JP7146719B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
板と、前記第1電極と前記第2電極とを接続するボンディングワイヤとを備える半導体装置において、前記ボンディングワイヤは、純度が99.999質量%以上の銅からなり、前記第1電極及び前記第2電極のいずれか一方にフリーエアボールを圧着して形成された1次接合部と、他方に前記ボンディングワイヤの外周面を圧着して形成された2次接合部と、前記1次接合部と前記2次接合部との間に設けられたワイヤ本体部とを備え、前記ワイヤ本体部における銅結晶の平均粒径R1に対する前記2次接合部における銅結晶の平均粒径R2の比率(R2/R1)が0.8以上であるものである。
図1に例示する本実施形態の半導体装置Pは、例えば、パワーIC、LSI、トランジスタ、BGA(Ball Grid Array package)、QFN(Quad Flat Nonlead package)、LED(発光ダイオード)等のように、半導体素子1の第1電極10と回路配線基板(リードフレーム、セラミック基板、プリント基板等)2の第2電極11とが、ボンディングワイヤWを用いたボールボンディング法によって接続されたものである。なお、半導体装置Pは、望ましい形態として、ボンディングワイヤWで接続された第1電極10及び第2電極11とともに半導体素子1が樹脂3で封止されている。
上記したボンディングワイヤWは、純度99.999質量%以上の銅からなり、不純物として種々の元素を含有してもよい。例えば、リン(P)、硫黄(S)、鉄(Fe)、銀(Ag)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ナトリウム(Na)、アルミニウム(Al)、ケイ素(Si)、アンチモン(Sb)、ヒ素(As)及びビスマス(Bi)等を不純物として含有してもよい。ただし、リン、硫黄、鉄及び銀は、耐熱衝撃性への影響が大きいため含有量が制御されている。
次に、第1電極10と第2電極11の接続に用いるボンディングワイヤWの製造方法の一例を説明する。
上記した本実施形態の半導体装置Pでは、ボンディングワイヤWのワイヤ本体部16における銅結晶の平均粒径R1に対する2次接合部14における銅結晶の平均粒径R2の比率ρが0.8以上であり、大きな加工を受ける2次接合部14と、加工を受けない部分及び低い加工を受けた部分からなるワイヤ本体部16とで銅結晶の粒径の差が小さい。そのため、周囲温度の変化によってボンディングワイヤWに負荷がかかっても、その負荷をワイヤの広い範囲に分散することができ破断を防ぐことができ、耐熱衝撃性を良好にすることができる。
(a)熱サイクル試験
樹脂封止を行った半導体装置を市販の熱サイクル試験装置を用いて評価した。温度履歴は-60℃で30分間保持した後、150℃まで昇温しこの温度で30分間保持する。これを1サイクルとして、1サイクル終了毎にボンディングワイヤWの破断がないかどうか電気的測定を行い、破断した時のサイクル数を計測した。
(b)銅結晶の平均粒径の比率ρ
得られた半導体装置について、ボンディングワイヤを2次接合部近傍で長手方向(ワイヤが延びる方向)に沿って切断し、その切断面を走査型電子顕微鏡で観察した。
そして、平均粒径R2を平均粒径R1で除して比率ρを算出した。
Claims (3)
- 第1電極を有する半導体素子と、第2電極を有する基板と、前記第1電極と前記第2電極とを接続するボンディングワイヤとを備える半導体装置において、
前記ボンディングワイヤは、純度が99.999質量%以上の銅からなり、前記第1電極及び前記第2電極のいずれか一方にフリーエアボールが圧着されてなる1次接合部と、他方に接着された2次接合部と、前記1次接合部と前記2次接合部との間に設けられたワイヤ本体部とを備え、
前記ワイヤ本体部における銅結晶の平均粒径R1に対する前記2次接合部における銅結晶の平均粒径R2の比率(R2/R1)が0.8以上である半導体装置。 - 前記ボンディングワイヤが、リン、硫黄及び鉄の含有量の合計が0.05質量ppm未満であり、リン、硫黄、鉄及び銀の含有量の合計が0.30質量ppm未満である、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記ボンディングワイヤが、リン、硫黄及び鉄の含有量の合計が0.03質量ppm未満であり、リン、硫黄、鉄及び銀の含有量の合計が0.25質量ppm未満である、請求項2に記載の半導体装置。
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