半导体装置用接合线制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种即使适用于常温下的楔接合也会呈现良好的接合性，且接合可靠性也较为优异的半导体装置用接合线。该接合线具有由Cu或Cu合金构成的芯材(以下，称为“Cu芯材”)、以及被设置于该Cu芯材的表面的含有贵金属的被覆，该线的表面中的Cu浓度为30～80at％。该线的表面中的Cu浓度为30～80at％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置用接合线


[0001]本专利技术涉及一种半导体装置用接合线。进而，涉及一种使用了该接合线的半导体装置的制造方法及包含该接合线的半导体装置。

技术介绍

[0002]在半导体装置中，通过接合线来连接被形成在半导体元件上的电极与引线框架或基板上的电极之间。作为直径小于100μm的楔接合用接合线，主要使用可进行常温(25
±
10℃)下的接合的以铝(Al)为主材质的接合线(以下，也简称为“Al线”)(例如，专利文献1)。
[0003]另一方面，关于半导体装置的封装(密封)技术，以往，以金属、玻璃及/或陶瓷进行气密密封，但从成本及量产性的观点出发，开始使用一种使用了热固性环氧树脂的树脂密封。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特表2016
‑
511529号公报

技术实现思路

[0007]专利技术要解决的技术问题
[0008]伴随半导体装置的密封技术的变迁，与以往的气密密封不同，接合线会被暴露于包含离子性的杂质或水分的环境。在那种环境中，Al线的腐蚀会显著地进行，难以维持接合可靠性。此外，关于Al线，在其物理性质上，易再结晶，热膨胀率也较大，因此向高温用途的适用比较困难。
[0009]作为球接合用接合线，已知一种由钯(Pd)覆盖的铜(Cu)线(例如，日本特开2005
‑
167020号公报)，并确认了：在将上述Pd被覆Cu线用于楔接合的情况下，常温下的接合是困难的。尽管通过在接合时加热，能够得到足够的接合强度，但因为加热所导致的氧化或因加热、冷却导致的向各构件的热应力的产生、以及需要用于加热的时间，所以用途会被限定。
[0010]此外，关于不具有被覆的裸Cu线，尽管在常温下的楔接合中，接合初期会呈现足够的接合强度，但因电极接合部中的腐蚀的进行，得不到良好的接合可靠性。
[0011]本专利技术的目的在于提供一种即使适用于常温下的楔接合也会呈现良好的接合性，且接合可靠性也较为优异的接合线。
[0012]用于解决技术问题的技术手段
[0013]就上述问题进行了专心研究，结果发现能够通过具有下述构成的接合线来解决上述问题，通过基于上述认识进一步反复研究，从而完成了本专利技术。
[0014]即，本专利技术包含以下内容。
[0015][1]一种半导体装置用接合线，其具有由Cu或Cu合金构成的芯材(以下，称为“Cu芯材”)、以及
[0016]被设置于该Cu芯材的表面的含有贵金属的被覆(以下，称为“贵金属被覆”)；
[0017]该线的表面中的Cu浓度为30～80at％。
[0018][2]如[1]所述的接合线，其中，表面中的Cu浓度在下述＜条件＞下，由俄歇电子能谱法(AES：Auger Electron Spectroscopy)来测定。
[0019]＜条件＞进行定位，使得线的宽度的中心为测定面的宽度的中心，且测定面的宽度为线直径的10％以上15％以下，测定面的长度为测定面的宽度的5倍。
[0020][3]如[1]或[2]所述的接合线，其中，贵金属被覆包含Pd。
[0021][4]如[3]所述的接合线，其中，贵金属被覆还包含Au。
[0022][5]如[1]～[4]的任意一项所述的接合线，其中，贵金属被覆中的贵金属的最大浓度为50at％以上。
[0023][6]如[4]或[5]所述的接合线，其中，表示贵金属被覆中的Au的最大浓度的位置处于比表示Pd的最大浓度的位置靠表面侧处。
[0024][7]如[5]或[6]所述的接合线，其中，贵金属被覆中的贵金属的最大浓度根据深度方向的浓度分布求得，该深度方向的浓度分布通过以下方式得到：一边通过Ar溅射，从线的表面沿深度方向向下挖掘，一边以下述＜条件＞通过俄歇电子能谱法(AES)来测定。
[0025]＜条件＞进行定位，使得线的宽度的中心为测定面的宽度的中心，且测定面的宽度为线直径的10％以上15％以下，测定面的长度为测定面的宽度的5倍。
[0026][8]如[1]～[7]的任意一项所述的接合线，其中，Cu芯材由Cu和不可避免的杂质构成。
[0027][9]如[1]～[8]的任意一项所述的接合线，其中，贵金属被覆由贵金属和不可避免的杂质构成。
[0028][10]如[1]～[7]的任意一项所述的接合线，其中，包含从由Ni、Zn、Rh、In、Ir及Pt构成的组中选择的1种以上的元素(以下，称为“第1添加元素”)，第1添加元素针对线整体的浓度总计为0.1～1.5质量％。
[0029][11]如[1]～[7]、[10]的任意一项所述的接合线，其中，包含从由P、B、Be、Fe、Mg、Ti、Zn、Ag及Si构成的组中选择的1种以上的元素(以下，称为“第2添加元素”)，第2添加元素针对线整体的浓度总计为0.1～200质量ppm。
[0030][12]如[10]或[11]所述的接合线，其中，Cu芯材由Cu、从第1添加元素及第2添加元素选择的1种以上的元素、以及不可避免的杂质构成。
[0031][13]如[10]～[12]的任意一项所述的接合线，其中，贵金属被覆由贵金属、从第1添加元素及第2添加元素选择的1种以上的元素、以及不可避免的杂质构成。
[0032][14]如[1]～[13]的任意一项所述的接合线，其中，垂直于线轴的方向的Cu芯材截面中的平均晶体粒径为1.4～3.2μm。
[0033][15]如[1]～[14]的任意一项所述的接合线，其中，该接合线为楔－楔接合用。
[0034][16]一种半导体装置的制造方法，其包含将半导体元件上的第1电极和引线框架或电路基板上的第2电极通过[1]～[15]的任意一项所述的接合线来连接的工序，
[0035]通过楔接合来实施第1电极与接合线的第1连接、以及第2电极与接合线的第2连接这两者。
[0036][17]如[16]所述的方法，其中，在常温下实施第1连接和第2连接。
[0037][18]一种半导体装置，其包含如[1]～[15]的任意一项所述的接合线。
[0038]专利技术效果
[0039]根据本专利技术，能够提供一种即使适用于常温下的楔接合，也会呈现良好的接合性，且接合可靠性也较为优异的接合线。
具体实施方式
[0040]以下，对本专利技术就其优选的实施方式详细进行说明。
[0041][半导体装置用接合线][0042]本专利技术的半导体装置用接合线的特征在于，具有：
[0043]芯材(以下，也称“Cu芯材”)，其由Cu或Cu合金构成；以及
[0044]被覆(以下，也称“贵金属被覆”)，其被设置于该Cu芯材的表面并含有贵金属，
[0045]该线的表面中的Cu浓度为30～80at％。
[0046]如前所述，作为球接合用接合线，已知一种Pd被覆Cu线，但确认了：在将上述Pd被覆Cu线用于楔接合的情况下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体装置用接合线，具有：芯材即Cu芯材，其由Cu或Cu合金构成，以及含有贵金属的被覆即贵金属被覆，其被设置于该Cu芯材的表面；该线的表面中的Cu浓度为30～80at％。2.如权利要求1所述的接合线，其中，表面中的Cu浓度以下述＜条件＞通过俄歇电子能谱法来测定：＜条件＞进行定位，使得线的宽度的中心为测定面的宽度的中心，且测定面的宽度为线直径的10％以上15％以下，测定面的长度为测定面的宽度的5倍。3.如权利要求1或2所述的接合线，其中，贵金属被覆包含Pd。4.如权利要求3所述的接合线，其中，贵金属被覆还包含Au。5.如权利要求1～4的任意一项所述的接合线，其中，贵金属被覆中的贵金属的最大浓度为50at％以上。6.如权利要求4或5所述的接合线，其中，表示贵金属被覆中的Au的最大浓度的位置处于比表示Pd的最大浓度的位置靠表面侧处。7.如权利要求5或6所述的接合线，其中，贵金属被覆中的贵金属的最大浓度根据深度方向的浓度分布来求得，该深度方向的浓度分布是一边从线的表面通过Ar溅射沿深度方向下挖，一边以下述＜条件＞通过俄歇电子能谱法测定而得到的：＜条件＞进行定位，使得线的宽度的中心为测定面的宽度的中心，且测定面的宽度为线直径的10％以上15％以下，测定面的长度为测定面的宽度的5倍。8.如权利要求1～7的任意一项所述的接合线，其中，Cu芯材由Cu和不可避免的杂质构成。9.如权利要求1～8的任意一项所述的接合线，其中，贵金属被覆由贵金属和不可避免的杂质构成。10.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：江藤基稀，小田大造，宇野智裕，小山田哲哉，
申请(专利权)人：日铁化学材料株式会社，
类型：发明
国别省市：