[发明专利]铜焊线

说明书

技术领域

本发明涉及将半导体元件的电极和基板的电极连接的铜焊线(bonding wire)。

背景技术

通常半导体元件上的电极与基板的电极的接线中所使用的焊线非常细，因此使用导电性良好、加工性优异的金属材料。尤其是从化学稳定性和大气中的操作容易性的角度考虑，以往使用金(Au)制的金焊线，但金焊线由于重量的99％以上为金，价格非常，因此期望使用更廉价的铜(Cu)制的铜焊线。

然而，对于铜焊线而言，向半导体元件的电极进行球焊接时为了形成球形度高的良好形状的无空气焊球(FAB：Free Air Ball)而必须在将属于可燃性气体的氢混合于氮气中而成的组合气体气氛下形成FAB，因此必须准备充分考虑了安全性的设施。

对此，为了即使将形成FAB时的气氛气体设为氮气的情况下也能形成良好形状的FAB，提出了Cl的含量为2质量ppm以下且含有2质量％以～7.5质量％的Au的铜焊线(例如，参照下述专利文献1)。

另一方面，球焊接中，在合成气体气氛下将形成于焊线前端的FAB按压于电极并压溃后赋予热能和振动能而进行1st接合，然而，伴随着近年的半导体元件的高密度化，电极的微间距化得到了发展，进而要求将使FAB按压于电极并压溃时形成的1st接合部的形状控制为圆形以防止与邻接的电极间的短路。但是，对于下述专利文献1的铜焊线，难以控制1st接合部的形状，存在难以应对微间距化这样的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-3745号公报

发明内容

本发明是考虑上述问题而进行的，其目的在于提供一种铜焊线，其即便将形成FAB时的气氛气体设为氮气的情况下也能够形成良好形状的FAB，并且可以使将FAB与电极接触并压溃时形成的1st接合部的形状成为良好的圆形。

为了解决上述课题，本发明的铜焊线的特征在于，金的含量为0.5质量％～5.0质量％，硫的含量为1质量ppm～15质量ppm，剩余部分为铜和不可避免的杂质。

上述的本发明的铜焊线中，通过含有0.5％以上的金，从而即使将形成FAB时的气氛设为仅为氮气，也能够得到球形度高的FAB，并且通过添加规定量的硫，从而能够使将FAB与电极接触而压溃时形成的1st接合部的形状成为良好的圆形，即便在电极间的距离较小的情况下，邻接的电极也不易短路。

其它的本发明的铜焊线的特征在于，金的含量为0.5质量％～5.0质量％，硫的含量为1质量ppm～15质量ppm，银的含量为25质量ppm以下，剩余部分为铜和不可避免的杂质。

其它的本发明的铜焊线的特征在于，金的含量为0.5质量％以上，硫的含量为1质量ppm～15质量ppm，进一步含有钯和铂中的至少一者，金、钯及铂的含量合计为5.0质量％以下，剩余部分为铜和不可避免的杂质。

本发明中，即便将形成FAB时的气氛气体设为氮气的情况下也可以形成良好的形状的FAB，并且能使将FAB与电极接触而压溃时形成的1st接合部的形状成为良好的圆形。

具体实施方式

以下，对本发明的一个实施方式进行说明。

本实施方式的铜焊线含有0.5质量％～5.0质量％的金和1质量ppm～15质量ppm的硫，剩余部分为铜和不可避免的杂质。应予说明，本实施方式的铜焊线的线径可以根据用途设为各种大小，例如，可设为10～50μm。

具体而言，通过添加金，从而即便在氮气含有率较高的气氛中进行球焊接时也能够形成球形度高的良好形状的FAB。对于由高纯度的铜构成的焊线而言，难以在氮气气氛中稳定地得到球形度高的FAB。但是，只要含有0.5质量％以上的金，则即便在氮气气氛下也能形成球形度高的FAB。

另外，对于由高纯度的铜构成的焊线而言，在高温高湿条件下进行的高度加速寿命试验(HAST：Highly Accelerated Temperature and Humidity Stress Test)中，1st接合部容易劣化，耐腐蚀性存在问题，但通过含有0.5质量％以上的金，1st接合部的耐腐蚀性得到提高。

另一方面，如果金的含量超过5.0质量％，则高价的金的使用量变多且焊线的电阻率也变高，但如果为5.0质量％以下，则金的含量低，可抑制焊线的制造成本，并且电阻率维持在适当范围。