【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体装置用接合线。进而，涉及包括该接合线的半导体装置。
技术介绍
1、在半导体装置中，通过接合线将形成于半导体芯片上的电极与引线框或基板上的电极之间进行连接。接合线的连接方法一般为超声波并用热压接方式，可使用通用接合装置、将接合线通过其内部而用于连接的毛细管夹具等。连接工艺通过与半导体芯片上的电极进行第一次接合，接着在形成环路后，将线部与引线框或基板上的外部电极进行第二次接合而完成。第一次接合是利用电弧热输入将线前端加热熔融，通过表面张力形成无空气焊球(fab：free air ball；以下，也简称为“球”、“fab”。)后，将该球部与半导体芯片上的电极进行压接接合(以下，称为“球接合”)。另外，第二次接合不形成球，而是通过施加超声波、载荷而将线部压接接合于外部电极上(以下，称为“楔接合”)。
2、至今为止，接合线的材料以金(au)为主流，但以lsi用途为中心，向铜(cu)的替代正在推进(例如，专利文献1～3)，另外，以近年来的电动汽车、混合动力汽车的普及为背景而在车载用设备用途中，以及在空调、太阳能发电系统等大功率设备中的功率设备(功率半导体装置)用途中，由于热导率及熔断电流高，因此有望转向由高效率且可靠性高的cu的替代。
3、cu与au相比具有容易氧化的缺点，作为防止cu接合线的表面氧化的方法，提出了用pd、ni等金属被覆cu芯材的表面的结构(专利文献4)。另外，还提出了通过用pd被覆cu芯材的表面，进而在cu芯材中添加pd、pt，由此改善第一接合部的接合可靠性的pd被覆cu接合线(
4、在先技术文献
5、专利文献
6、专利文献1：日本国特开昭61-48543号公报
7、专利文献2：日本国特表2018-503743号公报
8、专利文献3：国际公开第2017/221770号
9、专利文献4：日本国特开2005-167020号公报
10、专利文献5：国际公开第2017/013796号
技术实现思路
1、专利技术要解决的技术问题
2、车载用设备或功率设备在工作时与一般的电子设备相比，有暴露于更高温的倾向，关于所使用的接合线，要求在严酷的高温环境下呈现良好的接合可靠性。
3、本专利技术人以车载用器件等要求的特性为基础实施了评价，发现在现有的具有pd被覆层的cu接合线中，在线的连接工序中pd被覆层部分剥离而芯材的cu露出，被覆pd部与露出cu部的接触区域在高温环境下暴露于包含从密封树脂产生的氧或水蒸气、硫化物类排气的环境，由此产生cu的局部腐蚀、即电化学腐蚀，有时不能充分地得到第二接合部的接合可靠性。另一方面，关于不具有pd被覆层的裸cu接合线，虽然不会产生电化学符合，但fab形状不良，进而第一接合部的压接形状差，对高密度安装所要求的窄间距连接的应对不充分。
4、如上所述，期望开发带来良好的fab形状，并且抑制高温环境下的电化学腐蚀而带来良好的第二接合部的接合可靠性的cu系的接合线。在这方面，车载用设备等所要求的特性越来越严苛，要求在更高温下的动作保证。在评价高温环境下的接合线的接合可靠性时，设想严酷的高温环境，进行暴露于温度175℃的环境中的高温放置试验(htsl：hightemperature storage life test)的情况较多，但本专利技术人设想更严酷的高温环境而进行温度200℃下的htsl。其结果，发现即使是在温度175℃下呈现良好的第二接合部的接合可靠性的接合线，在温度200℃下也有第二接合部的接合可靠性受损的倾向。另外，确认了该倾向随着接合线的线径变粗而变得显著。在此，由于随着线的线径变粗而第二接合部的接合可靠性的恶化变得显著的情况无法仅基于电化学腐蚀的不良模式进行说明，因此还发现在温度200℃这样的严酷的高温环境下，除了电化学腐蚀的不良模式之外，其他不良模式也显现、显著化。
5、本专利技术提供一种新型的cu接合线，其带来良好的fab形状，并且在严酷的高温环境下也带来良好的第二接合部的接合可靠性。
6、用于解决技术问题的技术手段
7、本专利技术人针对上述课题进行深入研究，结果发现通过具有以下构成能够解决上述课题，从而完成了本专利技术。
8、即，本专利技术包括以下内容。
9、[1]一种半导体装置用接合线，其是包括由cu或cu合金构成的芯材以及在该芯材的表面形成的含有cu以外的导电性金属的被覆层的半导体装置用接合线，
10、该被覆层在被覆层的厚度方向上，在芯材侧具有以pd为主要成分的区域，并且在将该被覆层的厚度设为d(nm)时，在距线表面深度0.5d的范围内具有含有ni和pd的区域；
11、该被覆层的厚度d为10nm以上130nm以下；
12、相对于线整体的ni的浓度cni(质量％)和pd的浓度cpd(质量％)之比cni/cpd为0.02以上0.7以下；
13、在线的深度方向的浓度分布中表示ni的最大浓度的位置在距线表面深度0.5d的范围内，且该ni的最大浓度为10原子％以上；
14、所述半导体装置用接合线满足以下条件(i)、(ii)的至少一方，
15、(i)in相对于线整体的浓度为1质量ppm以上100质量ppm以下，
16、(ii)ag相对于线整体的浓度为1质量ppm以上500质量ppm以下。
17、[2]如[1]所记载的接合线，被覆层在被覆层的厚度方向上，在线表面侧含有au。
18、[3]如[1]或[2]所记载的接合线，pd、ni、au相对于线整体的合计浓度cm(质量％)和pd的浓度cpd(质量％)之比cpd/cm为0.5以上。
19、[4]如[1]～[3]的任意一项所记载的接合线，在线的深度方向的浓度分布中pd的最大浓度为80原子％以上。
20、[5]如[1]～[4]的任意一项所记载的接合线，线的深度方向的浓度分布是从线的表面通过ar溅射法在深度方向上向下挖，并在以下<条件>下通过俄歇电子能谱法(aes)进行测定而得到的，
21、<条件>以线的宽度的中心成为测定面的宽度的中心的方式进行定位，并且测定面的宽度为线直径的5％以上15％以下，测定面的长度为测定面的宽度的5倍。
22、[6]如[1]～[5]的任意一项所记载的接合线，
23、在使用线形成无空气焊球(fab：free air ball)时，在对与该fab的压接接合方向垂直的截面的晶体取向进行测定的结果中，相对于压接接合方向角度差为15度以下的<100>晶体取向的比例为30％以上。
24、[7]如[6]所记载的接合线，相对于压接接合方向角度差为15度以下的<100>晶体取向的比例为50％以上。
25、[8]如[1]～[7]的任意一项所记载的接合线，含有从由b、p以及mg构成的组中选择的一种以上的元素本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半导体装置用接合线，其是包括由Cu或Cu合金构成的芯材以及在该芯材的表面形成的含有Cu以外的导电性金属的被覆层的半导体装置用接合线，
2.如权利要求1所述的接合线，
3.如权利要求1或2所述的接合线，
4.如权利要求1至3的任意一项所述的接合线，
5.如权利要求1至4的任意一项所述的接合线，
6.如权利要求1至5的任意一项所述的接合线，
7.如权利要求6所述的接合线，
8.如权利要求1至7的任意一项所述的接合线，
9.如权利要求1至8的任意一项所述的接合线，
10.如权利要求1至9的任意一项所述的接合线，
11.一种半导体装置，
【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，其是包括由cu或cu合金构成的芯材以及在该芯材的表面形成的含有cu以外的导电性金属的被覆层的半导体装置用接合线，
2.如权利要求1所述的接合线，
3.如权利要求1或2所述的接合线，
4.如权利要求1至3的任意一项所述的接合线，
5.如权利要求1至4的任意一...
【专利技术属性】
技术研发人员：小田大造，江藤基稀，山田隆，榛原照男，大石良，
申请(专利权)人：日铁新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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