表面改质银钯合金线的结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及适于半导体装置中使用的IC忍片电极与外部引线等的基板连接的表 面改质银钮合金接合线，尤其是设及车载用途、功率半导体、高速设备用途等在高溫环境下 使用的超声波连接用接合及凸块线、或者即使W15ymW下的极细线也可使用的无空气焊 球（FAB)用表面改质银接合线。
【背景技术】
[0002] 自W往W来，已开发出各种各样的种类的将半导体装置的IC忍片电极与外部引 线相连接的银钮合金接合线。例如为"使Ag含有1~30重量％的？(1而成"的接合线（日 本特开昭57-021830号公报）、"在Ag中添加合计为500~3000重量ppm的Pd等中的至 少1种而成"的接合线（日本特开昭64-087736号公报）、"W0. 005~7质量％的范围包 含Pd等中的至少1种且剩余部分由银及银的不可避免杂质构成的银合金"（日本特开平 9-275120号公报）、"Pd为10质量％ ^下、…、进一步含有40质量％W下的Au且剩余部分 由Ag及不可避免的杂质构成"的接合线（日本特开平11-288962号公报）、"由纯度99. 99 质量％W上的银（Ag)、纯度99. 999质量％W上的金（Au)、及纯度99. 99质量％W上的钮 (Pd)构成的立元合金系接合线，其中，金（Au)为4~10质量％、钮（Pd)为2~5质量％、 氧化性非贵金属添加元素为15~70质量卵m及剩余部分由银（Ag)构成"，"作为氧化性 非贵金属添加元素，有巧（Ca)、稀±元素灯、La、Ce、化、GtNd及Sm)、被度e)、儀（Mg)、锡 (Sn)、铜（In)、祕度i)。优选为巧（Ca)及稀±元素，尤其W铜化a)、被度e)为佳（0013段 落）"的接合线（（日本特开2012-169374号公报）后述的专利文献1)、"复合银线含有该金 4质量％W上且8质量％W下并且含有钮2~4质量％ "的接合线（日本特开2013-21280 号公报）等。
[0003] 此外，作为涂覆银接合线，有被覆有金（Au)的接合线（日本特公昭54-23794号公 报、日本特开昭56-021354号公报）、被覆有钮（Pd)、销（Pt)或儀（Ni)的接合线（日本特开 2004-14884号公报）、被覆有金（Au)、钮（Pd)、销（Pt)等的接合线（日本特开2007-123597 号公报）、"在忍材的外侧具有：W银、金、钮、销、侣中的一种W上为主成分元素的忍材、及W 与该主成分元素不同的导电性金属为主成分的外皮层的接合线，其中，所述外皮层的厚度 为0.001~0.09ym的范围"的接合线（（日本特开2007-123597号公报）后述的专利文献 2)等。
[0004] 另外，涂覆银接合线还已知有："通过AES分析得到的有机被膜的厚度经Si〇2换算 为0. 5~3皿"，"金属制线的材质为Au、Au合金、Au-Ag合金、Ag、化中的任一者"的接合线 ((日本特开2012-109356号公报）后述的专利文献3)。 阳0化]运些银接合线的线径，若为无空气焊球（FAB)用银接合线的情形，则一般为十数ym至数十ym的线径，若为功率系半导体用粗线的情形，则一般为数十ym至数百ym。
[0006] 在此，FAB是指通过一边将氮气或氮气-氨气等非氧化性气体或还原气体朝由接 合工具前端延伸的接合线的前端喷吹一边进行火花放电而形成在接合线的前端的烙融球。 若为FAB,则保持不活泼气体环境或还原性气体环境，至接合线的烙融球被第一接合为止， 因此不会有银钮合金接合线本身在第一接合时也硫化的情形。
[0007] 另外，即使为如上所示的接合线，也有如下所示的接合法：不制作烙融球，直接通 过超声波将第一接合及第二接合仅W超声波法相连接的模形接合法；或利用夹具化掉该经 模形接合的涂覆银线的柱形凸块法等利用超声波的接合法。另外，为了使超声波接合更加 容易，将银线压毁而形成为平坦的矩形剖面形状的带式线也可进行超声波接合。接着，W运 些方法进行超声波接合后的线在之后利用压模树脂进行密封而形成半导体装置。需要说明 的是，侣垫大多使用纯侣（Al)金属或在该侣（Al)金属添加有0. 3~2. 0质量％的铜（化）、 娃（Si)、儀（Ni)等的合金，通常通过真空蒸锻等干式锻覆而形成。
[0008] 但是，上述银钮合金接合线至目前为止并未被实用化作为接合线。银钮合金接合 线未被实用化的理由如下所示。
[0009] 首先，纯的高纯度银接合线具有在接合连接前，表面硫化而形成硫化银膜运样的 致命性的缺点，因此考虑利用银钮合金接合线。但是，钮（Pd)的含量为5质量％W下的银 钮合金接合线在耐硫化性方面与高纯度银接合线没有太大的差别，需要进行涂覆。但是，经 涂覆的银钮合金接合线，FAB的烙融球形状不均，接合性不稳定。
[0010] 另一方面，开发原料金属价格比银更为廉价的铜接合线，即使为在高溫环境下使 用的超声波连接用接合及凸块线，也使用廉价的铜接合线。 W11]另外，若金价沉滞化，则将比铜接合线更为昂贵的钮（Pd)的含量超过5质量％的 银钮合金接合线置换成接合性能良好的金接合线。结果，由于不需要银钮合金接合线，因 此，其尚未被开发为实际情况。
[0012] 而且，接合线从20ym变细为18ym、接着从18ym变细为15ym时，银钮合金接合 线会变得较硬而难W进行拉线加工。因此，若进行涂覆，虽然不会对第一接合的接合条件造 成影响，但是通过第二接合的超声波产生的接合区域会变少。另外，依照超声波的条件，具 有完全可接合的接合区域消失等利用超声波的第二接合越来越不稳定的技术上的问题。该 问题无论是利用超声波的第一接合还是柱形接合，大多是与超声波接合有关的问题。
[0013] 运是因为，基于超声波装置的细线用接合线的接合条件依频率（数十~数百曲Z 左右）、输出（最大数W左右）及加压力（数~数十奸左右）而定，因此，相较于第一接合 的接合条件，限制较多。第二接合的最适的超声波条件除了忍材的成分组成W外，认为还受 到忍材的表面形态及表面被覆层的材质或膜厚所影响。
[0014] 现有技术文献
[0015] 专利文献
[0016] 专利文献1 :日本特开2012-169374号公报
[0017] 专利文献2 :日本特开2007-123597号公报 阳01引专利文献3 :日本特开2012-109356号公报
【发明内容】
[0019] 发明所要解决的问题
[0020] 本发明是为了解决利用超声波的接合性变得不稳定的上述问题而完成的，目的在 于提供通过使利用成形模形成的表面改质银钮合金线的剖面形状接近正圆而使超声波接 合时的工艺窗口宽度宽的、廉价的表面改质银钮合金线，尤其是提供车载用途、功率半导体 或高速设备用途等在高溫环境下使用的超声波连接用接合线的结构。
[0021] 用于解决问题的手段
[0022] 本发明人发现，若将通过纯度99. 99质量％W上的银（Ag)及纯度99. 9质量％W 上的钮（Pd)所得的银钮合金进行缩径，则该线的结晶粒径会变细，在该线的长边方向W数 十ym宽度的间隔形成交叉的深色环。目P，用扫描电子显微镜观察线时，将在线上看起来环 状深色的部位称为深色环。该深色环在批间为不均，但是若在银钮合金中添加微量元素，贝U 深色环会有变深的倾向。另外，若在银钮合金中含有金（Au)元素，则该深色环会有变浅的 倾向。由状态图来看，银钮合金或银钮金合金完全固溶，但是在一连串连续拉线步骤中的线 的强加工中，银钮合金的晶格内部的无法跟随的线状转移网等的变形被认为明显存在于合 金表面。
[0023] 本发明人认为，深色环在批间呈不均的原因是因拉线模的不均匀性所致。旨P，一连 串拉线模因摩损等而形成为不均匀的形状，在线表面的长边方向形成大小的纵长的沟。成