(57)【要約】【課題】はんだ付け用の第１の電極およびワイヤボンド用の第２の電極を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電子装置において、加熱によるワイヤ剥がれを極力防止する。【解決手段】第１の電極２０および第２の電極３０を、一面４１に有する半導体素子４０と、第１の電極２０に対して、スズを含むはんだ８０を介して接合されたターミナル５０と、第２の電極３０に対してワイヤボンディングにより接合されたＡｌよりなるワイヤ６０と、を備え、第２の電極３０は、ワイヤ６０が接合される表面が、半導体素子４０側からＮｉめっき膜３２、Ｐｄめっき膜３３、Ａｕめっき膜３４を順に積層してなるＮｉ／Ｐｄ／Ａｕめっきにより構成されたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだ付け用の第１の電極（２０）およびワイヤボンド用の第２の電極（３０）を、一面（４１）に有する半導体素子（４０）と、
前記第１の電極に対して、スズを含むはんだ（８０）を介して接合されたターミナル（５０）と、
前記第２の電極に対してワイヤボンディングにより接合されたアルミニウムよりなるワイヤ（６０）と、
を備え、
前記第２の電極は、前記ワイヤが接合される表面が、前記半導体素子側からＮｉめっき膜（３２）、Ｐｄめっき膜（３３）、Ａｕめっき膜（３４）を順に積層してなるＮｉ／Ｐｄ／Ａｕめっきにより構成されたものであることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第２の電極は、前記半導体素子の半導体部分に直接接して接合されたメタライズ膜としてのＡｌ膜（３１）もしくはＣｕ膜を有するものであり、このメタライズ膜の表面に前記Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕめっきが施されたものであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
はんだ付け用の第１の電極（２０）およびワイヤボンド用の第２の電極（３０）を、一面（４１）に有する半導体素子（４０）と、
前記第１の電極に対して、スズを含むはんだ（８０）を介して接合されたターミナル（５０）と、
前記第２の電極に対してワイヤボンディングにより接合されたアルミニウムよりなるワイヤ（６０）と、
を備え、
前記第２の電極は、Ｎｉを含まないＡｌ膜（３１）よりなるものであって、前記ワイヤが接合される表面がめっきを施さずにＡｌよりなる面とされたものであることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
はんだ付け用の第１の電極（２０）およびワイヤボンド用の第２の電極（３０）を、一面（４１）に有する半導体素子（４０）と、
前記第１の電極に対して、スズを含むはんだ（８０）を介して接合されたターミナル（５０）と、
前記第２の電極に対してワイヤボンディングにより接合されたアルミニウムよりなるワイヤ（６０）と、
を備え、
前記第２の電極は、前記ワイヤが接合される表面がＮｉめっき膜（３２）により構成されたものであることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
前記第２の電極は、前記半導体素子の半導体部分に直接接して接合されたメタライズ膜としてのＡｌ膜（３１）もしくはＣｕ膜を有するものであり、このメタライズ膜の表面に前記Ｎｉめっき膜が設けられたものであることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１の電極は、前記半導体素子のソース電極であり、前記第２の電極は、前記半導体素子のゲート電極であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つ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、半導体素子の一面に設けられた第１の電極にターミナルをはんだ接合するとともに、同じく半導体素子の一面に設けられた第２の電極にボンディングワイヤを接合してなる半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、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としては、たとえばソース電極とゲート電極とを一面に有するパワー素子などがある。通常、これら第１の電極および第２の電極は、Ａｌ（アルミニウム）膜等のメタライズ膜の表面に、Ｎｉ（ニッケル）めっき膜を下地とするＡｕ（金）めっき膜、すなわちＮｉ／Ａｕめっきを施してなるものである。そして、これら両電極には、Ａｌよりなるボンディングワイヤが接続されるようになっている。
【０００３】
一方で、電子部品がはんだ付けされるはんだ付け部、および、ワイヤボンディングされるボンディングランドを共に一面上に有する基板を用いた電子装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。この電子装置は、基板上にて電子部品のはんだ付けを行い、続いてワイヤボンディングを行うことにより製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１０３２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年における装置の大電流化への要望等を鑑み、本発明者は、半導体素子における上記両電極のうち第１の電極にターミナルをはんだ付けする半導体装置を検討している。これは、Ｃｕ等よりなるターミナルの方がＡｌワイヤよりも電流量が大きいためである。この場合、はんだとしては、一般的なＳｎ（スズ）を含むはんだを用いる。
【０００６】
つまり、この場合、半導体素子の一面には、はんだ付け用の第１の電極と、ワイヤボンド用の第２の電極とが存在することになる。そして、このような半導体装置は、上記特許文献１と同様、第１の電極にてターミナルのはんだ付けを行い、次に、第２の電極にてＡｌワイヤによるワイヤボンディングを行うことで製造される。
【０００７】
ここで、このような半導体装置の製造においては、上記したはんだ付け時の加熱に加えて、更に、はんだ付け後に、ワイヤボンディング時の摩擦熱による加熱や、ワイヤボンディング後における装置と他の部品との接続等のための加熱が行われる。
【０００８】
そのため、これらはんだ付けの後工程としての加熱工程によって、半導体素子が高温となり（たとえば１５０℃以上）、第２の電極における表面のＡｕめっき膜中にボイドが発生し、ワイヤの剥がれが生じやすい、という問題が生じる。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、はんだ付け用の第１の電極およびワイヤボンド用の第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電子装置において、加熱によるワイヤ剥がれを極力防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明者は、鋭意検討を行い、この種の半導体装置におけるワイヤ剥がれの原因となる上記ボイドの発生メカニズムを、以下のように推定した。この推定メカニズムについて、図９、図１０を参照して述べる。
【００１１】
図９では、ワイヤボンド用の第２の電極３０における表面側の部分の概略断面を示しており、（ａ）はワイヤ６０接触前の状態、（ｂ）はワイヤ６０接触時の状態、（ｃ）は（ｂ）が更に加熱された状態を示す。この第２の電極３０は、メタライズ膜としてのＡｌ膜３１の表面にＮｉめっき膜３２を下地とするＡｕめっき膜３４、すなわちＮｉ／Ａｕめっきを施してなる典型的なものである。また、図１０は、この第２の電極３０の表面近傍を更に拡大して模式的に示したものである。
【００１２】
まず、ワイヤボンディング前に、半導体素子上の図示しないはんだ付け用の第１の電極に対し、Ｓｎを含むはんだによって、ターミナルのはんだ付けを行う。すると、図１０（ａ）、（ｂ）に示されるように、当該はんだのリフローによって、第１の電極上のはんだから第２の電極３０上に、Ｓｎ（スズ）１（図中では点ハッチングの丸で示す）が、飛散してＡｕめっき膜３４表面に付着する。
【００１３】
そして、このはんだリフローの熱などによって、図１０（ｃ）に示されるように、Ｓｎ１がＡｕめっき膜３４内に拡散し、一方で下地のＮｉめっき膜３２からは、Ｎｉ（ニッケル）３（図中では白丸で示す）がＡｕめっき膜３４側へ拡散してくる。
【００１４】
すると、Ａｕめっき膜３４内にてＳｎ１とＮｉ３とが反応し、図１０（ｃ）に示されるように、Ａｕめっき膜３４内にてＳｎ−Ｎｉ合金（たとえばＮｉ３Ｓｎ、図１０中では片側斜線ハッチングの丸で示す）２を形成する。
【００１５】
そして、この状態の第２の電極３０に対して、ワイヤボンディングを行うことにより、図９（ｂ）、図１０（ｄ）に示されるように、Ａｕめっき膜３４上にＡｌよりなるワイヤ６０が接続される。この状態で、上記したはんだ付けの後工程としての加熱、すなわちワイヤボンディング時の加熱およびワイヤボンディング後の他の部品接続等のための加熱が、半導体素子に対して行われる。
【００１６】
この後工程としての加熱工程では、図９（ｃ）、図１０（ｅ）、（ｆ）に示されるように、第２の電極３０においてＡｕめっき膜３４のＡｕとワイヤ６０のＡｌとで相互拡散が起こり、Ｎｉめっき膜３２とワイヤ６０との間にて、Ａｕ−Ａｌ合金層３５が形成され、Ａｕめっき膜３４は薄くなっていく。
【００１７】
しかし、このＡｕ−Ａｌ合金層３５の形成において、Ａｕめっき膜３４内にＳｎ−Ｎｉ合金２が存在すると、Ａｕの拡散がＳｉ−Ｎｉ合金２に邪魔されて、Ｓｎ−Ｎｉ合金２の存在部分では拡散が遅く、存在しない部分では拡散が速くなることから、Ａｕの拡散速度が不均一となる。これにより、図１０（ｅ）、（ｆ）に示されるように、第２の電極３０内にて、Ｓｎ−Ｎｉ合金２の部分でカーケンダルボイドＢが生じ、このボイドＢが成長していく。
【００１８】
そのため、第２の電極３０においては、このボイドＢの部分で強度が低下し、これによってワイヤ６０の剥離が発生しやすくなる。以上が、本発明者の検討による推定メカニズムである。これについては、顕微鏡観察や元素分析等により確認している。
【００１９】
そこで、このメカニズムに鑑み、本発明者は、はんだリフロー時において、第２の電極のＡｕめっき膜表面に付着したＳｎが、Ａｕめっき膜内に拡散して、Ａｕめっき膜内においてＳｎ−Ｎｉ合金が形成されるのを抑制してやればよい、と考えた。本発明は、この点に着目して創出されたものである。
【００２０】
すなわち、請求項１に記載の発明では、はんだ付け用の第１の電極（２０）およびワイヤボンド用の第２の電極（３０）を、一面（４１）に有する半導体素子（４０）と、第１の電極に対して、スズを含むはんだ（８０）を介して接合されたターミナル（５０）と、第２の電極に対してワイヤボンディングにより接合されたアルミニウムよりなるワイヤ（６０）と、を備え、第２の電極は、ワイヤが接合される表面が、半導体素子側からＮｉめっき膜（３２）、Ｐｄめっき膜（３３）、Ａｕめっき膜（３４）を順に積層してなるＮｉ／Ｐｄ／Ａｕめっきにより構成されたものであることを特徴とする（たとえば図１、図２参照）。
【００２１】
それによれば、第２の電極における表面側へのＮｉの拡散がＰｄめっき膜で阻害され防止される。そのため、第２の電極表面に付着したはんだ中のＳｎがＮｉと反応して合金を生成することがなくなる。よって、本発明によれば、第２の電極のＡｕめっき膜中のボイド発生を防止することができるから、加熱によるワイヤ剥がれを極力防止することができる。
【００２２】
さらに上記メカニズムに基づいて検討を進め、請求項３の半導体装置を創出した。すなわち、請求項３に記載の発明では、はんだ付け用の第１の電極（２０）およびワイヤボンド用の第２の電極（３０）を、一面（４１）に有する半導体素子（４０）と、第１の電極に対して、スズを含むはんだ（８０）を介して接合されたターミナル（５０）と、第２の電極に対してワイヤボンディングにより接合されたアルミニウムよりなるワイヤ（６０）と、を備え、第２の電極は、Ｎｉを含まないＡｌ膜（３１）よりなるものであって、ワイヤが接合される表面がめっきを施さずにＡｌよりなる面とされたものであることを特徴とする（たとえば図３〜図５参照）。
【００２３】
それによれば、第２の電極表面とワイヤとはＡｌ同士だから、ワイヤボンディングの接合性は確保される。また、第２の電極の表面は、Ｎｉが存在しないＡｌであるので、第２の電極表面に付着したはんだ中のＳｎがＮｉと反応して合金を生成することが、そもそもなくなる。また、第２の電極には、ボイドの発生箇所であるＡｕめっき膜も存在しない。よって、本発明によれば、第２の電極におけるカーケンダルボイドの発生を防止することができるから、加熱によるワイヤ剥がれを極力防止することができる。
【００２４】
さらに上記メカニズムに基づいて検討を進め、請求項４の半導体装置を創出した。すなわち、請求項４に記載の発明では、はんだ付け用の第１の電極（２０）およびワイヤボンド用の第２の電極（３０）を、一面（４１）に有する半導体素子（４０）と、第１の電極に対して、スズを含むはんだ（８０）を介して接合されたターミナル（５０）と、第２の電極に対してワイヤボンディングにより接合されたアルミニウムよりなるワイヤ（６０）と、を備え、第２の電極は、ワイヤが接合される表面がＮｉめっき膜（３２）により構成されたものであることを特徴とする（たとえば図６〜図８参照）。
【００２５】
それによれば、第２の電極表面とワイヤとは、ＮｉとＡｌ同士だから、接合の相性はよく、ワイヤボンディングの接合性は確保される。また、第２の電極の表面はＮｉめっき膜であって、その上に従来のようなＡｕめっき膜が存在しないので、第２の電極表面に付着したはんだ中のＳｎがＮｉと反応して合金を生成しても、上記したカーケンダルボイドの発生を防止することができる。よって、本発明によれば、加熱によるワイヤ剥がれを極力防止することができる。
【００２６】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる半導体装置の要部を示す概略断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態にかかる半導体装置の要部を示す概略断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態にかかる半導体装置の要部を示す概略断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態にかかる半導体装置の要部を示す概略断面図である。
【図５】本発明の第５実施形態にかかる半導体装置の要部を示す概略断面図である。
【図６】本発明の第６実施形態にかかる半導体装置の要部を示す概略断面図である。
【図７】本発明の第７実施形態にかかる半導体装置の要部を示す概略断面図である。
【図８】本発明の第８実施形態にかかる半導体装置の要部を示す概略断面図である。
【図９】本発明者の試作検討によるワイヤ剥がれ発生の推定メカニズムを示す図である。
【図１０】図９に示されるメカニズムの詳細を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００２９】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態にかかる半導体装置Ｓ１について、図１を参照して述べる。ここで、図１および以下の各図２〜図８では、わかりやすくするために、半導体素子４０の厚さ（たとえば１５０μｍ）に対して、Ａｌ膜２１、３１および各めっき膜２２〜２４、３２〜３４の厚さを誇張して示してある。
【００３０】
また、図１中には、説明のために、はんだ８０から飛散するＳｎ（スズ）を、符号１を付して示してある。しかし、実際には、このＳｎ１は、本実施形態および以下の各実施形態において、半導体装置の製造工程であるターミナル５０のはんだ付けの際に発生するものであり、完成された状態の半導体装置において発生するものではない。そして、この飛散するＳｎ１は誇張して示しており、実際にはイオンレベルのサイズで第１の電極２０から第２の電極３０へ飛散し、付着するものと考えられる。
【００３１】
本実施形態の半導体装置Ｓ１は、たとえば自動車などの車両に搭載され、車両用の各種電子装置を駆動するための装置として適用されるものである。この半導体装置Ｓ１は、大きくは、基板１０と、基板１０上に搭載され、はんだ付け用の第１の電極２０およびワイヤボンド用の第２の電極３０を一面に有する半導体素子４０と、第１の電極に対してはんだ付けされたターミナル５０と、第２の電極に対してワイヤボンディングにより接合されたＡｌよりなるワイヤ６０と、を備える。
【００３２】
ここで、基板１０上に位置する半導体素子４０、ターミナル５０、およびワイヤ６０は、必要に応じて図示しないモールド樹脂で封止されていてもよい。もちろん、不要ならば当該モールド樹脂は無いものであってもよい。また、基板１０上の実装部品としては、半導体素子４０のみでもよいが、半導体素子４０以外の図示しない他の実装部品等が、基板１０上に搭載されていてもよい。
【００３３】
まず、基板１０としては、半導体素子４０との機械的および電気的接続が可能なものであればよい。たとえば、基板１０としては、Ｃｕや４２アロイ等の導電性金属よりなるリードフレーム、アルミナ等よりなるセラミック基板、あるいはプリント基板等が挙げられる。
【００３４】
半導体素子４０は、はんだ付け用の第１の電極２０およびワイヤボンド用の第２の電極３０を、同じ一面４１に有するもので、シリコン半導体等の半導体チップなどとして構成されているものである。
【００３５】
この半導体素子４０は、基板１０上にダイボンド材７０を介して接合されている。このダイボンド材７０としては、特に限定するものではないが、たとえば、はんだや導電性接着剤、あるいは、非導電性の接着剤等が挙げられる。
【００３６】
このような半導体素子４０としては、典型的には、たとえばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）やＭＯＳトランジスタ等のパワー素子が挙げられる。ここで、半導体素子４０がパワー素子である場合、たとえば、はんだ付け用の第１の電極２０は、パワー素子のソース電極であり、ワイヤボンディング用の第２の電極３０はパワー素子のゲート電極であるものにできる。
【００３７】
第１の電極２０は、半導体素子４０の半導体部分（たとえばＳｉ）に直接接して接合されるメタライズ膜としてのＡｌ膜２１を有する。そして、第１の電極２０は、このＡｌ膜２１の表面に、半導体素子４０側からＮｉめっき膜２２、Ｐｄ（パラジウム）めっき膜２３、Ａｕめっき膜２４を順に積層してなるＮｉ／Ｐｄ／Ａｕめっきが施されたものとして構成されている。
【００３８】
また、第２の電極３０は、ワイヤ６０が接合される表面が、半導体素子４０側からＮｉめっき膜３２、Ｐｄめっき膜３３、Ａｕめっき膜３４を順に積層してなるＮｉ／Ｐｄ／Ａｕめっきにより構成されたものである。
【００３９】
つまり、本実施形態の第２の電極３０は、第１の電極２０と同様の膜構成であり、半導体素子４０の一面４１側から順に、メタライズ膜としてのＡｌ膜３１、Ｎｉめっき膜３２、Ｐｄめっき膜３３、Ａｕめっき膜３４が積層されたものとして構成されている。
【００４０】
このような第１の電極２０および第２の電極３０の両電極２０、３０を有する半導体素子４０は、通常の半導体プロセスや成膜手法により形成されるものである。具体的には、まず、半導体プロセスにより形成された半導体素子４０の一面４１上に、当該両電極２０、３０におけるメタライズ膜としてのＡｌ膜２１、３１を、物理蒸着（ＰＶＤ）や化学蒸着（ＣＶＤ）などの成膜法により形成する。
【００４１】
その後、このＡｌ膜２１、３１の上に、電気めっきや無電解めっき等の周知のめっき手法を用いて、Ｎｉめっき膜２２、３２、Ｐｄめっき膜２３、３３、Ａｕめっき膜２４、３４を順に形成していく。これにより、上記両電極２０、３０を有する半導体素子４０ができあがる。
【００４２】
ここで、第２の電極３０におけるＰｄめっき膜３３は、後述するように、第２の電極３０においてＮｉめっき膜３２と、第２の電極３０に付着したはんだ８０のＳｎとが反応してＳｎ−Ｎｉ合金を形成しないように、Ｎｉめっき膜３２のＮｉがＡｕめっき膜３４まで拡散するのを防止する障壁膜（バリア膜）として機能するものである。
【００４３】
このような点を鑑みて、上記両電極２０、３０における各膜の厚さは、限定するものではないが、たとえば次のようなものにできる。Ａｌ膜２１、３１：数μｍ、Ｎｉめっき膜２２、３２：０．５μｍ〜数μｍ、Ｐｄめっき膜２３、３３：２ｎｍ〜１００ｎｍ、Ａｕめっき膜２４、３４：３ｎｍ〜５０ｎｍ。
【００４４】
ターミナル５０は、典型的な細長の板状をなすもので長手方向の一端側が、半導体素子４０の第１の電極２０の表面にはんだ付けされて接合されている。このターミナル５０の図示しない他端側は、たとえば基板１０における適所、あるいは、基板１０上に実装された図示しない他の実装部品等に接続されている。このターミナル５０は、典型的にはＣｕあるいはＣｕ合金等の導電性に優れた金属よりなる。
【００４５】
ここで、ターミナル５０のはんだ付け用のはんだ８０としては、Ｓｎを含む共晶はんだやＰｂフリーはんだ等が挙げられる。具体的には、たとえばＳｎ−Ａｇはんだ、Ｓｎ−Ｃｕはんだなどが挙げられる。
【００４６】
ワイヤ６０は、Ａｌワイヤのボンディング方法として典型的な方法、すなわち、超音波パワーを印加してボンディングを行うウェッジボンディングにより接合されている。ここでは、ワイヤ６０の一端側が第２の電極３０に接合されており、ワイヤ６０の図示しない他端側は、たとえば基板１０における適所、あるいは、基板１０上に実装された図示しない他の部品等に接続されている。
【００４７】
このような半導体装置Ｓ１は、次のようにして製造される。まず、上記第１の電極２０および第２の電極３０を有する半導体素子４０を用意し、この半導体素子４０を基板１０上にダイボンド材７０を介して搭載し、接合する（素子搭載工程）。
【００４８】
次に、半導体素子４０の第１の電極２０に対して、はんだ８０を介してターミナル５０を接触させ、加熱してはんだリフローを行うことにより、第１の電極２０とターミナル５０とをはんだ接合する（はんだ付け工程）。
【００４９】
その後、第２の電極３０に対して、超音波ワイヤボンディングを行うことにより、ワイヤ６０を接合する（ワイヤボンディング工程）。その後は、必要に応じて、基板１０上に他の部品を接続したり、モールド樹脂による封止を行ったりすることにより、本実施形態の半導体装置Ｓ１ができあがる。
【００５０】
ところで、本実施形態のようなはんだ付け後にワイヤボンディングを行う半導体装置Ｓ１の製造においては、第１の電極２０に対するターミナル５０のはんだ付けの際に、図１に示されるように、第１の電極２０上のはんだ８０から、Ｓｎ１が飛散して第２の電極３０の表面に付着する。
【００５１】
このはんだ付け後、第２の電極３０に対するワイヤボンディング時の摩擦熱や、ワイヤボンディング後における他の部品との接続時の熱等により、半導体素子４０に対する加熱が行われる。つまり、上記図９、図１０にて述べたように、半導体素子４０に対して、ターミナル５０のはんだ付けの後工程としての加熱が施される。
【００５２】
従来では、上記図９、図１０に示したように、この後工程としての加熱により、ワイヤ６０が接合された第２の電極３０において、Ａｕめっき３４膜中にＳｎ−Ｎｉ合金２によるカーケンダルボイドＢが発生する。
【００５３】
しかし、本実施形態によれば、第２の電極３０においては、Ｎｉめっき膜３２から表面側へのＮｉの拡散が、Ｐｄめっき膜３３で阻害され、防止される。つまり、Ｐｄめっき膜３３は、上述のように、当該Ｎｉ拡散の障壁膜（バリア膜）として機能する。
【００５４】
そのため、はんだ８０から飛散して第２の電極３０表面に付着したＳｎ１が、Ａｕめっき膜３４内でＮｉと反応してＳｎ−Ｎｉ合金を生成することがなくなる。よって、本実施形態によれば、第２の電極３０のＡｕめっき膜３４中のボイドＢ発生を防止することができるから、加熱によるワイヤ６０剥がれを極力防止することができる。
【００５５】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態にかかる半導体装置Ｓ２について、図２を参照して、上記第１実施形態との相違点を中心に述べる。本実施形態は、障壁膜としてのＰｄめっき膜３３を有する上記第１実施形態に比べて、はんだ付け用の第１の電極２０の膜構成を一部変形したものである。
【００５６】
上記第１実施形態では、第１の電極２０は、半導体素子４０の一面４１側から順に、Ａｌ膜２１、Ｎｉめっき膜２２、Ｐｄめっき膜２３、Ａｕめっき膜２４を積層してなるものであった。それに対して、図２に示されるように、本実施形態の第１の電極２０は、半導体素子４０の一面４１側から順に、Ａｌ膜２１、Ｎｉめっき膜２２、Ａｕめっき膜２４を積層してなるものとしている。
【００５７】
つまり、本実施形態では、上記第１実施形態の第１の電極２０におけるＰｄめっき膜２３を省略した膜構成を採用している。このような本実施形態の両電極２０、３０は、上記第１実施形態と同様のめっき手法を用いて、第１の電極２０にはＰｄめっきを施さずに、第２の電極３０のみにＰｄめっきを施す、という選択めっきを行うことで形成される。具体的には、第１の電極２０にはＮｉ／Ａｕめっきを施し、第２の電極３０にはＮｉ／Ｐｄ／Ａｕめっきを施す。
【００５８】
そして、本実施形態によっても、第２の電極３０においては、Ｐｄめっき膜３３がＮｉ拡散の障壁膜として機能するから、飛散したＳｎによる第２の電極３０内でのＳｎ−Ｎｉ合金生成の防止、および、ボイド発生の防止がなされる。そのため、本実施形態によっても、加熱によるワイヤ６０剥がれを極力防止することができる。
【００５９】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態にかかる半導体装置Ｓ３について、図３を参照して、上記第１実施形態との相違点を中心に述べる。本実施形態は、上記第１実施形態に比べて、ワイヤボンディング用の第２の電極３０の構成を変形したものである。
【００６０】
上記第１実施形態では、第２の電極３０は、半導体素子４０の一面４１側から順に、Ａｌ膜３１、Ｎｉめっき膜３２、Ｐｄめっき膜３３、Ａｕめっき膜３４を積層してなるものであった。それに対して、図３に示されるように、本実施形態の第２の電極３０は、Ａｌ膜３１単一よりなるものとしている。
【００６１】
つまり、本実施形態では、上記第１実施形態の第２の電極３０における各めっき膜３２〜３４のすべてを省略した膜構成としている。このような本実施形態の両電極２０、３０は、上記第１実施形態と同様のめっき手法を用い、第１の電極２０のみにＮｉ／Ｐｄ／Ａｕめっきを施し、第２の電極３０にはめっきを行わない、という選択めっきを行うことで形成される。
【００６２】
具体的に、本実施形態の半導体装置Ｓ３は、次のようにして製造される。まず、半導体素子４０の一面４１上に、Ａｌ膜２１、３１を蒸着等により形成する。そして、第２の電極３０となるＡｌ膜３１をマスクした状態で、第１の電極２０におけるＡｌ膜２１の上に、Ｎｉめっき膜２２、Ｐｄめっき膜２３、Ａｕめっき膜２４を順に形成していく。これにより、本実施形態の両電極２０、３０を有する半導体素子４０ができあがる。
【００６３】
次に、第２の電極３０となるＡｌ膜３１上のマスクを除去し、半導体素子４０を基板１０上に搭載し、接合する。その後は、第１の電極２０に対するターミナル５０のはんだ付け、続いて、第２の電極３０に対するワイヤボンディングを行う。これにより、本実施形態の半導体装置Ｓ３ができあがる。
【００６４】
以上のように、本実施形態の第２の電極３０は、Ｎｉを含まないＡｌ膜３１よりなるものであって、ワイヤ６０が接合される表面がめっきを施さずにＡｌよりなる面とされたものである。
【００６５】
それによれば、第２の電極３０表面とワイヤ６０とはＡｌ同士だから、ワイヤボンディングの接合性は確保される。また、第２の電極３０の表面は、Ｎｉが存在しないＡｌであるので、第２の電極３０表面に付着したはんだ８０中のＳｎがＮｉと反応してＳｎ−Ｎｉ合金を生成することが、そもそもなくなる。
【００６６】
また、第２の電極３０には、Ｓｎ−Ｎｉ合金の発生箇所およびボイドの発生箇所となるＡｕめっき膜３４も存在しない。よって、本実施形態によれば、第２の電極３０におけるカーケンダルボイドの発生を防止することができるから、加熱によるワイヤ６０剥がれを極力防止することができる。
【００６７】
（第４実施形態）
本発明の第４施形態は、第２の電極３０がＡｌ膜３１単一よりなる上記第３実施形態において、はんだ付け用の第１の電極２０の膜構成を一部変形したものである。そこで、本実施形態にかかる半導体装置Ｓ４について、図４を参照して、上記第３実施形態との相違点を中心に述べる。
【００６８】
上記第３実施形態では、第１の電極２０は、半導体素子４０の一面４１側から順に、Ａｌ膜２１、Ｎｉめっき膜２２、Ｐｄめっき膜２３、Ａｕめっき膜２４を積層してなるものであった。それに対して、図４に示されるように、本実施形態の第１の電極２０は、半導体素子４０の一面４１側から順に、Ａｌ膜２１、Ｎｉめっき膜２２を積層してなるものとしている。
【００６９】
つまり、本実施形態では、上記第３実施形態の第１の電極２０におけるＰｄめっき膜２３、Ａｕめっき膜２４を省略した膜構成としている。このような本実施形態の両電極２０、３０は、上記第３実施形態において、第１の電極２０のみにＮｉめっきを施し、第２の電極３０にはめっきを行わない、という選択めっきを行うことで形成される。
【００７０】
具体的に、本実施形態の半導体装置Ｓ４は、次のようにして製造される。まず、半導体素子４０の一面４１上に、Ａｌ膜２１、３１を蒸着等により形成する。そして、第２の電極３０となるＡｌ膜３１をマスクした状態で、第１の電極２０におけるＡｌ膜２１の上に、Ｎｉめっき膜２２を形成する。これにより、本実施形態の両電極２０、３０を有する半導体素子４０ができあがる。
【００７１】
次に、第２の電極３０となるＡｌ膜３１上のマスクを除去し、半導体素子４０を基板１０上に搭載し、接合する。その後は、第１の電極２０に対するターミナル５０のはんだ付け、続いて、第２の電極３０に対するワイヤボンディングを行う。これにより、本実施形態の半導体装置Ｓ４ができあがる。
【００７２】
以上のように、本実施形態の第２の電極３０も、Ｎｉを含まないＡｌ膜３１よりなるものであって、ワイヤ６０が接合される表面がめっきを施さずにＡｌよりなる面とされたものとされる。
【００７３】
そのため、上記第３実施形態と同様、ワイヤボンディングの接合性が確保される。それとともに、第２の電極３０の表面は、Ｎｉが存在しないＡｌであるので、飛散したＳｎによる第２の電極３０内でのＳｎ−Ｎｉ合金生成の防止、および、ボイド発生の防止がなされる。よって、本実施形態によっても、加熱によるワイヤ６０剥がれを極力防止することができる。
【００７４】
（第５実施形態）
本発明の第５施形態は、第２の電極３０がＡｌ膜３１単一よりなる上記第３実施形態において、はんだ付け用の第１の電極２０の膜構成を一部変形したものである。そこで、本実施形態にかかる半導体装置Ｓ５について、図５を参照して、上記第３実施形態との相違点を中心に述べる。
【００７５】
上記第３実施形態では、第１の電極２０は、半導体素子４０の一面４１側から順に、Ａｌ膜２１、Ｎｉめっき膜２２、Ｐｄめっき膜２３、Ａｕめっき膜２４を積層してなるものであった。それに対して、図５に示されるように、本実施形態の第１の電極２０は、半導体素子４０の一面４１側から順に、Ａｌ膜２１、Ｎｉめっき膜２２、Ａｕめっき膜２４を積層してなるものとしている。
【００７６】
つまり、本実施形態では、上記第３実施形態の第１の電極２０におけるＰｄめっき膜２３を省略した膜構成としている。このような本実施形態の両電極２０、３０は、上記第３実施形態において、第１の電極２０のみにＮｉ／Ａｕめっきを施し、第２の電極３０にはめっきを行わない、という選択めっきを行うことで形成される。
【００７７】
具体的に、本実施形態の半導体装置Ｓ５は、次のようにして製造される。まず、半導体素子４０の一面４１上に、Ａｌ膜２１、３１を蒸着等により形成する。そして、第２の電極３０となるＡｌ膜３１をマスクした状態で、第１の電極２０におけるＡｌ膜２１の上に、Ｎｉめっき膜２２、Ａｕめっき膜２４を順に形成する。これにより、本実施形態の両電極２０、３０を有する半導体素子４０ができあがる。
【００７８】
次に、第２の電極３０となるＡｌ膜３１上のマスクを除去し、上記同様、半導体素子４０の基板１０上への搭載、ターミナル５０のはんだ付け、ワイヤボンディングを順次行う。これにより、本実施形態の半導体装置Ｓ５ができあがる。
【００７９】
以上のように、本実施形態の第２の電極３０も、Ｎｉを含まないＡｌ膜３１よりなるものであって、ワイヤ６０が接合される表面がめっきを施さずにＡｌよりなる面とされたものとされる。そのため、上記第３実施形態と同様、ワイヤボンディングの接合性が確保されるとともに、加熱によるワイヤ６０剥がれを極力防止することができる。
【００８０】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態にかかる半導体装置Ｓ６について、図６を参照して、上記第１実施形態との相違点を中心に述べる。本実施形態は、上記第１実施形態に比べて、はんだ付け用の第１の電極２０、および、ワイヤボンディング用の第２の電極３０の両電極２０、３０の膜構成を変形したものである。
【００８１】
上記第１実施形態では、第１の電極２０および第２の電極３０は共に、半導体素子４０の一面４１側から順に、Ａｌ膜２１、３１、Ｎｉめっき膜２２、３２、Ｐｄめっき膜２３、３３、Ａｕめっき膜２４、３４を積層してなるものであった。
【００８２】
それに対して、図６に示されるように、本実施形態の第１の電極２０、第２の電極３０は共に、半導体素子４０の一面４１側から順に、Ａｌ膜２１、３１、Ｎｉめっき膜２２、３２を積層してなるものとしている。
【００８３】
つまり、本実施形態では、上記第１実施形態の第１の電極２０および第２の電極３０におけるＰｄめっき膜２３、３３およびＡｕめっき膜２４、３４を省略した膜構成としている。このような本実施形態の両電極２０、３０は、上記第１実施形態と同様のめっき手法を用い、第１の電極２０および第２の電極３０では、Ｎｉめっきのみを施すことに留めることで形成される。
【００８４】
具体的に、本実施形態の半導体装置Ｓ６は、次のようにして製造される。まず、半導体素子４０の一面４１上に、Ａｌ膜２１、３１を蒸着等により形成する。そして、これらＡｌ膜２１、３１の上に、Ｎｉめっき膜２２、３２を形成する。これにより、本実施形態の両電極２０、３０を有する半導体素子４０ができあがる。
【００８５】
次に、上記同様、半導体素子４０の基板１０上への搭載、ターミナル５０のはんだ付け、ワイヤボンディングを順次行う。これにより、本実施形態の半導体装置Ｓ６ができあがる。
【００８６】
このように、本実施形態の第２の電極３０は、ワイヤ６０が接合される表面がＮｉめっき膜３２により構成されたものとされる。それによれば、第２の電極３０表面とワイヤ６０とは、ＮｉとＡｌ同士だから、接合の相性はよく、ワイヤボンディングの接合性は確保される。
【００８７】
また、第２の電極３０の表面はＮｉめっき膜３２であって、その上に従来のようなＡｕめっき膜３４が存在しないので、第２の電極３０表面に付着したはんだ８０中のＳｎがＮｉと反応してＳｎ−Ｎｉ合金を生成しても、上記したカーケンダルボイドの発生を防止することができる。よって、本実施形態によれば、加熱によるワイヤ６０剥がれを極力防止することができる。
【００８８】
（第７実施形態）
本発明の第７施形態は、第２の電極３０の表面がＮｉめっき膜である上記第６実施形態において、はんだ付け用の第１の電極２０の膜構成を一部変形したものである。そこで、本実施形態にかかる半導体装置Ｓ７について、図７を参照して、上記第６実施形態との相違点を中心に述べる。
【００８９】
上記第６実施形態では、第１の電極２０は、半導体素子４０の一面４１側から順に、Ａｌ膜２１、Ｎｉめっき膜２２を積層してなるものであった。それに対して、図７に示されるように、本実施形態の第１の電極２０は、半導体素子４０の一面４１側から順に、Ａｌ膜２１、Ｎｉめっき膜２２、Ａｕめっき膜２４を積層してなるものとしている。
【００９０】
つまり、本実施形態では、上記第６実施形態の第１の電極２０において、Ｎｉめっき膜２２の上に、さらにＡｕめっき膜２４を設けた膜構成としている。このような本実施形態の両電極２０、３０は、上記第６実施形態において、第１の電極２０ではＮｉ／Ａｕめっきを施し、一方、第２の電極３０ではＮｉめっきを施すという選択めっきを行うことで形成される。
【００９１】
具体的に、本実施形態の半導体装置Ｓ７は、次のようにして製造される。まず、半導体素子４０の一面４１上に、Ａｌ膜２１、３１を蒸着等により形成し、続いて、Ａｌ膜２１、３１の上に、Ｎｉめっき膜２２、３２を形成する。
【００９２】
そして、第２の電極３０におけるＮｉめっき膜３２をマスクした状態で、第１の電極２０におけるＮｉめっき膜２２の上に、Ａｕめっき膜２４を形成する。これにより、本実施形態の両電極２０、３０を有する半導体素子４０ができあがる。
【００９３】
次に、第２の電極３０におけるＮｉめっき膜３２上のマスクを除去し、上記同様、半導体素子４０の基板１０上への搭載、ターミナル５０のはんだ付け、ワイヤボンディングを順次行う。これにより、本実施形態の半導体装置Ｓ７ができあがる。
【００９４】
以上のように、本実施形態の第２の電極３０も、ワイヤ６０が接合される表面がＮｉめっき膜３２により構成されたものとされる。それによれば、上記第６実施形態と同様、ワイヤボンディングの接合性は確保される。
【００９５】
また、本実施形態においても、上記第６実施形態と同様、第２の電極３０の表面はＮｉめっき膜３２であるが、第２の電極３０表面にてＳｎ−Ｎｉ合金を生成しても、上記したカーケンダルボイドの発生を防止することができる。よって、本実施形態によれば、加熱によるワイヤ６０剥がれを極力防止することができる。
【００９６】
（第８実施形態）
本発明の第８施形態は、第２の電極３０の表面がＮｉめっき膜である上記第６実施形態において、はんだ付け用の第１の電極２０の膜構成を一部変形したものである。そこで、本実施形態にかかる半導体装置Ｓ８について、図８を参照して、上記第６実施形態との相違点を中心に述べる。
【００９７】
上記第６実施形態では、第１の電極２０は、半導体素子４０の一面４１側から順に、Ａｌ膜２１、Ｎｉめっき膜２２を積層してなるものであった。それに対して、図８に示されるように、本実施形態の第１の電極２０は、半導体素子４０の一面４１側から順に、Ａｌ膜２１、Ｎｉめっき膜２２、Ｐｄめっき膜２３、Ａｕめっき膜２４を積層してなるものとしている。
【００９８】
つまり、本実施形態では、上記第６実施形態の第１の電極２０において、Ｎｉめっき膜２２の上に、さらにＰｄめっき膜２３、Ａｕめっき膜２４を順次積層して設けた膜構成としている。このような本実施形態の両電極２０、３０は、上記第６実施形態において、第１の電極２０ではＮｉ／Ｐｄ／Ａｕめっきを施し、第２の電極３０ではＮｉめっきを施すという選択めっきを行うことで形成される。
【００９９】
具体的に、本実施形態の半導体装置Ｓ８は、次のようにして製造される。まず、半導体素子４０の一面４１上に、Ａｌ膜２１、３１を蒸着等により形成し、続いて、Ａｌ膜２１、３１の上に、Ｎｉめっき膜２２、３２を形成する。
【０１００】
そして、第２の電極３０におけるＮｉめっき膜３２をマスクした状態で、第１の電極２０におけるＮｉめっき膜２２の上に、Ｐｄめっき膜２３、Ａｕめっき膜２４を順に形成していく。これにより、本実施形態の両電極２０、３０を有する半導体素子４０ができあがる。
【０１０１】
次に、第２の電極３０におけるＮｉめっき膜３２上のマスクを除去し、上記同様、半導体素子４０の基板１０上への搭載、ターミナル５０のはんだ付け、ワイヤボンディングを順次行う。これにより、本実施形態の半導体装置Ｓ８ができあがる。
【０１０２】
以上のように、本実施形態の第２の電極３０も、ワイヤ６０が接合される表面がＮｉめっき膜３２により構成されたものとされる。それによれば、上記第６実施形態と同様、ワイヤボンディングの接合性は確保される。
【０１０３】
また、本実施形態においても、上記第６実施形態と同様、第２の電極３０の表面はＮｉめっき膜３２であるが、第２の電極３０表面にてＳｎ−Ｎｉ合金を生成しても、上記したカーケンダルボイドの発生を防止することができる。よって、本実施形態によれば、加熱によるワイヤ６０剥がれを極力防止することができる。
【０１０４】
（他の実施形態）
なお、上記各実施形態においては、基板１０は半導体素子４０の支持および電気的接続の用をなしていた。しかし、たとえば半導体素子４０が何らかの方法で安定して支持され、且つ、半導体素子４０と外部との電気的なやり取りが可能となるならば、上記した基板１０は省略された構成であってもよい。
【０１０５】
また、上記実施形態では、半導体素子４０として、パワー素子を挙げたが、ターミナル５０がはんだ付けされる第１の電極２０およびＡｌワイヤ６０がワイヤボンディングされる第２の電極３０を同じ一面４１に有するものであれば、半導体素子４０はパワー素子に限定されるものではない。
【０１０６】
また、上記各実施形態における第１の電極２０のメタライズ膜、および、上記第１、２、６〜８実施形態における第２の電極３０のメタライズ膜としては、Ａｌ膜２１、３１以外にも、Ｃｕ膜等であってもよい。また、第１の電極２０と第２の電極３０とでメタライズ膜が異なる材料よりなるものであってもよい。
【０１０７】
さらに、上記各実施形態において、第１の電極２０は、ターミナル５０がＳｎを含むはんだ８０によってはんだ接合できるものであればよく、上記各実施形態に示した構成以外にも、適宜、種々の構成が採用可能である。
【０１０８】
また、１個の半導体装置において、半導体素子４０は複数個であってもよいことはもちろんである。さらに、１個の半導体素子４０において、はんだ付け用の第１の電極２０およびワイヤボンディング用の第２の電極３０は、複数個設けられていてもよいことはもちろんである。
【０１０９】
また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能であり、また、上記各実施形態は、上記の図示例に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１１０】
１０  基板
２０  第１の電極
３０  第２の電極
３１  第２の電極のＡｌ膜
３２  第２の電極のＮｉめっき膜
３３  第２の電極のＰｄめっき膜
３４  第２の電極のＡｕめっき膜
４０  半導体素子
５０  ターミナル
６０  ワイヤ
８０  はんだ
【図１】
2015109334.tif 000003
【図２】
2015109334.tif 000004
【図３】
2015109334.tif 000005
【図４】
2015109334.tif 000006
【図５】
2015109334.tif 000007
【図６】
2015109334.tif 000008
【図７】
2015109334.tif 000009
【図８】
2015109334.tif 000010
【図９】
2015109334.tif 000011
【図１０】
2015109334.tif 000012