(57)【要約】【課題】耐食性に優れて硬度も低い銀ボンディングワイヤおよびその製造方法を提供する。【解決手段】最終の塑性加工を経た径が２５０μｍ以下の銀線をヘリウムガス雰囲気中にて７００℃以上融点未満に昇温する。そして、その銀線を７００℃以上融点未満に維持して再結晶・結晶粒成長を促進することによって昇温工程の前よりも銀線内の結晶粒界を低減する。再結晶温度を大きく超える７００℃以上融点未満の処理温度に銀線を維持することによって歪みの無い再結晶粒が粗大化し、組織全体として結晶粒界が少なくなる。銀線の結晶粒界が低減することによって、粒界に起因した腐食も生じにくくなり、銀ボンディングワイヤの耐食性が向上する。また、銀線の結晶組織全体が再結晶組織となることによって、銀ボンディングワイヤの硬度も低くすることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
最終の塑性加工を経た径が２５０μｍ以下の銀線を真空、ヘリウムガスまたはアルゴンガス雰囲気中にて７００℃以上融点未満に昇温する昇温工程と、
前記銀線を７００℃以上融点未満に維持して結晶粒成長を促進することによって前記昇温工程前よりも前記銀線内の結晶粒界を低減する加熱工程と、
前記銀線を真空、ヘリウムガスまたはアルゴンガス雰囲気中にて室温まで冷却する冷却工程と、
を備えることを特徴とする銀ボンディングワイヤの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の銀ボンディングワイヤの製造方法において、
前記加熱工程の期間の少なくとも一部は、ヘリウムガスまたはアルゴンガスに水素ガスを混合した混合雰囲気中にて前記銀線の加熱を行うことを特徴とする銀ボンディングワイヤの製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の銀ボンディングワイヤの製造方法において、
前記昇温工程の時間と前記加熱工程の時間との合計時間は、結晶粒成長によって平均粒径が前記銀線の径以上となる時間であることを特徴とする銀ボンディングワイヤの製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の銀ボンディングワイヤの製造方法において、
前記冷却工程の時間は、前記昇温工程の時間と前記加熱工程の時間との合計時間の２倍以上であることを特徴とする銀ボンディングワイヤの製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載された銀ボンディングワイヤの製造方法によって製造されたことを特徴とする銀ボンディングワイヤ。
【請求項６】
請求項５記載の銀ボンディングワイヤにおいて、
前記銀線が単結晶であることを特徴とする銀ボンディングワイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイス等に使用されるボンディングワイヤに関し、特に銀のボンディングワイヤおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子の電極とリード電極とを接続するボンディングワイヤとしては、化学的に安定で信頼性に優れる金線（Ａｕ）が主に用いられてきた。しかし、ボンディングワイヤに用いられる金線は高純度（９９．９９wt％以上）の金であるために非常に高価格であり、これをより安価な材料に置き換えたいという強い要請がある。このような要請に応えるべく、例えば特許文献１には、金に比較して安価な銅製（Ｃｕ）のボンディングワイヤを用いる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１５３５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、銅は金に比べて酸化しやすく硬度も高いために、ボールボンディングが困難であり、チップクラックの発生率も高くなるという問題があった。そこで、銅よりは高価であるものの、金よりは安価な銀（Ａｇ）をボンディングワイヤとして用いることが考えられる。銀は、金や銅よりも電気伝導率が高く、延性および展性にも金に次いで富んでいる。
【０００５】
ところが、銀は貴金属の中では比較的化学変化しやすく、大気中の硫黄化合物（硫化水素（Ｈ２Ｓ）など）と容易に反応して硫化物（Ａｇ２Ｓ）が生成する。また、通常では銀は金よりも硬度が高い。これらの理由によって、銀製のボンディングワイヤは普及するには至っていない。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、耐食性に優れて硬度も低い銀ボンディングワイヤおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、銀ボンディングワイヤの製造方法において、最終の塑性加工を経た径が２５０μｍ以下の銀線を真空、ヘリウムガスまたはアルゴンガス雰囲気中にて７００℃以上融点未満に昇温する昇温工程と、前記銀線を７００℃以上融点未満に維持して結晶粒成長を促進することによって前記昇温工程前よりも前記銀線内の結晶粒界を低減する加熱工程と、前記銀線を真空、ヘリウムガスまたはアルゴンガス雰囲気中にて室温まで冷却する冷却工程と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る銀ボンディングワイヤの製造方法において、前記加熱工程の期間の少なくとも一部は、ヘリウムガスまたはアルゴンガスに水素ガスを混合した混合雰囲気中にて前記銀線の加熱を行うことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る銀ボンディングワイヤの製造方法において、前記昇温工程の時間と前記加熱工程の時間との合計時間は、結晶粒成長によって平均粒径が前記銀線の径以上となる時間であることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明に係る銀ボンディングワイヤの製造方法において、前記冷却工程の時間は、前記昇温工程の時間と前記加熱工程の時間との合計時間の２倍以上であることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５の発明は、銀ボンディングワイヤであって、請求項１から請求項４のいずれかの発明に係る銀ボンディングワイヤの製造方法によって製造されたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６の発明は、請求項５の発明に係る銀ボンディングワイヤにおいて、前記銀線が単結晶であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１から請求項４の発明によれば、最終の塑性加工を経た径が２５０μｍ以下の銀線を７００℃以上融点未満に昇温してその温度に維持し、結晶粒成長を促進することによって銀線内の結晶粒界を低減するため、結晶粒界に起因した腐食が生じにくくなり、銀ボンディングワイヤの耐食性を優れたものとすることができる。また、銀線内は再結晶組織となるため、銀ボンディングワイヤの硬度を低くすることができる。
【００１４】
特に、請求項２の発明によれば、加熱工程の期間の少なくとも一部は、ヘリウムガスまたはアルゴンガスに水素ガスを混合した混合雰囲気中にて銀線の加熱を行うため、銀線の粒界に残留している酸素などの不純物が水素ガスによって還元され、粒界における不純物濃度が低下して銀ボンディングワイヤの耐食性をさらに向上させることができる。
【００１５】
特に、請求項３の発明によれば、昇温工程の時間と加熱工程の時間との合計時間は、結晶粒成長によって平均粒径が銀線の径以上となる時間であるため、熱処理後の銀線に残留している結晶粒界は極めて少なく、銀ボンディングワイヤの耐食性をさらに向上させることができる。
【００１６】
また、請求項５および請求項６の発明によれば、請求項１から請求項４のいずれかの発明に係る銀ボンディングワイヤの製造方法によって製造されているため、その製造された銀ボンディングワイヤは耐食性に優れて硬度も低くなる。
【００１７】
特に、請求項６の発明によれば、銀線が単結晶であるため、結晶粒界は皆無であり、銀ボンディングワイヤの耐食性をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る銀ボンディングワイヤの製造方法に用いる真空炉の構成を示す図である。
【図２】図１の真空炉における熱処理手順を示すフローチャートである。
【図３】熱処理空間の温度変化を示す図である。
【図４】最終の塑性加工を行った後の銀線の結晶組織を示す図である。
【図５】冷却工程が終了した後の銀線の結晶組織を示す図である。
【図６】本発明に係る銀ボンディングワイヤを用いた半導体パッケージの構造を模式的に示す図である。
【図７】銀線を巻き付ける治具の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る銀ボンディングワイヤの製造方法に用いる真空炉１の構成を示す図である。真空炉１は、真空雰囲気または所定のガス雰囲気中にて試料の熱処理を行う加熱炉である。真空炉１は、ケーシング１０の内側に電気炉１１を設けて構成される。電気炉１１の側壁には発熱体１２が設けられており、この発熱体１２に囲まれた空間が熱処理空間１５となる。熱処理空間１５に対しては、図示を省略する開閉扉を介して試料の収容および取り出しを行うことができる。本実施形態においては、高温に耐え得る石英管２５に銀線を巻き付けた状態にて熱処理空間１５に収容する。
【００２１】
発熱体１２は、電力線を介して電力供給源１３に接続されている。発熱体１２は、電力供給源１３からの電力供給を受けて発熱し、熱処理空間１５を昇温する。電力供給源１３が発熱体１２に供給する電力量は制御部９０によって制御されている。
【００２２】
真空炉１には、熱処理空間１５にガス供給を行うための給気ポート３０および熱処理空間１５から排気を行うための排気ポート４０が設けられている。給気ポート３０は、給気配管３１を介してヘリウム供給装置３２および水素供給装置３４と連通接続されている。すなわち、給気配管３１の先端側が給気ポート３０に接続されるとともに、基端側が二叉に分岐されてその一方がヘリウム供給装置３２に接続され、他方が水素供給装置３４に接続される。そして、給気配管３１の分岐点とヘリウム供給装置３２との間にはヘリウムバルブ３３が介挿され、当該分岐点と水素供給装置３４との間には水素バルブ３５が介挿されている。
【００２３】
ヘリウム供給装置３２および水素供給装置３４は、例えばそれぞれヘリウムガス（Ｈｅ）および水素ガス（Ｈ２）のボンベにて構成され、ヘリウムガスおよび水素ガスを送給する。ヘリウムバルブ３３を開放することによって給気ポート３０から熱処理空間１５にヘリウムガスが供給される。また、水素バルブ３５を開放することによって給気ポート３０から熱処理空間１５に水素ガスが供給される。これら双方のバルブを開放することによって、熱処理空間１５にヘリウムガスと水素ガスとの混合ガスを供給することもできる。なお、ヘリウムバルブ３３および水素バルブ３５の開閉は制御部９０によって制御するようにしても良い。
【００２４】
一方、排気ポート４０は、排気配管４１を介して真空ポンプ４５と連通接続されている。排気ポート４０から真空ポンプ４５に至る排気配管４１の経路途中には排気バルブ４６が介挿されている。真空ポンプ４５を作動させつつ排気バルブ４６を開放することによって、排気ポート４０から熱処理空間１５内の雰囲気を排出することができる。また、給気ポート３０からの給気を行うことなく、真空ポンプ４５を作動させて排気ポート４０からの排気を行うことにより、熱処理空間１５内を真空雰囲気とすることができる。なお、真空ポンプ４５としては、例えばロータリーポンプを用いることができる。
【００２５】
熱処理空間１５内の気圧は圧力センサ５１によって計測される。また、熱処理空間１５内の温度は温度センサ５２によって計測される。圧力センサ５１および温度センサ５２によって計測された熱処理空間１５内の圧力および温度は制御部９０に伝達される。
【００２６】
制御部９０は、真空炉１に設けられた上記の種々の動作機構を制御する。制御部９０のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部９０は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクなどを備えて構成される。制御部９０のＣＰＵが所定の処理プログラムを実行することによって真空炉１における処理が進行する。具体的には、制御部９０は、圧力センサ５１および温度センサ５２によって熱処理空間１５の状態を監視しつつ、それらの計測結果に基づいて、電力供給源１３による供給電力量、ヘリウムバルブ３３、水素バルブ３５および排気バルブ４６の開閉などを制御する。
【００２７】
次に、上記構成を有する真空炉１における熱処理手順について説明する。図２は、真空炉１における熱処理手順を示すフローチャートである。本実施形態においては、銀ボンディングワイヤに使用するための銀線の熱処理を行う。銀は、ＦＣＣ構造（面心立方構造）を有する貴金属であり、その電気伝導率は銅よりも高い。銀ボンディングワイヤ用途の銀線の純度は９９．７wt％以上であって、残部が添加元素および不可避的不純物であるのが好ましい。
【００２８】
本実施形態においては、まず、銀線の最終の塑性加工を行う（ステップＳ１）。具体的には、銀素材（例えば、銀の棒材）に対して引き抜き加工を行って所定径の銀線を得る。引き抜き加工は、当該所定径のダイス孔を有するダイスに銀素材を通して引っ張り、銀線２０とする加工である。ステップＳ１の加工は最終の塑性加工であるため、これ以降には塑性加工を行わない。引き抜き加工後の銀線の直径は、一般的な半導体デバイス用途の銀ボンディングワイヤであればφ１５μｍ〜φ７５μｍと非常に細く、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）の如き大電流を取り扱うデバイス用途であったとしても最大でφ２５０μｍである。すなわち、最終の塑性加工を経て熱処理の対象となる銀線の直径はφ２５０μｍ以下であり、本実施形態ではφ２５μｍとしている。
【００２９】
塑性加工は、塑性変形をともなう加工であるため、銀の結晶組織も変形を受けるとともに多数の格子欠陥が導入される。図４は、最終の塑性加工を行った後の銀線２０の結晶組織を示す図である。同図は、銀線２０を径方向に沿って切断した断面の結晶組織を示す。引き抜き加工によって微細な結晶組織となっており、各結晶粒の内部にも多数の格子欠陥が導入されている。また、この銀線２０をを長手方向に沿って切断すれば、引き抜き加工の方向に沿って結晶粒が伸張していることが確認される。このような塑性加工後の銀線２０では、多数の格子欠陥（空孔、格子間原子、転位、積層欠陥、結晶粒界など）が導入されているために、元の銀素材よりも電導効率が低下するとともに、加工硬化によって硬度も高くなっている。
【００３０】
このような最終の塑性加工が施されて組織が微細化された銀線２０を石英管２５に巻き付けたものを真空炉１の熱処理空間１５にセットする（ステップＳ２）。銀線２０を炉内にセットした後、図示省略の開閉扉を閉じて熱処理空間１５を密閉空間とする。その後、熱処理空間１５をヘリウムガス雰囲気に置換する（ステップＳ３）。具体的には、真空ポンプ４５を作動させつつ排気バルブ４６を開放して熱処理空間１５を一旦真空雰囲気とした後、排気バルブ４６を閉止するとともにヘリウムバルブ３３を開放して熱処理空間１５にヘリウムガスを供給する。熱処理空間１５が所定圧となった時点でヘリウムバルブ３３を閉止する。
【００３１】
次に、電力供給源１３から発熱体１２への電力供給を開始して熱処理空間１５を昇温する（ステップＳ４）。図３は、熱処理空間１５の温度変化を示す図である。時刻ｔ１にて発熱体１２への通電を開始すると、熱処理空間１５の温度が上昇し、やがて時刻ｔ２に目標とする処理温度Ｔ１に到達する。ここで、銀線２０を処理する場合の処理温度Ｔ１は７００℃以上融点未満である。処理温度Ｔ１は７００℃以上であるため、銀の再結晶温度（２００℃以下）を大きく超えている。また、純銀の融点は９６１℃であるが、添加元素およびその他の不可避的不純物を僅かでも含有する銀線２０の融点はそれとは異なる。目標の処理温度Ｔ１は、銀線２０の融点未満であって、必ずしも純銀の融点未満ではない。なお、銀線２０の融点は、不純物の種類および含有量から求めるようにしても良いし、予め加熱試験を行って求めるようにしても良い。
【００３２】
熱処理空間１５の昇温に際しては、目標とする処理温度Ｔ１および時刻ｔ１から時刻ｔ２までの昇温時間を予め制御部９０に設定しておく。制御部９０は、温度センサ５２による計測結果に基づいて、時刻ｔ２に熱処理空間１５の温度が処理温度Ｔ１に到達するように電力供給源１３から発熱体１２への電力供給量を制御する。制御部９０による熱処理空間１５の温度制御は例えばＰＩＤ(Proportional,Integral,Derivative)制御により行われる。
【００３３】
熱処理空間１５の温度上昇により、最終の塑性加工を経た銀線２０はヘリウムガス雰囲気中にて７００℃以上融点未満の処理温度Ｔ１にまで昇温される。ヘリウムガスは不活性であるため、昇温中に銀線２０の表面に化学反応が生じるのを防止することができる。なお、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの昇温工程では、銀線２０を真空雰囲気中にて７００℃以上融点未満の処理温度Ｔ１にまで昇温するようにしても良い。
【００３４】
熱処理空間１５の温度が処理温度Ｔ１に到達した時刻ｔ２以降は、熱処理空間１５の温度が処理温度Ｔ１を維持するように制御部９０が電力供給源１３の電力供給量を制御する（ステップＳ５）。すなわち、温度センサ５２の計測結果が処理温度Ｔ１を概ね維持するように、制御部９０が電力供給源１３から発熱体１２への電力供給量を制御する。
【００３５】
また、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの加熱工程おいては、熱処理空間１５の温度を処理温度Ｔ１に維持しつつ、水素ガスを添加して銀線２０の周辺をヘリウム−水素混合雰囲気とする（ステップＳ６）。具体的には、水素バルブ３５を開放してヘリウムガス雰囲気とされている熱処理空間１５に水素ガスを供給する。混合雰囲気中における水素ガスの濃度は１．０vol％以下であり、本実施形態では０．３vol％としている。水素ガスの供給は少量で足りるため、水素バルブ３５は開放後短時間で閉止する。
【００３６】
時刻ｔ１に発熱体１２への電力供給が開始されて銀線２０は室温（ＲＴ）から処理温度Ｔ１にまで昇温し、時刻ｔ２以降においては銀線２０は７００℃以上融点未満の処理温度Ｔ１に維持されている。この処理温度Ｔ１は、銀の再結晶温度を大きく超えているため、昇温工程（時刻ｔ１から時刻ｔ２）から加熱工程（時刻ｔ２から時刻ｔ３）にかけて銀線２０内の組織に再結晶が進行する。すなわち、ステップＳ１での最終の塑性加工によって多数の格子欠陥が導入された結晶粒から新たな歪みのない結晶粒（再結晶粒）が発生する。そして、銀線２０が７００℃以上の処理温度Ｔ１に維持される加熱工程では、再結晶粒が成長して粗大化する。再結晶粒の成長の程度は主として処理温度Ｔ１に依存しており、処理温度Ｔ１が高温であるほど再結晶粒が粗大化する。この再結晶粒の粒成長が進行するにつれて、銀線２０の結晶組織における平均粒径が増大する。その結果、昇温工程の前よりも銀線２０内の結晶粒界が低減する。
【００３７】
本実施形態では、加熱工程での結晶粒成長によって銀線２０の平均粒径が銀線２０の径以上となるまで銀線２０を処理温度Ｔ１に維持している。すなわち、昇温工程の時間と加熱工程の時間との合計時間（時刻ｔ１から時刻ｔ３までの時間）は、結晶粒成長によって銀線２０の平均粒径が銀線２０の径以上となる時間としている。もっとも、半導体デバイス用途のボンディングワイヤは非常に細く、上述したように熱処理の対象となる銀線２０の直径もφ２５０μｍ以下であるため、再結晶粒の平均粒径がその直径以上となるのに顕著な長時間は要さない。
【００３８】
また、時刻ｔ２以降の加熱工程においては、銀線２０の内部組織に再結晶・粒成長が進行するとともに、熱処理空間１５に水素ガスが導入されて銀線２０の周辺が水素ガスとヘリウムガスとの混合雰囲気とされる。水素ガスは還元剤として用いられる還元性ガスであるため、処理温度Ｔ１に加熱されている銀線２０の周辺に水素ガスが導入されることによって還元反応が生じる。すなわち、熱処理前の銀線２０の粒界などに残留していた酸素（Ｏ２）などの不純物が再結晶・粒成長の進行にともなって銀線２０の表面に掃き出され、水素ガスによって還元されて除去される。
【００３９】
時刻ｔ２から時刻ｔ３までの加熱工程では、熱処理空間１５を真空雰囲気とヘリウム−水素混合雰囲気とで入れ換える雰囲気交換を繰り返すようにしても良い。具体的には、熱処理空間１５をヘリウム−水素混合雰囲気として所定時間経過後に、ヘリウムバルブ３３および水素バルブ３５を閉止したまま、真空ポンプ４５を作動させて排気バルブ４６を開放し、一旦、熱処理空間１５を真空排気する。この真空排気は、圧力センサ５１によって計測される熱処理空間１５内の圧力が所定の真空度に到達するまで行われる。これにより、熱処理空間１５内の雰囲気が真空炉１の外部に排出されて銀材２０の周辺が真空雰囲気とされ、上述の還元反応によって生じた生成物（例えば、水蒸気など）も熱処理空間１５内の雰囲気とともに排出される。
【００４０】
やがて、熱処理空間１５内の圧力が所定の真空度に到達した時点で排気バルブ４６を閉止して真空排気を停止し、ヘリウムバルブ３３を開放して熱処理空間１５にヘリウムガスを供給する。圧力センサ５１によって計測される熱処理空間１５内の圧力が所定圧にまで復圧した時点でヘリウムバルブ３３を閉止する。熱処理空間１５内に新たなヘリウムガスを供給することによって、瞬間的に熱処理空間１５の温度が処理温度Ｔ１よりも低下するが、短時間のうちに処理温度Ｔ１にまで再度昇温する。
【００４１】
熱処理空間１５の温度が処理温度Ｔ１にまで再度昇温すると、再び水素バルブ３５を開放して熱処理空間１５に水素ガスを供給する。上記と同様に、水素バルブ３５は開放後短時間で閉止する。新たな水素ガスが熱処理空間１５に導入されることによって、銀線２０になおも残留している酸素などの不純物が還元されて除去される。このような手順を繰り返して、銀線２０の周辺を排気により真空雰囲気とした後、ヘリウムガスおよび水素ガスを供給してこれらの混合雰囲気とする雰囲気交換を所定の回数繰り返すようにしても良い。
【００４２】
時刻ｔ３に加熱工程が終了した後、熱処理空間１５をヘリウムガス雰囲気に再度置換する（ステップＳ７）。具体的には、ステップＳ３と同様に、真空ポンプ４５を作動させつつ排気バルブ４６を開放して熱処理空間１５を一旦真空雰囲気とした後、排気バルブ４６を閉止するとともにヘリウムバルブ３３を開放して熱処理空間１５にヘリウムガスを供給する。熱処理空間１５が所定圧となった時点でヘリウムバルブ３３を閉止する。
【００４３】
また、加熱工程が終了すると、熱処理空間１５をヘリウムガス雰囲気に置換するとともに、時刻ｔ３にて電力供給源１３からの電力供給量を低減して発熱体１２の出力を徐々に低下させる。時刻ｔ３にて電力供給源１３からの電力供給量を低減させると、熱処理空間１５の温度が徐々に低下し、やがて時刻ｔ４に室温（ＲＴ）まで降温する。この時刻ｔ３から時刻ｔ４までが冷却工程であり、熱処理空間１５の温度が徐々に低下することによって銀線２０が徐冷される（ステップＳ８）。
【００４４】
冷却工程の時間（時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間）は、昇温工程の時間と加熱工程の時間との合計時間（時刻ｔ１から時刻ｔ３までの時間）の２倍以上としている。熱処理空間１５の冷却に際しては、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの冷却時間を予め制御部９０に設定しておく。制御部９０は、温度センサ５２による計測結果に基づいて、時刻ｔ４に熱処理空間１５の温度が室温にまで降温するように電力供給源１３から発熱体１２への電力供給量を制御する。なお、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの冷却工程では、銀線２０を真空雰囲気中にて室温にまで降温するようにしても良い。
【００４５】
熱処理空間１５の温度が室温にまで降温した時刻ｔ４以降に、図示省略の開閉扉を開いて熱処理空間１５を開放し、銀線２０を巻き付けた石英管２５を真空炉１から取り出す（ステップＳ９）。そして、石英管２５から銀線２０を取り外してそのまま最終製品としての銀ボンディングワイヤする。以上のようにして、真空炉１における熱処理手順が完了する。
【００４６】
本実施形態の銀ボンディングワイヤの製造方法においては、まず、最終の塑性加工を経た径が２５０μｍ以下の銀線２０を時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけてヘリウムガス雰囲気中にて７００℃以上融点未満の処理温度Ｔ１に昇温している（昇温工程）。そして、その銀線２０を７００℃以上融点未満の処理温度Ｔ１に維持して再結晶・結晶粒成長を促進することによって昇温工程の前よりも銀線２０内の結晶粒界を低減している（加熱工程）。すなわち、再結晶温度を大きく超える７００℃以上融点未満の処理温度Ｔ１に銀線２０を維持することによって歪みの無い再結晶粒が粗大化し、組織全体として結晶粒界が少なくなるのである。また、再結晶粒には空孔や転位などの格子欠陥も存在していない。
【００４７】
図５は、冷却工程が終了した後の銀線２０の結晶組織を示す図である。図４と同様に、銀線２０を径方向に沿って切断した断面の結晶組織を示している。図４と対比すると明らかなように、最終の塑性加工を経て組織が微細化された銀線２０が７００℃以上融点未満に維持されることによって、組織全体が再結晶組織となっている。そして、再結晶粒が成長して粗大化することにより、図４の昇温工程前と比較して結晶粒界が顕著に低減している。
【００４８】
銀線２０の結晶粒界が低減することによって、粒界に起因した腐食も生じにくくなり、銀ボンディングワイヤの耐食性が向上する。また、銀線２０の結晶組織全体が再結晶組織となることによって、銀ボンディングワイヤの硬度も低くすることができる。
【００４９】
特に、本実施形態においては、銀線２０を処理温度Ｔ１に維持する加熱工程での結晶粒成長によって銀線２０の平均粒径が銀線２０の径以上となるようにしている。このため、熱処理後の銀線２０を径方向に沿って切断した断面の結晶組織は多くても数個以下の結晶粒であり（図５参照）、部分的には１個の結晶粒のみとなっている部位もある。従って、熱処理後の銀線２０に残留している結晶粒界は極めて少なく、銀ボンディングワイヤは優れた耐食性を有することとなる。
【００５０】
また、銀線２０を処理温度Ｔ１に維持する加熱工程では、銀線２０の周辺に水素ガスを導入してヘリウム−水素混合雰囲気としているため、銀線２０の粒界に残留している酸素などの不純物が水素ガスによって還元されて除去される。これにより、銀線２０の粒界における不純物濃度も低下しており、銀ボンディングワイヤの耐食性がさらに優れたものとなる。
【００５１】
以上のように、本実施形態の製造方法によって製造された銀ボンディングワイヤは、耐食性に優れるとともに硬度も低く、半導体デバイス等に使用するボンディングワイヤとして好適である。図６は、本発明に係る銀ボンディングワイヤを用いた半導体パッケージの構造を模式的に示す図である。
【００５２】
樹脂基盤８３の上に半導体チップ８５が設けられている。その半導体チップ８５の電極パッド８７とリード８４とが本発明に係る銀ボンディングワイヤ８０によって接続されている。銀ボンディングワイヤ８０を含む半導体チップ８５の全体は封止樹脂８６の内側に封入されている。本発明に係る製造方法によって製造された銀ボンディングワイヤ８０は耐食性に優れて硬度も低いため、従来より広く用いられている金のボンディングワイヤに代えて半導体チップ８５の電極パッド８７とリード８４とを接続するボンディングワイヤとして使用することができる。銀のボンディングワイヤ８０は、金のボンディングワイヤよりは当然に廉価である。
【００５３】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、処理温度Ｔ１を銀の融点直下の高温とするとともに、昇温工程の時間と加熱工程の時間との合計時間（時刻ｔ１から時刻ｔ３までの時間）を十分な長時間とすることにより、銀線２０の全体を単結晶とするようにしても良い。銀線２０の全体が単結晶であれば、熱処理後の銀線２０には結晶粒界は存在しないため、銀ボンディングワイヤの耐食性をさらに高めることができる。
【００５４】
また、上記実施形態においては、不活性ガスとしてヘリウムガスを用いていたが、これに代えてアルゴンガス（Ａｒ）を用いるようにしても良い。具体的には、ヘリウム供給装置３２に代えてアルゴン供給装置を給気ポート３０に接続し、熱処理空間１５にアルゴンガスを供給する。また、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの加熱工程においては、アルゴンガスで満たされている熱処理空間１５に水素ガスを供給して銀線２０の周辺をアルゴン−水素混合雰囲気とする。このようにしても上記実施形態と同様に銀ボンディングワイヤを製造することができる。
【００５５】
また、加熱工程における水素ガスの供給は、制御部９０の制御下にて水素バルブ３５を自動で開閉して行うようにしても良いし、作業員が水素バルブ３５を手動で開閉して行うようにしても良い。
【００５６】
また、石英管２５に代えて図７に示すような治具を用いるようにしても良い。この治具は、中空の円筒形状を有する筒状体７０の外周面に螺旋状に溝７５が刻まれて構成されている。図７に示す治具の溝７５に銀線２０を巻き付けたものを真空炉１の熱処理空間１５にセットして上記実施形態と同様の熱処理を行う。処理温度Ｔ１にまで昇温された銀線２０は熱膨張によって伸張するが、銀線２０は溝７５に巻き付けられた状態で昇温されるため互いに接触することはなく、熱処理時における銀線２０同士の接着を防止することができる。
【００５７】
さらに、真空炉１の構成は、図１に限定されるものではなく、例えば発熱体１２の背面側に強電界を印加する機構を付加するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明に係る銀ボンディングワイヤは、半導体デバイスにワイヤボンディング技術に用いるボンディングワイヤとして好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１  真空炉
１２  発熱体
１３  電力供給源
１５  熱処理空間
２０  銀線
２５  石英管
３０  給気ポート
３２  ヘリウム供給装置
３４  水素供給装置
４０  排気ポート
４５  排気ポンプ
８０  銀ボンディングワイヤ
８４  リード
８５  半導体チップ
８７  電極パッド
９０  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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