TW202324551A - 半導體裝置用接合線 - Google Patents

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小田大造
江藤基稀
山田隆
中辻一貴
大石良
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日商日鐵新材料股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種於高溫高濕環境下帶來良好之1st接合部之接合可靠性之新穎之Cu接合線。該半導體裝置用接合線之特徵在於包括：包含Cu或Cu合金之芯材；及形成於該芯材之表面的含有Cu以外之導電性金屬之被覆層，被覆層含有Ni與Pd，相對於線整體之Ni之濃度C Ni(質量%)與Pd之濃度C Pd(質量%)之比C Ni/C Pd為0.02以上0.7以下，於藉由歐傑電子能譜法(AES)進行測定所獲得之該線之深度方向之濃度分佈中，於將被覆層之厚度設為d(μm)時，表現出Ni之最大濃度之位置處於距線表面之深度為0.5d之範圍內，且該Ni之最大濃度為10原子%以上，於使用該接合線形成結球(FAB：Free Air Ball)時，於該FAB之前端部表面至深度方向之濃度分佈中，於距該FAB之前端部表面之深度為20 nm以上200 nm以下之區域A中，於將Cu、Pd、Ni之合計濃度設為100原子%之情形時，Ni之濃度之平均值為0.3原子%以上。

Description

半導體裝置用接合線
本發明係關於一種半導體裝置用接合線。進而，本發明係關於一種包含該接合線之半導體裝置。
於半導體裝置中，藉由接合線將形成於半導體晶片上之電極與引線框架或基板上之電極之間連接。接合線之連接製程係藉由如下方式完成：1st接合於半導體晶片上之電極，繼而形成迴圈後，將線部2nd接合於引線框架或基板上之外部電極。1st接合係利用電弧加熱將線前端加熱熔融，藉由表面張力形成結球(FAB，Free Air Ball；以下亦簡稱為「焊球」、「FAB」)後，將該焊球部壓接接合(以下稱為「焊球接合」)於半導體晶片上之電極。又，2nd接合係不形成焊球，而是藉由施加超音波、荷重將線部壓接接合(以下稱為「楔型接合」)於外部電極上。作為接合線之接合對象之半導體晶片上之電極通常使用於Si基板上形成以Al為主體之合金膜而成之電極構造，又，引線框架或基板上之電極通常使用已實施Ag鍍敷或Pd鍍敷之電極構造。然後，於連接製程之後，藉由密封樹脂材料將接合部密封而獲得半導體裝置。
目前，接合線之材料之主流為金(Au)，但以LSI(large-scale integration，大規模積體電路)用途為中心，正在被銅(Cu)所取代(例如專利文獻1～3)，又，於近年之電動汽車或油電混合車普及之背景下，於車載用設備用途中，進而於空調或太陽能發電系統等大功率機器中之功率設備(功率半導體裝置)用途中，就熱導率或熔斷電流高而言，亦期待取代為高效率、可靠性亦高之Cu。
Cu具有與Au相比更容易被氧化之缺點，作為防止Cu接合線之表面氧化之方法，亦提出以Pd等金屬被覆Cu芯材之表面之構造(專利文獻4)。又，亦提出如下Pd被覆Cu接合線：以Pd被覆Cu芯材之表面，進而於Cu芯材中添加Pd、Pt，藉此改善1st接合部之接合可靠性(專利文獻5)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開昭61-48543號公報 [專利文獻2]日本專利特表2018-503743號公報 [專利文獻3]國際公開第2017/221770號 [專利文獻4]日本專利特開2005-167020號公報 [專利文獻5]國際公開第2017/013796號
[發明所欲解決之問題]
車載用設備或功率設備於作動時，與一般電子機器相比，有曝露於更高溫、進而高濕之傾向，對於所使用之接合線，要求於嚴酷之高溫環境下及嚴酷之高溫高濕環境下表現出良好之接合可靠性。
於將Cu接合線焊球接合於半導體晶片上之電極之1st接合部中，形成線之Cu與電極之Al接合之界面。若將該Cu/Al接合界面置於高溫下，則Cu與Al相互擴散，最終形成作為金屬間化合物之Cu 9Al 4。另一方面，若將半導體裝置所使用之密封樹脂材料置於高溫高濕下，則會因水解等產生氯化物離子或硫化物離子。並且，Cu 9Al 4容易產生與氯化物離子或硫化物離子之反應所伴隨之腐蝕，因此，對於Cu接合線，要求改善於高溫高濕環境下之1st接合部之接合可靠性。
於該方面，於具有Pd被覆層之Cu接合中，於在形成焊球時接合線熔融而凝固之過程中，於焊球之表面形成Pd之濃度高於焊球之內部之合金層。若使用該焊球而焊球接合於電極，則於接合界面存在Pd之濃度較高之合金層，結果確認到，即便於高溫高濕環境下亦可抑制接合界面處之Cu、Al之擴散，降低如上述Cu 9Al 4之易腐蝕性化合物之生成速度，從而以某種程度改善於高溫高濕環境下之1st接合部之接合可靠性。
然而，基於對車載用設備或功率設備所要求之特性，於高溫高濕環境下實施評價，結果於先前之具有Pd被覆層之Cu接合線中，1st接合部之接合可靠性尚有改善之餘地。
就楔型接合於外部電極之2nd接合部而言，於先前之具有Pd被覆層之Cu接合線中，如以下所述，亦存在於高溫環境下無法充分獲得接合可靠性之情形。即，存在如下情形：於線之連接步驟中，Pd被覆層局部剝離，露出芯材之Cu，被覆Pd部與露出Cu部之接觸區域曝露於包含於高溫環境下自密封樹脂材料產生之氧氣或水蒸氣、硫化合物系釋氣之環境中，導致產生Cu之局部腐蝕、即伽凡尼腐蝕，而無法充分獲得2nd接合部中之接合可靠性。
進而，Pd係本就稀少之金屬，並且因近年之排氣限制，作為汽車之排氣淨化觸媒之需求亦提高，其價格高漲，業界強烈謀求代替材料。
本發明提供一種新穎之Cu接合線，其於嚴酷之高溫高濕環境下亦帶來良好之1st接合部之接合可靠性，並且於嚴酷之高溫環境下亦帶來良好之2nd接合部之接合可靠性。 [解決問題之技術手段]
本發明人等對上述課題進行了銳意研究，結果發現，發現，藉由具有下述構成可解決上述課題，從而完成本發明。
即，本發明包括以下內容。 [1]一種半導體裝置用接合線，其包括：包含Cu或Cu合金之芯材、及形成於該芯材之表面的含有Cu以外之導電性金屬之被覆層， 被覆層含有Ni與Pd，相對於線整體之Ni之濃度C Ni(質量%)與Pd之濃度C Pd(質量%)之比C Ni/C Pd為0.02以上0.7以下， 於藉由歐傑電子能譜法(AES)進行測定所獲得之該線之深度方向之濃度分佈中，於將被覆層之厚度設為d(nm)時，表現出Ni之最大濃度之位置處於距線表面之深度為0.5d之範圍內，且該Ni之最大濃度為10原子%以上， 於使用該接合線形成結球(FAB：Free Air Ball)時，於該FAB之前端部表面至深度方向之濃度分佈中，於距該FAB之前端部表面之深度為20 nm以上200 nm以下之區域A中，於將Cu、Pd、Ni之合計濃度設為100原子%之情形時，Ni之濃度之平均值為0.3原子%以上。 [2]如[1]所記載之接合線，其中於區域A中，於將Cu、Pd、Ni之合計濃度設為100原子%之情形時，Pd與Ni之合計濃度之平均值為2.0原子%以上。 [3]如[1]或[2]所記載之接合線，其中於區域A中，Pd之濃度C Pd(原子%)與Ni之濃度C Ni(原子%)之比C Pd/C Ni之平均值為0.8以上27.6以下。 [4]如[1]至[3]中任一項所記載之接合線，其中被覆層於被覆層之厚度方向上，於芯材側具有以Pd為主成分之區域，且於將該被覆層之厚度設為d(nm)時，於距線表面之深度為0.5d之範圍具有含有Ni與Pd之區域。 [5]如[1]至[4]中任一項所記載之接合線，其中被覆層之厚度d為10 nm以上130 nm以下。 [6]如[1]至[5]中任一項所記載之接合線，其中線之深度方向之濃度分佈係一面藉由Ar濺射自線之表面朝向深度方向向下挖，一面於下述＜條件＞下藉由AES進行測定而獲得。 ＜條件＞以線之寬度之中心成為測定面之寬度之中心之方式進行定位，且測定面之寬度為線直徑之5%以上15%以下，測定面之長度為測定面之寬度之5倍。 [7]如[1]至[6]中任一項所記載之接合線，其中FAB之前端部表面至深度方向之濃度分佈係一面藉由Ar濺射自FAB之前端部表面朝向深度方向向下挖，一面於下述＜條件＞下藉由歐傑電子能譜法(AES)進行測定而獲得。 ＜條件＞於將FAB直徑設為D時，以測定面之中心與FAB之前端部頂點之距離成為πD/12以內之方式進行定位，且測定面之寬度與長度分別為0.05D以上0.2D以下。 [8]如[1]至[7]中任一項所記載之接合線，其中於線之表面含有Au。 [9]如[8]所記載之接合線，其中線之表面中之Au之濃度為10原子%以上90原子%以下。 [10]如[9]所記載之接合線，其中線之表面中之Au之濃度係於下述＜條件＞下藉由AES進行測定。 ＜條件＞以線之寬度之中心成為測定面之寬度之中心之方式進行定位，且測定面之寬度為線直徑之5%以上15%以下，測定面之長度為測定面之寬度之5倍。 [11]如[1]至[10]中任一項所記載之接合線，其中於使用線形成FAB時，於對與該FAB之壓接接合方向垂直之截面之結晶方位進行測定所得之結果中，相對於壓接接合方向角度差為15度以下之＜100＞結晶方位之比率為30%以上。 [12]如[1]至[11]中任一項所記載之接合線，其含有選自由B、P及Mg所組成之群中之1種以上元素(以下稱為「第1添加元素」)，相對於線整體之第1添加元素之總計濃度為1質量ppm以上100質量ppm以下。 [13]如[1]至[12]中任一項所記載之接合線，其含有選自由Se、Te、As及Sb所組成之群中之1種以上元素(以下稱為「第2添加元素」)，相對於線整體之第2添加元素之總計濃度為1質量ppm以上100質量ppm以下。 [14]如[1]至[13]中任一項所記載之接合線，其含有選自由Ga、Ge及In所組成之群中之1種以上元素(以下稱為「第3添加元素」)，相對於線整體之第3添加元素之總計濃度為0.011質量%以上1.5質量%以下。 [15]一種半導體裝置，其包含如[1]至[14]中任一項所記載之接合線。 [發明之效果]
根據本發明，能夠提供一種新穎之Cu接合線，其於嚴酷之高溫高濕環境下亦帶來良好之1st接合部之接合可靠性，並且於嚴酷之高溫環境下亦帶來良好之2nd接合部之接合可靠性。
以下，依據本發明之適宜之實施方式對其進行詳細說明。說明中亦存在參照圖式之情形，但各圖式僅以能夠理解發明之程度概略性地示出構成要素之形狀、大小及配置。本發明並不限定於下述實施方式及例示物，可於不脫離本發明之申請專利之範圍及其均等之範圍之範圍內任意變更而實施。
[半導體裝置用接合線] 本發明之半導體裝置用接合線(以下亦簡稱為「本發明之線」、「線」之特徵在於包括： 包含Cu或Cu合金之芯材、及 形成於該芯材之表面的含有Cu以外之導電性金屬之被覆層， 被覆層含有Ni與Pd，相對於線整體之Ni之濃度C Ni(質量%)與Pd之濃度C Pd(質量%)之比C Ni/C Pd為0.02以上0.7以下， 於藉由歐傑電子能譜法(AES)進行測定所獲得之該線之深度方向之濃度分佈中，於將被覆層之厚度設為d(nm)時，表現出Ni之最大濃度之位置處於距線表面之深度為0.5d之範圍內，且該Ni之最大濃度為10原子%以上， 於使用該接合線形成結球(FAB：Free Air Ball)時，於該FAB之前端部表面至深度方向之濃度分佈中，於距該FAB之前端部表面之深度為20 nm以上200 nm以下之區域A中，於將Cu、Pd、Ni之合計濃度設為100原子%之情形時，Ni之濃度之平均值為0.3原子%以上。
如上文所述，對於車載用設備或功率設備所使用之接合線，要求於嚴酷之高溫環境下及嚴酷之高溫高濕環境下亦表現出良好之接合可靠性。本發明人等基於車載用設備等所要求之特性於嚴酷之高溫環境下及高溫高濕環境下實施評價，結果確認到於先前之具有Pd被覆層之Cu接合線中，存在於1st接合部及2nd接合部之兩者中無法充分獲得接合可靠性之情形。進而，Pd係本就稀少之金屬，並且因近年之排氣限制，作為汽車之排氣淨化觸媒之需求亦提高，其價格高漲，業界強烈謀求代替材料。
針對於此，藉由本發明之線，發現其於嚴酷之高溫高濕環境下亦帶來良好之1st接合部之接合可靠性，並且於嚴酷之高溫環境下亦帶來良好之2nd接合部之接合可靠性，本發明之線包括：包含Cu或Cu合金之芯材、及形成於該芯材之表面的含有Cu以外之導電性金屬之被覆層，被覆層含有Ni與Pd，相對於線整體之Ni之濃度C Ni(質量%)與Pd之濃度C Pd(質量%)之比C Ni/C Pd為0.02以上0.7以下，於藉由AES進行測定所獲得之該線之深度方向之濃度分佈中，於將被覆層之厚度設為d(nm)時，表現出Ni之最大濃度之位置處於距線表面之深度為0.5d之範圍內，且該Ni之最大濃度為10原子%以上，於使用該接合線形成FAB時，於該FAB之前端部表面至深度方向之濃度分佈中，於距該FAB之前端部表面之深度為20 nm以上200 nm以下之區域A中，於將Cu、Pd、Ni之合計濃度設為100原子%之情形時，Ni之濃度之平均值為0.3原子%以上。又，藉由該本發明之線，使用較Pd更廉價之Ni，與先前之具有Pd被覆層之Cu接合線相比，能夠抑制Pd之使用量。因此，本發明顯著有助於車載用設備或功率設備中之Cu接合線之實用化、其促進。
＜包含Cu或Cu合金之芯材＞ 本發明之線包括包含Cu或Cu合金之芯材(以下亦簡稱為「Cu芯材」)。
Cu芯材只要包含Cu或Cu合金，則無特別限定，可使用作為半導體裝置用接合線所已知之先前之構成Pd被覆Cu線的公知之Cu芯材。
於本發明中，關於Cu芯材中之Cu之濃度，例如於Cu芯材之中心(軸芯部)，可設為97原子%以上、97.5原子%以上、98原子%以上、98.5原子%以上、99原子%以上、99.5原子%以上、99.8原子%以上、99.9原子%以上或99.99原子%以上等。
Cu芯材例如可含有選自下文所述之第1添加元素、第2添加元素、第3添加元素中之1種以上摻雜劑。該等摻雜劑之適宜之含量如下文所述。
於一實施方式中，Cu芯材包含Cu及不可避免之雜質。於另一實施方式中，Cu芯材包含Cu、選自下文所述之第1添加元素、第2添加元素、第3添加元素中之1種以上元素、及不可避免之雜質。再者，關於Cu芯材所提及之用語「不可避免之雜質」中亦包含構成下文所述之被覆層之元素。
＜含有Cu以外之導電性金屬之被覆層＞ 本發明之線包括形成於Cu芯材之表面且含有Cu以外之導電性金屬之被覆層(以下亦簡稱為「被覆層」)。
為了於高溫高濕環境下亦帶來良好之1st接合部之接合可靠性，並且於高溫環境下亦帶來良好之2nd接合部之接合可靠性，重要的是本發明之線中之被覆層滿足以下之(1)至(3)之全部條件。 (1)以相對於線整體之Ni之濃度C Ni(質量%)與Pd之濃度C Pd(質量%)之比C Ni/C Pd成為0.02以上0.7以下之方式含有Ni與Pd。 (2)於藉由AES進行測定所獲得之該線之深度方向之濃度分佈中，於將被覆層之厚度設為d(μm)時，表現出Ni之最大濃度之位置處於距線表面之深度為0.5d之範圍內，且該Ni之最大濃度為10原子%以上。 (3)於使用該接合線形成FAB時，於該FAB之前端部表面至深度方向之濃度分佈中，於距該FAB之前端部表面之深度為20 nm以上200 nm以下之區域A中，於將Cu、Pd、Ni之合計濃度設為100原子%之情形時，Ni之濃度之平均值為0.3原子%以上。
-條件(1)- 條件(1)係關於相對於線整體之Ni之濃度C Ni(質量%)與Pd之濃度C Pd(質量%)之比C Ni/C Pd之範圍。
藉由包含於與條件(2)、(3)之組合中滿足條件(1)之被覆層，本發明之線於高溫高濕環境下亦能夠帶來良好之1st接合部之接合可靠性，並且於高溫環境下亦能夠帶來良好之2nd接合部之接合可靠性。又，藉由包含滿足條件(1)之被覆層，本發明之線容易實現良好之FAB形狀而較適宜。
關於條件(1)，比C Ni/C Pd就於高溫高濕環境下亦實現良好之1st接合部之接合可靠性之觀點、於高溫環境下亦實現良好之2nd接合部之接合可靠性之觀點、實現良好之FAB形狀之觀點而言，為0.02以上，較佳為0.04以上，更佳為0.05以上、0.06以上、0.08以上或0.1以上。若比C Ni/C Pd未達0.02，則有無法充分獲得接合可靠性、尤其是高溫環境下之2nd接合部之接合可靠性之傾向。比C Ni/C Pd之上限就實現良好之FAB形狀之觀點而言，為0.7以下，較佳為0.65以下，更佳為0.6以下、0.55以下、0.5以下、0.48以下、0.46以下、0.45以下、0.44以下、0.42以下或0.4以下。
條件(1)下之比C Ni/C Pd可藉由利用下文所述之[元素含量之測定]所記載之方法測得之相對於線整體之Ni之濃度C Ni(質量%)除以同樣測得之Pd之濃度C Pd(質量%)而算出。
-條件(2)- 條件(2)係關於藉由AES進行測定所獲得之該線之深度方向之濃度分佈(以下亦簡稱為「線之深度方向之濃度分佈」)中表現出Ni之最大濃度之位置及最大濃度值。
藉由包含於與條件(1)、(3)之組合中滿足條件(2)之被覆層，本發明之線於高溫高濕環境下亦能夠帶來良好之1st接合部之接合可靠性，並且於高溫環境下亦能夠帶來良好之2nd接合部之接合可靠性。
於條件(2)中，就於高溫高濕環境下亦實現良好之1st接合部之接合可靠性之觀點、於高溫環境下亦實現良好之2nd接合部之接合可靠性之觀點而言，於將被覆層之厚度設為d(nm；基於線之深度方向之濃度分佈的算出方法於下文進行說明)時，於線之深度方向之濃度分佈中表現出Ni之最大濃度之位置處於距線表面之深度為0.5d之範圍內，較佳為處於距線表面之深度0.4d之範圍內，更佳為處於距線表面之深度0.3d之範圍內。
關於條件(2)，就於高溫高濕環境下亦實現良好之1st接合部之接合可靠性之觀點、於高溫環境下亦實現良好之2nd接合部之接合可靠性之觀點而言，於線之深度方向之濃度分佈中，Ni之最大濃度為10原子%以上，較佳為15原子%以上，更佳為20原子%以上，進而較佳為25原子%以上或30原子%以上。Ni之最大濃度之上限並無特別限定，可為100原子%，就實現良好之2nd接合部中之接合性之觀點而言，較佳為99原子%以下、98原子%以下、96原子%以下、95原子%以下、94原子%以下、92原子%以下或90原子%以下。
條件(2)下之表現出Ni之最大濃度之位置或最大濃度值可藉由利用Ar濺射自線之表面朝向深度方向(朝向線中心之方向)向下挖，並且藉由AES進行組成分析而確認、確定。詳細而言，進行1)線表面之組成分析後，重複進行2)利用Ar之濺射與3)濺射後之表面之組成分析，藉此獲得線之表面至深度(中心)方向之各元素之濃度變化(所謂深度方向之濃度分佈)，基於該濃度分佈而可確認、確定。於本發明中，於獲得深度方向之濃度分佈時，深度之單位進行SiO 2換算(於獲得下文所述之FAB前端部表面至深度方向之濃度分佈時亦為同樣)。
於進行1)線表面之組成分析或3)濺射後之表面之組成分析時，測定面之位置及尺寸係以如下方式確定。再者，以下，測定面之寬度係指與線軸垂直之方向(線之粗細方向)上之測定面之尺寸，測定面之長度係指線軸之方向(線之長度方向)上之測定面之尺寸。參照圖1進一步進行說明。圖1係線1之俯視概略圖，以線軸之方向(線之長度方向)對應於圖1之垂直方向(上下方向)，又，與線軸垂直之方向(線之粗細方向)對應於圖1之水平方向(左右方向)之方式表示。於圖1中，於與線1之關係方面示出測定面2，測定面2之寬度係與線軸垂直之方向上之測定面之尺寸w a，測定面2之長度係線軸之方向上之測定面之尺寸l a。
於藉由AES進行測定時，以與線軸垂直之方向上之線之寬度之中心成為測定面之寬度之中心之方式進行定位，且以測定面之寬度成為線直徑之5%以上15%以下之方式確定測定面。測定面之長度係以成為測定面之寬度之5倍之方式設定。於圖1中，線之寬度係以符號W表示，以單點鏈線X表示線之寬度之中心。因此，測定面2係以其寬度之中心與線之寬度之中心即單點鏈線X一致之方式定位，且測定面之寬度w a以成為線直徑(值與線之寬度W相同)之5%以上15%以下、即0.05W以上0.15W以下之方式確定。又，測定面之長度l a滿足l a＝5w a之關係。藉由以上述方式確定測定面之位置及尺寸，能夠精度良好地測定條件(2)是否成立，該條件(2)係對於在高溫高濕環境下亦帶來良好之1st接合部之接合可靠性並且於高溫環境下亦帶來良好之2nd接合部之接合可靠性而言適宜的條件。
被覆層之厚度d可根據所獲得之深度方向之濃度分佈而確定。首先，以Cu之濃度為基準判定Cu芯材與被覆層之邊界。將Cu之濃度為50原子%之位置判定為邊界，將Cu之濃度為50原子%以上之區域設為Cu芯材，將未達50原子%之區域設為被覆層。於本發明中，Cu芯材與被覆層之邊界未必為晶界。然後，自線表面朝向線中心側確認濃度分佈，可求出為自線表面位置Z0至作為芯材之Cu之濃度為50原子%後方才到達之深度位置Z1為止之距離。又，適宜的是針對沿著線軸方向互相分開1 mm以上之多處(n≧3)之測定面獲得濃度分佈，而採用其算術平均值。
條件(2)下之表現出Ni之最大濃度之位置或最大濃度值可於所獲得之深度方向之濃度分佈中，著眼於Ni之濃度之增減，根據其濃度成為最大之位置而求出。
上述條件(2)下之表現出Ni之最大濃度之位置與最大濃度值係基於在下文所述之[藉由歐傑電子能譜法(AES)進行之被覆層之厚度分析]欄所記載之條件下測得之結果。
-條件(3)- 藉由具備如下被覆層，於高溫高濕環境下亦能夠實現良好之1st接合部之接合可靠性，該被覆層於形成FAB時，於該FAB之前端部表面至深度方向之濃度分佈(以下亦簡稱為「FAB之深度方向之濃度分佈」)中，於距該FAB之前端部表面之深度為20 nm以上200 nm以下之區域A中，於將Cu、Pd、Ni之合計濃度設為100原子%之情形時，Ni之濃度之平均值成為0.3原子%以上。
滿足條件(1)、(2)，並且於形成FAB時，於距該FAB之前端部表面之深度為20 nm以上200 nm以下之區域A中，Ni之濃度之平均值成為一定值以上，關於具備如上被覆層之本發明之線與先前之Pd被覆Cu接合線相比，於高溫高濕環境下能夠實現良好之1st接合部之接合可靠性之理由，本發明人等推測如下。即，若將使用本發明之線所形成之焊球焊球接合於電極，則於接合界面存在以一定濃度以上含有Ni之含有Pd、Ni之合金層。此處，Ni能夠與於高溫高濕環境下自密封樹脂材料產生之氯化物離子或硫化物離子等會對Cu-Al合金之腐蝕反應造成較大影響之雜質離子優先反應等，而將該雜質離子無害化。該Ni之作用與抑制接合界面處之Cu、Al之擴散、降低如Cu 9Al 4之易腐蝕性化合物之生成速度之Pd之作用協同發揮，能夠顯著地抑制高溫高濕環境下之1st接合部之腐蝕，從而改善該接合可靠性。
就於高溫高濕下帶來更良好之1st接合部中之接合可靠性之觀點而言，區域A中之上述Ni之濃度之平均值較佳為0.4原子%以上，更佳為0.5原子%以上、0.6原子%以上或0.8原子%以上，進而較佳為1.0原子%以上、1.2原子%以上、1.4原子%以上或1.5原子%以上。該Ni之濃度之平均值之上限就帶來良好之FAB形狀、甚至帶來良好之1st接合部之壓接形狀之觀點而言，較佳為8原子%以下，更佳為6原子%以下，進而較佳為5原子%以下。
於對條件(3)是否成立進行判斷時，區域A中之Ni之濃度之平均值係使用接合線形成FAB，一面藉由Ar濺射自該FAB之前端部表面朝向深度方向(朝向FAB中心之方向)向下挖，一面藉由歐傑電子能譜法(AES)進行組成分析，藉此可加以確認、確定。詳細而言，進行1)FAB前端部表面之組成分析後，重複進行2)利用Ar之濺射與3)濺射後之表面之組成分析，藉此獲得FAB之前端部表面至深度(中心)方向之各元素之濃度變化(所謂深度方向之濃度分佈)，基於該濃度分佈而可確認、確定。
於對條件(3)是否成立進行判斷時，FAB可使用市售之焊線機，以如下方式形成。以放電電流值成為30～75 mA、FAB直徑成為線之線徑之1.5～1.9倍之方式設定電弧放電條件。可為EFO之間距設為762 μm，尾線之長度設為254 μm，一面以流量0.4～0.6 L/分鐘流通氮氣(N 2)＋5%氫氣(H 2)，一面形成FAB。
於進行1)FAB前端部表面之組成分析或3)濺射後之表面之組成分析時，測定面之位置及尺寸係以如下方式確定。以下，參照圖2對測定面之位置及尺寸進行說明。圖2(a)係藉由電弧加熱將線1之前端加熱熔融並藉由表面張力形成FAB10時之概略圖，詳細而言，為自與FAB之壓接接合方向(圖中以箭頭Z表示)垂直之方向觀察FAB之情形時之FAB10之俯視概略圖。於本發明中，FAB前端部係指形成與半導體晶片上之電極之接合面的FAB之壓接接合側之部位(圖2(a)中之FAB之下側部位)，於圖2(a)中以符號10t表示該FAB前端部之頂點。又，圖2(b)係自FAB前端部頂點10t之正上方觀察FAB之情形時之FAB10之俯視概略圖。圖2(b)中於與FAB10之關係方面示出測定面2，於以下之說明中，測定面2之寬度係指圖2之左右方向上之測定面之尺寸w a，測定面2之長度係指圖2之上下方向上之測定面之尺寸l a，又，測定面2之中心意指測定面之寬度之中心線與測定面之長度之中心線之交點。
於將FAB直徑設為D時，以測定面之中心與FAB之前端部頂點之距離成為πD/12以內(此處π為圓周率)之方式進行定位，且以測定面之寬度與長度分別成為0.05D以上0.2D以下之方式確定測定面。測定面之中心與FAB之前端部頂點之距離意指FAB之前端部頂點10t至測定面之中心為止之FAB表面距離(球面距離)，以該距離成為πD/12以內之方式確定測定面之位置。於應用將FAB之壓接接合方向設定為Z軸、於在與FAB之壓接接合方向垂直之方向上FAB表現為最大尺寸之位置(FAB之最大直徑位置；圖2(a)中之A-A線之位置)設定X軸及Y軸之球面座標系(r、θ、ϕ)之情形時，其係指於該球面座標系中，表示測定面之中心之座標於徑向座標r中滿足r≒0.5D，於第1角度座標、即向徑r與Z軸所形成之角度θ中滿足θ≦30°，於第2角度座標、即向徑r於X-Y平面上之投影與X軸或Y軸所形成之角度ϕ中滿足0°≦ϕ≦360°。就圖2(a)而言，將測定面之中心定位於θ處於30°以內之FAB之前端部表面即可，就圖2(b)而言，將測定面之中心定位於自FAB之前端部頂點10t起俯視距離為0.25D以內(以球面距離計相當於πD/12以內)即可。再者，FAB之前端部頂點10t之附近存在製作FAB樣品時之來自基板之附著物，因此避開該附著物而將乾淨之處確定為測定面。藉由以上述方式確定測定面之位置及尺寸，能夠精度良好地測定條件(3)是否成立，該條件(3)係對於在高溫高濕環境下帶來良好之1st接合部之接合可靠性而言適宜的條件。
於所獲得之FAB之深度方向之濃度分佈中，針對距FAB之前端部表面之深度為20 nm以上200 nm以下之區域A中之各測定點，求出Cu之濃度C Cu(原子%)、Pd之濃度C Pd(原子%)、Ni之濃度C Ni(原子%)，算出將該等C Cu、C Pd及C Ni之合計設為100原子%之情形時之Ni之濃度。然後，將針對區域A中之各測定點所算出之Ni之濃度進行算術平均，藉此可算出區域A中之Ni之濃度之平均值。於本發明中，區域A中之Ni之濃度之平均值適宜採用對3個以上FAB進行測定所獲得之值之算術平均值。
於本發明中，於藉由AES獲得FAB之深度方向之濃度分佈時，適宜為以其深度方向之測定點於區域A中成為50點以上之方式進行測定。藉此，能夠精度良好地測定、判定條件(3)是否成立，該條件(3)係對於在高溫高濕環境下實現良好之1st接合部之接合可靠性而言適宜的條件。因此，於適宜之一實施方式中，本發明之線於藉由AES以深度方向之測定點於區域A中成為50點以上之方式進行測定所獲得之該FAB之深度方向之濃度分佈中，滿足上述(3)之條件。
就於高溫高濕環境下帶來更良好之1st接合部之接合可靠性之觀點而言，本發明之線較佳為於使用該線形成FAB時，於FAB之深度方向之濃度分佈中，除了滿足條件(3)以外，進而滿足以下之(4)及(5)之條件之一者以上，尤佳為滿足該等兩者。再者，於以下之條件(4)、(5)中，「區域A」與條件(3)同樣地，意指於FAB之深度方向之濃度分佈中，距FAB之前端部表面之深度為20 nm以上200 nm以下之區域。 (4)於區域A中，於將Cu、Pd、Ni之合計濃度設為100原子%之情形時，Pd與Ni之合計濃度之平均值為2.0原子%以上。 (5)於區域A中，Pd之濃度C Pd(原子%)與Ni之濃度C Ni(原子%)之比C Pd/C Ni之平均值為0.8以上27.6以下。
-條件(4)- 條件(4)係關於區域A中之Pd與Ni之合計濃度之平均值。
就於高溫高濕環境下帶來更良好之1st接合部之接合可靠性之觀點而言，於區域A中，於將Cu、Pd、Ni之合計濃度設為100原子%之情形時，Pd與Ni之合計濃度之平均值較佳為2.0原子%以上，更佳為2.5原子%以上、3.0原子%以上或3.5原子%以上，進而較佳為4.0原子%以上、4.2原子%以上、4.4原子%以上、4.6原子%以上、4.8原子%以上或5.0原子%以上。該Pd與Ni之合計濃度之平均值之上限並無特別限定，例如可設為40原子%以下、30原子%以下、20原子%以下等。
-條件(5)- 條件(5)係關於區域A中之Pd之濃度C Pd(原子%)與Ni之濃度C Ni(原子%)之比C Pd/C Ni之平均值。
就於高溫高濕環境下帶來更良好之1st接合部之接合可靠性之觀點而言，於區域A中，比C Pd/C Ni之平均值較佳為0.8以上27.6以下，其上限更佳為25.0以下，進而較佳為24.0以下、22.0以下、20.0以下、18.0以下、16.0以下、14.0以下、12.0以下或10.0以下，其下限更佳為1.0以上或超過1.0，更佳為1.2以上、1.4以上或1.5以上。
條件(4)、(5)中之Pd與Ni之合計濃度之平均值或比C Pd/C Ni之平均值係與條件(3)同樣地，使用接合線形成FAB，一面藉由Ar濺射自該FAB之前端部表面朝向深度方向(朝向FAB中心之方向)向下挖，一面藉由AES進行組成分析，藉此可加以確認、確定。即，於藉由AES進行組成分析時，關於測定面之位置及尺寸，於將FAB直徑設為D時，以測定面之中心與FAB之前端部頂點之距離成為πD/12以內之方式進行定位，且以測定面之寬度與長度分別成為0.05D以上0.2D以下之方式確定測定面。並且，於所獲得之FAB之深度方向之濃度分佈中，針對距FAB之前端部表面之深度為20 nm以上200 nm以下之區域A中之各測定點，算出將Cu、Pd、Ni之合計濃度設為100原子%之情形時之Pd與Ni之合計濃度或比C Pd/C Ni。然後，將針對區域A中之各測定點所算出之值進行算術平均，藉此能夠算出區域A中之Pd與Ni之合計濃度之平均值或比C Pd/C Ni之平均值。又，與條件(3)同樣，適宜採用針對3個以上FAB進行測定所獲得之值之算術平均值。
上述條件(3)中之Ni之濃度之平均值、條件(4)、(5)中之Pd與Ni之合計濃度之平均值或比C Pd/C Ni之平均值係基於在下文所述之[藉由歐傑電子能譜法(AES)進行之FAB之深度分析]欄所記載之條件下測得之結果。
-與被覆層相關之其他適宜之條件- 於本發明之線中，被覆層全部滿足上述條件(1)至(3)，適宜為進而滿足上述條件(4)、(5)之一者或兩者。就容易滿足該等條件(1)至(5)之觀點而言，又，就可達成帶來良好之FAB形狀等進一步之效果之觀點而言，本發明之線中之被覆層適宜為滿足以下之(6)及(7)之一者以上之條件。 (6)於被覆層之厚度方向上，於芯材側具有以Pd為主成分之區域，且於將該被覆層之厚度設為d(nm)時，於距線表面之深度為0.5d之範圍具有含有Ni與Pd之區域。 (7)該被覆層之厚度d為10 nm以上130 nm以下。
-條件(6)- 條件(6)係關於被覆層於被覆層之厚度方向上於芯材側具有以Pd為主成分之區域、且於將該被覆層之厚度設為d(nm)時於距線表面之深度為0.5d之範圍具有含有Ni與Pd之區域。
藉由包含滿足條件(6)之被覆層，容易滿足條件(2)、(3)或條件(4)、(5)，於高溫高濕環境下亦容易實現更良好之1st接合部之接合可靠性，並且於高溫環境下亦容易實現更良好之2nd接合部之接合可靠性，較為適宜。
於條件(6)中，被覆層於被覆層之厚度方向上，於芯材側具有以Pd為主成分之區域。於本發明中，關於被覆層所提及之「以Pd為主成分之區域」意指Pd之濃度為50原子%以上之區域。被覆層中作為Cu以外之導電性金屬，除了Pd以外還含有Ni，如下文所述，可進而含有Au等導電性金屬，就可進一步享受本發明之效果之觀點而言，適宜為以相對於線整體之Pd、Ni、Au之合計濃度C M(質量%)與Pd之濃度C Pd(質量%)之比C Pd/C M成為較佳為0.5以上、更佳為0.6以上、進而較佳為0.7以上或0.8以上之方式，被覆層含有Pd。若比C Pd/C M處於上述範圍內，則能夠進一步提高高溫高濕環境下之1st接合部之接合可靠性，並且能夠進一步提高2nd接合部中之接合性，故較適宜。上述比C Pd/C M之上限只要滿足條件(1)至(3)，則無特別限定，例如可設為0.98以下、0.96以下或0.95以下等。又，於本發明之線中，被覆層較佳為於將該被覆層之厚度設為d時，於距線表面之深度為0.5d之範圍具有含有Ni與Pd之區域，就於高溫高濕環境下帶來更良好之1st接合部之接合可靠性之觀點、於高溫環境下帶來更良好之2nd接合部之接合可靠性之觀點而言，適宜為以相對於線整體之Pd、Ni、Au之合計濃度C M(質量%)與Ni之濃度C Ni(質量%)之比C Ni/C M成為較佳為0.01以上、更佳為0.02以上、進而較佳為0.03以上、0.04以上、0.05以上、0.06以上或0.08以上之方式，被覆層含有Ni。上述比C Ni/C M之上限只要滿足條件(1)至(3)，則無特別限定，例如可設為0.4以下、0.35以下或0.3以下等。該比C Pd/C M或比C Ni/C M可藉由利用下文所述之[元素含量之測定]所記載之方法所測得之相對於線整體之Pd之濃度C Pd(質量%)或Ni之濃度C Ni(質量%)除以同樣測得之Pd、Ni、Au之合計濃度C M(質量%)而算出。
關於條件(6)，被覆層於被覆層之厚度方向上，於芯材側具有以Pd為主成分之區域，且於將該被覆層之厚度設為d(nm；測定、算出方法如條件(2)中所述)時於距線表面之深度為0.5d之範圍具有含有Ni與Pd之區域可與關於條件(2)所說明者同樣地，藉由一面利用Ar濺射自線之表面朝向深度方向(朝向線中心之方向)向下挖，一面利用歐傑電子能譜法(AES)進行組成分析而確認。詳細而言，進行1)線表面之組成分析後，進而重複進行2)利用Ar之濺射與3)濺射後之表面之組成分析，藉此可獲得深度方向之濃度分佈，並根據該濃度分佈進行確認。藉由AES進行組成分析時之測定面之位置及尺寸亦如條件(2)中所述。藉由以上述方式確定測定面之位置及尺寸，能夠精度良好地確認就容易滿足條件(2)、(3)或條件(4)、(5)之觀點而言適宜之被覆層中之以Pd為主成分之區域或含有Ni與Pd之區域之存在。
於本發明中，被覆層於被覆層之厚度方向上，於芯材側具有以Pd為主成分之區域，且於距線表面之深度為0.5d之範圍具有含有Ni與Pd之區域係基於在下文所述之[藉由歐傑電子能譜法(AES)進行之被覆層之厚度分析]欄所記載之條件下測得之結果。
關於針對適宜之一實施方式之本發明之線所求出之深度方向之濃度分佈，以下對其傾向進行說明。自線之表面至一定之深度位置存在含有Ni與Pd之區域。於該區域中，有線之表面至深度方向上Ni之濃度降低並且Pd之濃度上升之傾向。若沿著深度方向進一步前進，則有Pd之濃度成為最大值，繼而Pd之濃度降低並且Cu之濃度上升之傾向。Pd可於某深度位置(d1)出表現出最大濃度，亦可於某深度之範圍(d1～d2)內表現出最大值。於此種濃度分佈中，著眼於Ni或Pd之濃度之增減，而可求出一併含有Ni與Pd之區域或以Pd為主成分之區域之存在、該等區域之位置。又，於此種濃度分佈中，著眼於Ni或Pd之濃度之增減，可根據該等濃度成為最大之位置求出Ni、Pd之最大濃度。再者，如下文所述，於被覆層於線表面側含有Au之情形時，於深度方向之濃度分佈中，自線之表面至極淺之位置，有存在Au濃度降低並且Ni之濃度上升之區域之傾向。於該情形時，亦著眼於被覆層中之Ni或Pd之濃度之增減，求出一併含有Ni與Pd之區域或以Pd為主成分之區域之存在、該等區域之位置、Ni、Pd之最大濃度即可。於本發明之線中，只要於距線表面之深度0.5d之範圍內具有含有Ni與Pd之區域，則可於距線表面之深度超過0.5d之位置亦具有含有Ni與Pd之區域。再者，於欲求出被覆層中之Ni或Pd之最大濃度時，適宜的是針對沿著線軸方向互相分開1 mm以上之多處(n≧3)之測定面獲得濃度分佈，而採用其算術平均值。下文對Pd之最大濃度之適宜範圍進行說明，於Pd之最大濃度為50原子%以上之情形時，可認為存在上述「以Pd為主成分之區域」。
於適宜之一實施方式中，於線之深度方向之濃度分佈中表現出Ni之最大濃度之位置相較於表現出Pd之最大濃度之位置而位於線之表面側。
就能夠進一步提高高溫高濕環境下之1st接合部之接合可靠性之觀點、實現良好之FAB形狀之觀點而言，於線之深度方向之濃度分佈中，Pd之最大濃度較佳為80原子%以上，更佳為85原子%以上，進而較佳為90原子%以上、90原子%超、92原子%以上、94原子%以上或95原子%以上。又，若被覆層中之Pd之最大濃度處於上述範圍內，則能夠進一步提高2nd接合性(2nd接合部之初始接合性)，故較適宜。被覆層中之Pd之最大濃度之上限並無特別限定，例如可為100原子%。
-條件(7)- 條件(7)係關於被覆層之厚度d。被覆層之厚度d之測定、算出方法如條件(2)中所述。
藉由包含除了滿足條件(1)至(3)以外還滿足條件(7)之被覆層，能夠於高溫高濕環境下帶來更良好之1st接合部之接合可靠性，並且帶來更良好之FAB形狀，甚至帶來更良好之1st接合部之壓接形狀。又，藉由包含滿足條件(7)之被覆層，能夠進一步提高2nd接合部中之接合性，故較適宜。
關於條件(7)，被覆層之厚度d就可進一步享受本發明之效果之觀點而言，較佳為5 nm以上，更佳為6 nm以上、8 nm以上、10 nm以上、12 nm以上，進而較佳為14 nm以上，進而更佳為15 nm以上或16 nm以上，尤佳為18 nm以上或20 nm以上。又，被覆層之厚度d之上限就可進一步享受本發明之效果之觀點而言，較佳為130 nm以下，更佳為125 nm以下、120 nm以下、115 nm以下、110 nm以下、105 nm以下、100 nm以下、95 nm以下或90 nm以下。於適宜之一實施方式中，被覆層之厚度d為10 nm以上130 nm以下。
被覆層例如可含有選自下文所述之第1添加元素、第2添加元素、第3添加元素中之1種以上摻雜劑。該等摻雜劑之適宜之含量如下文所述。
於本發明之線中，被覆層可於被覆層之厚度方向上，於線表面側進而含有Au。藉由被覆層進而含有Au，能夠進一步改善2nd接合部中之接合性。
就進一步改善2nd接合部中之接合性之觀點而言，本發明之線之表面中的Au之濃度較佳為10原子%以上，更佳為15原子%以上，進而較佳為20原子%以上、22原子%以上、24原子%以上、25原子%以上、26原子%以上、28原子%以上或30原子%以上。本發明之線之表面中的Au之濃度之上限就實現良好之FAB形狀之觀點、實現良好之1st接合部之壓接形狀的觀點而言，較佳為90原子%以下，更佳為85原子%以下，進而較佳為80原子%以下、78原子%以下、76原子%以下、75原子%以下、74原子%以下、72原子%以下或70原子%以下。因此，於適宜之一實施方式中，本發明之線之表面中的Au之濃度為10原子%以上90原子%以下。
於本發明中，線表面中之Au之濃度可以線表面作為測定面，藉由歐傑電子能譜法(AES)進行線表面之組成分析而求出。此處，於欲求出表面中之Au之濃度時，不考慮碳(C)、硫(S)、氧(O)、氮(N)等氣體成分、非金屬元素等。
線表面之組成分析可於關於獲得深度方向之濃度分佈之方法所說明之與1)線表面之組成分析同樣之條件下實施。即，於藉由歐傑電子能譜法(AES)對線表面進行組成分析時，測定面之位置及尺寸係以如下方式確定。
以與線軸垂直之方向上之線之寬度之中心成為測定面之寬度之中心之方式進行定位，且以測定面之寬度成為線直徑之5%以上15%以下之方式確定測定面。測定面之長度係以成為測定面之寬度之5倍之方式設定。藉由以上述方式確定測定面之位置及尺寸，能夠精度良好地測定對於進一步改善2nd接合性而言適宜之線表面中之Au之濃度。又，適宜的是對沿著線軸方向互相分開1 mm以上之多處(n≧3)之測定面實施，並採用其算術平均值。
上述表面中之Au之濃度係基於在下文所述之[藉由歐傑電子能譜法(AES)進行之線表面之組成分析]欄所記載之條件下測得之結果。
於被覆層於被覆層之厚度方向上，於線表面側含有Au之情形時，線之深度方向之濃度分佈中表現出Au之最大濃度之位置相較於表現出Ni之最大濃度之位置或表現出Pd之最大濃度之位置而位於線之表面側。
於一實施方式中，被覆層包含Pd及Ni、以及不可避免之雜質。於另一實施方式中，被覆層包含Pd及Ni、選自Au、下文所述之第1添加元素、第2添加元素、第3添加元素中之1種以上元素、以及不可避免之雜質。再者，關於被覆層所提及之用語「不可避免之雜質」中亦包含上文所述之構成Cu芯材之元素。
本發明之線可進而含有選自由B、P及Mg所組成之群中之1種以上元素(「第1添加元素」)。於本發明之線含有第1添加元素之情形時，相對於線整體之第1添加元素之總計濃度較佳為1質量ppm以上。藉此，能夠實現帶來更良好之1st接合部之壓接形狀的接合線。相對於線整體之第1添加元素之總計濃度更佳為2質量ppm以上，進而較佳為3質量ppm以上、5質量ppm以上、8質量ppm以上、10質量ppm以上、15質量ppm以上或20質量ppm以上。就抑制線之硬質化而減少1st接合時之晶片損傷之觀點而言，第1添加元素之總計濃度較佳為100質量ppm以下，更佳為90質量ppm以下、80質量ppm以下、70質量ppm以下、60質量ppm以下或50質量ppm以下。因此，於適宜之一實施方式中，本發明之線含有第1添加元素，相對於線整體之第1添加元素之總計濃度為1質量ppm以上100質量ppm以下。
於本發明之線含有第1添加元素之情形時，第1添加元素可含有於Cu芯材及被覆層之任一者中，亦可含有於該兩者中。於本發明之線於其表面含有Au之情形時，第1添加元素可與該Au一起含有於其中。就實現帶來更良好之1st接合部之壓接形狀之接合線的觀點而言，第1添加元素適宜為含有於Cu芯材中。
本發明之線可進而含有選自由Se、Te、As及Sb所組成之群中之1種以上元素(「第2添加元素」)。於本發明之線含有第2添加元素之情形時，相對於線整體之第2添加元素之總計濃度較佳為1質量ppm以上。藉此，能夠改善高溫高濕環境下之1st接合部之接合可靠性。相對於線整體之第2添加元素之總計濃度更佳為2質量ppm以上，進而較佳為3質量ppm以上、5質量ppm以上、8質量ppm以上、10質量ppm以上、15質量ppm以上或20質量ppm以上。就實現良好之FAB形狀之觀點、實現良好之1st接合部之壓接形狀的觀點而言，第2添加元素之總計濃度較佳為100質量ppm以下，更佳為90質量ppm以下、80質量ppm以下、70質量ppm以下、60質量ppm以下或50質量ppm以下。因此，於適宜之一實施方式中，本發明之線含有第2添加元素，相對於線整體之第2添加元素之總計濃度為1質量ppm以上100質量ppm以下。
於本發明之線含有第2添加元素之情形時，第2添加元素可含有於Cu芯材及被覆層之任一者中，亦可含有於該兩者中。就實現帶來更良好之高溫高濕環境下之1st接合部的接合可靠性之接合線之觀點而言，第2添加元素適宜為含有於被覆層中。於本發明之線於其表面含有Au之情形時，第2添加元素可與該Au一起含有於其中。
本發明之線可進而含有選自由Ga、Ge及In所組成之群中之1種以上元素(「第3添加元素」)。於本發明之線含有第3添加元素之情形時，相對於線整體之第3添加元素之總計濃度較佳為0.011質量%以上。藉此，能夠改善高溫環境下之1st接合部之接合可靠性。相對於線整體之第3添加元素之總計濃度更佳為0.015質量%以上，進而較佳為0.02質量%以上、0.025質量%以上、0.03質量%以上、0.031質量%以上、0.035質量%以上、0.04質量%以上、0.05質量%以上、0.07質量%以上、0.09質量%以上、0.1質量%以上、0.12質量%以上、0.14質量%以上、0.15質量%以上或0.2質量%以上。就實現良好之FAB形狀之觀點、實現良好之1st接合部之壓接形狀之觀點、實現良好之2nd接合部中之接合性之觀點而言，第3添加元素之總計濃度較佳為1.5質量%以下，更佳為1.4質量%以下、1.3質量%以下或1.2質量%以下。因此，於適宜之一實施方式中，本發明之線含有第3添加元素，相對於線整體之第3添加元素之總計濃度為0.011質量%以上1.5質量%以下。
於本發明之線含有第3添加元素之情形時，第3添加元素可含有於Cu芯材及被覆層之任一者中，亦可含有於該兩者中。於本發明之線於其表面含有Au之情形時，第3添加元素可與該Au一起含有於其中。
線中之第1添加元素、第2添加元素、第3添加元素之含量可藉由下文所述之[元素含量之測定]所記載之方法進行測定。
於本發明之線中，Cu、Ni、Au、Pd之總計濃度例如可設為98.5質量%以上、98.6質量%以上、98.7質量%以上或98.8質量%以上等。
-其他適宜條件- 以下，對本發明之線適宜進一步滿足之條件進行說明。
本發明之線於使用該線形成FAB時，較佳為於對與該FAB之壓接接合方向垂直之截面之結晶方位進行測定所得之結果中，相對於壓接接合方向角度差為15度以下之＜100＞結晶方位之比率為30%以上。藉此，能夠實現特別良好之1st接合部之壓接形狀。
如上文所述，利用接合線進行之連接製程係藉由如下方式完成：1st接合於半導體晶片上之電極，繼而形成迴圈後，將線部2nd接合於引線框架或基板上之外部電極。1st接合係利用電弧加熱將線前端加熱熔融，藉由表面張力形成FAB後，將該FAB壓接接合(焊球接合)於半導體晶片上之電極。本發明人等發現，於對與FAB之壓接接合方向垂直之截面之結晶方位進行測定所得之結果中，如相對於壓接接合方向角度差為15度以下之＜100＞結晶方位之比率(以下亦簡稱為「FAB之截面中之＜100＞結晶方位之比率」)成為30%以上之線能夠實現特別良好之1st接合部之壓接形狀。
就實現更良好之1st接合部之壓接形狀的觀點而言，適宜為FAB之截面中之＜100＞結晶方位之比率成為更佳為35%以上、進而較佳為40%以上、進而更佳為45%以上、尤佳為50%以上、55%以上或60%之線。特別是FAB之截面中之＜100＞結晶方位之比率成為50%以上之線能夠實現特別良好之1st接合部之壓接形狀。因此，於適宜之一實施方式中，FAB之截面中之＜100＞結晶方位之比率為30%以上，更適宜為50%以上。FAB之截面中之＜100＞結晶方位之比率之上限並無特別限定，例如可為100%，亦可為99.5%以下、99%以下、98%以下等。
參照圖3對與FAB之壓接接合方向垂直之截面進行說明。圖3表示利用電弧加熱將線1之前端加熱熔融並藉由表面張力形成FAB10時之概略圖。將所形成之FAB10壓接接合於半導體晶片上之電極(未圖示)。於圖3中，FAB10之壓接接合方向為箭頭Z所表示之方向(圖3中之垂直方向(上下方向))，與壓接接合方向Z垂直之截面係沿著與該方向Z垂直之虛線A-A切斷FAB所露出之截面。此處，成為露出截面時之基準之虛線A-A係設定為露出截面之直徑成為最大之位置、即於將FAB之直徑設為D時露出截面之直徑成為D之位置。亦可能存在截面露出作業中直線A-A偏離目標而露出截面之直徑變得小於D之情況，但若露出截面之直徑為0.9D以上，則該偏離對結晶方位之比率造成之影響小到可以無視，因此可容許。
與FAB之壓接接合方向垂直之截面之結晶方位可使用背向散射電子束繞射(EBSD：Electron Backscattered Diffraction)法進行測定。EBSD法所使用之裝置包括掃描式電子顯微鏡及其所具備之檢測器。EBSD法係如下方法：將於對試樣照射電子束時所產生之反射電子之繞射圖案投影至檢測器上，對其繞射圖案進行解析，藉此確定各測定點之結晶方位。藉由EBSD法所獲得之資料之解析可使用專用軟體(TSL Solutions股份有限公司製造之OIM analysis等)。藉由將與FAB之壓接接合方向垂直之截面作為檢查面，利用裝置附帶之解析軟體，而可算出特定之結晶方位之比率。
於本發明中，FAB之截面中之＜100＞結晶方位之比率係定義為以百分率表示＜100＞結晶方位之面積相對於測定面積者。於欲算出該比率時，僅採用測定面內能夠以某可靠度為基準進行鑑定之結晶方位，將無法測定結晶方位之部位、或即便能夠測定但方位解析之可靠度較低之部位等自測定面積及＜100＞結晶方位之面積中排除而進行計算。此處，於如所排除之資料例如超過整體之兩成之情形時，由於測定對象存在某些污染之可能性較高，故而應自露出截面起再次實施。又，於本發明中，FAB之截面中之＜100＞結晶方位之比率係對3個以上FAB進行測定所獲得之比率之各值之算術平均值。
關於FAB之截面中之＜100＞結晶方位之比率成為30%以上之線能夠實現特別良好之1st接合部之壓接形狀之理由，本發明人等推測如下。
已知金屬會因沿著特定之結晶面、結晶方向滑動(亦將該面、該方向稱為「滑動面」、「滑動方向」)而變形。使用本發明之線所形成之FAB主要包含作為芯材之Cu或Cu合金，其結晶結構為面心立方結構。於採用此種結晶結構之情形時，若與壓接接合方向垂直之截面之結晶方位為＜100＞，則金屬會沿著相對於壓接面為45度之方向滑動而變形，因此FAB沿著相對於壓接面為45度之方向，相對於與壓接面平行之平面以放射狀擴展而變形。推測其結果為，壓接形狀變得進一步接近真圓。
於本發明中，FAB之截面中之＜100＞結晶方位之比率有藉由調整被覆層之厚度或被覆層中之Pd與Ni之濃度比、芯材之Cu純度而成為所期待之範圍之傾向。例如，關於被覆層之厚度對FAB之截面中之＜100＞結晶方位之比率造成影響之理由，本發明人等推測如下。即，認為於熔融之階段，被覆層之Pd與Ni朝向FAB中心側適度地擴散混合，固溶含有該適度擴散混合之Pd與Ni的Cu或Cu合金之＜100＞結晶方位相對於壓接接合方向而配向。並且推測，若被覆層之厚度處於規定之範圍，則熔融時之Pd與Ni之擴散混合變得適度，＜100＞結晶方位容易相對於壓接接合方向而配向，另一方面，若被覆層之厚度過薄，則容易成為無配向性之無規之結晶方位，若被覆層之厚度過厚，則容易優先成為不同之結晶方位。
本發明之線之直徑並無特別限定，可根據具體之目的適當確定，較佳可設為15 μm以上、18 μm以上或20 μm以上等。該直徑之上限並無特別限定，例如可設為80 μm以下、70 μm以下或50 μm以下等。
＜線之製造方法＞ 對本發明之半導體裝置用接合線之製造方法之一例進行說明。
首先，藉由連續鑄造將高純度(4 N～6 N；99.99～99.9999質量%以上)之原料銅加工為大徑(直徑約3～6 mm)，而獲得鑄錠。
於添加上述第1添加元素、第2添加元素、第3添加元素等摻雜劑之情形時，作為其添加方法，例如可例舉：含有於Cu芯材中之方法、含有於被覆層中之方法、覆著於Cu芯材之表面之方法、及覆著於被覆層之表面之方法，亦可將複數種該等方法加以組合。採用任一添加方法均可發揮本發明之效果。於使摻雜劑含有於Cu芯材中之方法中，使用以所需之濃度含有摻雜劑之銅合金作為原料製造Cu芯材即可。於在作為原材料之Cu中添加摻雜劑而獲得該銅合金之情形時，可於Cu中直接添加高純度之摻雜劑成分，亦可利用含有1%左右之摻雜劑成分之母合金。於使摻雜劑含有於被覆層中之方法中，於形成被覆層時之Pd、Ni鍍浴(濕式鍍敷之情形)或靶材(乾式鍍敷之情形)中含有摻雜劑即可。於覆著於Cu芯材之表面之方法或覆著於被覆層之表面之方法中，以Cu芯材之表面或被覆層之表面作為覆著面，實施選自(1)水溶液之塗佈⇒乾燥⇒熱處理、(2)鍍敷法(濕式)、(3)蒸鍍法(乾式)中之1種以上覆著處理即可。
對大徑之鑄錠進行鍛造、壓延、拉線，而製作直徑約0.7～2.0 mm之包含Cu或Cu合金之線(以下亦稱為「中間線」)。
作為於Cu芯材之表面形成被覆層之方法，可利用電鍍、無電解鍍敷、蒸鍍法等，就工業上而言較佳為利用能夠穩定地控制膜厚之電鍍。例如，可於中間線表面形成被覆層。又，被覆層可於大徑之鑄錠之階段覆著，或可於將中間線拉線而進一步細線化後(例如拉線至最終之Cu芯材之直徑後)，於該Cu芯材表面形成被覆層。被覆層例如可藉由在Cu芯材之表面設置Pd層後，設置Ni層或以規定比率含有Ni與Pd之NiPd合金層而形成，亦可藉由在設置Ni層或NiPd合金層後進一步設置含有Pd之層而形成。就形成與Cu芯材之密接性優異之被覆層之觀點而言，亦可於對Cu芯材之表面實施導電性金屬之衝擊鍍後形成規定之被覆層。
於形成線表面側具有含有Au之區域之被覆層之情形時，可藉由與上述者同樣之方法，藉由在被覆層之表面側設置Au層而形成。
拉線加工可使用能夠設置複數個金剛石塗層眼模之連續拉線裝置實施。視需要亦可於拉線加工之途中階段實施熱處理。可藉由熱處理使構成元素於線表面側之Ni層或NiPd合金層與下層之Pd層之間互相擴散，而於距線表面之深度為0.5d之範圍形成含有Ni與Pd之區域。又，於形成線表面側具有含有Au之區域之被覆層之情形時，可藉由熱處理使構成元素於線表面之Au層與下層之Ni層或NiPd合金層(設置之情形時為含有Pd之層)之間互相擴散，以線表面中之Au之濃度成為上述適宜範圍之方式，於被覆層之線表面側形成含有Au之區域(例如含有Au、Ni及Pd之合金區域)。作為其方法，藉由在一定之爐內溫度下於電爐中於一定之速度下連續掃掠線而促進合金化之方法因能夠將被覆層中之Ni之最大濃度等合金之組成控制為所期待之範圍而較佳。再者，亦可採用自最初起覆著含有Au及Ni、Pd之1種以上之合金區域之方法，而代替於在被覆層之表面側設置Au層後藉由熱處理形成含有Au之區域之方法。
本發明之線於高溫高濕環境下亦能夠帶來良好之1st接合部之接合可靠性，並且於高溫環境下亦能夠帶來良好之2nd接合部之接合可靠性。因此，本發明之接合線尤其能夠適宜地用作車載用設備或功率設備用之接合線。
[線接合構造] 如上文所述，於利用接合線進行之連接製程中，1st接合係利用電弧加熱將線前端加熱熔融，藉由表面張力形成FAB後，將該FAB壓接接合(焊球接合)於半導體晶片上之電極而進行。
本發明亦提供一種將本發明之線焊球接合於半導體晶片上之電極所形成之線接合構造。根據使用具備全部滿足上述條件(1)至(3)之被覆層之本發明之線所形成之線接合構造，於焊球接合部之接合面附近存在以一定濃度以上含有Ni之含有Pd、Ni之區域，於高溫高濕環境下亦能夠實現良好之1st接合部(焊球接合部)之接合可靠性。
於一實施方式中，本發明之線接合構造包括具備Al電極之半導體晶片、接合線、及半導體晶片之電極與接合線之間之焊球接合部， 該接合線包括：包含Cu或Cu合金之芯材、及形成於該芯材之表面的含有Cu以外之導電性金屬之被覆層，被覆層含有Ni與Pd，相對於線整體之Ni之濃度C Ni(質量%)與Pd之濃度C Pd(質量%)之比C Ni/C Pd為0.02以上0.7以下，於藉由AES進行測定所獲得之該線之深度方向之濃度分佈中，於將被覆層之厚度設為d(nm)時，表現出Ni之最大濃度之位置處於距線表面之深度為0.5d之範圍內，且該Ni之最大濃度為10原子%以上， 於電極與焊球接合部之接合面附近具有於將Al、Cu、Pd、Ni之合計濃度設為100質量%之情形時Ni之濃度為1質量%以上之區域B。
圖4係表示線接合構造之一例之截面模式圖。圖4所示之線接合構造100係將接合線1焊球接合於半導體晶片50上之Al電極51所形成。圖4表示將該線接合構造100沿著通過接合線1之線軸L並與該線軸L平行之面切斷之截面(以下亦簡稱為「線接合構造之截面」)。線接合構造100包括具備Al電極51之半導體晶片50、接合線1、及半導體晶片之電極51與接合線1之間之焊球接合部20。
焊球接合部20包括圖4中示於上側(線側)之第1焊球壓縮部10a、及圖4中示於下側(電極側)之第2焊球壓縮部10b。於焊球接合中，將於接合線1之前端形成之FAB(圖3之10)壓接接合於電極51，第1焊球壓縮部10a係相對維持了焊球接合前之FAB之形狀之部位，第2焊球壓縮部10b係以FAB於壓接接合時潰縮之方式變形所形成之部位。圖4中之W b係平行於電極51與焊球接合部20之接合面21之方向(垂直於線軸L之方向)上的電極51與焊球接合部20之接合面21之最大寬度。又，圖4中之H係第2焊球壓縮部10b相對於接合面21之最大高度。
本發明之線接合構造100中，接合線1為上文所述之本發明之線，於半導體晶片50上之電極51與接合線1之接合面21附近具有於將Al、Cu、Pd、Ni之合計濃度設為100質量%之情形時Ni之濃度為1質量%以上之區域B。此處，於判斷接合面附近是否存在區域B時，於線接合構造之截面中，藉由能量分散型X射線分光法(EDS)對接合面附近進行組成分析，此時之測定線(圖4中之線P 1、P 2、P 3)之位置及尺寸於下文進行說明。
就於高溫高濕環境下帶來更良好之1st接合部之接合可靠性之觀點而言，區域B中之上述Ni之濃度之平均值較佳為1.2質量%以上，更佳為1.4質量%以上，進而較佳為1.5質量%以上。該Ni之濃度之平均值之上限就實現良好之1st接合部之壓接形狀的觀點而言，較佳為8質量%以下，更佳為6質量%以下，進而較佳為5質量%以下。
就於高溫高濕環境下帶來更良好之1st接合部之接合可靠性之觀點而言，於區域B中，於將Al、Cu、Pd、Ni之合計濃度設為100質量%之情形時，Pd與Ni之合計濃度之平均值較佳為3質量%以上，更佳為3.5質量%以上，進而較佳為3.6質量%以上、3.8質量%以上或4質量%以上。該Pd與Ni之合計濃度之平均值之上限並無特別限定，例如可設為24質量%以下、18質量%以下、15質量%以下等。
就於高溫高濕環境下帶來更良好之1st接合部之接合可靠性之觀點而言，於區域B中，Pd之濃度C Pd(質量%)與Ni之濃度C Ni(質量%)之比C Pd/C Ni之平均值較佳為0.4以上50以下，其上限更佳為40以下，進而較佳為30以下、15以下或10以下，其下限更佳為0.5以上，更佳為0.6以上或0.8以上，進而較佳為1以上、1.2以上或1.4以上。
區域B是否存在或區域B中之Pd與Ni之合計濃度之平均值、比C Pd/C Ni之平均值可藉由在線接合構造之截面中利用EDS對接合面附近進行組成分析而確認、確定。以下，參照圖4進行說明。藉由EDS進行之組成分析係藉由在線接合構造之截面中，沿著與接合面21垂直之方向(與線軸L平行之方向)對電極51與焊球接合部20之接合面21附近進行線分析而進行。於圖4所示之線接合構造之截面中，以符號P 1、P 2及P 3表示進行組成分析之3條測定線。
於本發明中，進行藉由EDS進行之組成分析之測定線P 1、P 2及P 3之位置及尺寸係以如下方式確定。即，測定線P 1及P 2係以通過將電極51與焊球接合部20之接合面21之最大寬度Wb進行六等分之7點中自外側起第2個點、且沿著與接合面21垂直之方向延伸之方式設定(測定線P 1通過圖4中左側起第2個點，測定線P 2通過圖4中右側起第2個點)。又，測定線P 3以通過將上述最大寬度Wb進行六等分之7點中正中間之點(外側起第4個點)、且沿著與接合面21垂直之方向延伸之方式設定。該等測定線P 1、P 2及P 3之尺寸(長度)可根據線接合構造中之焊球接合部(第2焊球壓縮部)之尺寸而適當確定，例如可設為5 μm以上、10 μm以上等。測定線P 1、P 2及P 3之尺寸(長度)之上限於將第2焊球壓縮部10b之最大高度設為H時，例如可設為0.5H以下、0.4H以下、0.3H以下等。藉由以上述方式確定測定線之位置及尺寸，能夠精度良好地判斷對於在高溫高濕環境下帶來良好之1st接合部之接合可靠性而言適宜之區域B是否存在。再者，關於線接合構造中之各部分之大小或方向等，當然容許測定等所伴隨之誤差之範圍。
對以如上方式設定之測定線P 1、P 2及P 3進行組成分析，獲得各元素之濃度變化(濃度分佈)。於所獲得之與各測定線相關之濃度分佈中，對於各測定點，求出Al之濃度C Al(質量%)、Cu之濃度C Cu(質量%)、Pd之濃度C Pd(質量%)、Ni之濃度C Ni(質量%)，算出將該等C Al、C Cu、C Pd及C Ni之合計設為100質量%之情形時之Ni之濃度。然後，將Ni之濃度C Ni為1質量%之位置判定為邊界，將Ni之濃度C Ni為1質量%以上之區域設為區域B。該區域B之邊界未必為晶界。
區域B之厚度可自接合面21側朝向焊球接合部側(線側)確認濃度分佈，求出為Ni之濃度C Ni為1質量%後方才到達之位置Z3至Ni之濃度C Ni未達1質量%後方才降低之位置Z4為止之距離。就於高溫高濕環境下帶來更良好之1st接合部之接合可靠性之觀點而言，於與測定線P相關之濃度分佈中，區域B之厚度較佳為0.6 μm以上，更佳為0.8 μm以上，進而較佳為1 μm以上。該區域B之厚度之上限並無特別限定，例如可為8 μm以下、6 μm以下、4 μm以下等。
藉由將針對區域B中之各測定點所算出之Ni之濃度進行算術平均，而可算出區域B中之Ni之濃度之平均值。又，藉由將針對區域B中之各測定點所算出之Pd與Ni之合計濃度或比C Pd/C Ni之值分別進行算術平均，而可算出區域B中之Pd與Ni之合計濃度之平均值或比C Pd/C Ni之平均值。於欲求出該等平均值時，適宜為以滿足上述位置及尺寸之方式設定3條測定線P 1、P 2及P 3，對該等3條測定線進行藉由EDS進行之組成分析，並採用所獲得之值之算術平均值。
於本發明中，線接合構造中之區域B是否存在或區域B中之Pd與Ni之合計濃度之平均值、比C Pd/C Ni之平均值係基於在下文所述之[藉由能量分散型X射線分光法(EDS)進行之線接合構造之組成分析]欄所記載之條件下測得之結果。
本發明之線接合構造如上文所述，其特徵在於該線接合構造所含之接合線為本發明之線。即，於本發明之線接合構造中，接合線包括：包含Cu或Cu合金之芯材、及形成於該芯材之表面的含有Cu以外之導電性金屬之被覆層，且滿足上述條件(1)～(3)。亦包括該芯材或被覆層之適宜之形態在內，本發明之線之詳細如上述[半導體裝置用接合線]欄中所說明般。
於本發明之線接合構造中，半導體晶片具備Al電極。作為Al電極，例如可使用於Si基板上形成Al或以Al為主體之合金膜而成之電極。作為以Al為主體之合金，例如可例舉：Al-Cu-Si合金(Al-Cu(0.2～0.9質量%)-Si(0.5～1.5質量%)合金等)、Al-Cu合金(Al-Cu(0.2～0.9質量%)等)。
[半導體裝置之製造方法] 使用本發明之半導體裝置用接合線，將半導體晶片上之電極與引線框架或電路基板上之電極連接，藉此能夠製造半導體裝置。
於一實施方式中，本發明之半導體裝置之特徵在於：其包括電路基板、半導體晶片、及用以使電路基板與半導體晶片導通之接合線，該接合線為本發明之線。此處，半導體晶片與接合線之接合部適宜為本發明之線接合構造。
於本發明之半導體裝置中，電路基板及半導體晶片並無特別限定，可使用為了構成半導體裝置而可使用之公知之電路基板及半導體晶片。或又，亦可使用引線框架代替電路基板。例如，可如日本專利特開2020-150116號公報所記載之半導體裝置般，設為包括引線框架、及安裝於該引線框架之半導體晶片之半導體裝置之構成。
作為半導體裝置，可例舉供於電氣產品(例如電腦、行動電話、數位相機、電視、空調、太陽能發電系統等)及交通工具(例如機車、汽車、電車、船舶及飛機等)等之各種半導體裝置。 [實施例]
以下，示出實施例對本發明進行具體說明。但本發明並不限定於以下所示之實施例。
(樣品) 首先，對樣品之製作方法進行說明。成為Cu芯材之原材料之Cu使用純度為99.99質量%以上(4 N)且其餘量包含不可避免之雜質者。又，於添加第1添加元素、第2添加元素、第3添加元素之情形時，該等使用純度為99質量%以上且其餘量包含不可避免之雜質者、或以高濃度於Cu中調配該等添加元素而成之母合金。
芯材之Cu合金首先於石墨坩堝中裝填原料，使用高頻爐於氮氣(N 2)或氬氣(Ar)等惰性氣體環境下加熱至1090～1500℃而溶解後，藉由連續鑄造製造直徑約3～6 mm之鑄錠。繼而，對所獲得之鑄錠進行拉伸加工而製作直徑0.7～2.0 mm之中間線，進而使用眼模連續進行拉線加工等，藉此將線細徑化至被覆之線徑。於拉線加工中，使用市售之潤滑液，拉線速度設為20～150 m/分鐘。關於被覆層之形成，為了去除線表面之氧化膜，而利用鹽酸或硫酸進行酸洗處理後，以覆蓋芯材之Cu合金之表面整體之方式形成Pd層，並於其表面設置Ni層。進而，一部分線(實施例No.5～7)於Ni層上設置Au層。Pd層、Ni層、Au層之形成使用電解電鍍法。Pd鍍敷液、Ni鍍敷液、Au鍍敷液係準備市售之鍍敷液，適當製備而使用。
其後，進一步進行拉線加工等，加工至作為最終線徑之ϕ20 μm。視需要於拉線加工之途中，進行1～2次300～700℃、2～15秒之中間熱處理。於進行中間熱處理之情形時，對線進行連續掃掠，一面流通氮氣(N 2)或氬氣(Ar)一面進行。加工至最終線徑後，對線進行連續掃掠，一面流通氮氣(N 2)或氬氣(Ar)一面進行調質熱處理。調質熱處理之熱處理溫度設為200～600℃，線之進給速度設為20～200 m/分鐘，熱處理時間設為0.2～1.0秒。於被覆層較薄之情形或Ni濃度較低之情形時，降低熱處理溫度並加快線之進給速度而設定，於相反之情形時，提高熱處理溫度並減慢線之進給速度而設定。
(試驗、評價方法) 以下，對試驗、評價方法進行說明。
[藉由歐傑電子能譜法(AES)進行之線表面之組成分析] 關於在線之表面含有Au之線，線表面中之Au之濃度係以線表面作為測定面，如以下般藉由歐傑電子能譜法(AES)進行測定而求出。 首先，將供於測定之接合線以直線狀固定於試樣保持器。繼而，以與線軸垂直之方向上之線之寬度之中心成為測定面之寬度之中心之方式進行定位，且以測定面之寬度成為線直徑之5%以上15%以下之方式確定測定面。測定面之長度設為測定面之寬度之5倍。然後，使用AES裝置(ULVAC-PHI製造之PHI-700)，於加速電壓10 kV之條件下進行線表面之組成分析，求出表面Au濃度(原子%)。 再者，藉由AES進行之組成分析係對沿著線軸方向互相分開1 mm以上之3處之測定面實施，並採用其算術平均值。於欲求出表面中之Au之濃度時，不考慮碳(C)、硫(S)、氧(O)、氮(N)等氣體成分、非金屬元素等。
[藉由歐傑電子能譜法(AES)進行之被覆層之厚度分析] 被覆層之厚度分析使用藉由AES進行之深度分析。 具體而言，藉由AES進行1)線表面之組成分析後，進而重複進行2)利用Ar之濺射與3)濺射後之表面之組成分析，藉此獲得深度方向之濃度分佈。2)之濺射係於Ar +離子、加速電壓2 kV下進行。又，於1)、3)之表面之組成分析中，測定面之尺寸或藉由AES進行之組成分析之條件係設為與上述[藉由歐傑電子能譜法(AES)進行之線表面之組成分析]欄中所說明者相同。 又，深度方向之濃度分佈之獲得係對沿著線軸方向互相分開1 mm以上之3處之測定面實施。
-被覆層之厚度d- 於所獲得之深度方向之濃度分佈中，自線表面朝向線中心側確認濃度分佈，求出線表面位置Z0至作為芯材之Cu之濃度為50原子%後方才到達之深度位置Z1之距離作為所測定之被覆層之厚度。被覆層之厚度d係採用針對3處之測定面所獲得之數值之算術平均值。 再者，藉由AES分析所測定之深度係作為濺射速度與時間之積而求出。通常，濺射速度係使用作為標準試樣之SiO 2所測定，因此藉由AES所分析之深度成為SiO 2換算值。即，被覆層之厚度之單位使用SiO 2換算值。
-被覆層中之Pd、Ni之最大濃度- 於所獲得之深度方向之濃度分佈中，著眼於Pd、Ni之濃度之增減，根據Pd、Ni之濃度成為最大之位置求出該等之最大濃度。採用針對3處之測定面所獲得之數值之算術平均值作為Pd、Ni之最大濃度。 再者，關於實施例之線，確認於芯材側具有以Pd為主成分之區域、於距線表面之深度為0.5d之範圍具有含有Ni與Pd之區域、表現出Ni之最大濃度之位置處於距線表面之深度為0.5d之範圍、及表現出Ni之最大濃度之位置相較於表現出Pd之最大濃度之位置而位於表面側。關於在線表面側設置有含有Au之被覆層之實施例之線，確認表現出Au之最大濃度之位置相較於表現出Ni之最大濃度之位置或表現出Pd之最大濃度之位置而位於表面側。
[藉由歐傑電子能譜法(AES)進行之FAB之深度分析] (1)FAB之形成 對於實施例及比較例中所製作之接合線，使用市售之焊線機，將電流值設定為30～75 mA，將EFO之間距設定為762 μm，將尾線之長度設定為254 μm，一面以流量0.4～0.6 L/分鐘流通氮氣(N 2)＋5%氫氣(H 2)，一面形成FAB。FAB直徑相對於線之線徑而設為1.5～1.9倍之範圍。
(2)藉由AES進行之FAB之深度分析 所形成之FAB之前端部表面之深度分析使用藉由AES進行之深度分析。藉由AES進行之深度分析係藉由交替進行組成分析與濺射而對深度方向之組成之變化進行分析，可獲得FAB之前端部表面至深度(中心)方向之各元素之濃度變化(所謂深度方向之濃度分佈)。 具體而言，藉由AES進行1)FAB前端部表面之組成分析後，進而重複進行2)利用Ar之濺射與3)濺射後之表面之組成分析，藉此獲得深度方向之濃度分佈。2)之濺射係於Ar +離子、加速電壓2 kV下進行。又，於1)、3)之表面之組成分析中，關於測定面之位置及尺寸，以測定面之中心與FAB之前端部頂點之距離成為πD/12以內(此處，π表示圓周率，D表示FAB直徑(μm))之方式進行定位，且測定面之寬度與長度分別設為5 μm(FAB直徑之5%以上20%以下之範圍)。再者，FAB之前端部頂點之附近由於存在製作FAB樣品時之來自基板之附著物，故而避開該附著物而將乾淨之處確定為測定面。然後，使用AES裝置(ULVAC-PHI製造之PHI-700)，於加速電壓10 kV之條件下進行表面之組成分析，獲得深度方向之濃度分佈。於藉由AES獲得深度方向之濃度分佈時，以深度方向之測定點於距FAB之前端部表面之深度為20 nm以上200 nm以下之區域A中成為50點以上之方式進行測定。 又，深度方向之濃度分佈之獲得係對3個FAB實施。
-區域A中之Ni之濃度之平均值- 於所獲得之FAB之深度方向之濃度分佈中，針對距FAB之前端部表面之深度為20 nm以上200 nm以下之區域A中之各測定點，求出Cu之濃度C Cu(原子%)、Pd之濃度C Pd(原子%)、Ni之濃度C Ni(原子%)，算出將該等C Cu、C Pd及C Ni之合計設為100原子%之情形時之Ni之濃度。然後，將針對區域A中之各測定點所算出之Ni之濃度進行算術平均，藉此算出區域A中之Ni之濃度之平均值。區域A中之Ni之濃度之平均值係採用針對3個FAB所獲得之數值之算術平均值。
-區域A中之Pd與Ni之合計濃度之平均值、比C Pd/C Ni之平均值- 於所獲得之FAB之深度方向之濃度分佈中，針對距FAB之前端部表面之深度為20 nm以上200 nm以下之區域A中之各測定點，算出將C Cu、C Pd及C Ni之合計設為100原子%之情形時之Pd與Ni之合計濃度或比C Pd/C Ni。然後，將針對區域A中之各測定點所算出之值進行算術平均，藉此算出區域A中之Pd與Ni之合計濃度之平均值或比C Pd/C Ni之平均值。區域A中之Pd與Ni之合計濃度之平均值或比C Pd/C Ni之平均值係採用針對3個FAB所獲得之數值之算術平均值。
[藉由能量分散型X射線分光法(EDS)進行之線接合構造之組成分析] (1)線接合構造之製作 對於實施例及比較例中所製作之接合線，於上述[藉由歐傑電子能譜法(AES)進行之FAB之深度分析]欄所記載之條件下形成FAB，使用市售之焊線機將FAB焊球接合於在通常之金屬框架上之矽基板形成厚度1.5 μm之Al-1.0質量%Si-0.5質量%Cu之合金膜而設置之電極，從而製作線接合構造。
(2)線接合構造之截面樣品之製備 藉由市售之熱固性環氧樹脂對所製作之線接合構造進行密封處理。其後，製備線接合構造之截面樣品，使線接合構造通過接合線之線軸，且露出與該線軸平行之面。
(3)藉由EDS進行之線接合構造之組成分析 線接合構造之組成分析使用藉由EDS進行之線分析。 具體而言，藉由如下方式進行：於線接合構造之截面樣品中，沿著與接合面垂直之方向(與線軸平行之方向)對電極與焊球接合部之接合面附近進行線分析。分析係對3條測定線P 1、P 2及P 3進行。測定線P 1及P 2係以通過將電極與焊球接合部之接合面之最大寬度進行六等分之7點中的外側起第2個點、且沿著與接合面垂直之方向延伸之方式設定(圖4中，測定線P 1係以通過左側起第2個點之方式設定，測定線P 2係以通過右側起第2個點之方式設定)。又，測定線P 3係以通過將上述接合面之最大寬度進行六等分之7點中的正中間之點(外側起第4個點)、且沿著與接合面垂直之方向延伸之方式設定。該等測定線P 1、P 2及P 3之尺寸(長度)設為15 μm(電極側大致為2 μm，焊球接合部側大致為13 μm)。然後，使用FE-SEM/EDS裝置(EDS檢測器：牛津儀器公司製造之AztecEnergy)，於加速電壓15 kV、測定點間隔0.2 μm之條件下進行線分析，而對電極與焊球接合部之接合面附近之組成進行分析。於將Al、Cu、Pd、Ni之合計濃度設為100質量%之情形時，根據Ni之濃度為1質量%以上之區域的有無判斷區域B是否存在，又，藉由將針對區域B中之各測定點所算出之Pd與Ni之合計濃度或比C Pd/C Ni之值分別進行算術平均，而算出區域B中之Pd與Ni之合計濃度之平均值或比C Pd/C Ni之平均值。區域B中之Pd與Ni之合計濃度之平均值或比C Pd/C Ni之平均值係採用針對3條測定線P 1、P 2及P 3所獲得之值之算術平均值。
[元素含量之測定] 線中之第1添加元素、第2添加元素、第3添加元素之含量係使用ICP(inductively coupled plasma，感應耦合電漿)發射光譜分析裝置、ICP質譜分析裝置對利用強酸將接合線溶解而成之液體進行分析，以線整體所含之元素之濃度之形式進行檢測。作為分析裝置，使用ICP-OES(Hitachi High-Tech Science股份有限公司製造之「PS3520UVDDII」)或ICP-MS(Agilent Technologies股份有限公司製造之「Agilent 7700x ICP-MS」)。
[1st接合部之接合可靠性] 1st接合部之接合可靠性係藉由高溫高濕試驗(HAST；Highly Accelerated Temperature and Humidity Stress Test)及高溫放置試驗(HTSL：High Temperature Storage Life Test)之兩者進行評價。
-HAST- 於通常之金屬框架上之矽基板上形成厚度1.5 μm之Al-1.0質量%Si-0.5質量%Cu之合金膜而設置的電極上，使用市售之焊線機作焊球接合而形成樣品，並藉由市售之熱固性環氧樹脂進行密封，製作1st接合部之接合可靠性試驗用之樣品。焊球係於上述[藉由歐傑電子能譜法(AES)進行之FAB之深度分析]欄所記載之條件下形成。使用不飽和型壓力鍋試驗機，將所製作之接合可靠性評價用之樣品暴露於溫度130℃、相對濕度85%之高溫高濕環境，並施加7 V之偏壓。1st接合部之接合壽命係每48小時實施焊球接合部之剪切試驗，剪切強度之值成為初始獲得之剪切強度之1/2之時間。剪切強度之值使用隨機選擇之焊球接合部之50處之測定值的算術平均值。剪切試驗係藉由酸處理去除樹脂而露出焊球接合部後進行。然後，依照以下基準進行評價。
評價基準： ◎：接合壽命480小時以上 ○：接合壽命384小時以上且未達480小時 △：接合壽命288小時以上且未達384小時 ×：接合壽命未達288小時
-HTSL- 使用高溫恆溫機，將以與上述同樣之方式製作之接合可靠性評價用之樣品暴露於溫度175℃之環境。1st接合部之接合壽命係每500小時實施焊球接合部之剪切試驗，剪切強度之值成為初始獲得之剪切強度之1/2之時間。剪切強度之值使用隨機選擇之焊球接合部之50處之測定值的算術平均值。高溫放置試驗後之剪切試驗係藉由酸處理去除樹脂而露出焊球接合部後進行。然後，依照以下基準進行評價。
評價基準： ◎：接合壽命2000小時以上 ○：接合壽命1000小時以上且未達2000小時 ×：接合壽命未達1000小時
[2nd接合部之接合可靠性] 2nd接合部之接合可靠性係藉由高溫放置試驗(HTSL：High Temperature Storage Life Test)進行評價。
藉由市售之熱固性環氧樹脂將使用市售之焊線機楔型接合於引線框架之引線部分之樣品密封，製作2nd接合部之接合可靠性試驗用之樣品。引線框架係使用已實施1～3 μm之Ni/Pd/Au鍍敷之Fe-42原子%Ni合金引線框架。使用高溫恆溫機將所製作之接合可靠性評價用之樣品暴露於溫度200℃之環境中。2nd接合部之接合壽命係每500小時實施楔型接合部之拉力試驗，拉力強度之值成為初始獲得之拉力強度之1/2之時間。拉力強度之值使用隨機選擇之楔型接合部之50處的測定值之算術平均值。高溫放置試驗後之拉力試驗係藉由酸處理去除樹脂而露出楔型接合部後進行。然後，依照以下基準進行評價。
評價基準： ◎：接合壽命2000小時以上 ○：接合壽命1000小時以上且未達2000小時 ×：接合壽命未達1000小時
[2nd接合部之接合性] 2nd接合部之接合性係藉由2nd接合窗試驗進行評價。2nd接合窗試驗係如下試驗：於橫軸自30 mA至80 mA將2nd接合時之超音波電流設置為以10 mA為間隔之6個階段，於縱軸自20 gf至70 gf將2nd接合時之荷重設置為以10 gf為間隔之6個階段，針對全部36個2nd接合條件，求出能夠接合之條件之數量。
[表1]
(表1)
   超音波電流(mA)
30 40 50 60 70 80
荷重(ｇｆ) 20                  
30                  
40                  
50                  
60                  
70                  
本試驗係對於實施例及比較例之各線，使用市售之焊線機，針對各條件於引線框架之引線部分各接合200根。引線框架使用已實施Ag鍍敷之引線框架，於載台溫度200℃、氮氣(N 2)＋5%氫氣(H 2)0.5 L/分鐘流通下進行接合。然後，求出無未接合或焊線機之停止之問題而能夠連續接合之條件之數量，依照以下基準進行評價。
評價基準： ◎：33個條件以上 ○：30～32個條件 △：26～29個條件 ×：25個條件以下
[FAB形狀] FAB形狀之評價係使用市售之焊線機於引線框架製作FAB，利用掃描式電子顯微鏡(SEM)進行觀察(評價數N＝100)。再者，FAB係於上述[藉由歐傑電子能譜法(AES)進行之FAB之深度分析]欄所記載之條件下製作。關於FAB形狀之判定，將真球狀者判定為良好，若有偏芯、異形、熔融不良，則判定為不良。然後，依照以下基準進行評價。
評價基準： ◎：不良5處以下 ○：不良6～10處(實用上無問題) ×：不良11處以上
[FAB之截面中之結晶方位之測定] 使用市售之焊線機，於上述[藉由歐傑電子能譜法(AES)進行之FAB之深度分析]欄所記載之條件下形成FAB，以與FAB之壓接接合方向垂直之截面作為測定面而測定結晶方位。於本發明中，與FAB之壓接接合方向垂直之截面意指沿著圖3所示之虛線A-A切斷FAB所露出之截面，成為基準之虛線A-A係設定於露出截面之直徑成為最大之位置。測定係使用EBSD法，利用裝置附帶之解析軟體，按照前文所述之步序算出＜100＞結晶方位之比率。對3個FAB進行測定，將所獲得之比率之各值進行算術平均，而設為FAB之截面中之＜100＞結晶方位之比率。
[壓接形狀] 1st接合部之壓接形狀(焊球之潰縮形狀)之評價係使用市售之焊線機，於上述[藉由歐傑電子能譜法(AES)進行之FAB之深度分析]欄所記載之條件下形成焊球，將其壓接接合於在Si基板形成厚度1.5 μm之Al-1.0質量%Si-0.5質量%Cu之合金膜而設置之電極，利用光學顯微鏡自正上方進行觀察(評價數N＝100)。關於焊球之潰縮形狀之判定，於潰縮形狀接近真圓之情形時判定為良好，若為橢圓形或花瓣狀之形狀，則判定為不良。然後，依照以下基準進行評價。
評價基準： ◎：無不良 ○：不良1～3處(實用上無問題) △：不良4～5處(實用上無問題) ×：不良6處以上
[晶片損傷] 晶片損傷之評價係使用市售之焊線機，於上述[藉由歐傑電子能譜法(AES)進行之FAB之深度分析]欄所記載之條件下形成焊球，將其壓接接合於在Si基板形成厚度1.5 μm之Al-1.0質量%Si-0.5質量%Cu之合金膜而設置之電極後，利用藥液將線及電極溶解而露出Si基板，利用光學顯微鏡觀察接合部正下方之Si基板，藉此進行(評價數N＝50)。然後，依照以下基準進行評價。
評價基準： ○：無龜裂及接合之痕跡 △：雖然無龜裂，但有確認到接合之痕跡之處(3處以下) ×：上述兩種情況以外
將實施例及比較例之評價結果示於表2、3。
[表2] (表2)
   No. 線徑 C Ni/C Pd 表現出Ni之最大濃度之位置 *1 Ni最大濃度 區域A之Ni濃度 *2 區域A之Pd＋Ni濃度 *3 區域A之C Pd/C Ni *4 被覆層之厚度d 表面之Au濃度 C Pd/C M *5 Pd最大濃度 第1添加元素(B、P、Mg) 第2添加元素(Se、Te、As、Sb) 第3添加元素(Ga、Ge、In)    1st接合部之接合可靠性 2nd接合部之接合可靠性 1st接合部之接合可靠性 2nd接合部之接合性 FAB形狀 壓接形狀 晶片損傷
μm nm 原子% 原子% 原子% nm 原子% 原子% 質量ppm 質量ppm 質量% HAST    HTSL            
實施例 1 20 0.70 6 24 0.5 0.9 0.8 13    0.59 80          ○ ○ ○ ○ ◎ ○ ○
2 20 0.18 18 35 1.3 5.2 3.0 43    0.84 88          ○ ○ ○ ○ ◎ ○ ○
3 20 0.09 30 30 1.2 8.5 6.1 78    0.92 93          ○ ○ ○ ○ ◎ ○ ○
4 20 0.02 5 10 0.3 7.6 24.3 10    0.98 81          ○ ○ ○ ○ ◎ ○ ○
5 20 0.37 25 64 2.5 6.1 1.4 54 10 0.70 86          ○ ◎ ○ ◎ ◎ ○ ○
6 20 0.53 19 42 1.8 3.6 1.0 44 90 0.45 90          ○ ◎ ○ ◎ ○ ○ ○
7 20 0.51 30 98 2.4 5.1 1.1 66 82 0.64 81          ○ ◎ ○ ◎ ◎ ○ ○
8 20 0.27 24 38 1.8 5.4 2.0 50    0.79 84 P：50，Mg：40       ○ ○ ○ ○ ◎ ◎ ○
9 20 0.49 26 55 2.7 5.8 1.1 53    0.67 87    Te：8    ◎ ○ ○ ○ ◎ ○ ○
10 20 0.67 29 89 4.2 7.6 0.8 94    0.60 97    Se：20，Te：20    ◎ ◎ ○ ○ ◎ ○ ○
11 20 0.44 50 88 2.8 4.1 0.5 100    0.69 98 B：50 As：50    ◎ ◎ ○ ○ ◎ ◎ ○
12 20 0.33 13 57 1.2 3.2 1.7 37    0.75 89 B：50 Te：50    ◎ ○ ○ ○ ◎ ◎ ○
13 20 0.53 23 44 3.3 5.1 0.5 54    0.65 87    As：55，Te：55    ◎ ◎ ○ ○ ○ ○ ○
14 20 0.20 7 36 0.5 1.9 2.8 19    0.83 81       Ga：1.5 ○ ○ ◎ ○ ◎ ○ ○
15 20 0.38 19 55 1.8 4.4 1.4 51    0.73 88       Ge：0.011 ○ ○ ◎ ○ ◎ ○ ○
16 20 0.25 29 38 2.5 8.2 2.3 68    0.80 89       In：0.011 ○ ○ ◎ ○ ◎ ○ ○
17 20 0.18 6 24 0.5 2.0 3.0 18    0.84 80 Mg：50    Ge：0.1 ○ ○ ◎ ○ ◎ ◎ ○
18 20 0.12 20 16 1.8 10.5 4.8 68    0.90 89 Mg：55 Se：15 Ge：0.1 ◎ ○ ◎ ○ ◎ ◎ ○
19 20 0.25 16 88 2.4 8.0 2.3 72    0.80 88 P：55 Te：15 In：0.1 ◎ ◎ ◎ ○ ◎ ◎ ○
     
比較例 1 20 0.00 - - - 5.6 - 42    1.00 100          × × × ○ × △ ○
2 20 0.01 4 12 0.0 2.8 - 8    0.99 97          × × × × × × ○
3 20 0.61 50 83 0.3 0.6 1.0 98    0.62 96          ○ × ○ ○ ◎ ○ ○
4 20 0.08 10 9 0.2 1.5 6.5 20    0.93 78          × × ○ ○ ○ ○ ○
*1距線表面之深度位置 *2於距FAB之前端部表面之深度為20 nm以上200 nm以下之區域A中，將Cu、Pd、Ni之合計濃度設為100原子%之情形時之Ni之濃度之平均值(原子%) *3於距FAB之前端部表面之深度為20 nm以上200 nm以下之區域A中，將Cu、Pd、Ni之合計濃度設為100原子%之情形時之Pd與Ni之合計濃度之平均值(原子%) *4距FAB之前端部表面之深度為20 nm以上200 nm以下之區域A中之Pd之濃度CPd(原子%)與Ni之濃度CNi(原子%)之比C Pd/C Ni之平均值 *5相對於線整體之Pd、Ni、Au之合計濃度C M(質量%)與Pd之濃度C Pd(質量%)之比
[表3] (表3)
   No. 線徑 C Ni/C Pd Ni最大濃度 區域A之Ni濃度 *1 區域A之Pd＋Ni濃度 *2 區域A之C Pd/C Ni *3 被覆層之厚度d C Pd/C M *4 第1添加元素 (B、P、Mg) 第2添加元素 (Se、Te、As、Sb) 第3添加元素 (Ga、Ge、In) FAB截面＜100＞結晶方位 調質熱處理溫度    壓接形狀 1st接合部之接合可靠性 FAB形狀
μm 原子% 原子% 原子% 原子% nm 質量ppm 質量ppm 質量% % ℃    HTSL   
實施例 20 20 0.38 67 1.1 2.8 1.5 31 0.73          40 380 ○ ○ ○
21 20 0.15 75 2.2 10.5 3.8 85 0.87          38 480 ○ ○ ○
22 20 0.05 34 1.1 12.3 10.2 81 0.95          27 280 △ ○ ○
23 20 0.13 36 0.9 4.9 4.4 41 0.73          52 420 ◎ ○ ○
*1於距FAB之前端部表面之深度為20 nm以上200 nm以下之區域A中，將Cu、Pd、Ni之合計濃度設為100原子%之情形時之Ni之濃度之平均值(原子%) *2於距FAB之前端部表面之深度為20 nm以上200 nm以下之區域A中，將Cu、Pd、Ni之合計濃度設為100原子%之情形時之Pd與Ni之合計濃度之平均值(原子%) *3距FAB之前端部表面之深度為20 nm以上200 nm以下之區域A中之Pd之濃度C Pd(原子%)與Ni之濃度C Ni(原子%)之比C Pd/C Ni之平均值 *4相對於線整體之Pd、Ni、Au之合計濃度C M(質量%)與Pd之濃度CPd(質量%)之比
確認實施例No.1～19之線均具備全部滿足本件特定之條件(1)～(3)之被覆層，於高溫高濕環境下亦帶來良好之1st接合部之接合可靠性，並且於高溫環境下亦帶來良好之2nd接合部之接合可靠性。 又，確認表面含有Au之實施例No.5～7之線之2nd接合部之初始接合性特別優異。 進而，確認總計含有1質量ppm以上之第1添加元素之實施例No.8、11、12、17～19之線帶來特別良好之1st接合部之壓接形狀。確認總計含有1質量ppm以上之第2添加元素之實施例No.9～13、18、19之線帶來特別良好之高溫高濕環境下之1st接合部之接合可靠性。確認總計含有0.011質量%以上之第3添加元素之實施例No.14～19之線帶來特別良好之高溫環境下之1st接合部之接合可靠性。 另一方面，確認比較例No.1～4之線具備不滿足本件特定之條件(1)～(3)之至少一者之被覆層，於高溫高濕環境下之1st接合部之接合可靠性及高溫環境下之2nd接合部之接合可靠性之至少一者不良。
確認於使用線形成FAB時，於對與該FAB之壓接接合方向垂直之截面之結晶方位進行測定所得之結果中，若相對於壓接接合方向角度差為15度以下之＜100＞結晶方位之比率為30%以上，則能夠實現良好之1st接合部之壓接形狀(實施例No.20、21、23)。確認尤其是若該＜100＞結晶方位之比率為50%以上，則能夠實現特別優異之1st接合部之壓接形狀(實施例No.23)。
又，確認使用實施例No.1～19之線所製作之線接合構造於電極與焊球接合部之接合面附近具有於將Al、Cu、Pd、Ni之合計濃度設為100質量%之情形時Ni之濃度為1質量%以上之區域B。例如，關於使用實施例No.6之線所製作之線接合構造，區域B中之Ni之平均濃度為1.53質量%。又，於區域B中，於將Al、Cu、Pd、Ni之合計濃度設為100質量%之情形時，Pd與Ni之合計濃度之平均值為3.76質量%，Pd之濃度C Pd(質量%)與Ni之濃度C Ni(質量%)之比C Pd/C Ni之平均值為1.45。
1:接合線(線) 2:測定面 10:FAB(焊球) 10a:第1焊球壓縮部 10b:第2焊球壓縮部 10t:FAB之前端部頂點 20:焊球接合部 21:接合面 50:半導體晶片 51:Al電極 100:線接合構造 D:FAB直徑 H:第2焊球壓縮部之最大高度 L:接合線之線軸 l a:測定面之長度 P 1、P 2、P 3:測定線 W:線之寬度(線直徑) w a:測定面之寬度 W b:電極與焊球接合部之接合面之最大寬度 X:線之寬度之中心 Z:FAB之壓接接合方向
圖1係用以對於欲獲得線之深度方向之濃度分佈時藉由AES進行組成分析時之測定面之位置及尺寸進行說明之概略圖。 圖2(a)、(b)係用以對於欲獲得FAB之前端部表面至深度方向之濃度分佈時藉由AES進行組成分析時之測定面之位置及尺寸進行說明之概略圖。 圖3係用以對與FAB之壓接接合方向垂直之截面進行說明之概略圖。 圖4係線接合構造之模式圖。又，圖4係於對電極與焊球接合部之接合面附近是否存在區域B進行判斷時，用以對進行組成分析時之測定線之位置及尺寸進行說明之概略圖。

Claims (15)

  1. 一種半導體裝置用接合線，其包括：包含Cu或Cu合金之芯材、及形成於該芯材之表面的含有Cu以外之導電性金屬之被覆層， 被覆層含有Ni與Pd，相對於線整體之Ni之濃度C Ni(質量%)與Pd之濃度C Pd(質量%)之比C Ni/C Pd為0.02以上0.7以下， 於藉由歐傑電子能譜法(AES)進行測定所獲得之該線之深度方向之濃度分佈中，於將被覆層之厚度設為d(nm)時，表現出Ni之最大濃度之位置處於距線表面之深度為0.5d之範圍內，且該Ni之最大濃度為10原子%以上， 於使用該接合線形成結球(FAB：Free Air Ball)時，於該FAB之前端部表面至深度方向之濃度分佈中，於距該FAB之前端部表面之深度為20 nm以上200 nm以下之區域A中，於將Cu、Pd、Ni之合計濃度設為100原子%之情形時，Ni之濃度之平均值為0.3原子%以上。
  2. 如請求項1之接合線，其中於區域A中，於將Cu、Pd、Ni之合計濃度設為100原子%之情形時，Pd與Ni之合計濃度之平均值為2.0原子%以上。
  3. 如請求項1或2之接合線，其中於區域A中，Pd之濃度C Pd(原子%)與Ni之濃度C Ni(原子%)之比C Pd/C Ni之平均值為0.8以上27.6以下。
  4. 如請求項1至3中任一項之接合線，其中被覆層於被覆層之厚度方向上，於芯材側具有以Pd為主成分之區域，且於將該被覆層之厚度設為d(nm)時，於距線表面之深度為0.5d之範圍具有含有Ni與Pd之區域。
  5. 如請求項1至4中任一項之接合線，其中被覆層之厚度d為10 nm以上130 nm以下。
  6. 如請求項1至5中任一項之接合線，其中線之深度方向之濃度分佈係一面藉由Ar濺射自線之表面朝向深度方向向下挖，一面於下述＜條件＞下藉由AES進行測定而獲得： ＜條件＞以線之寬度之中心成為測定面之寬度之中心之方式進行定位，且測定面之寬度為線直徑之5%以上15%以下，測定面之長度為測定面之寬度之5倍。
  7. 如請求項1至6中任一項之接合線，其中FAB之前端部表面至深度方向之濃度分佈係一面藉由Ar濺射自FAB之前端部表面朝向深度方向向下挖，一面於下述＜條件＞下藉由歐傑電子能譜法(AES)進行測定而獲得： ＜條件＞於將FAB直徑設為D時，以測定面之中心與FAB之前端部頂點之距離成為πD/12以內之方式進行定位，且測定面之寬度與長度分別為0.05D以上0.2D以下。
  8. 如請求項1至7中任一項之接合線，其中於線之表面含有Au。
  9. 如請求項8之接合線，其中線之表面中之Au之濃度為10原子%以上90原子%以下。
  10. 如請求項9之接合線，其中線之表面中之Au之濃度係於下述＜條件＞下藉由AES進行測定： ＜條件＞以線之寬度之中心成為測定面之寬度之中心之方式進行定位，且測定面之寬度為線直徑之5%以上15%以下，測定面之長度為測定面之寬度之5倍。
  11. 如請求項1至10中任一項之接合線，其中於使用線形成FAB時，於對與該FAB之壓接接合方向垂直之截面之結晶方位進行測定所得之結果中，相對於壓接接合方向角度差為15度以下之＜100＞結晶方位之比率為30%以上。
  12. 如請求項1至11中任一項之接合線，其含有選自由B、P及Mg所組成之群中之1種以上元素(以下稱為「第1添加元素」)，相對於線整體之第1添加元素之總計濃度為1質量ppm以上100質量ppm以下。
  13. 如請求項1至12中任一項之接合線，其含有選自由Se、Te、As及Sb所組成之群中之1種以上元素(以下稱為「第2添加元素」)，相對於線整體之第2添加元素之總計濃度為1質量ppm以上100質量ppm以下。
  14. 如請求項1至13中任一項之接合線，其含有選自由Ga、Ge及In所組成之群中之1種以上元素(以下稱為「第3添加元素」)，相對於線整體之第3添加元素之總計濃度為0.011質量%以上1.5質量%以下。
  15. 一種半導體裝置，其包含如請求項1至14中任一項之接合線。
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