[發明專利]鈀覆蓋銅接合線、鈀覆蓋銅接合線的制造方法、使用了其的半導體裝置及半導體裝置的制造方法

在審

• 申請號: 202080032952.5
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN113825849A
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 高田滿生;前田菜那子;松澤修;石川良;小林卓也
• 申請（專利權）人: 田中電子工業株式會社
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;C22F1/08;H01L21/60
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 白麗

本發明提供一種鈀覆蓋銅接合線，其具有以銅作為主要成分的芯材、和芯材上的鈀層，鈀相對于引線整體的濃度為1.0質量％～4.0質量％，引線的伸長率為2％以上最大伸長率εmax％以下的變化量時的加工硬化系數為0.20以下。

技術領域

本發明涉及適于半導體元件的電極與外部電極的球焊的鈀覆蓋銅接合線、其制造方法、使用了其的半導體裝置及半導體裝置的制造方法。

背景技術

一般而言，半導體元件的電極與半導體用電路布線基板上的外部電極通過引線接合來連接。在該引線接合中，通過被稱為球接合的方式使半導體元件的電極與接合線的一端被接合(第一接合)，通過被稱為楔形接合的方式，使接合線的另一端與外部電極接合(第二接合)。在球接合中，在接合線的前端形成熔融球，通過該熔融球將接合線連接于例如半導體元件上的鋁電極表面。

在熔融球的形成中，首先，將接合線的前端設定為鉛直方向并保持，通過放電結球(EFO)方式在引線前端與放電焊槍之間形成電弧放電，通過該放電電流對引線前端給予熱量輸入。通過該熱量輸入，接合線的前端被加熱而熔融。熔融金屬通過其表面張力在引線中上升，在引線前端形成真球狀的熔融球，通過凝固而形成無空氣球(FAB)。然后，通過在一邊將半導體元件的電極加熱至140～300℃左右一邊施加超聲波的狀態下在電極上壓接無空氣球，從而將接合線的一端接合于鋁電極上。

在引線接合中，使用了線徑為10～30μm左右的金線，但由于金非常高價，因此在一部分可代替的部位使用了銅線。但是，由于銅線存在容易氧化的問題，因此為了消除氧化的問題，變得使用在表面覆蓋有鈀的鈀覆蓋銅引線。

鈀覆蓋銅引線雖然存在銅自身所具有的引線或無空氣球的氧化的問題、和容易因覆蓋而受損的特性改良的問題，但由于比金廉價，因此在個人計算機和其周邊設備、通信用設備等民生設備等在比較溫和的條件下的使用中急速地普及。進而，近年來，鈀覆蓋銅引線的改良取得進展，關于車載用設備等在嚴酷的條件下使用的接合線，向鈀覆蓋銅引線的過渡也取得進展。

因此，對于鈀覆蓋銅引線，為了適于車載用設備，變得要求可耐受極其嚴酷并且變化劇烈的條件。具體而言，要求可耐受從熱帶地方或沙漠等高溫、高濕的地域至寒冷地、另外從山岳地域至臨海地域的寬幅的自然環境或其變化，進而可耐受因道路事件或交通事件而產生的沖擊或振動。進而，近年來，不僅研究了搭載于汽車的發動機室內而且還研究了在搭載于飛機中的半導體制品中的應用。因此，關于接合可靠性，達到要求滿足可耐受從民生用途的比較溫和的條件至嚴酷的條件下的使用為止的比以往高的水平的可靠性的要求的鈀覆蓋銅接合線。

在滿足這樣的高可靠性的要求的鈀覆蓋銅引線的開發的過程中，進行了將0.2％屈服強度、最大屈服強度及每單位截面積的伸長值調節為規定的范圍而提高覆蓋銅引線的接合性的嘗試(例如參照專利文獻1)。此外，出于提高170℃以上的高溫環境下的球接合部的接合可靠性的目的，還提出了使引線中含有規定量的Ni、Zn、Rh、In、Ir、Pt等元素而調節了以最大屈服強度/0.2％屈服強度表示的屈服強度比的鈀覆蓋銅引線(例如參照專利文獻2)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2009-140953號公報

專利文獻2：日本特開2017-5240號公報

發明內容

發明所要解決的課題

這里，近年來半導體元件的高集成化、高密度化顯著進行，伴隨于此，對引線接合的窄間距化、細線化、多管腳·長引線化等的要求變得嚴格。其中，窄間距化急劇加速，就現行的量產水平而言，實現了60μm間距，正在進行50μm間距的開發。進而，期待45μm、40μm等極窄間距的實用化。