[发明专利]铜接合线

说明书

技术领域

本发明涉及具有高抗拉强度、伸长率，并且硬度小的新的铜接合线。

背景技术

一直以来，在将半导体元件的电极与外部引线连接的接合线中，使用了Au线或Al合金线。特别是，在树脂模类型的半导体元件中，从连接可靠性的观点出发，使用了φ0.025mm左右的Au线。此外，近年来，作为汽车用功率模块的接合线，使用了φ0.3mm左右的Al线。

Au线具有优异的导电性、耐蚀性、软质性，另一方面成本非常高。因此，提出了将铜(Cu)作为原材料的接合线。

专利文献1中已知通过电解精炼和区域熔炼法(zone melting法)而高纯度化成纯度99.999质量%以上的接合用铜细线。

专利文献2中显示了一种铜接合线，其使用反复纯化而使不可避免的杂质为10ppm以下的无氧铜，由包含选自由Ti、Zr、Hf、V、Cr、Mn和B所组成的组中的添加元素且其余部分为铜的铜合金构成，热轧、冷轧后，利用200～300℃、1～2秒的光亮热处理而制造成直径25μm。

专利文献3中显示了Hv为41.1～49.5的铜接合线，其使用反复纯化而使不可避免的杂质为10ppm以下的无氧铜，由包含选自由Mg、Ca、Be、Ge和Si所组成的组中的添加元素且其余部分为铜的铜合金构成，热轧、冷轧后，利用200～300℃、1～2秒的光亮热处理而制造成直径25μm。

专利文献4～7中显示了使用反复纯化而使不可避免的杂质为5ppm以下或10ppm以下的无氧铜，由包含选自由S、Se、Te、Ag所组成的组中的添加元素且其余部分为铜的铜合金构成，热轧、冷轧后，专利文献4中利用250～350℃、0.5～1.5秒的光亮热处理而制造成直径25μm的铜接合线，专利文献5中利用300～400℃、1～2秒的光亮热处理而制造成直径25μm的铜接合线，专利文献6中利用300～400℃、1～2秒的光亮热处理而制造成直径25μm的铜接合线，专利文献7中利用250～380℃、1.5秒的光亮热处理而制造成直径25μm的铜接合线。

专利文献8中显示了一种半导体集成电路元件配线用接合线，其在纯度99.99质量%以上且小于99.999质量%的铜芯材上以整体的30～70体积%被覆有99.999质量%以上的铜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭60-244054号公报

专利文献2：日本特开昭61－259558号公报

专利文献3：日本特开昭61-258463号公报

专利文献4：日本特开昭62-22469号公报

专利文献5：日本特开昭61-224443号公报

专利文献6：日本特开昭62-2645号公报

专利文献7：日本特开昭62-94969号公报

专利文献8：日本特开昭63-236338号公报

发明内容

发明要解决的课题

专利文献1中的由纯度99.99质量%水平的OFC构成的接合线由比Au硬的Cu构成，因此如果使用该接合线，例如，与半导体元件(作为一例，硅芯片)上设置的作为电极焊盘的铝焊盘接合，则对铝焊盘带来破坏。

为了减少对铝焊盘的破坏，如果对铝焊盘施加过剩的热能使得OFC进一步软质化，则由于接合线的硬度与接合线的伸长、抗拉强度处于消长的关系，因此虽然接合线的硬度减少，但同时接合线的伸长降低，此外，随着接合线的晶体组织(尺寸)粗大化，抗拉强度也降低。

即，如果接合线的伸长降低，则接合线本身的变形能力降低，因此有可能由于由线接合后树脂密封之后接合线与密封树脂材的热膨胀差所产生的应力而损害接合线与接合对象物之间的连接可靠性，并且有可能从线轴向接合部供给线时易于发生所谓线卷曲等卷曲行为，操作特性降低。

此外，另一方面，如果接合线的抗拉强度降低，则在进行接合的情况下，有时在接合时形成的熔融球的正上部(球颈部)的接合线发生强度降低，导致断裂。此外如果接合线的抗拉强度降低，则有可能在反复经受温度循环时，由于上述的接合线与密封树脂材的热膨胀差而导致接合线断裂。即，作为接合线的疲劳特性降低。