JP2018195647A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＡｌによりなるパッドとＡｕによりなるワイヤとのワイヤ接合部を有し、腐食環境における当該ワイヤ接合部の信頼性の高い半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体チップ２０の一面２０ａに形成されたＡｌによりなるパッド２１に、Ａｕによりなるワイヤ３０が接合され、これらの接合部にＡｕとＡｌとによる合金層４０が形成された半導体装置において、合金層４０についてＡｕ_４Ａｌ相４０１を主成分とする構成とする。これにより、腐食耐性の高いＡｕ_４Ａｌ相４０１が主成分とされているワイヤ接合部の合金層４０は、特にヨウ素を含む腐食環境における接合の信頼性が高いものとなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体チップと、当該半導体チップ上に設けられたパッドと、パッドに接続されたワイヤと、を備え、腐食環境において使用される半導体装置に関する。

従来、この種の半導体装置としては、特許文献１に記載のものが提案されている。特許文献１に記載の半導体装置は、Ａｌを主成分とする第１電極パッドを備える半導体チップと、該半導体チップが主面に搭載され、第２電極パッドが形成された配線基板と、Ａｕを主成分とし、第１電極パッドと第２電極パッドとを接続するワイヤとを有してなる。このような構成において、ワイヤは、Ｐｄが含有されると共に、第１電極パッド上に形成され、ＡｌとＡｕとの合金層を介して第１電極パッドと接続されたボール部と、第２電極パッド上に形成された接着部と、を有している。

ここで、この種の半導体装置においては、高機能化や微細化に伴い、複数の電極パッドおよびワイヤが接合され、これらの接合数が増加すると共に、これらの接合面積が小さくされている。そのため、ワイヤと電極パッドとの接合における強度が低くなってしまう。

特許文献１に記載の半導体装置は、Ｐｄを含有するワイヤを用いることにより、ワイヤと電極パッドとの接合面積が小さくされても、これらの接合強度を向上させることができ、ワイヤと電極パッドとの断線不良が抑制された半導体装置となる。

特開２００４−３０３８６１号公報

ところで、近年、半導体装置の搭載環境が多様化しており、半導体装置においてワイヤと電極パッドとの接合部位での耐腐食性が求められるケースがある。具体的には、例えば自動車の再排気循環システムに設けられる圧力センサとして半導体装置を用いた場合、ＳＯ_ｘやＮＯ_ｘに起因した硫酸や硝酸などやオイルなどの腐食環境に晒されるため、電極パッドにおいては、特に耐腐食性が要求される。

また、上記のように圧力センサとして用いた半導体装置へ排気ガスを導くホースを取り付けた場合、このようなホースは、樹脂製のものであり、難燃性材料としてハロゲン系のヨウ素などが含まれるときがある。そのため、上記のような半導体装置の腐食環境としては、排気ガスに加えてヨウ素を含むものとなる。

半導体装置に含まれるＡｌによりなる電極とＡｕによりなるワイヤとの接合部が、このようなヨウ素を含む腐食環境に晒された場合、ＡｕとＡｌとの接合部位に生じる金属間化合物層にヨウ素腐食が発生し得る。このようなヨウ素腐食が発生した場合には、接合不良となり、半導体装置の動作に支障をきたす。特許文献１に記載の半導体装置は、ＡｌとＡｕとの接合強度を向上することができるものの、特にヨウ素を含む腐食環境には対応することができない。

また、ヨウ素を含む腐食環境に対する耐腐食性を向上するために、ＩＣチップ上に設けられるＡｌによりなるＡｌ電極をＡｕなどの貴金属電極に変更することや、Ａｌ電極上に貴金属メッキを施すことなどが考えられる。しかし、このような方法は、パッドとワイヤとの接合部位のヨウ素に対する耐腐食性については向上するものの、半導体装置のコストが増加するため、好ましくない。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、Ａｌによりなる電極パッドとＡｕによりなるワイヤとが接合された構造としつつも、ヨウ素を含む腐食環境に対する耐腐食性の高い接合部を備える半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の半導体装置は、一面（２０ａ）を有し、一面上にＡｌを有する構成とされたパッド（２１）を備える半導体チップ（２０）と、Ａｕによりなり、パッドに接合されると共に、パッドに電気的に接続されるワイヤ（３０）と、を備える。このような構成において、パッドのうちパッドとワイヤとが接合された接合部は、パッドのＡｌとワイヤのＡｕとの合金層（４０）が形成されており、合金層は、腐食耐性のあるＡｕ_４Ａｌ相（４０１）を有する構成とされ、Ａｕ_４Ａｌ相が合金層の主成分とされている。

これにより、腐食性ガスに晒される環境において使用されても、Ａｌを有する構成とされたパッドとＡｕによりなるワイヤとを接合した接合部に形成される合金層が、腐食耐性のあるＡｕ_４Ａｌ相が主成分されている。そのため、腐食性ガスによる合金層における腐食が抑制され、腐食によるクラックなどの発生に伴う通電不良などの不具合が低減されることから、従来の半導体装置に比べて腐食耐性および接合の信頼性の高い半導体装置となる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態の半導体装置を示す断面図である。 図１中に一点鎖線で示した領域Ｒ１を拡大した拡大断面図である。 第１実施形態の半導体装置を製造する際の後加熱処理における合金層の相変化について示したものであって、（ａ）は後加熱処理前、（ｂ）は後加熱処理の途中、（ｃ）は後加熱処理が終了した後の各合金層の状態を示す断面図である。 従来の半導体装置におけるパッドとワイヤとの接合部における合金層の状態を示し、図２中に一点鎖線で示した領域Ｒ２に相当する部分を拡大したものであって、（ａ）は製造直後の状態について示した断面図であり、（ｂ）はヨウ素を含む腐食環境に晒されたことで生じる不具合の様子について示した断面図である。 合金層が形成されたパッドとワイヤとの接合部を加熱した際のＡｕ_４Ａｌ相について、加熱時間ごとのＡｕ_４Ａｌ相の厚みをプロットした結果を示す図である。 第２実施形態の半導体装置におけるパッドとワイヤとの接合部を拡大した拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
第１実施形態の半導体装置について、図１〜図５を参照して述べる。図３（ａ）、図４では、組成の異なる複数の合金相４０１、４０２、４０３が積層された合金層４０を示しているが、構成を分かり易くするためにデフォルメされたものを示している。また、図３、図４では、図示された各合金相４０１、４０２、４０３の比率については、実際の体積比率を意味するものではない。

本実施形態の半導体装置は、自動車などに搭載される物理量センサとして用いられると好適であり、本実施形態では、例えば圧力センサとされた例について説明する。

本実施形態の半導体装置は、図１に示すように、基板１０と、基板１０上に搭載されると共に、一面２０ａを有し、Ａｌを有してなるパッド２１が一面２０ａ上に形成された半導体チップ２０と、パッド２１に接合されたＡｕによりなるワイヤ３０とを備える。

なお、本実施形態の半導体装置は、パッド２１とワイヤ３０とが接合された接合部（以下、単に「接合部」という）に特徴があるものであり、他の構成については任意の圧力センサと同様の構成とされている。そのため、図１では、基板１０の一部、半導体チップ２０およびワイヤ３０の一部によりなる領域について示しており、他の部分については省略している。

基板１０は、半導体チップ２０を搭載する支持体であり、本実施形態の半導体装置を使用する環境に応じて、セラミックス、ガラスエポキシ樹脂などの樹脂材料およびステンレス鋼などの金属材料などにより構成される。

半導体チップ２０は、圧力などの物理量を印加されるとその物理量に応じた信号を出力するセンサ素子であり、本実施形態では、圧力に応じた信号を出力する圧力センサ素子とされている。半導体チップ２０は、図示しないはんだや接合ガラスなどの接合材を介して基板１０の表面１０ａ上に搭載されている。

半導体チップ２０は、本実施形態では、図示しないダイヤフラムやゲージ抵抗などが形成された検出部を備えており、本実施形態の半導体装置に導入された流体による圧力を受けると、圧力に応じて検出部が変形し、この変形量に応じた信号を出力する。半導体チップ２０は、任意の半導体チップの製造工程により製造される。

半導体チップ２０は、本実施形態では、図示しない樹脂製ホースを通じて自動車などの車両の排気ガス、例えばＳＯ_ｘやＮＯ_ｘに起因した硫酸や硝酸に晒されており、樹脂製ホース由来のヨウ素を含む腐食環境下において排気ガスの圧力に応じた信号を出力する。

パッド２１は、図１に示すように、半導体チップ２０の一面２０ａ上に形成された電極パッドであり、例えば蒸着やスパッタリングなどの真空成膜法や電解メッキなどの方法により形成される。

パッド２１は、Ａｕによりなるワイヤ３０が例えばボールボンディングされており、図示しない外部の回路配線などと半導体チップ２０と電気的に接続されている。パッド２１は、例えば図示しないゲージ抵抗などと電気的に接続され、圧力が印加された際にゲージ抵抗から出力される信号を外部の回路配線などへ伝えるために用いられる。

パッド２１は、ワイヤ３０との接合前において、ＡｌもしくはＡｌ合金などのＡｌを有してなる構成とされているが、図２に示すように、Ａｕによりなるワイヤ３０との接合の結果、パッド２１のうち接合部にＡｌとＡｕとによりなる合金層４０が形成されている。

なお、パッド２１は、Ａｌ合金により構成されていてもよいが、後述する合金層４０の組成をより確実に調整することを重視する場合には、Ａｌからなるものとされることが好ましい。

パッド２１は、本実施形態では、０．１μｍ以上０．３μｍ以下の範囲内とされることが好ましい。これは、パッド２１のうち接合部において合金を形成していないＡｌもしくはＡｌ合金の部分が残存することを抑制すると共に、後述する合金層４０内の相変化を促進するための加熱処理に要する時間を減らしつつも、合金層４０の腐食耐性を確保するためである。この詳細については、後述する本実施形態の半導体装置の製造方法にて述べる。

なお、本実施形態では、半導体チップ２０がヨウ素を含む腐食環境に晒されるため、パッド２１、ワイヤ３０、および合金層４０のうち露出している部分は、同様の腐食環境に晒されている。

合金層４０は、パッド２１とワイヤ３０との接合により形成され、パッド２１のＡｌとワイヤ３０のＡｕとによりなるＡｕＡｌ合金で構成されている。具体的には、合金層４０は、図２に示すように、腐食耐性、特にヨウ素に対する腐食耐性のあるＡｕ_４Ａｌ相４０１を主成分とする構成とされている。

合金層４０は、パッド２１とワイヤ３０とがボンディングされた後に、ＡｕＡｌ合金の組成を変化させる相変化を促進させるための加熱処理（以下、単に「後加熱処理」という）が施されることにより、Ａｕ_４Ａｌ相４０１を主成分とする構成とされる。この詳細については、後述する本実施形態の半導体装置の製造方法にて述べる。

Ａｕ_４Ａｌ相４０１は、合金層４０の主成分とされる合金相であり、腐食耐性のＡｕ_４Ａｌからなり、ＳＯ_ｘやＮＯ_ｘに起因した硫酸や硝酸など、およびヨウ素を含む腐食環境に晒されても合金層４０での腐食を抑制するために形成される。これにより、このような腐食環境に晒されても、パッド２１とワイヤ３０との接合における信頼性、特にヨウ素に対する腐食耐性が向上する。

Ａｕ_４Ａｌ相４０１は、パッド２１とワイヤ３０との接合（以下、「ワイヤ接合」という）直後の時点にて、Ａｕ_４Ａｌ以外のＡｕＡｌ合金と共に形成される。このとき、ワイヤ接合直後において、Ａｕ_４Ａｌ相４０１は、Ａｕ_４Ａｌがその他のＡｕＡｌ合金、すなわちＡｕ_５Ａｌ_２、Ａｕ_２Ａｌ、ＡｕＡｌおよびＡｕＡｌ_２よりもＡｕの比率が高い組成のため、Ａｕリッチな環境であるワイヤ３０側に最も近い領域に形成される。Ａｕ_４Ａｌ相４０１は、その後、後述する相変化のための加熱処理を施すことで、主にヨウ素に対する腐食耐性の低いＡｕ_５Ａｌ_２およびＡｕ_２ＡｌがＡｕ_４Ａｌへ相変化することで、合金層４０の主成分を構成する相となる。

なお、「Ａｕ_４Ａｌ相４０１を主成分とする構成」とは、Ａｕ_４Ａｌ相４０１が合金層４０全体に対する体積比率において９０％以上とされた構成を意味する。また、「ＡｕＡｌ合金」とは、ＡｌとＡｕとにより形成される合金の総称であり、ここでは、Ａｕ_４Ａｌ、Ａｕ_５Ａｌ_２、Ａｕ_２Ａｌ、ＡｕＡｌおよびＡｕＡｌ_２の５つの組成の合金を総称したものである。

以上が、本実施形態の半導体装置の構成である。次に、本実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。ただし、パッド２１にワイヤ３０をボンディングした後に、合金層４０を構成するＡｕＡｌ合金をＡｕ_４Ａｌ相４０１に相変化させる後加熱処理を施すこと以外については、任意の圧力センサの製造方法を採用できるため、ここでは、後加熱処理について説明する。

一般的に、ＡｌパッドとＡｕワイヤとのワイヤ接合を行うと、その接合部にＡｕ_４Ａｌ、Ａｕ_５Ａｌ_２、Ａｕ_２Ａｌ、ＡｕＡｌおよびＡｕＡｌ_２の各合金相によりなるＡｕＡｌ合金が形成される。また、上記の各合金相が混合したＡｕＡｌ合金を加熱することにより、合金相間における相変化、例えばＡｕ_５Ａｌ_２がＡｕ_４Ａｌへと組成が変化することが知られている。

後加熱処理は、このような現象を利用し、ワイヤ接合後に特にＡｕ_５Ａｌ_２、Ａｕ_２ＡｌをＡｕ_４Ａｌへ相変化させ、上記のＡｕ_４Ａｌ相４０１を主成分とする合金層４０を形成するための加熱処理である。後加熱処理は、例えば１５０℃で数時間程度の条件とされる。ただし、後加熱処理の条件については、状況に応じて適宜変更されてもよい。

なお、ＡｕＡｌおよびＡｕＡｌ_２の合金相については、Ａｕ_４Ａｌ、Ａｕ_５Ａｌ_２およびＡｕ_２Ａｌの合金相に比べて形成される量が非常に少なく、腐食耐性に対する影響も小さいため、図３では省略している。

図３（ａ）に示すように、合金層４０は、ワイヤ接合直後において、主にＡｕ_４Ａｌ相４０１、Ａｕ_５Ａｌ_２相４０２、Ａｕ_２Ａｌ相４０３により構成されている。

ここで、Ａｕ_５Ａｌ_２相４０２およびＡｕ_２Ａｌ相４０３について説明する。

Ａｕ_５Ａｌ_２相４０２は、Ａｕ_５Ａｌ_２からなり、半導体チップ２０の一面２０ａに対する法線方向のうちパッド２１からワイヤ３０へ向かう向きを上方向とし、上方向の反対方向を下方向として、Ａｕ_４Ａｌ相４０１よりも主に下方向に形成される。

Ａｕ_２Ａｌ相４０３は、Ａｕ_２Ａｌからなり、Ａｕ_５Ａｌ_２相４０２よりも下方向に主に形成される。つまり、Ａｕ_４Ａｌ相４０１、Ａｕ_５Ａｌ_２相４０２およびＡｕ_２Ａｌ相４０３は、ワイヤ３０側から下方向に向かってこの順に積層された構成とされている。

Ａｕ_５Ａｌ_２相４０２およびＡｕ_２Ａｌ相４０３は、特にヨウ素に対する腐食耐性が低く、ヨウ素を含む腐食環境においては、接合部における接合の信頼性を低下させる要因となる。そのため、腐食耐性の高い合金層４０とするためには、後加熱処理により、Ａｕ_５Ａｌ_２相４０２中のＡｕ_５Ａｌ_２およびＡｕ_２Ａｌ相４０３中のＡｕ_２Ａｌを、Ａｕ_４Ａｌへ相変化させることが必要となる。なお、Ａｕ_５Ａｌ_２およびＡｕ_２ＡｌからＡｕ_４Ａｌへ相変化は、不可逆的である。

図３（ａ）に示した状態である接合部に後加熱処理を施すと、図３（ｂ）に示すように、徐々にＡｕ_５Ａｌ_２相４０２およびＡｕ_２Ａｌ相４０３のＡｕ_４Ａｌへ相変化が始まり、Ａｕ_４Ａｌ相４０１が成長して初期に比べて接合部における存在比率が高くなる。そして、Ａｕ_５Ａｌ_２相４０２およびＡｕ_２Ａｌ相４０３については、この相変化により徐々に接合部における存在比率が低くなる。

そして、図３（ｃ）に示すように、後加熱処理が完了すると、Ａｕ_５Ａｌ_２相４０２およびＡｕ_２Ａｌ相４０３がほぼなくなり、Ａｕ_４Ａｌ相４０１を主成分とする構成とされた合金層４０が形成される。

なお、図３（ｃ）では、便宜的にＡｕ_４Ａｌ相４０１のみを図示しているが、これは合金層４０がすべてＡｕ_４Ａｌ相４０１で占められている状態だけを指すものではなく、ヨウ素に対する腐食耐性に影響しない程度の他のＡｕＡｌ合金が存在する状態をも含む。

このような後加熱処理を施すことにより、本実施形態の半導体装置を製造することができる。

次に、本実施形態の半導体装置の効果について、図４を参照して説明する。図４では、ＡｌによりなるパッドとＡｕによりなるワイヤとが接合された半導体装置であって、後加熱処理が施されていない従来の半導体装置（以下、単に「従来の半導体装置」という）が、ヨウ素を含む腐食環境に晒されたときの合金層の変化を示している。

図４（ａ）に示すように、従来の半導体装置における合金層５００は、本実施形態の半導体装置における合金層４０と同様に、主に３つのＡｕＡｌ合金によりなる。すなわち、合金層５００は、ワイヤ側から順にＡｕ_４ＡｌからなるＡｕ_４Ａｌ相５０１、Ａｕ_５Ａｌ_２からなるＡｕ_５Ａｌ_２相５０２およびＡｕ_２ＡｌからなるＡｕ_２Ａｌ相５０３がこの順に積層された構成とされている。

合金層５００が、ヨウ素を含む腐食環境に晒されると、ヨウ素に対する腐食耐性の高いＡｕ_４Ａｌ相５０１については大きな変化はない。一方、ヨウ素に対する腐食耐性の低いＡｕ_５Ａｌ_２相５０２およびＡｕ_２Ａｌ相５０３は、合金層５００中にヨウ素が侵入すると、腐食してしまう。その結果、図４（ｂ）に示すように、Ａｕ_５Ａｌ_２相５０２およびＡｕ_２Ａｌ相５０３にクラック５０４が生じ、ワイヤ接合の信頼性が低下してしまう。

これに対して、本実施形態の半導体装置では、合金層４０は、上記のように、Ａｕ_４Ａｌ相４０１を主成分とした構成とされている。そのため、本実施形態の半導体装置は、ヨウ素を含む腐食環境に晒されてもワイヤ接合が安定した構造であり、従来の半導体装置に比べて、腐食環境下においてもワイヤ接合の信頼性が高い。

次に、パッド２１の好ましい厚み範囲について、図５を参照して説明する。図５では、Ａｌからなるパッドを備える半導体チップにＡｕからなるワイヤを接合し、２００℃で加熱を行い、経過時間ごとのＡｕ_４Ａｌ相の厚みについてプロットしたグラフを示している。

なお、図５の実験については、Ａｌパッドの厚みを１μｍとし、経過時間ごとに加熱したサンプルの接合部の断面出しを行い、当該断面におけるＡｕ_４Ａｌ相の厚みをＳＥＭ（走査電子顕微鏡）により確認した。図５に示す「Ａｕ_４Ａｌ相厚み」（単位：μｍ）とは、サンプルの接合部の３箇所におけるＡｕ_４Ａｌ相厚みを確認して得られた値の平均値である。ＡｕＡｌ合金の組成については、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）により確認した。また、図５でいう「経過時間ｔ１」（単位：hour^1/2）とは、実際に加熱した時間を「経過時間ｔ０」（単位：hour）として、経過時間ｔ０の平方根であり、Ａｕ_４Ａｌ相厚みの加熱時間に対する変化の傾向を見やすくするための便宜的なものである。

パッド２１の厚みは、０．３μｍ以下とされることが好ましい。これは、ワイヤ接合の後に、合金層４０と半導体チップ２０の一面２０ａとの間にＡｕＡｌ合金を形成していないＡｌ（以下「残存Ａｌ」という）が生じることを防ぎ、腐食耐性の高い合金層４０とするためである。

具体的には、残存Ａｌが生じると、後加熱処理の際に相変化によるＡｕ_４Ａｌ相４０１が成長する一方で、この残存Ａｌの合金層４０への拡散により、新たなＡｕ_５Ａｌ_２相４０２およびＡｕ_２Ａｌ相４０３が形成されてしまうこととなる。この場合、合金層４０が、後加熱処理の後であっても腐食耐性の低いＡｕ_５Ａｌ_２相４０２およびＡｕ_２Ａｌ相４０３を多量に含む構成、すなわちＡｕ_４Ａｌ相４０１が主成分でない構成となってしまい、ワイヤ接合の腐食環境における信頼性が低下してしまう。また、パッド２１の厚みが厚い構成とされていても、後加熱処理の時間を長くすれば、新たに生じるＡｕ_５Ａｌ_２相４０２およびＡｕ_２Ａｌ相４０３をさらにＡｕ_４Ａｌ相４０１へと相変化させることもできる。ただし、生産性の観点から、パッド２１の厚みは、薄くされることが好ましい。

そこで、本発明者らは、パッド２１を所定の厚み以下とし、ワイヤ接合後に合金層４０と半導体チップ２０との間に残存Ａｌが生じることを防ぐことで、Ａｕ_４Ａｌ相を主成分とする腐食耐性の高い合金層４０となると考え、パッド２１の厚みについて検討した。

ＡｌからなるパッドにＡｕからなるワイヤをボンディングした後、２００℃で加熱したところ、図５に示すように、ボンディングにより生じたＡｕＡｌ合金においてＡｕ_４Ａｌ相が徐々に成長した。すなわち、Ａｕ_４Ａｌ相の厚みは、ｔ１＝３．１６（ｔ０＝１０）、ｔ１＝６．３２（ｔ０＝４０）、ｔ１＝８．９４（ｔ０＝８０）、ｔ１＝１２．６５（ｔ０＝１６０）の時点においてそれぞれ０．２５μｍ、０．３４μｍ、０．４５μｍ、０．５２μｍであった。つまり、図５では、２００℃で１０時間の加熱により、０．２５μｍ以上のＡｕ_４Ａｌ相が形成されることを示している。

そのため、Ａｌによりなるパッド２１の厚みを０．３μｍ以下の構成とすることで、Ａｕによりなるワイヤ３０の接合により形成される合金層４０は、後加熱処理により０．２５μｍ以上のＡｕ_４Ａｌ相４０１を含む構成となる。この場合、合金層４０は、腐食耐性の高いＡｕ_４Ａｌ相４０１が合金層４０の大半を占める構成とされる。

仮に、合金層４０が腐食耐性の低いＡｕ_５Ａｌ_２相４０２およびＡｕ_２Ａｌ相４０３を一部に含む構成とされても、０．０５μｍ以下の厚みの残部に形成される腐食耐性の低いこれらの相は、連続的な膜とならず、所々で途切れた状態となる。そのため、Ａｕ_５Ａｌ_２相４０２およびＡｕ_２Ａｌ相４０３において腐食が生じたとしても、パッド２１とワイヤ３０との接合界面全体に広がることはなく、腐食環境における接合の信頼性の高いワイヤ接合構造となる。

このように、パッド２１の厚みを調整し、Ａｕ_４Ａｌ相４０１が支配的な合金層４０、すなわちＡｕ_４Ａｌ相４０１が体積比率で９０％以上を占める合金層４０を構成することで、ワイヤ接合の腐食環境における信頼性を高めることができる。

また、パッド２１の厚みは、０．１μｍ以上とされることが好ましい。これは、パッド２１の厚みを薄くし過ぎることによって、ワイヤ３０との接合自体が安定しないなどの不具合を防ぐためである。

本実施形態によれば、パッド２１とワイヤ３０とが接合された半導体装置において、当該接合部に形成される合金層４０が、腐食耐性の高いＡｕ_４Ａｌ相４０１を主成分とする構成とされている。これにより、ワイヤ接合部が腐食環境、特にヨウ素を含む腐食環境に晒された場合であっても、腐食耐性の高いＡｕ_４Ａｌ相４０１が支配的である合金層４０とされているため、合金層４０における腐食およびこれに伴う不具合が抑制される。その結果、従来の半導体装置に比べて、腐食耐性の高い半導体装置となる。

（第２実施形態）
第２実施形態の半導体装置について、図６を参照して述べる。図６は、本実施形態の半導体装置におけるパッド２１とワイヤ３０との接合部分を拡大した拡大断面図であって、上記第１実施形態での図２中に示した領域Ｒ２に相当するものである。

本実施形態の半導体装置は、パッド２１が半導体チップ２０の一面２０ａから第１層２１１、バリア層５０、第２層２１２の順に積層された構成とされている点で上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。

パッド２１は、半導体チップ２０の一面２０ａ側から上方向に向かって第１層２１１、バリア層５０、第２層２１２の順に積層された構成とされると共に、これらの積層方向における厚みの合計が０．３μｍよりも大きくされている。

具体的には、パッド２１を薄くし過ぎると、パッド２１下に設けられた半導体チップ２０の図示しない回路配線などがワイヤ３０との接合時に破損するなどの不具合を生じることがあり、このような不具合を防ぐ必要がある。そこで、本実施形態の半導体装置では、パッド２１は、その積層方向における厚みが０．３μｍを超えるものとされている。

第１層２１１は、上記第１実施形態におけるパッド２１と同様に、ＡｌもしくはＡｌ合金によりなり、Ａｌを有する構成とされている。第１層２１１は、主にパッド２１全体の厚みを所定よりも厚く、例えば０．３μｍよりも厚くするために形成され、その厚みについては任意である。

バリア層５０は、第１層２１１上に設けられ、第２層２１２とワイヤ３０とが接合された際に第２層２１２に生じるＡｕＡｌ合金と第１層２１１のＡｌと接することを防ぐために形成され、例えばＴｉなどの金属材料によりなる。

バリア層５０は、言い換えると、第１層２１１を構成するＡｌが第２層２１２とワイヤ３０との合金層４０へ拡散することを抑制するバリアとしての役割を果たす。バリア層５０は、第２層２１２とワイヤ３０とのボンディングの際に破壊されることを防ぐために、積層方向における厚みが０．１μｍ以上とされることが好ましく、０．３μｍ以上とされることがより好ましい。

第２層２１２は、バリア層５０上に形成され、ワイヤ３０が接合される層であり、上記第１実施形態でのパッド２１と同様に、ＡｌもしくはＡｌ合金によりなり、Ａｌを有する構成とされている。第２層２１２は、ワイヤ３０と接合される部分に第２層２１２のＡｌとワイヤ３０のＡｕとによりなる合金層４０が形成されている。

第２層２１２は、上記第１実施形態におけるパッド２１と同様の理由により、積層方向における厚みが０．１μｍ〜０．３μｍの範囲内とされることが好ましい。

本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様に、パッド２１とワイヤ３０とが接合された半導体装置において、当該接合部に形成される合金層４０が、腐食耐性の高いＡｕ_４Ａｌ相４０１を主成分とする構成とされている。また、パッド２１は、その積層方向における厚みが０．３μｍを超えるものとされている。

これにより、ワイヤ接合部が腐食環境、特にヨウ素を含む腐食環境に晒された場合であっても、腐食耐性の高いＡｕ_４Ａｌ相４０１が支配的である合金層４０とされているため、合金層４０における腐食およびこれに伴う不具合が抑制される。また、パッド２１の厚みが０．３μｍよりも厚くされていることから、ワイヤ３０が接続される際に半導体チップ２０に形成される図示しない回路配線などの損傷などが抑制される。その結果、ワイヤ接合における回路配線などの損傷などを抑制しつつも、従来の半導体装置に比べて、腐食耐性の高い半導体装置となる。

（他の実施形態）
なお、上記した各実施形態に示した半導体装置は、本発明の半導体装置の一例を示したものであり、上記の各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

例えば、半導体チップ２０は、上記第１実施形態および上記第２実施形態のそれぞれの構成とされたパッド２１を備えたものとされていてもよい。具体的には、例えば、パッド２１は、その積層方向における厚みが薄くされても問題ない箇所については、上記第１実施形態の構成とされ、その積層方向における厚みを厚くする必要がある箇所については、上記第２実施形態の構成とされる。

上記各実施形態では、圧力センサとされた例について説明したが、これに限られず、上記各実施形態の半導体装置は、他の物理量センサとされていてもよい。

２０ 半導体チップ
２１ パッド
２１１ 下層
２１２ 上層
３０ ワイヤ
４０ 合金層
４０１ Ａｕ_４Ａｌ相
４０２ Ａｕ_５Ａｌ_２相
４０３ Ａｕ_２Ａｌ相
５０ バリア層

Claims (7)

1. 一面（２０ａ）を有し、前記一面上にＡｌを有する構成とされたパッド（２１）を備える半導体チップ（２０）と、
   Ａｕによりなり、前記パッドに接合されると共に、前記パッドに電気的に接続されるワイヤ（３０）と、を備え、
   前記パッドのうち前記パッドと前記ワイヤとが接合された接合部は、前記パッドのＡｌと前記ワイヤのＡｕとの合金層（４０）が形成されており、
   前記合金層は、腐食耐性のあるＡｕ_４Ａｌ相（４０１）を有する構成とされ、前記Ａｕ_４Ａｌ相が前記合金層の主成分とされている半導体装置。
2. 前記パッドの前記一面に対する法線方向における厚みは、０．１μｍ〜０．３μｍの範囲内とされている請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記パッドは、前記合金層下にバリア層（５０）が形成された構成とされている請求項１に記載の半導体装置。
4. 前記バリア層上に形成された前記合金層は、前記一面に対する法線方向において０．１μｍ〜０．３μｍの範囲内である請求項３に記載の半導体装置。
5. 前記Ａｕ_４Ａｌ相は、前記合金層全体に対する体積比率が９０％以上とされている請求項１ないし４のいずれか１つに記載の半導体装置。
6. 前記半導体チップは、印加された物理量に応じた信号を出力するセンサ素子である請求項１ないし５のいずれか１つに記載の半導体装置。
7. 前記半導体チップは、ヨウ素を含む腐食環境に晒された状態で使用され、
   前記Ａｕ_４Ａｌ相の腐食耐性は、ヨウ素に対する腐食耐性である請求項１ないし６のいずれか１つに記載の半導体装置。

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