半导体装置用接合线及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及半导体装置用接合线，尤其设及包含Ag或Ag合金的半导体装置用接 合线及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 半导体装置通过在电路布线板（引线框、基板、带等）上载置半导体元件、并将半 导体元件上的电极和电路布线板上的电极之间用半导体装置用接合线（W下仅称作"接合 线"。）连接来形成。
[0003] 作为半导体装置用接合线，使用了线径20~50ym左右的细金属线。接合线的一 端采用超声波并用热压接方式将线的尖端加热烙融而形成球后，将该球部压接接合在半导 体元件的电极上。线的另一端通过超声波压接而接合在电路布线板的电极上。
[0004] 作为接合线用巧料，W往使用了高纯度Au(金）或Au合金。但是，由于Au价格 昂贵，因此希望是材料费用便宜的其他种类金属。作为代替Au的低成本的线巧料，研究了 化（铜）。与Au相比，化容易氧化，因此在专利文献1中，作为忍材和被覆层（外周部）的 双层接合线，示出了忍材使用化、被覆层使用Pd(钮）的例子。另外，在专利文献2中公开 了一种接合线，其具有：由化或化合金构成的忍材；在该忍材的表面WPd为主成分的被覆 层；和在该被覆层的表面包含Au和Pd的合金层。 阳0化]化线或者Pd被覆化线，由于接合后的硬度高，因此期望得到硬度更低的材料。 作为具有与Au等同或其W上的电导性、且硬度比化低、而且具有耐氧化性的元素，可列举 Ag(银）。
[0006] 在专利文献3中公开了一种WAg为主体的Ag-Au-PdS元合金系接合线。该接合 线在连续模拉丝前被退火热处理，在连续模拉丝后被调质热处理，在氮气气氛中被球接合。 由此，即使在高溫、高湿W及高压下的苛刻的使用环境下使用，也能够维持与侣焊盘的连接 可靠性。
[0007] 在专利文献4中公开了WAg为主体的Ag-Au、Ag-PtAg-Au-Pd合金线材。合金线 材的中屯、部包含细长的晶粒或等轴晶粒，合金线材的其他部分由等轴晶粒构成，包含退火 李晶的晶粒为总量的20%W上。W封装制品的质量和可靠性的提高为目的。
[0008] 相邻的接合线的间隔变窄的窄间距化正在发展。作为与之对应的对接合线的要 求，要求细线化、高强度化、环（环路：l〇〇P)控制、接合性的提高等。由于半导体安装的高 密度化，导致环形状复杂化。作为环形状的分类，环高度、接合的线长度（跨距）成为指标。 对于最新的半导体而言，在一个封装体（package)内部形成并混装高环和低环、短跨距和 长跨距等相反的环的情况增加。要将其用一种接合线实现的话，需要严格的接合线的材料 设计。
[0009] 作为在批量生产中使用的线的特性，通过接合工序中的环控制稳定、接合性也提 高、在树脂封止工序中抑制线变形、满足连接部的长期可靠性等的综合性的特性，期望能够 应对最尖端的窄间距连接、层叠忍片连接等的高密度安装。
[0010] 在先技术文献
[0011] 专利文献
[0012] 专利文献1:日本再公表W02002-23618公报
[0013] 专利文献2:日本特开2011-77254号公报
[0014] 专利文献3:日本专利第4771562号公报
[0015] 专利文献4:日本特开2013-139635号公报
【发明内容】
[0016] 通过多管脚、窄间距化，在一个IC内进行了线长度、环高度不同的线连接混装。当 窄间距化时，有时发生球直立部的倾斜（leaning)不良。倾斜不良是指球接合附近的线直 立部倾倒、相邻线的间隔接近的现象。需求改善倾斜不良的线材料。
[0017] 另外，在层叠忍片连接中，有时弹回（spring)不良成为问题。在层叠忍片的线连 接中，较多地采用与通常的线接合相比接合位置逆转的被称作逆接合的连接。逆接合是在 第一阶段中在忍片上的电极上形成凸块、并在第二阶段中在基板的电极上接合球部、在上 述凸块之上模接合接合线的方法。通过该逆接合，能够将环高度抑制为较低，并且即使是忍 片层叠数增加、台阶差（阶高差）相当高的情况也能够实现稳定的环控制。另一方面，在该 逆接合中，有时发生接合线折曲的弹回不良。在存储器IC中，层叠忍片正成为主流，期待着 该弹回不良的降低。
[0018] Ag含量为90质量％W上的Ag或Ag合金（在本说明书中也称作"Ag或Ag合金"。） 的接合线（在本说明书中有时称作"线"），由于硬度低，因此难W发生忍片损伤。因而，大 多用于逆接合。另一方面，在逆接合中如上述那样容易发生弹回不良。另外，起因于Ag或 Ag合金线的硬度低，容易发生倾斜不良。
[0019] 对于Ag或Ag合金线而言，虽然存在改善倾斜不良和弹回不良中的任一种不良的 方法，但是难W同时改善倾斜不良和弹回不良。本发明的目的是提供同时改善了倾斜不良 和弹回不良的包含Ag或Ag合金的半导体装置用接合线及其制造方法。
[0020] 旨P，本发明的要旨如下。
[0021] (1) 一种半导体装置用接合线，其Ag含量为90质量％ ^上，其特征在于，在包含 线中屯、、并与线长度方向平行的截面（W下称作"线中屯、截面"）中，不存在长径a与短径b 之比a/b为10W上且面积为15yHi2W上的晶粒（W下称作"纤维状组织")，测定上述线中 屯、截面中的线长度方向的晶体取向的结果，相对于上述线长度方向角度差为15°W下的晶 体取向< 100 >的存在比率W面积率计为50%W上且90%W下，测定线表面中的线长度方 向的晶体取向的结果，相对于上述线长度方向角度差为15°W下的晶体取向< 100 >的存 在比率W面积率计为50 %W上且90 %W下。
[0022] (2)根据上述（1)所述的半导体装置用接合线，其特征在于，所述半导体装置用接 合线包含Pd、Cu、Au、Zn、Pt、Ge、Sn、Ti、Ni中的1种W上，在包含Pd、Cu、Au、Zn的情况下 运些元素的合计为0.Ol~8质量％，在包含Pt、Ge、Sn、Ti、Ni的情况下运些元素的合计为 0.OOl~1质量％，余量为AgW及杂质。
[0023] (3)根据上述（1)或（2)所述的半导体装置用接合线，其特征在于，上述杂质中含 有的S为1质量ppmW下、Cl为0. 5质量ppmW下。
[0024] (4) 一种制造上述（I)~做的任一项所述的半导体装置用接合线的方法，其特 征在于，具有进行1次W上的拉丝加工的拉丝工序，在上述拉丝工序中具有至少1次减面率 为15. 5~30. 5%的拉丝加工，在拉丝工序的途中进行1次W上的热处理，在拉丝工序结束 后进行最终热处理，所述1次W上的热处理之中离最终热处理最近的那次热处理的溫度为 600°C W上且800°C W下，最终热处理的溫度为300°C W上且小于600°C。
[00巧]本发明针对Ag或Ag合金接合线，通过使线中屯、截面不存在纤维状组织，截面 < 100 >取向比率为50%W上且90%W下，表面< 100 >取向比率为50%W上且90%W 下，能够同时改善倾斜不良和弹回不良。通过在拉丝工序中进行至少一次减面率为15. 5~ 30. 5 %的拉丝加工，在拉丝工序结束后进行热处理（最终热处理），并且在拉丝工序的途 中进行1次W上的热处理，将所述1次W上的热处理之中离最终热处理最近的那次热处理 (最终前热处理）溫度设为600°CW上且800°CW下，将最终热处理溫度设为300°CW上且 小于600°C，能够形成上述结晶组织。
【具体实施方式】
[0026] 如果用观察面中的形状来区别Ag或Ag合金接合线中所观察到的结晶组织，则在 将相邻的晶体取向的角度差为15度W上的情形定义为晶界时，能够分类为晶粒的长径a与 短径b之比（a/b)接近于1的形状的晶体、和a/b值大的细长形状的晶体。a/b接近于1的 晶体也称作等轴晶。在此，将a/b为10 W上且观察面中的晶粒的面积为15Jim2 W上的晶 粒定义为"纤维状组织"。
[0027] 当对于Ag或Ag合金接合线，用包含线中屯、（线中屯、轴）、并与线长度方向（线轴 向）平行的截面（在本说明书中也称作线中屯、截面。即为包含线中屯、轴的线截面。）观察 时，在线中屯、轴附近观察到上述定义的纤维状组织的情况较多。在专利文献4中被称作细 长的晶粒18的晶体相当于纤维状组织（参照该文献的图1B)。纤维状组织W外的部分为 a/b接近于1的晶粒。
[0028] 对于观察面中出现的各结晶组织，能够测量< 100 >取向。作为观察面，选择上 述线中屯、截面，测定上述线中屯、截面中的线长度方向的晶体取向的结果，用面积率表示相 对于上述线长度方向角度差为15° W下的晶体取向<100>的存在比率，并命名为"截面 < 100 >取向比率"。另外，作为观察面，选择线表面，测定上述线表面中的线长度方向的晶 体取向的结果，用面积率表示相对于上述线长度方向角度差为15° W下的晶体取向<100 >的存在比率，并命名为"表面< 100 >取向比率"。
[0029] 在本发明中，对于Ag或Ag合金接合线，当在线中屯、截面中不存在纤维状组织，截 面< 100 >取向比率为50 %W上且90 %W下，表面< 100 >取向比率为50 %W上且90% W下时，能够抑制倾斜不良和弹回不良。另外，当在使截面< 100 >取向比率和表面< 100 >取向比率都为90%W下的同时，不存在纤维状组织时，能够抑制弹回不良。另外，当使表 面&l