[发明专利]半导体装置用接合线

说明书

一种半导体装置用接合线，其适于确保较高的接合可靠性、并且具有优异的耐劈刀磨损性和表面缺陷耐受性，还满足球形成性、楔接合性等综合性能的车载用器件用接合线，具有Cu合金芯材、被形成在上述Cu合金芯材的表面的Pd被覆层、以及被形成在上述Pd被覆层的表面的Cu表面层，该半导体装置用接合线的特征在于，含有Ni，Ni相对于线整体的浓度为0.1～1.2wt.％，上述Pd被覆层的厚度为0.015～0.150μm，上述Cu表面层的厚度为0.0005～0.0070μm。

技术领域

本发明涉及用于对半导体元件上的电极和外部导线等电路布线基板的布线进行连接的半导体装置用接合线。

背景技术

当前，作为对半导体元件上的电极与外部导线之间进行接合的半导体装置用接合线(以下，也称为“接合线”)，主要使用线径15～50μm左右的细线。接合线的接合方法一般是超声波并用热压接方式，使用通用接合装置、以及作为使接合线穿过其内部从而用于进行连接的夹具的劈刀(capillary)。接合线的接合工艺如下：利用电弧热量输入将线前端加热熔融，并利用表面张力形成球后，将该球部压着接合(以下，称为“球接合”)于在150～300℃的范围内加热了的半导体元件的电极上，接下来，在形成了线弧(loop)后，将线部压着接合(以下，称为“楔接合”)在外部导线侧的电极上，从而完成。对应作为接合线的接合对象的半导体元件上的电极，主要使用在Si基板上成膜有以Al为主体的合金的电极构造，对于外部导线侧的电极，主要使用施加有镀Ag或镀Pd的电极构造。

Au因为耐氧化性优异、且能得到良好的接合性，所以接合线的材料一直主要使用Au。但是，承受近年来的Au价格的高涨，从而要求更廉价且高功能的接合线的开发。对于该要求，发挥Cu廉价且电导率高的优点，从而提出了使用Cu的接合线。关于使用Cu的接合线，提出了使用了高纯度Cu(纯度：99.99wt.％以上)的接合线(例如，专利文献1)。使用了高纯度Cu的Cu接合线尽管存在具有优异的导电性等优点，可是存在接合性会由于表面氧化而逊色的、与Au接合线相比高温高湿环境下的球接合部的寿命(以下，称为“接合可靠性”)逊色等问题。作为解决上述那样的问题的方法，提出了将Cu合金芯材的表面用Pd被覆的接合线(以下，成为“Pd被覆Cu接合线”)(例如，专利文献2、专利文献3)。Pd被覆Cu接合线通过用耐氧化性优异的Pd被覆Cu合金芯材，从而实现优异的接合性、并且改善了高温高湿环境下的接合可靠性这一点是特征。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭61－48543号公报

专利文献2：日本特开2005－167020号公报

专利文献3：日本特开2012－36490号公报

发明内容

发明要解决的课题

Pd被覆Cu接合线主要在LSI用途中被实用化。今后，在要求进一步严格的性能的车载用器件中，也要求从Au接合线向Pd被覆Cu接合线的代替。

车载用器件与一般的电子设备相比，要求高温高湿环境下的长时间的动作性能。在使用以往的Pd被覆Cu接合线的情况下，难以满足车载用器件所要求的接合可靠性的基准。因此，在将Pd被覆Cu接合线向车载用器件应用时，需要进一步改善高温高湿环境下的接合可靠性。

此外，由于电动汽车或混合动力汽车的高功能化、多功能化，车载用器件的高密度安装化得到了发展。当安装进行了高密度化时，所使用的接合线的线径会变细，因此，要求对应伴随细线化的新问题。具体而言，是耐劈刀磨损性和表面缺陷耐受性。

劈刀磨损是在接合线的接合时在接合线与劈刀的接触部处劈刀发生磨损的现象。劈刀一般使用顶端的孔的形状为圆形的劈刀，但是，由于磨损，导致孔的形状变成椭圆形。当劈刀的孔的形状变成椭圆形时，变得容易发生球形成不良。尤其是，存在接合线越进一步细线化则球形成性变得越不稳定的倾向，要求耐劈刀磨损性的改善。