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能够减少异常环路的发生的接合线。所述接合线的特征在于，具备：芯材，其含有超过50mol％的金属M；中间层，其形成于所述芯材的表面，包含Ni、Pd、所述金属M和不可避免的杂质，所述Ni的浓度为15～80mol％；以及，被覆层，其形成于所述中间层上，包含Ni、Pd和不可避免的杂质，所述Pd的浓度为50～100mol％，所述金属M为Cu或Ag，所述被覆层的Ni浓度低于所述中间层的Ni浓度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于将半导体元件上的电极和电路布线基板(引线框、基板、带(tape)等)的布线连接的半导体装置用接合线。
技术介绍
目前，作为将半导体元件上的电极与外部端子之间接合的半导体装置用接合线(以下称为接合线)，主要使用线径为20～50μm左右的细线(接合线)。接合线一般采用并用超声波的热压接方式来进行接合。在本方式中，可使用通用接合装置、将接合线通到其内部而用于连接的毛细管工具等。为了将接合线连接，首先，产生电弧放电而将线尖端加热熔融，利用表面张力形成球部之后，使该球部压接接合(球接合)于在150～300℃的范围内加热了的半导体元件的电极上。接着，直接将线通过超声波压接而接合(楔接合)于外部引线侧。近年来，半导体安装的结构、材料、连接技术等快速多样化，例如在安装结构中，除了现行的使用引线框的QFP(QuadFlatPackaging：方形扁平式封装)以外，使用基板、聚酰亚胺带等的BGA(BallGridArray：球栅阵列封装)、CSP(ChipScalePackaging：芯片级封装)等新的形态已实用化，需求进一步提高了环路性、接合性、量产使用性等的接合线。关于接合线的原材料，一直以来主要使用高纯度4N系(纯度>99.99质量％)的金。但是，金的价格昂贵，因此期望获得材料成本便宜的其它种类金属的接合线。作为材料成本便宜、电传导性优异的接合线，专利文献1中公开了一种接合线，该接合线具有以铜为主成分的芯材、以及设置在所述芯材上的含有金属M和铜的外层，所述外层的成分和组成中的任一者或两者与所述芯材不同。在先技术文献专利文献1：日本特开2010-212697号公报
技术实现思路
但是在上述专利文献1的情况下，在形成环路时，由于芯材和外层的应变、变形阻力的差别，有可能接合线变形，产生异常环路。因此，本专利技术的目的是提供能够减少异常环路的发生的接合线。本专利技术的权利要求1涉及的接合线，其特征在于，具备：芯材，其含有超过50mol％的金属M；中间层，其形成于所述芯材的表面，包含Ni、Pd、所述金属M和不可避免的杂质，所述Ni的浓度为15～80mol％；以及被覆层，其形成于所述中间层上，包含Ni、Pd和不可避免的杂质，所述Pd的浓度为50～100mol％，所述金属M为Cu或Ag，所述被覆层的Ni浓度低于所述中间层的Ni浓度。另外，本专利技术的权利要求3涉及的接合线，其特征在于，所述被覆层还含有Au，所述接合线具备表面层，所述表面层形成于所述被覆层上，由包含Au和Pd的合金构成，所述Au的浓度为10～70mol％，Au和Pd的合计浓度为80mol％以上，所述被覆层的Au浓度低于所述表面层的Au浓度。根据本专利技术的权利要求1，通过中间层缓和芯材与被覆层的变形阻力的差别，能够减少作为异常环路的蛇形环路的发生。根据本专利技术的权利要求3，通过表面层抑制线表面的硫化和氧化从而减小滑动阻力，作为异常环路除了能够减少蛇形环路以外，还能够减少下沉环路的发生。附图说明图1是表示由接合线的异常变形导致的不良形态的示意图，图1A是表示蛇形环路不良的图，图1B是表示下沉环路不良的图。具体实施方式1.实施方式(总体构成)以下，对本专利技术的实施方式进行详细说明。本实施方式涉及的接合线具备：含有超过50mol％的金属M的芯材；形成于芯材上的中间层；以及形成于该中间层上的被覆层。金属M为Cu或Ag。中间层包含Ni、Pd、所述金属M和不可避免的杂质，所述Ni的浓度为15～80mol％。被覆层包含Ni、Pd和不可避免的杂质，所述Pd的浓度为50～100mol％。被覆层的Ni浓度低于所述中间层的Ni浓度。再者，本说明书中的浓度，单位为mol％时是除了芯材以外，基于俄歇电子能谱法(AES：AugerElectronSpectroscopy)在深度方向上测定时的、各层中的最高浓度。构成芯材的Cu或Ag、与被覆层中所含的Pd，在强度上有2倍以上的差异，再结晶温度有400℃以上的差异。与此相对，Ni的强度和再结晶温度为Cu或Ag、与Pd的中间的程度。因此，本实施方式的情况下，中间层为含有Ni和Pd、以及、Cu或Ag的合金，Ni的浓度为15～80mol％，通过与被覆层相比含有更多的Ni，中间层的强度和再结晶温度成为芯材与被覆层的中间的程度。由此，接合线能够通过中间层缓和芯材与被覆层的变形阻力的差别，来减少异常环路的发生。参照图1A对异常环路进行说明。图1A所示的接合线10通过球接合12和楔接合14而接合，作为异常环路发生了蛇形环路16。蛇形环路16，在靠近楔接合14的下降区域中，具有多次在接合线10上发生弯曲的形状。蛇形环路16，在球接合12与楔接合14的高低差大、跨距长的梯形环路中发生频度高。例如，在球接合12与楔接合14的高低差为500μm以上、距离(跨距)为3mm以上、下降区域的长度为800μm的情况下发生频度高。中间层通过使Ni的浓度为15～80mol％，能够更切实地缓和芯材与被覆层的变形阻力的差别。中间层的Ni的浓度如果超过80mol％，则会在球部内产生气泡。产生了气泡的球部如果接合到电极上，则会发生从线中心偏移而使球部变形的偏芯变形、作为偏离正圆的形状不良的椭圆变形、花瓣变形等，成为引起接合部从电极面伸出、接合强度降低、芯片损坏、生产管理上的不良情况等问题的原因。这样的初期接合的不良，有时也会诱发后述的接合可靠性的降低。中间层的厚度优选为8～80nm。接合线通过使中间层的厚度为8～80nm，能够更切实地缓和芯材与被覆层的变形阻力的差别。中间层的厚度如果超过80nm，则在低温下连接接合线时，由于在接合界面处的扩散速度变慢，因此楔接合的强度降低。本实施方式的情况下，在被覆层与中间层的边界上即使Ni的浓度为15mol％以上，只要Pd的浓度为50mol％以上，在本说明书中就也将该区域作为被覆层。被覆层通过使Pd的浓度为50～100mol％，能够进一步抑制接合线表面的氧化。再者，接合线会因表面氧化而导致楔接合的强度降低，容易发生树脂密封时的线表面的腐蚀等。另外，被覆层也可以含有金属M。接合线通过使被覆层含有金属M，可提高减少在球部与颈部的边界附近成为问题的唇状损伤的效果。芯材，在金属M为Cu的情况下，也可以含有选自P、Ti、B、Ag之中的一种以上的元素。该情况下，选自P、Ti、B、Ag之中的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置用接合线，其特征在于，具备：芯材，其含有超过50mol％的金属M；中间层，其形成于所述芯材的表面，包含Ni、Pd、所述金属M和不可避免的杂质，所述Ni的浓度为15～80mol％；和被覆层，其形成于所述中间层上，包含Ni、Pd和不可避免的杂质，所述Pd的浓度为50～100mol％，所述金属M为Cu或Ag，所述被覆层的Ni浓度低于所述中间层的Ni浓度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.17 JP 2013-2605631.一种半导体装置用接合线，其特征在于，具备：
芯材，其含有超过50mol％的金属M；
中间层，其形成于所述芯材的表面，包含Ni、Pd、所述金属M和不
可避免的杂质，所述Ni的浓度为15～80mol％；和
被覆层，其形成于所述中间层上，包含Ni、Pd和不可避免的杂质，
所述Pd的浓度为50～100mol％，
所述金属M为Cu或Ag，
所述被覆层的Ni浓度低于所述中间层的Ni浓度。
2.根据权利要求1所述的半导体装置用接合线，其特征在于，所述中
间层的厚度为8～80nm。
3.根据权利要求1所述的半导体装置用接合线，其特征在于，
所述被覆层还含有Au，
所述半导体装置用接合线还具备表面层，所述表面层形成于所述被覆
层上，由包含Au和Pd的合金构成，所述Au的浓度为10～70mol％，Au
和Pd的合计浓度为80mol％以上，
所述被覆层的Au浓度低于所述表面层的Au浓度。
4.根据权利要求3所述的半导体装置用接合线，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：宇野智裕，萩原快朗，小山田哲哉，小田大造，
申请(专利权)人：新日铁住金高新材料株式会社，日铁住金新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP