一种半导体器件用键合铜合金丝及其制造方法
【专利摘要】一种半导体器件用键合铜合金丝，含有下述重量配比的成分：铜100份，钯0.5－1.5份，氢0.0005－0.002份。本发明还提供上述键合铜合金丝的一种制造方法，包括下述步骤：（1）将铜和钯熔合成铜钯合金熔体，再经过拉丝处理，获得铜钯合金线材；（2）对铜钯合金线材进行多道次拉拔，得到铜钯合金丝；在拉拔过程中及拉拔完成后进行退火处理，最后一次退火处理采用氮氢混合气作为退火气氛；（3）最后一次退火处理结束后，将铜钯合金丝通入乙醇水溶液中进行冷却，得到键合铜合金丝。本发明的键合铜合金丝具有较强的抗氧化能力，在N2气氛下球焊时有较大的结合面积和较高的结合强度，导电能力强，可靠性高，且制造工艺简单易行。
【专利说明】一种半导体器件用键合铜合金丝及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于半导体器件(如集成电路）邦定的材料，具体涉及一种半导体器件 用键合铜合金丝，以及这种键合铜合金丝的制造方法。
【背景技术】
[0002] 键合丝（bonding wire)是连接芯片与外部封装基板（substrate)和/或多层线路 板（PCB)的主要连接方式。键合丝发展趋势，从应用方向上主要是线径细微化、高车间寿命 (floor life)以及高线轴长度；从化学成分上，主要有铜线(包括裸铜线、镀钯铜线、闪金镀 钯铜线）在半导体领域大幅度取代金线，而银线和银合金线在LED以及部分1C封装应用上 取代金线。
[0003] 相对于金线，铜线主要的优势是：（1)产品成本低；（2)线材机械强度高，在形成线 弧（loop)后的灌胶的过程中抗冲击能力强，减少了线材的晃动（wire sweep),更适合于细 间距封装；（3)导电性高（铜的电阻率远低于金）；（4)与Al-Au共晶相比较，Al-Cu共晶相 的生长速率低许多，因此可靠性大幅度提升。但是，铜键合丝存在以下问题：（1)线材容易 氧化；（2)线材硬度高，在打线时容易对1C造成损伤；（3)容易受腐蚀；（4)在塑封后的热 循环过程中，球颈部容易产生疲劳失效。
[0004] 目前，铜线的成球过程需要采用氮氢混合气（Forming gas,由5%(体积）的H2 +95%(体积）的N2组成)或者纯氮气（N2)做保护，而出于成本原因，更多的企业希望采用纯 氮气做保护。由于成球FAB表面的氧化等问题，造成FAB与1C铝焊盘（Pad)焊后，其结合面 比率偏低(结合面比率是焊接结合区域的面积与总体接触面积之比，通常大于80%才合格)。 随后的金属间化合物（MC)形成和生长特性，以及金属间化合物的覆盖率（coverage)等因 素，都会影响最终的净界面电阻率。结合面比率越低，金属间化合物越厚，金属间化合物的 覆盖率越低，则净界面电阻率越高，这降低了线材的导电性能，增加了可靠性风险。
[0005] 焊接结合面比率与许多因素相关，其中最主要的是线材本身的特性(如线材表面 氧化度)，FAB表面和1C焊点表面的清洁度和氧化度。通过采用焊前等离子体（plasma)处 理，去除1C焊点表面杂物等手段，能有效提高结合面比率，然而这种方法比较费时且昂贵。
[0006] 由于铜线表面容易氧化等特点，直接造成其车间寿命短。在N2气氛下，其在球焊 过程中容易出现偏心球，球焊点焊接不牢，焊点导电性能下降，可靠性低等问题，因此在使 用过程中必须采用氮氢混合气作保护，从而增加了焊接过程的成本和安全生产的难度。
[0007] 为克服以上问题，目前出现了表面镀钯的铜线，以改善抗氧化问题，并提高成球性 能（FAB)和第二焊点的工艺窗口。然而，采用镀钯工艺，增加了产品成本，并导致铜线的硬 度进一步增加。
【发明内容】
[0008] 本发明所要解决的技术问题是提供一种半导体器件用键合铜合金丝以及这种键 合铜合金丝的制造方法，这种键合铜合金丝具有较强的抗氧化能力，在凡气氛下球焊时有 较大的结合面积和较高的结合强度，导电能力强，可靠性高。采用的技术方案如下： 一种半导体器件用键合铜合金丝，其特征在于所述键合铜合金丝含有下述重量配比的 成分：铜 100 份，钯 〇· 5 - L 5 份，氢 0· 0005 - 0· 002 份。
[0009] 通过向铜（Cu)和钯（Pd)的合金中引入一定量的氢（H)，可提升键合铜合金丝的抗 氧化能力。这种键合铜合金丝与1C和LED焊面Pad所形成的第一焊点界面的初始金属间 化合物（MC)覆盖率高，金属间化合物生长速率慢，可靠性高。
[0010] 优选方案中，上述键合铜合金丝还含有〇. 002 - 0. 01份添加剂，所述添加剂是磷、 镁和秘中的一种或其中多种的组合。通过添加磷（P)、镁（Mg)、秘（Bi )，可进一步改善键合 铜合金丝的机械性能，并且能提升球焊接时变形球的圆度（squashed ball roundness),提 升生产和拉弧线（looping)时的效率和稳定性，从而满足细间距焊接的要求。上述含量的磷 (P)、镁（Mg)、铋（Bi )，的存在，对氢的吸收和氢在键合铜合金丝中的储存没有不良的影响。 [0011] 本发明还提供上述半导体器件用键合铜合金丝的一种制造方法，其特征在于依次 包括下述步骤： (1) 按重量计，将100份铜和0. 5 - 1. 5份钯熔合成铜钯合金熔体，再经过拉丝处理，获 得直径为2 - 8毫米的铜钯合金线材； (2) 对步骤（1)得到的铜钯合金线材进行多道次拉拔，得到直径为18 - 50微米的铜钯 合金丝； 在拉拔过程中对铜钯合金线材进行至少一次退火处理，并且在拉拔完成后对铜钯合金 丝进行一次退火处理；最后一次退火处理采用氮氢混合气作为退火气氛； (3) 最后一次退火处理结束后，将铜钯合金丝通入浓度为10 - 20%(重量）、温度为 18 - 25°C的乙醇水溶液中进行冷却，得到含有0. 0005 - 0. 002份氢的键合铜合金丝。
[0012] 通过步骤（2)的最后一次退火处理，铜钯合金线材进行第一阶段的吸氢；经过步 骤（3)通入乙醇水溶液中进行冷却，铜钯合金丝进行第二阶段的吸氢。通过向主体材料铜 中添加适量的钯（Pd)，并合理控制退火处理、通入乙醇水溶液等吸氢过程的工艺参数，使得 到的键合铜合金丝具有合适的含氢量。这种键合铜合金丝与1C和LED焊面Pad所形成的 第一焊点界面的初始頂C覆盖率高，MC生长速率慢，可靠性高，并且机械性能较好。
[0013] 在要求键合铜合金丝还含有0. 002 - 0. 01份添加剂(所述添加剂是磷、镁和铋中 的一种或其中多种的组合）的情况下，优选步骤（1)中，将〇. 002 - 0. 01份添加剂与100份 铜、0. 5 - 1. 5份钯一起熔合成铜钯合金熔体，再经过拉丝处理，获得直径为2 - 8毫米的铜 钯合金线材；所述添加剂是磷、镁和铋中的一种或其中多种的组合。
[0014] 优选步骤（2 )中，采用的氮氢混合气由5% (体积）的H2和95% (体积）的N2组成 (Forming gas)。
[0015] 优选步骤（2)中，最后一次退火处理的退火温度为500 - 600°C，保温时间为 0· 36 - 0· 6 秒。
[0016] 更优选步骤（2)中，最后一次退火处理在管式退火炉中进行，退火炉包括炉管，炉 管内充满氮氢混合气，炉管有效长度为〇. 6米(炉管有效长度是指炉管上管腔温度为500 - 600°C的部分的长度)，铜钯合金线材以60 - 100米/分钟的速度从炉管的腔体通过，铜钯 合金线材在移动过程中退火。
[0017] 优选步骤（2)中，拉拔道次为2 - 4。
[0018] 优选步骤（2)中，在拉拔过程中对铜钯合金线材进行1 一 2次退火处理。通常在 将铜钯合金线材拉至直径1. 0毫米左右之后进行一次退火处理；在后续的拉拔过程中可根 据实际情况，需要时再进行一次退火处理。
[0019] 步骤（2)中，在拉拔过程中的退火处理可采用箱式退火、管式退火或其他退火方 式，退火气氛可为氮气、Forming gas或其他保护气体。例如，拉拔过程中的第一次退火处 理采用箱式退火，将成卷的铜钯合金线材放入箱式退火炉中退火，退火气氛为氮气，退火温 度为500 - 600°C，保温时间为0· 5 - 1. 5小时。
[0020] 一种具体方案中，步骤（2)中，拉拔道次为4,铜钯合金线材依次经过粗拉(从直径 2 - 8毫米拉至直径1. 0毫米左右)、中粗拉(在粗拉的基础上拉至直径0. 1毫米左右)、细拉 (在中粗拉的基础上拉至直径0. 05毫米左右)和微拉(在细拉的基础上拉至直径18 - 50微 米）；在粗拉之后进行第一次退火处理，在后续的拉拔过程中根据实际情况，需要时再进行 一次退火处理；完成微拉后进行最后一次退火处理。第一次退火处理之后铜钯合金线材自 然冷却，最后一次退火处理后铜钯合金丝通入所述乙醇水溶液中进行冷却。
[0021] 在第二个吸氢阶段，经退火的铜钯合金丝经过乙醇水溶液中时，乙醇在高温铜钯 合金丝的表面发生裂解而即时生成的氢气被铜钯合金丝吸收。
[0022] 优选步骤（3)中，经最后一次退火处理的铜钯合金丝通入乙醇水溶液中进行冷却 的时间为10 - 20秒。
[0023] 本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：（1)通过向铜（Cu)和钯（Pd)的合金 中引入一定量的氢（H)，可提升键合铜合金丝的抗氧化能力，增加键合铜合金丝键合后的稳 定性；（2)键合铜合金丝具有合适的含氢量(约5 - 20ppm)，因而可在N2 (氮气）气氛下焊 接，并获得优良的键合性能和可靠性，且降低了焊接过程的成本及操作难度；（3)制造工艺 简单易行，生产成本较低，特别是吸氢过程简单，含氢量等参数容易控制。简而言之，本发明 的键合铜合金丝具有较强的抗氧化能力，在队气氛下球焊时有较大的结合面积和较高的结 合强度，导电能力强，可靠性高。
【具体实施方式】
[0024] 实施例1 本实施例中，半导体器件用键合铜合金丝的制造方法依次包括下述步骤： (1) 按重量计，将100份铜和0. 5份钯熔合成铜钯合金熔体，再经过拉丝处理，获得直径 为5毫米的铜钯合金线材； (2) 对步骤（1)得到的铜钯合金线材进行多道次拉拔，得到直径为50微米的铜钯合金 丝； 本步骤（2)中，拉拔道次为3,铜钯合金线材依次经过粗拉(从直径5毫米拉至直径1. 0 毫米)、中粗拉(从直径1. 0毫米拉至直径0. 1毫米)、细拉(从直径0. 1毫米拉至直径0. 05毫 米，即50微米);在粗拉之后进行第一次退火处理，完成细拉后进行第二次退火处理（即最后 一次退火处理)。
[0025] 第一次退火处理采用箱式退火，将成卷的铜钯合金线材放入箱式退火炉中退火， 退火气氛为氮气，退火温度为600°C，保温时间为0. 8小时；第一次退火处理之后铜钯合金 线材自然冷却。
[0026] 最后一次退火处理均采用氮氢混合气作为退火气氛，采用的氮氢混合气由5%(体 积）的H 2和95%(体积）的N2组成；最后一次退火处理的退火温度为600°C，保温时间为 0.6秒。本实施例中，最后一次退火处理在管式退火炉中进行，退火炉包括炉管，炉管内充满 氮氢混合气，炉管有效长度为〇. 6米(炉管有效长度是指炉管上管腔温度为600°C的部分的 长度)，铜钯合金线材以60米/分钟的速度从炉管的腔体通过，铜钯合金线材在移动过程中 退火。
[0027] (3)最后一次退火处理结束后，将铜钯合金丝通入浓度为15%(重量）、温度为25°C 的乙醇水溶液中进行冷却，得到键合铜合金丝。
[0028] 本步骤（3)中，经最后一次退火处理的铜钯合金丝通入乙醇水溶液中进行冷却的 时间为12秒。
[0029] 制得的半导体器件用键合铜合金丝（即步骤（3)得到的键合铜合金丝)含有下述重 量配比的成分：铜100份，钯0.5份，氢0.0006份。键合铜合金丝中氢的含量利用IGA方 法，采用LEC0 800 series仪器测定。
[0030] 实施例2 本实施例中，半导体器件用键合铜合金丝的制造方法依次包括下述步骤： (1) 按重量计，将100份铜、0. 5份钯和0. 005份磷熔合成铜钯合金熔体，再经过拉丝处 理，获得直径为8毫米的铜钯合金线材； (2) 对步骤（1)得到的铜钯合金线材进行多道次拉拔，得到直径为25微米的铜钯合金 丝； 本步骤（2 )中，拉拔道次为4,铜钯合金线材依次经过粗拉(从直径8毫米拉至直径1. 2 毫米)、中粗拉(从直径1. 2毫米拉至直径0. 15毫米)、细拉(从直径0. 15毫米拉至直径0. 05 毫米）和微拉(从直径0. 05毫米拉至直径25微米）；在粗拉之后进行第一次退火处理，在细 拉过程中进行第二次退火处理，完成微拉后进行第三次退火处理（即最后一次退火处理)。
[0031] 第一次退火处理可采用箱式退火，将成卷的铜钯合金线材放入箱式退火炉中退 火，退火气氛为氮气，退火温度为550°C，保温时间为1小时；第一次退火处理之后铜钯合金 线材自然冷却。
[0032] 第二次退火处理可采用管式退火，在管式退火炉中进行，退火炉包括炉管，炉管内 充满氮气，炉管有效长度为3米(炉管有效长度是指炉管上管腔温度为550°C的部分的长 度)，铜钯合金线材以60米/分钟的速度从炉管的腔体通过，铜钯合金线材在移动过程中退 火；铜钯合金线材穿过炉管腔体之后自然冷却。
[0033] 最后一次退火处理均采用氮氢混合气作为退火气氛，采用的氮氢混合气由5%(体 积）的H 2和95%(体积）的队组成；最后一次退火处理的退火温度为550°C，保温时间为 0.36秒。本实施例中，最后一次退火处理在管式退火炉中进行，退火炉包括炉管，炉管内充 满氮氢混合气，炉管有效长度为〇. 6米(炉管有效长度是指炉管上管腔温度为550°C的部分 的长度)，铜钯合金线材以100米/分钟的速度从炉管的腔体通过，铜钯合金线材在移动过 程中退火。
[0034] (3)最后一次退火处理结束后，将铜钯合金丝通入浓度为20%(重量）、温度为20°C 的乙醇水溶液中进行冷却，得到键合铜合金丝。
[0035] 本步骤（3)中，经最后一次退火处理的铜钯合金丝通入乙醇水溶液中进行冷却的 时间为15秒。
[0036] 制得的半导体器件用键合铜合金丝（即步骤（3)得到的键合铜合金丝)含有下述重 量配比的成分：铜100份，钯0.5份，磷0.005份，氢0.00052份。键合铜合金丝中氢的含量 利用IGA方法，采用LEC0 800 series仪器测定。
[0037] 实施例3 本实施例中，半导体器件用键合铜合金丝的制造方法依次包括下述步骤： (1) 按重量计，将100份铜、1. 5份钯和0. 004份镁熔合成铜钯合金熔体，再经过拉丝处 理，获得直径为6毫米的铜钯合金线材； (2) 对步骤（1)得到的铜钯合金线材进行多道次拉拔，得到直径为20微米的铜钯合金 丝； 本步骤（2)中，拉拔道次为4,铜钯合金线材依次经过粗拉(从直径6毫米拉至直径1. 0 毫米)、中粗拉(从直径1. 0毫米拉至直径0. 1毫米)、细拉(从直径0. 1毫米拉至直径0. 05毫 米）和微拉(从直径0. 05毫米拉至直径20微米）；在粗拉之后进行第一次退火处理，完成微 拉后进行第二次退火处理（即最后一次退火处理)。
[0038] 第一次退火处理可采用箱式退火，将成卷的铜钯合金线材放入箱式退火炉中退 火，退火气氛为氮气，退火温度为500°C，保温时间为1. 5小时；第一次退火处理之后铜钯合 金线材自然冷却。
[0039] 最后一次退火处理均采用氮氢混合气作为退火气氛，采用的氮氢混合气由5%(体 积）的H 2和95%(体积）的队组成；最后一次退火处理的退火温度为500°C，保温时间为 0.5秒。本实施例中，最后一次退火处理在管式退火炉中进行，退火炉包括炉管，炉管内充满 氮氢混合气，炉管有效长度为〇. 6米(炉管有效长度是指炉管上管腔温度为500°C的部分的 长度)，铜钯合金线材以72米/分钟的速度从炉管的腔体通过，铜钯合金线材在移动过程中 退火。
[0040] (3)最后一次退火处理结束后，将铜钯合金丝通入浓度为20%(重量）、温度为18°C 的乙醇水溶液中进行冷却，得到键合铜合金丝。
[0041] 本步骤（3)中，经最后一次退火处理的铜钯合金丝通入乙醇水溶液中进行冷却的 时间为20秒。
[0042] 制得的半导体器件用键合铜合金丝（即步骤（3)得到的键合铜合金丝)含有下述重 量配比的成分：铜100份，钯1.5份，镁0.004份，氢0.002份。键合铜合金丝中氢的含量利 用IGA方法，采用LEC0 800 series仪器测定。
[0043] 实施例4 本实施例中，半导体器件用键合铜合金丝的制造方法依次包括下述步骤： (1) 按重量计，将100份铜、1份钯和0. 003份铋熔合成铜钯合金熔体，再经过拉丝处理， 获得直径为2毫米的铜钯合金线材； (2) 对步骤（1)得到的铜钯合金线材进行多道次拉拔，得到直径为18微米的铜钯合金 丝； 本步骤（2 )中，拉拔道次为2，铜钯合金线材依次经过第一道次拉拔(从直径2毫米拉至 直径0. 4毫米)、第二道次拉拔(从直径0. 4毫米拉至直径18微米);在第一道次拉拔之后进 行第一次退火处理，完成第二道次拉拔后进行第二次退火处理（即最后一次退火处理)。
[0044] 第一次退火处理可采用箱式退火，将成卷的铜钯合金线材放入箱式退火炉中退 火，退火气氛为氮气，退火温度为600°C，保温时间为0. 5小时；第一次退火处理之后铜钯合 金线材自然冷却。
[0045] 最后一次退火处理均采用氮氢混合气作为退火气氛，采用的氮氢混合气由5%(体 积）的H 2和95%(体积）的N2组成；最后一次退火处理的退火温度为600°C，保温时间为 0.6秒。本实施例中，最后一次退火处理在管式退火炉中进行，退火炉包括炉管，炉管内充满 氮氢混合气，炉管有效长度为〇. 6米(炉管有效长度是指炉管上管腔温度为600°C的部分的 长度)，铜钯合金线材以60米/分钟的速度从炉管的腔体通过，铜钯合金线材在移动过程中 退火。
[0046] (3)最后一次退火处理结束后，将铜钯合金丝通入浓度为10%(重量）、温度为25°C 的乙醇水溶液中进行冷却，得到键合铜合金丝。
[0047] 本步骤（3)中，经最后一次退火处理的铜钯合金丝通入乙醇水溶液中进行冷却的 时间为15秒。
[0048] 制得的半导体器件用键合铜合金丝（即步骤（3)得到的键合铜合金丝)含有下述重 量配比的成分：铜100份，钯1份，铋0. 003份，氢0. 001份。键合铜合金丝中氢的含量利用 IGA方法，采用LEC0 800 series仪器测定。
[0049] 实施例5 本实施例中，半导体器件用键合铜合金丝的制造方法依次包括下述步骤： (1) 按重量计，将100份铜、〇. 5份钯、0. 005份磷、0. 002份镁和0. 002份铋熔合成铜钯 合金熔体，再经过拉丝处理，获得直径为8毫米的铜钯合金线材； (2) 对步骤（1)得到的铜钯合金线材进行多道次拉拔，得到直径为30微米的铜钯合金 丝； 本步骤（2 )中，拉拔道次为4,铜钯合金线材依次经过粗拉(从直径8毫米拉至直径1. 0 毫米)、中粗拉(从直径1. 0毫米拉至直径0. 1毫米)、细拉(从直径0. 1毫米拉至直径0. 05毫 米）和微拉(从直径0. 05毫米拉至直径30微米）；在粗拉之后进行第一次退火处理，在细拉 之后进行第二次退火处理，完成微拉后进行第三次退火处理（即最后一次退火处理)。
[0050] 第一次退火处理和第二次退火处理均可采用现有常规退火方式进行，在此不作更 详细的描述。
[0051] 最后一次退火处理均采用氮氢混合气作为退火气氛，采用的氮氢混合气由5%(体 积）的H 2和95%(体积）的队组成；最后一次退火处理的退火温度为500°C，保温时间为 0.5秒。本实施例中，最后一次退火处理在管式退火炉中进行，退火炉包括炉管，炉管内充满 氮氢混合气，炉管有效长度为〇. 6米(炉管有效长度是指炉管上管腔温度为500°C的部分的 长度)，铜钯合金线材以72米/分钟的速度从炉管的腔体通过，铜钯合金线材在移动过程中 退火。
[0052] (3)最后一次退火处理结束后，将铜钯合金丝通入浓度为20%(重量）、温度为18°C 的乙醇水溶液中进行冷却，得到键合铜合金丝。
[0053] 本步骤（3)中，经最后一次退火处理的铜钯合金丝通入乙醇水溶液中进行冷却的 时间为20秒。
[0054] 制得的半导体器件用键合铜合金丝（即步骤（3)得到的键合铜合金丝)含有下述重 量配比的成分：铜100份，钯0. 5份，磷0. 005份，镁0. 002份，铋0. 002份，氢0. 0008份。 键合铜合金丝中氢的含量利用IGA方法，采用LECO 800 series仪器测定。
[0055] 实施例6 本实施例中，半导体器件用键合铜合金丝的制造方法依次包括下述步骤： (1) 按重量计，将100份铜、1份钯和0. 01份磷熔合成铜钯合金熔体，再经过拉丝处理， 获得直径为5毫米的铜钯合金线材； (2) 对步骤（1)得到的铜钯合金线材进行多道次拉拔，得到直径为20微米的铜钯合金 丝； 本步骤（2)中，拉拔道次为4,铜钯合金线材依次经过粗拉(从直径5毫米拉至直径1. 0 毫米)、中粗拉(从直径1. 0毫米拉至直径0. 1毫米)、细拉(从直径0. 1毫米拉至直径0. 05毫 米）和微拉(从直径0. 05毫米拉至直径20微米）；在粗拉之后进行第一次退火处理，在中粗 拉之后进行第二次退火处理，完成微拉后进行第三次退火处理（即最后一次退火处理)。
[0056] 第一次退火处理可采用箱式退火，将成卷的铜钯合金线材放入箱式退火炉中退 火，退火气氛为氮气，退火温度为550°C，保温时间为1小时；第一次退火处理之后铜钯合金 线材自然冷却。
[0057] 第二次退火处理可采用箱式退火，将成卷的铜钯合金线材放入箱式退火炉中退 火，退火气氛为氮气，退火温度为550°C，保温时间为0. 8小时；第二次退火处理之后铜钯合 金线材自然冷却。
[0058] 最后一次退火处理均采用氮氢混合气作为退火气氛，采用的氮氢混合气由5%(体 积）的H 2和95%(体积）的队组成；最后一次退火处理的退火温度为550°C，保温时间为 0.6秒。本实施例中，最后一次退火处理在管式退火炉中进行，退火炉包括炉管，炉管内充满 氮氢混合气，炉管有效长度为〇. 6米(炉管有效长度是指炉管上管腔温度为550°C的部分的 长度)，铜钯合金线材以60米/分钟的速度从炉管的腔体通过，铜钯合金线材在移动过程中 退火。
[0059] (3)最后一次退火处理结束后，将铜钯合金丝通入浓度为15%(重量）、温度为20°C 的乙醇水溶液中进行冷却，得到键合铜合金丝。
[0060] 本步骤（3)中，经最后一次退火处理的铜钯合金丝通入乙醇水溶液中进行冷却的 时间为10秒。
[0061] 制得的半导体器件用键合铜合金丝（即步骤（3)得到的键合铜合金丝)含有下述重 量配比的成分：铜100份，钯1份，磷0. 01份，氢0. 001份。键合铜合金丝中氢的含量利用 IGA方法，采用LEC0 800 series仪器测定。
[0062] 经测试，实施例1 一 6的键合铜合金丝的性能如下： (1)EL (拉伸度)、BL (拉断力）和打线后的变形球的圆度。
[0063] EL、BL的测试方法和测试设备如下：拉伸测试，试样长度为254mm，测试速度为 25. 4mm/min。读数精度：断裂负荷0. Olg，延伸率0. 01%。测试设备为instron3343。
[0064] 变形球的圆度分析方法如下：在用于评价的1C芯片上对每种键合铜合金丝50次 键合，测量每个球在方向1 (垂直于超声波作用的方向)和方向2 (超声波作用的方向）的长 度，这两者之差作为评价基础。
[0065] 测试结果如表1所示。
【权利要求】
1. 一种半导体器件用键合铜合金丝，其特征在于所述键合铜合金丝含有下述重量配比 的成分：铜100份，钯0. 5 - 1. 5份，氢0. 0005 - 0. 002份。
2. 根据权利要求1所述的半导体器件用键合铜合金丝，其特征在于：所述键合铜合金 丝还含有0. 002 - 0. 01份添加剂，所述添加剂是磷、镁和铋中的一种或其中多种的组合。
3. 权利要求1所述半导体器件用键合铜合金丝的制造方法，其特征在于依次包括下述 步骤： (1) 按重量计，将100份铜和0. 5 - 1. 5份钯熔合成铜钯合金熔体，再经过拉丝处理，获 得直径为2 - 8毫米的铜钯合金线材； (2) 对步骤（1)得到的铜钯合金线材进行多道次拉拔，得到直径为18 - 50微米的铜钯 合金丝； 在拉拔过程中对铜钯合金线材进行至少一次退火处理，并且在拉拔完成后对铜钯合金 丝进行一次退火处理；最后一次退火处理采用氮氢混合气作为退火气氛； (3) 最后一次退火处理结束后，将铜钯合金丝通入浓度为10 - 20%(重量）、温度为 18 - 25°C的乙醇水溶液中进行冷却，得到含有0. 0005 - 0. 002份氢的键合铜合金丝。
4. 根据权利要求3所述半导体器件用键合铜合金丝的制造方法，其特征在于：步骤（1) 中，将0. 002 - 0. 01份添加剂与100份铜、0. 5 - 1. 5份钯一起熔合成铜钯合金熔体；所述 添加剂是磷、镁和铋中的一种或其中多种的组合。
5. 根据权利要求3所述半导体器件用键合铜合金丝的制造方法，其特征在于：步骤（2) 中，采用的氮氢混合气由5% (体积）的H2和95% (体积）的N2组成。
6. 根据权利要求3所述半导体器件用键合铜合金丝的制造方法，其特征在于：步骤（2) 中，最后一次退火处理的退火温度为500 - 600°C，保温时间为0. 36 - 0. 6秒。
7. 根据权利要求6所述半导体器件用键合铜合金丝的制造方法，其特征在于：步骤（2) 中，最后一次退火处理在管式退火炉中进行，退火炉包括炉管，炉管内充满氮氢混合气，炉 管有效长度为〇. 6米，炉管有效长度是指炉管上管腔温度为500 - 600°C的部分的长度；铜 钯合金线材以60 - 100米/分钟的速度从炉管的腔体通过，铜钯合金线材在移动过程中退 火。
8. 根据权利要求3所述半导体器件用键合铜合金丝的制造方法，其特征在于：步骤（2) 中，拉拔道次为2 - 4 ;在拉拔过程中对铜钯合金线材进行1 一 2次退火处理。
9. 根据权利要求8所述半导体器件用键合铜合金丝的制造方法，其特征在于：步骤（2) 中，拉拔过程中的第一次退火处理采用箱式退火，将成卷的铜钯合金线材放入箱式退火炉 中退火，退火气氛为氮气，退火温度为500 - 600°C，保温时间为0. 5 - 1. 5小时。
10. 根据权利要求3所述半导体器件用键合铜合金丝的制造方法，其特征在于：步骤 (3)中，经最后一次退火处理的铜钯合金丝通入乙醇水溶液中进行冷却的时间为10 - 20 秒。
【文档编号】C22F1/08GK104087780SQ201410333092
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月14日 优先权日:2014年7月14日
【发明者】周振基, 周博轩, 任智 申请人:汕头市骏码凯撒有限公司