半导体装置用接合线的利记博彩app
【专利摘要】本发明提供能够减少异常环路的发生的接合线。所述接合线的特征在于，具备：芯材，其含有超过50mol％的金属M；中间层，其形成于所述芯材的表面，包含Ni、Pd、所述金属M和不可避免的杂质，所述Ni的浓度为15～80mol％；以及，被覆层，其形成于所述中间层上，包含Ni、Pd和不可避免的杂质，所述Pd的浓度为50～100mol％，所述金属M为Cu或Ag，所述被覆层的Ni浓度低于所述中间层的Ni浓度。
【专利说明】
半导体装置用接合线
技术领域
[0001] 本发明设及用于将半导体元件上的电极和电路布线基板（引线框、基板、带(tape) 等)的布线连接的半导体装置用接合线。
【背景技术】
[0002] 目前，作为将半导体元件上的电极与外部端子之间接合的半导体装置用接合线 (W下称为接合线），主要使用线径为20~50WI1左右的细线(接合线）。接合线一般采用并用 超声波的热压接方式来进行接合。在本方式中，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。为了将接合线连接，首先，产生电弧放电而将线尖端加热烙 融，利用表面张力形成球部之后，使该球部压接接合(球接合)于在150~300°C的范围内加 热了的半导体元件的电极上。接着，直接将线通过超声波压接而接合(模接合)于外部引线 侧。
[0003] 近年来，半导体安装的结构、材料、连接技术等快速多样化，例如在安装结构中，除 了现行的使用引线框的QFP(如ad Flat化Ckaging:方形扁平式封装）W外，使用基板、聚酷 亚胺带等的BGA(Ball Grid Array:球栅阵列封装）、CSP(Qiip Scale Packaging:忍片级封 装)等新的形态已实用化，需求进一步提高了环路性、接合性、量产使用性等的接合线。
[0004] 关于接合线的原材料，一直W来主要使用高纯度4N系（纯度>99.99质量％ )的金。 但是，金的价格昂贵，因此期望获得材料成本便宜的其它种类金属的接合线。
[0005] 作为材料成本便宜、电传导性优异的接合线，专利文献1中公开了一种接合线，该 接合线具有W铜为主成分的忍材、W及设置在所述忍材上的含有金属M和铜的外层，所述外 层的成分和组成中的任一者或两者与所述忍材不同。
[0006] 在先技术文献
[0007] 专利文献1:日本特开2010-212697号公报
【发明内容】
[0008] 但是在上述专利文献1的情况下，在形成环路时，由于忍材和外层的应变、变形阻 力的差别，有可能接合线变形，产生异常环路。
[0009] 因此，本发明的目的是提供能够减少异常环路的发生的接合线。
[0010] 本发明的权利要求1设及的接合线，其特征在于，具备:忍材，其含有超过50mol% 的金属M;中间层，其形成于所述忍材的表面，包含Ni、Pd、所述金属M和不可避免的杂质，所 述Ni的浓度为15~80mol%; W及被覆层，其形成于所述中间层上，包含Ni、Pd和不可避免的 杂质，所述Pd的浓度为50~lOOmol%，所述金属M为Cu或Ag,所述被覆层的Ni浓度低于所述 中间层的Ni浓度。
[0011] 另外，本发明的权利要求3设及的接合线，其特征在于，所述被覆层还含有Au,所述 接合线具备表面层，所述表面层形成于所述被覆层上，由包含Au和Pd的合金构成，所述Au的 浓度为10~7〇mol % ,Au和Pd的合计浓度为SOmol % W上，所述被覆层的Au浓度低于所述表 面层的Au浓度。
[0012] 根据本发明的权利要求1，通过中间层缓和忍材与被覆层的变形阻力的差别，能够 减少作为异常环路的蛇形环路的发生。
[0013] 根据本发明的权利要求3,通过表面层抑制线表面的硫化和氧化从而减小滑动阻 力，作为异常环路除了能够减少蛇形环路W外，还能够减少下沉环路的发生。
【附图说明】
[0014] 图1是表示由接合线的异常变形导致的不良形态的示意图，图IA是表示蛇形环路 不良的图，图IB是表示下沉环路不良的图。
【具体实施方式】
[00巧]1.实施方式
[0016] (总体构成）
[0017] W下，对本发明的实施方式进行详细说明。本实施方式设及的接合线具备:含有超 过50mol%的金属M的忍材;形成于忍材上的中间层；W及形成于该中间层上的被覆层。金属 M为Cu或Ag。
[001引中间层包含Ni、Pd、所述金属M和不可避免的杂质，所述Ni的浓度为15~SOmol %。 被覆层包含Ni、Pd和不可避免的杂质，所述Pd的浓度为50~IOOmol %。被覆层的Ni浓度低于 所述中间层的Ni浓度。再者，本说明书中的浓度，单位为mol%时是除了忍材W外，基于俄歇 电子能谱法(AES:Auger Electron Spectroscopy)在深度方向上测定时的、各层中的最高 浓度。
[0019] 构成忍材的Cu或Ag、与被覆层中所含的Pd,在强度上有2倍W上的差异，再结晶溫 度有400°C W上的差异。与此相对，Ni的强度和再结晶溫度为化或Ag、与Pd的中间的程度。因 此，本实施方式的情况下，中间层为含有Ni和PcU W及、Cu或Ag的合金，Ni的浓度为15~ SOmol %，通过与被覆层相比含有更多的Ni，中间层的强度和再结晶溫度成为忍材与被覆层 的中间的程度。由此，接合线能够通过中间层缓和忍材与被覆层的变形阻力的差别，来减少 异常环路的发生。
[0020] 参照图IA对异常环路进行说明。图IA所示的接合线10通过球接合12和模接合14而 接合，作为异常环路发生了蛇形环路16。蛇形环路16,在靠近模接合14的下降区域中，具有 多次在接合线10上发生弯曲的形状。蛇形环路16,在球接合12与模接合14的高低差大、跨距 长的梯形环路中发生频度高。例如，在球接合12与模接合14的高低差为500WHW上、距离(跨 距)为3mmW上、下降区域的长度为800皿的情况下发生频度高。
[0021] 中间层通过使Ni的浓度为15~80mol%，能够更切实地缓和忍材与被覆层的变形 阻力的差别。中间层的Ni的浓度如果超过80mol%，则会在球部内产生气泡。
[0022] 产生了气泡的球部如果接合到电极上，则会发生从线中屯、偏移而使球部变形的偏 忍变形、作为偏离正圆的形状不良的楠圆变形、花瓣变形等，成为引起接合部从电极面伸 出、接合强度降低、忍片损坏、生产管理上的不良情况等问题的原因。运样的初期接合的不 良，有时也会诱发后述的接合可靠性的降低。
[0023] 中间层的厚度优选为8~80nm。接合线通过使中间层的厚度为8~80nm，能够更切 实地缓和忍材与被覆层的变形阻力的差别。中间层的厚度如果超过80nm，则在低溫下连接 接合线时，由于在接合界面处的扩散速度变慢，因此模接合的强度降低。
[0024] 本实施方式的情况下，在被覆层与中间层的边界上即使Ni的浓度为15mol% W上， 只要Pd的浓度为50mol% W上，在本说明书中就也将该区域作为被覆层。
[0025] 被覆层通过使Pd的浓度为50~IOOmol %，能够进一步抑制接合线表面的氧化。再 者，接合线会因表面氧化而导致模接合的强度降低，容易发生树脂密封时的线表面的腐蚀 等。
[0026] 另外，被覆层也可W含有金属M。接合线通过使被覆层含有金属M，可提高减少在球 部与颈部的边界附近成为问题的唇状损伤的效果。
[0027] 忍材，在金属M为化的情况下，也可W含有选自P、Ti、B、Ag之中的一种W上的元素。 该情况下，选自P、Ti、B、Ag之中的一种W上的元素，通过所述元素在线整体中所占的浓度总 计为0.0005~0.02质量％的范围，能够提高压接球的正圆度。再者，在近年来的最大密度安 装中，要求窄间距连接。因此，球接合部的变形形状很重要，需要抑制花瓣状、偏忍等的异 形、提局正圆度。
[00%]另外，忍材，在金属M为Cu的情况下，也可W含有选自PcUNi之中的一种W上的元 素。该情况下，选自PcUNi之中的一种W上的元素，通过所述元素在线整体中所占的浓度总 计为0.2~2.0质量％的范围，能够提高接合可靠性。
[0029] 再者，接合可靠性，在如汽车用半导体等那样在高溫下使用的用途的情况下，在接 合线与电极的接合部成为问题的情况较多。接合可靠性是通过高溫加热试验等加速试验来 对上述接合部的强度的降低、电阻的上升等进行评价。
[0030] 忍材，在金属M为Ag的情况下，也可W含有选自PcUNiXu之中的一种W上的元素。 该情况下，选自PcUNi、Cu之中的一种W上的元素，通过所述元素在线整体中所占的浓度总 计为0.5~5.0质量％的范围，能够提高上述接合可靠性。
[0031] 进入，本实施方式设及的接合线，也可W在上述被覆层上具备表面层，所述表面层 由包含Au和Pd的合金构成。该情况下，被覆层还含有Au。另外，被覆层也可W含有少量的Ni、 Cu O
[0032] 表面层，其Au的浓度为10~70mol % ,Au和Pd的合计浓度为SOmol % W上。在其与被 覆层的边界上即使Pd的浓度为50mol% W上，只要Au的浓度为lOmol% W上，在本说明书中 就也作为表面层。
[0033] 由包含Au和Pd的合金构成的表面层，能够抑制线表面的硫化和氧化，从而减少滑 动阻力。因此，接合线通过具备表面层，除了能够减少蛇形环路的发生W外，还能够减少图 IB所示的下沉(sagging)环路18的发生。下沉环路18与蛇形环路16同样地，在球接合12与模 接合14的高低差大、跨距长的梯形环路中发生频度高。另外，下沉环路18具有与蛇形环路16 相比缓缓地蛇行的形状。
[0034] 表面层，通过其Au的浓度为10~70mol %、Au和Pd的合计浓度为SOmol % W上，能够 更切实地减少滑动阻力。表面层的Au的浓度如果超过70mol%，则会发生球部成为楠圆形的 不良。运样的楠圆形的球部，不适合于在小的电极上进行球接合的高密度安装。
[0035] 表面层、被覆层和中间层的总计厚度优选为25~200nm。通过为上述范围，接合线 能够抑制模接合部的卷缩即剥离不良、提高模接合性。如果表面层、被覆层和中间层的总计 厚度为40~150nm，则能够更切实地提高模接合性，因而更加优选。
[0036] 表面层的厚度优选为3~30nm。通过为上述范围，接合线能够更切实地减少蛇形环 路和下沉环路的发生。
[0037] (制造方法）
[0038] 下面，对本实施方式设及的接合线的制造方法进行说明。在接合线的制造中，需要 在忍材的表面形成中间层、被覆层、W及根据情况形成表面层的工序、形成为期望的粗细度 的加工工序、热处理工序。
[0039] 在铜的忍材的表面形成中间层、被覆层和表面层的方法，有锻敷法、蒸锻法、烙融 法等。锻敷法可W采用电解锻敷法、无电解锻敷法的任一种方法来进行制造。被称为触击 锻、闪锻的电解锻敷法，锻敷速度快，与基底的密着性也良好。用于无电解锻敷法的溶液，分 类为置换型和还原型，在膜较薄的情况下仅采用置换型锻敷就足够了，但在形成厚的膜的 情况下，在置换型锻敷之后阶段性地实施还原型锻敷是有效的。无电解锻敷法的装置等简 便，比较容易，但比电解锻敷法需要时间。
[0040] 在蒸锻法中，可W利用瓣射、离子锻和真空蒸锻等物理吸附、W及等离子体CVD等 化学吸附。运些方法都是干式方法，不需要形成膜之后的洗涂，不用担屯、洗涂时的表面污染 等。
[0041] 对于实施锻敷或蒸锻的阶段，W目标线径形成期望的膜的方法、和在粗径的忍材 上形成膜后进行多次拉丝直到成为目标线径的方法都是有效的。前者W最终直径形成膜， 在制造、品质管理等方面较为简便，而后者将膜形成与拉丝组合，在提高膜与忍材的密着性 方面较为有利。作为各形成法的具体例，可举出：对于目标线径的铜线，一边使线在电解锻 敷溶液中连续地扫掠通过一边形成膜的方法;或者，将粗的铜线浸溃在电解锻浴或无电解 锻浴中来形成膜，然后将线进行拉丝而达到最终线径的方法等。
[0042] 形成中间层、被覆层、表面层之后的加工工序中，根据目的而选择并灵活使用漉社 审IJ、挤锻(swaging)、模拉丝等。通过加工速度、压下率或模减面率等来控制加工组织、位错、 晶界的缺陷等，也会对中间层、被覆层、表面层的结构、密着性等带来影响。
[0043] 在热处理工序中，在忍材与中间层、中间层与被覆层、被覆层与表面层的各界面， 促进各构成中所含的金属元素的相互扩散。根据目的来实施1次或多次热处理是有效的。为 了在中间层、被覆层、表面层的结构中得到期望的膜厚、组成，需求W严格的精度控制％级 的浓度、皿级的膜厚等的制造技术。热处理工序分类为刚形成膜之后的退火、加工途中的退 火、在最终直径下的最终退火，选择、灵活使用它们是很重要的。
[0044] 只是单纯地对线进行了加热并不能控制接合线的表面和内部的各金属元素的分 布。即使原样应用在通常的线制造中所采用的在最终线径下的消加工应力退火，也会由于 忍材、中间层、被覆层、表面层的密着性的降低而导致环路控制变得不稳定，难W对线的长 度方向的各层的均质性、线截面中的各层的分布进行控制。因此，热处理的时机、溫度、速 度、时间等的控制是很重要的。
[0045] 通过将加工与热处理组合而控制扩散的进行度，能够控制期望的膜厚、组成、结 构。进行热处理之前的加工过程，和在忍材与中间层、中间层与被覆层、被覆层与表面层的 各界面中的组织等有关系，因此也会对热处理中的扩散行为带来影响。最终的各层的组成、 厚度等根据在哪个加工阶段进行热处理而发生变化。
[0046] 作为热处理法，通过一边将线连续地扫掠一边进行热处理，而且，不是使一般的热 处理的炉内溫度恒定，而是在炉内形成溫度梯度，由此能够容易地量产具有带有本实施方 式的特征的忍材、中间层、被覆层、表面层的接合线。在具体的事例中，有局部地导入溫度梯 度的方法、使溫度在炉内变化的方法等。为了抑制接合线的表面氧化，一边使化、Ar等惰性 气体在炉内流动一边加热也是有效的。
[0047] 在溫度梯度的方式中，炉入口附近的正的溫度梯度(相对于线的扫掠方向溫度上 升）、稳定溫度区域、炉出口附近的负的溫度梯度(相对于线的扫掠方向溫度下降）等多个区 域设置溫度梯度是有效的。由此，在炉入口附近不产生各层与忍材的剥离等，使密着性提 高，在稳定溫度区域中促进各金属元素的扩散而形成期望的浓度梯度，而且在炉出口附近 抑制表面的铜的过度氧化，从而能够改善所得到的接合线的接合性、环路控制性等。为了得 到运样的效果，期望将出入口处的溫度梯度设为IOtVcmW上。
[0048] 在使溫度变化的方法中，通过将炉内分割为多个区域、在各区域中进行不同的溫 度控制而形成溫度的分布也是有效的。例如，将炉内分割为3处W上，独立地进行溫度控制， 使炉的两端的溫度比中央部的溫度低，由此可得到与溫度梯度的情况同样的改善效果。另 夕h为了抑制接合线的表面氧化，使炉的出口侧成为铜的氧化速度慢的低溫，由此可使模接 合部的接合强度上升。
[0049] 另外，烙融法是使各层或忍材的任一者烙融而进行诱铸的方法，通过Wl~50mm左 右的粗径将各层与忍材连接之后进行拉丝而具有生产性优异，W及与锻敷法、蒸锻法相比 各层的合金成分设计容易，强度、接合性等特性改善也容易等优点。在具体的工序中，分为 在预先制作出的忍材的周围，将烙融的构成各层的金属依次诱铸而形成各层的方法，和使 用预先制作出的包含中间层、被覆层、表面层的中空圆柱，通过向其中空部诱铸例如烙融的 铜或铜合金而形成忍材的方法。优选后者，即向中空圆柱的内部诱铸铜的忍材，该方法能够 容易地在中间层和被覆层中稳定形成铜的浓度梯度等。另外，在烙融法中，也可W省略用于 使铜向中间层和被覆层扩散的热处理操作，但通过实施用于调整中间层和被覆层内的铜的 分布的热处理，也能期待进一步的特性改善。
[0050] 另外，在利用运样的烙融金属的情况下，也可W通过连铸来制造忍材和各层的至 少一者。通过该连铸法，与上述的诱铸方法相比，工序简略化，而且能够使线径较细，提高生 产性。
[0051] 另外，作为形成不含金属M的被覆层的制法，为了抑制被覆层内的金属M的体扩散、 晶界扩散等，期望热处理溫度低。具体而言，分两次W上进行热处理，加工途中的粗线的中 间热处理设为高溫，最终线径的最终热处理为低溫化，由此形成不含金属M的被覆层是有效 的。例如期望实施两种热处理的线径之差为2倍W上，溫度差为IOCTC W上。
[0052] 在本实施方式设及的接合线的连接中，形成球部时所使用的保护气体，除了标准 的5体积％此+化气体W外，也可W使用纯化气体。产生电弧放电而在线尖端形成球部时，通 过吹送保护气体，能够使电弧放电稳定化，抑制烙融了的球部表面的氧化。
[0053] 2.实施例
[0054] 按照试样、评价内容、评价结果的顺序对实施例进行说明。
[005引（试样）
[0056]作为接合线的原材料，忍材所用的Cu、Ag使用了纯度约为99.99质量％ ^上的高纯 度的原材料，作为被覆层的PcU中间层的Ni、表面层的Au,准备了纯度为99.9质量％ W上的 锻液。在溶解忍材的工序中，添加了适量的合金元素。
[0057] 准备直径约为1~3mm的粗径的线，在该线的表面采用电解锻敷法形成了中间层、 被覆层、表面层等。作为电解锻液，使用了面向电子部件、半导体的市售锻液。
[0058] 在由忍材、中间层、被覆层构成的接合线的情况下，W通过Ni锻敷处理形成中间层 之后再通过Pd锻敷处理形成被覆层的顺序实施了两个阶段的处理。另外，在由忍材、中间 层、被覆层、表面层构成的接合线的情况下，W通过Ni锻敷处理形成中间层、通过Pd锻敷处 理形成被覆层、通过Au锻敷处理形成表面层的顺序实施了 S个阶段的处理。为了提高密着 性，根据需要在实施最后的锻敷处理之后，实施了加热处理。加热条件设为在氮气气氛中、 在150~300°C的低溫进行30分钟的分批式加热。另外，根据需要在形成中间层之后实施了 加热处理。其加热条件设为上述范围。
[0059] 在形成中间层、被覆层、表面层等之后，通过拉丝来较细地加工直到最终线径18~ 20皿。拉丝速度设为10~IOOm/分钟的范围，拉丝模使用了每一个的减面率为3~15%的拉 模。
[0060] 在拉丝到最终直径之后，实施了最终退火W使得除去加工应力、拉伸率值成为5~ 20%的范围。根据需要在模拉丝到线径30~IOOwii之后，实施中间退火，进而实施了拉丝加 工。
[0061] 在线的最终退火或中间退火中，利用了一边将线连续地扫掠一边连续加热的连续 退火。溫度设定为300~700°C的范围，线扫掠速度在10~IOOmm/分钟的范围内进行了调整。 结合溫度分布，也对线扫掠速度等进行了优化。作为退火的气氛，出于抑制氧化的目的而使 用了氮气。气体流量在0.0002~0.0 OW/分钟的范围内进行了调整。将拉丝加工途中的中 间退火、最终直径下的最终退火适当组合。中间退火是W拉丝加工的途中的线径0.1~Imm 对线进行了退火。
[0062] 接合线的连接，使用市售的自动焊线机化&S公司制），进行了球/模接合。通过电弧 放电在线尖端制作球部，将该球部与娃基板上的电极膜接合，将线的另一端模接合到引线 端子上。为了抑制球烙融时的氧化，向线尖端吹送5体积％出+化气体。接合溫度设为通常的 175 °C、和低溫的150°C。作为接合对象的娃基板上的电极，使用侣电极(Al -0.5 % Cu膜），其 厚度为0.祉m。另一方面，模接合的对象，使用了引线框上的Au/Pd电极。
[0063] 线表面的膜厚测定，使用了通过AES进行的深度分析。利用Ar离子一边瓣射一边在 深度方向进行测定，深度的单位按Si化换算进行表示。接合线中的合金元素的浓度，利用了 AES或感应禪合等离子（ICP: Inductively Coupled Plasma)分析。在忍材中所含有的元素 与在线表面形成的中间层、被覆层、表面层的元素重复的情况下，忍材中所含有的元素的浓 度使用了忍材截面中的利用电子探针巧PMAiElectron Probe Micro Analyser)、能量色散 型X射线分析化DX:Ene;rgy dispersive X-rayspechometiT)、AES分析方法求出的浓度的 平均值。与其对应的元素为Pd、Ni、Au元素。另一方面，在忍材中所含有的元素为Pd、Ni、AuW 外的元素，且与中间层、被覆层、表面层的元素不同的情况下，利用线整体的由ICP分析测定 出的浓度。
[0064] (评价内容）
[0065] 关于接合部的高溫可靠性，将接合后进行了树脂密封的试样，在处理溫度为185 °C、处理时间为2000小时的条件下进行加热处理之后，评价了 60根接合线的电特性。在表1、 2中的"高溫可靠性"一栏中，电阻上升至初期的3倍W上的接合线的比例为30% W上的情况 下，由于接合不良而用X标记表示，电阻上升至3倍W上的接合线的比例为5% W上且低于 30%的范围的情况下，由于能够用于可靠性要求不严格的IC而用A标记表示，电阻上升至3 倍W上的接合线的比例低于5%且上升到1.5倍W上的接合线的比例为10% W上且低于 30%的情况下，由于在实际使用上没有问题而用O标记表示，如果电阻上升至1.5倍W上的 接合线的比例低于10%，则由于良好而用◎标记表示。
[0066] 关于蛇形环路不良的评价，利用中跨距高段差和长跨距高段差运两种环路进行了 评价。在中跨距高段差中，线长度为3.5mm且下降区域的长度为0.5mm，将梯形环路连接W使 得从模接合部到环路最高位置的高低差成为0.7mm。在长跨距高段差中，线长度为5mm且下 降区域的长度为0.7mm，将梯形环路连接W使得从模接合部到环路最高位置的高低差成为 0.8mm。线径为20WI1。从上方用光学显微镜观察环路的下降区域，如果1条环路的下降区域中 的弯曲为2次W上则判定为蛇形环路不良，对500条环路连接中的发生频度进行了评价。在 表1、2中的"蛇形环路"一栏中，该发生频度超过10%的情况下判定为不良而用X标记表示， 超过5%且为10% W下的情况下由于担屯、量产性而用A标记表示，超过2%且为5% W下的 情况下由于比较良好而用O标记表示，0~2%的情况下判断为环路形状稳定，用◎标记表 /J、- O
[0067] 关于下沉环路不良的评价，线长度为5mm且下降区域长度为1.5mm，将梯形环路连 接W使得从模接合部到环路最高位置的高低差成为0.7mm。线径为20皿。用光学显微镜从上 方观察环路，环路WO.2mmW上的长周期蛇行的情况下，判断为下沉环路不良，对400条环路 连接中的发生频度进行了评价。在表2中的"下沉环路"一栏中，该发生频度超过10%的情况 下判定为不良而用X标记表示，超过5%且为10% W下的情况下由于担屯、量产性而用A标 记表示，超过2%且为5% W下的情况下由于比较良好而用O标记表示，0~2% W下的情况 下判断为不会发生下沉环路不良的问题，用◎标记表示。
[0068] 关于模接合性，利用将接合线接合到引线电极时的卷缩不良的发生频度进行了评 价。关于接合线的制造后的保管，W放入线圈盒的状态在洁净室内的大气中常溫保管了30 天。在接合条件中，稍稍降低超声波输出，进而将台（stage)溫设为160°C的低溫，诱发了模 接合的分离。通过1000条的接合而评价了分离发生频度。在表1、2中的"模接合性"一栏中， 卷缩不良数量为10条W上的情况下，由于需要改善而用X标记表示，4~9条的情况下用A 标记表示，1~3条的情况下由于大致良好而用O标记表示，不良为零的情况下判断为模接 合性优异而用◎标记表示。
[0069] 在压接球部的接合形状的判定中，观察200条接合了的球部，对形状的正圆度、异 常变形不良、尺寸精度等进行了评价。线径采用20WH，将初期球径/线径的比率大约设为2， 通过严格的小球接合进行了评价。
[0070] 在表1、2中的"压接球形状"一栏中，如果偏离正圆的各向异性、花瓣状等不良球形 状为5条W上则判定为不良而用X标记表示，偏离正圆的不良球形状为2~4条的情况下分 为两类，如果发生1条W上的异常变形则由于期望量产上的改善而用A标记表示，如果没有 发生异常变形则由于能够使用而用O标记表示，如果不良球形状为1条W下则由于良好而 用◎标记表示。
[0071] (评价结果）
[0072] 实施例1~18的接合线，由忍材、中间层、被覆层构成，中间层的Ni的浓度为15~ 80mol%，由此确认了能够减少蛇形环路不良。另一方面，不含中间层的比较例1、2、5、或中 间层的Ni的浓度为上述范围外的比较例3、4、6中，蛇形环路不良高频度发生。
[0073] 实施例2~5、7~18,中间层的厚度为8~80nm，由此确认了能够减少模接合时的卷 缩不良。
[0074] 实施例19~35的接合线由忍材、中间层、被覆层、表面层构成，中间层的Ni的浓度 为15~SOmol %，而且表面层的Au的浓度为10~70mol %、Au和Pd的合计浓度为SOmol % W 上，由此确认了能够减少蛇形环路不良和下沉环路不良。另一方面，不含中间层的比较例7、 9、或中间层的Ni的浓度为上述范围外的比较例8、10,蛇形环路不良和下沉环路不良高频度 发生。另外，表面层的Au的浓度为上述范围外的比较例11，尽管能够减少蛇形环路不良，但 是发生了下沉环路不良。
[0075] 实施例19~21、24~35的接合线，表面层、被覆层和中间层的总计厚度为25~ 200nm，由此确认了能够减少模接合时的卷缩不良。而且，实施例19~21、24~29、31~35的 接合线，表面层、被覆层和中间层的总计厚度为40~15化m，由此确认了能够更切实地减少 模接合时的卷缩不良。
[0076] 实施例19~22、25~35的接合线，表面层的厚度为3~30nm，由此确认了能够更切 实地减少蛇形环路不良和下沉环路不良的发生。
[0077] 关于实施例3、4、6~9、20、21、23~26的接合线，忍材中的所述金属1为加，并含有 选自P、Ti、B、Ag之中的一种W上的元素，所述元素在线整体中所占的浓度总计为0.0005~ 0.02质量％的范围，由此确认了压接球形状良好。
[007引关于实施例10~12、27~29的接合线，忍材中的所述金属M为化，并含有选自PcUNi 之中的一种W上的元素，所述元素在线整体中所占的浓度总计为0.2~2.0质量％的范围， 由此确认了加热处理后的可靠性(高溫可靠性)高。
[0079]关于实施例15~18、32~35的接合线，忍材中的所述金属M为Ag,并含有选自PcU Ni、Cu之中的一种W上的元素，所述元素在线整体中所占的浓度总计为0.5~5.0质量％的 范围，由此确认了加热处理后的可靠性高。
[0080]
哨
[0081]
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【主权项】
1. 一种半导体装置用接合线，其特征在于，具备： 芯材，其含有超过50mo 1 %的金属Μ; 中间层，其形成于所述芯材的表面，包含Ni、Pd、所述金属Μ和不可避免的杂质，所述Ni 的浓度为15~80mol%;和 被覆层，其形成于所述中间层上，包含Ni、Pd和不可避免的杂质，所述Pd的浓度为50~ lOOmol% ? 所述金属Μ为Cu或Ag， 所述被覆层的Ni浓度低于所述中间层的Ni浓度。2. 根据权利要求1所述的半导体装置用接合线，其特征在于，所述中间层的厚度为8~ 80nm〇3. 根据权利要求1所述的半导体装置用接合线，其特征在于， 所述被覆层还含有Au， 所述半导体装置用接合线还具备表面层，所述表面层形成于所述被覆层上，由包含Au 和Pd的合金构成，所述Au的浓度为10~70mol %，Au和Pd的合计浓度为80mol %以上， 所述被覆层的Au浓度低于所述表面层的Au浓度。4. 根据权利要求3所述的半导体装置用接合线，其特征在于，所述表面层、所述被覆层 和所述中间层的总计厚度为25~200nm。5. 根据权利要求3或4所述的半导体装置用接合线，其特征在于，所述表面层的厚度为3 ~30nm〇6. 根据权利要求1~5的任一项所述的半导体装置用接合线，其特征在于，所述金属Μ为 Cu，所述芯材含有选自P、Ti、B、Ag之中的一种以上的元素，所述元素在线整体中所占的浓度 总计为0.0005~0.02质量％的范围。7. 根据权利要求1~5的任一项所述的半导体装置用接合线，其特征在于，所述金属Μ为 Cu，所述芯材含有选自Pd、Ni之中的一种以上的元素，所述元素在线整体中所占的浓度总计 为0.2~2.0质量％的范围。8. 根据权利要求1~5的任一项所述的半导体装置用接合线，其特征在于，所述金属Μ为 Ag，所述芯材含有选自Pd、Ni、Cu之中的一种以上的元素，所述元素在线整体中所占的浓度 总计为0.5~5.0质量％的范围。9. 根据权利要求1~8的任一项所述的半导体装置用接合线，其特征在于，所述被覆层 还含有与所述芯材的所述金属Μ相同的金属Μ。
【文档编号】C22C5/06GK105830205SQ201480068797
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年12月4日
【发明人】宇野智裕, 萩原快朗, 小山田哲哉, 小田大造
【申请人】新日铁住金高新材料株式会社, 日铁住金新材料股份有限公司