半导体装置用Al接合线制造方法及图纸

提供一种Al接合线，其在适于下一代车载的功率器件所要求的高温高湿环境中，呈现良好的高温高湿寿命。一种半导体装置用Al接合线，是包含Pd、Pt的一种以上总计3质量ppm以上500质量ppm以下的半导体装置用Al接合线，测定包含所述接合线的线轴的平行于线轴向的截面的晶体取向，结果是相对于线轴向的角度差为15度以下的＜100＞晶体取向的取向比例为30％以上90％以下。90％以下。90％以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置用Al接合线


[0001]本专利技术涉及一种半导体装置用Al接合线。

技术介绍

[0002]在被搭载于电动汽车、混合动力汽车、工业设备等的功率器件中，作为承担半导体元件和外部基板的电连接的布线材料，使用接合线。出于与半导体元件上的电极或外部基板的优异的接合性、导电性、低成本的要求，功率器件所使用的接合线的材料主要使用铝(Al)。Al接合线中，对应于使用目的而要求断裂强度、伸展性等机械特性或导热性等。
[0003]在功率器件中，半导体芯片上所形成的电极与引线框或基板上的电极之间通过接合线连接。在功率器件中主要采用以铝(Al)为材质的接合线。此外，在采用了Al接合线的功率器件中，作为接合方法，与半导体芯片上电极的第一连接、与引线框或基板上的电极的第二连接均采用楔接合。
[0004]作为Al接合线，采用仅由高纯度的Al构成的材料时，在装置运行时的高温高湿环境中Al接合线的腐蚀在短时间发展，电连接会受到损害，因而在高温高湿环境中难以使用。作为提高高温高湿环境中的寿命(下面也称为“高温高湿寿命”)的方法，提出了由对Al添加特定的元素的材料构成的Al接合线的方案。例如，在专利文献1中记载了Al中以0.001～0.08％的范围包含Pd、Pt的一种以上的接合线，此外，在专利文献2中记载了总计以10～200质量ppm的范围包含Rh、Pd的一种以上的接合线，它们公开了以下内容：接合线在温度121℃、相对湿度100％的被称为PCT(Pressure Cooker Test：高压蒸煮测试)的加速评价试验中呈现良好的高温高湿寿命。
[0005]此外，关于制造Al接合线时的热处理条件，专利文献1中没有公开热处理的条件，专利文献2中公开了在到达最终线材直径之前的线径下根据需要实施热处理，以及以最终线径在200～300℃的温度范围实施1小时的热处理。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特开昭61－032444号公报
[0009]专利文献2：日本特开2014－224283号公报

技术实现思路

[0010]专利技术要解决的技术问题
[0011]对于功率器件中使用的接合线，在满足楔接合性、导电性、耐热性等基本特性的基础上，要求达成良好的高温高湿寿命。
[0012]近年来，在最尖端的功率器件所使用的Al接合线中，对高温高湿寿命的要求逐渐严格。尤其是对适于下一代车载的功率器件使用的Al接合线，预见了要求在意识到更高温环境下的工作的加速评价条件即温度150℃、85％RH(Relative Humidity:相对湿度)的被称为HAST(Highly Accelerated Stress Test：高加速压力测试)的加速评价试验中高温高
湿寿命的改善。本专利技术的专利技术人们从上述将来的对高温高湿寿命的要求逐渐提高的情况出发，以温度150℃、85％RH的加速评价条件，执行了对接合部不施加偏置电压的非偏压HAST(unbiased－HAST)(下面也称为uHAST)试验。例如，在使用由纯度99.99质量％以上的Al构成的Al接合线的情况下，在未达到小于2000小时时高温高湿寿命显著降低，并不能满足适于下一代车载的功率器件所要求的性能。这是因为腐蚀在整个接合线中发展，作为腐蚀生成物产生比Al电阻更高的Al氧化物、Al氢氧化物，导致接合线的电阻上升。uHAST比PCT试验温度更高，会使上述的腐蚀生成物的形成速度加速，uHAST中的高温高湿寿命要求PCT的2倍以上的寿命，因此，预见了要求在意识到更高温环境下的工作的uHAST中高温高湿寿命的改善。
[0013]仅通过添加元素的效果来改善uHAST中的高温高湿寿命是难以实现的。例如，即使是前述的专利文献1及2公开的、含有一种以上贵金属元素的Al接合线，uHAST中的高温高湿寿命也不充分，不能充分地得到适于下一代车载的功率器件所要求的高温高湿寿命。
[0014]本专利技术的目的在于，提供一种在对适于下一代车载的功率器件所要求的高温高湿环境中，呈现良好的高温高湿寿命的Al接合线。
[0015]用于解决技术问题的技术手段
[0016]本专利技术的专利技术人针对上述技术问题进行深入研究，最终发现包含Pd、Pt的一种以上总计3质量ppm以上500质量ppm以下，并且在平行于该线轴向的截面中，相对于线轴向的角度差为15度以下的＜100＞晶体取向的取向比例为特定范围的Al接合线能够解决上述技术问题，基于上述见解进一步反复研究从而完成了本专利技术。
[0017]即，本专利技术包含以下的内容。
[0018][1]一种半导体装置用Al接合线，是包含Pd、Pt的一种以上总计3质量ppm以上500质量ppm以下的半导体装置用Al接合线，对包含所述接合线的线轴且平行于线轴向的截面的晶体取向进行测定的结果，相对于线轴向的角度差为15度以下的＜100＞晶体取向的取向比例为30％以上90％以下。
[0019][2]如[1]所述的半导体装置用Al接合线，抗拉强度为25MPa以上85MPa以下。
[0020][3]如[1]或[2]所述的半导体装置用Al接合线，还包含Si、Au、Ag的一种以上总计3质量ppm以上10000质量ppm以下。
[0021][4]如[1]～[3]的任一项所述的半导体装置用Al接合线，还包含Fe、Mg的一种以上总计3质量ppm以上700质量ppm以下。
[0022][5]如[1]～[4]的任一项所述的半导体装置用Al接合线，Al的含量为98质量％以上。
[0023][6]如[1]～[5]的任一项所述的半导体装置用Al接合线，剩余部分由Al及不可避免的杂质构成。
[0024][7]一种半导体装置，包含[1]～[6]的任一项所述的半导体装置用Al接合线。
[0025]专利技术效果
[0026]根据本专利技术，能够提供一种在适于下一代车载的功率器件所要求的高温高湿环境中，呈现良好的高温高湿寿命的Al接合线。
[0027]本专利技术还能够进一步提高形成长跨度的线弧时的线弧直进性、楔接合部的剪切强度等特性。
附图说明
[0028]图1是用于说明针对Al接合线测定＜100＞晶体取向的取向比例时的测定对象面(检查面)的概要图。
具体实施方式
[0029]下面，根据其优选的实施方式详细地说明本专利技术。其中，本专利技术并不限定于下述实施方式及例示物，可以在不脱离本专利技术的权利要求的范围及其均等范围的范围中任意地变更实施。
[0030][半导体装置用Al接合线][0031]本专利技术的半导体装置用Al接合线，是包含Pd、Pt的一种以上总计3质量ppm以上500质量ppm以下的半导体装置用Al接合线，其特征在于，对包含该接合线的线轴且平行于线轴向的截面的晶体取向进行测定的结果，相对于线轴向的角度差为15度以下的＜100＞晶体取向的取向比例为30％以上90％以下。
[0032]如前所述，对于最尖端的功率器件、尤其是适于下一代车载的功率器件中本文档来自技高网...

【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Al接合线，是包含Pd、Pt的一种以上总计3质量ppm以上500质量ppm以下的半导体装置用Al接合线，对包含所述接合线的线轴且平行于线轴向的截面的晶体取向进行测定的结果，相对于线轴向的角度差为15度以下的＜100＞晶体取向的取向比例为30％以上90％以下。2.根据权利要求1所述的半导体装置用Al接合线，抗拉强度为25MPa以上85MPa以下。3.根据权利要求1或2所述的半导体装置用Al接合线，还包含Si、Au、Ag的一种以...

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