[發明專利]鍵合銅線制造方法

有效

• 申請號: 200710113004.0
• 申請日: 2007-09-15
• 公開（公告）號: CN101386930A
• 公開（公告）日: 2009-03-18
• 發明（設計）人: 曹顏順;程壽明;高士龍;王超
• 申請（專利權）人: 山東華宏微電子材料科技有限公司
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;H01B1/02;H01L23/48;C22C1/02;B21B3/00;B21B37/16;B21C1/00;C22F1/08
• 代理公司: 德州市天科專利商標事務所
• 代理人: 房成星

技術領域

本發明涉及一種電子器件封裝引線材料。

背景技術

在半導體IC封裝中，芯片和引線框架(基板)的連接要靠引線來實現，這種引線材料通常按照焊接方法的不同，可以分為二種：一種是球焊用高純金線，另一種是超聲波楔形焊鋁線。前者焊接速度高，無方向性，可靠性好。因而樹脂封裝的半導體器件中95％是采用高純金線作引線。我國2006年用金線(直徑25μm)量為12.25噸，預計2007年為13.87噸，2008年15.4噸，2009年為16.9噸。即每年以10％的速度增長。金是貴金屬，金價不斷上漲，金線的制造成本隨之增加，它極大地影響著半導體器件制造成本。同時，用金線作引線，金線壓焊在硅片的鋁膜上，在金與鋁的界面上，由于AuAl₂等脆性化合物的生成并成長快，形成卡肯多爾空穴而脆化，使高溫長時間可靠性降低。另外，金線的耐熱性差，容易在金球上端斷裂。因此，為了降低引線的成本和緩解焊接表面在升溫過程中的變化，已經展開了用Al，Ag，Pd，Cu代替Au的研究。

現在，用銅代替金，銅與金相比，不僅制造成本低，而且導電性好(銅比金高30％)，強度高(銅比金高40％)，接觸電阻小，金屬間相生長慢，顯示出比其它材料更優良的性能。但是，用一般的銅代替作球焊線，由于銅比金硬，即使用5NCu，在焊接過程中也會使鋁膜下的Si片損壞。為了降低銅的硬度，須將含50-100ppm雜質的銅提純，使其雜質含量降到1ppm以下(6NCu，Cu％≥99.9999％)，但是，即是采用重電解的更高純度的銅(6NCu)，也由于其S含量較多，為0.6ppm，它對高純度銅的硬度和變形抗力產生大的影響，通過添加脫S元素后的區熔精煉得到的DHPCu，(S＜0.1ppm)這種銅具有低的硬度和低的再結晶溫度，此時銅線坯的硬度Hv在32-43之間，與金的硬度Hv(30-40)接近，用這種銅制成的線，高速球焊時避免了Si的損傷。但是這種純DHPCu，線，在30℃以下的室溫就會發生再結晶，其破斷力會隨存放時間而下降，延伸率會增加，性能改變，而且，在球焊時靠近銅球上端的晶粒易粗大，尺寸幾乎接近線徑，造成焊弧形狀穩定性不好。

發明內容

本發明的目的是：提供一種半導體器件鍵合銅線的制造方法，即以外購6NCu為原料，經過獨有的區域熔煉工藝得到超高純度銅，再添加微量元素并經特殊的加工方法制得新型的鍵合銅線，使之既能控制晶粒粗大，又能改善焊弧的性能。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：將6NCu，經脫S區熔精煉制得DHPCu錠。再加Be，Ge，In，Ag，Ca等元素之中的一個以上的成分配料，熔化、鑄錠，經軋制、退火，扒皮、拉伸加工、再退火，反復進行直到￠25μm，最后在保護氣氛下退火，制得本發明線材，所用原料組分：6Ncu99.9999-99.99999％、添加高純Be，Ge，In，Ag，Ca和La中的1種或2種以上，含量在0.00001-0.0001％之間。

其制備工藝：

1、區熔精煉：

以高純銅(6NCu)為原料，在高頻真空感應電爐中，熔煉出含(0.1-1ppm)La脫S元素鑄錠，放入自制的透明石英管中，抽真空保持1.3×10^-3Pa，再置于高頻線圈加熱，功率18-22kw頻率235-260kHz。熔融寬度30±10mm，熔融區移動速度為1.3-1.8mm/min，進行3次精煉，制得脫S區熔精煉DHPCu錠。

2、摻雜：

用區熔精煉純銅(DHPCu)摻加(0.1-1ppm)Be，Ge，In，Ag，Ca等元素之中的一個以上，在高頻真空感應爐熔化，鑄錠。

3、軋制：

按道次加工率7％-9％軋制到￠7.5mm，經350-450℃真空退火。

4、拉伸加工：

扒皮到￠7mm，進一步經90-99.5％的拉伸加工，350-450℃真空退火，反復進行直到￠25μm。

5、保護氣氛下退火處理：

最后在Ar氣保護下經250-400℃退火，達到所要求的性能，制成本發明線。

6、成品檢驗、包裝、入庫。