銀合金接合線的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明構思涉及銀合金接合線（銀合金焊線，silver alloy bonding wire)，并且 更具體地，涉及這樣一種銀合金接合線，其具有高熱沖擊強度、優(yōu)異的凸點跳焊（凸點自動 點焊，stitch-on-bump) (SOB)接合和在氮氣氣氛中的優(yōu)異接合。
【背景技術】
[0002] 各種結構存在于用于安裝半導體器件的包裝（封裝，package)。接合線被廣泛用 于連接基板和半導體器件或連接半導體器件。金接合線已被廣泛地用作接合線。然而，由 于金接合線是昂貴的以及金的成本最近快速增加，所以增大了對于可以替代金接合線的接 合線的需求。
[0003] 對于已備受關注的作為替代金（Au)的材料的銅接合線，由于銅的天然高硬度所 致經常出現焊盤裂紋，由此芯片在球焊期間破裂，并且由于銅的高硬度和強氧化所致，關于 獲得高度集成的封裝必需的凸點跳焊（SOB)接合的問題還沒有被解決。
[0004] 作為一種替代方案，已經積極地進行了關于包含銀（Ag)作為主要成分的接合線， 其是廉價的。然而，存在的問題在于，僅在使用氫氣混合氣體時穩(wěn)定的球焊才是可能的，以 及銀接合線的高濕度可靠性和高溫度可靠性劣化。因此，出現的問題在于，由于與傳統(tǒng)金接 合線相比較弱的壓縮和膨脹耐受性所致，銀接合線的熱沖擊可靠性在重復的高溫和低溫下 大大劣化。另外，盡管對于SOB接合的需求增加，但是還需要用于處理銀的硬化和氧化的補 救方案。
[0005] 發(fā)明構思詳述 [0006] 技術問題
[0007] 本發(fā)明構思提供了一種銀合金接合線，其具有高的熱沖擊強度、優(yōu)異的凸點跳焊 (SOB)接合和在氮氣氣氛中的優(yōu)異接合。
[0008] 技術手段
[0009] 根據本發(fā)明構思的一個方面，提供了一種銀合金接合線，其包含銀（Ag)作為主要 成分、含量為約0.5重量％至約4重量％的鈀（Pd)和含量為約2重量％至約8重量％的金 (Au)，并且關于垂直于所述接合線的長度方向的橫截面，外側部分（outer part)的平均晶 粒尺寸（平均粒度或平均晶粒度，average grain size)a與中心部分（central part)的 平均晶粒尺寸b的比值為約0. 3至約3。
[0010] 所述中心部分的平均晶粒尺寸b可以大于所述外側部分的平均晶粒尺寸a。所述 中心部分的平均晶粒尺寸b可以等于或小于約2 μ m。
[0011] 所述外側部分的平均晶粒尺寸a與所述中心部分的平均晶粒尺寸b的比值a/b可 以為約0.3至約1。
[0012] 銀合金接合線可以包含第一性能調整元素 （f irst property ad justment element)。所述第一性能調整元素可以是一種或多種選自由鈹（Be)、鈣（Ca)、鑭（La)、釔 (Y)和鈰（Ce)組成的組中的元素。相對于整個銀合金接合線，所述第一性能調整元素可以 包含的總含量為約30重量ppm至約100重量ppm。
[0013] 銀合金接合線可以包含第二性能調整元素。所述第二性能調整元素可以是一種或 多種選自由鉑（Pt)和銅（Cu)組成的組中的元素。相對于整個銀合金接合線，所述第二性 能調整元素可以包含的總含量為約〇. 01重量％至約3重量％。
[0014] 可以使用約7 %至約10 %的橫截面減小率（橫截面縮減率，cross section reduction rate)來制造所述銀合金接合線。
[0015] 有益效果
[0016] 高的熱沖擊強度、優(yōu)異的凸點跳焊（SOB)接合和在氮氣氣氛中的優(yōu)異接合的性能 可以通過使用根據本發(fā)明構思的接合線而獲得。
【附圖說明】
[0017] 圖1是根據本發(fā)明構思的一個示例性實施方案的銀合金接合線的橫截面透視圖；
[0018] 圖2是根據本發(fā)明構思的一個示例性實施方案的銀合金接合線的剖視圖；
[0019] 圖3A是根據本發(fā)明構思的一個示例性實施方案的銀合金接合線的側視圖，用于 更詳細解釋凸點跳焊（SOB)接合；以及
[0020] 圖3B是圖3A的部分B的頂部俯視圖。
[0021] 最優(yōu)實施方式
[0022] 現在將詳細地提及實施方案，其實施例示于附圖中。在這方面，本發(fā)明實施方案可 以具有不同形式，并且不應被解釋為局限于在此闡述的描述。提供這些實施方案以使本公 開內容將是充分和完整的，并且將充分地向本領域技術人員表達本發(fā)明的范圍。相似的附 圖標記在通篇中指代相似的元件。在附圖中，各種元件和區(qū)域被示意性繪制。因此，根據本 發(fā)明構思的實施方案并不受限于附圖中所描述的相對尺寸和間距。
[0023] 應該理解的是，盡管術語第一、第二等可以在本文中用來描述各種元件，但是這些 元件不應該受這些術語限制。這些術語僅用于將一個元件區(qū)別于另一個元件。例如，第一 元件可以被稱為第二元件，并且類似地，第二元件可以被稱為第一元件，而不脫離本發(fā)明構 思的范圍。
[0024] 本文中所用的術語僅用于描述特定實施方案的目的，而不意圖限制示例性實施方 案。如本文使用的，單數形式"一種"、"一個"和"該"意在也包括復數形式，除非上下文另 有明確指明。將進一步理解的是，當在本說明書中使用時，術語"包括"和/或"包含"說明 存在所陳述的特征、整數、步驟、操作、元件和/或組分，但不排除存在或添加一個或多個其 它特征、整數、步驟、操作、元件、組分和/或它們的組。
[0025] 除非另有定義，本文中使用的所有術語（包括技術和科學術語）具有如示例性實 施方案所屬領域的普通技術人員所通常理解的相同含義。將進一步理解的是，術語，如在常 用詞典中定義的那些，應被解釋為具有與其在相關領域上下文中的含義一致的含義，而不 會以理想化或過度形式意義進行解釋，除非在本文中明確地如此定義。
[0026] 本發(fā)明構思公開了一種銀合金接合線，其包含銀（Ag)作為主要成分、鈀（Pd)和 金（Au)。在這方面，主要成分是指相對于整個組合物，相應元素的濃度超過50%。即，當銀 (Ag)是主要成分時，相對于包含銀和其他元素的總體組合物，銀的濃度超過50%。在這方 面，濃度是關于原子的摩爾數的濃度。
[0027] 鈀（Pd)的含量可以為約0. 5重量％至約4重量％。如果鈀（Pd)的含量極小，則 因為耐酸性會變差，所以銀合金接合線可能由于硝酸或硫酸所致而容易腐蝕或會短路。特 別地，如果銀合金接合線不包含鈀（Pd)，則銀合金接合線的抗氧化性可能是低的。相反，如 果鈀（Pd)的含量極大，則因為在金屬線接合（絲焊，wire bonding)期間在金屬線端部形 成的焊球的硬度極大增加，所以接合焊盤和/或其下方的襯底可能被損壞。
[0028] 金（Au)的含量可以為約2重量％至約8重量％。如果金（Au)的含量過小，則由 于在接合線端部形成的焊球的形狀與球形有很大不同，所以接合性能會變差。相反，如果金 (Au)的含量過大，則由于在引線接合期間在接合線端部形成的焊球的硬度增加太多，所以 接合焊盤和/或其下方的襯底可能被損壞。而且，用于在凸點上進行針腳式接合的凸點跳 焊（SOB)接合會劣化。