半导体装置用接合线的制作方法

专利名称：：半导体装置用接合线的制作方法
技术领域：
：本发明涉及为连接半导体元件上的电极与线路板(引线框、基板、带等)的配线而使用的半导体装置用接合线。
背景技术：
：现在，作为将半导体元件上的电极与外部端子之间进行接合的接合线，主要使用线径2050ym左右的细线(接合线)。接合线的接合一般是超声波并用热压接方式，可使用通用接合装置和/或使接合线在其内部通过而用于连接的毛细管夹具等。在由电弧热输入将接合的线端头加热熔融，借助于表面张力使之形成球后，使该球部压接接合于在150300°C的范围内加热了的半导体元件的电极上，然后，通过超声波压接使线直接接合在外部引线侧。近年，半导体组装的结构、材料和连接技术等在急速地多样化，例如，组装结构除了使用现行的引线框的QFP(QuadFlatPackaging)以外，使用基板、聚酰亚胺带等的BGA(BallGridArray)、CSP(ChipScalePackaging)等的新形态也已实用化，需求进一步提高了成环性、接合性、大批量生产使用性等的接合线。相邻的接合线的间隔变窄的窄间距化正在进行。作为与之对应的对接合线的要求，要求细线化、高强度化、环(loop)控制、接合线的提高等。通过半导体组装的高密度化，环形状复杂化。作为环形状的分类，环高度、接合的线长度(跨距；span)成为指标。在最新的半导体中，在一个组件内部使高环和低环、短跨距和长跨距等相反的环形成混杂的情况增加。为了将其用一种接合线实现，需要严格的接合线的材料设计。迄今为止接合线的材料主要使用高纯度4N系(纯度>99.99质量％)的金。为了高强度化、提高高接合等特性，曾进行了微量的合金元素的调整。最近，出于提高接合部可靠性的目的等，使添加元素浓度增加直到1质量％以下的纯度2N(纯度>99质量％)的金合金线也实用化了。通过调整添加到金中的合金元素的种类、浓度，能够进行高强度化、控制可靠性等。另一方面，通过合金化，有时产生接合性降低、电阻增加等弊端，难以综合地满足对接合线所要求的多样的特性。另外，由于金价格高，因此期望得到材料费廉价的其他种类金属的接合线。曾开发了以材料费廉价、导电性优异的铜为材料的接合线。可是，铜接合线存在如下问题由于接合的线表面的氧化而导致接合强度降低，在进行了树脂封装时容易引起线表面腐蚀等。这些问题也成为铜接合线未进行实用化的原因。迄今为止已实用化的接合线其特征是全部是单层结构。即使材料变化为金、铜等，在内部也均勻地含有合金元素，从接合的线截面来观察，为线单层结构。也有时在线表面形成有薄的自然氧化膜、用于保护表面的有机膜等，但它们限于最表面的极薄的区域(约数个原子厚的层的水平)。为了适应对接合线所要求的多样的需求，曾提出了在线表面被覆了别的金属的多层结构的接合线。作为防止铜接合线表面氧化的方法，专利文献1提出了使用金、银、钼、钯、镍、钴、铬、钛等贵金属和/或耐腐蚀性金属被覆了铜的接合线。另外，从球形成性、防止镀液劣化等的观点考虑，专利文献2提出了呈下述结构的接合线，所述结构具有以铜为主成分的芯材、在该芯材上形成的由铜以外的金属构成的异种金属层、和在该异种金属层上形成的由熔点比铜高的耐氧化性金属构成的被覆层。专利文献3提出了具有以铜为主成分的芯材和在该芯材上的含有成分或组成的一方或两方与芯材不同的金属和铜的外皮层、且该外皮层为厚度0.0010.02iim的薄膜的接合线。另外，即使是金接合线，也曾提出了很多的多层结构的方案。例如，专利文献4提出了在由高纯度Au或Au合金构成的芯线的外周面被覆了由高纯度Pd或Pd合金构成的被覆材料的接合线。专利文献5提出了在由高纯度Au或Au合金构成的芯线的外周面被覆了由高纯度Pt或Pt合金构成的被覆材料的接合线。专利文献6提出了在由高纯度Au或Au合金构成的芯线的外周面被覆了由高纯度Ag或Ag合金构成的被覆材料的接合线。这样的用于半导体的多层结构接合线，虽然期待实用化的可能性很大，但是迄今为止未被实用化。虽然可期待由多层结构带来表面改性、高附加值等，但不能综合地满足线制造的生产率、品质、接合工序中的成品率、性能稳定性以及半导体使用时的长期可靠性寸。作为在批量生产中使用的线特性，通过在接合工序中的环控制容易，接合性也提高，在树脂封装工序中抑制线变形，满足连接部的长期可靠性等的综合的特性，可期望能够适应于最尖端的窄间距连接、叠层芯片连接等的高密度组装。专利文献1日本特开昭62-97360号公报专利文献2日本特开2004-64033号公报专利文献3日本特开2007-12776号公报专利文献4日本特开平4-79236号公报专利文献5日本特开平4-79240号公报专利文献5日本特开平4-79242号公报
发明内容以往的单层结构的接合线(以下记为单层线。)，为了改善抗拉强度、接合部的强度、可靠性等，添加合金化元素是有效的，但担心特性的提高存在极限。呈多层结构的接合线(以下记为多层线)，可期待比单层线更加提高特性，提高附加值。作为带来高功能化的多层线，例如，为了防止铜接合线表面氧化，可在线表面被覆贵金属和/或耐氧化性的金属。即使是金接合线，通过在线表面被覆强度高的金属或合金，可期待得到降低树脂流动的效果。可是，考虑半导体组装的高密度化、小型化、薄型化等的要求，本发明者们进行评价的结果判明了多层线留有许多的如后所述的实用上的问题。由于多针和窄间距化，在一个IC内线长度、环高度不同的线连接混杂。以往发生了未知的问题的情况也很多。作为代表例，球直立部的倾斜不良是由窄间距化所认识到的新课题。所谓倾斜不良是球接合附近的线直立部倾倒、相邻的线的间隔接近的现象。需求改善倾斜不良的线材料。作为球直立部的倾斜不良的对策，即使将接合线单纯地高强度化高弹性模量化或者相反地进行低强度化，也难以改善。另外，即使只增减断裂延伸率、弹性模量等机械特性，也难以稳定地降低倾斜。在球直立部，受到球熔融时的热影响、环形成时的变形应力等，基于单纯的线母线的机械特性或者添加元素的合金设计等的以往材料的改进存在极限。抑制接合的线倾倒即抑制倾斜不良成为窄间距连接的量产阶段的重要课题之一。多层线由于需要将芯材和表皮层各自分开来进行材料设计、组织控制，因此倾斜问题的改善较困难，其支配因素等也不明确。其次，对于在叠层芯片连接中成为问题的弹回(回弹；spring)不良进行说明。在叠层芯片的线连接中，较多地采用与通常的线接合相比接合位置倒转的被称为逆接合的连接。该连接方法是在第一阶段在芯片上的电极上形成柱形凸块(studbump)，在第二阶段在基板的电极上接合球部，在上述柱形凸块上楔接合接合线的方法。通过该逆接合，环高度被抑制为较低，即使芯片层叠数增加、段差(台阶高差)相当高的场合，也能够进行稳定的环控制。而另一方面，在该逆接合中，担心接合线发生弯曲(屈曲)即担心发生弹回不良。对于存储IC而言，叠层芯片正成为主流，期待着该弹回不良的降低。作为降低弹回不良的方法，使用了使接合线的断裂强度降低的方法。可是，由于线强度的降低而导致细线化存在极限，担心环形状变得不稳定等。降低弹回不良和使环形状稳定化难以兼备。对于多层线而言，需要将芯材和表皮层各自分开来进行材料选定、合金化、组织控制，因此即使弹回不良和环形状分开来研讨改善，认为也难以同时满足两特性。本发明的目的是提供一种半导体装置用接合线，该接合线是解决上述的现有技术的问题的多层线，特别是能够使倾斜不良和弹回不良降低。本发明者们为了解决上述接合线的倾斜不良、弹回不良等问题而研讨多层结构的接合线的结果发现控制上述表皮层的晶粒组织和芯材的晶粒组织是有效的。本发明是基于上述见解而完成的，其要旨为以下的构成。本发明的权利要求1涉及的接合线，是具有由导电性金属形成的芯材和在上述芯材上的以与芯材不同的金属为主成分的表皮层的半导体装置用接合线，其特征在于，线表面的上述表皮层晶粒的沿线圆周方向的平均尺寸a与垂直截面上的上述芯材晶粒的平均尺寸b的关系为a/b^0.7，所述垂直截面为与线轴垂直的方向的截面。本发明的权利要求2涉及的接合线，在权利要求1基础上，其特征在于，上述平均尺寸a为1.5iim以下。本发明的权利要求3涉及的接合线，在权利要求1或2基础上，其特征在于，上述平均尺寸b为2iim以上。本发明的权利要求4涉及的接合线，在权利要求13之中的任一项基础上，其特征在于，上述线表面的上述表皮层晶粒的沿线轴方向的平均尺寸c与轴截面上的上述芯材晶粒的沿线轴方向的平均尺寸d的关系为d/c^1.2，所述轴截面为包含线轴的纵向的截面。本发明的权利要求5涉及的接合线，在权利要求14之中的任一项基础上，其特征在于，上述表皮层的表面的硬度SH和上述芯材的截面的硬度CH的关系为SH/CH彡1.3。本发明的权利要求6涉及的接合线，在权利要求15之中的任一项基础上，其特征在于，上述表皮层的厚度为0.0050.3ym。5本发明的权利要求7涉及的接合线，在权利要求16之中的任一项基础上，其特征在于，构成上述表皮层的主成分是Pd、Pt、Ru和Ag之中的至少一种。本发明的权利要求8涉及的接合线，在权利要求17之中的任一项基础上，其特征在于，构成上述芯材的主成分是Cu和Au之中的至少一种。本发明的权利要求9涉及的接合线，在权利要求18之中的任一项基础上，其特征在于，在上述表皮层和上述芯材之间具有中间金属层，所述中间金属层由与构成上述表皮层和上述芯材的主成分不同的成分形成。本发明的权利要求10涉及的接合线，在权利要求19之中的任一项基础上，其特征在于，在上述表皮层和上述芯材之间具有扩散层，所述扩散层具有浓度梯度。本发明的权利要求11涉及的接合线，在权利要求710之中的任一项基础上，其特征在于，构成上述芯材的主成分是Cu，且以5300ppm的范围含有In、Ca、B、Pd、Bi、Zr、Ag和P之中的至少一种。本发明的权利要求12涉及的接合线，在权利要求711之中的任一项基础上，其特征在于，构成上述芯材的主成分是Cu，且含有5lOOOOppm的Pd，构成上述表皮层的主成分是Pd或Ag。本发明的权利要求13涉及的接合线，在权利要求710之中的任一项基础上，其特征在于，构成上述芯材的主成分是Au，且以59500ppm的范围含有Be、Ca、Ni、Pd和Pt之中的至少一种。根据本发明的半导体装置用接合线，可改善球紧上部的线倾倒(倾斜不良)。另外，也能够抑制在叠层芯片连接等中成为问题的弹回不良。另外，能够提高环的直线性、环高度的稳定性。另外，能够促进接合线的接合形状的稳定化。其结果，能够提供也适应于细线化、窄间距化、大跨距化、三维组装等最新的半导体组装技术的高功能的接合线。图1是线表面的观察范围。图2是线的结构和截面，(a)为线结构，(b)为与线轴垂直的方向的截面(垂直截面)，(c)为线纵向的截面(轴截面)。具体实施例方式对于半导体装置用接合线(以下称为接合线)，研究采用由以导电性金属构成的芯材和在该芯材上设置的以与芯材不同的面心立方金属为主成分的表皮层构成的线的结果发现将上述表皮层的晶粒组织和芯材的晶粒组织控制成特定的关系，除了提高楔接合强度以外，还对改善球紧上部的线倾倒(倾斜不良)、抑制逆接合中的弹回不良有效。具体地讲，研讨了也能够对应于窄间距连接、三维连接等新的需求等的多层结构的接合线的结果发现，将表皮层和芯材的组织相互控制是有效的。特别是通过着眼于表皮层的表面的晶粒尺寸和芯材的在截面上的晶粒尺寸的关系对线接合的使用性能带来的影响，首次确认了能够综合地改善环控制性和接合性等。更有效果的是还发现了控制表皮层和芯材的材质、厚度等的组合是有效的。S卩，一种半导体装置用接合线，是具有由导电性金属形成的芯材和在上述芯材上的以与芯材不同的金属为主成分的表皮层的接合线，其特征在于，上述接合线表面的上述表皮层晶粒的沿圆周方向的平均尺寸a与垂直截面上的上述芯材晶粒的平均尺寸b的关系为a/b彡0.7，所述垂直截面为与线轴垂直的方向的截面。若为该多层线，则能够改善倾斜不良。控制倾斜的因子迄今为止尚不清楚，需要开发基于新的指标的线材料。所谓倾斜现象(不良)，是球接合附近的直立部的线倾倒。因此，倾斜现象也可以说是球接合的紧上部附近或球接合时受到热的影响的部位(热影响区)的局部区域的线直线性。为了维持该部位的直线性、控制环形状，分别控制接合线的表面和中心部的组织是有效的。对于多层线而言，分别控制表皮层和芯材比较容易，因此在该点上有利。已发现通过同时地控制以使多层线的表皮层的晶粒尺寸细小并使芯材的晶粒尺寸增大，这对倾斜的改善(抑制倾斜不良，热影响区等的线直线性)是有效的。通过使芯材的晶粒尺寸增大，可期待降低复杂的环控制中的变形阻力，并使环稳定化的效果。而且，通过使表皮层的晶粒尺寸细小，可期待使热影响区的表面组织微细化、维持直线性的效果。即使球附近的接合线受到热影响、芯部由于再结晶而晶粒粗大化，表皮层也能够将微细的组织维持到某个程度。可认为这对即使受到由弯曲、折曲等引起的相当的变形应力也抑制向横向的倾倒有效地发挥作用。当只进行表皮层的微细化或芯材的粗大化的某一方时，可确认改善倾斜的效果小。具体地讲，采用线表面的表皮层晶粒的沿圆周方向的平均尺寸a与作为与线轴垂直的方向的截面的垂直截面上的该芯材的晶粒的平均尺寸b的关系，判明了其比率a/b与倾斜现象的相关性最高。对于接合线向横向倾倒的倾斜现象，综合性地考虑到线轴的圆周方向和垂直截面的组织更是支配性的；在为薄的表皮层时，从表面观察能够准确地判定组织；等等。在此，表皮层和芯材的晶粒平均尺寸的比率a/b为0.7以下的理由是因为能够提高抑制倾斜不良的效果的缘故。优选该比率a/b为0.3以下，若这样的话，则即使是环高度为400ym以上的高环连接，也能够得到降低倾斜不良的较高的效果。由于倾斜不良与线倾倒有很深的关系，因此一般地环高度越高，则有不良率越增加的倾向。通过即使环高度为400i!m以上也改善倾斜性，对多级布线等有利。进一步优选该比率a/b为0.1以下，若这样的话，则能够提高抑制线直径20ym以下的细线的倾斜不良的效果，由此适合于40ym以下的窄间距连接。另外，a/b越低，则有越有利于抑制倾斜不良的倾向，但考虑到线制造的生产率、操作性、品质保证等方面，在现实上希望下限值为0.001。本发明的接合线是芯材和表皮层的多层结构的接合线，满足上述晶粒尺寸比率a/b^0.7的关系，更优选上述的表皮层的晶粒平均尺寸a为1.5ym以下。由此，改善迄今为止难以对应的逆段差接合时的倾斜，能够促进叠层芯片连接的量产实用。在逆段差接合中，通常楔接合部处于比球接合部高的位置，因此与通常的接合比较，球接合附近的线直立部的长度长出数倍，塑性变形的部位也不同。这也是提高逆段差接合中的线倾倒、弯曲等不良发生概率的主要原因。不良的原因与上述的倾斜现象类似，成为更严格的评价。在此，表皮层的沿圆周方向的晶粒平均尺寸a为1.5ym以下的理由是因为，如果大于1.5i!m，则在容易更显著地反映颈部的直线性的逆段差接合中有时难以降低倾斜不良。更优选该晶粒平均尺寸a为1Pm以下，若在上述范围内，则在利用线直径20ym以下的细线进行逆段差接合时，能够得到抑制倾斜不良的更高的效果。表皮层的晶粒平均尺寸如上述那样小是优选的，但从现有技术制造上的极限来看，其下限为0.001um以上是现实的。本发明的接合线是芯材和表皮层的多层结构的接合线，满足上述的晶粒平均尺寸比率a/b^0.7的关系，更优选上述的芯材的晶粒平均尺寸b为2ym以上。由此，降低颈部的损失，对低环化有利。对于低环连接而言，由于进行强制地拉伸接合线的操作，因此由于热的影响，在强度弱的颈部，容易受到裂纹、开口形状等的损伤。如果增大芯材的晶粒平均尺寸b，则能够减少晶界，作为结果，各个晶粒的延性提高，或者残余应变降低等，由此认为抑制了颈部损伤。芯材的晶粒平均尺寸如上述那样大是优选的，但其上限为芯材直径以下，进而从制造过程中的粒生长的经济时间考虑优选为15pm以下。在此，芯材的截面的晶粒平均尺寸b为2um以上的理由是因为，如果小于2iim,则有时得不到降低低环下的颈损伤的充分效果。更优选该晶粒平均尺寸b为4pm以上。如果在上述范围内，则能够得到抑制环高度为70ym以下的超低环的颈损伤的更高的效果。本发明的接合线是芯材和表皮层的多层结构的接合线，满足上述的晶粒平均尺寸比率a/b^0.7的关系，更优选线表面的表皮层晶粒的沿线轴方向的平均尺寸c与轴截面上的上述芯材晶粒的沿线轴方向的平均尺寸d的关系为1.2，所述轴截面为包含线轴的纵向的截面。由此，可抑制倾斜不良、提高环形状的直线性(环形状稳定化)，而且能够降低弹回不良，由于降低倾斜不良和环形状稳定化兼备，因此对叠层芯片连接有利。对于上述的平均尺寸c、d的影响，虽然两者复杂地(复合性地)相关，但是若分开各自的主要效果来推定的话，则通过使芯材晶粒的沿线轴方向的平均尺寸d增加，具有使楔接合后的尾部切割(tailcut)时的线断裂延伸率上升、使弹回不良降低的作用，另一方面认为，通过使表皮层晶粒的沿线轴方向的平均尺寸c降低，除了使尾部切割时的破断形状稳定化、改善弹回性的效果以外，还起到提高环形状的直线性的作用。表皮层晶粒与芯材晶粒的沿线轴方向的晶粒平均尺寸的比率d/c对整理这些综合的效果最有效。在此，该比率d/c为1.2以上的理由是因为若小于1.2则有时得不到将弹回不良的降低和环形状的直线性同时提高的充分效果。更优选该比率d/c为2以上，如果这样的话，则即使使用线直径20ym以下的细线，也能够得到抑制弹回不良的高效果。本发明的接合线是芯材和表皮层的多层结构的接合线，满足上述的晶粒平均尺寸比率a/b<0.7的关系，更优选表皮层的表面的硬度SH和上述芯材的截面的硬度CH的关系为SH/CH>1.3。由此，能够抑制倾斜不良和降低环高度的偏差(改善环形状的稳定性)，并且能进一步提高楔接合性，即能够兼备楔接合性和环形状的稳定性。迄今为止对于多层线而言，楔接合性和环稳定性成为交替换位(tradeoff)的情况较多，难以兼备的情况较多。通过使用硬度比SH/CH这一新指标，可设计出使相矛盾的楔接合性和环稳定性同时提高的多层线。关于上述硬度SH、CH的影响，虽然两者有复杂的关系，但是分开各自的主要效果来推定。芯材的硬度CH越低，则越为软质，具有使楔接合中的接合面积增加、提高接合性的作用，而且认为，通过使表皮层的表面硬度SH高，一边使接合的对方变形一边破坏表面的氧化膜、污染层等，由此起到提高接合强度的作用。另外，关于环形状，SH越高则表面越为硬质，CH越低则芯材越为软质，存在环形成时的变形阻力减少的倾向，因此通过使硬度比SH/CH上升，对以高速操作复杂的环控制有利。更优选该比率SH/CH为2以上，若这样的话，则可得到使楔接合性、和环高度偏差的降低兼备的高的效果，特别是线直径20ym以下的细线，可得到改善两特性的更高的效果。硬度比SH/CH的上限值从使用性能出发不特别设定，但若考虑线制造工序，则为50以下是现实的。在测定方法方面，可使用采用了微小维氏硬度计或纳米硬度试验压头装置的微小区域的硬度测定方法。可根据测定部位、材质等灵活使用硬度测定方法，例如，对于芯材而言，截面的微小维氏硬度测定较有效，对于表皮层而言，线表面的纳米试验压头硬度测定较有效。在微小维氏硬度的测定中，相应于硬度将载荷在0.098079.807N来调整。在纳米试验压头硬度测定中，施加载荷到OmN20mN，测定载荷和深度的函数来求出硬度。成为表皮层的主成分的导电性金属，是与作为芯材的主成分的导电性金属不同的金属，优选是对接合线的接合性改善有效果、对防止接合线氧化也有效的金属。具体地讲，卩(1、？丨、111、诎或4§为候选，而且在实用性上若重视价格性能比(costperformance)的话则更优选是Pd、Pt、Ru和kg中的至少一种金属。在此，所谓主成分是浓度具有50摩尔％以上的元素。Pd具有与封装树脂的粘附性、对电极的接合线都充分、品质管理也容易等优点。Pt较容易使球形状稳定化。Ru容易形成硬质、致密的膜，材料费也比较廉价。Rh耐氧化性等性能良好，材料费为高价格，因此期待薄膜化等的今后的研究。Ag为软质，因此在对形成有表皮层的线进行拉丝加工的场合，可比较容易地抑制损伤等，材料费也廉价，因此对重视成本的半导体等是有用的。S卩，表皮层优选是以Pd、Pt、Ru和Ag中的至少一种为主成分的纯金属或者以上述导电性金属为主成分的合金。如果是纯金属，则具有容易提高耐氧化性、接合性等的优点，如果是合金，则由于抗拉强度、弹性模量的上升，具有抑制树脂封装时的线变形的优点。在此，所谓上述纯金属相当于表皮层的一部分包含具有99摩尔％以上的浓度的层或者除了扩散层之外的表皮层的平均浓度为80摩尔％以上。所谓上述合金是含有50摩尔％以上的Pd、Pt、Ru和Ag中的至少一种金属的合金。构成芯材的导电性金属，Cu.Au.Ag成为候选，如果重视实用性，则优选以Cu和Au之中的至少一种为主成分。Cu的材料费便宜，导电性高，在球形成时若喷吹保护气体则也容易进行良好的球形成，上述等等的操作性都比较良好。Au耐氧化性强，在球形成时不需要保护气体等，接合时的变形也良好，具有容易确保接合性等优点。Ag导电性优异，但拉丝加工稍有困难，需要将制造技术合适化。另一方面，Cu、Au也有作为单层接合线用材料的使用实绩多的优点。如果芯材是以该导电性金属为主成分的合金，则有所有利于由线强度的增加带来细线化或者提高接合可靠性等。在Cu合金的场合，通过以5300ppm的范围含有In、Ca、B、Pd、Bi、&、Ag和P中的至少一种，由于接合线的抗拉强度、弹性模量增加等，可得到提高直到跨距5mm左右的大跨距下的直线性的效果。而且，作为上述的改善效果，已确认可得到下述的较高效果在作为小型组件所需的连接技术的跨距0.5mm以下的短跨距、低环下也提高直线性。提高上述的添加作用对于Cu单层线而言并不充分，与此相对，已确认应用于芯材的主成分为Cu的多层线时可得到高的效果。即是芯材为以5300ppm的范围含有In、Ca、B、Pd、Bi、Zr、Ag和P中的至少一种的Cu合金、表皮层以Pd、Pt或Ru为主成分的、芯材和表皮层的多层结构的接合线，上述的晶粒平均尺寸比率为a/b(0.7的关系，由此可进一步增加提高在短跨距、低环下的直线性的效果。作为其理由可认为由于控制了晶体取向的表皮层和含有合金元素的芯材的协调效应，使得直线性提高。本发明是芯材和表皮层的多层结构的接合线，满足上述的晶粒平均尺寸比率a/b^0.7的关系，更优选是构成表皮层的主成分是Pd或Ag，构成芯材的主成分是Cu，且在芯材中含有5lOOOOppm的Pd的多层结构的接合线，如果这样的话，则在线的逆连接方式中，对弹回不良的降低和柱形凸块高度的稳定化有效，另外也能够使球接合部的压接高度稳定化。降低逆连接方式的生产率的主要原因有不稳定的柱形凸块高度和环折曲变形的弹回不良。特别是在叠层芯片结构中要求严格的接合性的外伸型的场合，芯材中添加Pd时使弹回不良的降低和柱形凸块高度的稳定化兼备的上述效果变得更加显著。外伸型叠层芯片，由于是芯片的正下方的一部分未被固定的结构，因此为了避免芯片的翘曲和破坏，在该芯片上的电极上形成的凸块上进行楔接合时，要求降低载荷、超声波等的弱接合。因此尾部切割的断裂强度变高，因此弹回不良的发生概率比通常的连接形态增加，这成为问题。如果是在芯材中添加了Pd的上述线，则在制造线的热处理工序中，在芯材/表皮层的界面附近，芯材中的Pd和表皮层中的Pd或Ag相互扩散时，由于使Pd浓度的变化均勻化且平缓的协调作用，认为可抑制弹回不良。另外，上述的Pd添加所带来的提高环直线性的效果，也可望影响到弹回不良的抑制。这样的线内部的Pd浓度变化，不仅对线整体，对受到球熔融的热影响的颈部也更有效地作用，因此对柱形凸块高度的稳定化也有效。这样能够使柱形凸块高度稳定化认为具有下述作用使颈部的再结晶粒径的分布在线中心部和表面附近均勻化，由此使柱形凸块形成时的断裂长度稳定化。另外，对于Cu的芯材和Pd的表皮层的组合，在球熔融时，Cu和Pd、Ag的混合变得不均勻，有时发生球形状的异形，但通过使芯材含有Pd，可提高使初期球的尺寸稳定化、使球部的压接高度稳定化的效果。在此，关于芯材中所含有的Pd浓度，如果为5ppm以上，则可确认到上述效果，优选为200ppm以上，如果这样的话则能更进一步提高使外伸型叠层时的柱形凸块高度稳定化的效果。关于该Pd浓度的上限，如果为lOOOOppm以下，则能够抑制由球的硬化所引起的芯片损伤，优选为8000ppm以下，如果这样的话则可更加提高抑制芯片损伤的效果，对窄间距连接也有利。在Au合金的场合，如果以5950(^!11的范围含有86、〔3、附、？(1、？{之中的至少一种，则具有同样的效果，容易确保良好的直线性。而且，作为上述的改善效果，已确认可得到在作为小型组件所需的连接技术的跨距0.5mm以下的短跨距、低环下也提高直线性的高效果。即，优选是芯材为以59500ppm的范围含有Be、Ca、Ni、Pd或Pt中的至少一种的Au合金、表皮层以Pd、Pt、Ru或Ag为主成分的、芯材和表皮层的多层结构的接合线，上述的晶粒平均尺寸比率满足a/b^0.7的关系。在多层结构的接合线的构成中，通过在表皮层和上述芯材之间具有中间金属层，所述中间金属层由与构成上述表皮层和上述芯材的主成分不同的成分形成，由此对控制上述的表皮层的粒径尺寸等的组织也有利。原因是表皮层的形成有时受到基底的组织的影响，而控制在芯材上形成的中间金属层的组成、粒径、膜厚等比较容易。S卩，优选是下述的多层结构的接合线，其特征是在上述表皮层和上述芯材之间具有中间金属层，所述中间金属层由与构成上述表皮层和上述芯材的主成分不同的成分形成。作为施加中间金属层的效果，由于表皮层和芯材的粘附性提高等，从而能够提高作为楔接合部的接合强度指标之一的剥离强度。在此，剥离强度的测定可采用测定楔接合附近的牵拉强度的简便方法来代用。因此，通过插入中间金属，可增加剥离强度。在此，中间金属层的成分是应该根据与表皮层和芯材的成分的组合来选定的。例如可举出Au、Pd、Pt、Rh、Ag等，特别是更优选Au、Pd、Pt。更优选的是，在表皮层/芯材的主成分的组合为Pd/Cu的场合，中间金属层的主成分为Au，如果这样的话则有利于同时控制上述的表皮层和芯材的组织，而且表皮层/中间金属层/芯材的各个界面处的粘附性也比较良好。另外，在表皮层/芯材的主成分的组合为Pd/Au的场合，如果中间金属层的主成分为Pt，则有利于表皮层的组织、组成、膜厚等稳定化。如果表皮层的厚度为0.0050.3ym的范围，则除了改善上述的倾斜不良和弹回不良以外，而且接合性、环控制等的要求特性也容易综合地满足。如果厚度为0.005ym以上，则可得到控制了表面组织的表皮层的充分效果，若超过0.3ym则由球部的合金化所引起的硬化变得显著，在接合时对芯片造成裂纹等损伤，这有时成为问题。优选表皮层的厚度为0.010.25ym的范围，如果这样的话则即使是复杂的环控制，也不会降低速度，可稳定地形成所希望的环形状。更优选为0.020.2ym的范围，如果这样的话则可一边维持接合线的使用性能一边提高膜形成工序的处理效率等，容易得到稳定的膜质。如果中间金属层的厚度为0.0030.2ym的范围，则进一步提高与芯材的界面的粘附性，可对应于复杂的环控制。优选其厚度为0.0070.1ym的范围，如果这样的话则容易确保膜厚的均勻性、再现性。在此，表皮层与芯材的边界设为构成表皮层的导电性金属的检测浓度的总计为50摩尔％的部位。因此，本发明所说的表皮层是从构成表皮层的导电性金属的检测浓度的总计为50摩尔％的部位到表面，S卩，是构成表皮层的导电性金属的检测浓度的总计为50摩尔％以上的部位。上述的表皮层晶粒的尺寸、作为与线轴垂直的方向的截面的垂直截面上的芯材晶粒的尺寸、以及包含线轴的纵向的截面即轴截面上的芯材晶粒的尺寸，通过如下那样地特定各自的晶界(晶粒彼此的边界)来明确地测定晶粒的形状。通过利用化学腐蚀法或CP(Cross-sectionPolishing)法直接观察晶界的方法、或者利用电子背散射图形(ElectronBackScatteringPattern，以下称为EBSP)法来解析晶界的方法，来特定上述晶界。对于化学腐蚀而言，通过选定适于表皮层或芯材的材料、结构等的药液(剂液)、腐蚀条件，可简便地观察晶粒等组织。作为上述药液，例如是盐酸、硝酸、硫酸、乙酸等的酸性水溶液。选定上述酸浓度(PH)、和温度、时间这些腐蚀条件，选择性地溶解晶界，或者使特定的晶面选择性地溶解，由此确定晶界，观察晶粒的形状。在CP法中，使用例如26kV的加速电压的氩离子的宽的束形成试样截面，使晶界明确，观察晶粒的形状。在EBSP法中，由于能够测定各晶粒的取向，因此能够确定晶界。在本发明中，将相邻的晶粒的取向差为15°以上的情形作为晶界。在EBSP法的组织观察中，通常在试样的凹凸、曲面大的情况下，难以高精度测定晶体取向。即，在观察表皮层时，曲面成为问题。可是，如果使测定条件适当化，则能够进行高精度的测定、解析。具体地讲，观察表皮层时，如图1所示，将接合线1在平面上直线状地固定，由EBSP法测定该接合线1的中心附近的平坦部8。关于测定区域，如果圆周方向的尺寸以线纵向的中心为轴是线直径的50%以下，纵向的尺寸为lOOym以下，则除了提高精度还能提高测定效率。优选圆周方向的尺寸是线直径的40%以下、纵向的尺寸为40ym以11下，这样的话由于测定时间缩短从而可进一步提高测定效率。在由EBSP法进行高精度的测定时，1次可测定的区域受限，因此希望进行3个地方以上的测定，得到考虑了偏差的平均信息。优选选定测定场所使得测定场所不接近、并能够观察沿圆周方向不同的区域。例如测定线直径25ym的接合线时，使用以在平板上尽量改变线方向的方式固定的接合线，以其线轴为中心，将圆周方向Sym、纵向30i!m的尺寸作为一次的测定区域，离开1mm以上进行3个地方的测定，由此可得到接合线的表面组织的平均信息。但是，测定的区域、场所的选定不限于此，优选考虑测定装置、线状态等来适当化。另外，芯材的组织(晶粒)，如图2所示测定与线轴垂直的方向的截面(垂直截面)6或者包含线轴的纵向的截面(轴截面)。芯材的垂直截面的晶粒尺寸b的测定是直接观察垂直截面，芯材的沿线轴方向的平均尺寸d的测定是直接观察轴截面。通过机械研磨制作了截面时，为了减轻研磨面的残余应变，优选通过腐蚀来除去表层。在解析EBSP法的测定结果时，通过利用装在装置中的解析软件，关于晶粒的尺寸，也可计算在纵向(轴方向)和圆周方向的平均尺寸等。上述各晶粒的平均尺寸是通过数平均而算出的。将至少5个以上的晶粒的尺寸进行平均。另外，在本发明中，不需要由上述全部的分析方法得到的晶粒平均尺寸满足本发明的规定范围，只要由一种分析方法得到的晶粒平均尺寸满足本发明的规定范围，就可得到其效果。在制造本发明的接合线时，需要在芯材的表面形成表皮层的工序、和控制表皮层、扩散层、芯材等的结构的加工-热处理工序。在芯材的表面形成表皮层的方法，有镀覆法、蒸镀法、熔融法等。镀覆法可以灵活采用电解镀法、无电解镀法。电解镀的镀覆速度快，与基底的粘附性也良好。电解镀可以是一次的镀覆处理，但可以区分为被称为触击镀的薄镀和在其后使膜生长的主镀，通过分成这些复杂的工序来进行，有利于膜质更稳定化。无电解镀所使用的溶液被分类成置换型和还原型，在膜薄的场合只利用置换型镀覆便足够，而在形成厚的膜的场合，在置换型镀覆之后阶段性地实施还原型镀覆有效。对于无电解法，装置等简便，且容易，但比电解法需要时间。蒸镀法可以利用溅射法、离子镀法、真空蒸镀等的物理吸附以及等离子CVD等的化学吸附。任一种方法都是干式，不需要膜形成后的洗涤，不担心洗涤时的表面污染等。对于实施镀覆或蒸镀的阶段，按目标的线直径形成导电性金属的膜的方法、和在粗径的芯材上形成膜后，进行多次拉丝直到目标线径的方法的任一种方法都有效。前者的在最终直径下的膜形成，制造、品质管理等简便，后者的膜形成与拉丝的组合对提高膜与芯材的粘附性有利。作为各形成法的具体例，可以采用在电解镀溶液中一边连续地对线牵引一边在目标的线直径的细线上进行膜形成的方法，或者将粗线浸渍在电解镀浴或无电解镀浴中形成膜后，将线拉丝达到最终直径的方法等。在此，对于在上述的最终线直径下形成表皮层的最终镀覆法而言，在成膜后只有热处理工序。另外，对于在粗径的芯材上形成膜的粗径镀覆法而言，需要组合直到目标的线直径的加工工序和热处理工序。在形成表皮层后的加工工序中，根据目的对辊轧制、模锻、模拉丝等进行选择、灵活运用。根据加工速度、压下率或模减面率等控制加工组织、位错、晶界的缺陷等也对表皮层的结构、粘附性等带来影响。只单纯地对线进行成膜、加工和加热了的话，并不能够控制表皮层的表面和内部的晶粒尺寸。即使原样地使用在通常的线制造中使用的在最终线直径下的消加工应力退火，由于表皮层与芯材的粘附性降低而导致环控制变得不稳定，或难以控制线纵向的表皮层的均质性、在线截面中的外层、扩散层等的分布。为了分别控制表皮层的晶粒尺寸和芯材的晶粒尺寸，优选将合金材料、制造技术适当化。为了将表皮层的晶粒尺寸优先地微细化，例如降低一次的加工时的压下率或拉丝模的减面率使得加工应变集中于线表面附近。另外，表皮层晶粒的沿线圆周方向的尺寸和沿线轴方向的尺寸，由于越增大加工度则越增大线轴方向的尺寸，因此为了将晶粒微细化而降低了压下率或减面率时由压下率或减面率决定。为了增大芯材的晶粒尺寸，将表皮层形成以前的芯材热处理、使再结晶晶粒粗大化是有效的。另外，例如，芯材晶粒的在垂直截面和轴截面的尺寸，可通过表皮层形成以前的芯材的再结晶和加工的组合来设计。另外，利用表皮层和芯材的材质不同的情况，通过控制热处理温度来改变表皮层和芯材的再结晶进行度也是有效的。例如，使用形成表皮层、也实施了加工的线，关于加工途中或最终线直径下的热处理，通过在比表皮层的材料的再结晶温度低且比芯材的材料的再结晶温度高的温度下进行热处理，将表皮层和芯材的晶粒尺寸的比率a/b抑制为低变得容易。在此，表皮层和芯材的再结晶温度可根据材料、合金化、加工度来增减。在热处理工序中，实施1次或多次热处理是有效的。热处理工序被分类成刚形成膜后的退火、在加工途中的退火、在最终直径下的最终退火，对它们进行选择、灵活运用很重要。最终的表皮层、在表皮层与芯材的界面的扩散行为等根据在哪个加工阶段进行热处理而变化。在一个例子中，通过采用在镀覆处理后的加工途中实施中间退火，进而对线进行拉丝，在最终直径下实施最终退火的工序来制作，与不实施中间退火的工序比较，在表皮层/芯材的界面形成扩散层，有利于提高粘附性。作为热处理法，通过对线一边连续地进行牵引一边进行热处理，而且不使作为一般的热处理的炉内温度为一定，而在炉内形成温度倾斜(温度梯度)，容易批量生产具有作为本发明特征的表皮层和芯材的接合线。具体的事例有局部地导入温度倾斜的方法、在炉内使温度变化的方法等。在抑制接合线的表面氧化的场合，一边在炉内流通N2、Ar等的惰性气体一边进行加热也有效。熔融法是使表皮层或芯材的某一方熔融而铸入的方法，具有下述优点通过以10100mm左右的粗径连接表皮层和芯材后进行拉丝生产率优异；表皮层的合金成分设计比镀覆、蒸镀法容易，强度、接合性等的特性改善也容易；等等。在具体的工序中，可分成在预先制作的芯线的周围铸入熔融了的导电性金属来形成表皮层的方法、和通过使用预先制作的导电性金属的中空圆柱，并向其中央部铸入熔融金属从而形成芯线的方法。优选在后者的中空圆柱的内部铸入芯材，此法能够在表皮层中容易地稳定形成芯材的主成分的浓度梯度等。在此，只要使预先制作的表皮层中含有少量的芯材成分(例如为铜)，则容易控制在表皮层表面的芯材成分浓度。另外，熔融法也能够省去用于使芯材成分向表皮层扩散的热处理作业，但通过为了调整表皮层内的芯材成分的分布而实施热处理估计更加改善特性。而且，利用这样的熔融金属的场合，也可通过连铸来制造芯线和表皮层之中的至少一方。利用该连铸法，与上述的铸入法相比，可简化工序，而且还能够使线直径细、并提高生产率。使用芯材的主成分为铜的多层铜线进行接合时，需要形成球时的保护气体，使用以110%的范围含有H2的氮气混合气体、或者纯氮气。对于以往的单纯的铜线而言，推荐由5%H2+N2所代表的混合气体。另一方面，对于多层铜线而言，即使使用廉价的纯氮气，也可得到良好的接合线，因此相比于作为标准气体的5%H2+N2气，能够降低操作费用。优选氮气的纯度为99.95%以上。即优选是通过一边向线端头或其周围喷射纯度为99.95%以上的N2气一边产生电弧放电来形成球部，将该球部进行接合的方法。另外，通过在表皮层和芯材之间形成扩散层，能够提高粘附性。所谓扩散层是通过芯材和表皮层的主成分相互扩散而形成的区域，具有该主成分的浓度梯度。通过形成扩散层，提高了表皮层的粘附性，因此降低了线制造工序中的拉丝时的断线、热处理时的弯曲等不良，可提高合格率和生产率。而且通过具有浓度梯度，相比于导电性金属在表皮层全体中为均勻浓度的情况，可降低以高速进行拉丝加工时的断线，提高提高生产率的效果。即是芯材和表皮层的多层结构的接合线，满足上述的晶粒平均尺寸比率a/b^0.7的关系，更优选具有有浓度梯度的扩散层，由此有利于线生产率的提高。优选同时满足上述的晶粒平均尺寸比率a/b彡0.7的关系和上述硬度比SH/CH彡1.3的关系，进一步优选具有有浓度梯度的扩散层，由此可确认对线直径20ym以下的细线的制造合格率的提高、最终制品的机械特性的稳定化等有效。通过硬度比SH/CH的增加，表皮层变硬且芯材变软，因此可得到降低极细线拉丝时的断线的高效果。扩散层内的浓度梯度希望是向深度方向的浓度变化的程度是每1ym为10摩尔％以上。优选是每0.5ym为5摩尔％以上，如果这样的话则不损害表皮层和芯材的不同的物性，可期待相互利用的高效果。扩散层的厚度优选为0.0020.3ym的范围。这是因为如果扩散层的厚度小于0.002ym则效果小，难以通过分析来识别，若大于0.3ym则对表皮层的组织造成影响，因此难以稳定地形成上述的结晶取向。在芯材和表皮层之间具有中间金属层的场合，如果形成有表皮层和中间金属层之间的扩散层、或者芯材和中间金属层之间的扩散层，则可确认与上述扩散层的改善效果同样。为了控制该扩散层，利用热处理是有效的。如前面所述，通过组合热处理和加工、控制扩散的进行度，可在线的圆周方向或纵向均勻形成所希望的扩散层。本申请的扩散层的定义，从粘附性、强度、成环性、接合性等性能或生产率等的观点判断，设为Pd的检测浓度为1070摩尔％的区域。如果是该浓度区域的扩散层则Pd浓度低，起到与表皮层和芯材两者不同的作用。所谓表皮层，如前面所述，是Pd的检测浓度为50摩尔％以上的高浓度的部位，即相当于从50摩尔％的部位到表面的部位。在此，Pd浓度为5070摩尔％的区域包含于表皮层和扩散层两者的厚度中，这是因为该浓度区域具有与表皮层和扩散层的任一个都共同的线接合的功能。关于在此的表皮层、扩散层中的浓度，使用使用将构成表皮层和芯材的金属元素总计了的浓度比率，将表面附近的C、0、N、H、CI、S等气体成分、非金属元素等除外而计算出的浓度值。表皮层、芯材等的浓度分析，可以利用电子束显微分析法(EPMA)、能量分散型X射线分析法(EDX)、俄歇光谱分析法(AES)、透射电镜(TEM)等。尤其是AES法，由于空间分辨率高，因此对最表面的薄的区域的浓度分析有效。另外，对于平均组成的调查等，也可从表面部阶段性地溶解于酸等中，由在该溶液中含有的浓度求出溶解部位的组成；等等。在本发明中，不需要由上述全部的分析方法得到的浓度值满足本发明的规定范围，只要由一种分析方法得到的浓度值满足所希望的条件即可。实施例以下对实施例进行说明。作为接合线的原材料，芯材所使用的Cu、Au、Ag使用了纯度为约99.99质量％以上的高纯度的材料，表皮层或中间金属层所使用的Au、Pt、Pd、Ru、Rh、Ag材料准备了纯度为99.9质量％以上的原料。将细到某个线直径的线作为芯材，为了在该线表面形成不同的金属的层，进行电解镀法、无电解镀法、蒸镀法、熔融法等，并实施了热处理。电解镀液、无电解镀液使用按半导体用途市售的镀液，蒸镀采用溅射法。预先准备线直径约3015001；m的线，通过蒸镀、镀覆等对该线表面被覆，进行拉丝直到最终直径1325ym，最后实施了热处理使得消除加工应变且延伸率值为515%的范围。根据需要在模拉丝到线直径为25200iim后，实施扩散热处理后再实施拉丝加工。拉丝用模按减面率为每1个模为515%的范围来准备，通过这些模的组合来调整了线表面的加工应变的导入等。拉丝速度在20500m/分之间适当化。在利用熔融法的场合，采用了在预选制作的芯材的周围铸入熔融了的金属的方法。其后进行铸造、辊轧制、模拉丝等的加工和热处理，制造出接合线。对于本发明例的线的热处理，一边连续地对线牵引一边进行加热。利用了局部地导入温度倾斜的方式、在炉内使温度变化的方式等。例如，利用了按照能够将炉内温度分三部分进行控制的方式进行改造了的热处理炉。在温度分布的一例中，从线的插入口朝向出口获得高温一中温一低温、或中温一高温一低温的分布，各自的加热长度也进行了管理。线牵引速度等也与温度分布一起进行了合适化。为了抑制氧化，热处理的气氛也利用了N2、Ar等的惰性气体。气体流量在0.00020.004m3/分的范围进行调节，也用于炉内的温度控制。作为进行热处理的定时，可分类为对拉丝后的线实施热处理后形成表皮层的情况、和将热处理在加工前、加工途中或刚形成表皮层后等之中进行2次以上的情况。为了分别控制表皮层的晶粒尺寸和芯材的晶粒尺寸，如上所述将材料、合金化、加工度合适化是有效的。通过减少一次的加工中的压下率或拉丝模的减面率，来促进表皮层的晶粒尺寸的微细化。通过上述降低了的压下率或减面率的大小来控制了接合线的圆周方向和轴方向的表皮层晶粒尺寸。通过对表皮层形成以前的芯材实施热处理或降低加工度，来促进了芯材的晶粒尺寸的增加。另外，芯材的垂直截面和轴截面的晶粒尺寸，通过热处理条件(温度和时间)和加工度的组合来调整。而且，将热处理前的加工工艺、热处理温度等合适化使得能够使最终线直径下的热处理温度为比表皮层的材料的再结晶温度低且比芯材的材料的再结晶温度高的温度来加热。关于形成表皮层后的轧制、拉丝的加工水平，可利用由成膜时的线和最终直径的面积比率算出的累计的加工率来整理。在该加工率(％)小于30%时用R1表记，当为30%以上且小于70%时用R2表记，当为70%以上且小于95%时用R3表记，当为95%以上时用15R4表记。关于线表面的组织观察，在接合线的表层的表面的某个区域，利用EBSP法测定晶粒的形状。在准备测定试样时，将35根接合线固定于平板上使得相互尽可能改变线朝向。观察区域，作为包含线轴的四方形的区域，将晶粒尺寸沿圆周方向为510ym、沿纵向为1050iim设为一次的测定区域。测定位置设为310个位置，相互离开0.5mm以上来选定。测定点的间隔为0.010.2ym来实施。由使用线直径25ym以下的接合线进行EBSP测定的结果来比较。在线直径更细的场合也确认了可看到同样的倾向。在芯材的组织观察中，使用研磨接合线的截面、通过化学腐蚀降低了表面的加工应变的试样，通过EBSP法测定晶粒的形状。关于截面，测定了与线轴垂直的方向的垂直截面、和包含线轴的纵向的截面即轴截面。EBSP测定数据的解析使用了专用软件(TSL制0IManalysis等)。解析在测定区域的晶粒的形状，求出晶粒的尺寸。由上述方法在表皮层晶粒和芯材晶粒的各个方向测定各尺寸，分别将10个晶粒的尺寸平均作为平均尺寸。在表皮层的硬度测定中，在与线表面垂直的方向进行纳米试验压头硬度测定，求出5个位置的平均值。根据表皮层的厚度、硬度等在lmN20mN的范围选定载荷。在芯材的硬度测定中，在作为线纵向的截面的轴截面上，测定5个位置的微小维氏硬度，求出其平均值。相应于硬度在0.098079.807N调节了载荷。为了根据测定法的不同进行硬度的修正，在数种的线试样的轴截面上，进行微小维氏硬度测定和纳米试验压头硬度测定，由两方法的硬度值求出换算式由此进行修正。关于线的可加工性，由从线直径500um的粗线拉丝加工到最终线直径25ym或17um的工序中的断线次数进行评价(拉丝加工性)。试样长度在线直径500um的时刻拉丝了5000m。作为严格的不良加速评价，以通常的拉丝速度的23倍的高速进行了拉丝。断线次数如果为0次则可期待获得非常高的生产率，因此用◎符号表示，如果为12次则判断为通常的生产率良好，用〇符号表示，如果为36次的范围则需要拉丝条件的一些变更，因此用A符号表示，如果为7次以上则担心生产率降低，因此用X符号表示。线表面的表皮层和中间金属层的膜厚测定使用AES深度分析，元素分布的观察采用AES、EPMA等进行面分析、线分析。采用AES深度分析时，一边由Ar离子进行溅射一边沿深度方向进行测定，深度的单位按3102换算而表示出。线中的导电性金属浓度采用ICP分析、ICP质量分析等进行测定。在AES深度分析中，在表皮层和芯材之间可确认具有浓度梯度的扩散层，在该扩散层的厚度为0.0020.2ym的范围时，在表1中的“扩散层”栏中用〇符号表记。接合线的连接使用市售的自动焊线机进行球/楔接合。由电弧放电在线端头制作球，将该球接合在硅基板上的电极膜上，在引线端子上楔接合线的另一端。为抑制球形成时氧化而使用的保护气体主要使用了纯N2气。气体流量在0.0010.01m3/分的范围调节。作为接合对方，使用了作为硅基板上的电极膜材料的、厚度1Pm的A1合金膜(Al-1%Si-0.5%Cu膜、Al-0.5%Cu膜)。另一方面，楔接合的对方使用了表面镀Ag(厚度24i!m)的引线框。另外，关于对BGA基板上的Au/Ni/Cu的电极的接合性，也使用一部分线试样，确认了可得到与上述引线框同样的效果。关于球接合附近的线直立部倾倒的现象即倾斜不良(倾斜性)，从芯片水平方向观察线直立部，由通过球接合部的中心的垂线和线直立部的间隔为最大时的间隔(倾斜间隔)评价。线长度设为4mm，试样数为50根。环的最高高度，用通常的约200ym、和作为对倾斜评价更严格的高环的约350ym这2种进行调查。在上述的倾斜间隔比线直径小时，在倾斜方面判断为良好，在大的场合由于直立部倾斜着因此判断为倾斜不良。根据倾斜不良发生的概率来分类，不良为3根以上时用A符号表示，不良为0根时用◎符号表示，在其中间时用〇符号表示。关于对叠层芯片连接的适应性，评价了逆段差接合时的线弯曲(逆段差接合的弯曲性)。以球接合部处于比楔接合部低的位置的方式在上述的电极上形成柱形凸块，并在其上进行楔接合。使用高度450um的高段差芯片，进行接合使得球接合附近的线直立部为350ym左右。从上方观察所接合了的接合线200根，直立部的最大倾倒量为线直径的4倍以上的线，即使是1根也判断为不良，用A符号表示，在全部的接合线的最大弯曲量小于线直径的2倍时判断为良好，用◎符号表示，在其中间时折曲稍有发生，但是判断为一般的使用不成问题，用〇符号表示。关于对外伸型叠层芯片的适应性，评价了逆接合时的线弯曲和凸块高度的稳定性(外伸叠层逆接合的弯曲性)。层叠3级段的芯片，外伸量设为约0.4mm。使用高度450i!m的高段差芯片，进行接合使得球接合附近的线直立部为350i!m左右。从上方观察所接合了的接合线200根，直立部的最大倾倒量为线直径的4倍以上的线，即使是1根也判断为不良，用A符号表示，在全部的接合线的最大弯曲量小于线直径的2倍时判断为良好，用◎符号表示，在其中间时屈曲稍有发生，但是判断为一般的使用不成问题，用〇符号表示。评价了外伸型叠层芯片的凸块高度的稳定性(外伸叠层逆接合的凸块高度)。使用上述的外伸型叠层芯片，形成凸块但在其上部进行楔接合的状态下制作试样，用光学显微镜测定50根的凸块高度。相对于凸块高度的平均值的标准偏差的比例大于8%时，偏差大，因此用X符号表示，如果为大于2%且小于8%的范围，则偏差大一些，有时需要改善，因此用A符号表示，如果为大于0.8%且小于2%的范围，则在实用上没有问题，因此用〇符号表示，如果为0.8%以下，则凸块高度稳定，生产管理容易，因此用◎符号表示。关于颈损伤，通过SEM观察所接合了的接合线的颈部进行评价(低环的颈损伤)。其中，作为在颈部容易受到损伤的部位，注意并观察与楔接合相反的方向的颈部的外侧。在损伤形态上，调查了微小龟裂、尺寸大的裂纹、褶皱状的疲劳等。线直径设为25i!m，线长度设为24mm的范围，环高度为一般的90ym和作为低环的70ym这两种从而制作了试样。在环高度变低时颈损伤的发生率增加，因此成为更严格的评价。线数量观察了300根。如果颈损伤为10根以上则判断为不良，用X符号表示，如果颈损伤为59根的范围则判断为是通常没有问题的水平但需要改善，用A符号表示，如果颈损伤为14根的范围则判断为没有问题，用〇符号表示，观察不到颈损伤时判断为稳定、良好，用◎符号表示。对于接合工序中的环形状稳定性，使用环的直线性和环高度的偏差这两种方法进行了评价(环稳定性)。为了评价所接合了的环的直线性，在线间隔(跨距)为5mm大跨距下进行了接合(直线性)。线直径设为25um。利用投影机从上方观察30根的接合线，将相对于将球侧和楔侧的接合部连接的直线，接合线最离开的部位的偏移作为弯曲量进行测定。该弯曲量的平均值，如果小于1根线的直径则判断为良好，用◎符号表示。如果为2根线的直径和以上则为不良，因此用A符号表示，如果在其中间则通常不成问题，因此用〇符号表示。关于环高度的偏差等。每根线测定3个部位的环高度，由该环高度的标准偏差来评价(高度偏差)。为了评价对于更难以得到稳定的环形状的窄间距大跨距的实用性，使线长度为5mm长、环形状为梯形、环高度为约350um来进行接合。选定各50根的环，测定使用了光学显微镜。对于测定部位，作为易发生环高度偏差的部位，设为球紧上部、最高到达部、线长的中心部这3个地方。该环高度的标准偏差，如果为线直径的1/2以上则判断为偏差大，如果小于线直径的1/2则判断为偏差小、良好。以该基准为基础进行判断，3个部位都偏差小时判断为环形状稳定，用◎符号表示，偏差大的部位是1个部位时为比较良好因此用〇符号表示，偏差大的部位是2个部位时用A符号表示，3个部位都偏差大时用X符号表示。为了评价在短跨距下低环连接的环的直线性，进行了线间隔(跨距)为0.5mm的短跨距、环高度目标值80ym的接合(短跨距-低环的直线性)。线直径设为25um。禾lj用投影机从上方观察40根的接合线，将相对于将球侧和楔侧的接合部连接的直线，接合线最离开的部位的偏移作为弯曲量进行测定。该弯曲量的平均值，如果小于1根线的直径则判断为良好，用◎符号表示。如果为2根线的直径和以上则为不良，用A符号表示，如果在其中间则通常不成问题，因此用〇符号表示。为了评价弹回特性，进行逆接合，即在形成于电极上的柱形凸块上进行接合线的楔接合的连接方法，观察接合线发生折曲的弹回不良。线直径设为20um,长度设为3mm，进行1000根的接合线连接。从芯片上方观察所连接了的接合线，调查弹回不良的发生数。弹回不良的数量如果为8根以上则判断为不良，用X符号表示，如果为74根则希望改善，因此用A符号表示，如果为13根则判断为在通常的使用条件下没有问题，用〇符号表示，如果为0根则弹回性非常良好，因此用◎符号表示。在楔接合性的评价中，通过剥离不良增加的低载荷、低温下的连接进行了加速评价。连接温度设为160°C，接合对方使用镀Ag了的Cu引线框。用线直径20ym的接合线实施1000根的连续接合，根据楔接合部的引起剥离的不良发生概率来分类。如果剥离数为6根以上则判断为不良，用X符号表示，如果为53根则希望改善，因此用A符号表示，如果为1或2根则判断为在通常的使用条件下没有问题，用〇符号表示，如果为0根则楔接合性良好，因此用◎符号表示。剥离接合强度的评价使用了楔接合部的牵拉试验。线直径设为25ym，跨距设为2mm。这是使在比线长的3/4更接近于楔接合部的位置钩在环上的钩子向上方移动，测定接合线的断裂强度。牵拉强度也被接合线的线直径、环形状、接合条件等左右，因此不是绝对值，利用了牵拉强度/线抗拉强度的相对比率(Rp)。如果Rp为20%以上，则楔接合性良好，因此用◎符号表示，如果为15%以下且小于20%则判断为没有问题，用〇符号表示，如果为10%以上，则在量产工序中存在问题，因此用X符号表示。针对芯片的损伤评价，是在电极膜上接合了球部之后，蚀刻除去电极膜，通过SEM观察对绝缘膜或硅芯片的损伤(芯片损伤)。电极数观察了400个部位。看不到损伤时用◎符号表示，小于5um的裂纹为2个以下时判断为没有问题的水平，用〇符号表示，5ym以上且小于20ym的裂纹为2个以上时判断为担心的水平，用A符号表示，20um以上的裂纹或火口(crater)破坏等为1个以上时判断为担心的水平，用X符号表示。表1和2表示本发明的线直径25um的接合线的实施例和比较例。<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>权利要求1涉及的接合线是实施例140，权利要求2涉及的接合线相当于实施例18、1115、17、1921、2326、28、29、32、34、3640，权利要求3涉及的接合线相当于实施例111、13、14、1620、2227、3040，权利要求4涉及的接合线相当于实施例29、11、1321、2325、2736、38、40，权利要求5涉及的接合线相当于实施例19、11、1320、2236、3840，权利要求6涉及的接合线相当于实施例15、714、1640，权利要求7涉及的接合线相当于实施例117、1923、2540，权利要求8涉及的接合线相当于实施例123、2540，权利要求9涉及的接合线相当于实施例2530、37，权利要求10涉及的接合线相当于实施例114、1621、2340，权利要求11涉及的接合线相当于实施例2、8、9、25、27、3436，权利要求12涉及的接合线相当于实施例12、3640，权利要求13涉及的接合线相当于实施例19、20、22、3032。比较例16表示不满足权利要求1的情况的结果。对于各权利要求的代表例，对评价结果的一部分进行说明。实施例140的多层结构的接合线，是本发明涉及的、表皮层的表面的晶粒的沿线圆周方向的平均尺寸a与线轴的垂直截面上的芯材的晶粒的平均尺寸b的关系为a/b^0.7的多层结构的接合线，由此可确认出在线直径25ym时的倾斜性良好。另一方面，涉及该比率a/b大于0.7的多层线的比较例16，已确认倾斜不良多发。作为优选的事例，满足a/b彡0.3的关系的实施例38、13、15、17、20、2326、29、31、32、3540，已确认在线直径25ym下的倾斜性进一步提高。实施例18、1115、17、1921、2326、28、29、32、34、3640的多层结构的接合线，关于本发明涉及的芯材和表皮层的晶粒尺寸a、b，通过同时满足a/b<0.7且a^1.5um的关系，已确认在线直径25ym下的逆段差接合时的线弯曲性良好。实施例111、13、14、1620、2227、3040的多层结构的接合线，关于本发明涉及的芯材和表皮层的晶粒尺寸a、b，通过同时满足a/b<0.7且b彡2iim的关系，已确认在环高度为约90ym的低环下抑制了颈损伤。上述关系优选为b彡4ym的实施例410、18、20、22、23、2527、30、31、3538,40,已确认即使是环高度为约70um的超低环也能够抑制颈损伤，具有优异的低环性能。实施例29、11、1321、2325、2736、38、40的多层结构的接合线，满足本发明涉及的上述晶粒尺寸比率a/b(0.7的关系，且表皮层的表面的晶粒的沿线轴方向的平均尺寸c和芯材的晶粒的沿线轴方向的平均尺寸d的关系为d/c^1.2，由此确认了降低了弹回不良，而且也可提高环形状的直线性。优选上述关系为d/c彡2的实施例28、11、14、15、17、18、20、21、23、25、27、28、30、31、3436,40,已确认弹回不良的降低和环形状的直线性两者都进一步提高，得到了在叠层芯片连接方面优异的特性。实施例19、11、1320、2236、3840的多层结构的接合线，满足本发明涉及的上述的晶粒尺寸比率a/b(0.7的关系，且表皮层的表面的硬度SH和上述芯材的截面的硬度CH的关系为SH/CH^1.3，由此确认了可兼备提高楔接合性的效果和降低环高度的偏差的效果。优选为SH/CH彡2.0的实施例38、1317、20、23、2529、31、35、36、40，已确认在楔接合性和抑制环高度偏差这两者上得到了更优异的特性。实施例2530、37的多层结构的接合线，满足本发明涉及的上述的晶粒尺寸比率a/b^0.7的关系，且在表皮层和芯材之间具有中间金属层，由此确认了提高了在楔接合部的剥离强度。实施例15、714、1640的多层结构的接合线，通过使本发明涉及的表皮层的厚度为0.0050.3ym的范围，除了改善了倾斜不良和弹回不良以外，而且也容易综合地满足接合性、环控制等的要求特性，而且芯片损伤降低且良好。作为比较已确认在实施例6中，由于表皮层的厚度大于0.3ym，因此芯片损伤增加，在实施例5中，由于表皮层的厚度小于0.005um,因此在弹回不良和楔接合性上还有改善的余地。实施例114、1621、2340的多层结构的接合线，由于在表皮层和芯材之间具有本发明所述的具有浓度梯度的扩散层，因此确认了直到线直径25ym的拉丝加工性良好。作为优选的事例的实施例19、11、13、14、1620、2336、3840，通过具有扩散层且SH/CH^1.3，确认了直到更细的线直径17ym的拉丝加工性良好。实施例2、8、9、25、27、3436的多层结构的接合线，如本发明涉及的那样，构成芯材的主成分是Cu，且以5300ppm的范围含有In、Ca、B、Pd、Bi、Zr、Ag或P中的一种以上，由此已确认短跨距-低环的直线性提高。同样，实施例19、20、22、3032，如本发明涉及的那样，构成芯材的主成分是Au，且以59500ppm的范围含有Be、Ca、Ni、Pd或Pt中的至少一种，由此已确认短跨距_低环的直线性提高。实施例12、3640的多层结构的接合线，如本发明涉及的那样，构成上述芯材的主成分是Cu，表皮层的主成分是Pd或kg,且芯材含有5lOOOOppm的Pd，由此已确认外伸叠层逆接合的弯曲性提高。优选的是，在实施例12、3740中，Pd浓度为200lOOOOppm，因此已确认得到了改善外伸叠层逆接合的凸块高度的更高效果。另外，实施例12、3638、40中，Pd含量为58000ppm的范围，因此抑制了芯片损伤，与此相对，在实施例39中，Pd含量大于8000ppm，因此已确认芯片损伤增加。表3的实施例4180表示本发明涉及的线直径20iim以下的接合线的实施例。在接合线的使用性能中，对于倾斜性、逆段差接合时的线弯曲性示出了评价结果，但已确认其以外的使用性能都可得到能够实用的良好特性。实施例4180的多层结构的接合线，是本发明涉及的、表皮层的表面的晶粒的沿圆周方向的平均尺寸a与线轴的垂直截面上的芯材的晶粒的平均尺寸b的关系为a/b^0.7的多层结构的接合线，由此已确认倾斜性良好。作为更优选的事例的满足a/b^0.1的关系的实施例4648、57、63、66、7880的多层接合线，已确认在线直径为20um以下时的倾斜性进一步提高。实施例4348,5355、57、60、61、6366、68、69、72、7780的多层结构的接合线，关于本发明涉及的芯材和表皮层的晶粒尺寸a、b，通过同时满足a/b<0.7且a<IPm的关系，已确认在线直径为20ym以下时的逆段差接合时的线弯曲性良好。本发明中表示数值范围的“以上”和“以下”均包括本数。<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>权利要求一种半导体装置用接合线，是具有由导电性金属形成的芯材和在所述芯材上的以与芯材不同的金属为主成分的表皮层的半导体装置用接合线，其特征在于，线表面的所述表皮层晶粒的沿线圆周方向的平均尺寸a与垂直截面上的所述芯材晶粒的平均尺寸b的关系为a/b≤0.7，所述垂直截面为与线轴垂直的方向的截面。2.根据权利要求1所述的半导体装置用接合线，其特征在于，所述平均尺寸a为1.5μm以下。3.根据权利要求1或2所述的半导体装置用接合线，其特征在于，所述平均尺寸b为2μm以上。4.根据权利要求13的任一项所述的半导体装置用接合线，其特征在于，所述线表面的所述表皮层晶粒的沿线轴方向的平均尺寸c与轴截面上的所述芯材晶粒的沿线轴方向的平均尺寸d的关系为d/c^1.2，所述轴截面为包含线轴的纵向的截面。5.根据权利要求14的任一项所述的半导体装置用接合线，其特征在于，所述表皮层的表面的硬度SH和所述芯材的截面的硬度CH的关系为SH/CH彡1.3。6.根据权利要求15的任一项所述的半导体装置用接合线，其特征在于，所述表皮层的厚度为0.0050.3μπι。7.根据权利要求16的任一项所述的半导体装置用接合线，其特征在于，构成所述表皮层的主成分是Pd、Pt、Ru和Ag之中的至少一种。8.根据权利要求17的任一项所述的半导体装置用接合线，其特征在于，构成所述芯材的主成分是Cu和Au之中的至少一种。9.根据权利要求18的任一项所述的半导体装置用接合线，其特征在于，在所述表皮层和所述芯材之间具有中间金属层，所述中间金属层由与构成所述表皮层和所述芯材的主成分不同的成分形成。10.根据权利要求19的任一项所述的半导体装置用接合线，其特征在于，在所述表皮层和所述芯材之间具有扩散层，所述扩散层具有浓度梯度。11.根据权利要求710的任一项所述的半导体装置用接合线，其特征在于，构成所述芯材的主成分是Cu，且以5300ppm的范围含有In、Ca、B、Pd、Bi、Zr、Ag和P之中的至少一种。12.根据权利要求711的任一项所述的半导体装置用接合线，其特征在于，构成所述芯材的主成分是Cu，且含有5IOOOOppm的Pd，构成所述表皮层的主成分是Pd或Ag。13.根据权利要求710的任一项所述的半导体装置用接合线，其特征在于，构成所述芯材的主成分是Au，且以59500ppm的范围含有Be、Ca、Ni、Pd和Pt之中的至少一种。全文摘要本发明的目的是提供一种高功能的接合线，其能够抑制球紧上部的线倾倒(倾斜)和弹回不良，环直线性、环高度的稳定性等也优异，能够适应于叠层芯片连接、细线化、窄间距组装等半导体组装技术。本发明的半导体装置用接合线，是具有由导电性金属形成的芯材和在该芯材上的以与芯材不同的金属为主成分的表皮层的接合线，其特征在于，该表皮层的表面的晶粒的沿圆周方向的平均尺寸a和线轴的垂直截面上的该芯材的晶粒的平均尺寸b的关系为a/b≤0.7。文档编号C22F1/00GK101802994SQ200980100379公开日2010年8月11日申请日期2009年1月20日优先权日2008年1月25日发明者宇野智裕,山田隆,木村圭一申请人:新日铁高新材料株式会社;日铁新材料股份有限公司