[发明专利]金覆盖银接合线和其制造方法及半导体装置和其制造方法

说明书

本发明提供能够抑制基于球压缩部间的离子迁移的短路等的金覆盖银接合线。金覆盖银接合线1具有包含银作为主要成分的芯材2、和设置于芯材2的表面且包含金作为主要成分的覆盖层3。金覆盖银接合线1相对于引线的整体量，以2质量％～7质量％的范围包含金，并且以1质量ppm～80质量ppm的范围包含选自硫、硒及碲中的至少1种硫族元素。

技术领域

本发明涉及金覆盖银接合线和其制造方法及使用了该引线的半导体装置和其制造方法。

背景技术

半导体芯片的电极与引线框或电路基板等电路基材的外部电极通过例如引线接合而连接。就引线接合而言，一般通过例如被称为球接合的方式将接合线的一端与半导体芯片的电极接合(第1接合)，通过被称为楔形接合的方式将接合线的另一端与电路基材的外部电极接合(第2接合)。在球接合中，通过放电等使接合线的一端熔融，通过表面张力等凝固成球形状而形成球。凝固后的球被称为无空气球(Free Air Ball：FAB)，通过超声波并用热压接接合法等与半导体芯片的电极连接。

对于接合线，可使用金线、银线、铜线、铝线等金属线、另外在它们上覆盖有其他金属的覆盖线等。半导体装置通过将利用引线接合而连接的半导体芯片及电路基材进行树脂密封而构成，例如已知有内置存储芯片的半导体存储装置等。在这样的半导体装置中，例如为了谋求装置的小型化、存储容量的高容量化那样的高性能化、高功能化等，元件的形成密度或布线密度的高密度化取得进展，伴随于此可谋求半导体芯片的电极的形成间距的窄间距化。若电极间被窄间距化，则在将接合线的一端进行球接合而得到的球压缩部中，在邻接的球压缩部间产生离子迁移，变得容易产生在电极间产生短路的现象(离子迁移)。

离子迁移成为损害集成电路的可靠性或健全性的主要原因。作为离子迁移的形态，有在一般被称为枝晶的基板表层的并列的电极间金属以树枝状析出的状态、或以被称为CAF(Conductive Anodic Filament，导电性阳极细丝物)的基板内层为主在玻璃纤维与环氧树脂的边界析出有从阳极溶出的金属离子的状态。在半导体装置中所担心的离子迁移的形态为枝晶。在半导体装置中，有时在半导体芯片或基材与环氧树脂的边界中产生间隙，从环氧树脂渗透的水分与施加于被绝缘的芯片上的电极间的电场起作用，产生阳极的金属的电离，金属离子在球压缩部间移动后在阴极被还原而析出。由于该现象在施加有电场的期间连续地产生，所以因以树枝状析出的金属不久到达阳极而引起绝缘劣化或短路。

已知离子迁移的易引起性根据导体金属的种类、施加于电极间的电场强度等的不同而不同。关于导体金属，一般以银(Ag)→铜(Cu)→铅(Pb)→锡(Sn)→锌(Zn)→金(Au)的顺序而容易产生。例如，离子迁移在使用了金接合线的球压缩部间难以产生，另一方面，在使用了银接合线的球压缩部间容易产生。银接合线比金接合线廉价，与此相对，耐久性、导电性同等，另外，由于与铜接合线相比变形能力高且容易吸收应力，所以由热应力引起的裂纹等断裂耐性优异。但是，另一方面，银接合线如上所述基于电极间的窄间距化等而变得容易产生离子迁移。另外，电场强度根据施加于电极间的电压和电极间距离来决定，随着电场强度变高而变得容易引起离子迁移。近年来，半导体装置耗电的下降被推进，存在所施加的电压变低的倾向，另一方面，由于预测随着窄间距化进展而电场强度变得越来越高，所以强烈要求其抑制。但是，为了抑制银的离子迁移，已知有将金或钯合金化的方法，但银合金线通过使钯或金与纯银合金化而产生电阻变高的问题。

于是，关于银接合线，还提出了在银芯材的表面形成金或金合金的覆盖层。但是，虽然覆盖层中的金作为银的因电场施加或水分引起的电离的抑制材料发挥功能，但是仅形成覆盖层时无法有效地抑制离子迁移。即，在使金覆盖银接合线的一端熔融而形成球时，覆盖层中的金进入熔融后的银芯材中，通过在该状态下凝固，FAB的表面中的银的露出量增加。在将这样的FAB与电极接合的情况下，由于较多存在于球压缩部的表面的银引起离子迁移，所以无法有效地抑制球压缩部间的绝缘劣化或短路。