半导体装置用接合线及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术为了同时抑制倾斜不良和弹回不良，提供一种半导体装置用接合线，其特征在于，(1)在包含线中心、并与线长度方向平行的截面(线中心截面)中，不存在长径a与短径b之比a/b为10以上且面积为15μm2以上的晶粒(纤维状组织)；(2)测定线中心截面中的线长度方向的晶体取向的结果，相对于所述线长度方向角度差为15°以下的晶体取向＜100＞的存在比率以面积比率计为10％以上且小于50％；(3)测定线表面中的线长度方向的晶体取向的结果，相对于所述线长度方向角度差为15°以下的晶体取向＜100＞的存在比率以面积比率计为70％以上。在拉丝工序中进行至少1次减面率为15.5％以上的拉丝加工，将最终热处理温度和最终热处理之前的离最终热处理最近的那次热处理的温度设为规定范围。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置用接合线及其制造方法
本专利技术涉及半导体装置用接合线，尤其涉及包含Ag或Ag合金的半导体装置用接合线及其制造方法。
技术介绍
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(以下仅称作“接合线”。)连接来形成。作为半导体装置用接合线，使用了线径20～50μm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熔融而形成球后，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。作为接合线用坯料，以往使用了高纯度Au(金)或Au合金。但是，由于Au价格昂贵，因此希望得到材料费用便宜的其他种类金属。作为代替Au的低成本的线坯料，研究了Cu(铜)。与Au相比，Cu容易氧化，因此在专利文献1中，作为芯材和被覆层(外周部)的双层接合线，示出了芯材使用Cu、被覆层使用Pd(钯)的例子。另外，在专利文献2中公开了一种接合线，其具有：由Cu或Cu合金构成的芯材；在该芯材的表面以Pd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。Cu线或者Pd被覆Cu线，由于接合后的硬度很高，因此期望得到硬度更低的材料。作为具有与Au等同或其以上的电导性、且硬度比Cu低、而且具有耐氧化性的元素，可列举Ag(银)。在专利文献3中公开了一种以Ag为主体的Ag-Au-Pd三元合金系接合线。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，即使在高温、高湿以及高压下的苛刻的使用环境下使用，也能够维持与铝焊盘的连接可靠性。在专利文献4中公开了以Ag为主体的Ag-Au、Ag-Pd、Ag-Au-Pd合金线材。合金线材的中心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，包含退火孪晶的晶粒为总量的20％以上。以封装制品的质量和可靠性的提高为目的。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：loop)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。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、层叠芯片连接等的高密度安装。在先技术文献专利文献专利文献1:日本再公表WO2002-23618公报专利文献2:日本特开2011-77254号公报专利文献3:日本专利第4771562号公报专利文献4:日本特开2013-139635号公报
技术实现思路
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。另外，在层叠芯片连接中，有时弹回(spring)不良成为问题。在层叠芯片的线连接中，较多地采用与通常的线接合相比接合位置逆转的被称作逆接合的连接。逆接合是在第一阶段中在芯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、在上述凸块之上楔接合接合线的方法。通过该逆接合，能够将环高度抑制为较低，并且即使是芯片层叠数增加、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，层叠芯片正成为主流，期待着该弹回不良的降低。Ag含量为90质量％以上的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，因此难以发生芯片损伤。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。对于Ag或Ag合金线而言，虽然有改善倾斜不良和弹回不良中的任一种不良的方法，但是难以同时改善倾斜不良和弹回不良。本专利技术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。即，本专利技术的要旨如下。(1)一种半导体装置用接合线，其Ag含量为90质量％以上，其特征在于，在包含线中心、并与线长度方向平行的截面(以下称作“线中心截面”)中，不存在长径a与短径b之比a/b为10以上且面积为15μm2以上的晶粒(以下称作“纤维状组织”)，测定上述线中心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°以下的晶体取向＜100＞的存在比率以面积率计为10％以上且小于50％，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°以下的晶体取向＜100＞的存在比率以面积率计为70％以上。(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种以上，在包含Pd、Cu、Au、Zn的情况下这些元素的合计为0.01～8质量％，在包含Pt、Ge、Sn、Ti、Ni的情况下这些元素的合计为0.001～1质量％，余量为Ag以及杂质。(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ppm以下、Cl为0.5质量ppm以下。(4)一种制造上述(1)～(3)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次以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，在上述拉丝工序的途中进行1次以上的热处理，在拉丝工序结束后进行最终热处理，所述1次以上的热处理之中离上述最终热处理最近的那次热处理的温度为300℃以上且小于600℃，上述最终热处理的温度为600℃以上且800℃以下。本专利技术针对Ag或Ag合金接合线，通过使线中心截面不存在纤维状组织，截面＜100＞取向比率为10％以上且小于50％，表面＜100＞取向比率为70％以上，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次以上的热处理，将所述1次以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)温度设为300℃以上且小于600℃，将最终热处理温度设为600℃以上且800℃以下，能够形成上述结晶组织。具体实施方式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度以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以上且观察面中的晶粒的面积为15μm2以上的晶粒定义为“纤维状组织”。当对于Ag或Ag合金接合线，用包含线中心(线中心轴)、并与线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置用接合线，其Ag含量为90质量％以上，其特征在于，在包含线中心、并与线长度方向平行的截面即线中心截面中，不存在长径a与短径b之比a/b为10以上且面积为15μm2以上的晶粒，测定所述线中心截面中的线长度方向的晶体取向，结果是相对于所述线长度方向角度差为15°以下的晶体取向＜100＞的存在比率以面积率计为10％以上且小于50％，测定线表面中的线长度方向的晶体取向，结果是相对于所述线长度方向角度差为15°以下的晶体取向＜100＞的存在比率以面积率计为70％以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.31 JP 2014-0726491.一种半导体装置用接合线，其Ag含量为90质量％以上，其特征在于，在包含线中心、并与线长度方向平行的截面即线中心截面中，不存在长径a与短径b之比a/b为10以上且面积为15μm2以上的晶粒，测定所述线中心截面中的线长度方向的晶体取向，结果是相对于所述线长度方向角度差为15°以下的晶体取向＜100＞的存在比率以面积率计为10％以上且小于50％，测定线表面中的线长度方向的晶体取向，结果是相对于所述线长度方向角度差为15°以下的晶体取向＜100＞的存在比率以面积率计为70％以上。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，所述半导体装置用接合线包含Pd、Cu、Au、Zn、Pt、Ge、Sn、Ti、...

【专利技术属性】
技术研发人员：山田隆，小田大造，大石良，榛原照男，宇野智裕，
申请(专利权)人：日铁住金新材料股份有限公司，新日铁住金高新材料株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP