WO2005124850A1 - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

細 書

導体 および半導体 置の

術分野

０００1 、Pb( )フ の 用 て 続 れた ウ 続部を有 する ワ 導体 置を含む 導体 術に関する。

０００2 来の ワ 導体 置を図 示す。 ワ 導体 aが ド ム2上 に、はんだ3に ウン 続される。ワイヤ 4で ド5 の ンディング 、 ポキ 系 6で ドされる。はんだ3には、 Pbは びこれにAg やCuを 加した ( )が29０C 上のはんだが用 られて る。 ０００3 ワイヤ ボンディ グ 程では最高28０ になる場合がある。また、 ワ 導体 置を基 に表面 ほんだ 続する際に、今後 に使用 れる n Ag C 系Pbフ ほんだの 22０ 高 、 フ 続の際に最高26０ まで加熱 れるこ が 定 れる。ワイヤ ボンディ グ フ 時に、ほんだ3が しな に、融点が28０ りも高 ほんだ、すなわち前述の Pbはんだが使用 れて る。

０００4 ワイヤ ボンディ グ時にはんだ3が すると、ワイヤ ボンディ が不可能 となる。 ワ 導体 a ドフ ム2のほんだ 続部 、 ポキ 系 6 で ド れて るが、 フ 時に、内部のほんだ3が する 、 2に 示す に、 体積 張に 、フラッ 言 て、 ポキ 系 6 ド ム2の 面 ら 部のはんだ3が漏れ出すこ がある。 れ出さな までも、 れ出そ 作用し、その 果、 にはんだ3の中に大きなボイドが形成され 良品 なる。

０００5 タイ ウン のはんだ 、 ワ 導体 aを ド ム2に単 に固定するだけの 味合 を持 ものではな 、 ワ 導体 aの熱を ド ム2側に逃がす しての 能を有して る。そのため、上記の 、はんだ 3の ボイド等が形成される 、接合 を介しての熱の放 十分に行え な なり、 ワ 導体 aの 化が生ずる。

０００6 EUの oH ( ・ 子機器に使われる有害物質の )の2００6 7 1 日の施行の 定に伴 、 板 の のほんだのPbフ 化が、 n Ag C 系Pb フ は を中心に急速に進んで る。

０００7 方、従来、高Pbは を使用して る ウン 続に関しては、このほんだに 代わるPbフリ ほんだの 術的な解が見 て な こと ら、前述の 制の 象 らも 外 れて る。し し、このほんだに関しても 減の 点 らほ、 Pb するこ が望まし 。

０００8 、 るタイ ウン 続部で使用するPb はんだには、前述の 、ワイ ヤ ボンディング 、基 装の 時に再 しな 高 点を有するこ が 求められる。尤も、ワイヤ ボンディン に関しては、室温におけるAの 音波ボンデ ィング等、低温での ンディン 更するこ も可能であるが、 n Ag C 系Pb は を用 た 板 の はんだ けは避けて れな 工程である。

て、はんだ3の 少な も26０C 上 する必要がある。

０００9 n Pb はんだの中でも比較的 点の はんだ して n b系はん だ( 232～24０C)があるが、し し、これでも 点が低すぎて、 程で再 するため 用できな 。

００1０ 他にPbフ の はんだとしてA 2０ ( 28０ )が良 知られて るが、A が8０ 含まれるため、 ス が高 、低価格 品 の ス 点 ら し 。また ド ダ で ため、 ワ 導体 ( ) C 系フ ムのよ な 膨張 の き 組合 で、比較的人面積で 続する ウ 続に適 用するに 、応力 能が不十分で、 労を繰り返し受ける 用状態が 定 れる場合にほ、 ワ 導体 子またほ 続部が破壊する恐れがあり、接続 ，注 が問題 なる。

００11 尤も、 る 頼性の 題点は、はんだ 給量を増やすことで改善することが できるが、供給量が増える ス が更に高 なり、採算性の 題が発生する。

００12 方、接続部のPbフ 化に際して、接続部の 金化を図るこ により す る みが に報告されて る。 ００13 すなわち、 (００3 4 ) n(2・5 ) C (０・1 )の ライズを施したG s とC (００3 ) 。

C (44 ) A (０ )の ライズを施した (Gass)を28０Cで 続した 16 間保持するこ に 、接続部をほぼC して 続部を高 することが可能である 報告 れて る。

００14 また同様に、 C (００3 4 ) n(3・０ ) Ag(０5 )の ライズを施した C ００3 ) A (００5 ) Ag55 ) A (００5 )の ライ を施した を21０ でで 続した後、 15０Cで24 理して 続部をAg ch Ag n するこ に 続部を高 するこ が可能である 報告されて る。

００15 2には、以下のこ が報告されて る。 n 35Ag(26/ )の ライズを 施したN xCo(x ０・1０) 、 にN 2０Co(5 )を ライズした上にA

ライズを施したものを、それぞれの ライズ 士を合わ る にして、 24０Cで 続し3０ 保持するこ に 、接続部を全て(N Co) n (N Co) n 合

2 3 4 物 するこ が可能である 報告されて る。メタライズにCoを含むN 2０Coを 用 るこ で、 物の 度を促進して る。

００16 これらの 法にお て、ひ たび 続部が完全に高 する 、 はんだ け時に26０Cまで加熱されても 続部は ず、接続を保持するこ が可能 である。

ハウイ アムズ(W amsW o)等、 イ テ ペラチ ア ジョイン ファクチ アド アッ テ ペラチ ア(HghTempe a eJonsMan fac ed a owTempe a e) 、プ グ オブ テイ (P oceedn CTC 、 1998 P284

2: 、 n Agほんだを用 た イク 続部の に 関する研究 、 E 2００3の 、 2００3 1０ 、p45

明の

明が解決しよ する課題

００17 、ダイ ウン 続部におけるPbフ 化に関してほ、 、 2 に記載の の 術の 用が図れるのではな と考えた。し しながら、上 記2件の従 術にお ては、以下の点に て配慮がな れておらず、 ワ 子の スとして重要な機能を発揮 るために高度の 頼性が求 められる ウン 続部 の 容易には行えな た。

００18 すなわち、W ams W o等および による 続方法では、接続部を 合物 により する。そのため、接続部が現行の Pbほんだに比 て て なる。し し、 、 2の 者共に熱膨張 の な の 合 で 続を行 て るため、 に伴 る に基 労を受けた際の 接続部の に ての な れて な 。

００19 象である ワ 導体 ( ) Cu系 ド ムの 膨張 の き 組合 の 合に用 る場合、非 、 2に示されるよ

続部では、温度サイク で生じる 力を接続部で緩衝できず、チップ の 担 が大き な チップクラックが発生し、接続 頼性が確保できな 。

００2０ 尤も、チップクラックを防止するための 善策 して 続部の さを厚 するこ が考 えられるが、接続部が厚 なる 完全 に る時間が極めて長 なる。 度を高 するこ によ 、 物の 度を速 して、完全化合物 に る時 間を短 するこ は可能であるが、その 合、接続 の 却による 力が大き な 、やは チップクラック 生の 因になる。

００21 このよ に、 、 2に記載の の 、現状では、タイ ウン 続部における 頼性の たすことができず、 る 頼性の 題点を解決しなければ、ダイ ウン 続部のPbフ 術 の れな ００22 明の 、半導体 ( )とC 系 ドフ ムの 膨張 の き 、 フ 時に 定 れる最高温度でも 続を保持し、接続部 の 力に対しても半導体 子 の 壊を生じ な 頼性が確保できるPbフ の 合を行 こ にある。

００23 明の 、 26０Cでの フ 時に接続を保持し、半導体 ( )とC 系 ドフ ムの 膨張 の き 組合 で、比較的大 積で ウ 続した際にも良好な 頼性が得られるPbフ の 導体 置を提供することに ある。 題を解決するための

００24 題を解決するために、 の 、半導体 子が ド ム上に金 属 合によ ウン 続されて る半導体 置であ て、前記 、前 記 ド ム 前記 導体 子の 膨張 によ じる 力を緩衝する 、前記 の 導体 に形成され、前記

前記 導体 子 を接続する 、前記 の ド ム側に 形成され、前記 前記 ド ムを接続する を有して るこ を特徴 する半導体 置を提供するこ にある。

００25 ウン における半導体 に入るチップクラックは、接合される ド ム 半導体 子 の 膨張率の差が大き ために、熱膨張 の きな ド フ ム側の伸縮に対応して半導体 が伸縮できな ことにより発生する。そこ で、上記のよ に応力 を設けることで、 ドフ ム側の熱 縮に起因する 力を応力 収し、 る 力を半導体 に伝えな よ にするこ でチップクラックが発生しな よ にするこ ができる。

００26 2の 、 の 明にお て、前記 、 26０ 上の融点を示す ある 合物 であり、前記 、前記 導体 子の 膨張 数と、前記 ドフ ムの 膨張 数 の間の熱膨張 数を有する 金属 であるこ を特徴とする半導体 置を提供することにある。 を構成 する金属 の 膨張 数をこのよ に設定するこ で、 ドフ ム側に起因す る 力を緩衝 ることができる。

００27 3の 、 の 明にお て、前記 、 26０C 上の融点を示す ある は金属 合物 であ 、前記 、 1 MPa 満の 力を有する金属 であるこ を特徴 する半導体 置を提供するこ にある。

を構成する金属 の 力をこのよ に設定するこ で、 ド ム側に 起因する 力を緩衝さ るこ ができる。

００28 4の 、 の 明にお て、前記 の 導体 に 形成される 、 26０C 上4００C 下の 点を有するAu n系 金、A Ge系 金、A 系 金、 Zn A系 金、 Zn A Ge系 金、B B Ag系 金、B C 系 、 Ag C 系 金等のPbフ ほんだ層で、前記 の ドフ ム側に形成 れる 、前記 の 導体 に形成 れる に比 て 点が低 26０ 上4００ 下の 点を有するPbフ ほんだ層 らなるこ を特徴 する半導体 置を提供することにある。

００29 の 、ダイ ウン にお て半導体 に入るチップクラックは、接 合 れる ドフ ム 半導体 子との 膨張率の差が大き ために、熱膨張 の きな ドフ ム側の伸縮に対応して半導体 が伸縮できな こ により発 生する。これらのチップクラックは、金属 を厚 するこ によ 止するこ が可 能 考えられるが、単一 料で 続する場合には、A 2０ nはんだでは ス な B系はんだでは熱伝導 gW K Pbはんだの 3 低 十分な放熱ができ な なる 問題が起きる。 方、金属 を全化合物 する 、接合 が硬 て な 、 化合物 に多大な時間を要するため、生産 率 点 らは 的には採用し難 問題が生じる。

００3０ そこで、前述の 、応力 を設けるこ によ 、金属 を応力 によ し、 を薄 するこ ができ、 できる A 2０ nの 用量を低減し、 できる分熱伝導 の B系はんだによる放熱をし して、硬 金属 物の量を低減するこ ができる。

００31 そのため、応力 を設けるこ により、例えば、 の 膨張 5 セラ ック のよ に 4ppm C Ⅱ 祐の ら、 とC のよ に 14ppm C 大 きなものまで、チップクラックを発生しな よ に接合することができる。

００32 4の 明にお て26０ 上4００ 下の 点を有するPbフ ほんだを用 る理由は、ほんだの 点が26０ 下の 合にほ フ ほんだ けでほんだが 、 する 題、はんだの 点が4００ 上の場合にほ ウン 続時にC 系フ ムが して変形してしま 問題が生じるためである。

００33 また、応力 により 力を緩衝するこ が可能であるため、上記のPbフ

ほんだを けした場合にお ても信頼性を確保するこ が可能となる。その 果、 高 ス であるA のはん を使用する場合でも、その 用量を低減するこ が 可能 なる。この 合のはんだの さは、 上にするこ が好まし 。 満の 合、接続時に接続 域の れを確保するこ ができず 良が 生じる場合がある。

００34 また、応力 に前記 導体 、 ドフ ム にそれぞれ を 形成するには、例えば、応力 能を有する金属 ウ の 熱で を形成する金属 を設けた 用 ればよ 。 る複合 の の の 点に温度階層を設けることにより、応力 の リ ドフ ム側 に形成 れる のみが溶融する 度で ドフ ムに複合 供給して、応 力 の 導体 に形成される 融の 側 ら加圧およびスク ラブを行 こ によ 、複合 ド ム 続部の 続性およびボイド を 向上するこ ができる。 らに、半導体 子供給 に加圧、スクラブするこ によ 、半 導体 子 複合 続部に ても 続性およびボイド を向上するこ がで きる。

００35 5の 、 の 明にお て、前記 の 導体 に 。 。

形成される 、 26０C 上4００C 下の 点を有するAu n系 金、A Ge系 金、A 系 金、 Zn A系 金、 Zn A Ge系 金、B B Ag系 金、B C 系 金、B Ag Cu系 金等のPb はんだ層で、前記 の ド ム側に形成される 、 26０C 下の 点を有する r、1 、 n Ag系、 n C 系、 n Ag C 系 n Zn系 n Zn B系 n n系 n Ag系 n C 系 B 系およびB n系等のPbフ はんだの ちの 、 C Ag N Aの ちの な とも の とが、ダイ ウン 続時に反応して 成 れた26０C 上の融点を有する金属 合物層 らなるこ を特徴 する半導体 置を提供するこ にある。

００36 ウ 続を行 、 4００C 上で 続を行 C 系フ ムの 化が生じる ため o

、 4００C 下で 続を行 要がある。 の ドフ ム側 に形成 れる を形成する n Ag系、 n C 系、 n Ag C 系、 n Zn系 n Zn B系、 n n系、 n Ag系、 n C 系、B n系およびB n系等のPbフ ほ んだは、融点が26０C 下である。そのため、単独で 続した場合、リフ はんだ け時にほんだが して、は フラッ および 面の 離により接続を 保持するこ ができな 。 ００37 そこで C Ag N A n n n Ag系 n C 系 n Ag C 系 n Zn 系、 n Zn B系、 n n系、 Ag系、 n C 系、B n系およびB n系等のPbフ ほんだと反応して金属化合物を形成する金属 反応 るこ により、接続 の 点 を26０C 上に高 する必要がある。このとき、接続部の 合物 の ほ、 ～3０ とするこ が好まし 。 満の 合、接続時に接続 域の れを確保することができず 良が生じる場合がある。 3０ より 合、接 続部を全化合物 するために長時間を要するこ になり、生産性が悪 なる場合があ る。また、 26０C 下で 可能であるため、タイ ウン の 、発生 する 力を するこ が可能である。

００38 の を形成するはんだの 点に温度階層を設けるこ によ 、 前記 の ド ム側に形成される の 料のみ が溶融する 度で ド ムに複合 供給して、前記 の 導 体 に形成される 融の 側 ら加圧およびスクラブするこ によ 、複 合 ド ム 続部の 続性およびボイド 出 を向上するこ ができる。更 に、半導体 子供給 に加圧、スクラブするこ によ 、半導体 子 複合 続部 に ても 続性およびボイド 出 を向上するこ ができる。この き、前記

の ド ム側に形成される にお 、局所 にでも 成され た化合物で ドフ ム 複合 接続 れて 方が望ま 。

００39 6の 、 の 明にお 、前記 の 導体 に 形成 れる 、 26０C 下の 点を有する n n Ag系、 n C 系、 n Ag C 系 n Zn系 n Zn B系 n n系 n Ag系 n C 系 B n系およびB n系 等のPbフ ほんだの ちの と、 C Ag N Aの ちの な も の とが 、ダイ ウ 続時に反応して 成 れた26０C 上の融点を有する金属 合物 、前記 の ドフ ム側に形成 れる が前記 の 導体 に形成 れる を形成するPbフ はんだより 点が低 n n Ag系 n C 系 n Ag C 系 n Zn系 n Zn B系 n n系 n Ag 系、 n C 系、B n系およびB n系等のPbフ ほんだの ちの と、 C Ag N Aの ちの な も の が、ダイ ウン 続時に反応して 成された26０ 以上の融点を有する金属 合物層 らなるこ を特徴 する半導体 置を提供 することにある。

００4０ ウ 続を行 、 4００C 上で 続を行 C 系フ ムの 化が生じる ため o

、 4００C 下で 続を行 要がある。

n n Ag系、 n C 系、 n Ag C 系 n Zn系 n Zn B系 n n系 n Ag系 n C 系 B n系およびB n系等のP bフ はんだは、融点が26０C 下である。そのため、単独で 続した場合、リフ ほんだ け時にほんだが して、ほんだフラッ および 面の 離に よ 接続を保持するこ ができな 。

００41 そこで Cu Ag N Au た r、 n Ag系 n Cu系 n Ag Cu系 n Zn 系、 n Zn B系、 n n系、 n Ag系、 n C 系、B n系およびB n系等のPb はんだ 反応して金属 物を形成する金属 反応さ るこ によ 、接続 の 点 を26０C 上に高 する必要がある。この き、接続部の 合物 の さ は、 ～3０/ するこ が好まし 。 満の 合、接続時に接続 域の れを確保するこ ができず 良が生じる場合がある。 3０/ よ 場合、接 続部を全化合物 するために長時間を要するこ にな 、生産性が悪 なる場合があ る。また、 26０C 下で 可能であるため、タイ ウン の 、発生 する 力を するこ が可能である。

００42 の に温度階層を設けるこ により、前記 の

ドフ ム側に形成される の 料のみが溶融する 度で ドフ ムに複合 供給し、前記 の 導体 に形成 れる 融の 側 ら加圧およびスクラブを ことにより、複合 ドフ ム 続 部の 続性およびボイド を向上することができる。 らに、半導体 子供給 に加圧、スクラブするこ により、半導体 子 複合 続部に ても 続性およ びボイド を向上することができる。この き、前記 の ドフ ム側に形成 れる にお て、局所 にでも 成 れた化合物で ドフ ム 複合 接続されて

。

００43 7の 、半導体 子が ドフ ム上に金属 合により ウン 続 されて る半導体 置であ て、前記 、ダイ ウン 合時に反応しな 応の 、前記 前記 導体 子、前記 前 記 ドフ ム をそれぞれ 合する 合時の 応により 成 れた金属 合 物とを有して るこ を特徴 する半導体 置である。

００44 る構成 、例えば、前記 導体 子と前記 ドフ ム の 膨張率の差が 5ppm C 上で、これまで提案 れてきた金属 合では、例えば6 2０等 高 率 で発生するチップクラックを防げな たケ スで、有効に適用するこ ができる。 ００45 の 明の 明で述 たよ に、ダイ ウ にお て半導体

に入るチップクラックは、接合される ド ム 半導体 子 の 膨張率の差 が大き ために、熱膨張 の きな ド ム側の伸縮に対応して半導体 が伸縮できな こ によ 発生する。これらのチップクラックは、金属 を厚 するこ によ 止するこ が可能 考えられるが、単一 料で 続する場合、A 2０ nはんだでは ス な 、 B系はんだでは熱伝導 gW mK Pbはんだの 1 3 低 十分な放熱ができな なる等の問題点を有して た。また、 る金属 を全化合物 してしま 接合 が硬 て な 、さらに に多大な時 間を要するため 業的ではな 等の問題も指摘されて た。

００46 そこで、上記のよ に応力 を設けるこ によ 、金属 を応力 によ し、接続 を薄 するこ によ A 2０ nの 用量を低減し、熱伝導 の B 系ほんだにより 熱し、硬 金属 合物の量を低減することができる。

を設けるこ により、 の 膨張 セラ ック のよ に 4p o

pm と 屹の ら、 C の に 14ppm C 大きなものまで、チップクラック を発生しな よ にすることができる。

００47 、 る の 成として、金属 合物 に使用 れる

利用できな 発想した。これまでほ 導体 子 ドフ ムとの 合に際して、両者の 膨張率の差が5ppm C 上のものに対してほ、両者を接続す る金属 合を、 の 応により 成 れた金属 合物で全て構成する と、金属 合物の 性質のため の ザイク 験でのチップクラック の 生が認められるため実用化 れて な た。

００48 し し、 明の 、金属 物を形成するに際して使用される 応の 残存 る部分を えて設けるこ により、ある は金属 合物と ほ別に反応しな を設けておけは、 る 属の 応部分 を応力 して機能 るこ か 、硬 性質に基 き金属 合物ては わすこ か プクラ の 生にま て た 力を、 る 応の 属の て わすよ に るこ か きる。

００49 ても、熱膨張 の 5 o

pPm C 上の半導体 子 プ ム の 合に 、 る 応の 属の層を設けることて、金属 合物の 成を適用する こ か きるこ か確認 れた。 る 応の 属の層は、実際の 導体 子、 ム の 造に関与する金属 合物を形成する際に使用され る金属ても、ある は る金属 合物の 成には関与しな 金属ても、 すれ の ても わな 。

００5０ る構成を採用するこ て、例えは、 55 C(3０m n・) 5０C(3０m n・) 5００サイク の サイク 験を、半導体 子 ム を接合して2０個の ケ に て行 た場合、全ての 合にお て、 プクラ は発生しな よ にするこ かてきた。

００51 る金属 合を全 構成するこ な 、タイ ウン 時の接合条件ては 反応しな 応の 点の を金属 分に設けるこ は極めて重要な こ て、金属 合物ての 合に発想を した先行 術文献 、 2にても、 る 応の に関してはその 唆をも含めて一切の められす、本 願 自の クな てある。

００52 8の 、半導体 子と、前記 導体 子 接続 れた とを有する半導 体 てあ て、前記 導体 子と前記 とは、金属を有する金属 、前 記 よりも 、前記 に含有 れる金属 分を有する金属 合物 とを介して 続 れ、前記 導体 子と前記 との 、前記 導体 置の ても しな こ を特徴 する半導体 置を提供することにある。 ００53 9の 、半導体 子と、前記 導体 子 接続部を介して 続されたリ トフ ムとを有する半導体 てあ て、前記 続部 、金属を含有する金属 、前記 よ も 前記 に含有される金属 分を有する 合物とを有し、前記 続部 、前記 導体 置の 度でほ しな とを特徴とする半導体 置を提供することにある。

００54 成に示す 、 8、 9の 明では、半導体チップ等の半導体 子と、 る半導体 子 接続 れる ドフ ム等の基 が、金属 、金属 に含まれる金属 分を有する金属 合物 を介して 続 れて るため、 る 続部を金属 合物のみの 層で構成する場合に比 て、金属 合物の 薄 することができる。

００55 、 高 が、硬 て 質があるため、半導体 子 基 の 続に金属 物を単独 して使用する場合には、半導体 側 の 用時の サイク で生じる 力発生によるクラック等の影響を避けるため には、その 厚 して、厚み方向での 用を期待するこ なる。

００56 し し、上記 明では、金属 の して金属 合物の層を使用す るので、金属 物を単独 して る場合 は異な 、逆に金属 合物 を薄 設定するこ ができる。 に応力 能を担わ れば、金属

で応力 能を一手に担 はな な 、その 、 る金属 よ も金属 合物 を薄 して、 ド ム等の基 半導体チップ等の半導体 子 の 膨張率の差が大き 場合でも、熱膨張 の きな ド ム等の基 の 縮に対応して半導体 が伸縮できな ことによる 力を緩衝し 、 、半導体 子と基 との 続を確保することができる。すなわち、金属 合物 を薄 できる分、例えば 少の みにも みやす なる等して追随しやす なり、 厚 する場合に比 て、 力の 衝の 点 らは有利になる。 ００57 また、 る金属化合物 の 半導体 子と基 との 積との 係 ら 考察する 、接続 れる半導体 子 基 の 方の 同一と設定した場 合にお て、半導体 子 基 を金属 合物の 層で 続するもの 想定する と、上記の 、金属 高 が硬 て ため、接続部の 厚 して使用することが求められる。し し、上記の 、 明では、金属化合物 を応力 能を担わ る金属 の 構成として使用するこ ができるの で、接続 頼性が確保できる範囲で 設定するこ ができ、また、 程 力の 響を受け もできるのである。

００58 ０の 、半導体 子を ドフ ム上に ウ 、ワイヤ ボ デイング、 ド れた半導体 置にお て、ダイ ウン 続部が、半 導体 側 ら、 26０C 上の融点を有する金属 合物 、 26０C 上の融点を 有する金属 、 26０C 上の融点を有する金属 合物層 らなるこ を特徴とする 半導体 置を供給することにある。

００59 導体 ッケ ジを フ ほんだ けするときの 高温度が26０Cである ため、 はんだ け時に接続を保持するには、接続 に接続部の 点が26０ 上である必要がある。

００6０ 26０C 上の融点を有する金属 、例えば、融点が26０C 下のはん だ 点が26０C 上の金属が反応するこ によ 成される。 続の 、融点が26０ 下のはんだによ れを確保する。 時に、融点が26０C 下のはんだ 、融点 が26０C 上の金 反応さ るこ によ 、金属 合物を形成して 続部を高 する。 26０C 下で 可能であるため、タイ ウン の 、発 生する 力を 、さ するこ が可能である。

００61 26０C 上の融点を有する金属 、 力を緩衝するために用 る。 の 続部が金属 合物 のみである 、接続部が硬 なるため、チップクラック、 金属 合物 の 激に進展するクラックにより、接続 頼性を大き 。そこで 、応力 衝が可能な金属 を接続部に設けることにより、温度サイク および の に生じる 力を緩衝してクラックの 生を抑止し 頼性を確保する。 ００62 そのため、半導体 子 C 系 ドフ ム た熱膨張 の き 続、半 導体 子と42ア イ ドフ ム た熱膨張 の 続のどちらにお ても、接続 頼性を確保することができる。

００63 の 、 ０の 明にお て、前記 合物 、 Ag系、 n C 系 n Ag C 系 n Zn系 n Zn B系 n n系 n Ag系 n C 系 B n 系およびB n系のPbフ ほんだの 、 C Ag N Aの ちの な とも の 属が ウン 続時に反応して 成 れたこ を特徴 する半導体 置を 提供するこ にある。 ００64 ウ 続を行 際、 4００C 上で 続を行 とC 系フ ムの 化が生じる 。

ため、 4００C 下で 続を行 必要がある。 Ag系、 n C 系、 n Ag C 系、 n Zn 系、 n Zn B系、 n n系、 Ag系、 n C 系、B n系およびB n系のPbフ ほ んだは、融点が26０C 下である。そのため、単独で 続した場合、 フ はんだ け時にほんだが して、は フラッ および 面の 離により接続を 保持することができな 。

００65 そこで C Ag N Aと た n Ag系 n C 系 n Ag C 系 n Zn系 n Z n 系、 n n系、 n Ag系、 n Cu系、B n系およびB n系のPb はんだ 反 応して金属 物を形成する金属 反応さ るこ によ 、接続 の 点を26０C 上に高 する必要がある。この き、接続部の の さは、 ～3０ するこ が好まし 。 / 満の 合、接続時に接続 域の れを確保 するこ ができず 良が生じる場合がある。 3０/ よ 大き 場合、接続部を全 するために長時間を要するこ にな 、生産性が悪 なる場合がある。また、 26０C 下で 可能であるため、ダイ ウン の 、発生する 力を小さ するこ が可能である。

００66 2の 、半導体 子を ド ム上にタイ ウン 、ワイヤ ボンディング、 ドされた半導体 置にお て、タイ ウン 続部が、半 導体 側 ら、 26０ 上4００ 下の 点を有するPbフ ほんだ 、 26０ 上の融点を有する金属 、 26０ 上4００ 下の 点を有するPbフ はんだ層 らなるこ を特徴 する半導体 置を提供するこ にある。

００67 26０ 上4００ 下の 点を有するPbフ はんだにより接続を行 。ほんだの 点を26０ 上にするの 、 フ はんだ けでは を な ためであ る。はんだの 点を4００ 下にするのは、 4００ 上で ウ 続するとC 系 フ ムが して変形してしま 問題があるためである。

００6 26０ 上の融点を有する金属 を設ける理由 、温度ザイク および の に生じる 力を緩衝してチップクラックの 生を抑止するためである。

を設けるこ により、半導体 子 C 系 ドフ ム た熱膨張 の き 続、半導体 子 42ア イ ド ム た熱膨張 の さ 続のどち らにお ても、接続 頼性を確保するこ ができる。

００69 3の 、 2の 明にお 、前記 o

26０C 上4００C 下の 点を有 するPbフ ほんだ層がA 系 金、A Ge系 金、A 系 金、 Zn A系 zn A Ge系 金、B B Ag系 金、 B C 系 金、B Ag C 系 金の ずれ らなることを特徴 する半導体 置を提供するこ にある。

００7０ 26０C 上 o

4００C 下の 点を有するPbフ は を 理由は、はんだの 点が26０C 下の 合、 フ ほんだ けではんだが すると 題、はん だの 点 o

が4００C 上の場合、タイ ウン 続時にC 系 ムが して変形し てしま 問題が生じるためである。

００71 によ 力を緩衝するこ が可能であるため、上記のPb は を けした場合にお ても信頼性を確保するこ が可能 なる。その 果、高 ス であ るA のはん を使用する場合でも、その 用量を低減するこ が可能 なる。

るはんだの さは、 / 上にするこ が好まし 。 / 満の 合、接 続時に接続 域の れを確保するこ ができず 良が生じる場合がある。

。

００72 4の 、 ０～ 3の 明にお 、前記26０C 上の融点を有す る金属 、Mg Ag zn C Nの ちの ずれ 種 らなるこ を特徴 する半 導体 置を提供するこ にある。

００73 A M Ag zn C N 、硬はんだであるA 2０ nよりも 力が小

しやす 。そこで A cr Acr Nが するこ により、 力を緩 衝する。このとき、 3に示すよ に、 の 力の き は75 Pa 下であ ることが好ま 。 力が1 MPa 上の場合、熱 力を十分に緩衝できず、半 導体 子に発生する 力が大き なり、チップクラックが発生する場合がある。 料の ヤ グ率には、大き 存しな が、Ⅱ まし 。また、厚 ほ、 3０～2００ に することが好ま 。 が3０ 満の 合、熱 力を十分に緩衝できな ため、 チップクラックが発生する場合がある。 が2０ 上の場合、A Mg Ag z C フ ムより 膨張 が大き ため、熱膨張 の 果が大き なり、チップクラック の 頼性の 下に繋がる場合がある。

００74 5の 、 ０～ 3の 明にお 、前記26０C 上の融点を有す 金属 C イン C 、 C C O 、C 金、 、Mo Wの ちの ずれ 種 らなるこ を特徴とする半導体 置を提供することにある。 C イン C 、 C C 2 C Mo 金、T Mo、Wの 膨張 、半導体 子 C 系 ドフ ムの 膨張率の間であるこ によ て、 力を 緩衝する。このとき、 の 、 3０

。 が3０ 満の 合、熱 力を十分に緩衝できな ため、チップクラックが発生する場合 がある。

００75 6の 、半導体 子を ド ム上に金属 合によ タイ ウン 続する半導体 置の 法であ て、 26０C 上の融点を有する金属 の 導体 および ド ム側に、反応によ 26０C 上の融点の

が設けられる複合 、前記 導体 子 前記 ド ム の間に 在さ た 状態で、前記 加熱するこ によ 前記 合を形成するこ を特徴 する 半導体 置の 法を提供するこ にある。

００76 7の 、 6の 明にお て、前記26０C 上の融点を有する金属 、 、Mg Ag zr、 u、Nの ちの ずれ 種 ら 成され、反応によ 26０C 上の融点の 合物を形成する前記 点が26０C 下の は、 n Ag系 n C 系 n Ag C 系 n Zn系 n Zn B系 n n系 n Ag系 n C 系 B n系、B n系のPbフ ほんだの ちの であり、反応により26０ 上の融点の 合物を形成する前記 点が26０C 上の金 とは、 C Ag N Aの ちの な とも の 属であることを特徴とする半導体 置の 法を提供すること にある。

明の

００77 明によれば、最高温度26０Cで はんだ けする際、ダイ ウン 続部のはんだが ラッ するこ がな 、また の 膨張 が大き 場合でも、実際の 境で ワ 導体 ワ 導体 子 ド ムの ウン 続部が高 頼性を有するPb の ワ 導体 置 を提供するこ ができる。 ００78 このよ に、 明によれば、 力に対してもチップクラックを発生 るこ がな 、 フ 時にも するこ がな pbフ の ウ 続を行 ことができる。 面の 単な説明

００79 来の ワ 導体 置の 成を模式的 した 面図である。

[ 2 したはんだによる ラッ 生の 子を示す である。

[ 4 態に関わる ワ 導体 置を模式的に示した 面図である。

[ 5 (a)は複合 の 成を模式的に示す 面図であ 、 (b)は金属 合の 子を模 式的に示す 面図である。

[ 6 の 化合物 に必要な 度、保持 間を決定するための 験に使用し た ワ 導体 置の 成を模式的に示す である。

[ 7 cを n 3A9 ０5cを用 て35 o

０Cで 続した 続部の 真の 例で (a) (b、 (c)は、それぞれ 間を 、 5 、 ０ した場合を示して る。

[ 8 の を模式的に示す 面図である。

[ 9 の ザイク 後の接続部の 況を示す 真の 例である。

[ 1０ 4の ザイク 後の接続部の 況を示す 真の 例である。

[ 11 (a)は本実施 態に関わる ワ 導体 置の を模式的に示した 面図であり、 (b)は ワ 導体 子の 況を上 らみた 面図である。

[ 12チップクラックが入 た様子を示す 真の 例である。

[ 13 (a)は金属 合の の 子を模式的に示す 面図であ 、 (b)は(a)に 示す 合の 成に使用する複合 の の 子を構成を模式的に示す 面図である。

[ 14 (a)～( )は、複合 用 た金属 合によ ウン して半導体 置を製 造する際の手順を模式的に示す である。

[ 15 (a)は金属 合の の 子を模式的に示す 面図であ 、 (b)は(a)に 示す 合の 成に使用する複合 の の 子を構成を模式的に示す 面図である。 [ 16 (a)は金属 合の の 子を模式的に示す 面図であり、 (b) (a)に 示す 合の 成に使用する複合 の の 子を構成を模式的に示す 面図である。

明を実施するための 良の

００8０ 下に、 明の 施の 図面を参照して説明する。

００81 ( 施の )

4は、 明の 施の 関わる半導体 8の 面図である。 ワ 導 体 8a等に構成される半導体 8は、例えば、以下に示す製 プ セスによ 製造される。

００82 すなわち、 4に示すよ に、 ワ 導体 8aは、 ワ 導体 aである 半導体 が金属 7を介して、 ドフ ム2上に ウン 続 れて る。 7は、 ドフ ム2の ッド上に、 5(a)に示す

の 7aを載 、 らに複合 7a上に、 ワ 導体 8aを載 た状態で 加熱して 成 れる。

００83 えば、 ワ 導体 aの ン( )側の複 7a 接する 、T N

A が ライズ れてその れ性が確保 れて る。また、 ドフ ム2は、例え ば、熱伝導 の な (C )系の材料で 成 れて る。 る構成の ワ 導体 a ドフ ム2 は、介在 た 7aが ウ 時に所定温 度に加熱 れて溶融 固化するこ により 成 れた金属 7で 合 れて る ００84 7 の 7aは、例えば、 5(a)に模式的に示すよ に、間に 26０C 上の高 点を有する金属 ００ 、その 下両面に、融点が26０C 上の 高 点の ０ 、金属 ０の上にさらに積層された 点が26０C 下の 点の 2０によ 成されて る。 ワ 導体 a、ある は ド ム2 の れ性を確保するために、 属の 2０が 属の ０ に設けられて る。

００85 ００を構成する金属 しては、ア ウム(A)、 グネ ウム(Mg)、 (Ag )、 (Zn)、 (C )、 ッケ (N)等を例示するこ ができる。 る金属は、硬は んだであるA 2０ nよりも 力が小 しやす 。そのため、金属 7に 力が発生した場合には、金属 ００が することで、 ワ 導 体 8a側に応力が及んでクラック等の破 生じな よ に、 力を緩衝する 機能を発揮する。

００86 3に示すよ に、 の 在の 験結果 らは、金属 ００の 力が1

MPa 上の場合、熱 力を十分に緩衝できず、半導体 子に発生する 力が大 き なり、チップクラックが発生する場合がある。そこで、降伏 10 P 、

a 満が好 まし 。よ 好まし は、 3に示すよ に、降伏 力の きさは75 Pa 下であれば よ 。

００87 ００の 能に関しては、金属 ００を構成する材料のヤング率に は大き 存しな が、 せ まし 。

００88 また、金属 ００の さは、 3０～2０ / にするこ が好まし 。 さが3０/ 満 の場合、熱 力を十分に緩衝できな ため、チップクラックが発生する場合がある。 さが2００ 上の場合、A、Mg Ag znはCu ムよ 膨張 が大き ため 、熱膨張 の 果が大き な 、チップクラック の 頼性の 下に繋がる場合 がある。

００89 方、金属 ０を構成する しては、例えば、 (C )、 (Ag)、 ッ ケ (N)、 (A )等を挙げるこ ができる。また、金属 2０を構成する

として、 n Ag系( )、 n C 系( )、 n Ag C 系( )、 n Z n系( )、 n Zn B系( ビス ス系)、 n n系( イ ジウム系)、 n Ag系(インジウム )、 n C 系(インジウム )、B n系(ビス ス )お よびB n系(ビス スインジウム系)のPbフ

。

００9０ 0 、例えば、金属 ００上にス ッタ、ある メッキにより ければよ 。 2０も、同様に、金属 ０上に、例えば、ス ッタ、ある メッキにより ければよ 。

００91 る構成の 7a 、ダイ ウン 時の加熱により、金属 ０を構成する 、金属 2０を構成する が溶融して反応し、 5 示す よ に、金属 ００の上に接続 2００を形成するこ なる。 2０

００92 2００ 、金属 ０の 、金属 2０の が反応し て 成 れるもので、金属 7の 微鏡 真 らの 断では、 る

との 合物、低 半導体 ライズ れた金属 の 合物、金属の の 数の相が、 点の した金属 に混在した状態とな て る。

００93 ０を構成する 点の 、金属 2０を構成する 点の が 反応して 成 れる 2００は、例えば、ダイ ウ 、 35０Cで m ・ 持する こ によ 、 26０C 下の 点である金属 26０C 上の融点の を反応さ て するこ によ されて る。

００94 このよ にして された金属 7によ ウン 続された ワ

導体 aでは、その 、 ワ 導体 aの 表面に形成されて る電極 ド5 を、A ワイヤ 4を用 て ンディン する。さらに、 キ 系 6を用 て、 ワ 導体 a、 ド ム2、金属 7、ワイヤ 4を する。 上のプ セスによ ワ 導体 8aが製造される。

００95 ０ 金属 2０ を反応さ て 成される 2００を全化合物 する に際して、 ワ 導体 a ド ム2 の間に 在さ た 7aを35 ０Cで mn・ 持する の 、 に示す 種の 造における お よび 間を ラメ タとした実験の 果に基 き 定した。

００96 すなわち、実験 、 6に模式的に示すよ に、 ドを施 な 状態の5 角 の ワ 導体 aとC の ドフ ム2との間に、加熱するこ により 点 の 2００ なる複合 7bを介在 て行 た。

００97 用する複合 7b しては、 に示すよ に、 2０4 、ある

4 n 3A9 ０5C 、ある 2０4 の n gZn 、ある は2０ n 48 n 、ある 2０4 n０7C 用 た。 るそれぞれの 7bを ワ 導体 a ドフ ム2との間に 在さ て、 3００oC 35０C 4００Cの 度で、 、 3 、 5 、 ０ 、 3０ 、 6０ 分の各 の 間で加熱した。 の 2００の 化合物 の 態を確認 した。 ００98 、 る実験では、接続 2００を形成する全化合物 に必要な 度と、加 熱 間を求める目的の 験であるため、前述の 能を発揮する金属 ００に相当する構成 7bに含まれて な 。

００99 [

1mn 3mn 5mn mn 30mn 60mn

S Sn20 m Cu 3００C X Ⅹ Ⅹ X O O

350C Ⅹ x X O O O

4００C Ⅹ Ⅹ x O O

S Sn 3A ０5Cu 2０ m) C 3００C X Ⅹ Ⅹ x O O

C x x x O O O

4００C x Ⅹ x O O O

S Sn 9Zn 20nm Cu 300C X x Ⅹ O O O

35０C Ⅹ x Ⅹ O O

4００C Ⅹ x Ⅹ O O

S n 48Sn 20mm Cu 3００C X Ⅹ Ⅹ O O O

35 C Ⅹ x Ⅹ O O O

400C x x X O O O

S Sn 07Cu(20mm Cu 300C Ⅹ x Ⅹ O O O

35０C x x Ⅹ O O O

4００C Ⅹ Ⅹ Ⅹ O O

、 Cu 続を行 たサンプ の 続部の に ての 査結果をま めたものである。 る 示すよ に、上記5種の構成の 7b を用 て、各種 度、保持 間で実験を行 た結果、加熱 35０o

C 上、保持 1０ 以上であれば、接続 2００の 化合物 が図れるこ が分 た。0100 みに、 7(a)～(c)に、 n 3A9 ０5C は を用 て、半導体 ( ) Cuを3 5０Cで 続した きの 面の 子を示す。 (a) (b)は、保持 間が およ び5分の きの 子を示した 真である。 点が26０C 下の nが残 て る。 このよ に化合物 して な が残 て る場合にほ、 フ はんだ け時に接 2００を構成するはんだの 生じる。 方、図7 示すよ に、保持 間が1０分のとき、接続 2００ 、C nおよびAg 化合物により、全化合物 して ることが確認できる。

０1０1 次に、 5(a)に示すよ 応力 能を発揮する金属 ００を設けた 7 aを用 て、 ワ 導体 aの ウ を行 て、温度ザイク による 力 を繰り返し加えた場合の 明の 効性に て検証した。

０1０2 すなわち、実験 、 ドを施 な 状態の5 角の ワ 導体 a C ド ム2 の間に、加熱するこ によ 点の 2００ なる金属 ０ 2０を金属 ００の上に積層した 7aを介在さ て行 た。

０1０3 用する複合 7a しては、 2に示すよ に、実施 では、金属 ００を

００ のA層で構成し、金属 ０をC で構成し、金属 2０を nで構成し、金属 ０ 2０を併 た u した。

０1０4 ０ 2０の 、例えば、後記するよ に金属 ０を構成する 点 の 金属 2０を構成する 点の が反応して金属 物を形成す るに際して、 点の 属が単相で残らな よ 量に相当する すればよ 。

点の が残る状 では、 時の26０Cの 度で低 点の 属が再 してしま 、 ラッ の 生に繋がる恐れがある。

０1０5 る構成の 7aを、 ワ 導体 aとC 系の ドフ ム2との間に 在 た状態で、加熱 35 o

０Cで保持 間を1０ とするこ で ウン 続 て 4に示す 成の ワ 導体 8aを用 た半導体 ッケ ジを形成した ０1０6 る ワ 導体 ッケ ジ2０個に対して、 55 (3０mn・) 5０ (3０mn・)で5００ サイク の サイク 験を実施した。 サイク 、 験機の中 に半導体 ッケ ジをセッ して行 た。 ザイク の 面を観察する と、 力の 衝を担 ００が実施 のAの 合、A 部 ら 続部の 率で5 満にA クラックが発生して た。し し、 ワ 導体 a側で ほ、チップクラック 生して な た。

０1０7 [

サイクル 55 C3０mn) 1 ０で(3０mn 5００サイクル、 C 5mm モ ルド 2 、 明で用 る複合 7aで ウン 続を行 たサンプ の ザイ ク 験結果を、比較 と共にまとめたものである。 2に示すよ に、 2０ てにお て、チップクラック ず、温度サイク による繰り返しの 力が たに も わらず、 ワ 導体 a側 のクラック等の発 見られな た。すな わち、実施 にお ては、 明に関わる複合 7aを用 て行 た ウン 続の 頼性が有効であるこ が検証 れた。

る現象は、温度サイク による 力がAの ００によ て され、そ のため 力による ワ 導体 a クラックが入る等の悪影響が現出しな たもの 推察される。すなわち、熱膨張 数の きなC の ド ム2の サイク に関わる大きな伸縮に際して、接続 2００が積層する金属 ００がC の ドフ ム2の 縮に関わる 力を吸収して するこ となる。

０1０9 そのため、C の ド ム2側の伸縮に基 ん ００にクラ ックが入る等して 収 れ、 ワ 導体 a側では、金属 ００に積層した 2００を通して ワ 導体 aにチップクラックが入る程の応 れ な こ なる。

０11０ る結果 、同様の サイク 験を行 た 2に示す 2～ ０にお ても確認することができた。 2で 、 2に示すよ に、使用する複合 7aとし て、金属 ００を ００ のA層で構成し、金属 ０をC で構成し、金属 2０を n 3A9 ０5CuのPb はんだで構成し、金属 ０ 2０を併 た ０ した。 る場合にも、金属 ００を構成するA 部 ら 続部の 率でoO 満にA クラックが発生して たが、 2０ ての 合にチップクラックは 発生して な た。

０111 3では、 2に示すよ に、使用する複合 7a して、金属 ００を ０ のA層で構成し、金属 ０をC で構成し、金属 2０を n gZnのPb はんだで構成し、金属 ０ 2０を併 た ０/ した。 3でも、上 記 同様に、A内には面積 率で O

O 満の 囲にクラックは見られるもの の、 2０ ての 合にチップクラックは発生しな た。

０112 4で 、 2に示すよ に、使用する複合 7aとして、金属 ００を ０ ０ のA層で構成し、金属 ０をAで構成し、金属 2０を nで構成し、金属 ０ 2０を併 た とした。 る構成の 4でも、上記 同様に、A内には面積 率で5 満の 囲にクラックは見られるものの、 2０ ての 合にチップクラックは発生しな た。

０113 5で 、 2に示すよ に、使用する複合 7aとして、金属 ００を ０ ０ のA層で構成し、金属 ０をNで構成し、金属 2０を nで構成し、金属 ０ 2０を併 た とした。 6では、 2に示すよ に、使用する 複合 7a して、金属 ００を ００ のA層で構成し、金属 ０をAgで構 成し、金属 2０を nで構成し、金属 ０ 2０を併 た 4 とした。 ０114 7では、 2に示すよ に、使用する複合 7a して、金属 ００を ０ ０ のA層で構成し、金属 ０をC で構成し、金属 2０をn 48 nで構成し、 金属 ０ 2０を併せた とした。 8では、 2に示すよ に、使 用する複合 7aとして、金属 ００を ００ のA層で構成し、金属 ０を Agで構成し、金属 2０をB 43 nで構成し、金属 ０ 2０を併 た ０ した。

０115 る構成の 5～8でも、上記 同様に、A内には面積 率で5 満の 囲にクラックは見られるものの、 2０ ての 合にチップクラックは発生し な た。

０116 9では、 2に示すよ に、使用する複合 7a して、金属 ００を ０ のZn層で構成し、金属 ０をCuで構成し、金属 2０を nで構成し、金属 ０ 2０を併 た ０/ した。 ０では、 2に示すよ に、使用 する複合 7a して、金属 ００を ０ / のC イン C層で構成 し、金属 ０を金属 ００のC で 用し、金属 2０を nで構成し、 nの

2０を ０/ した。

０117 9の 合には、金属 ００を構成するZn層に、Zn 部 ら 続部の

満にZn クラックが発生したが、チップクラックは2０ てに発生して な た。

０の 合には、金属 ００が C の 間の 膨張 を持 Cuイン C の 合であるが、接続 面を観察すると、 、金属化合物 およびC イ C ずれにもクラックは発生して な た。

０118 ～ ０の 果から、 明の 、温度ザイク による 力をA zn C イン C の ００によ て することができ、チップクラック等の 障害を発生 るこ な 、十分に接続 頼性を有するこ が判明した。

０119 の 験では、接続 2００における金属 合物の 、 した 点の 点の との 面で生ずることが確認 れて る。 成 れた化 合物 、 面 ら剥がれて、 して る金属 、例えば、 に入 て る場 合が見られた。 成の 合物等の層が溶融して る 点の 属の中に混じ た不均一な組織になるもの 考えられる。

０12０ えば、現状の 験では、実施 、 9、 ０の 点の して nを、 点の としてC を用 た場合にほ、チップ側には、 C

N n 物が、 C フ ム側にはC n (C

6 n5 C 3 n)が形成 れて る こ が確認 れて る。

０121 2(C n 3A9 ０5C )で 成 れる相 してほ、チップ側にほC n

(C

6 n C

5 3 n) Ag n (Ag

3 n) C N n 物が、C フ ム側にほC n (C n C n) Ag n (

6 5 3 Ag

3 n)の相が確認 れて る。

０122 (C n gZn)で 成 れる相としてほ、チップ側にほ、C n (C n、C

3 n) C Z

5 n 物が、 C ム側には、 C Zn 合物、C n 合物(Cu

6 n C n)の相が確認されて る。

０123 4(A n)で 成される相 しては、チップ側にはAu n 物の相が、 Cu ム側にはAu n 物、 Cu n 合物(C n Cu n)の相が

5 3 確認されて る ０124 5(N n)で 成される相 しては、チップ側にはN n 物の相が、 C ム側にはN n 物、 Cu n (C Cu n) N Cu n 合物の相が

5 3

れて る。

０125 6(Ag n)で 成される相 しては、チップ側にはAg n (Ag n) Ag chh p相が、C ム側にはAg n (Ag n) Ag chh p 、 C n 合 物(C n C n)相が確認 れて る。

０126 7(C n 48 n)で 成 れる相としては、チップ側にはC n化合物(C n

C n) n C化合物、 n n C化合物の相が、 C フ ム側にはC n化合物( C n C n) n C化合物、 n n C化合物の相が確認 れて る。

０127 8(Ag B 43 n)で 成 れる相 してほ、チップ側にほAg n化合物(A n )、Ag chh p 、 Bの相が、C フ ム側にほAg n化合物(Ag n) Ag chhep 、B C n化合物(C n C n)の相が確認 れて る。

０12 ( 施の 2)

施の で明ら にな た に、金属 ００を設けるこ で、接続 2００ が して な ても、 力を金属 ００で 収するため、硬 した 2００および 2００で 続する ワ 導体 a側にはクラック等 の 影響を及ぼ な 構成 することができた。

０129 そこで、 、 することで フ 時の再 融の はな ものの 、硬 ために 力によりチップ側にクラックを生じ るので ウン 続に 使用することができな た Pbフ は だを、金属 ００ 併用することで 使用 能とするこ ができるのではな と発想した。

０13０ すなわち、本実施の 態では、複合 7aとして、 8に示すよ に、金属 ００の 面に高 が図れるPbフ はんだ層を金属 3０ して設けた構成を採用し た

０131 施の 使用する ワ 導体 8aの 、前記 施の の 4に示した 同様に構成されて る。し し、 ワ 導体 aの ド ム2 の ウン 続に際しての 7を形成するための 7aの 、 5(a)に示す 成ではな 、 8に示す 成を採用してお 前記 施の は 異な て る。

０132 施の では、 2に示すよ に、実施 ～ 5に示すよ 7aの 成を有して る。 、実施 ～ 5に示す場合も、前記 ～ ０ 同様に、 ドを施さな 5 角の ワ 導体 aを用 て る。 ０133 すなわち、実施 では、 2に示すよ に、使用する複合 7a して、金属 ０ 0を ００ のA層で構成し、金属 3０を 2０4 の Pbフ はん だであるA 2０ n層で構成した。 2で 、 2に示すよ に、使用する複合 7a して、金属 ００を ００ のZn層で構成し、金属 3０を 2０ の Pbフ はんだであるA 2０ n層で構成した。

０134 3で 、 2に示すよ に、使用する複合 7a して、金属 ００を

のA層で構成し、金属 3０を 2０4 の Pbフ はんだであるZ n 6A層で構成した。 4では、 2に示すよ に、使用する複合 7aとして、 金属 ００を ００ のC イ C 層で構成し、金属 3０を 2０ の Pbプリ ほんだであるA 2０ n層で構成した。 5では、 2 に示すよ に、使用する複合 7a して、金属 ００を ００ のT層で構成し 、金属 3０を 2０ の Pb はんだであるAu 2０ n層で構成した。 ０135 成の 7aを用 た実施 ～ 5の ワ 導体 ッケ ジに て、前記 施の 同様にして、 55C(3０mn・) 5０C(3０mn・)で5００サイク の サイク 験を、それぞれ2０個の ッケ ジに て行 た。その 果、表2に 示すよ に実施 ～ 5の てにお て、チップクラックは発生しな た。

０136 方、接続 面を観察する 、 力の 衝を担 ００が実施 3の Aの 合、A 部 ら 続部の5 満にA クラックが発生して た。 9に、実施 に生じたA クラックの 況を断面 真で示す。

０137 また、金属 ００がZnである実施 2の 合、Zn 部 ら 続部の5 満にZn クラックが発生した。 ００が Cuの 間の 膨張 を持 Cuイン Cu Tである実施 4 5の 合、 、はんだ 、 Cuイン C およ びT内の ずれにもクラックは発生しな た。 みに、 ０に、実施 4の 合 における 面を断面 真で示す。 ００ 3０、 ワ 導体 aの 側に、クラックが一切 生して な こ が確認される。

０138 施の における以上のこ ら、温度サイク による 、A znおよ びCuイン C Tの ００によ て され、チップクラック 生には 至らず、十分に接続 頼性を有するこ が判明した。

０139 上の結果 ら、応力 を介在さ るこ で、従来は するが硬

なるために十分に利用するこ ができな たA 2０ n等の高 Pbフ ほんだを 、ダイ ウ 続に使用することができるこ が確認 れた。 らに、応力 を介 在 ることで、実際の 続に寄与するPbフ はんだ層を薄 するこ ができ、 ス 高が問題となるA 2０ nを使用し易 することもできる。

０14０ ( 施の 3)

施の で明ら にな た に、金属 ００を設けるこ で、接続 2００ が して な ても、 力を金属 ００で 収するため、硬 した 2００および 2００で 続する ワ 導体 a側にはクラック等 の悪影響を及ぼ な 構成 することができた。

０141 そこで、 、 することで フ 時の再 融の な ものの 、熱伝導 が約gW m・K 低 ため 続する必要があるが、 続する 接続 部にクラックを生じ るので ウ 続に使用するこ ができな たB B A 9 金、B C 金、B Ag C ほんだを、金属 ００ 併用するこ で使用 能とするこ ができるのではな と発想した。

０142 すなわち、本実施の 態では、複合 7aとして、 8に示すよ に、金属 ００の 面に高 が図れるPbフ はんだ 3０を設けた構成を採用した。 ０143 実施の 態で使用する ワ 導体 8aの 、前記 施の の 4に示した 同様に構成 れて る。し し、 ワ 導体 aの ドフ ム2 の ウン 続に際しての 7を形成するための 7aの 、 5(a)に示す 成ではな 、 8に示す 成を採用してお 前記 施の は 異な て る。

０144 施の では、 2に示すよ に、実施 6 7に示すよ 7aの 成を有して る。 、実施 6 7に示す場合も、前記 ～ ０ 同様に、 ドを施さな 5 角の ワ 導体 aを用 て る。 ０145 すなわち、実施 6では、 2に示すよ に、使用する複合 7a して、金属 ０ 0を ００ のA層で構成し、金属 3０を 2０ の Pb はん だであるB Ag層で構成した。 7では、 2に示すよ に、使用する複合 7a して、金属 ００を ００ のC イン Cu層で構成し、金属 3０ を 2０4 の Pbフ はんだであるB層で構成した。

０146 上の結果 ら、応力 を介在 ることで、従来は熱伝導 が低 ために 十分に利用するこ ができな た 、B Ag 金、B C 金、B Ag C の Pbフ は だを、ダイ ウン 続に使用するこ ができることが確認 ０147 ( 施の 4)

実施の 態では、 ワ 導体 aの ドフ ム2に対する ウ 続の 7用の複 7aの 、前記 施の 同様の 成を採 用して るが、 ワ 導体 8b(8)は、 a) b)に示すよ ス ラップを 用 た構造に構成 れて る。

０148 すなわち、 ワ 導体 8bは、以下に示す製 プ セスによ 製造される。 3０ 7aを用 て、 メタライ がT N Aである ワ 導体 aをC 系ド イン9の上に ウン 続した。次に ワ 導体 aの 表面に形成 れて る電極 ソ ス、ゲ として機能する ド5を 7aとC ス ラップ ０を用 て 続した。ス ラップ 、 35 o

０Cで n・ 持することにより、 5(a)に示す 7aを構成する金属 2０の26０C 下の 点であるはんだ 、金属 ０の26 o

０C 上の融点の 反応 て全化合物 するこ により接続部2００を

した。

０149 このよ にして、 ワ 導体 8bは、 (a)に示すよ に、 ワ 導体 a ド イン9、ス ラップ ０ が、ス ラップ ０ ド5 が、それぞれ金属 7によ 接続されて る。

０15０ 2の 8に示すよ に、使用する複合 7a しては、金属 ００を ０ のA層で構成し、金属 ０をC で構成し、金属 2０を nで構成し、金属 ０ 2０を併 た 0 した。次に キ 系 6を用 て、 ワ 導体 a C のス ラップ ０、金属 7を して、 ワ 導体 8b を作製した。

０151 る構成の ワ 導体 8bを用 た ワ 導体 ッケ ジに て、前 記 施の 同様に、 55oC(3０mn・) 5 o

０C(3０mn・)で5００サイク の サイク 験を2０個の ッケ ジに て行 た。その 果、表2に示すよ に実施 8 にお て、チップクラック 生しな た。 面を観察すると、 力の 衝を 担 Aの 部 ら 続部の5 満にA クラックが発生して た。

０152 上のこと ら、 に示すよ ス ラップを用 た構造の ワ 導体 8b の 成にお ても、温度ザイク による 力を金属 ００のAによ て 衝でき、 十分に接続 頼性を有するこ が判明した。

０153 ( 施の 5)

施の 、 2で 、 ドフ ム2として半導体 の 質の の 膨 張 の きなC 系の材質のものを用 た場合に て説明したが、本実施の 態 でほ、逆に、熱膨張 の な (Fe) 金のFe 42N 質のものに て 明 の 用の 能性を検証した。 ０154 すなわち、42ア イフ ムを用 て、前記 施の で述 たと同様の 法で ワ 導体 8aを作製した。すなわち、 4に示す 成の ワ 導体 8 aにおける ドフ ム2が、42ア イで 成 れて るもので、他の構 、前記 施の の 同様に構成 れて る。

０155 用する複合 7a しては、 2の 9に示すよ に、前記 同様に 、金属 ００を ００ のA層で構成し、金属 ０をC で構成し、金属 2 を で構成し、金属 ０ 2０を併 た ０ に構成 れて る。

０156 る構成の 7aを、 ワ 導体 a 42ア イの ド ム2 の 間に 在さ た 、加熱 ０Cで保持 間を ０ するこ でタイ ウン 続さ て 4に示す 成の ワ 導体 ッケ ジを形成した。

０157 る構成の ワ 導体 8aを用 て作製した ワ 導体 ッケ ジに て、前記 施の 同様にして、 55C(3０mn・) 5 o

０C(3０mn・)で5００サイク の サイク 験を2０個の ッケ ジに て行 た。その 果、表2に示すよ に実施 9にお て、チップおよび 続部にクラックは発生しな た。

０158 さらに、 2には示さな が、前記 2～ ０ 同様の 成の 7aを用 て ワ 導体 8aを作製し、 る ワ 導体 8aを用 た2０個の半導体 ッケ ジに対して サイク 験を行 た結果、全てのものに てチップクラ ックの 見られな た。

０159 上のこと ら、 、 との 膨張 の きなC 系フ ムば りでな 、42 ア イ( o )に代表 れる鉄を にした 金等の、 との 膨張 の な ドフ ムに対しても十分に接続 頼性を有することが判明した。

０16０ ( )

比較 では、 明とほ なり、応力 能を発揮する金属 ００を有する 複合 7aを用 ることな 、 2０

て、 4に示す 成 の ワ 導体 8aを作製し、それを用 た半導体 ッケ ジに て、前記 ～ 5 同様の 法で、 55oC(3０mn・) 5０ (3０mn・)で5００ザイク の サ イク 験を2０個の ッケ ジに て行 た。

０161 2に示すよ に比較 にお て、チップクラックは発生しな た。し し、接続 面を観察すると、Pb 5 nほんだの 部 ら 続部の 。にほんだクラックが発 生した。 る結果 ら、ほんだの ら により、チップ の 力による負荷を低 減して るこ が分 る。

０162 ( 2)

比較 2で 、金属 ００に相当する構成を設けるこ な 、金属 ０に相当 するC 、金属 2０に相当する と らなる厚 2０ の 形成し、 る複合 構成した金属 ワ 導体 aの ライズ れた側に向け て、 Cuの ド ム2 の間に 在さ て、前記 ～ ０に述 た 同様の 法で、 35０C ０ 保持で ウン 続を行 ワ 導体 8aを作製し た

０163 製した ワ 導体 8aを用 た半導体 ッケ ジに対して、 o

55C(3０mn・) 5０C(3０mn・)で5００サイク の サイク 験を2０個の ッケ ジに て行 た ころ、 2の 2に示すよ に、6 2０の 合で、チップおよびC n化合物 クラックが発生した。これは、複合 用 て 成された 続部が全てC n 合物であるため、接続部が硬 な 、温度サイク による 力を緩衝できな た めに生じた。

０164 すなわち、 明 は異な 、応力 能を発揮する金属 ００を設けな ため に発生したものと考えられる。 る結果 、逆に、 明における 能を 発揮する金属 ００が、チップクラック 生の 止に有効に機能して ることの とも言える。

０165 3)

比較 3で 、 明とほ なり、応力 能を発揮する金属 ００を有する 複合 7aを用 ることな 、 2０u A 2０ nは を用 て、 4に示す 成 の ワ 導体 8aを作製し、それを用 た半導体 ッケ ジに て 55 (3０ mn・) 5０C(3０mn・)で5００ザイク の ザイク 験を2０個の ッケ ジに て行 た。その 、 2の 3に示すよ に、 5 2０の 合で、チップおよび 続部にクラックが発生した。これは、A 2０ nはんだが ほんだであるため、接続 部で温度サイク による 力を緩衝できな ためチップ の 担が大き な た め 考えられる。

０166 2に、発生したチップクラックの 例を示す。 2の 、 5 角の

ド しの ワ 導体 8aをC の ドフ ムに2０4 A 2０ nほんだ で、 35 o

０C ０ 保持で ウン 続し、その後に温度サイク 験を行 た場 合である。

０167 ( 施の 6)

施の ～5では、 ワ 導体 8a等の半導体 8にお て、 ワ 導体 a等の半導体 ド ム2等の基 を接続する金属 7では、 5(b)に示すよ に、応力 して機能する金属 ００の 導 体 ド ム2 に、同じ構成の 2００が形成されて た。 ０168 実施の 態では、 5(b)に示す場合 は異なり、 (a)に示すよ に、金属

7では、応力 して機能する金属 ００を挟んで、互 に異なる 2 ０ 2０が形成されて る場合に て説明する。 、 施の 説明する構 成は、前記 施の ～5で説明した、例えば 4、 に示すそれぞれその 成 を示す ワ 導体 8a 8bに適用するこ ができるものである。

０169 すなわち、前記 施の ～5で述 た構成 木 施の 6で以下 る構 成 は、大き は、金属 7を構成する金属 ００の 側に形成される の 成が同じである 、異なるものである の である。

０17０ 実施の 態で 用する半導体 8 、例えば、 4に示すよ ワ 導体

8aに構成 れて る。すなわち、 ワ 導体 8a 、 ワ 導体 aである半導体 が金属 7を介して、 ドフ ム2上に ウント 続 れて る。 7は、 ドフ ム2の ッド上に、 3(b)に示す の 7cを載 、 らに複合 7c上に、 ワ 導体 8aを載 た状態で加熱して 成 れる。

０171 えば、 ワ 導体 aの ン( )側の複 7c 接する 、T N

A が ライズ れてその れ性が確保 れて る。また、 ドフ ム2は、例え ば、熱伝導 の な (C )系の材料で 成 れて る。 る構成の ワ 導体 a ド ム2 は、介在さ た 7cがタイ ウン 時に所定温 度に加熱 れて溶融 固化するこ により 成 れた金属 7で 合 れて る ０172 7 の 7cは、例えば、 b 模式的に示すよ に、間 に26０C 上の高 点を有する金属 ００の 方の側には、半導体 側の接 2 ０を形成する26０C 上、 4００C 下の 点を有するPbフ ほんだ らなる の 4０が設けられて る。 ００の 方の側にほ、 ドフ ム 2側の接 22０を形成する26０C 上 o

、 4００C 下の 点を有し、 点が金属 4０を形成する Pb よ 低 点のPb はんだ らなる の 5０が設けられて る。

０173 る構成の 7cを用 て、 ワ 導体 aに構成した半導体

ド ム2に構成した を金属 合して、 4に示す ワ 導体 8a に構成した半導体 8を製造する。 る製造プ セスを 下に説明する。

法のプ セスの 細を、 4(a)～( )に、模式的に した。

０174 すなわち、 (a) (b)に示すよ に、 ウンタ3００で複合 7cの の

4０を保持し、 の 5０をヒ タ で加熱された ド ム2 上に供給する。この き 4(c)に示すよ に、複合 7cの の 5０ のみが溶融する 度で複合 7cを加圧、スクラブを行 、 ド ム2に密着さ る 同時にボイド 出を行 給する。

０175 その 、図 4(d)に示すよ に、複合 7cの の 4０が溶融する 度まで加熱し、 メタライズがT N Aである ワ 導体 aとしての 導体 を、 ウンタ3 ０で金属 4０上に供給する。この き 4(e)に示すよ に、 加圧、スクラブ ワ 導体 aを供給するこ により、接続部の れを確保 するのと同時にボイド 出を行 。

０176 このよ にして れた金属 7により ウン 続 れた ワ

導体 aでは、その 、図 4㈹に示すよ に、 ワ 導体 aの 表面に 形成 れて る電極 ド5とを、A ワイヤ 4を用 て ンディ する。 らに、 4(9)に示すよ に、 キ 系 6を用 て、 ワ 導体 a、 ドフ ム2、金属 7、ワイヤ 4を するこ で、 ワ 導体 8aに構成し 半導体 8が製造 れる。

０177 る構成の 導体 8にお て、複合 7cを構成する金属 ００ 4０ 5 0の 成を種 えて、本実施の 態における構成の 効性に て検証した。 証の 果を、 2の 2０～23に示した。

０178 2の 2０～23に記載の 件で構成した 7cを用 て、上記 明のプ セスで作製した ワ 導体 ッケ ジに て、 55C3０mn) 15０C(3０mn・) で5００サイク の サイク 験を、 2０個の ッケ ジを用 て行 た。チップクラックの 、 2に示すよ に、実施 2０～23の てにお て、チップクラックは発生しな た。

０179 7の 面を観察する 、 力の 衝を担 ００が実施 2０ 22 23のAの 合、A 部 ら 続部の5 満にA クラックが発生して た 。 方、金属 Cuの 間の 膨張 を持 実施 2 のCuイン Cu の 合、接続 面を観察する 、 、金属化合物 およびCuイン C 内の ずれにもクラックは発生しな た。 サイク による 、AおよびC ン Cuの ００によ て され、その 果 して、チップクラックの 生が防止できたもの 推察される。

０18０ 2には記載はしな が、 複合 7cを構成する金属 ００ 4０ 5 0を 化 て 験した結果、表2の 2０～23に示した結果と合わ て、 応力 として機能を有する金属 ００の 導体 に形成 れる 2 0を、 26０ 上4００ 下の 点を有するA 系 金、A Ge系 金、A 系 金、 Z A系 金、 Zn A Ge系 金、 B B Ag系 金、B C 系 金、B Ag C 系 金等のPbフ ほんだ層で構成し、応力 として機能する金属 ００の ドフ ム側に形成される 22０を、接続 2 ０に比 て 点が低 以上4００ 下の 点を有するPbフ はんだ層 らなる構成 することで、Pbフ ほんだを用 て、チップクラックを発生 ることな 十分な 頼性の 保ができ る ウ 行えるこ が判明した。

０181 また、本実施の 態で説明した 7cを用 た ウン 続の 効性は、 に示すス ラップタイプの 造の ワ 導体 8b等の半導体 8に適用し ても有効であ た。

０182 ( 施の 7)

実施の 7で説明する構成 、前記 施の 6 同様、図 (a)に示すよ に、 ワ 導体 a である ドフ ム2とを接合する金属 7で 、応力 能を有する金属 ００を挟んで、互 に異なる 23０ 24０が 形成 れて る。 実施の 態で説明する構成は、前記 施の 6 同様に、例 えば 4、 に示すそれぞれそれの 成を有する ワ 導体 8a 8bに適用 するこ ができる。

０183 る金属 7は、 b 示すよ 成の を用 て 成される。

7dは、 5 示すよ に、応力 の 能を有する金属 ００の 導体 接続する側に26０C 上、 4００C 下の 点を有するPb のはんだ 層 らなる金属 6０を設け、 ド ム2 接続する側に金属 金属 物 を形成する26０C 下の 点を有するPb はんだ らなる金属 7０を設けて 構成されて る。

０184 施の 適用する半導体 8は、例えば、 4に示すよ ワ 導体

8aに構成されて る。 ワ 導体 8aは、 ワ 導体 aである半 導体 が金属 7を介して、 ド ム2上に ウン 続されて る。 7は、 ドフ ム2の ッド上に、 5 示す 明の の を載 、 らに複合 7d上に、 ワ 導体 8aを載 た状態で加熱して 成 れる。

０185 えば、 ワ 導体 aの ン( )側の複 7d 接する 、T N

A が ライズ れてその れ性が確保 れて る。また、 ドフ ム2は、例え ば、熱伝導 の な (C )系の材料で 成 れて る。 る構成の ワ 導体 a ドフ ム2 は、介在 た 7dが ウ 時に所定温 度に加熱 れて溶融 固化するこ により 成 れた金属 7で 合 れて る ０186 実施の 態では、上記 成の ワ 導体 8aを、次のよ にして製造する こ ができる。すなわち、 4 a 示すよ に、 ウンタ3００で複合 の 6０側を保持し、金属 7０側をヒ タ で加熱 れた ドフ ム2上に供給 する。このとき、 4(c)に示すよ に、複合 の の 7０のみが溶融 する 度で複合 供給するこ により、加圧、スクラブを行 ドフ ム2に密 着 ると同時にボイド 出を行 。

０187 、 4にお ては、複合 7dの 成に ては、複合 7cの 成と混同しな よ に、金属 6０等の符号を 表示 してある。

０188 その 、複合 7dの 点の 6０側が溶融する 度まで加熱し、 4(d) に示すよ に、 メタライズがT N Aである半導体 を ウンタ3 ０で 給 する。この き 4 e 示すよ に、加圧、スクラブを行 半導体 を供給する こ によ 、 れを確保するの 同時にボイド 出を行 。タイ ウン 、 35０Cで０m n・ 持するこ によ 、 26０C 下の 点である金属 26０C 上の融点の を 反応さ て、接続 を金属 合物 して する。

０189 このよ にして された金属 7によ ウン 続された ワ

導体 では、その 、図 4㈲に示すよ に、 ワ 導体 の 表面に形 成されて る電極 ド5 を、A ワイヤ 4を用 て ンディン する。さらに、 4(9)に示すよ に、 ポキ 系 6を用 て、 ワ 導体 a、 ド ム2、金属 7、ワイヤ 4を した。 上のプ セスによ ワ 導体 8が製造 れる。

０19０ このよ にして作製した ワ 導体 ッケ ジに て、 2の 24 25に 示すよ に、 55C(3０mn・) 5０C(3０mn・)で5００ザイク の ザイク 験を各条 件2０個の ッケ ジに て行 た。そのときのチップクラック 況を、 2に示 すよ に、実施 24 25の てにお て、チップクラックは発生しな た。

０191 面を観察する 、 、金属化合物 およびC イン C ずれに もクラックは発生しておらず、温度サイク による 力をC イン C の によ て 衝でき、金属 7は十分に接続 頼性を有することが判明した。 ０192 2には記載しな が、 7dを構成する金属 ００ 6０ 7０ を 化 て 験した結果、表2の 24 25に示した結果と合わ て、応 力 して機能を有する金属 ００の 導体 に形成される 23０ を、 26０C 上 o

4００C 下の 点を有するA 系 金、A Ge系 金、A 系 金、 Zn A系 金、 Zn A Ge系 金、 B B Ag系 金、B C 系 金、B Ag C 系 金等のPbフ はんだ層で構成し、応力 として機能する金属 ００の ドフ ム側に形成 れる 24０を、 26０ 下の 点を有する n n Ag系 n C 系 n Ag C 系 n Zn系 n Zn B系 n n系 n Ag系 n C 系 B n系およびB n系等のPbプリ ほんだの ちの と、 C Ag N、Aの ちの な とも1 の が、ダイ ウ 続時に反応して 成 れた26０ 上の融点を有 する金属 合物層 らなる構成 するこ で、Pb は を用 て、チップクラ ックを発生さ るこ な 十分な 頼性の 保ができるタイ ウン 行える こ が判明した。

０193 また、 施の 態で説明した を用 た ウン 続の 効性は、 に示すス ラップタイプの 造の ワ 導体 8b等の半導体 8に適用 しても有効であ た。

０194 ( 施の 8)

施の 8で説明する構成は、前記 施の 6 同様、図 6(a)に示すよ に、 ワ 導体 a である ド ム2 を接合する金属 7で は、応力 能を有する金属 ００を挟んで、互 に異なる 25０ 26０が 形成 れて る。 実施の 態で説明する構成は、前記 施の 6 同様に、例 えば 4、 に示すそれぞれそれの 成を有する ワ 導体 8a 8bに適用 することができる。

０195 る金属 7 、 6(b)に示す 成の 7eを用 て 成 れる。

7eは、 6(b)に示すよ に、応力 の 能を有する金属 ００の 導 体 子と接続する側に26０C 下の 点を有するPbフ のほんだと26０C 上の 融点を有する金属と らなる金属 8０を設け、 ドフ ム 接続する側に金属 8０を構成するPbフ ほんだより 点の Pbフ ほんだ 26０C 上の融点 を有する金属と らなる金属 9０を設けて構成されて る。

０196 8０ 、 6(b)に示すよ に、金属 ００の 面に26０C 上の融点を 有する金属 8０aを設け、 る金属 8０aの上にさらに26０C 下の 点を有 するPbフ ほんだ らなる金属 8０bを積層して構成 れて る。 9０も、 6(b)に示すよ に、金属 ００の 面に26０C 上の融点を有する金属 9０ aを設け、 る金属 g０aの上に らに26０C 下の 点を有し、 8 bを構成するPbフ のほんだより低 点のPbフ はんだ らなる金属 g０b を積層して構成 れて る。

０197 6(b)に示す 成では、金属 8０を金属 8０a 8０b ら、金属 9０を 金属 g０a g０b の 層構造とした場合を示したが、 る構成 、複合 7e を用 て ウン 続した際に、金属 8０a 8０b が、金属 g０a g０b がそれぞれ 応して、それぞれ26０C 上の高 点の 合物を形成さ る ためである。

０198 る複合 7eの 、例えば、 2の 26 27に例示した。すなわち 、実施 26に示す場合は、金属 8０a してCuを、金属 8０b して nを用 、 金属 ００ してAを用 、金属 g０a してCuを、金属 g０b してn 48 nを それぞれ用 て、複合 7eを構成した場合である。 8０a 金属 8０bは合 わ て ０/ に、金属 ００の ００ に、金属 g０a 金属 9０ b は合わ て ０ に構成されて る。

０199 様に、実施 27に示す場合は、金属 8０a してAgを、金属 8０b して n を用 、金属 ００ してAを用 、金属 g０a してAgを、金属 g０bとして gZnをそれぞれ用 て、複合 7eを構成した場合である。 8０a 金属 8０ bは合わ て 2０ に、金属 ００の ００ に、金属 g０a 金属 g０b は合わ て 2０ に構成 れて る。

０2００ また、金属 ００の中に、金属 8０a g０a 実質的に同様の きをする金属 成 れて る場合にほ、 はしな が、見 け 、金属 ００の上 に金属 8０b g０bのみが設けられて、金属 8０ 9０が 成 れる場合もある ０2０1 る構成 としては、 2の 28～3０にそれぞれ した。すなわち、実施

28の 合にほ、金属 8０b して nを用 、金属 ００ してC nve C を用 、金属 g０b してn 48 nをそれぞれ用 て、複合 7eを構成した場合である。 4０ 8０bが ０ に、金属 ００が ００ に、金属 g０bが ０ に設定 れて るが、金属 ００を構成するC nve C のC が、 6(b) に示す 8０a g０aの きを こと なる。

０2０2 様に、実施 29の 合には、金属 8０bとして n 35Agを用 、金属 ００と してC nve C を用 、金属 g０b してn 48 nをそれぞれ用 て、複合 7e を構成した場合である。 8０bが ０ に、金属 ００が ００ に、金属 g０bが u に設定 れて るが、金属 ００を構成するC nv e CuのCuが、 6(b)に示す 8０a g０aの きを こ なる。

０2０3 3０の 合には、金属 8０b して nを用 、金属 ００ してC nverv Cuを用 、金属 g０b して n gZnをそれぞれ用 て、複合 7eを構成した場合 である。 8０bが ０ に、金属 ００が ００u に、金属 9０ bが ０ に設定されて るが、金属 ００を構成するC nve CuのCuが、 6(b)に示す 8０a g０aの きを 成 な て る。

０2０4 施の 適用する半導体 8は、例えば、 4に示すよ ワ 導体

8aに構成されて る。 ワ 導体 8aは、 ワ 導体 aである半 導体 が金属 7を介して、 ド ム2上に ウン 続されて る。 7は、 ド ム2の ッド上に、 6(b)に示す 明の の 7eを載 、 らに複合 7e上に、 ワ 導体 8aを載 た状態で加熱して 成 れる。

０2０5 えば、 ワ 導体 aの ン( )側の複 7e 接する 、T N

A が ライズ れてその れ性が確保 れて る。また、 ドフ ム2は、例え ば、熱伝導 の な (C )系の材料で 成 れて る。 る構成の ワ 導体 a ドフ ム2 は、介在 た 7eが ウン 時に所定温 度に加熱 れて溶融 固化するこ により 成 れた金属 合物 らなる金属 7で 合 れて る。

０2０6 実施の 態では、上記 成の ワ 導体 8aを、次のよ にして製造する こ ができる。すなわち、 (a) (b)に示すよ に、 ウ タ3００で複合 の

の 8０側を保持し、 の 9０側をヒ タ で加熱された フ ム2上に供給する。この き、 4(c)に示すよ に、複合 の の 9０のみが溶融する 度で複合 供給するこ により、加圧、スクラブを行 ドフ ム2に密着 ると同時にボイド 出を行 。

０2０7 、 4にお ては、複合 7eの 成に てほ、複合 7cの 成 混同しな よ に、複合 の 合 同様に、金属 8０等の符号を 表示 してある。 ０2０8 その 、複合 の 点の 8０側が溶融する 度まで加熱し、 4(d)に 示すよ に、 メタライズがT N Aである半導体 を ウ タ3 ０で 給する 。この き 4(e)に示すよ に、加圧、スクラブを行 半導体 を供給するこ に 行 o

よ 、 れを確保するの 同時にボイド 出を 。ダイ ウン 、 35０Cで０mn 持するこ によ 、 26０C 下の 点であるPb はんだの 26０C 上の融 点の を反応さ て、接続 を金属 して する。

０2０9 このよ にして された金属 7によ ウン 続された ワ

導体 では、その 、図 4(f)に示すよ に、 ワ 導体 の 表面に形 成されて る電極 ド5 を、A ワイヤ 4を用 て ンディン する。さらに、 4(9)に示すよ に、 ポキ 系 6を用 て、 ワ 導体 a、 ド ム2、金属 7、ワイヤ 4を した。 上のプ セスによ ワ 導体 8が製造される。

０21０ このよ にして作製した ワ 導体 ッケ ジに て、 2の 26～3０に 示すよ に、 55C(3０mn・) 5０C(3０mn・)で5００ザイク の ザイク 験を各条 2０個の ッケ ジに て行 た。そのときのチップクラック 況を、 2に示 す。 26～3０の てにお て、チップクラック 生しな た。

０211 面を観察する 、A 部 ら 続部の5 、満にA クラックが発生してお り サイク による 力をAの によ て 衝でき、金属 7は十分に 接続 頼性が確保 れて ることが判明した。

０212 2には記載しな が、 7eを構成する金属 ００ 8０( 8０a

8０b) 9０( g０a g０b)を さ て 験した結果、表2の 29～3 0に示した結果 合わ て、応力 して機能を有する金属 ００の 導体 に形成される 25０を、 26０C 下の 点を有する n n Ag系、 n C 系 n Ag C 系 n Zn系 n Zn B系 n n系 n Ag系 n C 系 B n系お よびB n系等のPbフ ほんだの ちの と、 C Ag N Aの ちの な とも1 の が、ダイ ウ 続時に反応して 成 れた26０C 上の融点を有する 金属 で構成し、応力 として機能する金属 ００の ドフ ム 側に形成 れる 26０を、接続 25０を形成するPbフ ほんだより 点が低 n Ag系 n C 系 n Ag C 系 n Zn系 n Zn B系 n n系 n A 9系、 n C 系、 B n系およびB n系等のPbフ はんだの ちの 、 C Ag N Aの ちの な も1 の が、ダイ ウン 続時に反応して 成された26０ 上の融点を有する金属 合物層 らなる構成 するこ で、Pb は を 用 て、チップクラックを発生さ るこ な 十分な 頼性の 保ができるタイ ウン 行えるこ が判明した。

０213 また、 6(b)に示す 成の 7e しては、 2の 3 32に記載の 成も有効であ た。 3 の 成 しては、金属 8０a してCuを、金属 8０ b してAu 2０ nを、金属 ００ してAを、金属 g０a してCuを、金属 g０b して nを用 た構成を例示した。 8０a 8０bを合わ た 2０ に、 金属 ００を ００ に、金属 g０a g０bを合わ た 2０/ に設定さ れて る。

０214 32の 成 しては、金属 8０aとしてC を、金属 8０bとしてBを、金属 ００としてAを、金属 g０aとしてC を、金属 g０bとして nを用 た構成を例 示した。 8０a 8０bを合わ た ０4 に、金属 ００を ００ に 、金属 g０a g０bを合わ た に設定 れて る。

０215 また、本実施の 態で説明した 7eを用 た ウ 続の 効性 、 に示すス ラップタイプの 造の ワ 導体 8b等の半導体 8に適用し ても有効であ た。

０216 ( 施の 9)

施の ～8にお てほ、応力 を設けることでチップクラックを発生 な 金属 合が行えることに て説明したが、 、 る金属 合 に際して使用する複合 7a等の使用時における製造上の留 を検討した。 施の ～8に示す 成を実施するに際しては、前記 明の 、例えば 2で 示したよ な 用 て行 ことができる。し し、 る複合 用 る金属 合に関しては、 明にお て初めて提案するものであり、従来 成の 場における実際的な知見の 数の み重ねがある場合とは異なり、実際の 場における を検討するこ ほ、本願 明を実際に適用する上でほ めて重要 なこ である。

0217 、高度の 頼性を確保するために本願 明がな れたことに 、特に、複合 用 た場合の 頼性に影響を与える要因に ての 討を 行 た。その 果、ダイ ウン 時にお て複合 する際のスクラブの 接続 頼性に大きな影響を与えるこ が判明した。

0218 3には、複合 用 て ウン 時の金 合を行 た場合の、接続 の 与えるスクラブの の 響に て、 2に示す ０ 28における 場合を示した。

０219 [

用 た半導体 ッケ ジの製造では、先ず、複合 ド ム上に 供給して、 ド ム 複合 の 合を行 、その役に、 ド ムに接合 した 上に半導体 子を供給し、複合 半導体 子 の 合を行 手順を経 。 る手順にお ては、スクラブを行 場合 しては、 ド ム上に複合 を供給する際と、 ドフ ム上に接合した 上に半導体 子を供給する際 が考えられる。 、 るそれぞれの 合におけるスクラブの の 響に 検討した。

０22０ 3には、複合 ドフ ム上に供給する際の加 ・スクラブ( 中、複合 ・スクラブ 表示)と、 ドフ ム上に接合した 上に半導体 子 を供給する際の加 ・スクラブ( 中、半導体 子供給 ・スクラブ 表示) の 無を示した。

０221 3には、 2における実施 ０ 28の 合に 、接続 の 生 数を示した。ここでは、超音波 によ 観察したボイドおよび

続部の 合が接続 2０ 上になる場合を、接続 定義した。

０222 チップクラックを発生さ るこ のな れた構成の 合を有する実施 ０の 成の 導体 ッケ ジに 、複合 および半導体 子供給 に加圧・スク ラブを行わな ( 中、 No几で示す)、半数のサ プ に 良が発 生した。し し、半導体 子供給 のみに加圧・スクラブを行 場合、表3のNo・2に示 すよ に、接続 大幅に低減された。し しながら、一部のサンプ に 、 接続 良の 生が確認 れた。そこで、複合 および半導体 子の に加 圧・スクラブを ( 中、 N ・3で示す)、接続 発生しな こ が確認される。 ０223 このよ に、前記 施の ～5に示すよ に、応力 能を有する金属 の 側に同じ構成の を設けた ウ では、複合 、半導体 子供給 ずれ に、少な も加圧・スクラブを こ が好まし 、 らには、複合 、半導体 子供給 の 方で加圧スクラブを ことが極めて 好ま とが確認 れた。

０224 る結果に ては、前記 施の 6～8に示すよ に、応力 能を有す る金属 の 側に異なる構成の を設けた ウン 続を 行 合にも当てほま た。 3には、 る例として、 2の 28に対応した構 成にお 、複合 、半導体 子供給 の 方で加圧スクラブを行 た場合 での 生数を示した。 ・スクラブを全 行わな 合、複合 、半導 体 子供給 ずれ で加圧スクラブを行 た場合に比 て、不良 生数は して た。

０225 上のこと ら、複合 の に温度階層を設けて、複合 および 半導体 子供給 に加圧、スクラブするこ により、接続性およびボイド を向 上 ることができるこ を確認した。

０226 上、本 によ てな れた発明を実施の 態に基 き具体的に説明したが 、 前記 施の 態に限定 れるものでほな 、その 旨を逸脱しな 範囲 で 能であるこ づまでもな 。

０227 すなわち、上記 明では、 明の 用に て、 ワ 導体 置のタイ 続を例に挙げて説明したが、適用 能な 導体 ワ 導体 置に 限定する必要はな 、ダイ ウン 続さ る半導体 置であれば ワ 導体 外のものにも適用できる。これらには例えば、オ ネ タ タイオ ド、 GBT 、 R ジ 等の ン ンド ジ 、 自動車用 ワ ジ 等が 挙げられる。

０228 また、上記 明では、 ワ 導体 置を用 た半導体 ッケ ジを

する場合を例に挙げて説明したが、例えば、 C (M Ch p Modu e) 成 に使用する場合にも当然に適用できるものである。

０229 明では、金属 ００上に、 26０C 下の 点の 属 らなる金属 2０ と、 26０C 上の高 点の 属 らなる金属 ０ を、 に低 点の 2０が るよ に積層した構成を示したが、 の 注が確保できる範 囲で、 26０C 下の 点の 、 26０C 上の高 点の が、互 に混在し た構成の 層の金 を設けるよ にしても わな 。 えば、格子状に入れ子にし たり、 属の 属の を、互 違 に並行に設けるよ にする等 しても わな 。 の れ性を確保した状態で、加熱するこ で両者が反応 した26０C 上の高 点の 2００を形成できるよ にな て ればよ 。

上の 用 ， ０23０ 、 ワ 導体 置に代表される半導体 置のタイ ウン 続に有効 に使用するこ ができる。

Claims

求の

導体 子が ド ム上に金属 合によ ウン 続されて る半導 体 置であ て、

前記 、前記 ド ム 前記 導体 子の 膨張 によ じる 力を緩衝する 、

前記 の 導体 に形成され、前記 前記 導体 子 を接続する 、

前記 の ド ム側に形成され、前記 前記 ド ムを接続する を有して るこ を特徴 する半導体 。

2 、 26０C 上の融点を示す ある は金属 合物 であ 、 前記 、前記 導体 子の 膨張 数と、前記 ドフ ムの 膨張 数との間の熱膨張 数を有する金属 であるこ を特徴 する

載の 導体 。

3 、 26０C 上の融点を示す ある 合物 であり、 前記 、 1 MPa 満の 力を有する金属 であるこ を特徴 す る 載の 導体 。

4 の 導体 に形成 れる 、 26０ 上4００ 下の 点を有するA 系 金、A Ge系 金、A 系 金、 Zn A系 金、 Zn A Ge系 金、 B B Ag系 金、B C 系 金、B Ag C 系 金等のPbフ ほん だ層で、

前記 の ド ム側に形成される 、前記

の 導体 に形成される に比 て 点が低 26０C 上4００C 下の 点を有するPb はんだ層 らなるこ を特徴 する 載の 導体 5 の 導体 に形成さ o れる 、 26０C 上4００C 下の 点を有するAu n系 金、A Ge系 金、Au 系 金、 Zn A系 金、Zn A Ge系 金、 B B Ag系 金、B Cu系 金、B Ag Cu系 金等のPb はん だ層で、 の ドフ ム側に形成 れる 、 26０ 下の 点を有する 、 n n Ag系 n C 系 n Ag C 系 n Zn系 n Zn B系 n n 系、 n Ag系、 n C 系、B n系およびB n系等のPbフ はんだの ちの 、 C 、Ag N、Aの ちの な とも の が、ダイ ウ 続時に反応して 成 れた26０C 上の融点を有する金属 合物層 らなるこ を特徴 する 載の 導体 。

6 の 導体 に形成 れる 、 26０ 下の 点 を有する 、 n Ag系 n C 系 n Ag C 系 n Zn系 n Zn B系 n n系 n Ag系、 n Cu系、B n系およびB n系等のPb はんだの ちの 、 Ag N、Aの ちの な も の が、タイ ウン 続時に反応して 成さ れた26０C 上の融点を有する金属 、

前記 の ド ム側に形成される 、前記

の 導体 に形成される を形成するPb はんだよ 点が低 n n Ag系 n C 系 n Ag C 系 n Zn系 n Zn B系 n n系 n Ag 系、 n C 系、B n系およびB n系等のPb はんだの ちの 、 C Ag N Aの ちの な も の が、ダイ ウン 続時に反応して 成された26０ 上の融点を有する金属 合物層 らなるこ を特徴 する 載の 導体 。

7 導体 子が ドフ ム上に金属 合により ウ 続 れて る半導 体 置であ て、

前記 、ダイ ウン 合時に反応しな 応の 、 前記 前記 導体 子、前記 前記 ドフ ム をそ れぞれ 合する 合時の 応により 成 れた金属 合物とを有して ることを 特徴とする半導体 。

8 導体 子と、前記 導体 子 接続 れた を有する半導体 置であ て 前記 導体 子と前記 とは、金属を有する金属 、前記 よ も 、前記 に含有される金属 分を有する金属 合物 を介し 続 れ、

前記 導体 子と前記 との 、前記 導体 置の 度でむ し な こ を特徴とする半導体 。

9 導体 子と、前記 導体 子 接続部を介して 続 れた ドフ ムとを有 する半導体 置であ て、

前記 続部 、金属を含有する金属 、前記 よりも 前記 に含有 れる金属 分を有する金属 合物とを有し、 前記 続部は、前記 導体 置の 度では しな こ を特徴 する半導 体 。

０ 導体 子を ド ム上にタイ ウン 、ワイヤ ボンデイング、

ドされた半導体 置にお て、

タイ ウン 続部が、半導体 側 ら、 26０C 上の融点を有する金属 合 物 、 26０C 上の融点を有する金属 、 26０C 上の融点を有する金属 層 らなるこ を特徴 する半導体 。

、 、 r、 n Ag系、 n Cu系、 n Ag Cu系、 n Zn系、 n Zn B系、 n n系、 Ag系、 n Cu系、B n系およびB n系のPb はんだの ちの な も 、 u、Ag N、Auの ちの な も の が、ダイ ウン 続時に反応して 成 れたことを特徴とする ０ 載の 導体 。

2 導体 子を ドフ ム上に ウ 、ワイヤ ボ デイング、

ド れた半導体 置にお て、

ダイ ウ 続部が、半導体 側 ら、 26０ 上4００ 下の 点を有するP bフ はんだ 、 26０C 上の融点を有する金属 、 26０ 上4００ 下の 点 を有するPbフ ほんだ層 らなることを特徴とする半導体 。

o

3 26０C 上4００C 下の 点を有するPbフ はんだ層がA n系 金、A Ge系 金、A 系 金、 Z A系 金、 Zn A Ge系 金、 、B Ag系 金、B C 系 金、B Ag C 系 金の ずれ らなるこ を特徴 する 2 載 の 導体 。

4 26０C 上の融点を有する金属 A、Mg Ag zn Cu Nの ちの ずれ 種 らなることを特徴 する ０ 載の 導体 。

5 26０C 上の融点を有する金属 C イ C 、 C C 、 C Mo 金、T Mo、Wの ちの ずれ 種 らなるこ を特徴 する ０ 載の 導体 。

6 導体 子を ドフ ム上に金属 合により ウン 続する半導体 置 の 法であ て、

26０C 上の融点を有する金属 の 導体 および ドフ ム 側に、反応によ 26０C 上の融点の 物を形成する 点が26０C 下の 点が26０C 上の金 を有する層が設けられる複合 、前記 導体 子 前記 ド ム の間に 在さ た 、前記 加熱するこ によ 前記 合を形成するこ を特徴 する半導体 置の 。

7 26０C 上の融点を有する金属 A o Ao Nの ちの ずれ 種 ら 成され、

反応によ 26０C 上の融点の 合物を形成する前記 点が26０C 下の は 、1 n Ag系 n Cu系 n Ag Cu系 n Zn系 n Zn B系 n n 系、 Ag系、 n Cu系、B n系、B n系のPb はんだの ちの であ 、 反応によ 26０C 上の融点の 合物を形成する前記 点が26０C 上の 金 とほ、C Ag N、Aの ちの な も の 属であるこ を特徴 する 6 載の 導体 置の 。