JPH0482183B2 - - Google Patents

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JPH0482183B2
JPH0482183B2 JP61294902A JP29490286A JPH0482183B2 JP H0482183 B2 JPH0482183 B2 JP H0482183B2 JP 61294902 A JP61294902 A JP 61294902A JP 29490286 A JP29490286 A JP 29490286A JP H0482183 B2 JPH0482183 B2 JP H0482183B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、銅系のワイヤをボンデイングワイ
ヤとして使用する半導体装置に関するもので、特
にその電極パツドの構造に関する。
（従来の技術） 従来、ボンデイングワイヤとして銅または銅合
金を用いる半導体装置では、接合電極（電極パツ
ド）としてアルミニウムまたはアルミニウム合金
が用いられている。第３図は、上記銅系のワイヤ
を用いてワイヤボンデイングを行なう半導体装置
の断面構成を示している。第３図において、１１
はリードフレームで、このリードフレーム１１上
には例えば銀ペースト等の導電性ペースト１２を
用いて半導体素子１３が固着される。上記半導体
素子１３の表面上には絶縁膜１４が形成されてお
り、この絶縁膜１４に設けられた開口部には半導
体素子の電極パツド１５として、アルミニウムあ
るいはアルミニウム合金から成る金属層が形成さ
れる。そして、第４図に示すように、上記電極パ
ツド１５上に銅系のワイヤ１６がボンデイングさ
れる。
しかし、上記のような構成では、ボンデイング
ワイヤ１６が電極パツド１５より硬いので、第４
図に示す如くワイヤボンデイング時に電極パツド
１５が変形してボンデイングワイヤ１６が半導体
素子１３に直接接してしまうことがある。このた
め、ボンデイング部の電気的特性が変化したり、
高温中に放置した場合に電気的特性が変動する等
の致命的な不良が生じ易くなる欠点がある。ま
た、上述したように銅系のワイヤ１６は硬いので
ワイヤボンデイング時に半導体素子１３にまでダ
メージを与え、熱膨張係数の差により半導体素子
１３にクラツクが発生し易くなる。さらに、上記
電極パツド１５のパターニング形成時に、このパ
ツド１５の凹凸部１７が腐蝕されることにより、
使用中に不良が発生することも多い。
（発明が解決しようとする問題点） 上述したように、銅系のワイヤを用いてワイヤ
ボンデイングを行なう従来の半導体装置では、ボ
ンデイング部の電気的特性が変化したり、半導体
素子１３にダメージが与えられてクラツクが発生
し易くなる欠点がある。
従つて、この発明は上記の欠点を除去するため
のもので、ワイヤボンデイング時におけるボンデ
イング部の電気的特性の変化および半導体素子へ
のダメージを最小限に抑えることができる電極パ
ツドを備えた半導体装置を提供することを目的と
している。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） すなわち、この発明において、上記の目的を達
成するために、銅系のワイヤを用いてワイヤボン
デイングを行なう半導体装置の電極パツドを、ア
ルミニウムあるいはアルミニウム合金から成り、
厚さが0.5〜2.5μｍの第１の金属層と、この第１
の金属層上に形成され、バナジウムあるいはバナ
ジウム合金からなり、厚さが0.1〜0.8μｍの第２
の金属層と、この第２の金属層上に形成され、ア
ルミニウムあるいはアルミニウム合金から成り、
厚さが0.5〜5.0μｍの第３の金属層とで構成して
いる。
（作用） 上記のような構成では、第２層目の硬い金属層
がワイヤボンデイング時のダメージに対するバリ
アとして働くので、ボンデイング部の電気的特性
の変化および半導体素子へのダメージを最小限に
抑えることができる。
（実施例） 以下、この発明の一実施例について図面を参照
して説明する。第１図は半導体装置の断面構成を
示すもので、第１図において前記第３図と同一部
分には同じ符号を付している。リードフレーム１
１上には、導電性ペースト１２を用いて半導体素
子１３が固着される。上記半導体素子１３の表面
上には絶縁膜１４が形成されており、この絶縁膜
１４に設けられた開口部上には電極パツド２１が
形成される。この電極パツド２１は３層構造とな
つており、第１の金属層１８は、半導体とオーミ
ツクコンタクトが可能で且つ半導体素子１３に影
響を与えない金属としてアルミニウムあるいはア
ルミニウム合金（膜厚0.5〜2.5μｍ）を用いてい
る。一方、第２の金属層１９は、ワイヤボンデイ
ング時のダメージに対するバリアとして働くよう
な硬いバナジウムあるいはバナジウム合金（膜厚
0.1〜0.8μｍ）から成る。また、第３の金属層２
０は、銅系のワイヤでボンデイングが可能なアル
ミニウムあるいはアルミニウム合金（膜厚0.5〜
5.0μｍ）から成る。上記電極パツド２１の形成
は、第１ないし第３の金属層１８，１９，２０を
順次蒸着形成した後、エツチングを行なつてパタ
ーニングすれば良い。
ワイヤボンデイング時には、上記リードフレー
ム１１を200〜450℃の温度に加熱した状態で、熱
圧着あるいは超音波による振動等によつて第２図
に示すように銅あるいは銅合金から成るボンデイ
ングワイヤ１６を上記第３の金属層２０上にボン
デイングする。
このような構成によれば、第３の金属層２０は
軟らかいアルミニウムあるいはアルミニウム合金
であるのでワイヤボンデイング時に変形するが、
第２層目は硬いバナジウムであるのでこの第２の
金属層１９で上記金属層２０の変形が止まり、第
１の金属層１８にダメージを与えない。従つて、
ボンデイング時にボンデイングワイヤ１６が半導
体素子１３と接してしまうのを防止できるととも
に半導体素子１３に与えられるダメージを最小限
に抑制でき、熱による歪みも緩和できる。また、
電極パツド２１のパターニング形成時に第３の金
属層２０の凹凸部１７が腐蝕されても、第２の金
属層１９の存在により第１の金属層１８は腐蝕さ
れ難いので、電気的な不良が発生せず、高温放置
テストでも電気的な特性の変化がほとんどない。
この発明による効果を確認するために、前記第
３図および第４図に示したような単一層の電極パ
ツド１５を有する従来の半導体装置と前記第１図
および第２図に示したような３層構造の電極パツ
ド２１を有する本発明の半導体装置とをそれぞれ
作製し、高温と低温を順次繰り返す熱サイクルテ
ストを行なつて比較したところ、従来の半導体装
置では400サイクルで25％が不良となり、600サイ
クルでは80％が不良となつたのに対し、本発明の
半導体装置では400サイクルはもちろんのこと600
サイクルでも不良が発生しなかつた。また、ボン
デイングワイヤを接合する時の荷重を今までの２
倍にして実験を行なつたところ、従来の半導体装
置では30〜50％の不良が発生したのに対し、本発
明の半導体装置では0.1％以下の不良発生率であ
つた。
［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、ワイ
ヤボンデイング時におけるボンデイング部の電気
的特性の変化および半導体素子へのダメージを最
小限に抑えることができる電極パツドを備えた半
導体装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図および第２図はそれぞれこの発明の一実
施例に係わる半導体装置について説明するための
図、第３図および第４図はそれぞれ従来の半導体
装置について説明するための図である。 １３……半導体素子、１８……第１の金属層、
１９……第２の金属層、２０……第３の金属層、
２１……電極パツド。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 半導体素子の電極パツドと外部リードとを銅
    系のワイヤを用いてワイヤボンデイングする半導
    体装置において、前記電極パツドを、アルミニウ
    ムあるいはアルミニウム合金から成り、厚さが
    0.5〜2.5μｍの第１の金属層と、この第１の金属
    層上に形成され、バナジウムあるいはバナジウム
    合金からなり、厚さが0.1〜0.8μｍの第２の金属
    層と、この第２の金属層上に形成され、アルミニ
    ウムあるいはアルミニウム合金から成り、厚さが
    0.5〜5.0μｍの第３の金属層とから構成すること
    を特徴とする半導体装置。
JP61294902A 1986-12-12 1986-12-12 半導体装置 Granted JPS63148646A (ja)

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JP61294902A JPS63148646A (ja) 1986-12-12 1986-12-12 半導体装置
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JPS63148646A JPS63148646A (ja) 1988-06-21
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EP (1) EP0271110B1 (ja)
JP (1) JPS63148646A (ja)
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CN (1) CN1020029C (ja)
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