半导体装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体装置。
【背景技术】
[0002] 半导体芯片例如使用接合线与引线框或基板电连接。对与接合线有关的技术进行 了各种各样的研究，可以列举例如专利文献1~5中记载的技术。
[0003] 在专利文献1中，记载有在金、银或铜的纯金属、金-银合金、金-铜合金或金-钯 合金的表面分散有添加元素组的氮化物的电线材料。在专利文献2和3中记载有与具有银 线和包覆银线的金属膜的接合线有关的技术。在专利文献4中记载有含有Au和Bi的Ag 接合线。在专利文献5中记载有具有以Cu、Au和Ag中的1种以上的元素为主要成分的芯 材、和在芯材上的以Pd为主要成分的外层的半导体用接合线。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1:日本特开2008-174779号公报
[0007] 专利文献2:日本特开2001-196411号公报
[0008] 专利文献3:日本特开2001-176912号公报
[0009] 专利文献4:日本特开2012-49198号公报
[0010] 专利文献5:国际公开第2010/106851号小册子
【发明内容】
[0011] 发明要解决的技术问题
[0012] 半导体芯片的电极焊盘与基材的连接端子例如通过电线相互电连接。在这样的半 导体装置中，存在由以Ag为主要成分的金属材料构成的电线与在半导体芯片中设置并且 由以A1为主要成分的金属材料构成的电极焊盘接合的情况。在该情况下，有在电线与电极 焊盘之间不能得到优异的接合可靠性的情况。
[0013] 用于解决技术问题的手段
[0014] 根据本发明，提供一种半导体装置，其具备：
[0015] 具备电极焊盘的半导体芯片；和
[0016] 与上述电极焊盘电连接的电线，
[0017] 上述电线由以Ag为主要成分且含有Pd的第一金属材料构成，
[0018] 上述电极焊盘由以A1为主要成分的第二金属材料构成，
[0019] 在上述电线与上述电极焊盘的接合部，形成有含有Ag、Al和Pd的合金层。
[0020] 发明效果
[0021] 根据本发明，能够提高电线与电极焊盘之间的接合可靠性。
【附图说明】
[0022] 上述的目的和其它的目的、特征和优点通过以下说明的优选实施方式及附随于其 的以下的附图将会变得更清楚。
[0023] 图1是表示第一实施方式的半导体装置的平面图。
[0024] 图2是表示图1所示的半导体装置的截面图。
[0025] 图3是图2所示的接合部的放大图。
[0026] 图4是表示图1所示的半导体装置的第一变形例的平面图。
[0027] 图5是表示图1所示的半导体装置的第二变形例的截面图。
【具体实施方式】
[0028] 以下，使用附图对实施方式进行说明。另外，在全部的附图中，对同样的构成要素 标注同样的符号，适当省略说明。
[0029] 图1是表示本实施方式的半导体装置100的平面图。图2是表示图1所示的半导 体装置100的截面图。
[0030] 本实施方式的半导体装置100具备半导体芯片10和电线30。半导体芯片10具备 电极焊盘12。电线30与电极焊盘12电连接。电线30由以Ag为主要成分且含有Pd的第 一金属材料构成。电极焊盘12由以A1为主要成分的第二金属材料构成。在电线30与电 极焊盘12的接合部40,形成有含有Ag、A1和Pd的合金层、或含有Ag、Al、Pd和Au的合金 层。
[0031] 根据本实施方式，在由以Ag为主要成分且含有Pd的第一金属材料构成的电线30 与由以A1为主要成分的第二金属材料构成的电极焊盘12的接合部40,形成有含有Ag、A1 和Pd的合金层、或含有Ag、Al、Pd和Au的合金层。本发明的发明人发现，在这样的情况下， 能够实现耐湿可靠性和高温保管特性等的平衡优异的接合部40。由此，能够提高电线30与 电极焊盘12之间的接合可靠性。
[0032] 以下，对本实施方式的半导体装置100的构成和半导体装置100的制造方法详细 地进行说明。
[0033] 本实施方式的半导体装置100具备：基材20 ;和搭载在基材20上的半导体芯片 10。基材20和半导体芯片10通过电线30(接合线）相互电连接。在图1中，半导体装置 100例如构成在基材20上搭载有半导体芯片10的半导体封装件。
[0034] 在图1所示的例子中，表示了在基材20上搭载有一个半导体芯片10的情况。另 一方面，本实施方式的半导体装置100也可以具备例如在基材20上相互层叠的多个半导体 芯片10。在该情况下，各半导体芯片10例如分别通过电线30与基材20电连接。
[0035] 基材20只要是本领域技术人员识别为能够搭载半导体芯片的部件，就没有特别 限定，例如为内插板（interposer)或母板（motherboard)等配线基板、引线框、其它半导 体芯片等。
[0036] 在图1和图2中，例示了基材20为内插板的情况。在该情况下，在基材20中的与 搭载半导体芯片10的一面相反的另一面，设置有多个焊锡球62。具备基材20和半导体芯 片10的半导体装置100例如通过焊锡球62搭载在其它配线基板上。
[0037] 基材20具备连接端子22。电线30的一端与连接端子22的表面部分接合。
[0038] 连接端子22例如设置在基材20中的搭载半导体芯片10的一面上。在基材20的 一面上，例如设置有多个连接端子22。在该情况下，多个连接端子22例如沿着半导体芯片 10的外缘设置。在图1所示的例子中，连接端子22为在构成内插板的基材20上设置的电 极焊盘。
[0039] 连接端子22中的至少表面部分例如由以Au为主要成分的材料构成。
[0040] 另外，在基材20为引线框的情况下，连接端子22的表面部分例如由依次层叠有Ag 或Ni层、Pd层和Au层的层叠膜构成。
[0041] 在基材20上搭载有半导体芯片10。作为半导体芯片10,可以列举例如集成电路、 大规模集成电路和固体摄像元件。半导体芯片10例如经由膜状或膏状的芯片粘接材料粘 接在基材20的一面上。
[0042] 半导体芯片10具备电极焊盘12。电线30中的与连接端子22接合的一端的相反 侧的另一端，与电极焊盘12的表面部分接合。
[0043] 电极焊盘12例如设置在半导体芯片10中的与基材20相对的一面的相反侧的另 一面上。在半导体芯片10的另一面上，例如设置有多个电极焊盘12。在该情况下，多个电 极焊盘12例如沿着半导体芯片10的外缘设置。
[0044] 电极焊盘12由以A1为主要成分的第二金属材料构成。在该情况下，电极焊盘12 中的与电线30接合的表面部分由第二金属材料构成。在本实施方式中，构成电极焊盘12 的第二金属材料，除了A1以外，还可以含有Ni、Au、Pd、Ag、Cu、Si或Pt等其它金属材料。
[0045] 在本实施方式中，构成电极焊盘12的第二金属材料中的A1的含量例如为90重 量％以上100重量％以下。
[0046] 电线30与连接端子22以及电极焊盘12电连接。在本实施方式中，例如电线30 的一端与连接端子22接合，电线30的与该一端相反的另一端与电极焊盘12接合。在电线 30的前端部30a与电极焊盘12之间，形成它们接合而成的接合部40。在图1所示的例子 中，在半导体芯片10设置有多个电极焊盘12,在基材20设置有多个连接端子22。在该情 况下，设置使各电极焊盘12与各连接端子22相互电连接的多个电线30。
[0047] 在本实施方式中，电线30的直径例如为15μm以上25μm以下，特别优选为18μm 以上20μm以下。
[0048] 电线30由以Ag为主要成分且含有Pd的第一金属材料构成。在该情况下，电线30 中的与电极焊盘12接合的前端部30a由第一金属材料构成。在本实施方式中，构成电线30 的第一金属材料，除了Ag和Pd以外，还可以含有例如Au。由此，能够更有效地提高接合部 40的耐湿可靠性。
[0049] 构成电线30的第一金属材料中的Ag的含量优选为85重量％以上99. 5重量％以 下，更优选为85质量％以上96质量％以下。由此，能够降低制造成本，并且更有效地提高 接合部40的耐湿可靠性和高温保管特性，实现电线30与电极焊盘12之间的接合可靠性的 提尚。
[0050] 另外，构成电线30的第一金属材料中的Pd的含量优选为0.5重量％以上15重 量％以下，更优选为2重量％以上10重量％以下，进一步优选为3重量％以上6重量％以 下。由此，能够抑制制造成本的增大并且更有效地提高耐湿可靠性和高温保管特性。另外， 在第一金属材料中含有Au的情况下，第一金属材料中的Au的含量例如比0重量％大且为 10重量％以下，更优选为2重量％以上10重量％以下。由此，能够提高电线30的接合性。 但是，在Ag含量为94重量％以上的情况下，即使不使用Au也可以。
[0051] 图3是图2所示的接合部40的放大图。如图3所示，在半导体芯片10的另一面 上，形成有例如由聚酰亚胺等构成的保护膜50。保护膜50设置有开口使得电极焊盘12的 表面露出。
[0052] 在电线30与电极焊盘12的接合部40,形成有含有Ag、A1和Pd的合金层32。由 此，能够实现耐湿可靠性和高温保管特性等的平衡优异的接合部40。含有Ag、A1和Pd的 合金层32例如能够通过分别适当地控制构成电线30的第一金属材料的组成、构成电极焊 盘12的第二金属材料的组成、以及电线30与电极焊盘12的接合方法而形成。
[0053] 合金层32内的Ag、Al和Pd的组成比，例如在合金层32内包含的各区域可以相互 不同。本实施方式中的合金层32例如设置成，