JPS6132444A - 集積回路装置 - Google Patents
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- JPS6132444A JPS6132444A JP15372084A JP15372084A JPS6132444A JP S6132444 A JPS6132444 A JP S6132444A JP 15372084 A JP15372084 A JP 15372084A JP 15372084 A JP15372084 A JP 15372084A JP S6132444 A JPS6132444 A JP S6132444A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、半導体基板の素子間又は素子内を接続する金
属配線帯をアルミニウム合金で形成する耐食性に優れた
集積回路装置に関するものである。
属配線帯をアルミニウム合金で形成する耐食性に優れた
集積回路装置に関するものである。
従来、プラスチックパッケージによる半導体装置におい
ては、素子間あるいは素子内の金属配線帯がアルミニウ
ム細線や、アルミニウム膜で形成されているのが一般的
である。
ては、素子間あるいは素子内の金属配線帯がアルミニウ
ム細線や、アルミニウム膜で形成されているのが一般的
である。
このようなアルミニウム製の配線帯では、樹脂等で封止
されるため、使用中に腐食を生じることが問題となって
いる。
されるため、使用中に腐食を生じることが問題となって
いる。
そこで、金桐配線帯の腐食を防止するため、２〜３種の
アルミニウム合金が提案されている。
アルミニウム合金が提案されている。
Ａｔ−Ｃｕ合金は特開昭５６−１６６４７号公報に示す
ように、半導体の素子間のＡ４細線として開発されてい
るが、プラスチックパッケージに対する耐食性の向上が
認められていない。
ように、半導体の素子間のＡ４細線として開発されてい
るが、プラスチックパッケージに対する耐食性の向上が
認められていない。
また、Ａｔ−Ｍｒ１合金は特開昭５１−１４２９８８号
公報に示すように、Ａｔ膜用として開発されるものであ
るが、ＡｔあるいはＡｕワイヤとの接合性（ボンダビリ
ティともいう）が悪いという欠点を有している。
公報に示すように、Ａｔ膜用として開発されるものであ
るが、ＡｔあるいはＡｕワイヤとの接合性（ボンダビリ
ティともいう）が悪いという欠点を有している。
さらには、Ａ４よりイオン化傾向の小さい金属を含有す
るアルミニウム合金は、特開昭５７−１２４１号公報に
開示されており、Ａｔよりイオン化傾向の小さい金属と
して実施例中に銀、パラジウム、金、プラチナを挙げて
いる。しかしながら、このアルミニウム合金は、銀、パ
ラジウム、金、プラチナを重量比にてｏ、ｉｎ以上含有
するため、結晶粒界に析出物が偏析し、ＰＣＴ（プレツ
シ、フッカテストという。）で腐食されるという問題点
を有していた。
るアルミニウム合金は、特開昭５７−１２４１号公報に
開示されており、Ａｔよりイオン化傾向の小さい金属と
して実施例中に銀、パラジウム、金、プラチナを挙げて
いる。しかしながら、このアルミニウム合金は、銀、パ
ラジウム、金、プラチナを重量比にてｏ、ｉｎ以上含有
するため、結晶粒界に析出物が偏析し、ＰＣＴ（プレツ
シ、フッカテストという。）で腐食されるという問題点
を有していた。
本発明の目的は、ボンダビリティが優れかつプラスチッ
クモールドすなわちエポキシ樹脂による封止状態でも高
耐食性を示すＡｔ合金を金属配線帯に用いた集積回路装
置を提供することにある。
クモールドすなわちエポキシ樹脂による封止状態でも高
耐食性を示すＡｔ合金を金属配線帯に用いた集積回路装
置を提供することにある。
本発明は、耐食性に優れた集積回路装置を提供するにあ
り、集積回路中の能動素子及び受動素子の少なくとも一
方を形成する半導体の素子間又は素子内の金属配線帯が
貴金属の郡から選ばれる１１１あるいは２種以上を含有
するアルミニウム合金から形成されていることを特徴と
している。この貴金属の例示としてはパラジウム、プラ
チナを挙げることができる。特に、貴金属は粒内あるい
は粒界に固溶してアルミニウムとの金属間化合物を形成
しないことが重要である。たとえ、金属間化合物を形成
しても、その金属間化合物の粒径が０．３μｍ以下であ
って、粒内あるいは粒界に均一に分散析出していれば、
同一の目的を達することができる。
り、集積回路中の能動素子及び受動素子の少なくとも一
方を形成する半導体の素子間又は素子内の金属配線帯が
貴金属の郡から選ばれる１１１あるいは２種以上を含有
するアルミニウム合金から形成されていることを特徴と
している。この貴金属の例示としてはパラジウム、プラ
チナを挙げることができる。特に、貴金属は粒内あるい
は粒界に固溶してアルミニウムとの金属間化合物を形成
しないことが重要である。たとえ、金属間化合物を形成
しても、その金属間化合物の粒径が０．３μｍ以下であ
って、粒内あるいは粒界に均一に分散析出していれば、
同一の目的を達することができる。
集積回路装置におけるアルミニウム配線帯は、特に樹脂
中に含まれる塩素イオンにより腐食を受ける。
中に含まれる塩素イオンにより腐食を受ける。
そこで、本発明者らは、ＡｔにＡ／、より水素過電圧が
小さい金属を含有させることにより腐食を防止すること
ができることを見出して本発明をするに至った。また、
本発明に係るＡ／、合金は、純アルミニウムの表面酸化
被膜の厚と同等の表面酸化被膜を有するため金線、ある
いはＡ／、線とのボンダビリティも純Ａｔ膜のボンダビ
リティと同程度のものが得られる。
小さい金属を含有させることにより腐食を防止すること
ができることを見出して本発明をするに至った。また、
本発明に係るＡ／、合金は、純アルミニウムの表面酸化
被膜の厚と同等の表面酸化被膜を有するため金線、ある
いはＡ／、線とのボンダビリティも純Ａｔ膜のボンダビ
リティと同程度のものが得られる。
アルミニウム配線（純アルミニウムおよびアルミニウム
合金によるものを含む）を用いた半導体装置では配線の
腐食とこれＫよる断線が生じ易いことが指摘されている
。特に樹脂封止型の半導体装置ではアルミニウム配線の
腐食による故障が発生し易い。この問題は半導体装置の
信頼性における重要な問題となっている。アルミニウム
配線の腐食はＰＯＴ （プレッシャ、フッカテスト、１
２１Ｃ５２気圧、飽和水魚気中放置試験）等の加速寿命
試験で再現することができ、その腐食形態は結晶粒界で
生じている。
合金によるものを含む）を用いた半導体装置では配線の
腐食とこれＫよる断線が生じ易いことが指摘されている
。特に樹脂封止型の半導体装置ではアルミニウム配線の
腐食による故障が発生し易い。この問題は半導体装置の
信頼性における重要な問題となっている。アルミニウム
配線の腐食はＰＯＴ （プレッシャ、フッカテスト、１
２１Ｃ５２気圧、飽和水魚気中放置試験）等の加速寿命
試験で再現することができ、その腐食形態は結晶粒界で
生じている。
このような純アルミニウム配線における粒界腐食は次の
（１）〜（ＩＤのメカニズムによって進行する。
（１）〜（ＩＤのメカニズムによって進行する。
（Ｉ）ＰＣＴ雰囲気下におけるＡｔ中への原子状水素Ｈ
＋の侵入。
＋の侵入。
（Ｉ） 原子状水素の拡散と粒界における水素Ｈ２の
析出。
析出。
［相］ 析出した水素Ｈ３の圧力による粒界破壊。
本発明は、上記粒界腐食のメカニズムにおいて、Ａ／、
合金中に固溶しているパラジウム、プラチナ等の貴金属
に原子状水素Ｈ＋を接触させ、パラジウム、プラチナの
触媒作用により原子状水素Ｈ１が粒界に拡散集中する前
に水素Ｈ！に還元し、水素Ｈ３の圧力による粒界破壊を
防止するようにしたものである。
合金中に固溶しているパラジウム、プラチナ等の貴金属
に原子状水素Ｈ＋を接触させ、パラジウム、プラチナの
触媒作用により原子状水素Ｈ１が粒界に拡散集中する前
に水素Ｈ！に還元し、水素Ｈ３の圧力による粒界破壊を
防止するようにしたものである。
第１表は、ｋｌ基に、８１ ； Ｐ ｄ） ＡｕＳＡｇ
１ｐｔおよびＭｇを添加した場合のＰＣＴ粒界腐食の開
始時間を純Ａｔを１とした規格化値で現わしたものであ
る。表から、パラジウム、プラチナを含有するアルミニ
ウム合金は粒界腐食が生じない。
１ｐｔおよびＭｇを添加した場合のＰＣＴ粒界腐食の開
始時間を純Ａｔを１とした規格化値で現わしたものであ
る。表から、パラジウム、プラチナを含有するアルミニ
ウム合金は粒界腐食が生じない。
特にパラジウムは０．００１％以上添加すれば粒界腐食
を防止するのに有効である。
を防止するのに有効である。
第１表
第１図および第２図はポテンシオスタットを用いてアル
ミ合金中のパラジウムおよびプラチナの添加量と年間自
然腐食量との関係を示す線図である。
ミ合金中のパラジウムおよびプラチナの添加量と年間自
然腐食量との関係を示す線図である。
図から、年間自然腐食を抑制するには、パラジウム、プ
ラチナの添加量をｏ、ｏｏｉ〜ｏ、ｏｓｓの範囲に限定
することが好ましい。ｏ、ｏｏｉ％以下の添加では年間
自然腐食量を減少させる効果が小さく、一方０．１チを
越えると、かえって年間自然腐食量が増加する傾向を示
す。
ラチナの添加量をｏ、ｏｏｉ〜ｏ、ｏｓｓの範囲に限定
することが好ましい。ｏ、ｏｏｉ％以下の添加では年間
自然腐食量を減少させる効果が小さく、一方０．１チを
越えると、かえって年間自然腐食量が増加する傾向を示
す。
さらに、第２表はＡｔ基中のｐｄ添加量とＰＣＴ。
塩水浸セキ試験におけるピッティング発生時間（純Ａ／
、を１とした規格値）を示すが、０．１％以上の添加量
では、ピッティングを生ずる可能性を有している。
、を１とした規格値）を示すが、０．１％以上の添加量
では、ピッティングを生ずる可能性を有している。
第２表
次に、Ｐｄを含有するＡｔ合金における組織特に析出物
の形態と耐食性の関係を透過電子顕微鏡を用いて観察し
た。
の形態と耐食性の関係を透過電子顕微鏡を用いて観察し
た。
第３表は透過電子顕微鏡観察の結果を耐ＰＣＴ特性と対
比したものである。
比したものである。
表から、Ｐｄ濃度が０．０７ｗｔ％未満では析出物が生
成されず、純Ａｔに比べて耐ＰＣＴ特性が著しく向上す
る。
成されず、純Ａｔに比べて耐ＰＣＴ特性が著しく向上す
る。
一方、Ｐｄ濃度が０．１ ｗ ｔ％以上を越えると、０
．３μｍ以上の析出物が生成して、耐食性が悪化し、特
にピッティングが発生するようになる。
．３μｍ以上の析出物が生成して、耐食性が悪化し、特
にピッティングが発生するようになる。
そこで本発明では、所望の耐食性を確保するためＡｔ合
金中にＰｄを完全に固溶させるか、あるいは０．３μｍ
以下の粒径で析出物を粒内あるいは粒界に均一に分散さ
せることが必要である。
金中にＰｄを完全に固溶させるか、あるいは０．３μｍ
以下の粒径で析出物を粒内あるいは粒界に均一に分散さ
せることが必要である。
なお、プラチナを添加する場合にも同様のことがいえる
。
。
したがって、本発明におけるＡｔ合金あるいはＡ／、合
金膜の耐食性はＰＣＴ、塩水浸セキ試験、ポテンシオス
タットを用いる年間自然腐食量の推定等から十分に改善
されることがわかる。
金膜の耐食性はＰＣＴ、塩水浸セキ試験、ポテンシオス
タットを用いる年間自然腐食量の推定等から十分に改善
されることがわかる。
次に、パラジウムが添加されたボンディングワイヤの耐
食性について次に述べる。直径３０μｍのＡｔ合金ワイ
ヤをＰＣＴ後、引張試験をしてその引張強度によって腐
食の有無を評価した。Ａ４−１．５％Ｍｇの直径３０μ
ｍのボンディングワイヤに０．０５ ％パラジウムを添
加しＰＣＴでの耐食性を引張強度で評価した結果を第３
図に示す。この結果、０．０５％パラジウムの添加によ
ってＰＣｒ２００時間では腐食が発生しない事が分かっ
た。
食性について次に述べる。直径３０μｍのＡｔ合金ワイ
ヤをＰＣＴ後、引張試験をしてその引張強度によって腐
食の有無を評価した。Ａ４−１．５％Ｍｇの直径３０μ
ｍのボンディングワイヤに０．０５ ％パラジウムを添
加しＰＣＴでの耐食性を引張強度で評価した結果を第３
図に示す。この結果、０．０５％パラジウムの添加によ
ってＰＣｒ２００時間では腐食が発生しない事が分かっ
た。
ここでパラジウムを添加するＡ／１．合金ワイヤとして
Ａｔ−１，５Ｍｇワイヤを選んだ理由は、Ｓｉペレット
上のＡ／、膜とＡｔポールボンディングをする察、純Ａ
ｔワイヤでは軟らか過ぎてＡ／１．膜との接合ができな
いためである。すなわちＡｔに１．５％Ｍｇを添加する
ととＫよってＡｔボールボンディングが可能な程度にポ
ールを硬くすることができるためである。
Ａｔ−１，５Ｍｇワイヤを選んだ理由は、Ｓｉペレット
上のＡ／、膜とＡｔポールボンディングをする察、純Ａ
ｔワイヤでは軟らか過ぎてＡ／１．膜との接合ができな
いためである。すなわちＡｔに１．５％Ｍｇを添加する
ととＫよってＡｔボールボンディングが可能な程度にポ
ールを硬くすることができるためである。
次にＡｔ嘆にパラジウムを添加した時のＡ／１．合金膜
と金線とのポールボンディングにおける熱圧着性の結果
を示す。
と金線とのポールボンディングにおける熱圧着性の結果
を示す。
第４図はポールボンディングの際に不圧着率に及はすＡ
／、合金中のパラジウム量を示す線図である。図から明
らかなように、Ａｔ合金膜中のパラジウム濃度が０．１
重量−を越えるとＡｔ合金膜と金線のポールポンディン
グ部が不圧着となる。この原因を透過電子顕微鏡により
調べたところ、Ａ／、合金膜中のパラジウム濃度が０．
１重量％を超えると細結晶が阻害され膜硬度が高くなる
ため不圧着になることがわかった。
／、合金中のパラジウム量を示す線図である。図から明
らかなように、Ａｔ合金膜中のパラジウム濃度が０．１
重量−を越えるとＡｔ合金膜と金線のポールポンディン
グ部が不圧着となる。この原因を透過電子顕微鏡により
調べたところ、Ａ／、合金膜中のパラジウム濃度が０．
１重量％を超えると細結晶が阻害され膜硬度が高くなる
ため不圧着になることがわかった。
本発明による樹脂モールド集積回路装置のＴＥ）Ｇ（’
ｌ’ｅｓｔ 、ｉ：］ｅｍｅｎｔ （）ｒｏｕｐ）を作
製し、ＰＣＴによって耐湿性を評価した。
ｌ’ｅｓｔ 、ｉ：］ｅｍｅｎｔ （）ｒｏｕｐ）を作
製し、ＰＣＴによって耐湿性を評価した。
第５図は本発明の一実施例である集積回路装置の概略断
面図である。集積回路装置は、図に示すように、リード
フレーム６の中央部上面に８！チツプ１が載置され、Ｓ
ｉチップの上にＣＶＤ法によりＰ８Ｇ膜２を形成し、さ
らにＰＳＧＳ２Ｏ２部にスパッタ法により配線導体４を
積層した後、配線体４を保護膜３で被着されて構成され
、リードクレーム６の平面周辺部に配設されたアルミニ
ウム合金膜７．７と配線導体４とはワイヤ（アルミニウ
ム線）５を介して接続されて構成されている。
面図である。集積回路装置は、図に示すように、リード
フレーム６の中央部上面に８！チツプ１が載置され、Ｓ
ｉチップの上にＣＶＤ法によりＰ８Ｇ膜２を形成し、さ
らにＰＳＧＳ２Ｏ２部にスパッタ法により配線導体４を
積層した後、配線体４を保護膜３で被着されて構成され
、リードクレーム６の平面周辺部に配設されたアルミニ
ウム合金膜７．７と配線導体４とはワイヤ（アルミニウ
ム線）５を介して接続されて構成されている。
その構成をリードフレーム上のＡ／、膜７はイオンブレ
ーティング法で、Ｓｌチップ上のＡ／１．配線膜４はス
パッタ法で作製した。リードクレーム上のＡｔ膜は膜厚
５μｍ、Ｓｉチップ上のＡ／、配線膜は膜厚０．８μｍ
、ポンディングワイヤは直径ｊＯμｍのＡｔ線を使用し
、モールドは従来のエポキシ樹脂によって行なった。Ｔ
ＥＧが腐食断線に至るまでの時間を表４に示す。ＴＥＧ
でのＰＯ！Ｉ’結果、最も高い耐湿性を示したのは、Ａ
ｔ膜あるいはＡｔワイヤ忙０．０５重量％パラジウムを
添加して作製したＴＥＧで、逆に最も低い耐湿性が低か
ったのが純Ａｔ膜とＡ／−−１，５重量１Ｍｇワイヤの
組合せであった。
ーティング法で、Ｓｌチップ上のＡ／１．配線膜４はス
パッタ法で作製した。リードクレーム上のＡｔ膜は膜厚
５μｍ、Ｓｉチップ上のＡ／、配線膜は膜厚０．８μｍ
、ポンディングワイヤは直径ｊＯμｍのＡｔ線を使用し
、モールドは従来のエポキシ樹脂によって行なった。Ｔ
ＥＧが腐食断線に至るまでの時間を表４に示す。ＴＥＧ
でのＰＯ！Ｉ’結果、最も高い耐湿性を示したのは、Ａ
ｔ膜あるいはＡｔワイヤ忙０．０５重量％パラジウムを
添加して作製したＴＥＧで、逆に最も低い耐湿性が低か
ったのが純Ａｔ膜とＡ／−−１，５重量１Ｍｇワイヤの
組合せであった。
以上のように、本発明によれば、ポンダビリティが優れ
、かつ塩素イオンあるいは高温蒸気に対する高耐食性を
有する樹脂封止型の集積回路装置を提供することができ
るという大きな効果を有する。
、かつ塩素イオンあるいは高温蒸気に対する高耐食性を
有する樹脂封止型の集積回路装置を提供することができ
るという大きな効果を有する。
第１図は本発明におけるアルミニウム中のパラジウム添
加量とアルミニウム合金の年間自然腐食量との関係を示
す図、第２図は第１図と同じくプラチナ添加量と年間自
然腐食量との関係を示す図、第３図は本発明によるアル
ミニウムワイヤの引張強度とＰＣＴ時間の関係を示す図
、第４図はアルミニウム膜中のパラジウム添加量とその
アルミ膜と金線とのポールボンディング部の不圧着率の
関係を示す図、第５図は本発明の一実施例における半導
体装置を示す概略断面図である。 １・・・８ｉチツプ、２・・・ＰＩ９Ｇ膜、３・・・保
護膜、４・・・配線導体（アルミニウム合金膜″）Ｘ
５・・・ワイヤ、６・・・リードフレーム、７・・・ア
ルミニウム合金膜、８・・・エポキシ樹脂。
加量とアルミニウム合金の年間自然腐食量との関係を示
す図、第２図は第１図と同じくプラチナ添加量と年間自
然腐食量との関係を示す図、第３図は本発明によるアル
ミニウムワイヤの引張強度とＰＣＴ時間の関係を示す図
、第４図はアルミニウム膜中のパラジウム添加量とその
アルミ膜と金線とのポールボンディング部の不圧着率の
関係を示す図、第５図は本発明の一実施例における半導
体装置を示す概略断面図である。 １・・・８ｉチツプ、２・・・ＰＩ９Ｇ膜、３・・・保
護膜、４・・・配線導体（アルミニウム合金膜″）Ｘ
５・・・ワイヤ、６・・・リードフレーム、７・・・ア
ルミニウム合金膜、８・・・エポキシ樹脂。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、能動素子及び受動素子の少なくとも一方を形成する
半導体の素子間又は素子内の金属配線帯が貴金属の郡か
ら選ばれる１種あるいは２種以上を含有するアルミニウ
ム合金からなることを特徴とする集積回路装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記アルミニウム
合金に含有する貴金属は、パラジウム、プラチナのうち
１種あるいは２種以上であることを特徴とする集積回路
装置。 ３、特許請求の範囲第１項および第２項において前記ア
ルミニウム合金に含有する貴金属は粒内あるいは粒界に
固溶して、アルミニウムとの金属間化合物を形成しない
か、あるいは０．３μｍ以下の粒径の金属間化合物を粒
内あるいは粒界に均一に分散析出することを特徴とする
集積回路装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15372084A JPS6132444A (ja) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | 集積回路装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15372084A JPS6132444A (ja) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | 集積回路装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6132444A true JPS6132444A (ja) | 1986-02-15 |
Family
ID=15568626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15372084A Pending JPS6132444A (ja) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | 集積回路装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6132444A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0249256A2 (en) * | 1986-04-14 | 1987-12-16 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | A semiconductor device with an aluminium interconnect layer containing a small percentage of vanadium |
| US5846877A (en) * | 1995-05-27 | 1998-12-08 | Lg Semicon Co., Ltd. | Method for fabricating an Al-Ge alloy wiring of semiconductor device |
| CN104164591A (zh) * | 2013-05-15 | 2014-11-26 | 田中电子工业株式会社 | 耐腐蚀性铝合金接合线 |
| WO2022168787A1 (ja) | 2021-02-05 | 2022-08-11 | 日鉄マイクロメタル株式会社 | 半導体装置用Ａｌボンディングワイヤ |
| WO2022168789A1 (ja) * | 2021-02-05 | 2022-08-11 | 日鉄マイクロメタル株式会社 | Ａｌ配線材 |
Citations (2)
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-
1984
- 1984-07-24 JP JP15372084A patent/JPS6132444A/ja active Pending
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