半導(dǎo)體裝置用接合線及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及半導(dǎo)體裝置用接合線，尤其設(shè)及包含Ag或Ag合金的半導(dǎo)體裝置用接 合線及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 半導(dǎo)體裝置通過在電路布線板（引線框、基板、帶等）上載置半導(dǎo)體元件、并將半 導(dǎo)體元件上的電極和電路布線板上的電極之間用半導(dǎo)體裝置用接合線（W下僅稱作"接合 線"。）連接來形成。
[0003] 作為半導(dǎo)體裝置用接合線，使用了線徑20~50ym左右的細(xì)金屬線。接合線的一 端采用超聲波并用熱壓接方式將線的尖端加熱烙融而形成球后，將該球部壓接接合在半導(dǎo) 體元件的電極上。線的另一端通過超聲波壓接而接合在電路布線板的電極上。
[0004] 作為接合線用巧料，W往使用了高純度Au(金）或Au合金。但是，由于Au價格 昂貴，因此希望是材料費用便宜的其他種類金屬。作為代替Au的低成本的線巧料，研究了 化（銅）。與Au相比，化容易氧化，因此在專利文獻1中，作為忍材和被覆層（外周部）的 雙層接合線，示出了忍材使用化、被覆層使用Pd(鈕）的例子。另外，在專利文獻2中公開 了一種接合線，其具有：由化或化合金構(gòu)成的忍材；在該忍材的表面WPd為主成分的被覆 層；和在該被覆層的表面包含Au和Pd的合金層。 陽0化]化線或者Pd被覆化線，由于接合后的硬度高，因此期望得到硬度更低的材料。 作為具有與Au等同或其W上的電導(dǎo)性、且硬度比化低、而且具有耐氧化性的元素，可列舉 Ag(銀）。
[0006] 在專利文獻3中公開了一種WAg為主體的Ag-Au-PdS元合金系接合線。該接合 線在連續(xù)模拉絲前被退火熱處理，在連續(xù)模拉絲后被調(diào)質(zhì)熱處理，在氮氣氣氛中被球接合。 由此，即使在高溫、高濕W及高壓下的苛刻的使用環(huán)境下使用，也能夠維持與侶焊盤的連接 可靠性。
[0007] 在專利文獻4中公開了WAg為主體的Ag-Au、Ag-PtAg-Au-Pd合金線材。合金線 材的中屯、部包含細(xì)長的晶?；虻容S晶粒，合金線材的其他部分由等軸晶粒構(gòu)成，包含退火 李晶的晶粒為總量的20%W上。W封裝制品的質(zhì)量和可靠性的提高為目的。
[0008] 相鄰的接合線的間隔變窄的窄間距化正在發(fā)展。作為與之對應(yīng)的對接合線的要 求，要求細(xì)線化、高強度化、環(huán)（環(huán)路：l〇〇P)控制、接合性的提高等。由于半導(dǎo)體安裝的高 密度化，導(dǎo)致環(huán)形狀復(fù)雜化。作為環(huán)形狀的分類，環(huán)高度、接合的線長度（跨距）成為指標(biāo)。 對于最新的半導(dǎo)體而言，在一個封裝體（package)內(nèi)部形成并混裝高環(huán)和低環(huán)、短跨距和 長跨距等相反的環(huán)的情況增加。要將其用一種接合線實現(xiàn)的話，需要嚴(yán)格的接合線的材料 設(shè)計。
[0009] 作為在批量生產(chǎn)中使用的線的特性，通過接合工序中的環(huán)控制穩(wěn)定、接合性也提 高、在樹脂封止工序中抑制線變形、滿足連接部的長期可靠性等的綜合性的特性，期望能夠 應(yīng)對最尖端的窄間距連接、層疊忍片連接等的高密度安裝。
[0010] 在先技術(shù)文獻
[0011] 專利文獻
[0012] 專利文獻1:日本再公表W02002-23618公報
[0013] 專利文獻2:日本特開2011-77254號公報
[0014] 專利文獻3:日本專利第4771562號公報
[0015] 專利文獻4:日本特開2013-139635號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 通過多管腳、窄間距化，在一個IC內(nèi)進行了線長度、環(huán)高度不同的線連接混裝。當(dāng) 窄間距化時，有時發(fā)生球直立部的傾斜（leaning)不良。傾斜不良是指球接合附近的線直 立部傾倒、相鄰線的間隔接近的現(xiàn)象。需求改善傾斜不良的線材料。
[0017] 另外，在層疊忍片連接中，有時彈回（spring)不良成為問題。在層疊忍片的線連 接中，較多地采用與通常的線接合相比接合位置逆轉(zhuǎn)的被稱作逆接合的連接。逆接合是在 第一階段中在忍片上的電極上形成凸塊、并在第二階段中在基板的電極上接合球部、在上 述凸塊之上模接合接合線的方法。通過該逆接合，能夠?qū)h(huán)高度抑制為較低，并且即使是忍 片層疊數(shù)增加、臺階差（階高差）相當(dāng)高的情況也能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的環(huán)控制。另一方面，在該 逆接合中，有時發(fā)生接合線折曲的彈回不良。在存儲器IC中，層疊忍片正成為主流，期待著 該彈回不良的降低。
[0018] Ag含量為90質(zhì)量％W上的Ag或Ag合金（在本說明書中也稱作"Ag或Ag合金"。） 的接合線（在本說明書中有時稱作"線"），由于硬度低，因此難W發(fā)生忍片損傷。因而，大 多用于逆接合。另一方面，在逆接合中如上述那樣容易發(fā)生彈回不良。另外，起因于Ag或 Ag合金線的硬度低，容易發(fā)生傾斜不良。
[0019] 對于Ag或Ag合金線而言，雖然存在改善傾斜不良和彈回不良中的任一種不良的 方法，但是難W同時改善傾斜不良和彈回不良。本發(fā)明的目的是提供同時改善了傾斜不良 和彈回不良的包含Ag或Ag合金的半導(dǎo)體裝置用接合線及其制造方法。
[0020] 旨P，本發(fā)明的要旨如下。
[0021] (1) 一種半導(dǎo)體裝置用接合線，其Ag含量為90質(zhì)量％ ^上，其特征在于，在包含 線中屯、、并與線長度方向平行的截面（W下稱作"線中屯、截面"）中，不存在長徑a與短徑b 之比a/b為10W上且面積為15yHi2W上的晶粒（W下稱作"纖維狀組織")，測定上述線中 屯、截面中的線長度方向的晶體取向的結(jié)果，相對于上述線長度方向角度差為15°W下的晶 體取向< 100 >的存在比率W面積率計為50%W上且90%W下，測定線表面中的線長度方 向的晶體取向的結(jié)果，相對于上述線長度方向角度差為15°W下的晶體取向< 100 >的存 在比率W面積率計為50 %W上且90 %W下。
[0022] (2)根據(jù)上述（1)所述的半導(dǎo)體裝置用接合線，其特征在于，所述半導(dǎo)體裝置用接 合線包含Pd、Cu、Au、Zn、Pt、Ge、Sn、Ti、Ni中的1種W上，在包含Pd、Cu、Au、Zn的情況下 運些元素的合計為0.Ol~8質(zhì)量％，在包含Pt、Ge、Sn、Ti、Ni的情況下運些元素的合計為 0.OOl~1質(zhì)量％，余量為AgW及雜質(zhì)。
[0023] (3)根據(jù)上述（1)或（2)所述的半導(dǎo)體裝置用接合線，其特征在于，上述雜質(zhì)中含 有的S為1質(zhì)量ppmW下、Cl為0. 5質(zhì)量ppmW下。
[0024] (4) 一種制造上述（I)~做的任一項所述的半導(dǎo)體裝置用接合線的方法，其特 征在于，具有進行1次W上的拉絲加工的拉絲工序，在上述拉絲工序中具有至少1次減面率 為15. 5~30. 5%的拉絲加工，在拉絲工序的途中進行1次W上的熱處理，在拉絲工序結(jié)束 后進行最終熱處理，所述1次W上的熱處理之中離最終熱處理最近的那次熱處理的溫度為 600°C W上且800°C W下，最終熱處理的溫度為300°C W上且小于600°C。
[00巧]本發(fā)明針對Ag或Ag合金接合線，通過使線中屯、截面不存在纖維狀組織，截面 < 100 >取向比率為50%W上且90%W下，表面< 100 >取向比率為50%W上且90%W 下，能夠同時改善傾斜不良和彈回不良。通過在拉絲工序中進行至少一次減面率為15. 5~ 30. 5 %的拉絲加工，在拉絲工序結(jié)束后進行熱處理（最終熱處理），并且在拉絲工序的途 中進行1次W上的熱處理，將所述1次W上的熱處理之中離最終熱處理最近的那次熱處理 (最終前熱處理）溫度設(shè)為600°CW上且800°CW下，將最終熱處理溫度設(shè)為300°CW上且 小于600°C，能夠形成上述結(jié)晶組織。
【具體實施方式】
[0026] 如果用觀察面中的形狀來區(qū)別Ag或Ag合金接合線中所觀察到的結(jié)晶組織，則在 將相鄰的晶體取向的角度差為15度W上的情形定義為晶界時，能夠分類為晶粒的長徑a與 短徑b之比（a/b)接近于1的形狀的晶體、和a/b值大的細(xì)長形狀的晶體。a/b接近于1的 晶體也稱作等軸晶。在此，將a/b為10 W上且觀察面中的晶粒的面積為15Jim2 W上的晶 粒定義為"纖維狀組織"。
[0027] 當(dāng)對于Ag或Ag合金接合線，用包含線中屯、（線中屯、軸）、并與線長度方向（線軸 向）平行的截面（在本說明書中也稱作線中屯、截面。即為包含線中屯、軸的線截面。）觀察 時，在線中屯、軸附近觀察到上述定義的纖維狀組織的情況較多。在專利文獻4中被稱作細(xì) 長的晶粒18的晶體相當(dāng)于纖維狀組織（參照該文獻的圖1B)。纖維狀組織W外的部分為 a/b接近于1的晶粒。
[0028] 對于觀察面中出現(xiàn)的各結(jié)晶組織，能夠測量< 100 >取向。作為觀察面，選擇上 述線中屯、截面，測定上述線中屯、截面中的線長度方向的晶體取向的結(jié)果，用面積率表示相 對于上述線長度方向角度差為15° W下的晶體取向<100>的存在比率，并命名為"截面 < 100 >取向比率"。另外，作為觀察面，選擇線表面，測定上述線表面中的線長度方向的晶 體取向的結(jié)果，用面積率表示相對于上述線長度方向角度差為15° W下的晶體取向<100 >的存在比率，并命名為"表面< 100 >取向比率"。
[0029] 在本發(fā)明中，對于Ag或Ag合金接合線，當(dāng)在線中屯、截面中不存在纖維狀組織，截 面< 100 >取向比率為50 %W上且90 %W下，表面< 100 >取向比率為50 %W上且90% W下時，能夠抑制傾斜不良和彈回不良。另外，當(dāng)在使截面< 100 >取向比率和表面< 100 >取向比率都為90%W下的同時，不存在纖維狀組織時，能夠抑制彈回不良。另外，當(dāng)使表 面&l