[发明专利]半导体装置用Cu合金接合线

说明书

提供一种半导体装置用Cu合金接合线，其能够满足高密度LSI用途的要求。半导体装置用Cu合金接合线的特征在于，在线表面的结晶方位中，相对于与包含线中心轴的一个平面垂直的方向的角度差为15度以下的＜110＞结晶方位的存在比率以平均面积率表示为25％以上70％以下。

技术领域

本发明涉及用于对半导体元件上的电极和外部导线等电路布线基板的布线进行连接的半导体装置用Cu合金接合线。

背景技术

当前，作为对半导体元件上的电极与外部导线之间进行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是超声波并用热压接方式，使用通用接合装置、以及使接合线通过其内部以用于连接的劈刀(capillary)夹具等。接合线的接合工艺如下：利用电弧热量输入来加热熔融线前端，并利用表面张力形成球(FAB：Free Air Ball：自由空气球)后，在加热到150～300℃的范围内的半导体元件的电极上压接接合该球部(以下，称为“球接合”)，接着，在形成了线弧后，将线部压接接合(以下，称为“楔接合”)到外部导线侧的电极上，从而完成。

接合线的材料迄今为止金(Au)是主流，但最近开始使用铜(Cu)。使用Cu的接合线电导率高、廉价，因此被用于各种半导体封装。使用Cu的接合线可以大致划分为在Cu的表面具有Pd或Au等的涂层的接合线(下面，多层Cu线)和没有涂层的接合线(下面，单相Cu线)。多层Cu线由于抑制单相Cu线的技术问题即线表面的铜氧化等，在使用性能方面优点很多。因此，多层Cu线被较多采用在特别是线径细、性能要求严格的高密度LSI用途中。另一方面，单相Cu线由于比多层Cu线便宜，发挥其成本优势，主要以线径粗、性能要求相对低的功率装置用途为中心被采用。

近年来，对接合线的低成本化要求提高，即使在最先进的高密度LSI中，也在研究单相Cu线的使用。最先进的高密度LSI安装接合线的数量多，通过替换为便宜的单相Cu线从而能够享受低成本化的优点。由于接合装置的高精度化或高功能化，作为高密度LSI的要求性能的球形成性或环的直进性等性能得到改善，应用单相Cu线的可能性正在扩大。但是，为了将单相Cu线应用于高密度LSI，仍然存在要克服的技术问题，特别是楔接合工序中的技术问题。

专利文献1中公开了一种技术，熔融铜铂合金在高纯度铜(Cu)中含有铂(Pt)0.1～2.0质量％，作为非金属元素含有硫黄(S)1～10质量ppm，氧(O)10～150质量ppm，磷(P)1～5质量ppm，用熔融铜铂合金通过连续铸造形成线料的过程中，通过偏析形成不含铂的铜极薄层，在大气环境中被氧化，在拉丝加工后的线表层形成6～2nm的氧化膜。

专利文献2中公开了一种铜接合线，其特征在于，Cl的含量为2质量ppm以下，包含2质量％以上7.5质量％以下的Au，剩余部分由Cu和不可避免的杂质构成。由此，公开了铜线表面也不易氧化从而得到十分良好的楔接合性。这样，公开了一种技术，其通过添加元素的种类或浓度的合理化，或氧化膜厚度的控制，改善单相Cu线的楔接合部的接合强度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014－70252号公报

专利文献2：日本特开2011－3745号公报

发明内容

[发明要解决的技术问题]

如图1的A所示，通过在电极102楔接合线部100所形成的楔接合部104一般具有扇形的变形部105。相对于此，如图1的B所示的楔接合部106那样，有时会产生具有剥落的变形部107。剥落是在楔接合工序中，施加超声波和荷重，使接合线呈扇形变形，接合于电极的区域的一部分在掀起接合线时剥离不良。剥落虽然在Au线或多层Cu线中也确认到其发生，但是通过超声波或荷重等接合条件的合理化，能够将其的发生频率降低到实际应用上没有问题的水准。