用于半导体封装的Ag基合金引线的制作方法

专利名称：用于半导体封装的Ag基合金引线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体封装，更具体地，本发明涉及一种用于引线结合的银(Ag) 基合金引线。
背景技术：
在半导体封装中，半导体芯片利用引线结合法电连接到封装基板上。在传统的半 导体封装中，半导体芯片的铝垫和封装基板利用金(Au)引线结合。由于金具有高化学稳定 性和高导电性，所以其已经得到广泛使用。然而，为了满足对于降低半导体工业成本并解决 金价造成的成本增加的持续要求，需要一种代替金引线的新引线。例如，日本专利申请公开号第1998-326803、1999-67811、1999-67812、以及 2000-150562号公开了 Au-Ag合金引线。然而，此Au-Ag合金引线仍然包括高组成比例的 Au，其限制了成本的降低。比传统的Au引线便宜30%到50%的Ag引线可以认为是另一实例。然而，Ag引 线具有结合到铝(Al垫)时存在可靠性的问题。具体如图1所示，当进行高湿度可靠性试 验时，Ag引线和Al垫的结合表面最有可能受到侵蚀或出现芯片裂纹，使得结合强度显著降 低。高湿度可靠性试验总体上利用压力蒸煮锅试验(PCT)进行。即使在PCT中96小时后， Au引线的结合强度也很难变化。但即使在PCT中的24小时后，Ag引线的结合强度就接近 零。此外，Ag引线具有较差的塑性的缺点，其降低了产品的屈服性。因此，Ag引线的制 作需要许多加热退火操作，这都将增加制造成本。

发明内容
本发明提供一种用于半导体封装的Ag基合金引线，其具有高的可靠性并需要较 低的制造成本。根据本发明，提供一种用于半导体封装的Ag基合金引线，包括0.05 5wt%的从 由钼(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)、锇(Os)、金(Au)、以及镍(Ni)组成的组中选取的第一添加成分 的至少一种，且所述Ag基合金引线所包括的其余的金属可以为Ag。根据本发明的另一方面，提供一种用于半导体封装的Ag基合金引线，包括 3wtppm 5wt % 的由铜(Cu)、铍(Be)、钙(Ca)、镁(Mg)、钡(Ba)、镧(La)、铈(Ce)以及钇 (Y)组成的组中选取的第二添加成分的至少一种，且所述Ag基合金引线所包括的其余的金 属可以为Ag。根据本发明的另一方面，提供一种用于半导体封装的Ag基合金引线，包括0.05 5wt %的第一添加成分、3wtppm 5wt %的第二添加成分，且所述Ag基合金弓|线所包括的其余的金属可以为Ag。术语Wt %或wtppm指以 ％或ppm表示的成分重量与弓I线的总重量的比。


参照相应的附图对下面示例性实施例的具体说明，将使本发明的以上和其它特征 和优点变得更加清晰和容易理解。图1是显示在压力蒸煮锅实验(PCT)中的Au引线和Ag引线之间的高湿度可靠性 的图表。
具体实施例方式下面将参照附图具体说明本发明，其中显示了本发明的示例实施例。然而，本发明 可以以多种不同的形式实施，并不构成为局限于在此提出的实施例；反之，这些实施例提供 为使得此公开彻底且完整、并完全将本发明的概念转达给本领域的普通技术人员。用于根据本发明的实施例的半导体封装的引线用于将半导体芯片结合到封装基 板。因此，用于根据本发明的实施例的半导体封装的引线可以称为结合引线。根据本发明的实施例的Ag基合金引线可以通过将预定量的添加成分与纯Ag合成 为合金而形成。然而，虽然没有具体说明，但除了 Ag和添加成分外，Ag基合金引线会不可 避免地包含杂质。这是因为即使精炼时，纯Ag也可能包含少量的杂质，且当合成为合金时， 少量的杂质会被包含到Ag合金。然而，因为与添加成分相比，不可避免的杂质量可以忽略 不计且没有规律，所以，通常不能发现不可避免的杂质。因此，本发明的范围不局限于是否 不可避免地包含杂质。根据本发明的实施例的Ag基合金引线可以包括由钼(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)、锇 (Os)、金(Au)、以及镍(Ni)组成的组中的第一添加成分的至少一种，而其余的金属可以为 Ag。例如，Ag基合金引线可以由含量为0. 05 5wt%的第一添加成分组成，并且所述Ag基 合金引线所包括的其余的金属可以为Ag。第一添加成分改进了 Ag基合金引线的高湿度可靠性。第一添加成分可以抑制氧 化膜的形成以及在Ag基合金引线和半导体芯片的衬垫之间的结合表面中的电化学腐蚀。 因此，可以防止在结合表面中出现芯片裂纹，并改善结合强度。然而，如果第一添加成分的量低于0. 05wt %，则不能充分改善包括Ag基合金弓I线 的半导体封装的高湿度可靠性。例如，芯片裂纹可能在Ag基合金引线和衬垫之间的结合表 面中出现，从而降低其间的结合强度。此外，如果第一添加成分的量大于5wt%，则Ag基合 金引线的电阻将增加，并且Ag基合金引线的游离空气球在结合表面中硬化，这种硬化会产 生芯片裂纹。因此，会大大地降低引线和半导体芯片的电连接的可靠性。根据本发明的另一实施例的Ag基合金引线可以包括由铜(Cu)、铍(Be)、钙(Ca)、 镁(Mg)、钡(Ba)、镧(La)、铈(Ce)以及钇(Y)组成的组中选取的第二添加成分的至少一种， 且所述Ag基合金引线所包括的其余的金属可以为Ag。例如，第二添加成分可以包括含量为0. 1 5衬％的Cu。作为另一实例，第二添加 成分可以包括3 IOOwtppm的由Be、Ca、Mg、Ba、La、Ce以及Y组成的组中选取的至少一种 材料。可供选择地，第二添加成分可以包括含量为0. 1 5衬％的Cu、以及3 IOOwtppm的由Be、Ca、Mg、Ba、La、Ce以及Y组成的组中选取的至少一种材料。第二添加成分可以有助于进一步改进可使用性和拉伸强度，而不是Ag基合金引 线的高湿度可靠性。因此，与传统的技术相比，当制作Ag基合金引线时，可以极大地减少加 热退火操作的数量，其也极大地降低了制作成本。如果Cu的含量低于0. ，则可以忽略可使用性的改善。另外，如果Cu的含量 大于5wt%，则Ag基合金引线的电阻增加，并出现降低结合强度的芯片裂纹。如果Be、Ca、Mg、Ba、La、Ce以及Y的含量低于3wtppm，则可以忽略可使用性的改 善。另外，如果Be、Ca、Mg、Ba、La、Ce以及Y的含量大于IOOwtppm，则当游离空气球形成于 结合表面时，将形成固化凹痕，使得结合强度极大地降低。根据本发明的另一实施例的Ag基合金引线可以包括上述第一添加成分和第二添 加成分，且所述Ag基合金引线所包括的其余的金属可以为Ag。在此情况下，可以改进高湿 度可靠性和Ag基合金弓I线的可使用性。 在下文中，将参照示例实施例和比较实例更具体地说明Ag基合金引线的特征的 添加成分的作用。
权利要求
1.一种用于半导体封装的Ag基合金接合线，所述Ag基合金接合线包括含量为 3wtppm 5wt%的从由铈(Ce)和铜(Cu)组成的组中选取的第一添加成分中的至少一种， 其余的成分是Ag。
2.一种用于半导体封装的Ag基合金接合线，所述Ag基合金接合线包括含量为 3wtppm 5wt%的从由铈(Ce)和铜(Cu)组成的组中选取的第一添加成分中的至少一种， 含量为0.05wt% 5wt%的从由钼(Pt)、铑(1 )和锇(Os)组成的组中选取的第二添加成 分中的至少一种，其余的成分是Ag。
3.一种用于半导体封装的Ag基合金接合线，所述Ag基合金接合线包括含量为 3wtppm 5衬％的从由铈(Ce)、铜(Cu)、铍(Be)、钙(Ca)、镁(Mg)、钡(Ba)、镧(La)、以及钇 (Y)组成的组中选取的第一添加成分中的至少一种，其余的成分是Ag，其中，所述合金包括铈(Ce)、铍(Be)、钙(Ca)、镁(Mg)、钡(Ba)、·] (La)、以及钇(Y)中 的至少一种和铜(Cu)，其中，铈(Ce)、铜(Cu)、铍(Be)、钙(Ca)、镁(Mg)、钡(Ba)、·] (La)、以及钇(Y)中的至 少一种的总量为3-100wtppm，铜(Cu)的量为小于5wt%。
4.一种用于半导体封装的Ag基合金接合线，所述Ag基合金接合线包括含量为 3wtppm 5wt % 的由铈(Ce)、铜(Cu)、铍(Be)、钙(Ca)、镁(Mg)、钡(Ba)、镧(La)、以及钇 (Y)组成的组中选取的第一添加成分中的至少一种，含量为0.05 5wt%的从由钼(Pt)、 钯(Pd)、铑(1 )、锇(Os)、金(Au)以及镍(Ni)组成的组中选取的第二添加成分中的至少一 种，其余的成分是Ag，其中，所述合金包括铈(Ce)、铍(Be)、钙(Ca)、镁(Mg)、钡(Ba)、镧(La)、以及钇(Y)中 的至少一种和铜(Cu)，其中，铈(Ce)、铍(Be)、钙(Ca)、镁(Mg)、钡(Ba)、·] (La)、以及钇(Y)中的至少一种的 总量为3-100wtppm，铜(Cu)的量为小于5wt%。
全文摘要
本发明公开了一种用于半导体封装的Ag基合金引线，其具有较高的可靠性并具有较低的制作成本。Ag基合金引线包括0.05～5wt％的由铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)、锇(Os)、金(Au)、以及镍(Ni)组成的组中选取的第一添加成分的至少一种。
文档编号H01L23/00GK102130069SQ20111003277
公开日2011年7月20日 申请日期2008年7月14日 优先权日2008年7月14日
发明者文晶琸, 曹宗秀 申请人:Mk电子株式会社