半导体装置用接合线制造方法及图纸

提供一种半导体装置用的Pd被覆Cu接合线，其在半导体装置封装中使用的模塑树脂中的硫含量增大的情况下，也能在175℃以上的高温环境下充分地得到球接合部的接合可靠性。在具有Cu合金芯材和形成于所述Cu合金芯材的表面的Pd被覆层的半导体装置用接合线中，接合线中包含总计为0.03～2质量％的Ni、Rh、Ir、Pd中的1种以上，还包含总计为0.002～3质量％的Li、Sb、Fe、Cr、Co、Zn、Ca、Mg、Pt、Sc、Y中的1种以上。通过使用上述接合线，在半导体装置封装中使用的模塑树脂中的硫含量增大的情况下，也能在175℃以上的高温环境下充分地得到球接合部的接合可靠性。

【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
本专利技术涉及用于将半导体元件上的电极与外部引线等电路布线基板的布线连接的半导体装置用接合线。
技术介绍
现在，作为将半导体元件上的电极与外部引线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15～50μm程度的细线。接合线的接合方法一般是并用超声波的热压接方式，可使用通用接合装置、将接合线穿过其内部而用于连接的劈刀夹具等。接合线的接合工序中，在利用电弧热能将线尖端加热熔融并利用表面张力形成球(FAB：FreeAirBall自由空气球)后，使该球部压接接合于在150～300℃的范围内加热了的半导体元件的电极上(以下，称为“球接合”)，接着在形成线弧后，将线部压接接合于外部引线侧的电极上(以下，称为“楔接合”)，从而接合线的接合工序完成。接合线的接合对象即半导体元件上的电极使用在Si基板上成膜有以Al为主体的合金的电极构造，外部引线侧的电极使用实施了镀Ag或镀Pd的电极构造等。至今为止，接合线的材料以Au为主流，但以LSI用途为中心而向Cu的替代正在推进。另一方面，以近年来的电动汽车、混合动力汽车的普及为背景，在车载用设备用途上也对从Au向Cu的替代的需求升高。对于Cu接合线，提出了使用高纯度Cu(纯度：99.99质量％以上)的方案(例如，专利文献1)。Cu与Au相比具有易氧化的缺点，存在接合可靠性、球形成性、楔接合性等差的问题。作为防止Cu接合线的表面氧化的方法，提出了将Cu芯材的表面以Au、Ag、Pt、Pd、Ni、Co、Cr、Ti等金属被覆的构造(专利文献2)。另外，提出了在Cu芯材的表面被覆Pd，并将其表面以Au、Ag、Cu或它们的合金被覆的构造(专利文献3)。车载用设备与一般的电子仪器相比，要求在严酷的高温高湿环境下的接合可靠性。特别是将线的球部与电极接合的球接合部的接合寿命是最大的问题。提出了几个对高温高湿环境下的接合可靠性进行评价的方法，作为代表性的评价方法有HAST(HighlyAcceleratedTemperatureandHumidityStressTest)(高温高湿环境暴露试验)。在通过HAST对球接合部的接合可靠性进行评价的情况下，将评价用的球接合部暴露在温度为130℃、相对湿度为85％的高温高湿环境中，通过测定接合部的电阻值的经时变化、或者测定球接合部的剪切强度的经时变化，来评价球接合部的接合寿命。最近，在这样的条件下的HAST中要求100小时以上的接合寿命。在作为半导体装置的封装的模塑树脂(环氧树脂)中，分子骨架包含氯(Cl)。在HAST评价条件下，分子骨架中的Cl水解并作为氯化物离子(Cl-)溶出。即使是具有Pd被覆层的Cu接合线，在通过球焊与Al电极接合的情况下，若Cu/Al接合界面被置于130℃以上的高温下，则形成作为金属间化合物的Cu9Al4，从模塑树脂溶出的Cl导致腐蚀进展，导致接合可靠性的降低。在专利文献4～8中，公开了通过使Pd被覆Cu线中含有从由Ni、Pd、Pt、In、As、Te、Sn、Sb、Bi、Se、Ga、Ge组成的群中选择的1种以上的元素，而使腐蚀反应延迟从而提高在高温高湿环境下的接合可靠性的专利技术。近年来，在车载用的半导体装置中，要求在175℃～200℃的球接合部的接合可靠性的提高。在半导体装置的封装即模塑树脂(环氧树脂)中包含硅烷偶联剂。在要求更高温下的可靠性的面向车载的半导体等要求高密合性的情况下，添加“含硫硅烷偶联剂”。模塑树脂所包含的硫在175℃以上(例如175℃～200℃)的条件下游离。若游离的硫与Cu接触，则Cu的腐蚀变得剧烈。若在使用Cu接合线的半导体装置中生成Cu的腐蚀，则特别是球接合部的接合可靠性降低。即使在用于半导体装置封装的模塑树脂中使用含硫硅烷偶联剂的情况下，也要求在175℃以上的高温环境下确保球接合部的接合可靠性。为达成此目的，公开了使Pd被覆Cu接合线的Cu芯材中含有各种合金元素的专利技术。在专利文献6～9中，公开了通过在Pd被覆Cu线中含有规定量的从由Pt、Pd、Rh、Ni、As、Te、Sn、Sb、Bi、Se、Ni、Ir、Zn、Rh、In组成的群中选择的1种以上的元素，从而分别能够改善在175℃以上的高温环境下的球接合部的接合可靠性。公开了如下专利技术：在使用Pd被覆Cu接合线进行球焊时，为了实现良好的球形，另外为了改善球接合部的压溃形状以改善球接合部形状的正圆性，在Pd被覆Cu接合线中含有微量成分。在专利文献4～9中，公开了通过在线中分别含有0.0001～0.01质量％(1～100质量ppm)的、从由P、B、Be、Fe、Mg、Ti、Zn、Ag、Si、Ga、Ge、Ca、La组成的群中选择的1种以上的元素，而实现良好的球形，或者改善球接合部的压溃形状。[现有技术文献][专利文献]专利文献1：日本特开昭61-48543号公报专利文献2：日本特开2005-167020号公报专利文献3：日本特开2012-36490号公报专利文献4：日本专利第5893230号公报专利文献5：日本专利第5964534号公报专利文献6：日本专利第5912005号公报专利文献7：日本专利第5937770号公报专利文献8：日本专利第6002337号公报专利文献9：日本专利第5912008号公报
技术实现思路
[专利技术要解决的课题]如上所述，即使在半导体装置封装所使用的模塑树脂中使用含硫硅烷偶联剂的情况下，通过使Pd被覆Cu接合线的Cu芯材中含有各种合金元素，从而也在175℃以上的高温环境下实现球接合部的接合可靠性的提高。另一方面，模塑树脂中的硫含量在近年来具有增加的倾向。以往，使用了包含含硫硅烷偶联剂的市售的环氧树脂。对此，以提高接合线的针对引线框架、半导体芯片的密合性，由此提高耐回流性为目的，在最近的环氧树脂中，硫含量比以往增大。本专利技术人等发现，若将这样硫含量增大的环氧树脂作为半导体装置封装的模塑树脂使用，则即使在使用专利文献6～9所述的专利技术的情况下，也有时在175℃以上的高温环境下不能充分地得到球接合部的接合可靠性。本专利技术以Pd被覆Cu接合线为对象，以提供一种半导体装置用接合线为目的，该半导体装置用接合线在半导体装置封装中使用的模塑树脂中的硫含量增大的情况下，也能在175℃以上的高温环境下充分地得到球接合部的接合可靠性。[用于解决技术课题的技术方案]即，本专利技术的主旨如下。(1)一种半导体装置用接合线，其具有Cu合金芯材和形成于所述Cu合金芯材的表面的Pd被覆层，其特征在于，所述接合线含有Ni、Rh、Ir中的1种以上(以下称为“第1合金元素群”)和Pd：0.05质量％以上中的一方或双方(以下称为“第1+合金元素群”)，在作为接合线中的含量来评价第1合金元素群含量，并基于Cu合金芯材中的Pd含量而换算为接合线中的含量从而评价Pd含量时，在所述评价的含量中，第1合金元素群与Pd的总计含量为0.03～2质量％；所述接合线还包含总计为0.002～3质量％的Li本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置用接合线，其具有Cu合金芯材和形成于所述Cu合金芯材的表面的Pd被覆层，其特征在于，/n所述接合线含有作为“第1合金元素群”的Ni、Rh、Ir中的1种以上以及Pd：0.05质量％以上中的一方或双方，在作为接合线中的含量来评价第1合金元素群含量，并基于Cu合金芯材中的Pd含量而换算为接合线中的含量从而评价Pd含量时，在所述评价的含量中，第1合金元素群与Pd的总计含量为0.03～2质量％；/n所述接合线还包含总计为0.002～3质量％的Li、Sb、Fe、Cr、Co、Zn、Ca、Mg、Pt、Sc、Y中的1种以上，在含有Ca、Mg的情况下，接合线中的Ca、Mg的含量分别为0.011质量％以上，在含有Zn的情况下，接合线中的所述第1合金元素群和Zn的总计含量为2.1质量％以上。/n

【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，其具有Cu合金芯材和形成于所述Cu合金芯材的表面的Pd被覆层，其特征在于，
所述接合线含有作为“第1合金元素群”的Ni、Rh、Ir中的1种以上以及Pd：0.05质量％以上中的一方或双方，在作为接合线中的含量来评价第1合金元素群含量，并基于Cu合金芯材中的Pd含量而换算为接合线中的含量从而评价Pd含量时，在所述评价的含量中，第1合金元素群与Pd的总计含量为0.03～2质量％；
所述接合线还包含总计为0.002～3质量％的Li、Sb、Fe、Cr、Co、Zn、Ca、Mg、Pt、Sc、Y中的1种以上，在含有Ca、Mg的情况下，接合线中的Ca、Mg的含量分别为0.011质量％以上，在含有Zn的情况下，接合线中的所述第1合金元素群和Zn的总计含量为2.1质量％以上。


2.如权利要求1所述的半导体装置用接合线，其特征在于，
所述Pd被覆层的厚度为0.015～0.150μm。


3.如权利要求1或2所述的半导体装置用接合线，其特征在于，

【专利技术属性】
技术研发人员：小田大造，山田隆，江藤基稀，榛原照男，宇野智裕，
申请(专利权)人：日铁新材料股份有限公司，日铁化学材料株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP