[发明专利]半导体用导线及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于固态器件的连接线的制造方法。特别是，这种连接线由银棒和银棒表面的涂金层构成，其中，在这两种金属之间形成由熔融金和银(固溶体)产生的合金层。

技术背景

由于银具有良好的导热性和导电性，一般用在固态器件上的连接线完全由铜制造是很理想的。然而，由于银具有较差的耐用性和较差的耐化学腐蚀和抗氧化性，银质连接线会降低半导体的使用寿命。因此，银不适合制造固态器件的连接线。

现在，为了解决这些问题，固态器件上的连接线完全由金制造。然而，金价格昂贵，以致提高了半导体的制造成本，并且金对于提高对于连接线必不可少的抗拉强度、导电性和导热性具有固有的局限性。虽然在耐用性和抗化学腐蚀和抗氧化性方面金优于银，但金的热/电传导性比银差。因此，金不能可靠地用作固态器件上的最佳连接线。

韩国专利申请93-21794公开了一种将薄金层附着在银导线表面的传统方法。在这种方法中，金棒被轧成0.5mm厚，直径为3.5mm的金箔。然后将金箔包覆在银棒表面，银棒消除了气泡，并被加热到700℃-800℃。通过把包有金箔的银棒再加热到500℃-600℃，银棒和金箔的每个接触面通过扩散连接而相互粘在一起。

然而，所得到的这种包有金箔的银棒仅能用来制造零件。因为这种普通方法利用了银和金接触处的扩散，因此最好将加热温度提高到金的熔点1063℃。然而，由于银的熔点是960℃，如果加热温度提高到1063℃，银棒的形状就会变形。

韩国专利申请99-17837公开了另一种常规方法，这种方法用于零件的生产过程，使金箔与银导线的表面部分接触。根据这种方法，金箔包覆住向内开有凹槽的银棒，将金导线插入凹槽，然后发生扩散。然而，这种方法不能用于半导体的连接线，只能用于在零件表面包覆金层。

根据所公开的这种常规方法，相互接触面的粘合强度非常弱，以致于它不能提供足够的粘合强度以用作固态器件中的细微导线。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种简单方便的、可应用于固态器件制造过程的连接线制造方法。根据该方法，连接线可以更加便宜，并且耐用性和抗化学腐蚀和抗氧化能力更强。而且，根据本发明制造的连接线可以满足对于固态器件领域必不可少的导热性、导电性、电阻率和抗拉强度等的要求。此外，它能够为细微导线提供足够的粘合强度。

本方法包括以下步骤：将特定长度的银棒垂直放置在铸模中央；把带有银棒的铸模插入电加热炉；加热铸模使银棒表面处于半熔融或预热状态；把熔融的金注入铸模中以包覆银棒；在电加热炉中冷却银棒，同时熔融的金渗入银棒；在退火炉中退火已冷却的银棒；从铸模中取出后，拉伸已退火的银棒。

银和包覆银棒的金的体积比的范围在0.1到10之间。然而，优选的是，银对金的体积比为2，3，4或5。

使银棒表面处于半熔融状态的条件为：720℃-820℃的加热温度，20分钟到6个小时的加热时间，以及真空电加热炉。退火条件是300℃-450℃和2-3个小时。熔融金渗透的银棒拉伸而成的导线的直径是0.016-0.070mm，这个直径范围对于固态器件中的连接线最适合。

此外，根据本发明可以制造直径小于纯金连接线的临界直径0.018mm的直径为0.016mm的导线，这是因为，这种制造方法可以将导线拉伸到0.01mm的直径，这是已知商业化的制造工艺中的最小直径。因此，本发明可以用在由于芯片变得更小而需要更细连接线的半导体制造领域。

根据本发明制造的导线包括：处于导线中心的银棒；通过熔融金渗透入银棒一定深度而生成的银金合金层；以及覆盖在合金层表面、具有耐用性和抗化学腐蚀和抗氧化性的金层。

外部金层所包覆的中心银棒可以是矩形、正方形、圆形或者半圆形的棒。并且，优选的是，银棒具有两个以上的突出，以增加金层和银棒之间的接触面积。

根据本发明的导线制造方法，可以更便利地制造导线，可以解决金在可靠性和价格方面的限制，解决银在耐用性和抗化学腐蚀和抗氧化性方面的限制，满足耐用性和抗化学腐蚀和抗氧化性的标准。此外，根据本发明方法制造的导线具有半导体领域需要的非常好的电阻率和抗拉强度，并具有良好的导热性和导电性。并且，导线的连接合金层具有足够的粘合强度，从而可以制造远细于现在所用导线的极微细导线。

附图说明

附图帮助更好地理解本发明，并构成说明书的一部分，附图显示了本发明的优选实施例，并和说明书一起解释本发明的原理。

附图中：