[发明专利]钯覆盖铜接合线、钯覆盖铜接合线的制造方法、及使用了其的引线接合结构、半导体装置以及其制造方法

说明书

本发明实施方式的Pd覆盖Cu接合线具有1.0～4.0质量％的Pd、及合计为50质量ppm以下的S族元素(5.0～12.0质量ppm的S、5.0～20.0质量ppm的Se、或15.0～50质量ppm的Te)。该引线截面的晶体面中的100取向比率为15％以上，并且111取向比率为50％以下。在该引线上形成无空气球而对前端部分进行分析时，在其表面观测到Pd富集区域。

技术领域

本发明涉及适于半导体元件的电极与外部电极的球焊的钯覆盖铜接合线、其制造方法、及使用了其的引线接合结构、半导体装置以及其制造方法。

背景技术

一般而言，半导体元件的电极与半导体用电路布线基板上的外部电极通过引线接合来连接。引线接合具有与半导体元件的电极连接的一端和与外部电极连接的另一端。一端与半导体元件的电极通过被称为球接合的方式而接合(第一接合)，另一端与外部电极通过被称为楔形接合的方式而接合(第二接合)。

在球接合中，在接合线的前端形成熔融球，通过该熔融球将接合线连接于例如半导体元件上的铝电极表面。

在熔融球的形成中，首先，将接合线的前端设定为铅直方向，通过放电结球(EFO)方式在与放电焊枪之间形成电弧放电。通过该放电电流，接合线的前端被加热而熔融。熔融金属通过其表面张力在引线中传递而上升，在引线前端形成真球状的熔融球。其凝固而形成无空气球(FAB)。通过在一边将半导体元件的电极加热至140～300℃左右一边施加超声波的状态下在电极上压接无空气球，从而接合线的一端被接合于铝电极上。

在引线接合中，使用了线径为10～30μm左右的金线，但由于金非常高价，因此在一部分可代替的部位使用了铜线。但是，铜线容易氧化，为了防止氧化，变得使用在表面覆盖有钯的钯覆盖铜引线。

然而，就钯覆盖铜引线而言，例如存在因球表面的氧化而引起的与铝电极的接合稳定性和环路稳定性的兼顾的课题。针对该课题，例如提出了使铜的芯材中含有硫的钯覆盖铜引线(例如参照专利文献1)。

钯覆盖铜引线虽然存在铜自身所具有的引线或无空气球的氧化的问题、和容易因覆盖而受损的特性改良的问题，但比金廉价。因此，钯覆盖铜引线在个人计算机和其周边设备、通信用设备等民生设备等比较温和的条件下的使用中急速地普及。进而，近年来，钯覆盖铜引线的改良取得进展，关于车载用设备等在严酷的条件下使用的接合线，向钯覆盖铜引线的过渡也取得进展。因此，对于钯覆盖铜引线，为了适于车载用设备，变得要求可耐受极其严酷并且变化剧烈的条件。具体而言，要求可耐受从热带地方或沙漠等高温、高湿的地域至寒冷地、另外从山岳地域至临海地域的宽幅的自然环境或其变化，进而可耐受因道路事件或交通事件而产生的冲击或振动。进而，近年来，不仅研究了搭载于汽车的发动机室内而且还研究了在搭载于飞机中的半导体制品中的应用。因此，关于接合可靠性，至于要求满足可耐受从民生用途的比较温和的条件至严酷的条件下的使用为止的比以往高的水平的可靠性的要求的钯覆盖铜接合线。

在满足这样的高可靠性的要求的钯覆盖铜引线的开发的过程中，进行了通过在无空气球表面形成钯浓度高的合金层或富集层来提高接合寿命的尝试(例如参照专利文献2、3)。

此外，出于提高球部的形成性、接合性等目的，还进行了球接合部附近处的组成的调节(例如参照专利文献4)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-156307号公报

专利文献2：国际公开2016/189758号

专利文献3：日本特开2017-92078号公报

专利文献4：日本特开2011-146754号公报

发明内容

发明所要解决的课题