專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法以及半導(dǎo)體密封用樹脂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件及該半導(dǎo)體器件的制造方法以及半導(dǎo)體密封用樹脂。
背景技術(shù)：
專利文獻(xiàn)l中公開了 一種密封半導(dǎo)體芯片的方法，在由Cu合金形成的引線基質(zhì)上作為基底鍍覆進(jìn)行Cu觸擊電鍍，之后部分鍍覆用于引線接合或管芯焊接的銀、金、鈀等，用樹脂等密封連接有引線的半導(dǎo)體芯片。
非專利文獻(xiàn)l為涉及固體物理學(xué)的古典文獻(xiàn)，其中登載了晶格常數(shù)(最鄰近原子間距離等)。
非專利文獻(xiàn)2中，關(guān)于在高分子材料的浸濕性、摩擦 磨蝕特性、粘接性、生物適應(yīng)性等方面高分子固體表面的構(gòu)造和物性的控制，記載了通過(guò)使用放射光的表面X射線衍射、掃描力顯微鏡的分析技術(shù)。專利文獻(xiàn)1特開平9 - 195068號(hào)公報(bào)
非專利文獻(xiàn)1第5版Kittel固體物理學(xué)入門(上)p. 28、丸善抹式會(huì)社(1978年)。
非專利文獻(xiàn)2Denso Technical Review: vol. 12、 No. 2、 pp. 3 ~ 12
(2007年)

發(fā)明內(nèi)容
即使如專利文獻(xiàn)l中所記載，實(shí)施在引線基質(zhì)上鍍覆銅、銀、金、鈀等后用樹脂等密封半導(dǎo)體芯片的方法，由上述鍍覆表面和樹脂等形成的密封體的粘合性也不充分，有時(shí)引起剝離。由于使用需要比現(xiàn)有溫度更高的回流焊溫度(Reflow temperature)的無(wú)鉛軟焊條，
5所以上述剝離的問(wèn)題變得更加嚴(yán)重。
本發(fā)明的目的在于提供一種提高引線和密封體樹脂(模樹脂
(MoldResin))的粘合性、不引起剝離的半導(dǎo)體器件。而且，本發(fā)明的目的在于提供一種可靠性高的半導(dǎo)體器件。
進(jìn)而，本發(fā)明的目的在于提供一種成品率高的半導(dǎo)體制造方法。另外，本發(fā)明的目的在于提供一種不引起剝離的半導(dǎo)體密封用樹脂。
由本說(shuō)明書的描述和附圖可知本發(fā)明的上述和其他目的以及新特征。
的以金屬作為主構(gòu)成材料的多根引線、以及密封所述半導(dǎo)體芯片的樹脂，其特征在于，所述多根引線具有從所述樹脂中露出的外引線部分和埋入所述樹脂中的內(nèi)引線部分，所述樹脂含有具有苯環(huán)的芳香族化合物和/或具有環(huán)己烷環(huán)的化合物，在所述內(nèi)引線部分的表面材料和所述樹脂接觸的界面上的所述樹脂中含有的苯環(huán)和/或環(huán)己烷環(huán)、和作為所述內(nèi)引線部分的表面材料的主構(gòu)成材料的金屬原子重疊排列。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種提高引線和密封體樹脂(模樹脂)的粘合性、不引起剝離的半導(dǎo)體器件。另外，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種高可靠性的半導(dǎo)體器件。進(jìn)而，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種成品率高的半導(dǎo)體制造方法。


圖1為表示本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的外觀斜視圖。圖2為圖1的A-B剖面圖。
圖3為表示形成于圖2的半導(dǎo)體器件上的引線的一部分的放大剖面圖。
圖4為表示(111 )取向的銅中含有的添加元素對(duì)剝離強(qiáng)度產(chǎn)生
的影響的圖。圖5為表示(111 )取向的鎳中含有的添加元素對(duì)剝離強(qiáng)度產(chǎn)生 的影響的圖。
圖6為表示(111 )取向的鉑中含有的添加元素對(duì)剝離強(qiáng)度產(chǎn)生
的影響的圖。
圖7為表示(111 )取向的鈀中含有的添加元素對(duì)剝離強(qiáng)度產(chǎn)生
的影響的圖。
圖8為表示(001 )取向的釕中含有的添加元素對(duì)剝離強(qiáng)度產(chǎn)生 的影響的圖。
圖9為表示(111 )取向的金中含有的添加元素對(duì)剝離強(qiáng)度產(chǎn)生
的影響的圖。
圖10為表示(111 )取向的銀中含有的添加元素對(duì)剝離強(qiáng)度產(chǎn)生
的影響的圖。
圖11為表示添加到樹脂中的環(huán)己烷分子對(duì)樹脂和金或銀的剝離 強(qiáng)度產(chǎn)生的影響的圖。
圖12為表示添加到樹脂中的環(huán)己烷分子對(duì)樹脂和鉑、鈀或釕的 剝離強(qiáng)度產(chǎn)生的影響的圖。
圖13為表示添加到樹脂中的環(huán)己烷分子對(duì)樹脂和被氧化的銅或
被氧化的鎳的剝離強(qiáng)度產(chǎn)生的影響的圖。圖14為表示銅的(111)取向率對(duì)剝離強(qiáng)度產(chǎn)生的影響的圖。圖15為表示鎳的(111)取向率對(duì)剝離強(qiáng)度產(chǎn)生的影響的圖。圖16為表示金的(111)取向率對(duì)剝離強(qiáng)度產(chǎn)生的影響的圖。圖17為表示銀的(111)取向率對(duì)剝離強(qiáng)度產(chǎn)生的影響的圖。圖18為表示被氧化的銅、被氧化的鎳的(lll)取向率對(duì)剝離強(qiáng)
度產(chǎn)生的影響的圖。圖19為表示利用廣角X射線衍射測(cè)定銅的例子的圖。圖20為表示含有80at。/。苯環(huán)的全芳香族液晶聚酯(例如，住友化
學(xué)制的SUMIKASUPER)的分子結(jié)構(gòu)的圖。圖21為表示銅的(111)面的晶體結(jié)構(gòu)的圖。圖22為在銅的(111 )面上，重疊全芳香族液晶聚酯的分子構(gòu)造，從上方看到的圖。
圖23為表示銀的(111)面的晶體結(jié)構(gòu)的圖。圖24在銀的(111)面上重疊全芳香族液晶聚酯的分子結(jié)構(gòu)，從 上方觀看而得到的圖。
為說(shuō)明切割的斜視圖。
圖26為表示接著圖25的半導(dǎo)體器件的制造工序的圖，表示在引 線框上搭載半導(dǎo)體芯片的工序的斜視圖。
圖27為表示接著圖26的半導(dǎo)體器件的制造工序的圖，表示用金 屬線將半導(dǎo)體芯片和引線電連接的工序的斜視圖。
圖28為表示接著圖27的半導(dǎo)體器件的制造工序的圖，表示用樹 脂密封半導(dǎo)體芯片的工序的斜視圖。。
圖29為表示本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的外觀斜視圖。 符號(hào)說(shuō)明
1:半導(dǎo)體器件，2:樹脂，3:引線，3a:外引線，3b:內(nèi)引線，4: 引板，5:半導(dǎo)體芯片，5a:焊盤，6:金屬線，10:表層，20:半 導(dǎo)體晶片，20a:半導(dǎo)體芯片，21:刀片，22:引線框、23:金屬線， 24:樹脂，25:半導(dǎo)體器件，26:引線
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造技術(shù)，特別涉及一種具有 使用芳香族化合物樹脂作為密封半導(dǎo)體芯片的密封體、從密封體中 露出一部分引線的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件及適用于其制造的有效的技 術(shù)。而且，本發(fā)明涉及一種用作密封體的樹脂。
構(gòu)成材料的多根引線、以i密封所述半導(dǎo)體芯片的樹脂的半導(dǎo)體器 件中，發(fā)明人等為了獲得提高引線和密封樹脂(模樹脂)的粘合性 的方法，進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)作為引線的表面材料和密封樹脂的組合，使用高晶格整合性材料的組合是有效的。 具體而言，在具有半導(dǎo)體芯片和與所述半導(dǎo)體
金屬構(gòu)成的多根引線、以及密封上述半導(dǎo)體芯片的樹脂的半導(dǎo)體器
件中，使用銅(Cu)或鎳(Ni)的(111 )取向膜作為上述內(nèi)引線部 分的表面材料，使所述表面材料中含有選自硼(B) 0.5~12at%、錳 (Mn) 0.2~13at%、硅(Si) 0.2 ~ 13at。/o的一種元素作為添加元素，
使用具有苯環(huán)的芳香族化合物作為上述樹脂是有效的。
在具有半導(dǎo)體芯片和與上述半導(dǎo)體芯片電連接的由金屬構(gòu)成的
多根引線、以及密封上述半導(dǎo)體芯片的樹脂的半導(dǎo)體器件中，使用 銅或鎳的(111 )取向膜作為上述內(nèi)引線部分的表面材料，使該表面 材料中含有氧，使用具有苯環(huán)的芳香族化合物作為上述樹脂，使該 樹脂中含有環(huán)己烷分子(也稱作環(huán)己烷環(huán))是有效的。
多根引線、以及密封上述半導(dǎo)體芯片的樹脂的半導(dǎo)體器件中，使用
4白(Pt)或鈀(Pd)的(111 )取向膜或釕(Ru)的(001 )取向膜
作為上述內(nèi)引線部分的表面材料，使所述表面材料中含有選自硼
0.1 ~ 12at%、錳0.2~ 13at%、硅0.4 ~ 13at。/。的一種元素作為添加元素，
使用具有苯環(huán)的芳香族化合物作為上述樹脂是有效的。
在具有半導(dǎo)體芯片和與上述半導(dǎo)體芯片電連接的由金屬構(gòu)成的
多根引線、以及密封所述半導(dǎo)體芯片的樹脂的半導(dǎo)體器件中，使用 柏或鈀的(lll)取向膜或釕的(001)取向膜作為上述內(nèi)引線部分 的表面材料，使用具有苯環(huán)的芳香族化合物作為上述樹脂，使該樹 脂中含有環(huán)己烷分子是有效的。
多根引線、以及密封上述半導(dǎo)體芯片的樹脂的半導(dǎo)體器件中，使用 金(Au)或銀(Ag)的(111)取向膜作為上述內(nèi)引線部分的表面 材料，使用具有苯環(huán)的芳香族化合物作為上述樹脂，使該樹脂中含 有環(huán)己烷分子是有效的。在這種情況下，優(yōu)選使金或銀中含有選自 硼0.2 13at0/0、錳0.4 13at0/。、硅O.l ~ 12atVo中的 一種元素作為添加
ir屬構(gòu)成的
全屬構(gòu)成的
9元素更為有效。
以下實(shí)施方式中，為了方便起見，必要時(shí)分成多個(gè)部分或?qū)嵤?方式進(jìn)行說(shuō)明，但除特別注明的情況之外，各部分相互之間并不是 沒(méi)有關(guān)系，存在一方是另一方的一部分或全部的變形例、具體化或 是補(bǔ)充說(shuō)明等關(guān)系。
而且，以下實(shí)施方式中，在提及要素的數(shù)等(包括個(gè)數(shù)、數(shù)值、 量、范圍等)的情況下，除特別注明的情況和原理上顯然限定為特 定數(shù)的情況等之外，不限于該特定的數(shù)，可以在特定的數(shù)以上或以 下。
進(jìn)而，以下的實(shí)施方式中，其構(gòu)成要素(也包括要素步驟等)， 除特別注明的情況和原理上顯然為必須的情況等之外，當(dāng)然未必是 必須的。
同樣地，以下的實(shí)施方式中，提及構(gòu)成要素等的形狀、位置關(guān) 系等時(shí)，除特別注明的情況和原理上顯然并非如此的情況等之外， 包含實(shí)質(zhì)上與其形狀等近似或類似的要素等。對(duì)于所述數(shù)值和范圍 該情況同樣適用。
另外，在用于說(shuō)明實(shí)施方式的全部圖中，原則上同一構(gòu)件標(biāo)記 為同一符號(hào)，省略重復(fù)說(shuō)明。
> 實(shí)施例
以下，根據(jù)圖示的實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。 首先，圖l是表示作為本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的斜視圖。另
夕卜，圖2是圖1的A-B剖面圖。本實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的封裝形態(tài) 是QFP ( Quad Flat Package )。
> 如圖l所示，本實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件l被長(zhǎng)方體形狀的樹脂(密 封體)2覆蓋，從該樹脂2的四個(gè)側(cè)面引出引線3。引線3具有彎曲成L
字型的結(jié)構(gòu)。
另外，如圖2所示，引線3是由從樹脂2的側(cè)面引出的外引線3a和 形成在樹脂2的內(nèi)部的內(nèi)引線3b構(gòu)成的。在被左右的內(nèi)引線3b夾持(被多根內(nèi)引線3b包圍)的中央部，形成引板4。在該引板4上配置 有半導(dǎo)體芯片5。在半導(dǎo)體芯片5上，形成MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)等電路元件和布線，最上層形 成焊盤5a。焊盤5a與金屬線6連接，該金屬線6連接在內(nèi)引線3b上。
圖3是圖2中區(qū)域C的放大圖。即，圖3是將埋入樹脂2中的內(nèi)引線 3b放大的剖面圖。
如圖3所示，在內(nèi)引線3b的表面(也包括內(nèi)表面)，形成表層IO。 引線3以銅、銅合金、鎳合金、鐵合金作為主材料構(gòu)成。表層10以銅、 鎳、4白、釕、釔、金、銀等作為主材料，但本發(fā)明中，如下所述， 為了提高與樹脂2的粘合性，有時(shí)含有硼、錳、硅等作為添加元素。 另外，為了提高粘合性，使樹脂2中含有苯環(huán)或環(huán)己烷分子。表層IO 由例如鍍覆或化學(xué)氣相沉積法、噴濺法等形成，但為了加快制造速 度或降低成本，優(yōu)選鍍覆法。另外，為了形成如下所述的晶體取向 性高的表層，優(yōu)選在溫度條件為35。C以上的高溫下進(jìn)行鍍覆。這是 由于在35。C以上的高溫下，原子容易活躍地移動(dòng)，恢復(fù)更穩(wěn)定配置 的傾向提高。但是，溫度過(guò)高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致在濕法鍍覆中產(chǎn)生腐蝕， 所以期望在70°C以下的溫度下進(jìn)行鍍覆。
以下說(shuō)明選定表層10的材料和樹脂2的優(yōu)選組合及由其得到的 提高粘合性的效果。
首先，在使用含有80at。/。苯環(huán)的全芳香族液晶聚酯(例如，住友 化學(xué)制SUMIKASUPER)作為樹脂2，使用銅、鎳、鈾、把、銀和金 的各自的(111 )取向晶體以及釕的(001 )取向晶體作為表層10的 情況下，通過(guò)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)樹脂2和表層10的粘合性，結(jié)果示于圖4 圖 10。圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10分別是使用銅、鎳、柏、 鈀、釕、金、銀作為表層10時(shí)的結(jié)果。
上述圖中，縱軸的剝離強(qiáng)度F/Fo是用剝離能F除以橫軸為零時(shí) 的剝離能F。進(jìn)行無(wú)量綱化加以表示。Fo的值對(duì)應(yīng)于銅、鎳、柏、鈀、 釕、金、銀分別為0.226、 0.258、 0.153、 0.156、 0.158、 0.095、 0.094。 需要說(shuō)明的是，上述數(shù)值的單位是焦耳每平方米。
ii此處，柏、鈀、釕的Fo的值小于銅、鎳，進(jìn)而銀、金的Fo的值小于上述元素的F()的值。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，與構(gòu)成樹脂2的苯環(huán)的晶格失配作為決定上述大小關(guān)系的支配因素是重要的。即，發(fā)現(xiàn)表層10的最鄰近原子間距離越接近苯環(huán)的第二鄰近碳原子間的距離0.243納米，剝?nèi)f能Fq越大。此處，以納米為單位，銅、鎳、柏、把、釕、金、銀的最鄰近原子間距離分別是0.256、 0.249、 0.277、 0.275、 0.265、0.288、 0.289，例如，可以由非專利文獻(xiàn)1的28頁(yè)中記載的晶格常數(shù)(最鄰近原子間距離等)容易地得到。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，上述數(shù)值與苯環(huán)的第二鄰近碳原子間距離0.243納米之差越小，F(xiàn)o越大。
因此，對(duì)于圖4~圖10所示含有添加元素時(shí)的F/Fo的結(jié)果，也同樣發(fā)現(xiàn)由于通過(guò)加入添加元素可以得到使表層10的最鄰近原子間距離接近0.243納米的作用，所以可以增大F/Fo。但是，如果以過(guò)高的濃度加入添加元素，則由于表層10的晶體結(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)定，反而會(huì)導(dǎo)致F/Fo變小。因此，發(fā)現(xiàn)如圖4~圖10所示，添加元素的濃度在增大F/Fo方面存在適當(dāng)?shù)臐舛确秶?。有效果的濃度范圍如下所述?br> 根據(jù)圖4、圖5，在使用銅或鎳的(111)取向膜作為內(nèi)引線部分的表面材料的情況下，使該表面材料中含有選自硼0.5~ 12at%、錳0.2 ~ 13at。/。、硅0.2~ 13at。/。中的一種元素作為添加元素是有效的。
根據(jù)圖6、圖7、圖8,使用鉑或鈀的(lll)取向膜或釕的(001)取向膜作為內(nèi)引線部分的表面材料，使該表面材料中含有選自硼0.1~12at%、錳0.2 13at0/。、硅0.4 ~ 13at。/。中的一種元素作為添加元素是有效的。
根據(jù)圖9、圖IO，使用金或銀的(111)取向膜作為內(nèi)引線部分的表面材料時(shí)，使該表面材料中含有選自硼0.2 13at%、錳0.4~13at%、硅O.l ~ 12at。/o中的一種元素作為添加元素是有效的。
關(guān)于金和銀，不含有添加元素時(shí)的剝離能Fo小，原有的粘合性弱，而且如圖9、圖10所示，即使含有添加元素，由于剝離強(qiáng)度最多只能增大2倍左右，所以較優(yōu)選在樹脂2中加入環(huán)己烷分子。其理由如下所述，環(huán)己烷分子的第二鄰近碳原子間距離約為0.27納米，大于苯環(huán) 的第二鄰近碳原子間距離，與金、銀的最鄰近原子間距離0.288、 0.289 納米的失配小。關(guān)于鉑、釔、釕，最鄰近原子間距離分別是0.277、 0.275、 0.271納米，所以更優(yōu)選加入第二鄰近碳原子間距離約為0.27 納米的環(huán)己烷分子。銅、鎳的情況如下，由于最鄰近原子間距離為 0.255、 0.249納米，所以不必加入環(huán)己烷分子。
但是，對(duì)于使表面輕微氧化至流過(guò)電流的程度的銅、鎳的情況， 由于摻入氧使得最鄰近原子間距離接近約0.3納米，所以與金或銀的 情況相同，更優(yōu)選在樹脂2中加入環(huán)己烷分子。
顯示上述效果的圖為圖ll ~圖13。在上述圖中也同樣，縱軸的 剝離強(qiáng)度F / Fo通過(guò)用剝離能F除以橫軸為零時(shí)的剝離能Fo進(jìn)行無(wú)量 綱化加以表示。
圖ll為表示使用金或銀的(111 )取向膜作為內(nèi)引線部分的表面 材料，使用含有80at。/。苯環(huán)的全芳香族液晶聚酯(例如住友化學(xué)制 SUMIKASUPER)作為樹脂2時(shí)，樹脂2中含有環(huán)己烷的效果的圖。
圖12為表示使用鉑或鈀的(111)取向膜或釕的(001)取向膜 作為內(nèi)引線部分的表面材料，使用含有80ato/o苯環(huán)的全芳香族液晶聚 酯(例如，住友化學(xué)制SUMIKASUPER)作為樹脂2時(shí)，樹脂2中含 有環(huán)己烷的效果的圖。
圖13為表示使用銅或鎳的(111)取向膜被氧化的材料作為內(nèi)引 線部分的表面材料，使用含有80at。/。苯環(huán)的全芳香族液晶聚酯(例如， 住友化學(xué)制的SUMIKASUPER)作為樹脂2時(shí)，樹脂2中含有環(huán)己烷 的效果的圖。
在上述圖中，加入環(huán)己烷分子可以通過(guò)加入例如東麗 道康寧 抹式會(huì)社制的稱為2-(3， 4環(huán)氧基環(huán)己基)乙基三曱氧基硅烷的偶聯(lián) 劑來(lái)實(shí)施。另外，也可以使用p-(3, 4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三乙氧基
硅烷等。
如圖ll ~圖13所示，環(huán)己烷分子的添加濃度在得到效果方面存在 適當(dāng)?shù)臐舛龋礉舛冗^(guò)高也不好。這是由于濃度過(guò)高時(shí)，樹脂2中存在的苯環(huán)的連接變得不穩(wěn)定，反而導(dǎo)致剝離強(qiáng)度降低。根據(jù)圖11~圖13，合適的環(huán)己烷分子的添加濃度如下所述，內(nèi)引線的表面為具 有(lll)取向的金、4艮時(shí)，添加濃度為2 40at。/。；內(nèi)引線的表面為 具有(111 )取向的鉑、4巴、具有(001 )取向的釕時(shí)，添加濃度為l ~ 20at%;內(nèi)引線的表面為具有(111)取向的銅、鎳被氧化的材料時(shí)， 添加濃度為l ~20at%。圖ll中僅表示一部分的例子，但加入環(huán)己烷分子時(shí)，也較優(yōu)選 使金、銀中含有選自硼0.2~ 13at%、錳0.4 13at0/0、硅O.l ~ 12at。/o中 的一種元素作為添加元素。另外，圖12中也僅表示一部分的例子， 但加入環(huán)己烷分子時(shí)，也較優(yōu)選使鉑、釔、釕中含有選自硼0.1 12at%、錳0.2 13at0/。、硅0.4 ~ 13at。/。中的一種元素作為添加元素。 進(jìn)而，圖13中也僅表示一部分的例子，但加入環(huán)己烷分子時(shí)，也較 優(yōu)選使被氧化的銅、被氧化的鎳中含有選自硼0.5~ 12at%，錳0.2~ 13at%、硅0.2~ 13at。/o中的一種元素作為添加元素。以上的說(shuō)明中，給出了加入環(huán)己烷分子(環(huán)己烷環(huán))的情況， 但本發(fā)明的特征在于，環(huán)己烷環(huán)的第二鄰近碳原子間距離與構(gòu)成和 樹脂接觸的內(nèi)引線部分的表面材料的金屬的最鄰近原子間距離相 近。因此，只要為具有環(huán)己烷環(huán)的化合物即可以適用。以上的例子是銅、鎳、柏、釔、金、銀、被氧化的銅、被氧化 的鎳的(111 )取向率為100%的例子，對(duì)于釕來(lái)說(shuō)是(001 )取向率 為100%的例子。但是，如圖14~18所示，可知在取向率不是100%、而是51%以 上的情況下，也可以得到與取向率為100%的情況基本相同的提高剝 離強(qiáng)度的效果。此處，銅、鎳、鉑、鈀、金、銀、被氧化的銅、被 氧化的鎳的(111)取向率定義為在圖19所示的廣角X射線衍射光鐠 中，將(111)的峰強(qiáng)度除以(111) 、 (200) 、 ( 220) 、 (311) 的峰強(qiáng)度的總合，將得到的商乘以100所得的值。單位是％。另外， 釕的(001 )取向率定義為將(002)的峰強(qiáng)度除以(100) 、 ( 002)、 (101 )的峰強(qiáng)度的總合，將得到的商乘以100所得的值。單位也是％。14如圖14~ 18所示，所述取向率較優(yōu)選為51%以上。另外，在圖14~ 18中僅給出了一部分的例子，但取向率不是100%時(shí)，也較優(yōu)選使銅、 鎳中含有選自硼0.5~ 12at%、錳0.2 13at0/。、硅0.2 ~ 13aty。中的 一種 元素作為添加元素。另外，在圖14 圖18中沒(méi)有示出，但取向率不 是100%時(shí)，也較優(yōu)選使鉑、釔、釕中含有選自硼O.l ~ 12at%、錳0.2~ 13at%、硅0.4~ 13at。/。中的一種元素作為添加元素，較優(yōu)選在樹脂2 中以l 20at。/。的濃度加入環(huán)己烷分子。另外，在圖14~圖18中沒(méi)有 示出，但取向率不是100%時(shí)，也較優(yōu)選使金、銀中含有選自硼0.2 13at%、錳0.4 13at0/0、硅O.l ~ 12at。/。中的一種元素作為添加元素， 較優(yōu)選在樹脂2中以2 40at。/o的濃度加入環(huán)己烷分子。另外，在圖 14~圖18中沒(méi)有示出，但取向率不是100%時(shí)，也較優(yōu)選使被氧化的 銅、被氧化的鎳中含有選自硼0.5~ 12at%、錳0.2 13at0/0、硅0.2 ~ 13at。/。中的一種元素作為添加元素，較優(yōu)選在樹脂2中以1 ~ 20at。/o的 濃度加入環(huán)己烷分子。
至此，說(shuō)明了使用含有80at。/。苯環(huán)的全芳香族液晶聚酯(例如， 住友化學(xué)制SUMIKASUPER)作為樹脂2的例子，和向其中加入環(huán)己 烷分子的例子，但使用含有4 0 at %以上苯環(huán)的樹脂作為樹脂2時(shí)也能 得到相同的效果。苯環(huán)的濃度小于40atyo時(shí)，由于以苯環(huán)的第二鄰近 碳原子間距離為特征的晶格匹配的影響減弱，所以本實(shí)施例中所示 的效果減小。
然后，詳細(xì)說(shuō)明晶格失配的影響。圖20為含有80at。/。苯環(huán)的全芳 香族液晶聚酯(例如，住友化學(xué)制SUMIKASUPER)的分子結(jié)構(gòu)， 表示苯環(huán)的第二鄰近碳原子間距離0.243納米與作為其根號(hào)3倍(31/2 倍、約1.73倍)的0.421納米。圖21中示出銅的(111)面，表示其最 鄰近銅原子間距離0.255納米及作為其根號(hào)3倍的0.442納米。最鄰近 銅原子間距離0.255納米是與苯環(huán)的第二鄰近碳原子間距離0.243納 米接近的值，晶格失配小。在圖21中銅的(111)面上重疊圖20的全 芳香族液晶聚酯的分子結(jié)構(gòu)，從上方看到的圖是圖22。圖22中示出 在苯環(huán)中心的正下方排列有銅原子，顯示晶格匹配良好。即，在本脂中含有的苯環(huán)與銅原 子重疊地進(jìn)行排列。因此，可以提高樹脂與銅原子的粘合性。
另一方面，圖23中示出了銀的(111 )面，示出其最鄰近銅原子 間距離0.289納米與作為其根號(hào)3倍的0.501納米。最鄰近銀原子間距 離0.289納米是與苯環(huán)的第二鄰近碳原子間距離0.243納米存在顯著 差異的值，晶格失配大。在圖23的銀的(111)面上重疊圖20的全芳 香族液晶聚酯的分子結(jié)構(gòu)，從上方觀看得到的圖是圖24。圖24中示 出在苯環(huán)中心的正下方?jīng)]有排列銀原子，表示晶格匹配不好。
另一方面，環(huán)己烷分子(環(huán)己烷環(huán))的第二鄰近碳原子間距離 約為0.27納米，大于苯環(huán)的該距離，與銀的最鄰近原子間距離0.289 納米的失配減小。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)失配越小剝離強(qiáng)度越大，還發(fā)現(xiàn)添加 元素或添加分子(環(huán)己烷分子)的效果也基于上述原理。即，在本 實(shí)施例的樹脂與銀原子接觸的界面上，使樹脂中含有的環(huán)己烷環(huán)和 銀原子重疊地進(jìn)行排列，由此可以提高樹脂與銀原子的粘合性。
通常，在樹脂與金屬原子接觸的界面上，使樹脂中含有的苯環(huán) 和/或環(huán)己烷環(huán)與金屬原子重疊地進(jìn)行排列，由此可以提高樹脂與 金屬原子的粘合性。
作為樹脂2中的固化劑，沒(méi)有特別限定，可以使用通常作為環(huán)氧 樹脂的固化劑使用的胺類化合物、酸酐類化合物、酰胺類化合物、 酚類化合物等。具體而言，可以舉出二氨基二苯基曱烷、二亞乙基 三胺、三亞乙基四胺、二氨基二苯砜、異佛爾酮二胺、節(jié)基二曱胺 等叔胺、雙氰胺、四亞乙基五胺、千基二曱胺、酮亞胺化合物、由 亞麻酸的二聚物與乙二胺合成得到的聚酰胺樹脂、苯二曱酸酐、偏 苯三酸酐、1,2,4，5-苯四酸酐、馬來(lái)酸酐、四氫化苯二曱酸酐、曱基 四氫化苯二曱酸酐、甲基降冰片烯二酸酐、六氫化苯二甲酸酐、甲 基六氫化苯二甲酸酐、雙酚類、酚類(苯酚、烷基取代苯酚、萘酚、 烷基取代萘酚、二羥基苯、二羥基萘等)與各種醛的縮聚物、酚類 與各種二烯化合物的聚合物、酚類與芳香族二羥曱基的縮聚物、或 二甲氧基曱基聯(lián)苯與萘酚類或酚類的縮合物等、聯(lián)苯酚類及其改性體、咪唑、三氟化硼-胺配位化合物、胍衍生物等。固化劑的使用量
相對(duì)于組合物中的l當(dāng)量環(huán)氧基，優(yōu)選為0.2~ 1.5當(dāng)量，特別優(yōu)選為 0.3~1.2當(dāng)量。另外，使用叔胺作為固化劑時(shí)，其使用量相對(duì)于組合 物中的含有環(huán)氧基的化合物(本發(fā)明的環(huán)氧化合物與根據(jù)需要使用 的其他環(huán)氧樹脂)，優(yōu)選為0.3~20重量％,特別優(yōu)選為0.5~ IO重量%。
本實(shí)施例的樹脂2中可以根據(jù)需要含有固化促進(jìn)劑。作為固化促 進(jìn)劑，例如可以舉出2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑等 咪唑類、2- (二甲基氨基曱基)苯酚、1， 8-二氮雜-雙環(huán)(5, 4， 0) 十一碳烯-7等叔胺類、三苯膦等膦類、辛酸錫等金屬化合物、季鱗鹽 等。相對(duì)于組合物中的含有環(huán)氧基化合物100重量份，根據(jù)需要可以 使用O.Ol ~ 15重量份的固化促進(jìn)劑。
在外引線3a中形成以錫(錫、Sn)作為主構(gòu)成材料的鍍覆膜的 情況一直就有，其原因如下所述，在本實(shí)施例中也優(yōu)選存在鍍覆膜。
圖l所示的半導(dǎo)體器件l安裝在安裝基板上，此時(shí)形成于安裝基 板上的端子和形成于半導(dǎo)體器件1上的引線3進(jìn)行電連接。在該端子 和引線3的電連接中使用焊錫。因此，也可通過(guò)焊錫使以銅作為主構(gòu) 成材料的引線3直接與端子連接，但為了提高引線3對(duì)焊錫的浸濕性， 在引線3的表面上形成表層10 (鍍覆膜)。
如上所述，通過(guò)在引線3的表面形成表層10,可以提高引線3和 焊錫間的浸濕性，提高經(jīng)焊錫的引線3和安裝基板上的端子的連接可 靠性。表層10中使用以與焊錫的浸濕性良好的錫作為主材料的膜。 進(jìn)而，通過(guò)在引線3的表面上形成表層10,可以防止引線3的腐蝕及 氧化。
然后，說(shuō)明本實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的制造方法。作為本實(shí)施 例的封裝形態(tài)，對(duì)QFP進(jìn)行了說(shuō)明，但在如下所示的制造方法中，對(duì) 與QFP相同的表面安裝型封裝形態(tài)SOP ( Small Outline Package )進(jìn)行 說(shuō)明。無(wú)論封裝形態(tài)為QFP或SOP，基本的制造工序都相同。
首先，在圖25中準(zhǔn)備半導(dǎo)體晶片20。將半導(dǎo)體晶片20劃分為多
17個(gè)芯片區(qū)域，在多個(gè)芯片區(qū)域上分別形成LSI ( Large Scale Integration Circuit) 。 LSI在所謂的晶片工序(前工序)中形成。
接下來(lái)，利用刀片21切斷半導(dǎo)體晶體20。即，通過(guò)將半導(dǎo)體晶 片20按芯片區(qū)域單位切斷，得到半導(dǎo)體芯片。另一方面，準(zhǔn)備用于 搭載半導(dǎo)體芯片的引線框。該引線框22例如以銅作為主材料。
接下來(lái)，在形成于引線框上的引線的表面形成鍍覆膜。在該鍍 覆工序中，將本實(shí)施例中的技術(shù)思想具體現(xiàn)實(shí)化。例如，如上所述， 在引線的表面上首先通過(guò)電場(chǎng)鍍覆法形成金膜。之后，在金膜上通 過(guò)電解鍍覆法形成以錫為主材料的鍍覆膜。
然后，如圖26所示，在鍍覆處理后的形成引線圖案的引線框22 的引板上，搭載半導(dǎo)體芯片20a。將半導(dǎo)體芯片20a搭栽在通過(guò)芯片 焊接形成于引線框22上的引板上。
接下來(lái)，如圖27所示，將形成于搭載在引板上的半導(dǎo)體芯片20a 上的焊盤(未圖示)、和形成于引線框22上的多根引線(內(nèi)引線)， 通過(guò)金屬線23連接。金屬線23通過(guò)使用毛細(xì)管將焊盤和引線連接。
之后，如圖28所示，利用樹脂24密封包括在引線框22上搭載的 半導(dǎo)體芯片20a和內(nèi)引線的區(qū)域。利用樹脂24進(jìn)行密封是為了保護(hù)半 導(dǎo)體芯片20a不受外力引起的沖擊和水分的浸入。期望樹脂本身由環(huán) 氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂、有機(jī)硅樹脂 等熱固性樹脂、或液晶聚合物、聚苯醚、聚苯硫(PPS)樹脂、聚砜、 聚酰胺 酰亞胺 聚芳基砜樹脂等熱塑性樹脂成型。
然后，由引線框22中將用樹脂24密封的密封體進(jìn)行單片化。由此， 可以得到圖29所示的半導(dǎo)體器件25。半導(dǎo)體器件25由利用樹脂24形 成的密封體和由該密封體引出的引線(外引線)26構(gòu)成。在從密封 體引出的引線26的表面上形成鍍覆膜(未圖示)。該圖中引線26以 間距p等間隔地排列。
以上，基于實(shí)施方式具體說(shuō)明了本發(fā)明人的發(fā)明，但本發(fā)明不限 定于上述實(shí)施方式，當(dāng)然可以在不脫離其主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種改 變。產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于制造半導(dǎo)體器件的制造業(yè)。
權(quán)利要求
1、一種半導(dǎo)體器件，具有半導(dǎo)體芯片和與所述半導(dǎo)體芯片電連接的以金屬作為主構(gòu)成材料的多根引線、以及密封所述半導(dǎo)體芯片的樹脂，其特征在于，所述多根引線具有從所述樹脂中露出的外引線部分和埋入所述樹脂中的內(nèi)引線部分，所述樹脂含有具有苯環(huán)的芳香族化合物和/或具有環(huán)己烷環(huán)的化合物，所述內(nèi)引線部分的表面材料與所述樹脂接觸的界面上的所述樹脂中含有的苯環(huán)和/或環(huán)己烷環(huán)、和作為所述內(nèi)引線部分的表面材料的主構(gòu)成材料的金屬原子重疊排列。
2、 如權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述內(nèi)引線部分 的表面材料含有選自硼、錳和硅中的一種元素作為添加元素。
3、 如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器材，其特征在于，作為所述內(nèi)引線 部分的表面材料的主構(gòu)成材料的金屬是銅或鎳。
4、 如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，作為所述內(nèi)引線 部分的表面材料的主構(gòu)成材料的金屬是鉑、鈀或釕。
5、 如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，作為所述內(nèi)引線 部分的表面材料的主構(gòu)成材料的金屬是金或銀。
6、 如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述添加元素的 含有率在所述添加元素為硼時(shí)為0.5 ~ 12at%,所述添加元素為錳時(shí)為 0.2~13at°/。，所迷添加元素為珪時(shí)為0.2~ 13at%,所述樹脂是含有苯環(huán) 的芳香族化合物。
7、 如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述內(nèi)引線部分 的表面晶體組織具有銅或鎳的(111)晶體取向。
8、 如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述內(nèi)引線部分 的表面材料含有氧，所述樹脂是在含有40at。/。以上苯環(huán)的芳香族化合物 中僅添加l ~ 20at。/o的環(huán)己烷分子的樹脂。
9、 如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述添加元素的 含有率在所述添加元素為硼時(shí)為O.l ~ 12at%，所述添加元素為4孟時(shí)為 0.2~13at%、所述添加元素為硅時(shí)為0.4~ 13at%，所述樹脂是含有苯環(huán)的芳香族化合物。
10、 如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述內(nèi)引線部 分的表面晶體組織具有鉑或鈀的(111)晶體取向或釕的(001)晶體取向。
11、 如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述樹脂是在 含有40aty。以上苯環(huán)的芳香族化合物中僅添加l ~ 20at。/Q的環(huán)己烷分子的樹脂。
12、 如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，添加元素的含 有率在所述添加元素為硼時(shí)為0.2 13at%，所述添加元素為錳時(shí)為0.4~ 13at%,所述添加元素為,圭時(shí)為O.l ~ 12at%。
13、 如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述內(nèi)引線部 分的表面晶體組織具有金或銀的(111)晶體取向。
14、 如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述樹脂是在 含有40at。/。以上苯環(huán)的芳香族化合物中僅添加2 ~ 40at。/。的環(huán)己烷分子的 樹脂。
15、 一種樹脂，含有用于提高與界面上的金屬原子的晶格整合性的 苯環(huán)和環(huán)己烷環(huán)，其特征在于，在含有40at。/。以上所述苯環(huán)的芳香族化 合物中加入l 40ato/o所述環(huán)己烷環(huán)。
16、 一種半導(dǎo)體器件的制造方法，所述半導(dǎo)體器件具有半導(dǎo)體芯片 和與所述半導(dǎo)體芯片電連接的以金屬作為主構(gòu)成材料的多根引線、以及 密封所述半導(dǎo)體芯片的樹脂，其特征在于，包括在所述多根引線的表面， 在35。C以上的溫度條件下，形成具有高晶體取向性的表層的鍍覆膜的工 序。
17、 一種半導(dǎo)體器件的制造方法，所述半導(dǎo)體器件具有半導(dǎo)體芯片 和與所述半導(dǎo)體芯片電連接的以金屬作為主構(gòu)成材料的多根引線、以及 密封所述半導(dǎo)體芯片的樹脂，其特征在于，包括下述工序準(zhǔn)備以金屬作為主構(gòu)成材料的引線框的工序； 在形成于所述引線框上的多根引線的表面上，在35。C以上的溫度條 件下，形成具有高晶體取向性的表層的鍍覆膜的工序；在上述引線框的引板上設(shè)置所述半導(dǎo)體芯片的工序； 將所述半導(dǎo)體芯片和形成于所述引線框上的所述多根引線通過(guò)金 屬線連接的工序；使用用于密封所述半導(dǎo)體芯片的樹脂形成密封體的工序； 切斷所述引線框，將所述密封體進(jìn)行單片化的工序。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種提高引線和密封體樹脂(模樹脂)的粘合性、不引起剝離、可靠性高的半導(dǎo)體器件。所述半導(dǎo)體器件具有半導(dǎo)體芯片和與所述半導(dǎo)體芯片電連接的以金屬作為主構(gòu)成材料的多根引線、以及密封所述半導(dǎo)體芯片的樹脂，其特征在于，所述多根引線具有從所述樹脂中露出的外引線部分和埋入所述樹脂中的內(nèi)引線部分；所述樹脂含有具有苯環(huán)的芳香族化合物和/或具有環(huán)己烷環(huán)的化合物；在所述內(nèi)引線部分的表面材料與所述樹脂接觸的界面上的所述樹脂中含有的苯環(huán)和/或環(huán)己烷環(huán)、和作為所述內(nèi)引線部分的表面材料的主構(gòu)成材料的金屬原子重疊排列。
文檔編號(hào)H01L23/48GK101667563SQ20091016679
公開日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月1日
發(fā)明者巖崎富生 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所