zn等の合金を用い、その厚さは1000Å
以上、実用上は1000〜10,000Åとすることが望ましく、
スパツタリングや蒸着により形成する。
CoSi、FeSi、PdSi、VSi、PtSi、MoSi、WSi等を用い、そ
の厚さは500Å以上、実用上は500〜2000Åとすることが
望ましく、スパツタリングや蒸着等により形成する。ま
たCu又はCu合金層としては、純Cuの外必要に応じてCu−
Ag、Cu−Au、Cu−Mg、Cu−Ｐ、Cu−Ｂ、Cu−Al、Cu−S
n、Cu−Ti、Cu−Zn等の合金を用い、その厚さは1000Å
以上、実用上は1000〜10,000Åとすることが望ましく、
スパツタリングや蒸着により形成する。
尚アルミニウム膜とメタルシリサイド層及びメタルシリ
サイド層とCu又はCu合金層の接合性を改善したい場合に
は、これ等の間に中間層、例えばCrやTiを1000Å以下の
厚さに形成する。例えば第２図に示すように半導体素子
（１）上のアルミニウム膜（２）からなる配線の電極パ
ツド部に被着したメタルシリサイド層（６）とCu又はCu
合金層（７）との間に中間層（８）を設けることによ
り、両者の接合性を向上することができる。
サイド層とCu又はCu合金層の接合性を改善したい場合に
は、これ等の間に中間層、例えばCrやTiを1000Å以下の
厚さに形成する。例えば第２図に示すように半導体素子
（１）上のアルミニウム膜（２）からなる配線の電極パ
ツド部に被着したメタルシリサイド層（６）とCu又はCu
合金層（７）との間に中間層（８）を設けることによ
り、両者の接合性を向上することができる。
作用 電極パツドのアルミニウム膜上にメダルシリサイド層を
介してCu又はCu合金層を形成することにより、ボンデイ
ングワイヤーに安価なCu線が使用できるようにしたもの
である。Cu線はAu線やAl線に比べ、強度及び導電性が優
れ、しかもCuワイヤーとCuパツドの接合となり、耐食性
上の諸問題を排除することができる。
介してCu又はCu合金層を形成することにより、ボンデイ
ングワイヤーに安価なCu線が使用できるようにしたもの
である。Cu線はAu線やAl線に比べ、強度及び導電性が優
れ、しかもCuワイヤーとCuパツドの接合となり、耐食性
上の諸問題を排除することができる。
特にCu系リードフレームの場合には同一材料化（モノメ
タル化）が達成され、半導体装置の使用中の電食も確実
に防止することができる。メタルシリサイドは高融点の
耐食性物質で電気の良導体であり、上記アルミニウム膜
とCu又はCu合金層との間にあつて両者の拡散を防止する
バリヤとして有効に作用し、かつCu線のワイヤーボンデ
イング性を向上する。
タル化）が達成され、半導体装置の使用中の電食も確実
に防止することができる。メタルシリサイドは高融点の
耐食性物質で電気の良導体であり、上記アルミニウム膜
とCu又はCu合金層との間にあつて両者の拡散を防止する
バリヤとして有効に作用し、かつCu線のワイヤーボンデ
イング性を向上する。
実施例 半導体素子上にスパツタリングにより第１図に示すよう
にAl膜、メタルシリサイド層、Cu又はCu合金層を順次被
着して第１表に示す電極パツドを形成した。この素子を
Cu-2%Sn-0.15%Cr合金からなるリードフレームのタブ上
にダイボンドし、電極パツドに直径25μｍの純度99.999
％以上の純Cu線をワイヤーボンデイングしてからエポキ
シ樹脂でモールド封止して半導体装置を作成した。この
装置を250℃の共晶半田浴と冷水に交互に５回浸漬して
から加湿した121℃のプレツシヤークツカー（２気圧）
で1000時間処理（Ａ処理）したものと、120℃の温度に5
000時間保持した後、同様のプレツシヤークツカー処理
（Ｂ処理）したものについて故障率を調べた。その結果
を第１表に併記した。
にAl膜、メタルシリサイド層、Cu又はCu合金層を順次被
着して第１表に示す電極パツドを形成した。この素子を
Cu-2%Sn-0.15%Cr合金からなるリードフレームのタブ上
にダイボンドし、電極パツドに直径25μｍの純度99.999
％以上の純Cu線をワイヤーボンデイングしてからエポキ
シ樹脂でモールド封止して半導体装置を作成した。この
装置を250℃の共晶半田浴と冷水に交互に５回浸漬して
から加湿した121℃のプレツシヤークツカー（２気圧）
で1000時間処理（Ａ処理）したものと、120℃の温度に5
000時間保持した後、同様のプレツシヤークツカー処理
（Ｂ処理）したものについて故障率を調べた。その結果
を第１表に併記した。
第１表から明らかなように本発明装置No.1〜５は何れも
故障率が顕著に改善され、これは従来のアルミニウム膜
からなる電極パツドにAu線をワイヤーボンデイングした
装置よりはるかに優れている。これに対しメタルシリサ
イド層を形成しない比較装置No.6及びアルミニウム膜か
らなる電極パツドにCu線をワイヤーボンデイングした比
較装置No.7では何れも故障率が大きいことが判る。この
ように本発明装置の故障率が低いのは、水分が浸入して
も高い耐食性を発揮するためである。
故障率が顕著に改善され、これは従来のアルミニウム膜
からなる電極パツドにAu線をワイヤーボンデイングした
装置よりはるかに優れている。これに対しメタルシリサ
イド層を形成しない比較装置No.6及びアルミニウム膜か
らなる電極パツドにCu線をワイヤーボンデイングした比
較装置No.7では何れも故障率が大きいことが判る。この
ように本発明装置の故障率が低いのは、水分が浸入して
も高い耐食性を発揮するためである。
発明の効果 このように本発明は電極パツドの表面層をCu又はCu合金
とし、ボンデイングワイヤーに安価なCu線を用いること
により、ワイヤーボンデイング部の劣化を大巾に軽減
し、装置の信頼性を著しく向上するもので、工業上顕著
な効果を奏するものである。
とし、ボンデイングワイヤーに安価なCu線を用いること
により、ワイヤーボンデイング部の劣化を大巾に軽減
し、装置の信頼性を著しく向上するもので、工業上顕著
な効果を奏するものである。
第１図は本発明装置の電極パツド部の一例を示す断面
図、第２図は本発明装置の電極パツド部の他の一例を示
す断面図、第３図は従来装置の電極パツド部の一例を示
す断面図である。 １……半導体素子、２……アルミニウム膜、 ３……ボンデイングワイヤー、４……レジン、 ５……パープルブレーク ６……メタルシリサイド層 ７……Cu又はCu合金層
図、第２図は本発明装置の電極パツド部の他の一例を示
す断面図、第３図は従来装置の電極パツド部の一例を示
す断面図である。 １……半導体素子、２……アルミニウム膜、 ３……ボンデイングワイヤー、４……レジン、 ５……パープルブレーク ６……メタルシリサイド層 ７……Cu又はCu合金層
Claims (1)
- 【請求項１】半導体素子上のアルミニウム膜からなる配
線の電極パツド部に金属線をワイヤーボンデイングして
封止した装置において、電極パツド部のアルミニウム膜
上に、メタルシリサイド層を介してCu又はCu合金を被覆
し、これに金属線にCu線を用いてワイヤーボンデイング
したことを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26091785A JPH0691125B2 (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26091785A JPH0691125B2 (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62120037A JPS62120037A (ja) | 1987-06-01 |
| JPH0691125B2 true JPH0691125B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=17354548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26091785A Expired - Lifetime JPH0691125B2 (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0691125B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MY115336A (en) * | 1994-02-18 | 2003-05-31 | Ericsson Telefon Ab L M | Electromigration resistant metallization structures and process for microcircuit interconnections with rf-reactively sputtered titanium tungsten and gold |
| JPH11111753A (ja) * | 1997-10-01 | 1999-04-23 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| WO2000057472A1 (de) * | 1999-03-24 | 2000-09-28 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zum verbinden eines anschlussdrahtes mit einem anschlusskontakt eines integrierten schaltkreises |
| US6613671B1 (en) | 2000-03-03 | 2003-09-02 | Micron Technology, Inc. | Conductive connection forming methods, oxidation reducing methods, and integrated circuits formed thereby |
| DE10064691A1 (de) * | 2000-12-22 | 2002-07-04 | Infineon Technologies Ag | Elektronisches Bauteil mit einem Halbleiter-Chip und Kupferleiterbahnen auf dem Chip sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung |
| FR2913145B1 (fr) * | 2007-02-22 | 2009-05-15 | Stmicroelectronics Crolles Sas | Assemblage de deux parties de circuit electronique integre |
| JP2014082367A (ja) * | 2012-10-17 | 2014-05-08 | Nippon Micrometal Corp | パワー半導体装置 |
| JP6192561B2 (ja) * | 2014-02-17 | 2017-09-06 | 三菱電機株式会社 | 電力用半導体装置 |
-
1985
- 1985-11-20 JP JP26091785A patent/JPH0691125B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62120037A (ja) | 1987-06-01 |
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