JPS62136838A - 半導体装置 - Google Patents
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- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
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- H01L2224/85201—Compression bonding
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- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/14—Integrated circuits
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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、半導体装置に関し、特にICやトランジス
タなど、半導体チップ上の電極とリードとを金属ワイヤ
を用いて結線して構成される半導体装置に関するもので
ある。
タなど、半導体チップ上の電極とリードとを金属ワイヤ
を用いて結線して構成される半導体装置に関するもので
ある。
第3図は従来のこの種の半導体装置におけるワイヤボン
ディング方法を模式的に示したものである。図において
、■は金ワイヤ、2は半導体チップ、3は半導体チップ
2上に形成されたアルミ電極、4は恨めつき等の表面処
理が施された銅合金リード、5はボンディングツールで
あるキャピラリチップである。
ディング方法を模式的に示したものである。図において
、■は金ワイヤ、2は半導体チップ、3は半導体チップ
2上に形成されたアルミ電極、4は恨めつき等の表面処
理が施された銅合金リード、5はボンディングツールで
あるキャピラリチップである。
従来のワイヤボンディング方法では、金ワイヤ1の先端
をアーク入熱で溶融させ、これを凝固させてボール部1
aを形成し、このボール部1aをアルミ電極3にボール
ボンディングした後(第3図(al、 (b)参照)、
金ワイヤlの他端側をリード4にステッチボンディング
接合するようにしており(第3図(C)、 (d)参照
)、又ワイヤ1の接合には主として超音波併用熱圧着方
式が用いられている。
をアーク入熱で溶融させ、これを凝固させてボール部1
aを形成し、このボール部1aをアルミ電極3にボール
ボンディングした後(第3図(al、 (b)参照)、
金ワイヤlの他端側をリード4にステッチボンディング
接合するようにしており(第3図(C)、 (d)参照
)、又ワイヤ1の接合には主として超音波併用熱圧着方
式が用いられている。
またこの種の半導体装置においては、半導体チップ2と
アルミ電極3との密着性及びオーミックコンタクト性を
確保することが要求され、そのため従来は、半導体チッ
プ2上にアルミ電極を蒸着した後、これに450℃、3
0分程度の熱処理を施し、半導体チップ2とアルミ電極
3とを密着させるとともに、両者のオーミックコンタク
ト性を確保するようにしていた。
アルミ電極3との密着性及びオーミックコンタクト性を
確保することが要求され、そのため従来は、半導体チッ
プ2上にアルミ電極を蒸着した後、これに450℃、3
0分程度の熱処理を施し、半導体チップ2とアルミ電極
3とを密着させるとともに、両者のオーミックコンタク
ト性を確保するようにしていた。
以上のように従来のこの種の半導体装置においては、ボ
ンディング用金属ワイヤとして金ワイヤが使用されてい
るが、この場合コストが高くつくことと、半導体チップ
2上のアルミ電極3との接合部の長期信頼性が低いとい
う欠点があるため、金に代わる材料及びそのボンディン
グ技術が種々検討されている。
ンディング用金属ワイヤとして金ワイヤが使用されてい
るが、この場合コストが高くつくことと、半導体チップ
2上のアルミ電極3との接合部の長期信頼性が低いとい
う欠点があるため、金に代わる材料及びそのボンディン
グ技術が種々検討されている。
ここで材料原価低減及び素子の長期信頼性向上という観
点から、金属ワイヤを金から銅に代える場合について考
える。金属ワイヤを電極にボンディングする場合、良好
な接合状態を得るためには金属ワイヤの硬さと電極の硬
さとが近似しているのが望ましい。
点から、金属ワイヤを金から銅に代える場合について考
える。金属ワイヤを電極にボンディングする場合、良好
な接合状態を得るためには金属ワイヤの硬さと電極の硬
さとが近似しているのが望ましい。
しかるに一般の銅ワイヤの硬さはビッカース硬さでHv
60以上であるのに対し、従来の半導体チップ上のアル
ミ電極はその製造方法に起因して焼鈍軟化され、その硬
さはビッカース硬さでHv35〜40程度であり、従っ
て一般の銅ワイヤをそのまま従来のアルミ電極に接合し
ようとするとボンディング性が悪いという問題が生じ、
この問題を解消するため超音波出力を増大させると、第
4図に示されるように、アルミ電極3aが接合部周囲に
排斥されて銅ワイヤ10のボールloaが半導体チップ
2に当り、電極3及び半導体チ・ノブ2が損傷を受ける
おそれがある。
60以上であるのに対し、従来の半導体チップ上のアル
ミ電極はその製造方法に起因して焼鈍軟化され、その硬
さはビッカース硬さでHv35〜40程度であり、従っ
て一般の銅ワイヤをそのまま従来のアルミ電極に接合し
ようとするとボンディング性が悪いという問題が生じ、
この問題を解消するため超音波出力を増大させると、第
4図に示されるように、アルミ電極3aが接合部周囲に
排斥されて銅ワイヤ10のボールloaが半導体チップ
2に当り、電極3及び半導体チ・ノブ2が損傷を受ける
おそれがある。
この発明は、以上のような問題点を鑑み、電極及び半導
体チップが損傷を受けることなく、金属ワイヤと電極と
を良好に接合できる半導体装置を提供することを目的と
している。
体チップが損傷を受けることなく、金属ワイヤと電極と
を良好に接合できる半導体装置を提供することを目的と
している。
そこでこの発明は、半導体チップ上の電極とリードを金
属ワイヤを用いて結線してなる半導体装置において、電
極を下側電橋層、バリア層及び上側電極層からなる3N
構造とし、バリア層を電極層より硬くかつ拡散しにくい
材料を用いて形成したものである。
属ワイヤを用いて結線してなる半導体装置において、電
極を下側電橋層、バリア層及び上側電極層からなる3N
構造とし、バリア層を電極層より硬くかつ拡散しにくい
材料を用いて形成したものである。
この発明において、電極をバリア層を有する3層構造と
したことから、超音波振動によって上側電極層が接合部
外周に排斥されても、銅ワイヤのボールが半導体チップ
に当たることはな(、下側電極層が排斥されることもな
い。
したことから、超音波振動によって上側電極層が接合部
外周に排斥されても、銅ワイヤのボールが半導体チップ
に当たることはな(、下側電極層が排斥されることもな
い。
以下、本発明の実施例を図について説明する。
第1図及び第2図は本発明の一実施例による半導体装置
を示す0図において、第3図及び第4図と同一符号は同
図と同一のものを示し、10は銅ワイヤ、10aはボー
ル、13は下側電極層13a、バリア層13b及び上側
電極層13cによって構成された電極で、上記下側及び
上側の両電極層13a、13cはアルミニウムを用いて
形成され、上記バリア層13bは電極Ji13a、13
cより硬くかつ拡散しにくい材料であるクロムを用いて
形成されている。ここでバリア層13bを拡散しにくい
材料としたのは、電極13のアルミニウムあるいは銅ワ
イヤ10のボール10aと反応して金属間化合物層を生
成しないようにするためである。
を示す0図において、第3図及び第4図と同一符号は同
図と同一のものを示し、10は銅ワイヤ、10aはボー
ル、13は下側電極層13a、バリア層13b及び上側
電極層13cによって構成された電極で、上記下側及び
上側の両電極層13a、13cはアルミニウムを用いて
形成され、上記バリア層13bは電極Ji13a、13
cより硬くかつ拡散しにくい材料であるクロムを用いて
形成されている。ここでバリア層13bを拡散しにくい
材料としたのは、電極13のアルミニウムあるいは銅ワ
イヤ10のボール10aと反応して金属間化合物層を生
成しないようにするためである。
次に作用効果について説明する。
本装置を製造する場合、まず半導体チップ2上に蒸着法
によってアルミニウム膜を蒸着して下側電極層13aを
形成し、該下側電極層13a上にこれも蒸着法によって
クロム膜を蒸着してバリア層13bを形成し、さらに該
バリア層13b上に蒸着法によってアルミニウム膜を蒸
着して上側電極層13cを形成し、こうして3層構造の
電極13が形成されると、後は従来と同様のワイヤボン
ディング方法によって、即ちキャピラリチップ5を用い
かつ超音波振動によって半導体チップ2上の電極13に
銅ワイヤ10のボール10aをボールボンディングする
とともに、リード4に銅ワイヤ1の他端側をステッチボ
ンディングする。
によってアルミニウム膜を蒸着して下側電極層13aを
形成し、該下側電極層13a上にこれも蒸着法によって
クロム膜を蒸着してバリア層13bを形成し、さらに該
バリア層13b上に蒸着法によってアルミニウム膜を蒸
着して上側電極層13cを形成し、こうして3層構造の
電極13が形成されると、後は従来と同様のワイヤボン
ディング方法によって、即ちキャピラリチップ5を用い
かつ超音波振動によって半導体チップ2上の電極13に
銅ワイヤ10のボール10aをボールボンディングする
とともに、リード4に銅ワイヤ1の他端側をステッチボ
ンディングする。
以上のような本実施例の装置では、半導体チップの電極
をバリア層を有する3層構造としたので、超音波振動に
よって上側電極層が接合部周囲に排斥されてもボールは
バリア層に当たり、ボールが半導体チップに当たること
はなく、半導体チップの損傷を防止でき、又下側電極層
が接合部外周に排斥されることはなく、電極の損傷を防
止できる。
をバリア層を有する3層構造としたので、超音波振動に
よって上側電極層が接合部周囲に排斥されてもボールは
バリア層に当たり、ボールが半導体チップに当たること
はなく、半導体チップの損傷を防止でき、又下側電極層
が接合部外周に排斥されることはなく、電極の損傷を防
止できる。
また本装置では、電極及び半導体チップの損傷を防止で
きるようにしたので、比較的大きな超音波出力でもって
ポールボンディングを行なうことができ、銅ワイヤと電
極とを良好に接合でき、その結実現在ワイヤボンディン
グに用いられている金ワイヤに代えて、低廉な銅ワイヤ
の使用が可能となり、大幅な材料原価低減及び接合部の
長期信転性向上が実現できる。
きるようにしたので、比較的大きな超音波出力でもって
ポールボンディングを行なうことができ、銅ワイヤと電
極とを良好に接合でき、その結実現在ワイヤボンディン
グに用いられている金ワイヤに代えて、低廉な銅ワイヤ
の使用が可能となり、大幅な材料原価低減及び接合部の
長期信転性向上が実現できる。
なお上記実施例では金属ワイヤとして鯛ワイヤを用いた
場合について説明したが、この金属ワイヤの材料はパラ
ジウム、アルミニウム、銀あるいはこれらの低元素添加
合金、又は低元素添加鋼合金であってもよい。また電極
のバリア層はクロム以外であってもよく、いずれにして
も電極層より硬くかつ拡散しにくい材料を用いて形成す
ればよい。
場合について説明したが、この金属ワイヤの材料はパラ
ジウム、アルミニウム、銀あるいはこれらの低元素添加
合金、又は低元素添加鋼合金であってもよい。また電極
のバリア層はクロム以外であってもよく、いずれにして
も電極層より硬くかつ拡散しにくい材料を用いて形成す
ればよい。
以上のように本発明によれば、半導体チップ上の電極と
リードを金属ワイヤを用いて結線してなる半導体装置に
おいて、電極を下側電極層、バリア層及び上側電極層か
らなる3層構造とし、バリア層を電極層より硬くかつ拡
散しに(い材料を用いて形成したので、電極及び半導体
チップが損傷を受けることなく、金属ワイヤと電極とを
良好に接合でき、金ワイヤに代えて低廉な金属ワイヤの
使用が可能になるという効果がある。
リードを金属ワイヤを用いて結線してなる半導体装置に
おいて、電極を下側電極層、バリア層及び上側電極層か
らなる3層構造とし、バリア層を電極層より硬くかつ拡
散しに(い材料を用いて形成したので、電極及び半導体
チップが損傷を受けることなく、金属ワイヤと電極とを
良好に接合でき、金ワイヤに代えて低廉な金属ワイヤの
使用が可能になるという効果がある。
第1図は本発明の一実施例による半導体装置の構成図、
第2図は上記装置の要部構成図、第3図(al〜(d)
は各々ワイヤボンディング方法を示す模式図、第4図は
発明が解決しようとする問題点を説明するための図であ
る。 2・・・半導体チップ、4・・・リード、lO・・・銅
ワイヤ(金属ワイヤ)、13・・・電極、13a・・・
下側電極層、13b・・・バリア層、13C・・・上側
電極層。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
第2図は上記装置の要部構成図、第3図(al〜(d)
は各々ワイヤボンディング方法を示す模式図、第4図は
発明が解決しようとする問題点を説明するための図であ
る。 2・・・半導体チップ、4・・・リード、lO・・・銅
ワイヤ(金属ワイヤ)、13・・・電極、13a・・・
下側電極層、13b・・・バリア層、13C・・・上側
電極層。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (1)
- (1)半導体チップ上の電極とリードとを金属ワイヤを
用いて結線してなる半導体装置において、上記電極を、
下側電極層及び上側電極層と、該両電極層間に介設され
該両電極層より硬くかつ拡散しにくい材料を用いて形成
されたバリア層とによって構成したことを特徴とする半
導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60278649A JPS62136838A (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60278649A JPS62136838A (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62136838A true JPS62136838A (ja) | 1987-06-19 |
Family
ID=17600218
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60278649A Pending JPS62136838A (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62136838A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63148646A (ja) * | 1986-12-12 | 1988-06-21 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
US5994212A (en) * | 1996-07-15 | 1999-11-30 | Matsushita Electronics Corporation | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5771139A (en) * | 1980-10-20 | 1982-05-01 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device |
JPS58192337A (ja) * | 1982-05-07 | 1983-11-09 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
-
1985
- 1985-12-10 JP JP60278649A patent/JPS62136838A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5771139A (en) * | 1980-10-20 | 1982-05-01 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device |
JPS58192337A (ja) * | 1982-05-07 | 1983-11-09 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63148646A (ja) * | 1986-12-12 | 1988-06-21 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
US5994212A (en) * | 1996-07-15 | 1999-11-30 | Matsushita Electronics Corporation | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
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