[发明专利]半导体装置用接合线

说明书

提供一种半导体装置用接合线，该接合线是在表面具有Pd被覆层的Cu接合线，改善了在高温高湿环境中的球接合部的接合可靠性，适合于车载用装置。一种半导体装置用接合线，具有Cu合金芯材、和形成于所述Cu合金芯材的表面的Pd被覆层，所述接合线包含Ge，相对于线整体，Ge的浓度为0.011质量％以上1.5质量％以下。由此，能够提高在高温高湿环境下的球接合部的接合寿命，改善接合可靠性。Pd被覆层的厚度优选为0.015～0.150μm。当接合线还含有分别为0.011～1.2质量％的Ni、Ir、Pt中的1种以上时，能够提高在175℃以上的高温环境中的球接合部可靠性。另外，当在Pd被覆层的表面进一步形成包含Au和Pd的合金表皮层时，楔接合性改善。

本申请是申请日为2015年9月17日、申请号为201580020010.4、发明名称为“半导体装置用接合线”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及为了将半导体元件上的电极和外部引线(lead)等的电路布线板的布线连接而被利用的半导体装置用接合线。

背景技术

现在，作为将半导体元件上的电极与外部引线之间接合的半导体装置用接合线(以下称为接合线)，主要使用线径15～50μm左右的细线。接合线的接合方法一般为并用超声波的热压接方式，可使用通用接合装置、将接合线通到其内部而用于连接的毛细管工具等。接合线的接合工艺通过下述过程来完成：通过电弧热输入将线尖端加热熔融，利用表面张力形成球(FAB：Free Air Ball，无空气的球)后，使该球部压接接合于在150℃～300℃的范围内加热了的半导体元件的电极上(以下称为球接合)，接着，形成环(环路：loop)之后，将线部压接接合于外部引线侧的电极(以下称为楔接合)。作为接合线的接合对象的半导体元件上的电极可以使用在Si基板上形成了以Al为主体的合金膜的电极结构，而外部引线侧的电极可以使用施加了镀Ag层和/或镀Pd层的电极结构等。

迄今为止，接合线的材料以Au为主流，但以LSI用途为中心，替代为Cu的工作正在推进。另一方面，以近年来的电动汽车、混合动力汽车的普及为背景，在车载用装置用途中，对于从Au替代为Cu的需求也在提高。

关于Cu接合线，曾提出了使用高纯度Cu(纯度：99.99质量％以上)的Cu接合线(例如，专利文献1)。Cu与Au相比具有易氧化的缺点，存在接合可靠性、球形成性、楔接合性等较差的问题。作为防止Cu接合线的表面氧化的方法，曾提出了用Au、Ag、Pt、Pd、Ni、Co、Cr、Ti等金属被覆Cu芯材表面的结构(专利文献2)。另外，曾提出了在Cu芯材的表面被覆Pd，再将Pd被覆层表面用Au、Ag、Cu或它们的合金被覆的结构(专利文献3)。

在先技术文献

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

车载用装置与一般的电子设备相比，要求在严酷的高温高湿环境下的接合可靠性。特别是将线的球部与电极接合的球接合部的接合寿命成为最大的问题。曾提出了好几种评价高温高湿环境下的接合可靠性的方法，作为代表性的评价方法，有HAST(HighlyAccelerated Temperature and Humidity Stress Test)(高温高湿环境暴露试验)。在采用HAST来评价球接合部的接合可靠性的情况下，将评价用的球接合部暴露于温度为130℃、相对湿度为85％的高温高湿环境中，测定接合部的电阻值的经时变化、或测定球接合部的剪切强度的经时变化，由此评价球接合部的接合寿命。最近，在这样的条件下的HAST中变得要求100小时以上的接合寿命。