半导体装置制造方法及图纸

多个电极焊盘包括在半导体元件(10)的一面(11)中位于角部(13)侧的第1焊盘(21)、和比第1焊盘(21)距角部(13)更远的位置的第2焊盘(22)。连接于第1焊盘(21)的第1线材(51)的杨氏模量小于连接于第2焊盘(22)的第2线材(52)的杨氏模量。由第1线材(51)和第1焊盘(21)形成的金属间化合物层(71)的厚度(d1)比由第2线材(52)和第2焊盘(22)形成的金属间化合物层(72)的厚度(d2)厚。

Semiconductor device

A plurality of electrode pads includes a first pad (21) on the side (11) of the semiconductor element (10), a pad (13) on the side of the corner (13), and a second pad (22) farther than the first pad (21) pitch section. The young's modulus of the first wire (51) connected to the first pad (21) is smaller than the young's modulus of the second wire (52) connected to the second pad (22). The thickness (D1) of the intermetallic compound layer (71) formed of the first wire (51) and the first pad (21) is thicker than that of the intermetallic compound layer (72) formed of second wire rods (52) and second pads (22). The thickness of the intermetallic compound layer () is thicker than that of the intermetallic layer (B).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置相关申请的相互参照本申请基于2014年9月1日提出的日本专利申请第2014－177044号，这里援用其全部内容。
本专利技术涉及半导体装置，其具备具有多个电极焊盘的半导体元件和连接部件，将多个电极焊盘分别经由键合线而与连接部件连接而成。
技术介绍
通常，作为这种半导体装置，提出了这样的结构，即：具备呈矩形板状的半导体元件、设在半导体元件的一面的由相同的金属构成的多个电极焊盘、和设在半导体元件的外侧的连接部件，电极焊盘分别通过由Au(金)构成的键合线(bondingwire)而与连接部件连接。在这样的半导体装置中，近年来，为了降低键合线的材料成本，提出了取代Au而将键合线变更为Cu(铜)的技术(参照专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010－199491号公报
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种半导体装置，其适于提高电极焊盘的温度循环耐受性并且降低键合线的材料成本。本专利技术的一个技术方案的半导体装置，具备：半导体元件，呈一面和另一面处于表面背面的板面关系的矩形板状；多个电极焊盘，设在半导体元件的一面，由相同的金属构成；以及连接部件，设在半导体元件的外侧；多个电极焊盘分别经由由金属构成的键合线而与连接部件连接；在多个电极焊盘的各自中，在该电极焊盘与键合线之间，形成有由包含该电极焊盘的金属和键合线的金属这两者的金属间化合物构成的金属间化合物层。多个电极焊盘被划分为，在半导体元件的一面中位于角部侧的第1焊盘、和位于比第1焊盘距角部更远的位置的第2焊盘。键合线中的连接于第1焊盘的第1线材的杨氏模量小于键合线中的连接于第2焊盘的第2线材的杨氏模量。由第1线材和第1焊盘形成的金属间化合物层的厚度比由第2线材和第2焊盘形成的金属间化合物层的厚度厚。根据上述半导体装置，关于距半导体元件的角部较近而容易产生裂纹的第1焊盘，能够使用比较软的第1线材，所以容易使从线材向焊盘的应力较小。此外，在该第1焊盘中，能够使线材和焊盘的金属间化合物层的厚度比较厚，所以容易使线材接合部处的第1焊盘的机械强度较大。因此，能够容易地抑制因温度循环引起的第1焊盘的裂纹产生。此外，通过在第1焊盘和第2焊盘之间改变键合线的材质，不需要将全部的键合线一律用昂贵的较软的金属构成，所以容易进行材料成本的降低。由此，根据上述半导体装置，能够实现适合于兼顾电极焊盘的温度循环耐受性的提高和键合线的材料成本的降低的结构。本专利技术的另一技术方案的半导体装置，具备：半导体元件，呈一面和另一面处于表面背面的板面关系的矩形板状；多个电极焊盘，设在半导体元件的一面，由相同的金属构成；以及连接部件，设在半导体元件的外侧；多个电极焊盘分别经由由相同的金属构成的键合线而与连接部件连接。多个电极焊盘被划分为在半导体元件的一面位于角部侧的第1焊盘、和位于比第1焊盘距角部更远的位置的第2焊盘。在第1焊盘上，接合有由杨氏模量比键合线的杨氏模量小的金属构成的凸点，在第1焊盘与凸点之间，形成有由包含该第1焊盘的金属和该凸点的金属这两者的金属间化合物构成的第1金属间化合物层；将第1焊盘与连接部件连接的键合线经由凸点而与第1焊盘键合。在第2焊盘与连接于第2焊盘的键合线之间，形成有由包含该第2焊盘的金属和该键合线的金属这两者的金属间化合物构成的第2金属间化合物层；第1金属间化合物层的厚度比第2金属间化合物层的厚度厚。根据上述半导体装置，由于第1焊盘经由比键合线软的凸点而与键合线连接，所以从键合线向第1焊盘施加的应力得以缓和。此外，由于能够将由第1焊盘和凸点形成的第1金属间化合物形成得较厚，所以容易使线材接合部处的第1焊盘的机械强度较大。因此，作为键合线，可以不使用Au等柔软且昂贵的金属，容易进行材料成本的降低。由此，根据上述半导体装置，能够实现适合于兼顾电极焊盘的温度循环耐受性的提高和键合线的材料成本的降低的结构。附图说明关于本专利技术的上述目的及其他目的、特征及优点，一边参照附图一边通过下述详细的记述会变得明确。图1是表示本专利技术的第1实施方式的半导体装置的概略平面图。图2是表示图1中的半导体装置的概略剖视图。图3是表示图1中的第1线材与第1焊盘之间的接合部处的金属间化合物层的状况的概略剖视图。图4是表示图1中的第2线材与第2焊盘之间的接合部处的金属间化合物层的状况的概略剖视图。图5是表示本专利技术的第2实施方式的半导体装置的一部分的概略平面图。图6是表示本专利技术的第3实施方式的半导体装置的一部分的概略剖视图。图7是表示图6中的凸点与第1焊盘之间的接合部处的金属间化合物层的状况的概略剖视图。图8是表示本专利技术的其他实施方式的半导体装置的一部分的概略平面图。具体实施方式以下，基于附图对本专利技术的实施方式进行说明。另外，在以下的各实施方式中，对于相同或等同的部分，为了实现说明的简化而在图中赋予相同的标号。在半导体装置中，在将键合线从Au替代为Cu的情况下，虽然能够降低线材的材料成本，但有发生温度循环耐受性的下降的问题。具体而言，在电极焊盘中产生基于温度循环的应力，电极焊盘产生裂纹。这样的电极焊盘的裂纹导致装置的电气功能的下降。其原因是以下两点。第1个是，在物性上Cu比Au硬，所以由于键合线的硬度增加，从线材向基底的电极焊盘施加的应力增加。第2个是因为，通过键合线的金属与电极焊盘的金属的相互扩散而在线材接合部在线材－焊盘间形成金属间化合物层，但与Au线材的情况相比，Cu线材的情况下的金属间化合物层的厚度较小。与电极焊盘的金属相比，该金属间化合物层在机械上更坚固，所以如果金属间化合物层变薄，则线材接合部的电极焊盘的机械强度下降。如上述那样，在使所有的键合线一律为相同金属的现有结构的情况下，难以兼顾温度循环耐受性的提高和材料成本的降低。本专利技术者进行专门研究，发现：通过温度循环而在半导体元件中在角部发生应力集中，所以对于位于半导体元件的角部附近的电极焊盘，裂纹的发生变得显著。并且，本专利技术者着眼于在该角部附近的电极焊盘和其以外的距角部较远的电极焊盘中更换键合线的金属的种类。本专利技术是基于这样的研究而做出的。(第1实施方式)参照图1～图3对本专利技术的第1实施方式的半导体装置S1进行说明。另外，在图1所示的平面图中，表示了模塑树脂60的外形，将位于该模塑树脂60的内部的构成要素透过模塑树脂60而表示。该半导体装置S1例如搭载在汽车等车辆中，作为用来驱动车辆用的各种电子装置的装置而应用。本实施方式的半导体装置S1，大体上讲，是将搭载在岛(island)30上的半导体元件10和管脚40用键合线51、52接线后用模塑树脂60封固而成的，呈所谓的QFP(方型扁平封装)的形态。半导体元件10呈一面11和另一面12处于表面背面的板面关系的矩形板状。即，半导体元件10具有作为表面背面的板面的一面11、另一面12、将这些表面背面的板面连结的4个侧面、和作为矩形的角部的4个角部13。该半导体元件10由Si(硅)半导体等半导体构成，具体而言，由IC芯片、传感器芯片、晶体管元件等构成。这样的半导体元件10通过通常的半导体工艺制作。并且，在半导体元件10的一面11，设有由相同的金属构成的多个电极焊盘21、22。在本实施方式中，如图1所示，这些电极焊盘21、22的配置图案是典型性的图案。即，多个电极焊盘21、22被做成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其特征在于，具备：半导体元件(10)，呈一面(11)和另一面(12)处于表面背面的板面关系的矩形板状；多个电极焊盘(21、22)，设在上述半导体元件的一面，由相同的金属构成；以及连接部件(40)，设在上述半导体元件的外侧；上述多个电极焊盘分别经由由金属构成的键合线(51、52)而与上述连接部件连接；在上述多个电极焊盘的各自中，在该电极焊盘与上述键合线之间，形成有由包含该电极焊盘的金属和上述键合线的金属这两者的金属间化合物构成的金属间化合物层(71、72)；上述多个电极焊盘包括第1焊盘(21)和第2焊盘(22)，在上述半导体元件的一面，上述第1焊盘(21)位于角部(13)侧，上述第2焊盘(22)位于比上述第1焊盘更远离上述角部的位置；上述键合线中的连接于上述第1焊盘的第1线材(51)的杨氏模量小于上述键合线中的连接于上述第2焊盘的第2线材(52)的杨氏模量；由上述第1线材和上述第1焊盘形成的上述金属间化合物层(71)的厚度(d1)比由上述第2线材和上述第2焊盘形成的上述金属间化合物层(72)的厚度(d2)厚。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.01 JP 2014-1770441.一种半导体装置，其特征在于，具备：半导体元件(10)，呈一面(11)和另一面(12)处于表面背面的板面关系的矩形板状；多个电极焊盘(21、22)，设在上述半导体元件的一面，由相同的金属构成；以及连接部件(40)，设在上述半导体元件的外侧；上述多个电极焊盘分别经由由金属构成的键合线(51、52)而与上述连接部件连接；在上述多个电极焊盘的各自中，在该电极焊盘与上述键合线之间，形成有由包含该电极焊盘的金属和上述键合线的金属这两者的金属间化合物构成的金属间化合物层(71、72)；上述多个电极焊盘包括第1焊盘(21)和第2焊盘(22)，在上述半导体元件的一面，上述第1焊盘(21)位于角部(13)侧，上述第2焊盘(22)位于比上述第1焊盘更远离上述角部的位置；上述键合线中的连接于上述第1焊盘的第1线材(51)的杨氏模量小于上述键合线中的连接于上述第2焊盘的第2线材(52)的杨氏模量；由上述第1线材和上述第1焊盘形成的上述金属间化合物层(71)的厚度(d1)比由上述第2线材和上述第2焊盘形成的上述金属间化合物层(72)的厚度(d2)厚。2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，上述第1焊盘及上述第2焊盘由铝或以铝为主成分的铝合金构成。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：宫胁正太郎，平野尚彦，浅井昭喜，浅井康富，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本,JP