[发明专利]铜接合线及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及铜接合线（bonding wire）及其制造方法。

背景技术

以往，将金（Au）线用于连接半导体元件的电极焊盘和电路基板的配线焊盘的接合线，特别是在树脂封装型的半导体元件中，从连接可靠性的观点出发，大多使用直径0.02～0.03mm左右的Au线。

近年来，以Au的价格高涨为背景，在汽车等车辆的动力模块用线接合中，开始使用材料成本比Au线大幅降低且直径为0.1～0.3mm左右的铝线。

但是，在汽车等的动力模块中，从装置的小型化、电流密度增大方面出发，要求热导率、电导率（导电率）比铝线高的原材料。

因此，提出了以铜（Cu）或Cu合金为芯材、在其外周直接或隔着中间层被覆钯（Pd）或Pd合金的接合线（参照专利文献1）。该接合线有着可防止表面氧化、材料保管时耐氧化性优异的优点，但相反也有着以下的技术问题。

即，对于被覆Pd的接合线而言，由于球焊时在线前端形成球时Pd固溶于Cu中的情况下，即便是极微量，球的硬度也比铜硬，此外未固溶而残留于表层的Pd自身也硬，因此有着球焊时损坏硅芯片上的脆弱的铝焊盘这样的问题。此外，有着用作被覆材料的Pd自身的材料成本也高这样的问题。

另一方面，提出了在由Cu或Cu合金形成的芯材的表面形成包含锌等的被覆层的接合线（参照专利文献2、3）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本实开昭60-160554号公报

专利文献2：日本特开昭60-207357号公报

专利文献3：日本特开昭62-287634号公报

发明内容

发明要解决的课题

对于在由Cu或Cu合金形成的芯材的表面形成包含Zn的被覆层的以往的接合线而言，Zn比Pd材料费便宜，此外，即使在Zn成分固溶于Cu中时，与使用Pd时相比，存在球也难以变硬的倾向，在这些方面上是有利的。

但是，在保管接合线保管时，芯材中的Cu向接合线表面扩散，扩散的Cu与氧结合而生长氧化膜，此外在包含Zn的被覆层较厚地形成时，有时Zn自身与氧结合，较厚地使Zn氧化膜生长，其结果是，产生在接合时导致与铝焊盘的连接不良这样的问题。

因此，本发明的目的在于，提供一种铜接合线，其可抑制接合线保管时在接合线表面生长氧化膜，可提高接合时的连接可靠性。

用于解决课题的方案

本发明为了实现上述目的，提供下述[1]～[8]的铜接合线及其制造方法。

[1]一种铜接合线，其具备以铜为主成分的芯材和形成于所述芯材的表面的表面处理层，该表面处理层具有含有与氧的亲和性比铜高的金属和氧的非晶质层。

[2]前述[1]所述的铜接合线，其中所述非晶质层进一步含有从所述芯材扩散的铜。

[3]前述[1]或前述[2]所述的铜接合线，其中所述表面处理层在所述非晶质层的下方进一步具有扩散层，该扩散层含有铜及与氧的亲和性比铜高的金属，或铜、与氧的亲和性比铜高的金属及氧。

[4]前述[1]～[3]中任一项所述的铜接合线，其中所述与氧的亲和性比铜高的金属为锌。

[5]前述[1]～[4]中任一项所述的铜接合线，其中所述表面处理层的厚度为3nm以上0.6μm以下。

[6]一种铜接合线的制造方法，在以铜为主成分的芯材的表面，形成包含与氧的亲和性比铜高的金属的被覆层，对形成的所述被覆层在50℃以上150℃以下的温度，以30秒以上60分钟以下的时间进行加热处理，由此形成表面处理层。

[7]前述[6]所述的铜接合线的制造方法，其中所述与氧的亲和性比铜高的金属为锌。

[8]前述[6]或前述[7]所述的铜接合线的制造方法，其中所述表面处理层的厚度为3nm以上0.6μm以下。

发明效果

根据本发明，可以提供一种铜接合线，其可抑制接合线保管时在接合线表面生长氧化膜，可提高接合时的连接可靠性。

附图说明

图1为模式地表示本发明的一个实施方式涉及的铜接合线的剖面图。

图2为模式地表示本发明的其他实施方式涉及的铜接合线的剖面图。

图3为表示本发明的实施例3涉及的铜接合线恒温（100℃）保持试验中的3600小时试验品的、自表层一边重复溅射、一边进行深度方向的俄歇元素分析的结果的曲线图。

图4为表示在本发明的实施例3、比较例1以及现有例1涉及的铜接合线的恒温（100℃）保持试验中自表层的氧侵入深度（氧化膜厚度）的时间变化的曲线图。