一種半導(dǎo)體用鍵合絲的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種半導(dǎo)體用鍵合絲，該鍵合絲采用雙層涂覆的銅線，其中核心層采用銅線，核心層外第一涂覆層為銀涂覆層，第一涂覆層外的第二層涂覆層為吸附有氫的鈀涂覆層。所吸附的氫按重量比計算在鍵合絲中的含量為20-30ppm。本實(shí)用新型改善了鍵合絲的材料性能，提升了線材抗硫化、氧化的能力，提高在N2氣氛下的球焊時的結(jié)合面積和結(jié)合強(qiáng)度，從而提高了線材的導(dǎo)電能力和可靠性。
【專利說明】—種半導(dǎo)體用鍵合絲

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及集成電路材料領(lǐng)域，具體涉及一種半導(dǎo)體用鍵合絲。

【背景技術(shù)】
[0002]鍵合絲(bonding wire)是連接芯片與外部封裝基板(substrate)和/或多層線路板(PCB)的主要連接方式。鍵合絲發(fā)展趨勢從應(yīng)用方向上主要是線徑細(xì)微化，高車間壽命(floor life)以及高線軸長度的產(chǎn)品，從化學(xué)成分上，主要有銅線(包括裸銅線、鍍鈀銅線、閃金鍍鈀銅線)在半導(dǎo)體領(lǐng)域大幅度取代金線，而銀線和銀合金線在LED以及部分IC封裝應(yīng)用上取代金線。
[0003]相對于金線，銅線主要的優(yōu)勢是1、產(chǎn)品成本低；2、線材機(jī)械強(qiáng)度高，在形成loop (圏環(huán))后的灌膠的過程中抗沖擊能力強(qiáng),減少了線材的晃動(wire sweep),更適合于細(xì)間距封裝；3、導(dǎo)電性高(電阻率:銅1.69*1^6Ohm.cm ;金2.2*1^6Ohm.cm) ;4、與Al-Au共晶相比較，Al-Cu共晶相的生長速率低許多，所以可靠性大幅度提升。
[0004]但是銅鍵合絲有以下問題:1、線材容易氧化；2、線材硬度高，在打線時容易對IC造成損傷；3、容易腐蝕；4、在塑封后的熱循環(huán)過程中，球頸部容易產(chǎn)生疲勞失效。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種半導(dǎo)體用鍵合絲，采用雙層涂覆的銅線，通過銀涂覆層和吸附有氫的鈀涂覆層，來改善鍵合絲性能，提升線材抗硫化、氧化能力，提高在N2氣氛下的球焊時的結(jié)合面積和結(jié)合強(qiáng)度，從而提高線材的導(dǎo)電能力和可靠性，同時銀層的存在可以緩解第一焊點(diǎn)焊接時對IC焊盤的沖擊力，減少對IC焊盤下的絕緣層的機(jī)械破壞。顯著降低第二焊點(diǎn)的焊接參數(shù)，例如焊接鍵合力(Bonding force)和超聲功率(Ultrasonic power)。
[0006]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下:
[0007]本實(shí)用新型提供一種半導(dǎo)體用鍵合絲，所述鍵合絲采用雙層涂覆的銅線，其中核心層采用銅線，核心層外第一涂覆層為銀涂覆層，第一涂覆層外的第二層涂覆層為吸附有氫的鈀涂覆層。
[0008]優(yōu)選地，所吸附的氫按重量比計算在鍵合絲中的含量為20_30ppm。
[0009]優(yōu)選地，所述銀涂覆層作為緩沖層，厚度0.2-0.3 μ m,以減少焊盤坑裂。
[0010]優(yōu)選地，所述鈀涂覆層厚度0.1-0.15 μ m。
[0011]優(yōu)選地，所述鍵合絲的直徑為18?50微米。
[0012]優(yōu)選地，所述鍵合絲中的任意一層或多層中含有第一添加物，所述第一添加物是選自Ca、Y、Mg、Fe、In或Bi中的至少一種；所述Ca、Y、Mg、Fe、In或Bi按重量比計算的添加量為20?10ppmo
[0013]本實(shí)用新型的鍵合絲與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)和實(shí)際效果:
[0014]1、銀涂覆層比較柔軟，作為緩沖，減少了焊盤坑裂(pad crater)，銀層的存在可以緩解第一焊點(diǎn)焊接時對IC焊盤的沖擊力，減少對IC焊盤下的絕緣層的機(jī)械破壞(焊盤坑裂)；顯著降低第二焊點(diǎn)的焊接參數(shù)，例如焊接鍵合力(Bonding force)和超聲功率(Ultrasonic power)。
[0015]2、本實(shí)用新型含氫的鈀Pd涂覆層，增加了產(chǎn)品在N2氣氛下的鍵合的穩(wěn)定性和可靠性；
[0016]2、鍵合絲在氫含量為20-30ppm時，在氮?dú)鈼l件下鍵合的過程中，氫能發(fā)揮還原氧化物的作用，從而能獲得優(yōu)良的、比同類常規(guī)的鍵合絲更好的鍵合性能和可靠性；
[0017]3、一層或多層的線材中含有Ca、Y、La、Ce、Mg、Bi中的一種和多種元素改進(jìn)了線材的機(jī)械性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1所示是本實(shí)用新型一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]為了更好地理解本實(shí)用新型，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型的內(nèi)容，但實(shí)用新型的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
[0020]如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種半導(dǎo)體用鍵合絲，鍵合絲采用雙層涂覆的銅線，其中核心層采用銅線A，核心層外第一涂覆層為銀涂覆層B，第一涂覆層外的第二層涂覆層為吸附有氫的鈀涂覆層C。上述銀鈀涂覆的方式都采用化學(xué)電鍍的方法。第二層鈀涂覆層的吸氫采用在線材被拉到指定線徑后，在forming gas (5% H2+95% N2)的條件下進(jìn)行退火處理，從而完成吸氫過程。
[0021]在本實(shí)施例中，所吸附的氫按重量比計算在鍵合絲中的含量為20_30ppm。銀涂覆層作為緩沖層，厚度為0.2-0.3 μ m。鈀涂覆層厚度0.1-0.15 μ m。鍵合絲的直徑為18?50微米。鍵合絲中的任意一層或多層中含有第一添加物，第一添加物是選自Ca、Y、Mg、Fe、In或Bi中的至少一種；Ca、Y、Mg、Fe、In或Bi按重量比計算的添加量為20?lOOpprn。
[0022]本實(shí)用新型的銀涂覆層比較柔軟，作為緩沖，減少了焊盤坑裂(pad crater)。銀層的存在可以緩解第一焊點(diǎn)焊接時對IC焊盤的沖擊力，減少對IC焊盤下的絕緣層的機(jī)械破壞(焊盤坑裂)；顯著降低第二焊點(diǎn)的焊接參數(shù)，例如焊接鍵合力(Bonding force)和超聲功率(Ultrasonic power);含氫的鈀Pd涂覆層增加了產(chǎn)品鍵合后的穩(wěn)定性；鍵合絲在氫含量為20-30ppm時，在氮?dú)鈼l件下能獲得優(yōu)良的、比同類常規(guī)的鍵合絲更好的鍵合性能和可靠性。
[0023]為了獲得良好的生產(chǎn)，打線性能，本實(shí)用新型還發(fā)現(xiàn)在線材中加入重量20-100ppm的Ca、Y、Mg、Fe、In或Bi,能有效地增加線材的機(jī)械強(qiáng)度,提升生產(chǎn)和拉弧線(looping)時的效率和穩(wěn)定性。
[0024]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體用鍵合絲，其特征在于，所述鍵合絲采用雙層涂覆的銅線，其中核心層采用銅線，核心層外第一涂覆層為銀涂覆層，第一涂覆層外的第二層涂覆層為吸附有氫的鈀涂覆層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體用鍵合絲，其特征在于，所述銀涂覆層作為緩沖層，厚度 0.2-0.3 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體用鍵合絲，其特征在于，所述鈀涂覆層厚度0.1-0.15 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體用鍵合絲，其特征在于，所述鍵合絲的直徑為18?50微米。
【文檔編號】H01L23/49GK204067343SQ201420460269
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月14日
【發(fā)明者】周振基, 周博軒, 任智 申請人:汕頭市駿碼凱撒有限公司