WO2014203777A1 - 半導体装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor device.
  • the semiconductor chip is electrically connected to a lead frame or a substrate using, for example, a bonding wire.
  • a bonding wire Various techniques relating to bonding wires have been studied, and examples include those described in Patent Documents 1 to 5.
  • Patent Document 1 describes a wire material in which a nitride of an additive element group is dispersed on the surface of a pure metal of gold, silver or copper, a gold-silver alloy, a gold-copper alloy or a gold-palladium alloy.
  • Patent Documents 2 and 3 describe a technique related to a bonding wire having a silver wire and a gold film covering the silver wire.
  • Patent Document 4 describes an Ag bonding wire containing Au and Bi.
  • Patent Document 5 describes a semiconductor bonding wire having a core material mainly composed of one or more elements of Cu, Au, and Ag and an outer layer mainly composed of Pd on the core material. .
  • the electrode pad of the semiconductor chip and the connection terminal of the base material are electrically connected to each other through a wire, for example.
  • a wire made of a metal material mainly composed of Ag is bonded to an electrode pad provided on a semiconductor chip and made of a metal material mainly composed of Al. There is. In this case, excellent bonding reliability may not be obtained between the wire and the electrode pad.
  • a semiconductor chip comprising electrode pads; A wire electrically connected to the electrode pad; With The wire is made of a first metal material containing Ag as a main component and Pd, The electrode pad is made of a second metal material mainly composed of Al, A semiconductor device is provided in which an alloy layer containing Ag, Al, and Pd is formed at a joint between the wire and the electrode pad.
  • the bonding reliability between the wire and the electrode pad can be improved.
  • FIG. 1 is a plan view showing a semiconductor device according to a first embodiment. It is sectional drawing which shows the semiconductor device shown in FIG. It is an enlarged view of the junction part shown in FIG.
  • FIG. 7 is a plan view showing a first modification of the semiconductor device shown in FIG. 1.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a second modification of the semiconductor device shown in FIG. 1.
  • FIG. 1 is a plan view showing a semiconductor device 100 according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the semiconductor device 100 shown in FIG.
  • the semiconductor device 100 according to this embodiment includes a semiconductor chip 10 and a wire 30.
  • the semiconductor chip 10 includes electrode pads 12.
  • the wire 30 is electrically connected to the electrode pad 12.
  • the wire 30 is made of a first metal material containing Ag as a main component and Pd.
  • the electrode pad 12 is made of a second metal material containing Al as a main component.
  • An alloy layer containing Ag, Al, and Pd or an alloy layer containing Ag, Al, Pd, and Au is formed at the joint 40 between the wire 30 and the electrode pad 12.
  • an alloy layer containing Ag, Al and Pd or an alloy layer containing Ag, Al, Pd and Au is formed.
  • the present inventor has found that in such a case, it is possible to realize the joint 40 having an excellent balance of moisture resistance reliability and high-temperature storage characteristics. As a result, the bonding reliability between the wire 30 and the electrode pad 12 can be improved.
  • the semiconductor device 100 includes a base material 20 and a semiconductor chip 10 mounted on the base material 20.
  • the substrate 20 and the semiconductor chip 10 are electrically connected to each other via a wire 30 (bonding wire).
  • a semiconductor device 100 constitutes a semiconductor package in which a semiconductor chip 10 is mounted on a base material 20, for example.
  • the semiconductor device 100 according to the present embodiment can include a plurality of semiconductor chips 10 stacked on the base material 20, for example.
  • each semiconductor chip 10 is electrically connected to the base material 20 through, for example, a wire 30.
  • the base material 20 is not particularly limited as long as it is a member recognized by those skilled in the art as being capable of mounting a semiconductor chip, and is, for example, a wiring board such as an interposer or a mother board, a lead frame, and other semiconductor chips.
  • a wiring board such as an interposer or a mother board, a lead frame, and other semiconductor chips.
  • FIG. 1 and FIG. 2 the case where the base material 20 is an interposer is illustrated.
  • a plurality of solder balls 62 are provided on the other surface of the substrate 20 opposite to the surface on which the semiconductor chip 10 is mounted.
  • the semiconductor device 100 including the base material 20 and the semiconductor chip 10 is mounted on another wiring board through, for example, solder balls 62.
  • the base material 20 includes connection terminals 22.
  • One end of the wire 30 is bonded to the surface portion of the connection terminal 22.
  • the connection terminal 22 is provided on one surface of the substrate 20 on which the semiconductor chip 10 is mounted, for example.
  • a plurality of connection terminals 22 are provided on one surface of the base material 20.
  • the plurality of connection terminals 22 are provided, for example, along the outer edge of the semiconductor chip 10.
  • the connection terminal 22 is an electrode pad provided on the base material 20 constituting the interposer.
  • connection terminal 22 is made of, for example, a material mainly composed of Au.
  • the surface portion of the connection terminal 22 is constituted by a laminated film in which, for example, an Ag or Ni layer, a Pd layer, and an Au layer are laminated in order.
  • the semiconductor chip 10 is mounted on the base material 20.
  • Examples of the semiconductor chip 10 include an integrated circuit, a large-scale integrated circuit, and a solid-state imaging device.
  • the semiconductor chip 10 is bonded onto one surface of the base material 20 via, for example, a film-like or paste-like die attach material.
  • the semiconductor chip 10 includes electrode pads 12. The other end of the wire 30 opposite to the end that is bonded to the connection terminal 22 is bonded to the surface portion of the electrode pad 12.
  • the electrode pad 12 is provided, for example, on the other surface of the semiconductor chip 10 opposite to the one surface facing the substrate 20. On the other surface of the semiconductor chip 10, for example, a plurality of electrode pads 12 are provided. In this case, the plurality of electrode pads 12 are provided, for example, along the outer edge of the semiconductor chip 10.
  • the electrode pad 12 is comprised by the 2nd metal material which has Al as a main component.
  • the surface portion of the electrode pad 12 that is bonded to the wire 30 is made of the second metal material.
  • the second metal material constituting the electrode pad 12 may contain other metal materials such as Ni, Au, Pd, Ag, Cu, Si, or Pt in addition to Al.
  • the content of Al in the second metal material constituting the electrode pad 12 is, for example, 90% by weight or more and 100% by weight or less.
  • the wire 30 is electrically connected to the connection terminal 22 and the electrode pad 12.
  • one end of the wire 30 is joined to the connection terminal 22, and the other end opposite to the one end is joined to the electrode pad 12.
  • a bonding portion 40 formed by bonding them is formed between the tip portion 30a of the wire 30 and the electrode pad 12.
  • the semiconductor chip 10 is provided with a plurality of electrode pads 12, and the base material 20 is provided with a plurality of connection terminals 22.
  • a plurality of wires 30 are provided to electrically connect each electrode pad 12 and each connection terminal 22 to each other.
  • the diameter of the wire 30 is, for example, 15 ⁇ m or more and 25 ⁇ m or less, and particularly preferably 18 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less.
  • the wire 30 is made of a first metal material containing Ag as a main component and Pd.
  • the tip part 30a joined to the electrode pad 12 in the wire 30 is made of the first metal material.
  • the first metal material constituting the wire 30 may contain, for example, Au in addition to Ag and Pd. Thereby, the moisture resistance reliability in the junction part 40 can be improved more effectively.
  • the Ag content in the first metal material constituting the wire 30 is preferably 85% by weight or more and 99.5% by weight or less, and more preferably 85% by weight or more and 96% by weight or less. Accordingly, it is possible to improve the moisture resistance reliability and high-temperature storage characteristics at the joint 40 more effectively while reducing the manufacturing cost, and to improve the joint reliability between the wire 30 and the electrode pad 12. Become. Further, the content of Pd in the first metal material constituting the wire 30 is preferably 0.5 wt% or more and 15 wt% or less, more preferably 2 wt% or more and 10 wt% or less, and still more preferably. Is 3% by weight or more and 6% by weight or less.
  • the content of Au in the first metal material is, for example, greater than 0% by weight and 10% by weight or less, more preferably 2% by weight or more and 10% by weight. It is as follows. Thereby, the bondability of the wire 30 can be improved. However, when the Ag content is 94% by weight or more, Au does not have to be used.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the joint 40 shown in FIG.
  • a protective film 50 made of, for example, polyimide is formed on the other surface of the semiconductor chip 10.
  • the protective film 50 is provided with an opening so that the surface of the electrode pad 12 is exposed.
  • the alloy layer 32 containing Ag, Al, and Pd is formed at the joint 40 between the wire 30 and the electrode pad 12. As a result, it is possible to realize the joint 40 having an excellent balance of moisture resistance reliability and high-temperature storage characteristics.
  • the alloy layer 32 containing Ag, Al, and Pd has, for example, a composition of the first metal material that constitutes the wire 30, a composition of the second metal material that constitutes the electrode pad 12, and a bonding method of the wire 30 and the electrode pad 12. Each can be formed by appropriately controlling.
  • the composition ratio of Ag, Al, and Pd in the alloy layer 32 may be different from each other in each region included in the alloy layer 32, for example.
  • the alloy layer 32 in the present embodiment has a higher composition ratio of Ag and Pd and a lower composition ratio of Al, for example, at one end located on the wire 30 side than at the other end located on the electrode pad 12 side. It is provided to become.
  • the alloy layer 32 in this embodiment may have the area
  • the alloy layer 32 in this embodiment is, for example, one end located on the wire 30 side and the other located on the electrode pad 12 side. It is provided so that the composition ratio of Ag, Pd and Au is higher than that of the end portion, and the composition ratio of Al is lower.
  • the wire 30 and the electrode pad 12 are bonded to each other through the alloy layer 32 containing Ag, Al, and Pd, or Ag, Al, Pd, and Au formed in the bonding portion 40.
  • the alloy layer 32 is provided in a layer shape or an island shape on the end surface of the wire 30 that is bonded to the electrode pad 12. At this time, the end surface joined to the electrode pad 12 in the wire 30 coincides with the bottom surface of the tip portion 30a.
  • the shape of the alloy layer 32 is not limited to this, It can be set as various shapes.
  • the semiconductor chip 10 and the wire 30 are sealed with a sealing resin 60 made of, for example, a cured product of an epoxy resin composition.
  • a sealing resin 60 made of, for example, a cured product of an epoxy resin composition.
  • the joint 40 between the wire 30 and the electrode pad 12 is also sealed with the cured product of the epoxy resin composition.
  • the cured product of the epoxy resin composition that seals the semiconductor chip 10 and the wire 30 may contain, for example, an organic sulfur compound.
  • an organic sulfur compound In this case, the adhesiveness of the cured product of the epoxy resin composition to the semiconductor chip 10 and the wire 30 composed of the first metal material mainly composed of Ag can be improved. For this reason, the peeling etc. between the sealing resin 60 comprised with the hardened
  • the content of sulfur derived from the organic sulfur compound in the cured product of the epoxy resin composition is preferably, for example, from 1 ppm to 400 ppm.
  • the sulfur content in the cured product of the epoxy resin composition is the sulfur content derived from the organic sulfur compound.
  • the sulfur content is quantified as follows, for example. First, about 5 mg of a cured product of the epoxy resin composition is measured, burned in a flask filled with oxygen, and the generated combustion gas is absorbed in a 5% potassium hydroxide solution. Next, the sulfate ion amount in the 5% potassium hydroxide solution measured by the ion chromatography method is converted into the sulfur content in the epoxy resin composition.
  • sulfur content 1 ppm or more the adhesiveness of the hardened
  • cured material of an epoxy resin composition can be adjusted by controlling appropriately each component and preparation method which comprise an epoxy resin composition.
  • the pH of the cured product of the epoxy resin composition that seals the semiconductor chip 10 and the wire 30 is preferably 4 or more and 7 or less, and more preferably 4.5 or more and 6.5 or less. In this case, it can suppress that the junction part 40 will be corroded by the hardened
  • cured material of an epoxy resin composition is adjusted by controlling appropriately each component and preparation method which comprise an epoxy resin composition.
  • the epoxy resin composition contains (A) an epoxy resin and (B) a curing agent.
  • the (A) epoxy resin contained in the epoxy resin composition monomers, oligomers and polymers generally having two or more epoxy groups in one molecule can be used, and the molecular weight and molecular structure are not particularly limited.
  • the (A) epoxy resin may be, for example, a biphenyl type epoxy resin; a bisphenol type epoxy resin such as a bisphenol A type epoxy resin, a bisphenol F type epoxy resin, or a tetramethylbisphenol F type epoxy resin; ; Novolak type epoxy resins such as phenol novolac type epoxy resins and cresol novolak type epoxy resins; Multifunctional epoxy resins such as triphenolmethane type epoxy resins and alkyl-modified triphenolmethane type epoxy resins; Phenol aralkyl type epoxy resins having a phenylene skeleton Aralkyl-type epoxy resins such as phenol aralkyl-type epoxy resins having a biphenylene skeleton; dihydroxy
  • the epoxy resin (A) is selected from the group consisting of an epoxy resin represented by the following formula (1), an epoxy resin represented by the following formula (2), and an epoxy resin represented by the following formula (3). It is particularly preferable to use a material containing at least one kind.
  • Ar 1 represents a phenylene group or a naphthylene group, and when Ar 1 is a naphthylene group, the glycidyl ether group may be bonded to either the ⁇ -position or the ⁇ -position.
  • Ar 2 represents any one of a phenylene group, a biphenylene group, and a naphthylene group.
  • R 5 and R 6 each independently represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
  • g is an integer of 0 to 5
  • h is an integer of 0 to 8.
  • n 3 represents the degree of polymerization, and the average value is 1 to 3.
  • a plurality of R 9s each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.
  • n 5 represents the degree of polymerization, and the average value is 0-4.
  • a plurality of R 10 and R 11 each independently represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.
  • n 6 represents the degree of polymerization, and the average value is 0-4.
  • the content of the epoxy resin is preferably 3% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, and further preferably 8% by mass or more with respect to the entire epoxy resin composition. Thereby, wire breakage due to an increase in viscosity of the epoxy resin composition can be suppressed. Moreover, it is preferable that it is 18 mass% or less with respect to the whole epoxy resin composition, as for content of an epoxy resin (A), it is more preferable that it is 13 mass% or less, and 11 mass% or less is further more preferable. Thereby, the fall of moisture-proof reliability by the water absorption rate increase, etc. can be suppressed.
  • the (B) curing agent contained in the epoxy resin composition can be roughly classified into three types, for example, a polyaddition type curing agent, a catalyst type curing agent, and a condensation type curing agent.
  • polyaddition type curing agents used for curing agents include aliphatic polyamines such as diethylenetriamine (DETA), triethylenetetramine (TETA), and metaxylylenediamine (MXDA), diaminodiphenylmethane (DDM), In addition to aromatic polyamines such as m-phenylenediamine (MPDA) and diaminodiphenylsulfone (DDS), polyamine compounds including dicyandiamide (DICY) and organic acid dihydrazide; hexahydrophthalic anhydride (HHPA), methyltetrahydrophthalic anhydride ( Acid anhydrides including alicyclic acid anhydrides such as MTHPA), trimellitic anhydride (TMA), pyromellitic anhydride (PMDA), benzophenone tetracarboxylic acid (BTDA), etc .; novolac type Phenol resins, phenol resin-based curing agent such as polyvinyl phenol
  • Examples of the catalyst-type curing agent used for the curing agent include tertiary amine compounds such as benzyldimethylamine (BDMA) and 2,4,6-trisdimethylaminomethylphenol (DMP-30); 2-methyl Examples thereof include imidazole compounds such as imidazole and 2-ethyl-4-methylimidazole (EMI24); Lewis acids such as BF3 complex.
  • BDMA benzyldimethylamine
  • DMP-30 2,4,6-trisdimethylaminomethylphenol
  • 2-methyl examples thereof include imidazole compounds such as imidazole and 2-ethyl-4-methylimidazole (EMI24); Lewis acids such as BF3 complex.
  • condensation type curing agent examples include a resol type phenol resin; a urea resin such as a methylol group-containing urea resin; and a melamine resin such as a methylol group-containing melamine resin.
  • a phenol resin-based curing agent is preferable from the viewpoint of improving the balance of flame resistance, moisture resistance, electrical properties, curability, storage stability, and the like.
  • the phenol resin-based curing agent monomers, oligomers, and polymers in general having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule can be used, and the molecular weight and molecular structure are not particularly limited.
  • novolak-type resin such as a phenol novolak resin, a cresol novolak resin, a bisphenol novolak
  • Modified phenolic resins such as terpene modified phenolic resin and dicyclopentadiene modified phenolic resin
  • aralkyl type resins such as phenol aralkyl resin having phenylene skeleton and / or biphenylene skeleton, naphthol aralkyl resin having phenylene and / or biphenylene skeleton
  • Examples thereof include bisphenol compounds such as bisphenol F, and these may be used alone or in combination of two or more.
  • at least one curing agent selected from the group consisting of compounds represented by the following formula (4).
  • Ar 3 represents a phenylene group or a naphthylene group.
  • Ar 3 represents a naphthylene group
  • the hydroxyl group may be bonded to either the ⁇ -position or the ⁇ -position.
  • Ar 4 represents any one of a phenylene group, a biphenylene group, and a naphthylene group.
  • R 7 and R 8 each independently represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
  • i is an integer from 0 to 5
  • j is an integer from 0 to 8.
  • n 4 represents the degree of polymerization, and the average value is 1 to 3.
  • the content of the curing agent is preferably 2% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, and further preferably 6% by mass or more with respect to the entire epoxy resin composition. .
  • an epoxy resin composition having sufficient fluidity can be obtained.
  • curing agent it is more preferable that it is 11 mass% or less, and it is 8 mass% or less. Further preferred. Thereby, the possibility of causing a decrease in moisture resistance reliability due to an increase in water absorption can be reduced.
  • the blending ratio of (A) the epoxy resin and (B) the curing agent that is a phenol resin-based curing agent is the number of epoxy groups (EP ) And the phenolic hydroxyl group number (OH) of all phenolic resin-based curing agents, the equivalent ratio (EP) / (OH) is preferably 0.8 or more and 1.3 or less.
  • the epoxy resin composition may contain (C) a filler, (D) a neutralizing agent, (E) a curing accelerator, or (F) an organic sulfur compound as necessary.
  • (C) Filler As a filler, what is used for the general epoxy resin composition for semiconductor sealing can be used, for example, fused spherical silica, fused crushed silica, crystalline silica, talc, alumina, titanium white, nitriding Examples include inorganic fillers such as silicon, and organic fillers such as organosilicone powder and polyethylene powder. Of these, it is particularly preferable to use fused spherical silica. These fillers may be used alone or in combination of two or more.
  • the shape of the filler is preferably as spherical as possible and broad in particle size distribution from the viewpoint of increasing the filler content while suppressing an increase in the melt viscosity of the epoxy resin composition.
  • the filler may be surface-treated with a coupling agent.
  • the filler (C) may be used after pretreatment with an epoxy resin or a phenol resin.
  • a processing method at this time there are a method of removing the solvent after mixing using a solvent, a method of adding directly to the filler, and a mixing process using a mixer.
  • the content of the filler is preferably 65% by mass or more, and 75% by mass or more with respect to the entire epoxy resin composition, from the viewpoint of the filling property of the epoxy resin composition and the reliability of the semiconductor device. More preferably, it is more preferably 80% by mass or more. Thereby, low moisture absorption and low thermal expansibility can be improved, and moisture resistance reliability can be made favorable. Further, the content of the filler (C) is preferably 93% by mass or less, more preferably 91% by mass or less, based on the entire epoxy resin composition, from the viewpoint of improving moldability. 86 mass% or less is more preferable. As a result, it is possible to reduce the possibility that the fluidity is lowered and poor filling occurs during molding, or that the inconvenience such as the wire flow in the semiconductor device due to the increase in viscosity occurs.
  • (D) Neutralizing agent As a neutralizer, what neutralizes the acidic corrosive gas generated when heating the sealing resin 60 which is an epoxy resin composition or its hardened
  • a neutralizing agent As a neutralizing agent, at least 1 sort (s) selected from the group which consists of a basic metal salt, especially the compound containing a calcium element, the compound containing an aluminum element, and the compound containing a magnesium element can be used, for example.
  • Examples of the compound containing calcium element used for the neutralizing agent include calcium carbonate, calcium borate, calcium metasilicate, and the like. Among these, calcium carbonate is preferable from the viewpoint of impurity content, water resistance and low water absorption, and precipitated calcium carbonate synthesized by a carbon dioxide reaction method is more preferable.
  • Examples of the compound containing an aluminum element used as a neutralizing agent include aluminum hydroxide and boehmite. Among these, aluminum hydroxide is preferable. Moreover, as aluminum hydroxide used for (D) neutralizing agent, the low-soda aluminum hydroxide synthesize
  • Hydrotalcite, magnesium oxide, magnesium carbonate, etc. are mentioned as a compound containing the magnesium element used for a neutralizing agent.
  • hydrotalcite represented by the following formula (5) from the viewpoint of impurity content and low water absorption.
  • M represents a metal element containing at least Mg.
  • A, b, and c are numbers satisfying 2 ⁇ a ⁇ 8, 1 ⁇ b ⁇ 3, and 0.5 ⁇ c ⁇ 2, respectively.
  • M is an integer of 0 or more.
  • (D) a hydrotalcite used in the neutralizing agent for example, Mg 6 Al 2 (OH) 16 (CO 3) ⁇ mH 2 O, Mg 3 ZnAl 2 (OH) 12 (CO 3) ⁇ mH 2 O, Mg 4.3 Al 2 (OH) 12.6 (CO 3 ) ⁇ mH 2 O and the like can be mentioned.
  • the moisture absorption can be reduced by setting the content of the (D) neutralizing agent to 10% by mass or less, the solder crack resistance tends to be improved.
  • the content thereof is 0.05% by mass or more and 2% by mass or less with respect to the entire epoxy resin composition. More preferably.
  • the curing accelerator may be any one that promotes the crosslinking reaction between (A) the epoxy group of the epoxy resin and (B) the curing agent (for example, the phenolic hydroxyl group of the phenol resin-based curing agent), What is used for the general epoxy resin composition for semiconductor sealing can be used.
  • Examples of the curing accelerator include phosphorus atom-containing compounds such as organic phosphines, tetra-substituted phosphonium compounds, phosphobetaine compounds, adducts of phosphine compounds and quinone compounds, adducts of phosphonium compounds and silane compounds; Amidines and tertiary amines exemplified by 8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7, benzyldimethylamine, 2-methylimidazole and the like, and nitrogen atom-containing compounds such as amidines and quaternary salts of amines, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
  • phosphorus atom-containing compounds such as organic phosphines, tetra-substituted phosphonium compounds, phosphobetaine compounds, adducts of phosphine compounds and quinone compounds, adducts of phosphonium compounds and silane compounds
  • the content of the curing accelerator is preferably 0.05% by mass or more, and more preferably 0.1% by mass or more with respect to the entire epoxy resin composition. Thereby, it can suppress that sclerosis
  • An organic sulfur compound is a compound containing one or more sulfur atoms in one molecule. By containing the organic sulfur compound (F) in the epoxy resin composition, the adhesion of the epoxy resin composition to the semiconductor chip 10 and the wire 30 can be improved.
  • organic sulfur compounds include mercaptosilane compounds such as 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, mercapto compounds having a triazole skeleton such as 3-amino-5-mercapto-1,2,4-triazole, trans- Dithian compounds such as 4,5-dihydroxy-1,2-dithiane, 2- (methylthio) -2-thiazoline compounds, benzothiazole compounds such as 2-mercaptobenzothiazole, 2-mercaptoethanol, 3-mercapto-1 , 2-propanediol and other mercapto group-containing alcohols. These may be used alone or in combination of two or more.
  • a mercaptosilane compound such as 3-mercaptopropyltrimethoxysilane as the (F) organic sulfur compound.
  • a mercaptosilane compound such as 3-mercaptopropyltrimethoxysilane also functions as a coupling agent.
  • the content of the organic sulfur compound is preferably 0.05% by mass or more and 1% by mass or less, and preferably 0.1% by mass or more and 0.5% by mass or less with respect to the entire epoxy resin composition. Particularly preferred. Thereby, in order to implement
  • the epoxy resin composition constituting the sealing resin 60 may further include an aluminum corrosion inhibitor such as zirconium hydroxide; an inorganic ion exchanger such as bismuth oxide hydrate; and ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxy as necessary.
  • Coupling agents such as silane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, and epoxy silane; Colorants such as carbon black and bengara; Low stress components such as silicone rubber; Natural wax such as carnauba wax; Synthetic wax; Zinc stearate Release agents such as higher fatty acids and their metal salts or paraffin; flame retardants such as aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, zinc borate, zinc molybdate, phosphazene, and various additives such as antioxidants may be appropriately blended Good.
  • the above-mentioned components are mixed at 15 ° C. to 28 ° C. using a mixer or the like, and further melted in a kneader such as a roll, kneader or extruder What knead
  • pulverized can use what adjusted dispersity, fluidity
  • FIG. 4 is a plan view showing a first modification of the semiconductor device 100 shown in FIG.
  • the base material 20 is a lead frame including a die pad 24 on which the semiconductor chip 10 is mounted and an inner lead.
  • the connection terminal 22 provided in the base material 20 is comprised by an inner lead, for example.
  • the bonding wire 30 connects the electrode 12 provided on the semiconductor chip 10 and the connection terminal 22 constituted by the inner lead to each other.
  • the base material 20 is comprised by Cu alloy or 42 alloy, for example.
  • the surface portion of the connection terminal 22 is constituted by a laminated film in which, for example, an Ag or Ni layer, a Pd layer, and an Au layer are laminated in order. In this case, it is possible to realize high bonding reliability between the bonding wire 30 and the connection terminal 22.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a second modification of semiconductor device 100 shown in FIG.
  • a plurality of semiconductor chips 10 are stacked on the base material 20.
  • Any two semiconductor chips 10 among the plurality of semiconductor chips 10 are electrically connected to each other by, for example, wires 34. That is, the wire 34 is connected to the electrode pad 12 of one semiconductor chip 10 and the electrode pad 12 of another semiconductor chip 10.
  • the wire 34 can have the same configuration as the wire 30, for example.
  • An alloy layer containing Ag, Al, and Pd is formed at the joint between the wire 34 and the electrode pad 12.
  • the alloy layer provided at the joint between the wire 34 and the electrode pad 12 has the same configuration as the alloy layer 32 provided at the joint between the wire 30 and the electrode pad 12 described above.
  • FIG. 5 illustrates a case where two semiconductor chips 10 are stacked on the base material 20. Note that the configuration of the semiconductor device 100 according to the present modification is not limited to that shown in FIG. In this modification, for example, an arbitrary number of semiconductor chips 10 can be stacked on the base material 20.
  • the semiconductor chip 10 provided with the electrode pad 12 is prepared.
  • the semiconductor chip 10 is obtained, for example, by forming a multilayer wiring layer on a wafer on which elements such as transistors are formed, and then dicing the wafer into individual semiconductor chips 10.
  • the semiconductor chip 10 is mounted on the base material 20 including the connection terminals 22.
  • the semiconductor chip 10 is disposed on a region of the base material 20 where the connection terminals 22 are not provided.
  • the semiconductor chip 10 is mounted on the base material 20 via, for example, a die attach material provided on the base material 20.
  • the electrode pads 12 of the semiconductor chip 10 and the connection terminals 22 of the base material 20 are wire-bonded with the wires 30. Thereby, the electrode pad 12 and the connection terminal 22 are electrically connected.
  • the wire bonding is performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen, argon, or helium, based on the general condition that a person skilled in the art performs wire bonding using an Au wire, for example.
  • the bonding apparatus for example, a bonding apparatus for Cu wire can be used.
  • the semiconductor chip 10 and the wire 30 are sealed with an epoxy resin composition.
  • the epoxy resin composition is cured and molded using a molding method such as a transfer mold, a compression mold, or an injection mold.
  • the epoxy resin composition is post-cured at a temperature of about 80 ° C. to 200 ° C. for about 10 minutes to 24 hours.
  • the sealing resin 60 comprised with the hardened
  • the post-curing is particularly preferably performed under conditions of 150 to 200 ° C. and 2 to 16 hours. According to the present embodiment, for example, the semiconductor device 100 is formed in this way.
  • the wire 30 made of the first metal material containing Ag as the main component and containing Pd, and the electrode pad 12 made of the second metal material containing Al as the main component.
  • An alloy layer containing Ag, Al, and Pd is formed at the joint 40. Thereby, it is possible to improve the bonding reliability between the wire and the electrode pad.
  • an epoxy resin composition was prepared as follows. First, each component blended according to Table 1 was mixed at 15 to 28 ° C. using a mixer. Next, the obtained mixture was roll kneaded at 70 to 100 ° C. Next, the kneaded mixture was cooled and pulverized to obtain an epoxy resin composition.
  • the details of each component in Table 1 are as follows. Moreover, the unit in Table 1 is mass%.
  • the cured products of the epoxy resin compositions of Production Examples 1 to 3 were subjected to a low-pressure transfer molding machine (“KTS-15” manufactured by Kotaki Seiki Co., Ltd.) under conditions of a mold temperature of 175 ° C., an injection pressure of 7.5 MPa, and a curing time of 2 minutes. ”) To obtain a 50 mm ⁇ ⁇ 3 mm test piece. Subsequently, the obtained test piece was post-cured under conditions of 175 ° C. for 4 hours and then finely pulverized to obtain a pulverized product.
  • KTS-15 low-pressure transfer molding machine
  • Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2 semiconductor devices were fabricated as follows.
  • a TEG (Test Element Group) chip (3.5 mm ⁇ 3.5 mm) having an electrode pad made of a metal material having an Al purity of 95.0% (Cu 5.0%) is replaced with a 352-pin BGA (the substrate has a thickness of 0). .56 mm, bismaleimide / triazine resin / glass cloth substrate, package size 30 mm ⁇ 30 mm, thickness 1.17 mm).
  • connection terminals a wire composed of a metal material according to Tables 2 and 3 for the electrode pads of the TEG chip (hereinafter referred to as electrode pads) and the connection terminals (hereinafter referred to as connection terminals) of the BGA substrate.
  • the structure thus obtained is in accordance with Tables 2 and 3 using a low-pressure transfer molding machine (“Y series” manufactured by TOWA) under conditions of a mold temperature of 175 ° C., an injection pressure of 6.9 MPa, and a curing time of 2 minutes. Sealing molding was performed using the epoxy resin composition obtained in the production example, and a 352-pin BGA package was produced. Thereafter, the obtained BGA package was post-cured at 175 ° C. for 4 hours to obtain a semiconductor device.
  • Y series low-pressure transfer molding machine
  • HAST saturated moisture resistance test
  • HTSL High Temperature Storage Test
  • the semiconductor devices of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2 were subjected to HTSL (High Temperature Storage Test).
  • HTSL was performed under test conditions of a temperature of 185 ° C. and 1000 hours.
  • the electrical resistance value between the wire and the electrode pad is measured, and the electrical resistance value less than 110% of the initial resistance value is ⁇ , and the electrical resistance value is 110% or more and 120% or less. What is shown is ⁇ , and what shows an electric resistance value greater than 120% is ⁇ .
  • Examples 1 to 7 an alloy layer containing Ag, Al, and Pd was observed at the joint between the wire and the electrode pad.
  • good results were obtained in all of the high-temperature storage characteristics, the moisture resistance reliability test, and the adhesion.
  • semiconductor devices having particularly excellent adhesion as compared with the other examples were obtained.
  • Examples 1 to 6 a semiconductor device having particularly excellent high-temperature storage characteristics as compared with Example 7 was obtained.
  • semiconductor devices that were particularly excellent in moisture resistance reliability were obtained as compared with other Examples.

Landscapes

  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

半導体装置（１００）は、電極パッド（１２）を備える半導体チップ（１０）と、電極パッド（１２）に電気的に接続されたワイヤ（３０）と、を備える。ワイヤ（３０）は、Ａｇを主成分としてＰｄを含む第１金属材料により構成されている。電極パッド（１２）は、Ａｌを主成分とする第２金属材料により構成されている。ワイヤ（３０）と電極パッド（１２）との接合部（４０）には、Ａｇ、ＡｌおよびＰｄを含む合金層が形成されている。

Description

半導体装置
　本発明は、半導体装置に関する。
　半導体チップは、たとえばボンディングワイヤを用いてリードフレームや基板に電気的に接続される。ボンディングワイヤに関する技術は様々に検討されており、たとえば特許文献１～５に記載のものが挙げられる。
　特許文献１には、金、銀若しくは銅の純金属、金－銀合金、金－銅合金若しくは金－パラジウム合金の表面に添加元素群の窒化物が分散したワイヤ材料が記載されている。特許文献２および３には、銀線と、銀線を被覆する金膜と、を有するボンディングワイヤに関する技術が記載されている。特許文献４には、ＡｕとＢｉとを含有するＡｇボンディングワイヤが記載されている。特許文献５には、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇの１種以上の元素を主成分とする芯材と、芯材の上にＰｄを主成分とする外層とを有する半導体用ボンディングワイヤが記載されている。
特開２００８－１７４７７９号公報 特開２００１－１９６４１１号公報 特開２００１－１７６９１２号公報 特開２０１２－４９１９８号公報 国際公開第２０１０／１０６８５１号パンフレット
　半導体チップの電極パッドと基材の接続端子は、たとえばワイヤを介して互いに電気的に接続される。このような半導体装置においては、半導体チップに設けられ、かつＡｌを主成分とする金属材料により構成される電極パッドに対し、Ａｇを主成分とする金属材料により構成されるワイヤが接合される場合がある。この場合、ワイヤと電極パッドとの間において、優れた接合信頼性が得られない場合がある。
　本発明によれば、電極パッドを備える半導体チップと、
　前記電極パッドに電気的に接続されたワイヤと、
　を備え、
　前記ワイヤは、Ａｇを主成分としてＰｄを含む第１金属材料により構成されており、
　前記電極パッドは、Ａｌを主成分とする第２金属材料により構成されており、
　前記ワイヤと前記電極パッドとの接合部には、Ａｇ、ＡｌおよびＰｄを含む合金層が形成されている半導体装置が提供される。
　本発明によれば、ワイヤと電極パッドとの間における接合信頼性を向上させることができる。
　上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
第１の実施形態に係る半導体装置を示す平面図である。 図１に示す半導体装置を示す断面図である。 図２に示す接合部の拡大図である。 図１に示す半導体装置の第１の変形例を示す平面図である。 図１に示す半導体装置の第２の変形例を示す断面図である。
　以下、実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
　図１は、本実施形態に係る半導体装置１００を示す平面図である。図２は、図１に示す半導体装置１００を示す断面図である。
　本実施形態に係る半導体装置１００は、半導体チップ１０と、ワイヤ３０と、を備えている。半導体チップ１０は、電極パッド１２を備えている。ワイヤ３０は、電極パッド１２に電気的に接続されている。ワイヤ３０は、Ａｇを主成分としてＰｄを含む第１金属材料により構成されている。電極パッド１２は、Ａｌを主成分とする第２金属材料により構成されている。ワイヤ３０と電極パッド１２との接合部４０には、Ａｇ、ＡｌおよびＰｄを含む合金層、またはＡｇ、Ａｌ、ＰｄおよびＡｕを含む合金層が形成されている。
　本実施形態によれば、Ａｇを主成分としてＰｄを含む第１金属材料により構成されるワイヤ３０と、Ａｌを主成分とする第２金属材料により構成されている電極パッド１２と、の接合部４０には、Ａｇ、ＡｌおよびＰｄを含む合金層、またはＡｇ、Ａｌ、ＰｄおよびＡｕを含む合金層が形成されている。本発明者は、このような場合において、耐湿信頼性や高温保管特性等のバランスに優れた接合部４０を実現することができることを知見した。これにより、ワイヤ３０と電極パッド１２との間における接合信頼性を向上させることが可能となる。
　以下、本実施形態に係る半導体装置１００の構成、および半導体装置１００の製造方法につき詳細に説明する。
　本実施形態における半導体装置１００は、基材２０と、基材２０上に搭載された半導体チップ１０と、を備えている。基材２０と半導体チップ１０は、ワイヤ３０（ボンディングワイヤ）を介して互いに電気的に接続される。図１において、半導体装置１００は、たとえば基材２０上に半導体チップ１０が搭載された半導体パッケージを構成する。
　図１に示す例では、基材２０上に一の半導体チップ１０が搭載されている場合が示されている。一方で、本実施形態に係る半導体装置１００は、たとえば基材２０上に互いに積層された複数の半導体チップ１０を備えることもできる。この場合、各半導体チップ１０は、たとえばそれぞれワイヤ３０を介して基材２０に電気的に接続される。
　基材２０は、当業者において半導体チップを搭載し得ると認識される部材であれば特に限定はないが、たとえばインターポーザもしくはマザーボード等の配線基板、リードフレーム、他の半導体チップ等である。
　図１および図２においては、基材２０がインターポーザである場合が例示されている。この場合、基材２０のうち半導体チップ１０を搭載する一面と反対の他面には、複数の半田ボール６２が設けられる。基材２０および半導体チップ１０を備える半導体装置１００は、たとえば半田ボール６２を介して他の配線基板上に搭載される。
　基材２０は、接続端子２２を備えている。ワイヤ３０の一端は、接続端子２２の表面部分に対し接合される。
　接続端子２２は、たとえば基材２０のうちの半導体チップ１０を搭載する一面上に設けられている。基材２０の一面上には、たとえば複数の接続端子２２が設けられる。この場合、複数の接続端子２２は、たとえば半導体チップ１０の外縁に沿って設けられる。図１に示す例において、接続端子２２は、インターポーザを構成する基材２０上に設けられた電極パッドである。
　接続端子２２のうち少なくとも表面部分は、たとえばＡｕを主成分とする材料により構成される。
　また、基材２０がリードフレームである場合には、接続端子２２の表面部分は、たとえばＡｇまたはＮｉ層、Ｐｄ層、およびＡｕ層が順に積層された積層膜により構成される。
　基材２０上には、半導体チップ１０が搭載されている。半導体チップ１０としては、たとえば集積回路、大規模集積回路、および固体撮像素子が挙げられる。半導体チップ１０は、たとえばフィルム状またはペースト状のダイアタッチ材を介して基材２０の一面上に接着される。
　半導体チップ１０は、電極パッド１２を備えている。ワイヤ３０のうち接続端子２２に接合する一端と反対側の他端は、電極パッド１２の表面部分に対し接合される。
　電極パッド１２は、たとえば半導体チップ１０のうち基材２０と対向する一面と反対側の他面上に設けられている。半導体チップ１０の他面上には、たとえば複数の電極パッド１２が設けられる。この場合、複数の電極パッド１２は、たとえば半導体チップ１０の外縁に沿って設けられる。
　電極パッド１２は、Ａｌを主成分とする第２金属材料により構成される。この場合、電極パッド１２のうちワイヤ３０と接合する表面部分は、第２金属材料により構成されることとなる。本実施形態において、電極パッド１２を構成する第２金属材料は、Ａｌに加え、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ、ＳｉまたはＰｔ等の他の金属材料を含有していてもよい。
　本実施形態において、電極パッド１２を構成する第２金属材料中におけるＡｌの含有量は、たとえば９０重量％以上１００重量％以下である。
　ワイヤ３０は、接続端子２２および電極パッド１２に電気的に接続されている。本実施形態においては、たとえばワイヤ３０のうち一端が接続端子２２に接合し、当該一端とは反対の他端が電極パッド１２に接合されている。ワイヤ３０の先端部３０ａと電極パッド１２との間には、これらが接合されてなる接合部４０が形成されることとなる。図１に示す例において、半導体チップ１０には複数の電極パッド１２が、基材２０には複数の接続端子２２が、それぞれ設けられている。この場合、各電極パッド１２と各接続端子２２を互いに電気的に接続させる、複数のワイヤ３０が設けられることとなる。
　本実施形態において、ワイヤ３０の径は、たとえば１５μｍ以上２５μｍ以下であり、とくに好ましくは１８μｍ以上２０μｍ以下である。
　ワイヤ３０は、Ａｇを主成分としてＰｄを含む第１金属材料により構成されている。この場合、ワイヤ３０のうち電極パッド１２と接合する先端部３０ａは、第１金属材料により構成されることとなる。本実施形態において、ワイヤ３０を構成する第１金属材料は、ＡｇおよびＰｄに加え、たとえばＡｕを含んでいてもよい。これにより、接合部４０における耐湿信頼性をより効果的に向上させることができる。
　ワイヤ３０を構成する第１金属材料中におけるＡｇの含有量は、好ましくは８５重量％以上９９．５重量％以下であり、より好ましくは８５質量％以上９６質量％以下である。これにより、製造コストを低減しつつ、接合部４０における耐湿信頼性および高温保管特性をより効果的に向上させ、ワイヤ３０と電極パッド１２との間における接合信頼性の向上を図ることが可能となる。
　また、ワイヤ３０を構成する第１金属材料中におけるＰｄの含有量は、好ましくは０．５重量％以上１５重量％以下であり、より好ましくは２重量％以上１０重量％以下であり、さらに好ましくは３重量％以上６重量％以下である。これにより、製造コストの増大を抑えつつ、耐湿信頼性や高温保管特性をより効果的に向上させることが可能となる。また、第１金属材料中にＡｕが含まれる場合、第１金属材料中におけるＡｕの含有量は、たとえば０重量％よりも大きく、かつ１０重量％以下、より好ましくは２重量％以上１０重量％以下である。これにより、ワイヤ３０のボンディング性を向上させることが可能となる。ただし、Ａｇ含有量が９４重量％以上の場合はＡｕは使用しなくとも差し支えない。
　図３は、図２に示す接合部４０の拡大図である。図３に示すように、半導体チップ１０の他面上には、たとえばポリイミド等により構成される保護膜５０が形成されている。保護膜５０には、電極パッド１２の表面が露出するよう開口が設けられている。
　ワイヤ３０と電極パッド１２との接合部４０には、Ａｇ、ＡｌおよびＰｄを含む合金層３２が形成されている。これにより、耐湿信頼性や高温保管特性等のバランスに優れた接合部４０を実現することができる。Ａｇ、ＡｌおよびＰｄを含む合金層３２は、たとえばワイヤ３０を構成する第１金属材料の組成、電極パッド１２を構成する第２金属材料の組成、およびワイヤ３０と電極パッド１２との接合方法をそれぞれ適切に制御することにより形成することが可能である。
　合金層３２内におけるＡｇ、ＡｌおよびＰｄの組成比は、たとえば合金層３２内に含まれる各領域において互いに異なっていてもよい。本実施形態における合金層３２は、たとえばワイヤ３０側に位置する一端部において、電極パッド１２側に位置する他端部よりも、ＡｇおよびＰｄの組成比が高くなり、かつＡｌの組成比が低くなるように設けられる。なお、本実施形態における合金層３２は、電極パッド１２側に位置する他端部においてＰｄを含まない領域を有していてもよいが、当該領域を有しないことが好ましい。
　また、ワイヤ３０を構成する第１金属材料中にＡｕが含まれている場合、本実施形態における合金層３２は、たとえば前記ワイヤ３０側に位置する一端部において、電極パッド１２側に位置する他端部よりも、Ａｇ、ＰｄおよびＡｕの組成比が高くなり、かつＡｌの組成比が低くなるように設けられる。
　本実施形態において、ワイヤ３０と電極パッド１２は、接合部４０に形成されたＡｇ、ＡｌおよびＰｄ、またはＡｇ、Ａｌ、ＰｄおよびＡｕを含む合金層３２を介して互いに接合されることとなる。
　図３に示す例において、合金層３２は、ワイヤ３０のうち電極パッド１２に接合される端面において層状または島状に設けられている。このとき、ワイヤ３０のうち電極パッド１２に接合される端面とは、先端部３０ａの底面に一致する。なお、合金層３２の形状はこれに限定されず、種々の形状とすることができる。
　半導体チップ１０およびワイヤ３０は、たとえばエポキシ樹脂組成物の硬化物により構成される封止樹脂６０により封止される。この場合、ワイヤ３０と電極パッド１２との接合部４０についても、上記エポキシ樹脂組成物の硬化物により封止されることとなる。
　半導体チップ１０およびワイヤ３０を封止するエポキシ樹脂組成物の硬化物は、たとえば有機硫黄化合物を含有してもよい。この場合、半導体チップ１０と、Ａｇを主成分とする第１金属材料により構成されるワイヤ３０と、に対するエポキシ樹脂組成物の硬化物の密着性を良好なものとすることができる。このため、エポキシ樹脂組成物の硬化物により構成される封止樹脂６０と、半導体チップ１０およびワイヤ３０と、の間における剥離等を抑制できる。
　エポキシ樹脂組成物の硬化物中における有機硫黄化合物に由来する硫黄の含有量は、たとえば１ｐｐｍ以上４００ｐｐｍ以下であることが好ましい。ここでは、エポキシ樹脂組成物の硬化物中における硫黄含有量を、有機硫黄化合物に由来する硫黄の含有量としている。硫黄含有量は、たとえば以下のようにして定量される。まず、エポキシ樹脂組成物の硬化物を約５ｍｇ測りとり、内部を酸素で満たしたフラスコ内において燃焼させ、発生した燃焼ガスを５％水酸化カリウム溶液に吸収させる。次に、イオンクロマトグラフ法により測定した５％水酸化カリウム溶液中の硫酸イオン量を、エポキシ樹脂組成物中における硫黄含有量に換算する。
　硫黄含有量を１ｐｐｍ以上とすることにより、ワイヤ３０や半導体チップ１０に対する上記エポキシ樹脂組成物の硬化物の密着性を効果的に向上させることができる。また、硫黄含有量を４００ｐｐｍ以下とすることにより、エポキシ樹脂組成物の硬化物により封止される接合部４０における高温保管特性を向上させることが可能となる。なお、エポキシ樹脂組成物の硬化物中における硫黄含有量は、エポキシ樹脂組成物を構成する成分や調製方法をそれぞれ適切に制御することにより調整することが可能である。
　半導体チップ１０およびワイヤ３０を封止するエポキシ樹脂組成物の硬化物のｐＨは、たとえば４以上７以下であることが好ましく、より好ましくは４．５以上６．５以下である。この場合、接合部４０が、当該エポキシ樹脂組成物の硬化物により腐食されてしまうことを抑制できる。したがって、ワイヤ３０と電極パッド１２との間における接合信頼性を向上させることが可能となる。
　なお、エポキシ樹脂組成物の硬化物のｐＨは、エポキシ樹脂組成物を構成する成分や調製方法をそれぞれ適切に制御することにより調整される。
　以下、封止樹脂６０を構成するエポキシ樹脂組成物につき詳細に説明する。エポキシ樹脂組成物は、（Ａ）エポキシ樹脂と、（Ｂ）硬化剤と、を含んでいる。
（（Ａ）エポキシ樹脂）
　エポキシ樹脂組成物に含まれる（Ａ）エポキシ樹脂としては、１分子内にエポキシ基を２個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般を用いることができ、その分子量や分子構造は特に限定されない。
　本実施形態において、（Ａ）エポキシ樹脂としては、例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂；ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、テトラメチルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂；スチルベン型エポキシ樹脂；フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂；トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂等の多官能エポキシ樹脂；フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂等のアラルキル型エポキシ樹脂；ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂、ジヒドロキシナフタレンの２量体をグリシジルエーテル化して得られるエポキシ樹脂等のナフトール型エポキシ樹脂；トリグリシジルイソシアヌレート、モノアリルジグリシジルイソシアヌレート等のトリアジン核含有エポキシ樹脂；ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂等の有橋環状炭化水素化合物変性フェノール型エポキシ樹脂が挙げられ、これらは１種類を単独で用いても２種類以上を併用してもよい。これらのうち、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、およびテトラメチルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ならびにスチルベン型エポキシ樹脂は結晶性を有するものが好ましい。
　エポキシ樹脂（Ａ）としては、下記式（１）で表されるエポキシ樹脂、下記式（２）で表されるエポキシ樹脂、および下記式（３）で表されるエポキシ樹脂からなる群から選択される少なくとも１種を含有するものを用いることがとくに好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
　式（１）中、Ａｒ１はフェニレン基またはナフチレン基を表し、Ａｒ１がナフチレン基の場合、グリシジルエーテル基はα位、β位のいずれに結合していてもよい。Ａｒ２はフェニレン基、ビフェニレン基またはナフチレン基のうちのいずれか１つの基を表す。Ｒ５およびＲ６は、それぞれ独立に炭素数１～１０の炭化水素基を表す。ｇは０～５の整数であり、ｈは０～８の整数である。ｎ３は重合度を表し、その平均値は１～３である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
　式（２）中、複数存在するＲ９は、それぞれ独立に水素原子または炭素数１～４の炭化水素基を表す。ｎ５は重合度を表し、その平均値は０～４である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
　式（３）中、複数存在するＲ１０およびＲ１１は、それぞれ独立に水素原子又は炭素数１～４の炭化水素基を表す。ｎ６は重合度を表し、その平均値は０～４である。
　（Ａ）エポキシ樹脂の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体に対して、３質量％以上であることが好ましく、５質量％以上であることがより好ましく、８質量％以上がさらに好ましい。これにより、エポキシ樹脂組成物の粘度上昇に起因したワイヤ切れを抑制できる。また、エポキシ樹脂（Ａ）の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体に対して、１８質量％以下であることが好ましく、１３質量％以下であることがより好ましく、１１質量％以下がさらに好ましい。これにより、吸水率増加による耐湿信頼性の低下等を抑制できる。
（（Ｂ）硬化剤）
　エポキシ樹脂組成物に含まれる（Ｂ）硬化剤としては、たとえば重付加型の硬化剤、触媒型の硬化剤、および縮合型の硬化剤の３タイプに大別することができる。
　（Ｂ）硬化剤に用いられる重付加型の硬化剤としては、たとえばジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、メタキシレリレンジアミン（ＭＸＤＡ）などの脂肪族ポリアミン、ジアミノジフェニルメタン（ＤＤＭ）、ｍ－フェニレンジアミン（ＭＰＤＡ）、ジアミノジフェニルスルホン（ＤＤＳ）などの芳香族ポリアミンのほか、ジシアンジアミド（ＤＩＣＹ）、有機酸ジヒドララジドなどを含むポリアミン化合物；ヘキサヒドロ無水フタル酸（ＨＨＰＡ）、メチルテトラヒドロ無水フタル酸（ＭＴＨＰＡ）などの脂環族酸無水物、無水トリメリット酸（ＴＭＡ）、無水ピロメリット酸（ＰＭＤＡ）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸（ＢＴＤＡ）などの芳香族酸無水物などを含む酸無水物；ノボラック型フェノール樹脂、ポリビニルフェノールなどのフェノール樹脂系硬化剤；ポリサルファイド、チオエステル、チオエーテルなどのポリメルカプタン化合物；イソシアネートプレポリマー、ブロック化イソシアネートなどのイソシアネート化合物；カルボン酸含有ポリエステル樹脂などの有機酸類などが挙げられる。
　（Ｂ）硬化剤に用いられる触媒型の硬化剤としては、たとえばベンジルジメチルアミン（ＢＤＭＡ）、２，４，６－トリスジメチルアミノメチルフェノール（ＤＭＰ－３０）などの３級アミン化合物；２－メチルイミダゾール、２－エチル－４－メチルイミダゾール（ＥＭＩ２４）などのイミダゾール化合物；ＢＦ３錯体などのルイス酸などが挙げられる。
　（Ｂ）硬化剤に用いられる縮合型の硬化剤としては、たとえばレゾール型フェノール樹脂；メチロール基含有尿素樹脂のような尿素樹脂；メチロール基含有メラミン樹脂のようなメラミン樹脂などが挙げられる。
　これらの中でも、耐燃性、耐湿性、電気特性、硬化性、および保存安定性等についてのバランスを向上させる観点から、フェノール樹脂系硬化剤が好ましい。フェノール樹脂系硬化剤としては、一分子内にフェノール性水酸基を２個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般を用いることができ、その分子量、分子構造は特に限定されない。
　（Ｂ）硬化剤に用いられるフェノール樹脂系硬化剤としては、たとえばフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラック等のノボラック型樹脂；ポリビニルフェノール；トリフェノールメタン型フェノール樹脂等の多官能型フェノール樹脂；テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂等の変性フェノール樹脂；フェニレン骨格及び／又はビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン及び／又はビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂等のアラルキル型樹脂；ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ等のビスフェノール化合物等が挙げられ、これらは１種類を単独で用いても２種類以上を併用してもよい。
　（Ｂ）硬化剤としては、下記式（４）で表される化合物からなる群から選択される少なくとも１種の硬化剤を用いることがとくに好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
　式（４）中、Ａｒ３はフェニレン基またはナフチレン基を表し、Ａｒ３がナフチレン基の場合、水酸基はα位、β位のいずれに結合していてもよい。Ａｒ４は、フェニレン基、ビフェニレン基またはナフチレン基のうちのいずれか１つの基を表す。Ｒ７およびＲ８は、それぞれ独立に炭素数１～１０の炭化水素基を表す。ｉは０～５の整数であり、ｊは０～８の整数である。ｎ４は重合度を表し、その平均値は１～３である。
　（Ｂ）硬化剤の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体に対して、２質量％以上であることが好ましく、３質量％以上であることがより好ましく、６質量％以上であることがさらに好ましい。これにより、充分な流動性を有するエポキシ樹脂組成物を得ることができる。また、（Ｂ）硬化剤の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体に対して、１５質量％以下であることが好ましく、１１質量％以下であることがより好ましく、８質量％以下であることがさらに好ましい。これにより、吸水率増加による耐湿信頼性の低下等を引き起こす恐れを少なくすることができる。
　（Ｂ）硬化剤としてフェノール樹脂系硬化剤を用いる場合における、（Ａ）エポキシ樹脂と、フェノール樹脂系硬化剤である（Ｂ）硬化剤と、の配合比率として、全エポキシ樹脂のエポキシ基数（ＥＰ）と全フェノール樹脂系硬化剤のフェノール性水酸基数（ＯＨ）との当量比（ＥＰ）／（ＯＨ）が０．８以上１．３以下であることが好ましい。当量比を上記範囲とすることにより、エポキシ樹脂組成物の硬化性の低下、またはエポキシ樹脂硬化物の物性の低下等を抑制できる。
　エポキシ樹脂組成物には、（Ｃ）充填材、（Ｄ）中和剤、（Ｅ）硬化促進剤、または（Ｆ）有機硫黄化合物が、それぞれ必要に応じて含まれていてもよい。
（（Ｃ）充填材）
　（Ｃ）充填材としては、一般の半導体封止用エポキシ樹脂組成物に使用されているものを用いることができ、たとえば溶融球状シリカ、溶融破砕シリカ、結晶シリカ、タルク、アルミナ、チタンホワイト、窒化珪素等の無機充填材、オルガノシリコーンパウダー、ポリエチレンパウダー等の有機充填材が挙げられる。これらのうち、溶融球状シリカを用いることがとくに好ましい。これらの充填材は、１種を単独で用いても２種以上を併用しても差し支えない。
　（Ｃ）充填材の形状としては、エポキシ樹脂組成物の溶融粘度の上昇を抑えつつ、充填材の含有量を高める観点から、できるだけ真球状であり、かつ粒度分布がブロードであることが好ましい。また、（Ｃ）充填材は、カップリング剤により表面処理されていてもよい。さらに、必要に応じて（Ｃ）充填材をエポキシ樹脂またはフェノール樹脂等を用いて予め処理して用いてもよい。この際の処理方法としては、溶媒を用いて混合した後に溶媒を除去する方法や、直接充填材に添加し、混合機を用いて混合処理する方法等がある。
　（Ｃ）充填材の含有量は、エポキシ樹脂組成物の充填性、半導体装置の信頼性の観点から、エポキシ樹脂組成物全体に対して、６５質量％以上であることが好ましく、７５質量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上がさらに好ましい。これにより、低吸湿性および低熱膨張性を向上させ、耐湿信頼性を良好なものとすることができる。また、（Ｃ）充填材の含有量は、成形性を向上させる観点から、エポキシ樹脂組成物全体に対して、９３質量％以下であることが好ましく、９１質量％以下であることがより好ましく、８６質量％以下がさらに好ましい。これにより、流動性が低下し成形時に充填不良等が生じたり、高粘度化による半導体装置内のワイヤ流れ等の不都合が生じたりする恐れを低減できる。
（（Ｄ）中和剤）
　（Ｄ）中和剤としては、エポキシ樹脂組成物、またはその硬化物である封止樹脂６０を加熱する際に発生する酸性の腐食性ガスを中和するものを用いることができる。これにより、ワイヤ３０と半導体チップ１０の電極パッド１２との接合部４０の腐食（酸化劣化）を抑制することができる。（Ｄ）中和剤としては、たとえば塩基性金属塩、特にカルシウム元素を含む化合物、アルミニウム元素を含む化合物およびマグネシウム元素を含む化合物からなる群から選択される少なくとも１種を用いることができる。
　（Ｄ）中和剤に用いられるカルシウム元素を含む化合物としては、炭酸カルシウム、硼酸カルシウム、メタケイ酸カルシウムなどが挙げられる。これらの中でも、不純物の含有量、耐水性および低吸水率の観点から炭酸カルシウムが好ましく、炭酸ガス反応法により合成された沈降性炭酸カルシウムがより好ましい。
　（Ｄ）中和剤に用いられるアルミニウム元素を含む化合物としては、水酸化アルミニウム、ベーマイト等が挙げられる。これらの中でも、水酸化アルミニウムが好ましい。また、（Ｄ）中和剤に用いられる水酸化アルミニウムとしては、２段階バイヤー法で合成された低ソーダ水酸化アルミニウムがより好ましい。
　（Ｄ）中和剤に用いられるマグネシウム元素を含む化合物としては、ハイドロタルサイト、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウムなどが挙げられる。これらの中でも、不純物の含有量および低吸水率の観点から、下記式（５）で表されるハイドロタルサイトを用いることがとくに好ましい。
　　　ＭａＡｌｂ（ＯＨ）２ａ＋３ｂ－２ｃ（ＣＯ３）ｃ・ｍＨ２Ｏ　　　　　（５）
（式（５）中、Ｍは少なくともＭｇを含む金属元素を表す。ａ、ｂ、ｃは、それぞれ２≦ａ≦８、１≦ｂ≦３、０．５≦ｃ≦２を満たす数であり、ｍは０以上の整数である。）
　（Ｄ）中和剤に用いられるハイドロタルサイトとしては、たとえばＭｇ６Ａｌ２（ＯＨ）１６（ＣＯ３）・ｍＨ２Ｏ、Ｍｇ３ＺｎＡｌ２（ＯＨ）１２（ＣＯ３）・ｍＨ２Ｏ、Ｍｇ４．３Ａｌ２（ＯＨ）１２．６（ＣＯ３）・ｍＨ２Ｏなどが挙げられる。
　（Ｄ）中和剤の含有量としては、エポキシ樹脂組成物全体に対して０．０１質量％以上１０質量％以下が好ましい。（Ｄ）中和剤の含有量を０．０１質量％以上とすることにより、（Ｄ）中和剤の添加効果を十分に発揮させることができ、ワイヤ３０と電極パッド１２との接合部４０の腐食（酸化劣化）をより確実に防止して、半導体装置１００の高温保管特性を向上させることができる。また、（Ｄ）中和剤の含有量を１０質量％以下とすることにより、吸湿率を低下させることができるため、耐半田クラック性が向上する傾向にある。とくに、腐食防止剤として炭酸カルシウムやハイドロタルサイトを用いた場合には、上記と同様の観点から、その含有量は、エポキシ樹脂組成物全体に対して０．０５質量％以上２質量％以下であることがより好ましい。
（（Ｅ）硬化促進剤）
　（Ｅ）硬化促進剤は、（Ａ）エポキシ樹脂のエポキシ基と、（Ｂ）硬化剤（たとえば、フェノール樹脂系硬化剤のフェノール性水酸基）と、の架橋反応を促進させるものであればよく、一般の半導体封止用エポキシ樹脂組成物に使用するものを用いることができる。（Ｅ）硬化促進剤としては、たとえば有機ホスフィン、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等のリン原子含有化合物；１，８－ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン－７、ベンジルジメチルアミン、２－メチルイミダゾール等が例示されるアミジンや３級アミン、さらには前記アミジン、アミンの４級塩等の窒素原子含有化合物等が挙げられ、これらは１種類を単独で用いても２種以上を併用しても差し支えない。
　（Ｅ）硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体に対して、０．０５質量％以上であることが好ましく、０．１質量％以上であることがより好ましい。これにより、硬化性が低下することを抑制できる。また、（Ｅ）硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体に対して、１質量％以下であることが好ましく、０．５質量％以下であることがより好ましい。これにより、流動性が低下することを抑制できる。
（（Ｆ）有機硫黄化合物）
　（Ｆ）有機硫黄化合物は、１分子中に硫黄原子を１以上含有する化合物である。エポキシ樹脂組成物に（Ｆ）有機硫黄化合物を含有させることにより、半導体チップ１０およびワイヤ３０に対するエポキシ樹脂組成物の密着性を向上させることができる。（Ｆ）有機硫黄化合物としては、たとえば３－メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプトシラン化合物、または３－アミノ－５－メルカプト－１，２，４－トリアゾール等のトリアゾール骨格を有するメルカプト化合物、トランス－４，５－ジヒドロキシ－１，２－ジチアン等のジチアン系化合物、２－（メチルチオ）－２－チアゾリン系化合物、２－メルカプトベンゾチアゾール等のベンゾチアゾール系化合物、２－メルカプトエタノール、３－メルカプトー１，２－プロパンジオールなどのメルカプト基含有アルコールが挙げられこれらは１種類を単独で用いても２種以上を併用しても差し支えない。
　これらの中でも、３－メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプトシラン化合物を（Ｆ）有機硫黄化合物として用いることがとくに好ましい。これにより、半導体チップ１０やワイヤ３０に対する密着性および高温保管特性のバランスに優れたエポキシ樹脂組成物を実現できる。なお、３－メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプトシラン化合物は、カップリング剤としても機能する。
　（Ｆ）有機硫黄化合物の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体に対して、０．０５質量％以上１質量％以下であることが好ましく、０．１質量％以上０．５質量％以下であることがとくに好ましい。これにより、エポキシ樹脂組成物の硬化物中における硫黄の含有量を、密着性および高温保管特性のバランスに優れたエポキシ樹脂組成物を実現するために好適なものとすることができる。
　封止樹脂６０を構成するエポキシ樹脂組成物には、さらに必要に応じて、水酸化ジルコニウム等のアルミニウム腐食防止剤；酸化ビスマス水和物等の無機イオン交換体；γ－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３－アミノプロピルトリメトキシシラン、エポキシシラン等のカップリング剤；カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤；シリコーンゴム等の低応力成分；カルナバワックス等の天然ワックス、合成ワックス、ステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸及びその金属塩類もしくはパラフィン等の離型剤；水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ホウ酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、ホスファゼン等の難燃剤、酸化防止剤等の各種添加剤を適宜配合してもよい。
　封止樹脂６０を構成するエポキシ樹脂組成物としては、たとえば前述の各成分を、ミキサー等を用いて１５℃～２８℃で混合したものや、さらにロール、ニーダーまたは押出機等の混練機で溶融混練し、冷却した後に粉砕したものなど、必要に応じて適宜分散度や流動性等を調整したものを用いることができる。
　図４は、図１に示す半導体装置１００の第１の変形例を示す平面図である。
　本変形例において、基材２０は、半導体チップ１０を搭載するダイパッド２４と、インナーリードと、を含むリードフレームである。この場合、基材２０に設けられる接続端子２２は、たとえばインナーリードにより構成される。このため、ボンディングワイヤ３０は、半導体チップ１０に設けられた電極１２と、インナーリードにより構成される接続端子２２と、を互いに接続することとなる。
　本実施形態において、基材２０は、たとえばＣｕ合金または４２アロイにより構成される。また、接続端子２２について、その表面部分は、たとえばＡｇまたはＮｉ層、Ｐｄ層、Ａｕ層が順に積層された積層膜により構成される。この場合、ボンディングワイヤ３０と接続端子２２との間において高い接合信頼性を実現することが可能となる。
　図５は、図１に示す半導体装置１００の第２の変形例を示す断面図である。
　本変形例において、基材２０上には、複数の半導体チップ１０が互いに積層される。複数の半導体チップ１０のうち任意の二つの半導体チップ１０の間は、たとえばワイヤ３４により互いに電気的に接続される。すなわち、ワイヤ３４は、一の半導体チップ１０の電極パッド１２と、他の半導体チップ１０の電極パッド１２と、に対して接続されることとなる。ワイヤ３４は、たとえばワイヤ３０と同様の構成を有することができる。
　ワイヤ３４と電極パッド１２との接合部には、Ａｇ、ＡｌおよびＰｄを含む合金層が形成される。ワイヤ３４と電極パッド１２との接合部に設けられる合金層は、上述したワイヤ３０と電極パッド１２との接合部に設けられる合金層３２と同様の構成を有する。この場合、互いに積層される二つの半導体チップ１０を接続するワイヤ３４と、ワイヤ３４に接続される電極パッド１２と、の間においても、耐湿信頼性および高温保管特性等のバランスに優れた接合部を実現することが可能となる。
　図５においては、基材２０上に、二つの半導体チップ１０が積層される場合が例示されている。なお、本変形例に係る半導体装置１００の構成は、図５に示すものに限定されない。本変形例においては、たとえば任意の数の半導体チップ１０を基材２０上に積層することが可能である。
　次に、本実施形態に係る半導体装置１００の製造方法の一例について説明する。
　まず、電極パッド１２を備える半導体チップ１０を準備する。半導体チップ１０は、たとえばトランジスタ等の素子が形成されたウェハ上に多層配線層を形成した後、当該ウェハをダイシングして各半導体チップ１０に個片化することにより得られる。
　次いで、接続端子２２を備える基材２０上に、半導体チップ１０を搭載する。ここでは、基材２０のうち接続端子２２が設けられていない領域上に半導体チップ１０が配置される。本実施形態においては、たとえば基材２０上に設けられたダイアタッチ材を介して、基材２０上に半導体チップ１０を搭載する。
　次に、半導体チップ１０の電極パッド１２と、基材２０の接続端子２２と、をワイヤ３０によりワイヤボンディングする。これにより、電極パッド１２と接続端子２２が電気的に接続されることとなる。上記ワイヤボンディングは、たとえば当業者がＡｕワイヤを用いてワイヤボンディングを行う一般的な条件を基本として、窒素、アルゴンまたはヘリウム等の不活性ガス雰囲気下で行われる。また、ボンディング装置としては、たとえばＣｕワイヤ用のボンディング装置等を用いることができる。
　次に、半導体チップ１０およびワイヤ３０を、エポキシ樹脂組成物により封止する。エポキシ樹脂組成物は、たとえばトランスファーモールド、コンプレッションモールド、またはインジェクションモールド等の成形方法を用いて硬化成形される。
　次いで、エポキシ樹脂組成物に対し、８０℃～２００℃程度の温度で、１０分～２４時間程度の時間をかけて後硬化を行う。これにより、エポキシ樹脂組成物の硬化物により構成される封止樹脂６０が形成される。上記後硬化は、１５０℃～２００℃、２～１６時間の条件下により行うことがとくに好ましい。
　本実施形態によれば、たとえばこのようにして半導体装置１００が形成される。
　以上、本実施形態によれば、Ａｇを主成分としてＰｄを含む第１金属材料により構成されるワイヤ３０と、Ａｌを主成分とする第２金属材料により構成されている電極パッド１２と、の接合部４０には、Ａｇ、ＡｌおよびＰｄを含む合金層が形成されている。これにより、ワイヤと電極パッドとの間における接合信頼性を向上させることが可能となる。
　次に、本発明の実施例について説明する。
（エポキシ樹脂組成物の調整）
　製造例１～３のそれぞれについて、以下のようにエポキシ樹脂組成物を調整した。
　まず、表１に従い配合された各成分を、ミキサーを用いて１５～２８℃で混合した。次いで、得られた混合物を、７０～１００℃でロール混練した。次いで、混練後の混合物を冷却し、粉砕してエポキシ樹脂組成物を得た。なお、表１中における各成分の詳細は下記のとおりである。また、表１中の単位は、質量％である。
（Ａ）エポキシ樹脂
ＥＰ－ＢＡ（ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂）：ＮＣ３０００Ｐ、日本化薬（株）製、エポキシ当量２７６、Ｃｌイオン濃度２８０ｐｐｍ
（Ｂ）硬化剤
ＨＤ－ＢＡ（ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂）：ＭＥＨ－７８５１ＳＳ、明和化成（株）製、水酸基当量２０３
（Ｃ）充填材
シリカ：ＦＢ－８２０、電気化学工業（株）製、平均粒径２６．５μｍ、１０５μｍ以上の粒子１％以下
（Ｄ）中和剤
ハイドロタルサイト：ＤＨＴ－４Ａ（登録商標）（上記式（５）において、ａが４．３であり、ｂが２であり、ｃが１であるハイドロタルサイト）協和化学工業（株）製
（Ｅ）硬化促進剤
トリフェニルホスフィン（ＴＰＰ）、北興化学工業（株）製
（Ｆ）有機硫黄化合物
化合物１：３－メルカプトプロピルトリメトキシシラン
化合物２：３－アミノ－５－メルカプト－１，２，４－トリアゾール
（Ｇ）その他の成分
カップリング剤：エポキシシラン
着色剤：カーボンブラック
離型剤：カルナバワックス
（スパイラルフロー）
　低圧トランスファー成形機（コータキ精機（株）製「ＫＴＳ－１５」）を用いて、ＥＭＭＩ－１－６６に準じたスパイラルフロー測定用の金型に、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件で、製造例１～３のエポキシ樹脂組成物をそれぞれ注入し、流動長を測定した。表１における単位はｃｍである。
（ゲルタイム）
　１７５℃に加熱した熱板上で製造例１～３のエポキシ樹脂組成物をそれぞれ溶融した後、へらで練りながら硬化するまでの時間を測定した。表１における単位は秒である。
（ｐＨの測定）
　製造例１～３のエポキシ樹脂組成物の硬化物を、金型温度１７５℃、注入圧力７．５ＭＰａ、硬化時間２分の条件下で低圧トランスファー成形機（コータキ精機（株）製「ＫＴＳ－１５」）を用いて成形し、５０ｍｍφ×３ｍｍの試験片を得た。次いで、得られた試験片を１７５℃４時間の条件下で後硬化した後に微粉砕して、粉砕品を得た。次いで、５ｇの粉砕品に５０ｍｌの蒸留水を加え、テフロン(登録商標)ライニングした容器に入れ、１２５℃２０時間の処理を行い、抽出液を得た。ｐＨメータを使用し抽出液のｐＨを測定した。
（硫黄含有量の測定）
　製造例１～３のエポキシ樹脂組成物の硬化物を約５ｍｇ測りとり、内部を酸素で満たしたフラスコ内において燃焼させた。これにより発生した燃焼ガスを５％水酸化カリウム溶液に吸収させた。イオンクロマトグラフ法により測定した５％水酸化カリウム溶液中の硫酸イオン量から、エポキシ樹脂組成物中における硫黄含有量に換算した。表１における単位はｐｐｍである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
（半導体装置の作製）
　実施例１～７、比較例１～２のそれぞれについて、以下のように半導体装置を作製した。
　Ａｌ純度９５．０％（Ｃｕ５．０％）の金属材料により構成される電極パッドを備えるＴＥＧ（Ｔｅｓｔ　Ｅｌｅｍｅｎｔ　Ｇｒｏｕｐ）チップ（３．５ｍｍ×３．５ｍｍ）を、３５２ピンＢＧＡ（基板は厚さ０．５６ｍｍ、ビスマレイミド・トリアジン樹脂／ガラスクロス基板、パッケージサイズは３０ｍｍ×３０ｍｍ、厚さ１．１７ｍｍ）上に搭載した。次いで、ＴＥＧチップの電極パッド（以下、電極パッド）と、ＢＧＡ基板の接続端子（以下、接続端子）と、を表２および３に従う金属材料により構成されるワイヤを用いてワイヤピッチ８０μｍでワイヤボンディングした。
　これにより得られた構造体を、低圧トランスファー成形機（ＴＯＷＡ製「Ｙシリーズ」）を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間２分の条件で、表２および３に従う製造例により得られたエポキシ樹脂組成物を用いて封止成形し、３５２ピンＢＧＡパッケージを作製した。その後、得られたＢＧＡパッケージを１７５℃、４時間の条件で後硬化し、半導体装置を得た。
（ＴＥＭ分析）
　実施例１～７、比較例１～２のそれぞれについて、得られた半導体装置を１７５℃、１６時間、大気中の条件下において加熱した後、ワイヤと電極パッドとの接合部の構造を、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて解析した。
　実施例１～７の半導体装置では、ワイヤと電極パッドとの接合部においてＡｇ、ＡｌおよびＰｄを含む合金層が観察された。一方で、比較例１～２の半導体装置では、ワイヤと電極パッドとの接合部においてＡｇ、ＡｌおよびＰｄを含む合金層は観察されなかった。
（耐湿信頼性）
　実施例１～７、比較例１～２の半導体装置について、ＨＡＳＴ（不飽和耐湿性試験）を行った。ＨＡＳＴは、ＩＥＣ６８－２－６６に準拠して、温度１３０℃、湿度８５％ＲＨ、印加電圧２０Ｖ、９６時間の試験条件下において行った。試験後の半導体装置についてワイヤと電極パッドとの間における電気抵抗値を測定し、初期抵抗値に対し１１０％未満の電気抵抗値を示すものを◎、１１０％以上１２０％以下の電気抵抗値を示すものを○、１２０％よりも大きい電気抵抗値を示すものを×とした。
（高温保管特性）
　実施例１～７、比較例１～２の半導体装置について、ＨＴＳＬ（高温保管試験）を行った。ＨＴＳＬは、温度１８５℃、１０００時間の試験条件下において行った。試験後の半導体装置についてワイヤと電極パッドとの間における電気抵抗値を測定し、初期抵抗値に対し１１０％未満の電気抵抗値を示すものを◎、１１０％以上１２０％以下の電気抵抗値を示すものを○、１２０％よりも大きい電気抵抗値を示すものを×とした。
（密着性）
　実施例１～７、比較例１～２のそれぞれについて、得られた半導体装置４個に対し８５℃相対湿度８５％の環境下で１６８時間処理した後、ＩＲリフロー処理（２６０℃）を行った。次いで、処理後の半導体装置内部を超音波探傷装置で観察し、封止樹脂が半導体チップまたはワイヤから剥離した剥離面積を算出した。全ての半導体装置について剥離面積が５％未満の場合を◎、５％以上１０％以下の場合を○、１０％を超える場合を×とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　上述のように、実施例１～７では、ワイヤと電極パッドとの接合部においてＡｇ、ＡｌおよびＰｄを含む合金層が観察された。このような実施例１～７では、いずれも高温保管特性、耐湿信頼性試験および密着性において良好な結果が得られた。この中でも、実施例１、２、３、７においては、他の実施例と比較して密着性にとくに優れた半導体装置が得られた。また、実施例１～６においては、実施例７と比較して高温保管特性にとくに優れた半導体装置が得られた。さらに、実施例１、２、４、５、７では、他の実施例と比較して耐湿信頼性にとくに優れた半導体装置が得られた。
　この出願は、２０１３年６月２０日に出願された日本特許出願特願２０１３－１２９３７５を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (5)

  1. 　電極パッドを備える半導体チップと、
    　前記電極パッドに電気的に接続されたワイヤと、
    　を備え、
    　前記ワイヤは、Ａｇを主成分としてＰｄを含む第１金属材料により構成されており、
    　前記電極パッドは、Ａｌを主成分とする第２金属材料により構成されており、
    　前記ワイヤと前記電極パッドとの接合部には、Ａｇ、ＡｌおよびＰｄを含む合金層が形成されている半導体装置。
  2. 　請求項１に記載の半導体装置において、
    　前記ワイヤを構成する前記第１金属材料中におけるＡｇの含有量は、８５重量％以上９９．５重量％以下である半導体装置。
  3. 　請求項１または２に記載の半導体装置において、
    　前記半導体チップおよび前記ワイヤは、エポキシ樹脂組成物の硬化物により封止されており、
    　前記エポキシ樹脂組成物の硬化物中における硫黄の含有量は、１ｐｐｍ以上４００ｐｐｍ以下である半導体装置。
  4. 　請求項３に記載の半導体装置において、
    　前記エポキシ樹脂組成物の硬化物は、有機硫黄化合物を含む半導体装置。
  5. 　請求項３または４に記載の半導体装置において、
    　前記エポキシ樹脂組成物の硬化物のｐＨは、４以上７以下である半導体装置。
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