[发明专利]半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体装置，更详细而言，涉及一种包括引线框或电路基板、搭载于前述引线框或前述电路基板的半导体元件、使设置于前述引线框或前述电路基板的电接合部与设置于前述半导体元件的电极焊盘进行电连接的铜线、以及使前述半导体元件与前述铜线进行密封的密封材料的半导体装置。

背景技术

一直以来，二极管、晶体管、集成电路等电子部件就主要是采用环氧树脂组合物的固化物进行密封。特别是，在集成电路中，采用了配合有环氧树脂、酚醛树脂类固化剂、以及熔融二氧化硅、结晶二氧化硅等无机填充材料的耐热性、耐湿性优良的环氧树脂组合物。然而，近年来，在电子仪器趋向小型化、轻量化、高性能化的市场动向中，半导体元件的高集成化在不断推进，另外，在促进半导体装置的表面安装化过程中，对用于密封半导体元件的环氧树脂组合物的要求也变得愈加严格。进而，对半导体装置成本降低的要求也严格起来，并且以往的金线连接成本高，因此，部分采用由铝、铜合金、铜等金属进行的接合。

例如，在包括具有芯片焊盘部的引线框或电路基板、搭载于前述引线框的芯片焊盘部或前述电路基板的一个以上的半导体元件的半导体装置中，采用接合线，使前述引线框的线接合部或前述电路基板的电极焊盘等电接合部与前述半导体元件的电极焊盘之间进行电接合。以往，作为该接合线，多数采用高价的金线，但近年来，对半导体装置成本降低的要求强烈，作为价格低廉的取代金线的接合线，有人提出了采用铝线、铜线、铜合金线等(例如，日本特开2007-12776号公报(专利文献1)，日本特开2008-85319号公报(专利文献2))。

但是，在采用这种非金的接合线的半导体装置中，特别是在汽车用途中所要求的电可靠性(所谓超过150℃的高温环境下的高温保存性、高温运转特性以及超过60℃、60％RH的高温高湿环境下的耐湿可靠性)尚不够充分，存在所谓迁移、腐蚀、电阻值增大的问题，并不总是获得令人满意的效果。

特别是，对于采用铜线的半导体装置，在耐湿可靠性试验中，由于铜容易产生腐蚀而缺乏可靠性的问题，所以，目前的情况是尽管在所谓分离功率器件的线径大的铜线方面有实际应用的成绩，但难以适用于引线线径是25μm以下的IC用途，特别难以适用于还受到起因于电路基板杂质影响的单面密封封装。

因此，在日本特公平06-017554号公报(专利文献3)中，有人提出改善铜线自身的加工性、提高接合部的可靠性；此外，在上述专利文献1中，有人提出在铜线上包覆导电性金属以防止氧化并由此提高接合可靠性。如此，在铜线单方面进行了努力，但并没有顾及采用树脂进行密封的封装，即，作为半导体装置的所谓腐蚀、耐湿可靠性的电可靠性方面，并不总是令人满意。

另一方面，伴随着电子仪器的小型化、轻量化、高性能化，半导体元件的微细化、布线的间距狭窄化正处于发展中。这种布线的间距狭窄化，存在布线间形成大电容、引起信号的传播延迟的问题。因此，为了降低布线间的电容，有人提出作为层间绝缘膜采用低介电常数绝缘膜的半导体元件。

然而，该低介电常数绝缘膜，通常机械强度低，在以往的半导体装置中，由于线接合时的冲击，在设置于半导体元件上的电极焊盘的下层的低介电常数绝缘膜上产生裂纹，存在耐久性特别是高温高湿下的耐久性差的问题。因此，为了解决这种问题，研究了各种各样的方法。

例如，在日本特开2005-79432号公报(专利文献4)中公开了一种具备配置于层间绝缘膜上的电极以及配置于该电极上的外部端子的电极焊盘，其中，通过在前述电极中埋设低介电常数膜层，即使在前述电极焊盘上施以线接合，此时的冲击也会通过前述低介电常数膜层进行分散，抑制了前述电极焊盘下层的层间绝缘膜上的裂纹发生。此外，在日本特开2005-142553号公报(专利文献5)中公开了一种包括电极焊盘、半导体基板以及配置于它们之间的基于低介电常数绝缘膜使各布线层进行绝缘的多层布线的半导体装置，其中，通过在前述电极焊盘的周围形成虚拟布线，可抑制在线接合时的前述低介电常数绝缘膜上的裂纹发生。

此外，已知通过在半导体元件上设置有厚的电极焊盘，能够抑制线接合时的冲击向低介电常数绝缘膜传送。但是，在采用铜线的以往的半导体装置中，若半导体元件的电极焊盘的厚度增加，则高温保存性、高温运转特性、耐湿可靠性有降低的倾向，因此，通常在半导体元件上设置厚度低于1.2μm的电极焊盘。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2007-12776号公报

专利文献2：日本特开2008-85319号公报

专利文献3：日本特公平06-017554号公报