半导体装置用Ag合金接合线的制作方法

半导体装置用ag合金接合线
技术领域
1.本发明涉及为了连接半导体元件上的电极与外部引线等的电路布线基板而利用的半导体装置用ag合金接合线。


背景技术：

2.现在，作为将半导体元件上的电极与外部引线间进行接合的半导体装置用接合线，主要使用线径15～50μm左右的细线。接合线的接合方法通常为并用超声波热压接方式，可使用通用接合装置、使接合线穿过其内部而进行连接的劈刀夹具等。接合线的接合工艺如下。首先，在利用电弧热将线前端加热熔融并形成球后，将该球部接合到以150℃以上、小于300℃的温度范围加热了的半导体元件的电极上(以下，称为球接合)。接着，在形成线弧后，将线部接合于外部引线侧的电极(以下，称为楔接合)，从而完成。在接合线的接合对象即半导体元件上的电极中，较多使用在si基板上成膜有以al为主体的合金膜的电极，在外部引线侧的电极中较多使用实施了ag镀敷的电极。
3.使用了半导体的电子部件(以下，称为半导体器件)从智能手机或个人计算机等民生用品用途，到汽车的电子控制部件、汽车导航系统等的车载用途，在广泛的产品中被使用。可以设想，车载用半导体器件是以自动驾驶技术的发展等为背景，今后使用量也会增加。
4.作为预计将来使用量会增加的车载用半导体器件之一，可以举出车载用存储器器件。在车载用存储器件的开发中，主要推进了用于耐受在严酷的环境中的使用的器件的长寿命化、存储容量的大容量化。在接合线的开发中，也要求与这些要求对应的技术开发。
5.接合线需要满足球形成性、球接合性、楔接合性、线弧形成性等性能。在此基础上，需要赋予根据接合线的用途而要求的性能。
6.在车载用存储器器件中，面对长寿命化，构成存储器件的密封树脂或包含接合线的连接部件的改良不断发展。作为加速评价半导体器件的寿命的方法，通常会进行高温放置试验、高温高湿试验、热循环试验等。在设想车载用途的情况下，尤其要求高温放置试验中的寿命(以下，称为高温寿命)为预定期间以上。在民生品的用途中，在130～150℃的环境中，通常要求500小时左右的寿命，相对于此，在车载用途中，要求220℃、600小时以上的高温寿命。在高温放置试验中，通常问题在于球接合部的劣化。因此，对于接合线，需要解决这样的技术问题，改善高温寿命。
7.在车载用存储器件中，面向大容量化，存储器芯片的薄型化、多层化不断发展。在层叠有多层存储器芯片的存储器件中，通过减薄每一片存储器芯片的厚度，增加存储器芯片的层叠数，从而实现了高容量化。当前使用的存储器芯片的厚度主流是30～50μm，设想将来会薄至20μm以下。对于接合线，要求即使对这样的非常薄的存储器芯片上的电极进行球接合，也稳定得到良好的接合强度。
8.作为综合满足这些要求性能的接合线，认为使用了au的线(以下，称为au线)是有希望的。然而，由于au价格昂贵，所以希望替换为廉价的材料。作为使用了廉价材料的接合
线，公开了例如使用了cu的线或使用了ag的线(以下，称为ag线)。
9.在专利文献1中，示出了一个示例，是由芯材和被覆层(外周部)构成的接合线，在芯材中使用cu，在被覆层中使用pd。使用本技术的情况下，cu或pd比au更硬，因此进行球接合时，存储器芯片有时会损伤，无法满足车载用存储器件所要求的性能。
10.ag电阻低，具有与au相等程度的软质性，因此，认为作为面向存储器件的接合线材料是合适的。然而，将ag用作接合线的材料时，存在难以实现高温寿命的长寿命化的技术问题。作为使高温寿命长寿命化的技术，公开了一种在以ag为主体的接合线中添加合金元素的技术。
11.在专利文献2中，公开了一种接合线，其特征在于，合计包含0.1～10重量％的pt、pd、cu、ru、os、rh、ir的一种或两种以上，pt为10重量％以下，pd为10重量％以下，cu为5重量％以下，ru为1重量％以下，os为1重量％以下，rh为1重量％以下，ir为1重量％以下，剩余部分为ag及不可避免的杂质。根据本技术，在200℃的高温放置试验中，显示出可以抑制包含球接合部、线接合部、线、引线的各部分的电路的电阻上升。
12.现有技术文献
13.专利文献
14.专利文献1：国际公开第02/23618号
15.专利文献2：日本特开平11-288962号公报


技术实现要素：

16.发明要解决的技术问题
17.对于在车载用存储器件中使用的接合线中，在满足导电性、球形成性、楔接合性、线弧形成性等的基本特性的基础上，要求使高温寿命的长寿命化、减小对存储器芯片上的电极进行球接合时的芯片损伤、得到良好的球接合强度。
18.在车载用存储器件中，在220℃的高温放置试验中，要求600小时以上的高温寿命。在使用将纯ag(ag纯度：99.99wt.％以上)用作原料的ag线的情况下，不能满足上述要求性能。这是因为在球接合部，球从al合金电极剥离，失去电连接。为了明确发生剥离的位置，用扫描型电子显微镜分析球接合部的接合界面，结果，在球接合部的接合界面形成有ag-al系金属间化合物。ag-al系金属间化合物是ag3al(μ相)和ag2al(ζ相)，剥离发生在球与ag3al的界面。
19.进行球接合时，在ag的球与al合金电极的接合界面中，ag与al扩散，主要形成ag2al。进行高温放置试验时，在初始的阶段，ag和al的扩散发生进展，ag2al不断成长。进一步持续高温放置试验时，最终在ag-al系金属间化合物的成长中al合金电极被全部消耗。其后，不再引起al从al合金电极向ag-al系金属间化合物的扩散，ag向ag-al系金属间化合物的扩散成为主体。这样，ag2al向ag3al的相的变化发生进展，ag3al不断生长。高温放置试验的温度越高，ag-al系金属间化合物的成长速度越快，到al合金电极全部消耗为止所要的时间变短。在220℃这样严酷的高温条件中，可以认为由于扩散速度加快，ag3al在较早的阶段成长，以相对短的时间内到达剥离。
20.在使用专利文献2所公开的技术的情况下，在220℃的高温放置试验中观察到高温寿命的改善，但在经过600小时之前，在球接合部，球就从电极剥离，未能充分地满足车载用
存储器件所要求的性能。
21.车载用存储器件中，要求减少对存储器芯片上的电极进行球接合时的芯片损伤，并且在球接合部得到良好的接合强度。通常，由于在al合金电极的表面存在al氧化膜，因此al氧化膜阻碍ag和al的扩散，有时得不到充分的接合强度。因此，为了在球接合中得到良好的接合强度，需要在球接合时破坏存在于al合金电极的表面的al氧化膜，使ag和al扩散。
22.在球过软的情况下，为了破坏al合金电极表面的al氧化膜，需要将进行球接合时的超声波的输出与荷重设定为较高。这样，对芯片施加较强的力，芯片有时会损伤。另一方面，球过硬时，在球接合时施加的超声波与荷重没有充分地使球变形，芯片会损伤。
23.为了解决芯片损伤的问题，将球接合时的超声波的输出或荷重设定为较低，进行接合是有效的。然而，将超声波的输出或荷重设定为较低时，al合金电极表面的al氧化膜没有被充分地破坏，难以在球接合部得到良好的接合强度。根据以上所述，对于车载用存储器件所使用的线，要求兼顾在球接合部得到良好的接合强度与减少芯片损伤。
24.在车载用存储器件中，伴随高功能化，安装会不断高密度化。伴随安装的高密度化，以长跨距形成线弧时要求线弧的高直行性。以下，将以长跨距形成的线弧称为长跨距线弧。在高密度化的安装中，线弧彼此的间隔变窄，即使线弧稍微倾倒，线弧彼此也会接触、短路。在接合线的接合中，通常使用相同的线形成较短的跨距下的线弧与长跨距线弧。特别地，在形成了长跨距线弧的情况下，线弧容易倾倒。因此，对于接合线，即使在形成长跨距线弧的情况下，也要求稳定地形成直行性高的线弧。
25.伴随安装的高密度化，还要求线抽出性能的改善。伴随安装的高密度化，若使线细线化，则在抽出线时，存在由于施加在线轴方向上的张力而导致线局部性变细的情况。若线在线弧部分局部性变细，则线弧会局部性弯曲。因此，对于接合线，要求抑制抽出线时的线变形。
26.此外，若安装的高密度化发展，则存储器芯片上的电极的面积减小，因此接合线会不断细线化。接合线的细线化带来的课题是，楔接合中的线变形量的稳定性。线变细时，楔接合部的接合面积会减少，因此难以得到接合强度。若楔接合中的线变形量的偏差变大，则在变形量突发性地减少的情况下，有时接合强度在楔接合部不足，线从电极中剥离。因此，对于接合线，为了稳定地得到良好的接合强度，要求减少楔接合中的线变形量的偏差。
27.如上所述，在车载用存储器件用途中的线中，要求使高温寿命的长寿命化，减小球接合时的芯片损伤，提高球接合强度等特性。
28.本发明的目的在于提供一种半导体装置用ag合金接合线，其能够使车载用存储器件用途中的线的高温寿命长寿命化，减少球接合时的芯片损伤，提高球接合强度等特性。
29.用于解决技术问题的技术手段
30.本发明的半导体装置用ag合金接合线的特征在于，包含in、ga的一种以上总计为110at.ppm以上、小于500at.ppm，且包含pd、pt的一种以上总计为150at.ppm以上、小于12000at.ppm，剩余部分由ag及不可避免的杂质构成。
31.发明效果
32.根据本发明，能够使车载用存储器件用途中的线的高温寿命长寿命化，减少球接合时的芯片损伤，提高球接合强度等特性。
具体实施方式
33.(接合线的构成)
34.本发明为半导体装置用ag合金接合线，其特征在于，包含in、ga的一种以上总计为110at.ppm以上、小于500at.ppm，且包含pd、pt的一种以上总计为150at.ppm以上、小于12000at.ppm，剩余部分为ag及不可避免的杂质。以下，还将半导体装置用ag合金接合线简称为接合线。
35.(对高温寿命的有效性)
36.说明本实施方式的接合线对于高温寿命的有效性。
37.为了改善220℃的高温放置试验中的高温寿命，降低ag-al系金属间化合物的成长速度是有效的。发明者们进行深入研究，最终发现：通过包含in、ga的一种以上总计为110at.ppm以上、小于500at.ppm，且包含pd、pt的一种以上总计为150at.ppm以上、小于12000at.ppm，从而220℃、600小时以上的高温放置试验后在球接合部球也没有从电极剥离，能够维持良好的接合状态。针对220℃、600小时以上的高温放置试验后的样品，使用扫描型电子显微镜进行球接合部的截面观察，最终显著地抑制了包含ag3al的ag-al系金属间化合物的生长。
38.ag-al系金属间化合物的成长速度根据ag和al的扩散而控制速率。在此，若将in、ga定义为第一元素组，将pd、pt定义为第二元素组，则在高温放置试验的初始阶段，在ag-al接合界面处，形成包含第一元素组和第二元素组的合金层。可确认上述合金层所包含的第一元素组和第二元素组的浓度趋向于高于线中所包含的浓度。本实施方式的接合线在220℃的高温放置试验中降低ag-al系金属间化合物的成长速度的理由被认为在于，包含第一元素组和第二元素组的合金层有效地抑制ag和al的彼此扩散。
39.在接合线所包含的in、ga的一种以上的浓度总计为小于110at.ppm的情况下，或者接合线所包含的pd、pt的一种以上的浓度总计为小于150at.ppm的情况下，在220℃的高温试验中，小于600小时时，在球接合部，球从电极剥离。其原因被认为在于，由于in、ga的一种以上的总计浓度、或者pd、pt的一种以上的总计浓度低，从而使ag-al系金属间化合物的成长速度降低的效果不充分。
40.在接合线所包含的in、ga的一种以上的浓度总计为500at.ppm以上、或者接合线所包含的pd、pt的一种以上的浓度总计为12000at.ppm以上的情况下，由于芯片损伤的发生频率增加，因此在高温放置试验前的阶段发生球从电极剥离，判断为在进行球接合的阶段难以进行实际应用。
41.(对减小芯片损伤的有效性)
42.说明本实施方式的接合线对减小芯片损伤的有效性。
43.为了减小芯片损伤，将球的硬度或变形能力控制在适当的范围内是有效的。发明者们进行深入研究，最终发现：通过包含in、ga的一种以上总计为110at.ppm以上、小于500at.ppm，且包含pd、pt的一种以上总计为150at.ppm以上、小于12000at.ppm，从而能够减少芯片损伤。
44.其原因被认为在于，in、ga与pd、pt协同作用，结果，能够利用构成球的晶粒的微细化的效果及固溶强化的效果，从而能够将球的硬度或变形能控制在适当的范围。
45.在接合线所包含的in、ga的一种以上的浓度总计为小于110at.ppm的情况、或者接
合线所包含的pd、pt的一种以上的浓度总计为小于150at.ppm的情况下，球接合强度是不充分的。其原因被认为在于，球过度地软质化，在球接合时不能充分地引起al合金电极表面的al氧化物的破坏。
46.在接合线所包含的in、ga的一种以上的浓度总计为500at.ppm以上的情况、或者接合线所包含的pd、pt的一种以上的浓度总计为12000at.ppm以上的情况下，芯片损伤的发生频率增加。其原因被认为在于球过度地硬质化。
47.(提高接合线的特性)
48.根据上文可以发现，为了同时实现车载用存储器件所要求的高温寿命的长寿命化、减少芯片损伤、以及良好的球接合强度，包含in、ga的一种以上总计为110at.ppm以上、小于500at.ppm，且包含pd、pt的一种以上总计为150at.ppm以上、小于12000at.ppm是有效的。
49.并且还发现：in、ga的优选的浓度范围总计为400at.ppm以上、小于500at.ppm，pd、pt的优选的浓度范围总计为7000at.ppm以上、小于12000at.ppm。这是因为使车载用存储器件所要求的高温寿命长寿命化的效果特别优异。其理由被认为在于，通过将in、ga设为优选的浓度范围，且将pd、pt设为优选的浓度范围，从而显著地表现出抑制包含ag3al的ag-al系金属间化合物的成长的效果。
50.明确了：本实施方式的接合线能够同时满足车载用存储器件所要求的性能和低成本化，能够代替au线。
51.(浓度分析方法)
52.在接合线所包含的元素的浓度分析中，可以利用icp(inductively coupled plasma：电感耦合等离子体)发光分光分析装置、或icp质量分析装置。在接合线的表面吸附有氧或碳等来源于污染物的元素的情况下，也可以在进行分析前进行酸洗。
53.(线表面的晶体取向)
54.本实施方式的接合线，进一步在测量接合线的线表面的晶体取向的结果中，相对于接合线的线轴方向角度差为15度以下的＜100＞晶体取向的存在比率为以面积率计60％以上100％以下，由此能够改善形成长跨距线弧情况下的线弧直行性。
55.(线弧直行性)
56.为了改善形成长跨距线弧时的线弧直行性，控制晶体取向相对于线弧部分的线轴方向的配向性是有效的。发明者们进行深入研究，最终发现：进一步在测量接合线的线表面的晶体取向的结果中，通过将相对于所述接合线的线轴方向角度差为15度以下的＜100＞晶体取向的存在比率设为以面积率计60％以上100％以下，从而改善形成长跨距线弧时的线弧直行性。在此，所谓线轴，是穿过接合线的中心并平行于线长度方向的轴。
57.形成长跨距线弧时的线弧直行性改善的理由被推断为在于，通过在上述的浓度范围内包含in、ga的一种以上及pd、pt的一种以上从而提高线的线轴方向的屈服应力的效果，与通过提高线轴方向的晶体取向的配向性从而提高线轴方向的屈服应力的效果协同地作用。
58.(晶体取向的测量方法)
59.针对本说明书的接合线表面的晶体取向的测量方法进行说明。在本说明书中，所谓线表面的晶体取向，定义为存在于线表面的以ag及以ag为主体的合金部分的晶体取向。
线表面的晶体取向的测量可以利用电子背散射衍射(ebsd：electron back scattered diffraction)法。ebsd法中使用的装置是由扫描型电子显微镜及其所配备的检测器构成的。ebsd法是通过将对试样照射电子束时产生的反射电子的衍射图案投影到检测器面上，并分析其的衍射图案，从而决定各测定点的晶体取向的方法。在通过ebsd法得到的数据的分析中，可以使用专用软件(株式会社tsl solutions制造的oim analysis等)。在本实施方式中，将接合线固定于试样台，从一个方向起向线表面照射电子束，获取晶体取向的数据。通过使用该方法，能够决定线表面的晶体取向之中相对于线轴方向的晶体取向。
60.在本说明书中，对于特定的晶体取向的存在比率的值，使用平均面积率。在此，所谓存在比率，设为具有特定的晶体取向的区域相对于测量区域的面积率。平均面积率是通过ebsd法至少在5处以上的测量区域测量而得到的存在比率的各值的算数平均。测量区域的选择中，优选确保测量数据的客观性。作为其方法，优选从测量对象的接合线中，相对于线轴方向，以3m以上、小于5m的间隔获取测量用的试样，供测量。测量区域分别优选在扫描型电子显微镜的图像上，圆周方向的长度为线的直径的25％以下，线轴方向的长度为40μm以上、小于100μm。
61.(平均晶体粒径及线抽出性能)
62.本实施方式的接合线进一步通过垂直于线轴的方向的截面中的平均晶体粒径为0.1μm以上、小于3.1μm，从而能够改善线抽出性能。
63.在将接合线接合时，将线从卷绕于被称为卷线筒的圆柱状的夹具的状态逐渐少量抽出。在进行抽出时会对线施加拉伸应力，因此存在线会变形而线径会变细的可能性。为了防止这样的现象，需要适当控制垂直于线轴的方向上的机械性特性。
64.发明者们进行深入研究，最终发现：通过垂直于接合线的线轴的方向的截面中的平均晶体粒径为0.1μm以上、小于3.1μm，从而得到高抽出性能。
65.推断其原因在于，通过包含in、ga的一种以上总计为110at.ppm以上、小于500at.ppm，且包含pd、pt的一种以上总计为150at.ppm以上、小于12000at.ppm从而提高垂直于线轴的方向的屈服应力的效果，与通过将垂直于线轴的方向的截面中的平均晶体粒径控制在适当的范围从而提高垂直于线轴的方向的屈服应力的效果协同地作用。
66.(线截面的露出方法以及求得平均晶体粒径的方法)
67.使线的截面露出的方法例如可以利用机械研磨、离子蚀刻法等。求得平均晶体粒径的方法可以使用ebsd法。在ebsd法中求得彼此相邻的测量点间的晶体取向差。由此，可以判断晶体晶界。晶体晶界中，将取向差为15度以上的晶体晶界定义为大角度晶界，将大角度晶界所围着的区域定义为一个晶粒。对于晶体粒径，通过专用的分析软件计算面积，取该面积假定为圆时的直径。在测量区域的选择中，优选确保测量数据的客观性。作为其方法，优选从测量对象的接合线中，以相对于线轴方向，以1m以上、小于3m的间隔获取测量用的试样，供测量。晶体粒径的值设为在3处测量区域测量的值的算数平均。测量区域优选设为包含整个截面的区域。
68.(楔接合中的线变形量的偏差)
69.本实施方式的接合线通过进一步包含b、p、ca、cu、zr的一种以上总计为15at.ppm以上、小于450at.ppm，从而减少楔接合中的线变形量的偏差。
70.为了减少楔接合中的线变形量的偏差，减少线轴方向的机械性特性的偏差是有效
的。本发明的发明者们进行深入研究，最终发现：通过进一步包含b、p、ca、cu、zr的一种以上总计为15at.ppm以上、小于450at.ppm，从而能够减小楔接合中的线变形量的偏差。
71.其原因被认为在于，通过包含in、ga的一种以上总计为110at.ppm以上、小于500at.ppm，且包含pd、pt的一种以上总计为150at.ppm以上、小于12000at.ppm从而提高线轴方向的屈服应力的效果，与包含b、p、ca、cu、zr的一种以上总计为15at.ppm以上、小于450at.ppm从而线主要因固溶强化而提高线轴方向的屈服应力的效果协同地作用。可以推定对于楔接合中的线变形量的偏差，线内部的影响比线表面的影响大，因此认为添加上述的添加元素是有效的。
72.如上述，通过将b、p、ca、cu、zr的一种以上的总计浓度设为15at.ppm以上、小于450at.ppm，从而存在提高线轴方向的屈服应力的效果，能够减少楔接合中的线变形量的偏差，但即使在包含b、p、ca、cu、zr的一种以上总计浓度8at.ppm以上、小于15at.ppm的情况下，可以确认的是，在以上述的浓度范围包含in、ga的一种以上与pd、pt的一种以上的情况下，关于楔接合中的线变形量的偏差，在实用上不存在问题。
73.实施例
74.(接合线的制造)
75.说明本发明的实施例的接合线的制造方法。作为原材料的ag采用纯度为99.9at.％以上，剩余部分由不可避免的杂质构成的材料。in、ga、pd、pt、b、p、ca、cu、zr采用纯度为99.9at.％以上、剩余部分由不可避免的杂质构成的材料。接合线中使用的ag合金是在碳坩埚中加工的直径为以上、小于的槽中，装填ag原料与要合金化的原料，使用高频加热炉熔融从而制造的。熔融时的炉内的气氛设为ar气体氛围。熔融时的最高到达温度设为1050℃以上、小于1300℃的范围。熔融后的冷却方法设为炉冷。在熔融后的铸锭的表面发生了硫化的情况、或吸附有机物等的情况下，根据需要而进行脱脂、酸洗。
76.对于通过熔融而得到的以上、小于的圆柱状的铸锭，使用模具进行拉丝加工等，制作的线。在拉丝加工时，为了确保线与模具的接触界面处的润滑性，使用市售的润滑液。拉丝加工时的每一个模具的减面率设为10.5％以上、小于14.5％。在此，所谓减面率，是将通过拉丝加工减少的线的截面积相对于进行拉丝加工前的线的截面积的比率以百分率表示的值。拉丝加工时的线进给速度设为20m/分以上、小于300m/分。拉丝加工后的线实施最终热处理，使得最终断裂伸长成为9％以上、小于15％。最终热处理是在连续性扫掠线的同时进行的。最终热处理中的气氛设为ar气体氛围。最终热处理的热处理温度设为370℃以上、小于650℃，热处理时间设为0.1秒以上、小于1.5秒。
77.(晶体取向的存在比率的控制)
78.测量接合线的线表面的晶体取向的结果，为了将相对于接合线的线轴方向角度差为15度以下的＜100＞晶体取向的存在比率控制为以面积率计为60％以上100％以下，将每一个模具的减面率控制在12.0％以上、小于13.5％的范围是有效的。
79.针对该方法有效的理由进行说明。通过增大每一个模具的减面率，＜100＞晶体取向容易在线表面发达。此外，通过拉丝加工发达的＜100＞晶体取向在此后进行最终热处理后也大部分被承继。因此，最终热处理后的线表面的晶体取向能够通过控制拉丝加工时的晶体取向来控制。此外，在每一个模具的减面率小于12.0％的情况下，上述＜100＞晶体取
向的存在比率为小于60％。在每一个模具的减面率为13.5％以上的情况下，由于拉丝加工中的线的断线发生频率增加而中止了评价。
80.(平均晶体粒径的控制)
81.为了将垂直于线轴的方向的截面中的平均晶体粒径控制在0.1μm以上、小于3.1μm，例如有效的是：在通过拉丝加工到达前的线径(以下，称为中间线径)下，以为了去除被导入到材料中的加工应变而必要的热处理条件，实施热处理(以下，称为中间热处理)。
82.(中间热处理)
83.中间热处理的目的在于，暂时除去由于拉丝加工而被导入到材料中的应变的一部分。由此，能够在从中间线径到最终线径即之前，将被导入到材料中的应变量控制在一定的范围内。通过最终热处理得到的再结晶晶粒的大小主要取决于到达最终线径为止被导入到材料中的应变量。因此，通过控制进行中间热处理的线径、热处理条件，从而能够精度良好地控制最终热处理后的晶体粒径。在下文示出用于将垂直于线轴的方向的截面中的平均晶体粒径控制在0.1μm以上、小于3.1μm的范围中的中间热处理方法及其条件的一个示例。
84.中间热处理可以使用连续性地扫掠线的方法。使用该方法在以上、小于220μm的线径下，在380℃以上、小于420℃的温度范围中进行中间热处理是有效的。中间热处理时的热处理时间设为0.1秒以上、小于1.5秒是有效的。为了防止中间热处理的氛围发生氧化或硫化，优选设为ar气体氛围等的惰性气氛。
85.(接合线的评价方法)
86.接着，针对接合线的评价方法及评价结果进行说明。评价中使用的接合线的线径设为引线框架使用cu合金制的框架。半导体元件采用使用了si的芯片。半导体元件上的电极采用组分为al-1％si-0.5％cu、厚度为1.5μm的电极。外部电极使用对上述引线框架镀敷ag的电极。接合线的接合使用市售的引线接合机(k&s公司制造的iconn)。本评价中使用的球的直径设为34μm以上、小于36μm的范围。在形成球时以0.4l/min以上、小于0.6l/min的流量流动n2 5％h2气体。
87.(高温寿命的评价方法)
88.针对高温寿命的评价方法进行说明。球接合的条件使用一般的ag线的接合条件。以上述的条件对144处半导体元件上的电极进行球接合后，以覆盖球接合部、楔接合部及线弧部整体的方式，用环氧系的树脂密封。接着，将通过上述步骤制作的样品放置在恒温炉内。高温放置试验的试验条件设为220℃、600小时以上。恒温炉内的气氛设为大气氛围。对于高温放置试验后的试样，进行截面研磨，使球接合部露出。观察随机抽取的球接合部10处，调查球是否从电极剥离。在上述的评价中，在经过600小时的时刻，如果就算是1处发生剥离，则判断为实用上存在问题，设为0分，如果在所有位置都没有发生剥离，则判断为实用上没有问题，设为1分。并且，在经过800小时的时刻，如果在所有位置都没有发生剥离，则判断为优异，设为2分。评价结果记录在表2-1、表2-2及表2-3的“高温寿命(220℃)”一栏中。0分为不合格，1分、2分为合格。
89.(球接合时的芯片损伤的评价方法)
90.针对球接合时的芯片损伤的评价方法进行说明。为了加速评价芯片损伤的发生，以比一般的球接合的条件严格的条件进行球接合时的芯片损伤的评价。具体而言，将芯片的厚度设为20μm，将超声波的输出设为通常条件的1.5倍，将荷重的条件设为通常的条件的1.3倍。有无芯片损伤的确认中，通过机械研磨使进行了球接合的球接合部的截面露出，调查芯片中是否发生了断裂等损伤。在有无芯片损伤的确认中使用扫描型电子显微镜。观察5处芯片，即便在1处确认了损伤的情况下，也判断为实用上存在问题，设为0分。如果在5处均没有确认芯片的损伤，则判断为实用上不存在问题，设为1分。评价结果记录在表2-1、表2-2及表2-3的“球接合时的芯片损伤”一栏中。0分为不合格，1分为合格。
91.(球接合部的接合强度的评价方法)
92.针对球接合部的接合强度的评价方法进行说明。球接合部的接合强度评价中，在通常的接合条件下进行球接合，通过球接合部的剪切强度的测量值进行评价。接合强度的测量中，使用市售的微小剪切强度试验机。在通过球接合部的剪切强度试验得到的接合强度的值为12gf以下的情况下，判定为不良。测量随机选择的20处球接合部的剪切强度，如果不良为3处以上，则判定为实用上存在问题，设为0分，如果不良为2处以下，则判定为实用上没有问题，设为1分。评价结果记录在表2-1、表2-2及表2-3的“球接合部的接合强度”一栏中。0分为不合格，1分为合格。
93.(形成长跨距的线弧时的线弧直行性的评价方法)
94.针对形成长跨距的线弧时的线弧直行性的评价方法进行说明。线弧的形成条件是：意识到长跨距线弧，设为比一般的线弧形成条件严格的条件即线弧长15.0mm、线弧高0.5mm。用光学显微镜观察接合的144条接合线的线弧部分，如果存在相邻的接合线接触的位置，则判定为不良。若不良存在3处以上，则判断为实用上存在问题，设为0分，若不良存在1处或者2处，则判断为实用上没有问题，设为1分，若完全没有发生不良，则判断为特别优异，设为2分。评价结果记录在表2-1、表2-2及表2-3的“形成长跨距的线弧时的线弧直行性”的一栏中。0分为不合格，其以外为合格。
95.(线抽出性能的评价方法)
96.针对线抽出性能的评价方法进行说明。线抽出性能通过接合后的线的直径相对于接合前的线的直径的比率进行评价。接合前的线的直径为接合后的线的直径采用通过扫描型电子显微镜观察接合的线的线弧部分的结果。若上述比率为95％以下，则判断为实用上存在问题，设为0分，若上述比率为高于95％、97％以下，则判断为实用上没有问题，设为1分，若上述比率为高于97％，则判断为特别优异，设为2分。评价结果记录在表2-1、表2-2及表2-3的“线抽出性能”一栏中。0分为不合格，其以外为合格。
97.(楔接合中线变形量的评价方法)
98.针对楔接合中线变形量的评价方法进行说明。楔接合时的工作台的温度设为180℃。超声波、荷重的条件采用在通常的ag线的接合中使用的条件。测量随机选择的10处变形量，通过其标准偏差进行评价。变形量的测量针对与施加超声波的方向平行的方向和垂直的方向进行。在上述的评价中，若平行的方向、垂直的方向的一者或两者的方向的变形量的标准偏差为1.2μm以上，则判断为实用上存在问题，设为0分，若二者的方向的变形量的标准偏差为0.6μm以上、小于1.2μm，则判断为实用上没有问题，设为1分，若两个方向的变形量的标准偏差为小于0.6μm，则判断为特别优异，设为2分。此外，在楔接合中的线变形量中，与施
加超声波的方向垂直的方向的变形量小于线的直径的1.6倍的情况下，得不到充分的线接合部的接合强度的可能性较高，因此判断为实用上存在问题，设为0分。评价结果记录在表2-1、表2-2及表2-3的“楔接合中的线变形量”一栏中。0分为不合格，其以外为合格。
99.(评价结果的说明)
100.表1-1及表1-2汇总示出本实施例的接合线的组分、在线表面中相对于线轴方向角度差为15度以下的＜100＞晶体取向的存在比率(％)、垂直于线轴的方向的截面中的平均晶体粒径(μm)。表1-3示出比较例。表2-1及表2-2汇总示出表1-1及表1-2所示的各实施例对应的评价结果。表2-3汇总示出表1-3所示的各比较例对应的评价结果。
101.实施例no.1～45的接合线包含in、ga的一种以上总计为110at.ppm以上、小于500at.ppm，且包含pd、pt的一种以上总计为150at.ppm以上、小于12000at.ppm。可以确认，实施例no.1～45的接合线能够同时实现车载用存储器件所要求的高温寿命的长寿命化、芯片损伤的减少、以及良好的球接合强度。相对于此，如比较例的no.1～12所示，可以确认在in、ga的浓度或pd、pt的浓度为上述的范围外的情况下，得不到充分的效果。
102.实施例no.1～5、7～10、12、13、15～19、21～30、33～35、38～45，相对于接合线的线轴方向角度差为15度以下的＜100＞晶体取向的存在比率以面积率计为60％以上100％以下，确认可得到形成长跨距线弧时的优异的线弧直行性。实施例6、11、14、20、31、32、36、37，上述的面积率为小于60％，是线弧直行性实用上没有问题的范围。
103.实施例no.1～23、26～45，可以确认，垂直于接合线的线轴的方向的截面中的平均晶体粒径为0.1μm以上、小于3.1μm，得到优异的线抽出性能。实施例24、25，上述的平均晶体粒径为小于0.1μm或3.1μm以上，是线抽出性能实用上没有问题的范围。
104.实施例no.26～30、36～45，包含b、p、ca、cu、zr的一种以上总计为15at.ppm以上、小于450at.ppm，楔接合时的线变形量的偏差小，特别优异。实施例1～25、31～35的b、p、ca、cu、zr的一种以上的总计含有率为小于15at.ppm，楔接合时的线变形量的偏差是实用上不存在问题的范围。
105.[表1-1]
[0106][0107]
[表1-2]
[0108][0109]
[表1-3]
[0110][0111]
[表2-1]
[0112][0113]
[表2-2]
[0114][0115]
[表2-3]
[0116]