半导体装置用接合引线制造方法及图纸

本发明专利技术涉及半导体装置用接合引线。本发明专利技术的目的在于提供引线的表面性状、环路的直线性、环路高度的稳定性、引线的接合形状的稳定化优良也适用于细线化、窄间距化、长跨度化、三维安装等的半导体安装技术的高性能的接合引线。作为具有包括导电性金属的芯材、和在该芯材上以与芯材不相同的面心立方晶格的金属为主要成分的表皮层的半导体装置用接合引线，特征为：所述表皮层的表面中的长度方向的晶体取向＜ｈｋｌ＞中，＜１１１＞所占的比例为５０％以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
l明劲导体装置用接合引线。
技术介绍
当前，作为对半导体元件上的电极、和电路布线基板(引线框架(lead frame)、基板、带等)的布线的外部端子之间进行接合的接合引线，主要 使用线径20~50|am程度的细线(接合引线)。接合引线的接合一般为超 声波并用热压接方式，通用接合装置采用使接合引线通过其内部而用于连 接的毛细管夹具等。在对接合引线的引线前端以电弧加热而加热熔化并通 过表面张力形成了球体之后，在以150 300。C的范围内加热过的半导体元 件的电极上，压接接合该球部，之后，通过超声波压接直接使接合引线 (bonding wire )接合于外部引线側。近年来，半导体安装的结构、材料、连接技术等迅速地多样化，例如， 在安装结构中，除了现行的使用了引线框架的QFP( Quad Flat Packaging, 四方扁平封装)之外，使用基板、聚酰亚胺带等的BGA( Ball Grid Array, 球栅阵列)、CSP (Chip Scale Packaging,芯片级封装)等新型方式实用 化，要求进一步提高了环路(loop)性、接合性、批量生产使用性等的接 合引线。相邻的接合引线的间隔变窄的窄间距化正在发展。作为对应于此的对 接合引线的要求，要求细线化、高强度化、环路控制、接合性的提高等。 环路形状由于半导体安装的高密度化变得复杂化。作为环路形状的分类， 环路高度、接合引线的引线长度(跨度)成为指标。在最新的半导体中，如下情况有所增加在一个封装内部，使高环路与低环路、短跨度与长跨度等相反的环路形成混载。在对此以1种类型的接合引线而实现时，必需进行严格的接合引线的材料设计。接合引线的原材料至今主要采用高纯度4N系列(纯度> 99.99质量％ )的金。用于使高强度化、高接合等的特性提高，对微量的合金元素进行调整。最近，以提高接合部的可靠性的目的等，使添加元素浓度增加至1%以下的纯度2N(纯度〉99。/。)的金合金引线也已实用化。通过对添加于金的合金元素的种类、浓度进行调整，可以进行高强度化、可靠性的控制等。另一方面，由于合金化，也存在产生接合性下降、电阻增加等的弊病的情况，难以综合满足对接合引线所要求的多种特性。并且，因为金很昂贵，所以期望材料成本廉价的其他种类金属，开发以材料成本廉价、电传导性优的铜为原材料的接合引线。可是，在铜接合引线中，由于引线表面的氧化而接合强度下降、树脂封装时引线表面容易发生腐蚀成为问题。这也成为铜接合引线的实用化未*的原因。至此已实用化的接合引线特征为全部为单层结构。即使原材料为金、铜地改变，也都在内部均匀地包括合金元素，若以接合引线的引线剖面看则为单层引线结构。虽然也有在接合引线的引线表面形成薄的自然氧化膜、用于保护表面的有机膜等的情况，但是这些也限于最表面的极薄的区域(~几原子层级别)。用于相应于对接合引线所要求的多种需求，提出了在引线表面包覆其他金属的多层结构的接合引线。作为防止铜接合引线的表面氧化的方法，在专利文献l提出了以金、银、铂、把、镍、钴、铬、钛等的贵金属、耐腐蚀金属包覆铜的接合引线。并且，从球体形成性、镀液的劣化防止等之点，在专利文献2，提出了如下结构的接合引线以铜为主要成分的芯材、包括形成于该芯材上的铜以外的金属的异种金属层、及形成于该异种金属层之上包括熔点比铜高的耐氧化金属的包覆层。在专利文献3，提出了以铜为主要成分的芯材、在该芯材之上具有包括成分或组成一方不同或双方都不同的金属和铜的外表层、且该外表层为厚度0.001~0.02 M m的薄膜的接合引线。并且，即使是金接合引线，也大多提出多层结构。例如，在专利文献4，提出了在包括高纯度Au或Au合金的芯线的外周面包覆有包括高纯度Pb或Pb合金的包覆材料的接合引线。在专利文献5，提出了在包括高纯度Au或Au合金的芯线的外周面包覆有包括高纯度Pt或Pt合金的包覆材料的接合引线。在专利文献6，提出了在包括高纯度Au或Au合金的芯线的外周面包覆有包括高纯度Ag或Ag合金的包覆材料的接合引线。作为接合引线的以批量生产所使用的引线特性，期望通过接合工序中的环路控制变得稳定、接合性也有所提高、对接合引线在树脂封装工序的变形进行抑制、满足连接部的长期可靠性等的综合特性，能够应对最前端为窄间距、3维布线等的高密度安装。关于球体接合，当球体形成时形成正球性良好的球体、并在该球部与电极的接合部得到充分的接合强度很重要。并且，为了应对接合温度的低温化、接合引线的细线化等，也必需在将接合引线楔接于电路布线基板上的布线部的部位的接合强度、抗拉强度等。引线的表面性能、形状决定使用性能的情况居多，例如在批量生产使用中仅是伤痕(scratch)、毛刺的产生就成为问题。由于毛刺而存在与相邻的接合引线电短路的危险性，伤痕则成为损害接合引线的制造成品率、树脂封装时的引线变形等、接合引线的质量、可靠性的原因。并且，由于环路形状控制的稳定性的追求、接合性在低温下的提高等，无法适应对半导体制造工序的不良产生率以ppm量级进行管理的严格要求而达不到实用化。如此的面向半导体的多层结构的接合引线虽然实用化的期待很高，但是至今尚未实用化。 一方面期待由多层结构带来的表面改性、高附加价值等，另一方面必须综合满足接合引线的生产性、质量、并且在接合工序的成品率、性能稳定性、进而半导体使用时的长期可靠性等。专利文献l:日本特开昭62-97360号公报；专利文献2:日本特开2004-64033号公才艮；专利文献3:日本特开2007-12776号公净艮；专利文献4:日本特开平4-79236号^^才艮；专利文献5:日本特开平4-79240号公才艮；专利文献6:日本特开平4-79242号^^才艮。在现有的单层结构的接合引线(以下，记为单层引线)中，为了改善抗拉强度、接合部的强度、可靠性等，虽然添加合金化元素有效，但是在特性提高方面担忧限度。在实现了多层结构的接合引线(以下，记为多层引线)中，期待比单层引线进一步提高特性而提升附加价值。作为带来高性能化的多层引线，例如，为了防止铜接合引线的表面氧化，可以在引线表面包覆贵金属、耐氧化性的金属。即使是金接合引线，通过在引线表面包覆高强度的金属或合金，也可期待降低树脂流动的效果。可是，对半导体安装的高密度化、小型化、薄型化等的需求进行考虑，本专利技术人进行了评估，判明在多层引线中，如后述的使用上的问题遗留许多。关于多层引线，由于在引线制造工序的拉丝加工、及在引线接合工序的复杂的环路控制等，在引线最终制品或半导体元件的连接中所使用的状态下，在引线表面容易产生伤痕、毛刺等成为问题。例如，在引线表面的伤痕中存在产生亚微米的微小槽的情况，在毛刺的不良例中，也存在刨花状的毛刺产生于多层引线的引线长度方向，该毛刺长度甚至为几百Mm的情况。由于表面伤痕、毛刺，环路形状变得不稳定，给多层引线造成损伤而强度下降，进而若毛刺接触于相邻的多层引线则引起短路不良，成为实用上的故障的原因。因为引线线径越细则关联于如此的表面伤痕、毛刺的不良发生的频率越发频繁，所以不利于窄间距连接，并且，因即使在高环路与低环路混用的等环路控制变得复杂也升高，向3维连接的适应变得困难。当形成低环路时表面损伤的发生频率趋向于增加。担忧如果这些不良不降低，则限本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置用接合引线，其具有包括导电性金属的芯材、和在所述芯材上以与该芯材不相同的金属为主要成分的表皮层，其特征在于：　所述表皮层的金属为面心立方晶格，所述表皮层的表面的晶面中的长度方向的晶体取向＜ｈｋｌ＞中，＜１１１＞所占的比例 为５０％以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：宇野智裕，木村圭一，山田隆，
申请(专利权)人：新日铁高新材料株式会社，株式会社日铁微金属，
类型：发明
国别省市：JP[日本]