(57)【要約】      （修正有）【課題】第１の電極および第２の電極を一面に有する半導体素子に、はんだ付けおよびワイヤボンディングを行って形成される半導体装置において、Ｎｉめっき膜のクラック発生を防止し、高信頼性の半導体装置を提供する。【解決手段】半導体基板１の主面に、第１の電極２と、第２の電極３とを具備し、第１の電極および第２の電極は、Ａｌを基材とする電極パッド２１、３１の上面に、Ｎｉめっき膜の第１バリア層２２、３２と、Ｐｄめっき膜の第２バリア層２３、３３と、Ａｕめっき膜の第３バリア層２４、３４とが順に積層してなる、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕめっき膜により構成される。第１の電極には、導電性の高い金属を基材とするクリップリード５がＳｎを含むはんだを介して接合され、第２の電極には、Ａｌよりも電気抵抗率が低い金属を基材としたワイヤ６がワイヤボンディングにて接合されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、前記半導体基板の主面に、第１の電極と、第２の電極と、を具備する半導体装置において、前記第１の電極および前記第２の電極は、Ａｌを基材とする電極パッドの上面に、Ｎｉめっき膜の第１バリア層と、Ｐｄめっき膜の第２バリア層と、Ａｕめっき膜の第３バリア層と、が順に積層してなる、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕめっき膜により構成され、前記第１の電極には、導電性の高い金属を基材とするクリップリードが、Ｓｎを含むはんだを介して接合され、前記第２の電極には、Ａｌよりも電気抵抗率が低い金属を基材としたワイヤを、ワイヤボンディングにて接合されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１バリア層の厚さは、１．０μｍ以下であって、前記第２バリア層の厚さは、０．５μｍ以上であって、前記第３バリア層の厚みは、０．０５μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、特に半導体基板の主面に、はんだ接合する第１の電極と、ワイヤボンディング接続する第２の電極と、を有する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モーター駆動用などの半導体製品の市場においては、大電流化が強く望まれている。その中で、半導体基板の主面に、第１の電極および第２の電極を有する半導体装置がある。第１の電極および第２の電極は、例えばソース電極とゲート電極であり、電気的接続のために、第１の電極には、はんだ付けが行われ、第２の電極には、ワイヤボンディングワイヤが行われる。このため、第１の電極および第２の電極には、Ａｌ膜等のメタライズ膜の表面に、Ｎｉめっき膜を下地とするＡｕめっき膜、すなわちＮｉ／Ａｕめっきが施されている。
【０００３】
従来技術では、Ａｌを基材とするワイヤを用いるため、はんだ付け工程およびワイヤボンディング工程における加熱によって、第２の電極のＡｕめっき膜中に、カーゲンダルボイドが発生し、ワイヤの剥がれが生じやすいという問題があった。このことから、対策としてボイド発生のきっかけとなる、第２の電極のＡｕめっき膜中のＳｎ−Ｎｉ合金の形成を抑制した半導体装置が知られている。（特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１０９３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術では、Ａｌワイヤを用いるため、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕめっき構造とすることで、カーゲンダルボイドの発生を防止し、ワイヤ剥がれを防止することが期待できる。
しかしながら、信号系のワイヤには、Ａｌ材よりも電気抵抗率が低いＡｕ材やＣｕ材、あるいはＡｇ材などを用いるのが好ましく、Ａｌ材以外のワイヤを用いる際には、カーゲンダルボイドの発生によるワイヤ剥がれよりも、Ｎｉめっき膜中におけるクラック発生による強度不足が顕在化し、半導体装置としての信頼性が懸念されるという課題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点を鑑み、第１の電極および第２の電極を一面に有する半導体素子に、はんだ付けおよびワイヤボンディングを行って形成される半導体装置において、Ｎｉめっき膜のクラック発生を防止し、高信頼性の半導体装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決するために、本発明は以下に掲げる構成とした。
半導体基板と、半導体基板の主面に、第１の電極と、第２の電極と、を具備する半導体装置において、第１の電極および第２の電極は、Ａｌを基材とする電極パッドの上面に、Ｎｉめっき膜の第１バリア層と、Ｐｄめっき膜の第２バリア層と、Ａｕめっき膜の第３バリア層と、が順に積層してなる、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕめっき膜により構成され、第１の電極には、導電性の高い金属を基材とするクリップリードが、Ｓｎを含むはんだを介して接合され、第２の電極には、Ａｌよりも電気抵抗率が低い金属を基材としたワイヤを、ワイヤボンディングにて接合されていることを特徴とする。
また、第１バリア層の厚さは、１．０μｍ以下であって、第２バリア層の厚さは、０．５μｍ以上であって、第３バリア層の厚みは、０．０５μｍ以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、以上のように構成されているので、Ｎｉめっき膜のクラック発生を防止し、高信頼性の半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体装置１００の、半導体基板１の電極付近を拡大した断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について、図を参照して詳細に説明する。なお以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものであり、寸法関係の比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための例示であって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものではない。この発明の実施の形態は、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。
【実施例】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施例に係る半導体装置１００を説明する。図１は、本発明の実施例に係る半導体基板１の電極付近を拡大した断面模式図である。図１に示すように、半導体装置１００は、半導体基板１、第１の電極２、第２の電極３、はんだ４、クリップリード５、ワイヤ６から成っている。
【００１２】
半導体基板１は、主にＳｉ半導体が用いられるが、Ｓｉ半導体に比べて高温状態での動作が可能であり、またスイッチング速度が速く、低損失である化合物半導体、例えばＳｉＣ半導体やＧａＮ半導体等の化合物半導体で構成することもできる。
【００１３】
第１の電極２および第２の電極３は、半導体基板１の主面に配置されている。
第１の電極２は、クリップリード５が、はんだ４を介して接合されている。
第１の電極２は、電極パッド２１と、第1バリア層２２と、第２バリア層２３と、第３バリア層２４を順に積層した形で構成されている。
第２の電極３は、ワイヤ６が、超音波熱圧着法によるワイヤボンディングによって接合されている。
第２の電極３は、電極パッド３１と、第1バリア層３２と、第２バリア層３３と、第３バリア層３４を順に積層した形で構成されている。
【００１４】
第１の電極パッド２１および第２の電極パッド３１は、半導体基板１の主面に配置されている。
第１の電極パッド２１および第２の電極パッド３１は、電気抵抗率が小さい金属、例えばＡｌ、Ａｌ-Ｓｉ、Ａｌ-Ｓｉ-Ｃｕ合金などが用いられる。ＡｌのＳｉ中への侵入防止として、ＴｉＮ、ＴｉＷ、Ｗにて、バリアメタル層を形成してもよい。
【００１５】
第１バリア層２２は、電極パッド２１の上面に配置されている。
第１バリア層３２は、電極パッド３１の上面に配置されている。
第１のバリア層２２および第１のバリア層３２は、電解めっき法または無電解めっき法で析出させた金属膜である。
第１のバリア層２２および第１のバリア層３２は、本実施例では無電解めっき法で析出させたＮｉ膜である。
第１のバリア層２２は、はんだ食われの防止に有効である。
第２のバリア層３２は、ボンディングワイヤとの接続時の衝撃ダメージを緩和することに有効である。
第１バリア層２２および第１バリア層３２の厚さは、１．０μｍ以下である。
第１のバリア層２２および第１バリア層３２は、ボンディングワイヤの材質に応じて、Ｃｏ、Ｐ、Ｂなどの不純物を添加し硬さを増してもよい。
【００１６】
第２バリア層２３は、第１バリア層２２の上面に配置されている。
第２バリア層３３は、第１バリア層３２の上面に配置されている。
第２バリア層２３および第２バリア層３３は、電解めっき法または無電解めっき法で析出させた金属膜である。本実施例では無電解めっき法で析出させたＰｄ膜である。
第２バリア層２３および第２バリア層３３は、第１バリア層２２および第１バリア層３２の酸化防止を目的とする。
第２バリア層２３および第２バリア層３３の厚みは、０．５μｍ以上である。
クリップリード５の材質に応じて、Ｃｏ、Ｐ、Ｂなどの不純物を添加し硬さを増してもよい。
【００１７】
第３バリア層２４は、第２バリア層２３の上面に配置されている。
第３バリア層３４は、第２バリア層３３の上面に配置されている。
第３バリア層２４および第３バリア層３４は、電解めっき法または無電解めっき法で析出させた金属膜である。本実施例では無電解めっき法で析出させたＡｕ膜である。
第２バリア層２３および第２バリア層３３の酸化防止を目的とし、はんだの濡れ性を良化させる効果がある。
第３バリア層２４および第３バリア層３４の厚みは、０．０５μｍ以上である。クリップリードの材質に応じてＣｏ、Ｐ、Ｂなどの不純物を添加し硬さを増してもよい。
【００１８】
はんだ４は、半導体基板１とクリップリード５との接合に用いられる。導電性と熱伝導性に優れている材料が好ましく、Ｓｎを含んでいる。
【００１９】
クリップリード５は、電気的接続のために用いられる。はんだで半導体基板と接合され、半導体基板とポスト部（図示せず）を電気的に接続する。本実施例では２００μｍ厚の銅線である。導電性の高い金属材が望ましく、金材、銀材、アルミ材でもよい。
【００２０】
ワイヤ６は、電気的接続のために用いられる金属の細線である。半導体基板１とインナーリード（図示せず）とを電気的に接続する。本実施例では、細線の直径は５０μｍ以下の細線である。信号系の配線に用いるのであれば、Ａｌ材よりも電気抵抗率が低い金属が望ましく、本実施例では、Ａｕ線である。Ｃｕ材、Ａｇ材なども好ましい。
【００２１】
次に、上述の実施例に係る半導体装置の効果を説明する。
半導体基板の主面に、第１の電極と、第２の電極と、を具備する半導体装置において、信号系配線に、Ａｌ材よりも電気抵抗率が低い金属であるＡｕ材を用いることで、半導体装置の効率を向上することができる。合わせて、Ａｌ材を用いないことにより、カーゲンダルボイドの発生を防止できる。更に、Ｐｄめっき膜を厚くすることで、ワイヤボンディング時のダメージに対してクッション効果を得ることができる。また、Ｎｉめっき膜を薄くすることで、Ｎｉめっき膜自体の膜応力を低減でき、Ｐｄめっき膜のクッション効果と合わさって、Ｎｉめっき膜のクラックを防止し、高信頼性の半導体装置を提供することができる。
【００２２】
本発明の実施例に係る半導体装置によれば、はんだ付け用第１の電極およびワイヤボンド用第２の電極を一面に有する半導体素子に、はんだ付けおよびワイヤボンディングを行って形成される半導体装置において、Ｎｉめっき膜のクラック発生を防止し、高信頼性の半導体装置を提供することができる。
【００２３】
上述のように、本発明を実施するための形態を記載したが、この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例が可能であることは明らかである。ある。
【符号の説明】
【００２４】
１、半導体基板
２、第１の電極
２１、第１の電極の電極パッド
２２、第１の電極の第１バリア層
２３、第１の電極の第２バリア層
２４、第１の電極の第３バリア層
３、第２の電極
３１、第２の電極の電極パッド
３２、第２の電極の第１バリア層
３３、第２の電極の第２バリア層
３４、第２の電極の第３バリア層
４、はんだ
５、クリップリード
６、ワイヤ
１００、半導体装置
【図１】
2018125354.tif 000003