專利名稱：：在半導(dǎo)體芯片進(jìn)行接合的構(gòu)造和應(yīng)用該構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及具有用導(dǎo)電焊盤等把半導(dǎo)體芯片連接到絕緣襯底上，并進(jìn)行了樹脂封裝或氣密封裝的構(gòu)成的無引線方式的半導(dǎo)體裝置(以下，稱之為無引線半導(dǎo)體裝置)。一般說，半導(dǎo)體裝置通常具備半導(dǎo)體芯片和對(duì)其進(jìn)行封裝的封裝。此外，半導(dǎo)體裝置有著被使用于多種多樣的領(lǐng)域中去的傾向，人們認(rèn)為其應(yīng)用領(lǐng)域還會(huì)更廣。特別是象多媒體等那樣需要對(duì)大量的信息瞬時(shí)地進(jìn)行處理的領(lǐng)域中，要求更高密度化，更超微細(xì)化的半導(dǎo)體裝置，該要求被認(rèn)為今后還會(huì)加強(qiáng)。為了滿足這樣的要求，半導(dǎo)體芯片中的微細(xì)化技術(shù)的進(jìn)步是很突出的。如上所述，高密度化和超微細(xì)化后的半導(dǎo)體裝置，為了與外部進(jìn)行連接而具備有多個(gè)電極，這些電極大多用鋁形成。另一方面，裝配半導(dǎo)體芯片的封裝具有用于安裝半導(dǎo)體芯片的裝配基板和與半導(dǎo)體芯片的鋁電極電連的引線框架。其中，在采用把半導(dǎo)體芯片裝配到封裝內(nèi)的辦法構(gòu)成的半導(dǎo)體裝置中，一種形式為在把半導(dǎo)體芯片安裝到裝配基板上同時(shí)，把半導(dǎo)體芯片的電極用導(dǎo)線電連到引線框架上。在這樣的半導(dǎo)體裝置中，采用樹脂把半導(dǎo)體芯片和導(dǎo)體線及引線框架的一部分一起進(jìn)行樹脂封裝的封裝方式(以下，稱之為樹脂封裝方式)，但是由于產(chǎn)量性不好故未被廣為采用。特別是在其中，有一種被稱之為無引線封裝方式的半導(dǎo)體裝置。圖7示出了現(xiàn)有的無引線封裝方式的半導(dǎo)體裝置(以下，叫做無引線半導(dǎo)體裝置)之一例。參看圖7。使已接合到已形成于半導(dǎo)體芯片1的下表面上的鋁電極焊盤52上的導(dǎo)體突起55面朝下，用合金焊錫4接合到基板3上，用樹脂56封裝。在這樣的樹脂封裝方式的無引線半導(dǎo)體裝置的情況下，作為與半導(dǎo)體芯片1上的鋁電極焊盤52接合的導(dǎo)體突起55，通常使用金突起。這是因?yàn)橛捎诮鹁哂写蟮难诱剐?，樹脂填充時(shí)和填充后的應(yīng)力難于發(fā)生斷線，以及金在金屬中最不活潑，不會(huì)被樹脂中的雜質(zhì)和水分腐蝕，此外，即便是在大氣中也不會(huì)被氧化等的緣故。采用用樹脂把上述半導(dǎo)體芯片封裝起來的樹脂封裝方式制造的無引線半導(dǎo)體裝置，在因其內(nèi)部所產(chǎn)生的熱而變成高溫的情況下，或者在被放置于高溫氣氛中的情況下，在半導(dǎo)體芯片的鋁電極焊盤和與該鋁電極焊盤電連的金突起之間的接合部分上，將產(chǎn)生合金層，結(jié)果是存在著在短期間內(nèi)接合強(qiáng)度會(huì)變?nèi)醯娜秉c(diǎn)。此外，人們還指出，在長(zhǎng)時(shí)間地進(jìn)行高溫試驗(yàn)的情況下，在上述鋁電極上會(huì)發(fā)生被稱之為柯肯多爾(Kirkendull)氣泡的龜裂。因此，這種樹脂封裝方式的半導(dǎo)體裝置有著連接可靠性顯著不好的缺點(diǎn)。在需要瞬時(shí)地處理多媒體等的大量的信息的領(lǐng)域中使用的半導(dǎo)體裝置借助于技術(shù)進(jìn)步所帶來的高密度化，高速化。一個(gè)芯片的發(fā)熱量已變得比現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置大了起來?，F(xiàn)有的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置只要考慮半導(dǎo)體芯片的結(jié)溫小于100℃，即便是考慮到車載用等的特殊用途，考慮在125℃下工作就足夠了。以前，在用于較大功率的特殊的用途的LSI中，使用的是陶瓷封裝等氣密封裝封裝。此外，在消耗大功率的用途中用樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的情況下，采用必須要用熱沉等的辦法，使得半導(dǎo)體芯片的結(jié)溫不會(huì)上升到某一溫度以上。但是封入陶瓷封裝中去的半導(dǎo)體裝置由于制造工序復(fù)雜而價(jià)格昂貴，所以在產(chǎn)量性，經(jīng)濟(jì)性方面，不能替換樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置。此外，在樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置中設(shè)置熱沉使得即便是消耗大功率結(jié)溫也不會(huì)上升這種做法，由于要設(shè)置熱沉，會(huì)使制造工序變得復(fù)雜，在產(chǎn)量性和經(jīng)濟(jì)性方面也存在著問題。從這樣的事實(shí)來看，要想經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)在多媒體等領(lǐng)域中所用的發(fā)熱量大的高速、高密度的LSI，就必須是保證125℃以上的結(jié)溫的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置。于是，本發(fā)明者們?yōu)榱嗽跇渲庋b型半導(dǎo)體裝置中保證125℃以上結(jié)溫進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果是弄明白了如下事實(shí)在想保證125℃的結(jié)溫的情況下正常工作，易出問題的是金突起與鋁電極焊盤之間的接合部分的接合強(qiáng)度的劣化。因?yàn)樵陂L(zhǎng)時(shí)間保持150℃以上的結(jié)溫的情況下，在鋁電極焊盤與金突起的接合部分處將生長(zhǎng)紫斑等的合金層，這種合金層將使鋁電極與金絲間的接合強(qiáng)度劣化從而會(huì)發(fā)生金突起從鋁電極焊盤上剝離的故障。此外，還了解了因鋁電極焊盤和金突起的接合部分的接合強(qiáng)度劣化所引起的金突起從鋁電極上剝離的發(fā)生概率取決于封裝樹脂的玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)。就是說，在使用玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)低于150℃的低轉(zhuǎn)變點(diǎn)的樹脂的情況下，發(fā)生鋁電極與金突起之間的剝離的概率高，而另一方面，如果用玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)高達(dá)200℃的樹脂來封裝的話，鋁電極與金突起之間的剝離概率卻會(huì)降低。但是玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)高的樹脂，由于雖然楊氏系數(shù)低而堅(jiān)硬，由于沒有柔韌性，所以在裝配性上有問題。就是說，在樹脂已吸收了水分的狀態(tài)下，當(dāng)進(jìn)行接合加熱時(shí)，樹脂內(nèi)的水分就會(huì)急劇的蒸發(fā)易于產(chǎn)生樹脂裂紋。此外，在實(shí)際使用的狀態(tài)下，要想保證在125℃以上的結(jié)溫下的工作，就必須在150℃以上，理想的是在175～200℃下進(jìn)行加速度壽命試驗(yàn)等的可靠性試驗(yàn)。因?yàn)橐胗行У剡M(jìn)行可靠性高的加速度壽命試驗(yàn)，理想的是在比保證結(jié)溫還高約50℃的溫度下進(jìn)行加速度壽命試驗(yàn)。另一方面，在特開平2-91944號(hào)公報(bào)中說，要想容易地對(duì)已設(shè)于半導(dǎo)體芯片內(nèi)的金突起進(jìn)行加工，就要使用含有0.5～15％的Pd，還要含有0.0001～0.2重量％的La，Ce，Cs之內(nèi)的至少一種的合金的金突起。此外，在特開平8-22917號(hào)公報(bào)中公布了一種金屬接合構(gòu)造由于要借以金突起把半導(dǎo)體裝置連接到已在絕緣基板上形成的鋁布線圖形上，所以，要把貴金屬突起，特別是金突起連接到鋁布線上，形成一種由Au4Al構(gòu)成的金屬間化合物。但是，在這些公報(bào)中，僅僅考慮了金突起，或者僅僅考慮了金突起和已形成于絕緣基板上的鋁布線，對(duì)于金突起和半導(dǎo)體芯片之間的接合構(gòu)造和已采用把具有這些的接合構(gòu)造的半導(dǎo)體芯片用樹脂封裝的辦法構(gòu)成的無引線半導(dǎo)體裝置時(shí)的問題卻沒有提到。因此，在已把金突起進(jìn)行了樹脂封裝的情況下，不能從上述公報(bào)中類推由樹脂所產(chǎn)生的應(yīng)力與金突起之間的斷裂強(qiáng)度等的關(guān)系。于是，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種在連續(xù)工作的情況下的具有耐熱性的半導(dǎo)體芯片上進(jìn)行接合的構(gòu)造及應(yīng)用了該構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置和制造方法。本發(fā)明的另一目的是提供一種防止在把半導(dǎo)體裝置裝配到裝配基板上去之際，樹脂發(fā)生裂紋的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。本發(fā)明的再一目的是提供一種可以使之降低累積故障率的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。本發(fā)明的再一目的是提供一種已具備上述半導(dǎo)體裝置的優(yōu)點(diǎn)的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置及其制造方法。本發(fā)明的又一目的是提供一種已混合集成有具備上述半導(dǎo)體裝置的優(yōu)點(diǎn)的樹脂封裝型半導(dǎo)體芯片(例如，IC)的混合集成型半導(dǎo)體裝置和已把該混合集成型半導(dǎo)體裝置進(jìn)行了樹脂封裝后的樹脂封裝型混合集成型半導(dǎo)體裝置，以及它們的制造方法。倘采用本發(fā)明，則可以得到在具有下述特征的半導(dǎo)體芯片上進(jìn)行接合的接合構(gòu)造。這一特征是通過在半導(dǎo)體芯片上形成的含鋁電極連接著含金的球狀或線狀的導(dǎo)體突起的半導(dǎo)體芯片上進(jìn)行接合的構(gòu)造，在上述半導(dǎo)體芯片與上述導(dǎo)體突起之間，具備含有含鋁電極接合部分，上述接合部分含有Pd和Cu。在這里，在本發(fā)明中，接合部分含有含鋁電極和已形成在該含鋁電極與導(dǎo)體突起之間的合金層。此外，倘采用本發(fā)明，則可以得到特征如下的在半導(dǎo)體芯片上進(jìn)行接合的構(gòu)造。上述特征是在上述半導(dǎo)體芯片上進(jìn)行接合的構(gòu)造中，上述含鋁電極和上述導(dǎo)體突起之一，在其表面或內(nèi)部中至少一方含Pd。此外，倘采用本發(fā)明，則可以得到特征如下的金屬接合構(gòu)造。上述特征是在上述的任何一個(gè)在半導(dǎo)體芯片上進(jìn)行接合的構(gòu)造中，上述含鋁電極由含有0.1～1％的Cu和剩下的部分實(shí)質(zhì)上為鋁的金屬構(gòu)成，上述導(dǎo)體突起由含有0.5～5％的Pd和剩下的部分實(shí)質(zhì)上為金的金屬構(gòu)成，上述接合部分具有合金層。此外，倘采用本發(fā)明，則可以得到特征如下的半導(dǎo)體裝置。即，該半導(dǎo)體裝置具有上述半導(dǎo)體芯片，已設(shè)于上述半導(dǎo)體芯片的含鋁電極上的含金導(dǎo)體突起，在上述半導(dǎo)體芯片與上述導(dǎo)體突起之間，具備含有上述含鋁電極的接合部分，上述接合部分含有Pd和Cu。此外，倘采用本發(fā)明，則可以得到特征如下的半導(dǎo)體裝置，即，在上述半導(dǎo)體裝置中，上述含鋁電極和上述導(dǎo)體突起之一，在其表面或內(nèi)部中至少一方含Pd。此外，倘采用本發(fā)明，則可以得到特征如下的半導(dǎo)體裝置，即，在上述任何一種半導(dǎo)體裝置中，上述含鋁電極由含有0.1～1％的Cu和剩下的部分實(shí)質(zhì)上為鋁的金屬構(gòu)成，上述導(dǎo)體突起由含有0.5～5％的Pd和剩下的部分實(shí)質(zhì)上為金的金屬構(gòu)成，上述接合部分具有合金層。此外，倘采用本發(fā)明，則可以得到特征如下的半導(dǎo)體裝置。上述特征是采用控制上述Cu的添加量和上述Pd的添加量的辦法，可延長(zhǎng)上述半導(dǎo)體芯片工作在100～200℃的范圍中的壽命。此外，倘采用本發(fā)明，則可以得到特征如下的混合集成半導(dǎo)體裝置。上述特征是用上述任何一種半導(dǎo)體裝置，做成多個(gè)上述半導(dǎo)體芯片。此外，倘采用本發(fā)明，則可以得到特征如下的半導(dǎo)體裝置的制造方法。上述特征是通過在半導(dǎo)體芯片上形成的含鋁電極連接著導(dǎo)體突起的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，在上述半導(dǎo)體芯片與上述導(dǎo)體突起之間，形成含有上述含鋁電極，同時(shí)，具有含Pd和Cu的接合部分。此外，倘采用本發(fā)明，則可以得到特征如下的半導(dǎo)體裝置的制造方法。上述特征是作為上述導(dǎo)體突起，應(yīng)用含有Pd的金突起。此外，倘采用本發(fā)明，則可以得到特征如下的半導(dǎo)體裝置的制造方法。上述特征是在上述任何一種半導(dǎo)體裝置的制造方法中，上述含鋁電極由含有0.1～1％的Cu和剩下的部分實(shí)質(zhì)上為鋁的金屬構(gòu)成，上述導(dǎo)體突起由含有0.5～5％的Pd和剩下的部分實(shí)質(zhì)上為金的金屬構(gòu)成，上述接合部分具有合金層。此外，倘采用本發(fā)明，則可以得到特征如下的半導(dǎo)體裝置的制造方法。上述特征是在形成上述接合部分前，預(yù)先在上述含鋁電極的表面上形成Pd膜。在這里，在本發(fā)明中，Pd膜理想的是用電鍍、無電解電鍍、蒸發(fā)、濺射等方法形成。此外，倘采用本發(fā)明，則可以得到特征如下的半導(dǎo)體裝置的制造方法。上述特征是在上述任何一種半導(dǎo)體裝置的制造方法中，采用控制上述Cu的添加量和上述Pd的添加量的辦法，延長(zhǎng)工作時(shí)的上述半導(dǎo)體芯片在100～200℃的范圍中的高溫工作壽命。此外，倘采用本發(fā)明，則可以得到特征如下的混合集成半導(dǎo)體裝置的制造方法。上述特征是在應(yīng)用上述任何一種半導(dǎo)體裝置的制造方法的無引線混合集成半導(dǎo)體裝置的制造方法中，用了多個(gè)上述半導(dǎo)體芯片。此外，倘采用本發(fā)明，則可以得到特征如下的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置。上述特征是在上述任何一種半導(dǎo)體裝置中，用封裝樹脂進(jìn)行封裝。此外，倘采用本發(fā)明，則可以得到特征如下的樹脂封裝型混合集成半導(dǎo)體裝置。上述特征是在上述樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置中，有多個(gè)上述半導(dǎo)體芯片。此外，倘采用本發(fā)明，則可以得到特征如下的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法。上述特征是在上述任何一種半導(dǎo)體裝置的制造方法中，具備有用封裝樹脂進(jìn)行封裝的工序。此外，倘采用本發(fā)明，則可以得到特征如下的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法。上述特征是在上述樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法中，還采用控制封裝樹脂的玻璃轉(zhuǎn)變溫度的辦法，防止基板裝配時(shí)的熱變化所引起的樹脂的斷裂或耐濕性的惡化。此外，倘采用本發(fā)明，則可以得到特征如下的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法。這是一種應(yīng)用了上述任何一種樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法的混合集成半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是應(yīng)用多個(gè)上述半導(dǎo)體芯片。圖1是說明本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的關(guān)鍵部分的示意構(gòu)成的的局部剖面圖。圖2是用來說明半導(dǎo)體裝置的金屬接合部分的故障的機(jī)理的說明圖。圖3示出了玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)(Tg)與累積故障率(ppm)之間的關(guān)系。圖4示出了導(dǎo)體突起的紫斑評(píng)價(jià)。圖5示出了導(dǎo)體突起的紫斑評(píng)價(jià)。圖6示出了導(dǎo)體突起的紫斑評(píng)價(jià)。圖7的局部剖面圖示出了現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體裝置的示意構(gòu)成。以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。圖1的局部剖面圖是本發(fā)明的實(shí)施例的無引線半導(dǎo)體裝置的示意構(gòu)成的說明圖。參看圖1，則本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的無引線半導(dǎo)體裝置具備有在半導(dǎo)體芯片1的下表面上具有多個(gè)由含鋁材料構(gòu)成的電極焊盤2、和由絕緣材料構(gòu)成且在表面上已具有圖形的基板3，以及把電極焊盤2與半導(dǎo)體基板3間連接起來的導(dǎo)體突起5，導(dǎo)體突起5已用焊錫4固定到了基板3上。在半導(dǎo)體芯片1和基板3之間，已借助于絕緣性樹脂6的填充進(jìn)行了封裝。電極焊盤2可以使用純鋁，已摻入了硅的鋁，已摻入了硅和銅的鋁，以及已摻入了銅的鋁等的含有鋁的導(dǎo)電材料。此外，導(dǎo)體突起5在這種高密度的半導(dǎo)體芯片中，出于上述理由使用了純金，但是也可以使用金與銅的合金突起，含1％Pd的金突起。該合金突起5，被接合到半導(dǎo)體芯片1的下表面的含鋁電極焊盤上的同時(shí)，已連接到基板3上。該基板3，或者是印刷基板，或者也可以是構(gòu)成為設(shè)有未圖示出來的引線框架與表面之間進(jìn)行電接觸的基板。這樣的無引線半導(dǎo)體裝置，在進(jìn)行樹脂封裝之際，采用用已熔融的樹脂封裝半導(dǎo)體芯片1和金突起5的辦法制作。此外，半導(dǎo)體裝置采用使焊錫等進(jìn)行回流的辦法裝配到本身為基板3的絕緣基板或印刷基板上。因此，這種無引線半導(dǎo)體裝置，理想的是具備耐焊錫回流性的同時(shí)，在導(dǎo)體突起5和含鋁電極焊盤2之間的接合部分的高溫中的連接可靠性方面也要很好。為了改善上述連接可靠性，以往企圖進(jìn)行樹脂和金突起的改良，但實(shí)際情況是，對(duì)于在已對(duì)半導(dǎo)體芯片1進(jìn)行了樹脂封裝的狀態(tài)下，在高溫下，通電使之工作，并在該工作狀態(tài)下，保證導(dǎo)體突起5和含鋁電極焊盤2之間的連接可靠性這件事，還沒有定量性規(guī)格化。于是，本發(fā)明人等，為定量性的表示出樹脂封裝型無引線半導(dǎo)體裝置中的工作溫度保證的因素，著眼于導(dǎo)體突起5與半導(dǎo)體芯片1之間的結(jié)溫(Tj)，借助于該結(jié)溫，發(fā)現(xiàn)了可以保證樹脂封裝型無引線半導(dǎo)體裝置的連接可靠性的因素?，F(xiàn)在，在把放置無引線半導(dǎo)體裝置的氣氛的溫度定為Ta(℃)，把無引線半導(dǎo)體裝置整體的熱電阻定為Rth(℃/W)，把提供給無引線半導(dǎo)體裝置的功率定為Po(W)的情況下，結(jié)溫(Tj)可以用Tj＝Ta+RthPo表示，而且，無引線半導(dǎo)體裝置整體的熱電阻Rth可以用半導(dǎo)體芯片1于樹脂6之間的熱電阻Rth(j-c)，與樹脂6和外部氣氛之間的熱電阻Rth(c-a)之和來表示。根據(jù)本發(fā)明人等的實(shí)驗(yàn)和研究，在125～150℃的結(jié)溫(Tj)下，如果可以保證導(dǎo)體突起5和含鋁電極焊盤2之間的連接可靠性，則可知能夠得到與現(xiàn)有的無引線半導(dǎo)體裝置相比連接可靠性極其之高的無引線半導(dǎo)體裝置。特別是在進(jìn)行高速操作的半導(dǎo)體裝置中，尤其對(duì)功耗大使結(jié)溫(Tj)處于125～150℃的范圍的情況具有極大的意義。在這里，要實(shí)現(xiàn)125～150℃的結(jié)溫(Tj)，如假定氣氛溫度(Ta)和功率Po分別為100℃和1W，則就象從上式也可以知道的那樣，必須使上述封裝的熱電阻Rth變成為約20℃/W。此外，在上述結(jié)溫(Tj)下，如果能夠保證保持1000小時(shí)以上的連接可靠性，則就能知道可以預(yù)測(cè)無引線半導(dǎo)體裝置在實(shí)際的操作中的接合部分處的連接可靠性，從而可以完全地得到時(shí)間保證。以該觀點(diǎn)為基礎(chǔ)進(jìn)行研究的結(jié)果，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)樹脂的玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)的轉(zhuǎn)變溫度(Tg)與以前所提出的樹脂比變高了的同時(shí)，采用對(duì)所使用的金突起的組成進(jìn)行選擇的辦法，可以實(shí)現(xiàn)125～150℃的結(jié)溫。此外，在本發(fā)明中，對(duì)在樹脂中所含有的成份中的二氧化硅的量進(jìn)行了調(diào)整，使得封裝半導(dǎo)體芯片1的樹脂6的玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)Tg變成為140～160℃。在這種情況下，如果用玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)(Tg)比140℃低的樹脂，則在120℃以上的結(jié)溫(Tj)下，不能保證1000小時(shí)以上，而且，當(dāng)玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)(Tg)超過了160℃時(shí)，無引線半導(dǎo)體裝置在裝配時(shí)在樹脂6上將發(fā)生裂紋。此外，還弄明白了下述事實(shí)在使用具有140～160℃玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)的樹脂6的情況下，需要預(yù)先考慮到已進(jìn)行了樹脂封裝時(shí)與加到導(dǎo)體突起5的應(yīng)力之間的關(guān)系。由實(shí)驗(yàn)得知，在不含雜質(zhì)的通常的金突起中，進(jìn)行150℃下的高溫保存試驗(yàn)時(shí)，因柯肯多爾氣泡的發(fā)生，故障率將變高，此外，還不能保證1000小時(shí)。因此，與上述樹脂6相關(guān)聯(lián)，對(duì)導(dǎo)體突起5的組成進(jìn)行研究的結(jié)果確認(rèn)作為導(dǎo)體突起，如果使用按重量算已添加上1％的銅和鈀的金，在150℃的高溫進(jìn)行高溫保存試驗(yàn)，則可以保證1000小時(shí)以上的壽命，而且，還可以顯著地降低裝配時(shí)的故障率。如上所述，在使用添加上1％的銅的金突起的情況下，由于結(jié)果變成為在與含鋁電極焊盤2之間存在著金突起中的銅，所以作為結(jié)果，被認(rèn)為是金與鋁形成合金的時(shí)間變慢的緣故。再有，當(dāng)金突起中的銅的比例增加時(shí)，由于銅本身易于氧化，所以在金突起的頂端上形成氧化膜，因?yàn)閷⒆兊秒y于鍵合，所以金突起中的銅的量，按重量算，希望在0.5～0.6％的范圍內(nèi)。同樣，金突起中的鈀的量，按重量算，理想的是在0.5～0.6％的范圍內(nèi)。此外，具體地說，本發(fā)明人等對(duì)導(dǎo)體突起5和含鋁(Al)的電極焊盤2的材質(zhì)所產(chǎn)生的壽命的差異電詳細(xì)地進(jìn)行了研究。其結(jié)果示于表1和表2。</tables></tables>備考)()內(nèi)是Tj＝120℃時(shí)的壽命[表2]</tables>備考)()內(nèi)是Tj＝120℃時(shí)的壽命如上表1所示，設(shè)金突起和作為含Al電極焊盤使用的Al·Si合金之間的組合的壽命為1時(shí)，則在金突起與Al·Si·Cu電極的情況下，其壽命將變成2倍，在Au·Cu突起和Al·Si電極的情況下，其壽命變成為2.2倍，在含1％Pd金絲和Al·Si·Cu電極焊盤的情況下，其壽命則變成為25.7倍。此外，如上表2所示，在把作為導(dǎo)體突起5使用的金突起與作為含Al電極焊盤2使用的Al·Si·Cu合金之間的組合的壽命設(shè)為1的情況下，在在含1％Pd金突起和Al·Si·Cu電極焊盤的情況下，其壽命則變成為10.3倍。在這里，用圖2對(duì)無引線半導(dǎo)體裝置的故障的機(jī)理，即，對(duì)導(dǎo)體突起5從已設(shè)于半導(dǎo)體芯片上的含Al電極焊盤2上從接合構(gòu)造上的剝離等進(jìn)行說明。在圖2中，已在本身為導(dǎo)體突起5的Au突起和含Al電極焊盤2之間形成了合金層21，在該合金層21與Au突起之間，將產(chǎn)生被稱之為柯肯多爾氣泡的空孔，變成為Au突起剝離的原因。對(duì)此，在圖2(b)中，在含1％Pd的金突起中，雖然將生成合金層23在與該合金層之間卻不發(fā)生柯肯多爾氣泡，由于合金層23從基板上的直接剝離是突起剝離的原因，所以可以推測(cè)，在含1％Pd金突起的情況下，壽命將極長(zhǎng)。圖3示出了玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)(Tg)與累積故障率(ppm)之間的關(guān)系。參看圖3，在用具有150℃的玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)的樹脂A對(duì)不含銅的金突起進(jìn)行樹脂封裝的情況下，累積故障率為100ppm，但在使用含1％銅的金突起，并用同樣的樹脂進(jìn)行樹脂封裝的情況下，累積故障率卻可以作得比10ppm還小。此外，還已經(jīng)知道，在使用具有200℃的玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)的樹脂B的情況下，雖然可以使累積故障率降低，但裝配性不好，是不實(shí)用的。在以上所說的實(shí)施例中，作為導(dǎo)體突起，雖然僅對(duì)向金中摻入了銅的情況進(jìn)行了說明，但是，即便是使用向金中摻入了(按重量算)1％的鈀的金突起也可以得到同樣的結(jié)果。實(shí)際上，在使用樹脂A的同時(shí)，又使用含1％Pd金突起的情況下，如圖3所示，在進(jìn)行150℃，1000小時(shí)的試驗(yàn)的情況下的累積故障率為0.8ppm，比使用含1％的銅的金突起的情況的累積故障率還低。從圖3所示的結(jié)果可知，若使用玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)(Tg)高達(dá)140℃～160℃的樹脂，則可以加長(zhǎng)接合部分處的高溫壽命的同時(shí)，裝配也得以順利進(jìn)行。這被認(rèn)為是下述現(xiàn)象造成的在使用玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)(Tg)高達(dá)140℃～160℃的樹脂的情況下，玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)(Tg)在比這更高的溫度氣氛中樹脂中的雜質(zhì)將會(huì)漏出或者揮發(fā)，促進(jìn)該成份進(jìn)行合金反應(yīng)，以及，玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)(Tg)高的樹脂，不會(huì)接受從玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)(Tg)近旁往上側(cè)的溫度變化的同時(shí)還加上應(yīng)力的溫度區(qū)域的所有的應(yīng)力。此外，對(duì)因樹脂6和含Al電極含盤2之間的材質(zhì)的差異所引起的無引線半導(dǎo)體裝置的壽命的不同也進(jìn)行了調(diào)查。在下述表3中示出了其結(jié)果。</tables>如上述表3所述，作為導(dǎo)體突起，采用把Au突起變更為Au-Pd突起，或把含Al電極焊盤變更為Al-Si電極焊盤和Al-Si-Cu電極焊盤的辦法，壽命將分別變成為12倍，2倍。此外，為了進(jìn)行可靠性評(píng)價(jià)，用1％Pd-Au突起進(jìn)行了溫度循環(huán)(-65～150℃)試驗(yàn)。其結(jié)果示于表4。如表4所示，已弄明白Au-Pd突起與現(xiàn)有的Au突起同等地具有壽命以外的可靠性。圖4到圖6示出了對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的無引線半導(dǎo)體裝置中的高溫保管所產(chǎn)生的紫斑評(píng)價(jià)。圖4示出的是作為含鋁電極焊盤使用了Al·Si的情況，圖5示出的是作為含鋁電極焊盤使用了Al·Si·Cu的情況，圖6示出的是作為焊鋁電極焊盤使用了Al·Si·Cu的情況。如圖4到圖6所示，在把本身為導(dǎo)體突起5的Au突起變更為Au·Pd突起的情況下，壽命將變成為12倍，在把Au突起變更為Al·Cu突起的情況下，壽命將變成為2倍，作為含鋁電極焊盤，在從Al·Si變更為Al·Si·Cu的情況下，壽命將變成為2倍。如上所述，倘采用本發(fā)明，則可以提供采用使用具有140～160℃的玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)的樹脂，以及，作為導(dǎo)體突起使用含銅和鈀的金突起的辦法，可以保證在125℃以上的結(jié)溫下工作的半導(dǎo)體裝置、樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法。此外，倘采用本發(fā)明，則可以提供向可以保證在使之連續(xù)動(dòng)作的情況下的耐熱性的半導(dǎo)體裝置上進(jìn)行接合的接合構(gòu)造，和應(yīng)用了該構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法。此外，倘采用本發(fā)明，則可以提供防止在把半導(dǎo)體裝置裝配到印刷板上去的時(shí)候發(fā)生樹脂裂紋的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。因此，倘采用本發(fā)明，則可以提供可以使累積故障率降低的半導(dǎo)體置及其制造方法。此外，倘采用半發(fā)明，采用把結(jié)溫設(shè)定為150～200℃來進(jìn)行樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的可靠性試驗(yàn)的辦法，可以提供能夠保證在結(jié)溫125℃以上的實(shí)用條件下的動(dòng)作的樹脂封裝性半導(dǎo)體置及其制造方法。再有，倘采用本發(fā)明，則可以提供混合集成有具備上述半導(dǎo)體的優(yōu)點(diǎn)的半導(dǎo)體芯片(例如，IC)的混合集成半導(dǎo)體裝置和把該混合集成半導(dǎo)體裝置進(jìn)行樹脂封裝后的樹脂封裝型混合集成半導(dǎo)體裝置及它們的制造方法。權(quán)利要求1.一種對(duì)半導(dǎo)體芯片進(jìn)行結(jié)合的構(gòu)造，是通過在半導(dǎo)體芯片上形成的含鋁電極連接著含金的球狀或線狀的導(dǎo)體突起的半導(dǎo)體芯片上進(jìn)行接合的構(gòu)造，其特征是在上述半導(dǎo)體芯片與上述導(dǎo)體突起之間，具備含有含鋁電極接合部，上述接合部含有Pd和Cu。2.權(quán)利要求1所述的對(duì)半導(dǎo)體芯片進(jìn)行接合的接合構(gòu)造，其特征是上述含鋁電極和上述導(dǎo)體突起之一，在其表面或內(nèi)部至少一方中含Pd。3.權(quán)利要求1或2所述的對(duì)半導(dǎo)體芯片進(jìn)行接合的接合構(gòu)造，其特征是上述含鋁電極由含有0.1～1％Cu和剩下的部分實(shí)質(zhì)上為鋁的金屬構(gòu)成，上述導(dǎo)體突起由含有0.5～5％Pd和剩下的部分為金的金屬構(gòu)成，上述接合部具有合金層。4.一種具有上述半導(dǎo)體芯片，和已設(shè)于上述半導(dǎo)體芯片的含鋁電極上邊的含金導(dǎo)體突起的半導(dǎo)體裝置，其特征是在上述半導(dǎo)體芯片與上述導(dǎo)體突起之間，具備含有上述含鋁電極的接合部，上述接合部包括含鋁電極、Pd和Cu。5.權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是上述含鋁電極和上述導(dǎo)體突起之一，在其表面或內(nèi)部的至少一方中含Pd。6.權(quán)利要求4或5所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是上述含鋁電極由含有0.1～1％的Cu和剩下的部分實(shí)質(zhì)上為鋁的金屬構(gòu)成，上述導(dǎo)體突起由含有0.5～5％的Pd和剩下的部分實(shí)質(zhì)上為金的金屬構(gòu)成，上述接合部分具有合金層。7.權(quán)利要求4到6中的任何一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是通過控制上述Cu的添加量和上述Pd的添加量，延長(zhǎng)工作時(shí)的上述半導(dǎo)體芯片的結(jié)溫在100～200℃的范圍中的上述半導(dǎo)體芯片的高溫工作壽命。8.一種混合集成半導(dǎo)體裝置，其特征是用權(quán)利要求5到7之內(nèi)的任何一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，做成了多個(gè)上述半導(dǎo)體芯片。9.一種通過在半導(dǎo)體芯片上形成的含鋁電極電連導(dǎo)體突起的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是在上述半導(dǎo)體芯片與上述導(dǎo)體突起之間，形成含有上述含鋁電極，同時(shí)，含有Pd和Cu的接合部分。10.權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是作為上述導(dǎo)體突起，是使用含有Pd的金突起。11.權(quán)利要求9或10所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是上述含鋁電極由含有0.1～1％的Cu和剩下的部分實(shí)質(zhì)上為鋁的金屬構(gòu)成，上述導(dǎo)體突起由含有0.5～5％的Pd和剩下的部分實(shí)質(zhì)上為金的金屬構(gòu)成，在上述接合部分形成合金層進(jìn)行結(jié)合。12.權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是在形成上述接合部前，預(yù)先在上述含鋁電極的表面上形成Pd膜。13.權(quán)利要求9到12之內(nèi)任何一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是通過控制上述Cu的添加量和上述Pd的添加量，延長(zhǎng)工作時(shí)的上述半導(dǎo)體芯片的結(jié)溫在100～200℃的范圍中的上述半導(dǎo)體芯片的高溫工作壽命。14.一種應(yīng)用了權(quán)利要求9到13之內(nèi)任何一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法的無引線混合集成半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是用了多個(gè)上述半導(dǎo)體芯片。15.樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置，其特征是將權(quán)利要求4到7之內(nèi)任何一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，用封裝樹脂進(jìn)行了封裝。16.樹脂封裝型混合半導(dǎo)體裝置，其特征是將權(quán)利要求15所述的樹脂封裝半導(dǎo)體裝置中半導(dǎo)體芯片做成多個(gè)。17.在權(quán)利要求9到13所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是具備用封裝樹脂進(jìn)行封裝的工序。18.權(quán)利要求17所述的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是還采用控制封裝樹脂的玻璃化溫度的辦法，防止以基板裝配時(shí)的熱變化所引起的樹脂的斷裂或耐濕性的惡化。19.一種應(yīng)用了權(quán)利要求17或18所述的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法的混合集成半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是應(yīng)用多個(gè)上述半導(dǎo)體芯片。全文摘要本發(fā)明提供一種將含金突起接合到半導(dǎo)體芯片的含鋁電極焊盤上的同時(shí),對(duì)該接合部分進(jìn)行了樹脂封裝的半導(dǎo)體裝置,在含鋁電極焊盤與金突起之間的接合部分上的連接可靠性高。以及樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置及他們的制造方法。文檔編號(hào)H01L21/56GK1198012SQ9810099公開日1998年11月4日申請(qǐng)日期1998年3月31日優(yōu)先權(quán)日1997年3月31日發(fā)明者鈴木功一,佐藤定信,山下由美子申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社