[发明专利]半导体装置用接合线

说明书

提供一种新型Cu接合线，其带来良好的FAB形状的同时，抑制高温环境下的电化腐蚀，从而实现良好的第二接合部的接合可靠性。特征如下：该半导体装置用接合线含有：由Cu或Cu合金构成的芯材、形成于该芯材的表面的Pd和Ni的合计浓度在90原子％以上的被覆层；在通过俄歇电子光谱法即AES以在被覆层中深度方向的测定点在50个以上的方式进行测定从而获得的该线深度方向的浓度分布图中，被覆层的厚度为10nm以上130nm以下，将被覆层的所有测定点相关的Pd的原子％的浓度C_Pd与Ni的原子％的浓度C_Ni之比C_Pd/C_Ni的平均值设为X时，该平均值X在0.2以上35.0以下，被覆层中与该平均值X的绝对偏差在0.3X以内的测定点的总数占被覆层的测定点总数50％以上。

技术领域

本发明涉及半导体装置用接合线。进一步地，涉及含有该接合线的半导体装置。

背景技术

在半导体装置中，半导体芯片上形成的电极与引线框或基板上的电极之间通过接合线连接。接合线的连接工序如下：与半导体芯片上的电极进行第一接合，进而在形成线弧后，将线部于引线框或基板上的外部电极上进行第二接合。第一接合通过电弧热量输入将线前端加热熔融，通过表面张力形成无空气焊球(FAB：Free Air Ball；以下也仅称为“焊球”、“FAB”)后，将该焊球部压接于半导体芯片上的电极上(以下称为“焊球接合”)。另外，第二接合不形成焊球，而是通过施加超声波、荷重从而将线部压接于外部电极上(以下称为“楔接合”)。

迄今为止接合线的材料都以金(Au)为主，而以LSI用途为中心，正在逐步取代为铜(Cu)(例如专利文献1～3)，此外，在近年电动汽车或混合动力汽车普及的背景下，在车载设备用途、乃至空调或太阳能发电系统等大电力机器的功率器件(功率半导体装置)的用途上，因热传导率或熔断电流高，而期待替代为高效率且高可靠性的Cu。

Cu与Au相比存在易于氧化的缺点，作为防止Cu接合线的表面氧化的方法，在Cu芯材的表面覆盖Pd等金属的构造被提出(专利文献4)。另外，在Cu芯材的表面以Pd进行被覆，进而向Cu芯材中添加Pd、Pt，从而改善第一接合部的接合可靠性的Pd被覆Cu接合线也被提了出来(专利文献5)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开昭61－48543号公报

专利文献2：特表2018－503743号公报

专利文献3：国际公开第2017/221770号

专利文献4：特开2005－167020号公报

专利文献5：国际公开第2017/013796号

发明内容

发明要解决的技术问题

车载设备或功率器件在工作时，与一般的电子机器相比，更倾向于暴露在高温下，因此便需要所使用的接合线在严酷的高温环境下仍能呈现出良好的接合可靠性。

本发明人们基于车载设备或功率器件所需要的特性实施了评估，发现存在以下情况：现有的具有Pd被覆层的Cu接合线在线的连接工序中，Pd被覆层会部分剥离从而露出芯材的Cu，被覆Pd部与露出Cu部的接触区域会暴露在包含因高温环境下而从密封树脂产生的氧气或水蒸气、硫类化合物排放气体的环境中，从而会发生Cu的局部腐蚀，即发生电化腐蚀，由此便无法充分获得第二接合部的接合可靠性。另一方面，不具有Pd被覆层的裸露Cu接合线虽不发生电化腐蚀，但其FAB形状差，甚至第一接合部的接合性不足。

本发明提供在取得良好的FAB形状的同时，抑制高温环境下的电化腐蚀，且拥有良好的第二接合部的接合可靠性的新型Cu接合线。

用于解决技术问题的技术手段