[发明专利]球焊用贵金属被覆银线及其制造方法、及使用球焊用贵金属被覆银线的半导体装置及其制造方法

说明书

本发明的目的在于提供一种贵金属被覆银接合线，其在以接合线将半导体芯片的电极与引线框架等的电极连接的半导体装置中，即使在汽车等严苛的高温高湿条件下亦可抑制接合界面的腐蚀，而避免发生导电不良。本发明的球焊用的贵金属被覆银线，是在由纯银或银合金所构成的芯材上具备贵金属被覆层的贵金属被覆银线，其特征为：线材包含至少1种硫族元素，贵金属被覆层的至少1层为钯层，钯相对于线材整体的含量为0.01质量％以上5.0质量％以下，且硫族元素相对于线材整体的含量为0.1质量ppm以上100质量ppm以下。

技术领域

本发明是关于一种在以接合线将半导体装置内的半导体芯片的电极与引线框架等的电极连接的半导体装置中，较佳的球焊用贵金属被覆银线及其制造方法、及使用所述线材的半导体装置及其制造方法。

背景技术

以往，作为将半导体装置内的半导体芯片的电极与外部引线等连接的球焊线材，是使用金线、铜线、被覆铜线、及银线。通过放电使球焊线材其线材的一端熔融，并利用表面张力变成球形而凝固。凝固的球体称为焊球(FAB；free air ball)，通过超音波并用热压接合法与半导体芯片的电极连接，另一端则与印刷基板或引线框架等的电极连接。接着，连接的接合线被树脂密封而成为半导体装置。

以往的接合线的金线的材料成本高，铜线或被覆铜线则具有材料坚硬而对半导体芯片造成损伤的课题。又，银线虽成本低且柔软而适合作为接合线，但纯银线在大气中长期放置则表面硫化，银合金线因于纯银中使钯或金合金化而会发生电阻率变高这样的问题。

于是，为了解决上述课题，考虑在银线的表面被覆钯等铂族金属的被覆银接合线。然而，被覆银接合线虽解决接合线表面硫化的问题，但要在汽车等高温高湿的严苛环境下使用，相较于金线仍无法满足接合可靠度。

例如，日本特开2013-033811号公报(下述专利文献1)中提出一种钯被覆银接合线。所述公报的第四图(a)及(b)的显微镜影像显示了FAB表面无钯层溶解残留部分的正球状焊球。所述公报的权利要求第1项中记载了“一种球焊线材，其是用以通过球焊法将半导体组件的电极(a)与电路配线基板的导体配线(c)连接的接合线(W)，其特征为：在由Ag所构成的芯材(1)外周面形成Pt或Pd的被覆层(2)，并使所述被覆层(2)的剖面积(At)与所述线材(W)的剖面积(A)的比值(At/A×100)为0.1-0.6％”。

再者，所述公报的第0021段中记载了“制作FAB时，在线材前端部与放电棒g之间放电以使线材前端熔融时，熔点高于Ag的Au、Pt或Pd堆积于FAB表面，故FAB(焊球b)表面形成Au、Pt或Pd的高浓度层，在所述图(b)中接下来的第一次(1st)接合时，有助于与电极a的接合界面的高可靠度化”。然而，Pt或Pd的被覆层会熔入FAB内部，因此即使添加至芯材的Au、Pt或Pd堆积于FAB表面而形成高浓度层，所述高浓度层亦无法确保高温高湿下接合界面的长期可靠度。

于是，有人提出日本特开2016-115875号公报(下述专利文献2)。所述公报的权利要求第4项中揭示了“一种半导体装置用接合线，其特征为：所述被覆层的最表面具有包含15-50at.％的Au的含Au区域，所述含Au区域的厚度为0.001-0.050μm”…(中略)…“其特征为包含芯材与形成于所述芯材表面的被覆层；所述芯材包含总计0.1-3.0at.％的Ga、In及Sn的1种以上，剩余部分由Ag及不可避免的杂质所构成；所述被覆层包含Pd及Pt的1种以上、或Pd及Pt的1种以上与Ag，剩余部分由不可避免的杂质所构成；所述被覆层的厚度为0.005-0.070μm”。然而，若于芯材中添加Ga、In及Sn，则发生接合线本身的电阻率上升的问题，而无法满足作为钯被覆银接合线。

[先前技术文献]

[专利文献]：

[专利文献1]日本特开2013-033811号公报；

[专利文献2]日本特开2016-115875号公报。

发明内容