半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术的半导体装置具有：搭载于基板的半导体元件；以铝为主要成分、设置于半导体元件的电极焊盘；将设置于基板的连接端子和电极焊盘连接、以铜为主要成分的铜线；和封装半导体元件和铜线的封装树脂。该半导体装置在大气中以200℃加热16小时时，在铜线与电极焊盘的接合部形成有含有选自钯和铂中的任意的金属的阻挡层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置及其制造方法
本专利技术涉及半导体装置及其制造方法。
技术介绍
近年来，作为代替金线的接合线，提出了铜线。在专利文献1中记载了一种利用铜的接合线将半导体元件的电极和引线连接导出的半导体装置，在接合线与电极的接合界面形成有铜－铝系金属间化合物。根据专利文献1的记载，通过在铜球与铝电极的界面形成CuAl2层，形成铜球与电极密接的状态，因此从耐蚀性等方面考虑，能够提高可靠性。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开昭62－265729号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题但是，通过进一步对铜线与铝焊盘的接合部进行热处理，Cu从铜线向CuAl2层扩散，形成Cu组成比比CuAl2高的合金层。根据本专利技术的专利技术人的见解可知，Cu组成比比CuAl2高的合金层容易被卤素腐蚀，容易断线。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，通过抑制铜从铜线向铜线与电极焊盘的接合部扩散，抑制Cu组成比比CuAl2高的合金层的生长，提高高温高湿环境下的连接可靠性。解决课题的技术方案根据本专利技术，提供一种半导体装置，其具有：搭载于基板的半导体元件；以铝为主要成分、设置于上述半导体元件的电极焊盘；将设置于上述基板的连接端子和上述电极焊盘连接，以铜为主要成分的铜线；封装上述半导体元件和上述铜线的封装树脂，在大气中以200℃加热16小时时，在上述铜线与上述电极焊盘的接合部形成含有选自钯和铂中的任意的金属的阻挡层。另外，根据本专利技术，提供一种半导体装置，其具有：搭载于基板的半导体元件；以铝为主要成分、设置于上述半导体元件的电极焊盘；将设置于上述基板的连接端子和上述电极焊盘连接、以铜为主要成分的铜线；和封装上述半导体元件和上述铜线的封装树脂，上述铜线含有选自钯和铂中的任意的金属，上述铜线与上述电极焊盘的上述接合部中钯和铂的含量，相对于上述铜线与上述电极焊盘的接合部以外的部分中上述铜线中的钯和铂的含量大于1。另外，根据本专利技术，提供一种半导体装置的制造方法，其包括：将设置有以铝为主要成分的电极焊盘的半导体元件搭载于设置有连接端子的基板的工序；利用以铜为主要成分的铜线，将上述连接端子和上述电极焊盘连接的工序；和利用封装树脂封装上述半导体元件和上述铜线的工序，在利用封装树脂封装的上述工序之后，在大气中以200℃加热16小时时，在上述铜线与上述电极焊盘的接合部形成含有选自钯和铂中的任意的金属的阻挡层。专利技术效果根据本专利技术，制成在铜线与电极焊盘的接合部处于高温高湿的环境时、形成了含有选自钯和铂中的任意的金属的阻挡层这样的半导体装置，由此能够抑制Cu组成比相比于铜线与电极焊盘的接合部中的CuAl2高的合金层的生长，能够提高高温高湿环境下的连接可靠性。另外，根据本专利技术，铜线含有选自钯和铂中的任意的金属，铜线与电极焊盘的接合部中钯和铂的含量相对于铜线与电极焊盘的接合部以外的部分中铜线中的钯和铂的含量大于1，从而能够抑制Cu组成比比铜线与电极焊盘的接合部中的CuAl2高的合金层的生长，能够提高高温高湿环境下的连接可靠性。附图说明通过以下阐述的优选实施方式和与其对应的以下的附图，上述的目的和其它目的、特征和优点更为明确。图1是示意性地表示实施方式的半导体装置的截面图。图2是关于实施方式的半导体装置，放大了铜线与电极焊盘的接合部的图。具体实施方式以下，利用附图对本专利技术的实施方式进行说明。其中，在所有的附图中，对相同的构成要素标注相同的符号，适当地省略说明。图1是示意性地表示本实施方式的半导体装置10的截面图。该半导体装置10具有具备芯片焊盘部3a和内引线部3b的引线框3作为基板，该半导体装置10还具有：搭载于芯片焊盘部3a的半导体元件1；以铝(Al)为主要成分、设置于半导体元件1的电极焊盘6；将设置于基板的连接端子(内引线部3b)和电极焊盘6连接、以铜(Cu)为主要成分的铜线4；和封装半导体元件1和铜线4的封装树脂5。该半导体装置10在大气中以200℃加热16小时时，如图2所示，在铜线4与电极焊盘6的接合部7、更详细而言在铜线4与CuAl合金层7a之间，形成有含有选自钯(Pd)和铂(Pt)中的任意的金属的阻挡层7b。另外，铜线含有选自钯和铂中的任意的金属，铜线与电极焊盘的接合部中钯和铂的含量相对于铜线与电极焊盘的接合部以外的部分中铜线中的钯和铂的含量大于1。作为半导体元件1，没有特别限定，例如可以列举集成电路、大规模集成电路、固体摄像元件等。作为引线框3，没有特别限制，可以代替引线框3使用电路基板。具体而言，可以使用双列直插式封装体(DIP)、带引线的塑料芯片载体(PLCC)、四面扁平封装体(QFP)、小外形四面扁平封装体(LQFP)、J形引线小外形封装体(SOJ)、薄型小外形封装体(TSOP)、薄型四面扁平封装体(TQFP)、带载封装体(TCP)、球栅阵列(BGA)、芯片尺寸封装体(CSP)、四方扁平无引脚封装体(QFN)、小外形无引线封装体(SON)、引线框·BGA(LF－BGA)、模塑阵列封装体类型的BGA(MAP－BGA)等现有公知的半导体装置中使用的引线框或电路基板。半导体元件1可以是多个半导体元件叠层而成的元件。该情况下，第1段的半导体元件可以隔着膜粘合剂、热固型粘合剂等的芯片粘结材料固化体2与芯片焊盘部3a粘合。第2段以后的半导体元件可以通过绝缘性的膜粘合剂等依次叠层。然后，在各层的适当的位置，预先利用前工序形成电极焊盘6。电极焊盘6中的Al的含量相对于电极焊盘6整体优选为98质量％以上。作为电极焊盘6中所含的Al以外的成分，可以列举铜(Cu)、硅(Si)等。通过在下层的铜电路端子的表面形成通常的钛系阻挡层，进一步使用将Al蒸镀、溅射、无电解镀等通常的半导体元件的电极焊盘的形成方法，可以制作电极焊盘6。铜线4用于将引线框3和搭载于引线框3的芯片焊盘部3a的半导体元件1电连接。在铜线4的表面自然地或工艺上不可避免地形成有氧化膜。在本专利技术中，铜线4也包括具有这样在铜线表面形成的氧化膜的铜线。铜线4的直径在30μm以下，进一步优选在25μm以下且在15μm以上。如果为该范围，铜线前端的球形状稳定，能够提高接合部分的连接可靠性。另外，由于铜线自身的硬度，能够降低导线的塑变。铜线4中的铜的含量优选为铜线4整体的98～99.9质量％，更优选为98.5～99.7质量％，进一步优选为98.7～99.3质量％。作为铜线4，优选使用含有向电极焊盘的扩散速度慢的选自Pd和Pt中的任意的金属的铜线，更优选使用掺杂了选自Pd和Pt中的任意的金属的铜线。通过向电极焊盘的扩散速度慢的Pd和Pt，能够抑制铜线4的Cu扩散到电极焊盘6，能够得到良好的连接可靠性。从良好的高温保存特性的观点出发，铜线4中的Pd和Pt的含量的合计相对于铜线4整体优选为0.1质量％以上，更优选为0.3质量％以上，进一步优选为0.5质量％以上。另一方面，为了抑制铜线4的硬度上升、抑制接合性降低，优选为2质量％以下，更优选为1.5质量％以下，进一步优选为1质量％以下。另外，铜线4中的Pd和Pt的合计量的范围相对于铜线4整体优选为0.1～2质量％，更优选为0.3～1.5质量％，进一步优选为0.5～1质量％。铜线4中可以含有Pd或Pt中的任一种，此时，优选铜线4中的Pd的含量相对于铜线4整体为0.5～1质量％，或者铜线4中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其特征在于，具有：搭载于基板的半导体元件；以铝为主要成分、设置于所述半导体元件的电极焊盘；将设置于所述基板的连接端子和所述电极焊盘连接、以铜为主要成分的铜线；和封装所述半导体元件和所述铜线的封装树脂，在大气中以200℃加热16小时时，在所述铜线与所述电极焊盘的接合部形成有含有选自钯和铂中的任意的金属的阻挡层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.22 JP 2012-0661611.一种半导体装置，其特征在于，具有：搭载于基板的半导体元件；以铝为主要成分、设置于所述半导体元件的电极焊盘；将设置于所述基板的连接端子和所述电极焊盘连接、以铜为主要成分的铜线；和封装所述半导体元件和所述铜线的封装树脂，所述封装树脂的175℃的弹性模量为500MPa以上15000MPa以下，在大气中以200℃加热16小时时，在所述铜线与所述电极焊盘的接合部形成有含有选自钯和铂中的任意的金属的阻挡层；所述封装树脂是使环氧树脂组合物固化而得到的固化物，所述环氧树脂组合物使用含有选自下述式(1)所示的环氧树脂、下述式(2)所示的环氧树脂和下述式(3)所示的环氧树脂中的至少一种作为环氧树脂(A)的环氧树脂组合物，式(1)中，Ar1表示亚苯基或亚萘基，在Ar1为亚萘基时，缩水甘油醚基可以与α位、β位中的任意位置结合，Ar2表示亚苯基、亚联苯基和亚萘基中的任一个基团，R5和R6分别独立地表示碳原子数1～10的烃基，g为0～5的整数，h为0～8的整数，n3表示聚合度，其平均值为1～3，式(2)中，存在的多个R9分别独立地表示氢原子或碳原子数1～4的烃基，n5表示聚合度，其平均值为0～4，式(3)中，存在的多个R10和R11分别独立地表示氢原子或碳原子数1～4的烃基，n6表示聚合度，其平均值为0～4。2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：在大气中以200℃加热16小时时形成的所述阻挡层的厚度为0.01～3μm。3.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：在大气中以200℃加热16小时时，在所述阻挡层与所述电极焊盘之间形成有铜和铝的合金层。4.一种半导体装置，其特征在于，具有：搭载于基板的半导体元件；以铝为主要成分、设置于所述半导体元件的电极焊盘；将设置于所述基板的连接端子和所述电极焊盘连接、以铜为主要成分的铜线；和封装所述半导体元件和所述铜线的封装树脂，所述封装树脂的175℃的弹性模量为500MPa以上15000MPa以下，所述铜线含有选自钯和铂中的任意的金属，所述铜线与所述电极焊盘的接合部中钯和铂的含量相对于所述铜线中的钯和铂的含量大于1，所述封装树脂是使环氧树脂组合物固化而得到的固化物，所述环氧树脂组合物使用含有选自下述式(1)所示的环氧树脂、下述式(2)所示的环氧树脂和下述式(3)所示的环氧树脂中的至少一种作为环氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤慎吾，
申请(专利权)人：住友电木株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP