(57)【要約】【課題】  高温環境下での半導体チップ上の電極に接続される導体ワイヤ等の金属材料の接合強度を改善することができるボンディング用の金属材料及び金属接合構造を提供することを第１の目的とし、信頼性に優れた半導体装置を提供することを第２の目的とする。【解決手段】  半導体チップ１１のアルミニウム含有電極１１ａと、パッケージ１２のリードフレーム１６とを接続する導体ワイヤ１７として、ＡｕとＰｄとＰｔの３元合金、またはＡｕとＰｄとＣｕの３元合金を用いる。これにより導体ワイヤ１７とアルミニウム含有電極１１ａとの間の接合強度を改善し、耐熱性に優れた金属接合構造を得る。また、ガラス転移点の低い樹脂で封止することにより耐湿性に優れた半導体装置を得る。【選択図】      図１
2005085906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップ上に形成された電極を外部に引き出すために該電極に接合されるボンディング用の金属材料であって、０．１〜５重量％のＰｄと、０．１〜５重量％のＰｔと、残部として実質的にＡｕとを含む金属材料。
【請求項２】
半導体チップ上に形成された電極を外部に引き出すために該電極に接合されるボンディング用の金属材料であって、０．１〜５重量％のＰｄと、０．１〜５重量％のＣｕと、残部として実質的にＡｕとを含む金属材料。
【請求項３】
半導体チップ上に形成された電極を外部に引き出すために該電極に接合されるボンディング用の金属材料であって、０．１〜５重量％のＰｄと、０．１〜５重量％のＰｔと、０．１〜５重量％のＣｕと、残部として実質的にＡｕとを含む金属材料。
【請求項４】
半導体チップ上に形成された電極を構成するＡｌを含む第１の金属材料と、前記半導体チップを収納するパッケージ側の端子と前記第１の金属材料との間に接続されたＡｕを含む第２の金属材料との金属接合構造であって、前記第２の金属材料は、０．１〜５重量％のＰｄと、０．１〜５重量％のＰｔと、残部として実質的にＡｕとを含むことを特徴とする金属接合構造。
【請求項５】
半導体チップ上に形成された電極を構成するＡｌを含む第１の金属材料と、前記半導体チップを収納するパッケージ側の端子と前記第１の金属材料との間に接続されたＡｕを含む第２の金属材料との金属接合構造であって、前記第２の金属材料は、０．１〜５重量％のＰｄと、０．１〜５重量％のＣｕと、残部として実質的にＡｕとを含むことを特徴とする金属接合構造。
【請求項６】
半導体チップ上に形成された電極を構成するＡｌを含む第１の金属材料と、前記半導体チップを収納するパッケージ側の端子と前記第１の金属材料との間に接続されたＡｕを含む第２の金属材料との金属接合構造であって、前記第２の金属材料は、０．１〜５重量％のＰｄと、０．１〜５重量％のＰｔと、０．１〜５重量％のＣｕと、残部として実質的にＡｕとを含むことを特徴とする金属接合構造。
【請求項７】
請求項４乃至６の何れか１項記載の金属接合構造において、前記第１の金属材料は、半導体チップ上に形成されるアルミニウム含有電極であり、前記第２の金属材料は、前記アルミニウム含有電極に接合される導体ワイヤであることを特徴とする金属接合構造。
【請求項８】
半導体チップと、前記半導体チップ上に形成されたアルミニウム含有電極と、前記アルミニウム含有電極に接合される電気接続のための導体ワイヤを備えた半導体装置であって、前記導体ワイヤは、０．１〜５重量％のＰｄと、０．１〜５重量％のＰｔと、残部として実質的にＡｕとを含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
半導体チップと、前記半導体チップ上に形成されたアルミニウム含有電極と、前記アルミニウム含有電極に接合される電気接続のための導体ワイヤを備えた半導体装置であって、前記導体ワイヤは、０．１〜５重量％のＰｄと、０．１〜５重量％のＣｕと、残部として実質的にＡｕとを含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
半導体チップと、前記半導体チップ上に形成されたアルミニウム含有電極と、前記アルミニウム含有電極に接合される電気接続のための導体ワイヤを備えた半導体装置であって、前記導体ワイヤは、０．１〜５重量％のＰｄと、０．１〜５重量％のＰｔと、０．１〜５重量％のＣｕと、残部として実質的にＡｕとを含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】
半導体チップ上に形成されたアルミニウム含有電極に接合される電気接続のための導体ワイヤを備えた半導体装置であって、前記導体ワイヤは、０．１〜５重量％のＰｄと、０．１〜５重量％のＰｔと、残部として実質的にＡｕとを含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項１２】
半導体チップ上に形成されたアルミニウム含有電極に接合される電気接続のための導体ワイヤを備えた半導体装置であって、前記導体ワイヤは、０．１〜５重量％のＰｄと、０．１〜５重量％のＣｕと、残部として実質的にＡｕとを含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項１３】
半導体チップ上に形成されたアルミニウム含有電極に接合される電気接続のための導体ワイヤを備えた半導体装置であって、前記導体ワイヤは、０．１〜５重量％のＰｄと、０．１〜５重量％のＰｔと、０．１〜５重量％のＣｕと、残部として実質的にＡｕとを含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項１４】
請求項８乃至１３の何れか１項記載の半導体装置において、ガラス転移温度が１２０℃以下の封止用樹脂によって前記半導体チップが封止されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１５】
請求項８乃至１３の何れか１項記載の半導体装置において、セラミック製又は金属製の中空パッケージによって前記半導体チップが気密封止されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１６】
請求項８乃至１３の何れか１項記載の半導体装置において、表面実装型パッケージによって前記半導体チップが気密封止されていることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップ上の電極とパッケージ側の端子とを接続するボンディング用の金属材料、金属接合構造、及び該金属接合構造を有する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、通常、半導体チップをパッケージに実装して構成され、この半導体チップは、外部との電気的接続のために、パッド電極と呼ばれる多数の電極を備えている。この電極はアルミニウムによって形成される場合が多いことから、以下ではアルミニウム含有電極と称す。一方、半導体チップを実装するパッケージは、半導体チップを取り付けるための実装基板と、端子となるリードフレームとを有しており、実装基板上に取り付けられた半導体チップのアルミニウム含有電極が導体ワイヤを介してリードフレームに電気的に接続されている。
【０００３】
このような半導体装置では、半導体チップを導体ワイヤ及びリードフレームの一部と共に樹脂封止するパッケージ方式（以下、樹脂封止方式と呼ぶ）が、その量産性のために広く採用されている。樹脂封止方式の半導体装置の場合、半導体チップ上のアルミニウム含有電極に接合される導体ワイヤの金属材料として金線が使用されるのが通例である。これは、Ａｕ（金）が大きい展延性を有しているために樹脂の充填時及び充填後の応力に対して断線しにくいこと、また、金属の中で最も不活性であり、樹脂中の不純物及び水分により腐食しないこと、更に、大気中でも酸化されないこと等の理由による。
【０００４】
ところで、樹脂封止方式の半導体装置は、半導体チップが発熱することによって高温になった場合、或いは、高温雰囲気に放置された場合、半導体チップ上のアルミニウム含有電極と金線との接合部に合金層が生じ、結果として、短期間に接合強度が弱くなるという問題がある。また、高温試験を長時間にわたって行った場合には、アルミニウム含有電極にカーケンダルボイドと呼ばれる亀裂が発生し、接合強度が著しく低下することも指摘されている。
【０００５】
このような問題の解決を図った従来技術として、本発明者らが過去に提案した技術が知られている（特許文献１および特許文献２参照）。この従来技術では、半導体チップ上のアルミニウム含有電極とパッケージ側のリードフレームとを接続する導体ワイヤとしてＡｕ（金）にＰｄ（パラジウム）を添加したものを用いており、これにより、導体ワイヤとアルミニウム含有電極との間の接合強度を約１２倍に高め、高温環境下での信頼性を改善している。
【０００６】
同様の従来技術として、特開平２−１１９１４８号公報には、破断強度や接合強度を高めるために、Ｃｕ（銅）が添加された金線を使用することが開示されている（特許文献３参照）。また、特開平４−２２９６３１号公報には、金線自身の強度を高めるために、Ｃｕが添加された金線を使用することが開示されている（特許文献４参照）。更に、特公昭６２−２３４５５号公報には、破断強度及び接合強度を高めるために、Ｐｄが添加された金線を使用することが開示されている（特許文献５参照）。
【特許文献１】特開平１０−２３３４０８号公報（段落番号００４２，００４３、および図１）
【特許文献２】特開平１０−２７５８１０号公報（段落番号００４２〜００４５、および図１）
【特許文献３】特開平２−１１９１４８号公報（第２頁左下欄）
【特許文献４】特開平４−２２９６３１号公報（段落番号０００６）
【特許文献５】特公昭６２−２３４５５号公報（第１頁右下欄）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、近年の微細化に伴い、半導体チップ上のアルミニウム含有電極とパッケージ側のリードフレームとを接続する導体ワイヤの線径が細くなると、上述の従来技術によっても、高温環境下での導体ワイヤと半導体チップ上の電極との間の接合強度を維持できなくなる虞がある。
また、上述の接合強度の低下に伴い、アルミニウム含有電極と導体ワイヤとの間の断線故障が生じ、この断線故障の高温環境下における寿命は、パッケージの低応力化に影響する封止樹脂のガラス転移点に依存することが知られている。即ち、低応力化を目的としてガラス転移点の低い樹脂を用いた場合には、アルミニウム含有電極と導体ワイヤとの断線故障にいたる寿命が短くなり、逆にガラス転移点の高い樹脂を用いた場合には断線故障にいたる寿命が長くなる傾向を示す。従って、断線故障を防止するためには、ガラス転移点の高い樹脂を使用すればよいが、ガラス転移点の高い樹脂は、応力を示す因子であるヤング率が低く、可撓性（しなやかさ）に乏しいため、半導体装置を基板に半田実装する際に、リードフレームと樹脂との間の密着性が損なわれる結果、耐湿性が損なわれて信頼性が低下するという問題がある。
【０００８】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、高温環境下での半導体チップ上の電極に接続される導体ワイヤ等の金属材料の接合強度を改善することができるボンディング用の金属材料及び金属接合構造を提供することを第１の目的とし、信頼性に優れた半導体装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、この発明は以下の構成を有する。
即ち、この発明に係る金属材料は、半導体チップ上に形成された電極を外部に引き出すために該電極に接合されるボンディング用の金属材料であって、０．１〜５重量％のＰｄ（パラジウム）と、０．１〜５重量％のＰｔ（白金）と、残部として実質的にＡｕ（金）とを含む。
また、この発明に係る金属材料は、半導体チップ上に形成された電極を外部に引き出すために該電極に接合されるボンディング用の金属材料であって、０．１〜５重量％のＰｄ（パラジウム）と、０．１〜５重量％のＣｕ（銅）と、残部として実質的にＡｕ（金）とを含む。
また、この発明に係る金属材料は、半導体チップ上に形成された電極を外部に引き出すために該電極に接合されるボンディング用の金属材料であって、０．１〜５重量％のＰｄ（パラジウム）と、０．１〜５重量％のＰｔ（白金）と、０．１〜５重量％のＣｕ（銅）と、残部として実質的にＡｕ（金）とを含む。
【００１０】
また、この発明に係る金属接合構造は、半導体チップ上に形成された電極を構成するＡｌを含む第１の金属材料と、前記半導体チップを収納するパッケージ側の端子と前記第１の金属材料との間に接続されたＡｕを含む第２の金属材料との金属接合構造であって、前記第２の金属材料は、０．１〜５重量％のＰｄと、０．１〜５重量％のＰｔと、残部として実質的にＡｕとを含む。
また、この発明に係る金属接合構造は、半導体チップ上に形成された電極を構成するＡｌを含む第１の金属材料と、前記半導体チップを収納するパッケージ側の端子と前記第１の金属材料との間に接続されたＡｕを含む第２の金属材料との金属接合構造であって、前記第２の金属材料は、０．１〜５重量％のＰｄと、０．１〜５重量％のＣｕと、残部として実質的にＡｕとを含む。
また、この発明に係る金属接合構造は、半導体チップ上に形成された電極を構成するＡｌを含む第１の金属材料と、前記半導体チップを収納するパッケージ側の端子と前記第１の金属材料との間に接続されたＡｕを含む第２の金属材料との金属接合構造であって、前記第２の金属材料は、０．１〜５重量％のＰｄと、０．１〜５重量％のＰｔと、０．１〜５重量％のＣｕと、残部として実質的にＡｕとを含む。
上記金属接合構造において、前記第１の金属材料は、半導体チップ上に形成されるアルミニウム含有電極であり、前記第２の金属材料は、前記アルミニウム含有電極に接合される導体ワイヤであることを特徴とする。
【００１１】
また、この発明に係る半導体装置は、半導体チップと、前記半導体チップ上に形成されたアルミニウム含有電極と、前記アルミニウム含有電極に接合される電気接続のための導体ワイヤを備えた半導体装置であって、前記導体ワイヤは、０．１〜５重量％のＰｄと、０．１〜５重量％のＰｔと、残部として実質的にＡｕとを含む。
また、この発明に係る半導体装置は、半導体チップと、前記半導体チップ上に形成されたアルミニウム含有電極と、前記アルミニウム含有電極に接合される電気接続のための導体ワイヤを備えた半導体装置であって、前記導体ワイヤは、０．１〜５重量％のＰｄと、０．１〜５重量％のＣｕと、残部として実質的にＡｕとを含む。
また、この発明に係る半導体装置は、半導体チップと、前記半導体チップ上に形成されたアルミニウム含有電極と、前記アルミニウム含有電極に接合される電気接続のための導体ワイヤを備えた半導体装置であって、前記導体ワイヤは、０．１〜５重量％のＰｄと、０．１〜５重量％のＰｔと、０．１〜５重量％のＣｕと、残部として実質的にＡｕとを含む。
【００１２】
また、この発明に係る半導体装置は、半導体チップ上に形成されたアルミニウム含有電極に接合される電気接続のための導体ワイヤを備えた半導体装置であって、前記導体ワイヤは、０．１〜５重量％のＰｄと、０．１〜５重量％のＰｔと、残部として実質的にＡｕとを含む。
また、この発明に係る半導体装置は、半導体チップ上に形成されたアルミニウム含有電極に接合される電気接続のための導体ワイヤを備えた半導体装置であって、前記導体ワイヤは、０．１〜５重量％のＰｄと、０．１〜５重量％のＣｕと、残部として実質的にＡｕとを含む。
また、この発明に係る半導体装置は、半導体チップ上に形成されたアルミニウム含有電極に接合される電気接続のための導体ワイヤを備えた半導体装置であって、前記導体ワイヤは、０．１〜５重量％のＰｄと、０．１〜５重量％のＰｔと、０．１〜５重量％のＣｕと、残部として実質的にＡｕとを含む。
上記半導体装置において、ガラス転移温度が１２０℃以下の封止用樹脂によって前記半導体チップが封止されていることを特徴とする。さらに、上記半導体装置において、セラミック製又は金属製の中空パッケージによって前記半導体チップが気密封止されていることを特徴とする。
また、上記半導体装置において、表面実装型パッケージによって前記半導体チップが気密封止されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、０．１〜５重量％のＰｄと、０．１〜５重量％のＰｔと、残部として実質的にＡｕとを含む金属材料を用いたので、高温環境下での半導体チップ上の電極に接続される導体ワイヤ等の金属材料の接合強度を改善することができる。
また、０．１〜５重量％のＰｄと、０．１〜５重量％のＣｕと、残部として実質的にＡｕとを含む金属材料を用いたので、高温環境下での半導体チップ上の電極に接続される導体ワイヤ等の金属材料の接合強度を一層改善できる。
さらに、０．１〜５重量％のＰｄと、０．１〜５重量％のＰｔと、０．１〜５重量％のＣｕと、残部として実質的にＡｕとを含む金属材料を用いたので、高温環境下での半導体チップ上の電極に接続される導体ワイヤ等の金属材料の接合強度を一層改善でき、しかも、金属材料が発生する応力を緩和することができる。
よって、信頼性に優れた半導体装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の実施の形態による半導体装置の概略構成を説明するための断面図である。図１を参照すると、本発明の一実施の形態に係る半導体装置は、複数のアルミニウム含有電極１１ａ，１１ａを備えた半導体チップ１１と、当該半導体チップ１１を封止したパッケージ１２とを有している。以下では、アルミニウム含有電極として、純アルミニウム（第１の金属材料）によって形成された電極を例にとって説明するが、アルミニウムにシリコンをドープした電極、アルミニウムにシリコンと銅をドープした電極、及び、アルミニウムに銅をドープした電極等をもアルミニウム含有電極として使用できる。
【００１５】
また、パッケージ１２は、半導体チップ１１を搭載するための実装基板１５、半導体チップ１１の外側に配置されたリードフレーム１６、半導体チップ１１上のアルミニウム含有電極１１ａとリードフレーム１６とを電気的に接続するための導体ワイヤ１７、及び、半導体チップ１１を樹脂封止する樹脂１８とを備えている。樹脂１８は、半導体チップ１１だけでなく、導体ワイヤ１７及びリードフレーム１６の一部をも封止している。この形式の半導体装置は、通常、樹脂封止型半導体装置と呼ばれている。
【００１６】
ここで、導体ワイヤ１７は、半導体チップ１１上に形成されたアルミニウム含有電極１１Ａを外部に引き出すために該電極に接合される金属材料（第２の金属材料）であって、Ａｕ（金）とＰｄ（パラジウム）とＰｔ（白金）の３元合金からなる。即ち、導体ワイヤ１７は、０．１〜５重量％のＰｄと、０．１〜５重量％のＰｔとを含み、その残部として実質的にＡｕを含んでいる。この導体ワイヤ１７は、その一端が半導体チップ１１上のアルミニウム含有電極１１ａにボンディングされると共に、他端がリードフレーム１６にボンディングされている。このような半導体装置は、樹脂封止の際に、溶融された樹脂で半導体チップ１１及び導体ワイヤ１７を封止することによって製作されている。この半導体装置は、半田等をリフローすることによって、図示しないプリント基板上に実装される。
【００１７】
次に、樹脂封止した時に導体ワイヤ１７に加わる応力との関係を説明する。
上記した導体ワイヤ１７の組成を検討した結果、一例として、Ｐｄの添加量を１重量％とし、Ｐｔの添加量を０．１重量％とした場合、導電ワイヤ１７とアルミニウム含有電極１１ａとの接合強度が有効に改善され、１５０℃における高温保存試験によって、１０００時間以上の寿命が確認され、従来の導体ワイヤに比較して寿命が約１２倍に改善される。また、実装時における故障率も著しく低下できる。この理由は、アルミニウム含有電極１１ａとの間に導体ワイヤ１７中のＰｄが介在し、結果として、金とアルミニウムとが合金層を形成する時間が遅くなり、この合金層による接合強度の低下が抑制されるためと考えられる。導体ワイヤ１７中に含まれるＰｄの割合が過剰（例えば５重量％を超える割合）になると、Ｐｄの酸化膜が導体ワイヤ１７の先端に形成され、ボンディングが困難になる。このため、導体ワイヤ１７中のＰｄの量は、０．５重量％〜５重量％の範囲が望ましいが、０．１重量％〜５重量％の範囲であっても寿命の改善が期待できる。
【００１８】
また、導体ワイヤ１７にＰｄを添加すると、導体ワイヤ１７自体の硬度が高くなり、導体ワイヤ１７の弾発力が高まる。このため、導体ワイヤ１７を湾曲させてアルミニウム含有電極とリードフレームとに接合した状態では、導体ワイヤ１７とアルミニウム含有電極１１Ａとの間に発生する応力が高まり、断線の原因になる。これを防止するため、０．１重量％のＰｔを金線に添加し、金線である導体ワイヤ１７の可塑性を回復させている。また、Ｐｔを添加することで応力が緩和され、従って導体ワイヤ１７の弾発力が低減し、断線が防止される。
結局、ＡｕとＰｄとＰｔの３元合金を用いて導体ワイヤ１７を構成することで、導体ワイヤ１７とアルミニウム含有電極１１ａとの間の接合強度を高めながら、これらの間の応力を緩和している。
【００１９】
ここで、半導体装置の故障のメカニズム、即ち、半導体チップに設けられたＡｌ含有電極１１ａと導体ワイヤ１７との接合の脱落等について、図２を参照して補足しておく。図２（ａ）において、導体ワイヤ１７である金線とアルミニウム含有電極１１ａとの間に合金層２１が形成され、この合金層２１と導体ワイヤ１７との間にカーケンダルボイド２２と呼ばれる空孔が発生し、Ａｕワイヤー脱離の原因となっている。これに対して、図２（ｂ）において、１重量％のＰｄを含有する金線からなる導体ワイヤでは、合金層２３が生成するが、この合金層２３との間にカーケンダルボイドが発生しない。従って、合金層２３が基板から剥離し難くなり、接合の寿命が改善される。
【００２０】
説明を図１に戻す。この実施の形態では、上述のように、導体ワイヤ１７としてＡｕとＰｄとＰｔの３元合金を用いているが、さらに、樹脂１８として、１２０℃以下のガラス転移点の低い樹脂を用いる。一般に、樹脂のガラス転移点を下げると、樹脂とリードフレームとの間の密着性が向上するため、耐湿性が改善される反面、樹脂と導体線との間の熱応力が高まり、寿命が短くなる傾向を示す。しかしながら、この第１の実施形態では、導体ワイヤ１７として上述の３元合金を用いることにより、接合強度を高めており、ガラス転移点を下げることにより応力が高まったとしても、この応力による寿命の低下を抑制できる。
【００２１】
参考までに、本実施形態による効果の一例を示す。導体ワイヤの金属材料をＡｕのみとした場合、１００ピンのＴＱＦＰの寿命は１５０℃の環境下で約５５０時間であるのに対し、Ａｕに０．５重量％のＰｄを添加した場合には、その寿命が約７０００時間に改善される。さらに、Ａｕに、０．５重量％のＰｄと０．５重量％のＰｔを添加した場合には、約１４０００時間に改善される。
以上により、この第１の実施形態によれば、接合強度に優れた金属接合構造を実現でき、また、この金属接合構造とガラス転移点の低い樹脂を用いることで、高温環境下での接合強度や耐湿性に優れた半導体装置を実現できる。
【００２２】
（第２の実施形態）
以下、図１を援用して第２の実施形態を説明する。
上述の第１の実施形態では、ＡｕとＰｄとＰｔの３元合金を用いて導体ワイヤ１７を構成したが、この第２の実施形態では、ＡｕとＰｄとＣｕの３元合金を用いて導体ワイヤ１７を構成する。図１において、導体ワイヤ１７は、半導体チップ１１上のアルミニウム含有電極１１Ａを外部に引き出すための金属材料であって、０．１〜５重量％のＰｄと、０．１〜５重量％のＣｕとを含み、その残部として実質的にＡｕを含んでいる。
【００２３】
ここで、Ａｕのみを用いた場合と比較すると、Ａｕに１重量％のＰｄと０．５重量％のＣｕを添加した場合の接合の寿命は２４倍に改善される。この場合も、上述の第１の実施形態におけるＰｄと同様に、アルミニウム含有電極１１ａとの間に、導体ワイヤ１７中のＣｕが介在し、結果として、導体ワイヤ１７とアルミニウム含有電極１１ａとの間の合金層の形成が抑制され、接合強度が確保される。また、導体ワイヤ１７中の銅の割合が増加すると、銅自体が酸化されやすいため、銅の酸化膜が導体ワイヤ１７の先端に形成され、ボンディングが困難になる。このため、導体ワイヤ１７中の銅の量は、０．５重量％〜５重量％の範囲が望ましいが、０．１重量％〜５重量％の範囲であっても、寿命の改善が期待できる。
なお、この第２の実施形態でも、樹脂１８として、１２０℃以下のガラス転移点の低い樹脂を用いることにより、高温環境下での接合強度や耐湿性に優れた半導体装置を実現することができる。
【００２４】
（第３の実施形態）
以下、図１を援用して第３の実施形態を説明する。
上述の第１または第２の実施形態では、ＡｕとＰｄに対しＰｔまたはＣｕの何れか１つを添加し、３元合金を用いて導体ワイヤ１７を構成したが、この第３の実施形態では、ＡｕとＰｄとＣｕとＰｔの４元合金を用いて導体ワイヤ１７を構成する。即ち、図１において、導体ワイヤ１７は、半導体チップ１１上のアルミニウム含有電極１１Ａを外部に引き出すための金属材料であって、０．１〜５重量％のＰｄと、０．１〜５重量％のＣｕと、０．１〜５重量％のＰｔとを含み、その残部として実質的にＡｕを含んでいる。
【００２５】
この第３の実施形態では、上述の第１および第２の実施形態の双方の構成要素を含んでいるため、双方の利点を有する金属接合構造および半導体装置を実現することができる。即ち、ＡｕにＰｄとＣｕを添加しているため、Ａｕのみの場合に比較して、接合の寿命を２４倍に改善することができ、しかも、Ｐｔを添加しているので、金線自体の可塑性が回復し、導体ワイヤ１７とアルミニウム含有電極１１ａとの間の応力が緩和される。従って、極めて接合強度に優れた金属接合構造を実現できる。また、この第３の実施形態でも、樹脂１８として、１２０℃以下のガラス転移点の低い樹脂を用いることにより、高温環境下での接合強度や耐湿性に優れた半導体装置を実現することができる。
【００２６】
以上、この発明の一実施形態を説明したが、この発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。例えば、上述の第１乃至第３の実施形態では、樹脂１８で半導体チップ１１を封止するものとしたが、これに限定されることなく、セラミック製又は金属製の中空パッケージによって半導体チップ１１を気密封止する場合にも本発明を同様に適用することができると共に、ＳＯＰ(Small Outline Package)，ＱＦＰ(Quad Flat Package)，ＣＳＰ(Chip Scale package)，フリップチップ等の表面実装型パッケージによって半導体チップ１１を気密封止する場合にも適用できる。
また、上述の第１乃至第３の実施形態では、導体ワイヤ１７を例に説明したが、導体バンプを半導体チップ上の電極に接合する場合であっても、本発明を同様に適用することができる。
なお、上述の実施形態において、Ａｕ、Ｐｔ，Ｃｕの重量％を０．１〜５％としたが、実質的にはそれらの値が１．５％を上回ると、接合が形成できづらく、即ち、付着になる確率が急激に高くなる場合がある。しかし、溶接できた場合は、その高温環境下の寿命は長くなるので、寿命を改善する数値範囲として０．１〜５％を採用した。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１乃至第３の実施形態に係る半導体装置の要部の概略構成を説明するための断面図である。
【図２】半導体装置のボンディング部の故障メカニズムを説明するための図である。
【符号の説明】
【００２８】
１１；半導体チップ、１１ａ；アルミニウム含有電極、１２；パッケージ、１５；実装基板、１６；リードフレーム、１７；導体ワイヤ、１８；樹脂、２１，２３；合金層、２２；カーケンダルボイド。
【図１】
2005085906.tif 000003
【図２】
2005085906.tif 000004