[发明专利]半导体装置用Cu合金接合线

说明书

本发明的目的在于提供一种能够满足高密度LSI用途下的要求性能的半导体装置用Cu合金接合线。本发明的半导体装置用Cu合金接合线的特征在于，线表面的晶体取向中的、相对于与包含线中心轴的1个平面垂直的方向角度差为15度以下的＜100＞晶体取向、＜110＞晶体取向、＜111＞晶体取向的存在比率以平均面积率计分别为3％以上且小于27％。

技术领域

本发明涉及为了将半导体元件上的电极与外部引线等电路布线基板连接而利用的半导体装置用Cu合金接合线。

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)，主要使用直径为15～50μm左右的细线。接合线的接合方法通常为超声波并用热压焊方式，使通用接合装置、劈刀夹具等，该劈刀夹具等将接合线穿过其内部而用于连接。接合线的接合过程通过以下方式完成：以电弧加热对线前端进行加热熔融，在因表面张力而形成球(FAB：Free Air Ball：无空气球)后，将该球部压接接合(以下，称为球接合)于在150～300℃的范围内加热后的半导体元件的电极上，接着，在一边从劈刀放出线一边形成了线弧之后，将线部压接接合(以下，称为楔接合)于外部引线侧的电极，完成。

关于接合线的材料，迄今为止，金(Au)为主流，但近年来，正在不断被铜(Cu)代替。使用了Cu的接合线被大致分为在Cu的表面具有Pd或Au等的被覆层的接合线(以下，被覆Cu线)、以及不具有被覆层的接合线(以下，裸Cu线)。被覆Cu线的特征点是通过设置被覆层来抑制Cu的氧化，使接合性等使用性能提高，该被覆Cu线被以高密度LSI为中心而使用。另一方面，裸Cu线可发挥廉价的优点，从而被以要求性能较低的功率器件用途为中心而使用。最近，进行了想要通过提高裸Cu线的特性，从而将裸Cu线也适用于最先进的高密度LSI的尝试。

然而，为了将裸Cu线应用于最先进的高密度LSI，存在应当改善的问题。这一问题就是线弧直进性。在高密度LSI中，伴随安装的高密度化而产生的电极的小型化、窄节距化正在发展。为了与这样的安装的高密度化对应，需要以较短的间隔对接合线进行布线的技术。此时，当线弧部分倾斜或弯曲时，相邻的线会相互接触，从而发生短路等不良。因此，对于用于高密度LSI的接合线，需要较高的线弧直进性。在为裸Cu线的情况下，会存在为了得到楔接合部的接合强度而使超声波的输出变高的倾向，但有时线弧会受到超声波的影响而弯曲。在裸Cu线的楔接合中，在以劈刀对线进行按压的期间，多在被称为摩擦(scrub)的阶段并用以低频使其振动的动作。摩擦会促进线的变形，对楔接合部的接合强度的改善是有效的，但有时线弧会因摩擦的振动而弯曲，直进性会降低。此外，高密度LSI中使用的接合线的直径中25μm以下的细线径为主流，但随着线径变细，线弧部分的强度会变低，因此更加难以确保线弧直进性。

在专利文献1中，公开了一种半导体装置用接合线，其特征在于，具有由导电性金属构成的芯材、以及在上述芯材上以与该芯材不同的金属为主成分的表皮层，且表皮层的表面中的晶粒的平均尺寸的、线长度方向/圆周方向的长宽比为3以上，在该专利文献1中，记述了：在通常条件的3mm跨度内，线弧的直进性良好。

在专利文献2中，公开了一种半导体装置用接合线，其特征在于，具有由导电性金属构成的芯材、以及在上述芯材上以与芯材不同的金属为主成分的表皮层，且线表面中的上述表皮层晶粒的线圆周方向的平均尺寸a与垂直于线轴的方向的截面即垂直截面中的上述芯材晶粒的平均尺寸b的关系为a/b≤0.7，在该专利文献2中，记述了：能够改善球正上部的线倒伏(倾斜性)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-91404号公报

专利文献2：国际公开第2009/093554号

发明内容

发明要解决的课题