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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024002933
(43)【公開日】2024-01-11
(54)【発明の名称】半導体装置用ボンディングワイヤ
(51)【国際特許分類】
H01L 21/60 20060101AFI20231228BHJP
【ＦＩ】
H01L21/60 301F
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023094836
(22)【出願日】2023-06-08
(62)【分割の表示】P 2023509507の分割
【原出願日】2022-10-18
(31)【優先権主張番号】P 2022101611
(32)【優先日】2022-06-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000006644
【氏名又は名称】日鉄ケミカル＆マテリアル株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】595179228
【氏名又は名称】日鉄マイクロメタル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】宇野 智裕
(72)【発明者】
【氏名】小山田 哲哉
(72)【発明者】
【氏名】小田 大造
(72)【発明者】
【氏名】江藤 基稀
【テーマコード（参考）】
5F044
【Ｆターム（参考）】
5F044FF04
5F044FF06
(57)【要約】 （修正有）
【課題】過酷な高温環境下においてもガルバニック腐食を抑制する半導体装置用ボンディングワイヤを提供する。
【解決手段】ボンディングワイヤは、Ｃｕ又はＣｕ合金からなる芯材と、芯材の表面に形成されたＣｕ以外の導電性金属を含有する被覆層とを含み、オージェ電子分光法により測定して得られたワイヤの深さ方向の濃度プロファイルにおいて、被覆層の測定点に関するＰｄの濃度ＣＰｄ（原子％）とＮｉの濃度ＣＮｉ（原子％）の合計ＣＰｄ＋ＣＮｉの平均値が５０原子％以上であり、かつ、被覆層の測定点に関するＣＰｄとＣＮｉの比ＣＰｄ／ＣＮｉの平均値が０．２以上２０以下であり、被覆層の厚さｄｔが２０ｎｍ以上１８０ｎｍ以下であり、ワイヤの表面におけるＡｕの濃度ＣＡｕが１０原子％以上８５原子％以下であり、ワイヤの表面を後方散乱電子線回折法により分析して得られる、結晶粒のワイヤ円周方向の平均サイズが３５ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。
【選択図】なし
【解決手段】ボンディングワイヤは、Ｃｕ又はＣｕ合金からなる芯材と、芯材の表面に形成されたＣｕ以外の導電性金属を含有する被覆層とを含み、オージェ電子分光法により測定して得られたワイヤの深さ方向の濃度プロファイルにおいて、被覆層の測定点に関するＰｄの濃度ＣＰｄ（原子％）とＮｉの濃度ＣＮｉ（原子％）の合計ＣＰｄ＋ＣＮｉの平均値が５０原子％以上であり、かつ、被覆層の測定点に関するＣＰｄとＣＮｉの比ＣＰｄ／ＣＮｉの平均値が０．２以上２０以下であり、被覆層の厚さｄｔが２０ｎｍ以上１８０ｎｍ以下であり、ワイヤの表面におけるＡｕの濃度ＣＡｕが１０原子％以上８５原子％以下であり、ワイヤの表面を後方散乱電子線回折法により分析して得られる、結晶粒のワイヤ円周方向の平均サイズが３５ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ｃｕ又はＣｕ合金からなる芯材と、該芯材の表面に形成されたＣｕ以外の導電性金属を含有する被覆層とを含む半導体装置用ボンディングワイヤであって、
オージェ電子分光法（ＡＥＳ）により測定して得られた該ワイヤの深さ方向の濃度プロファイルにおいて、被覆層の測定点に関するＰｄの濃度ＣＰｄ（原子％）とＮｉの濃度ＣＮｉ（原子％）の合計ＣＰｄ＋ＣＮｉの平均値が５０原子％以上であり、被覆層の測定点に関するＣＰｄとＣＮｉの比ＣＰｄ／ＣＮｉの平均値が０．２以上２０以下であり、かつ、被覆層の厚さｄｔが２０ｎｍ以上１８０ｎｍ以下であり、
該ワイヤの表面におけるＡｕの濃度ＣＡｕが１０原子％以上８５原子％以下であり、
該ワイヤの表面を後方散乱電子線回折（ＥＢＳＤ）法により分析して得られる、結晶粒のワイヤ円周方向の平均サイズが３５ｎｍ以上２００ｎｍ以下である、半導体装置用ボンディングワイヤ。
オージェ電子分光法（ＡＥＳ）により測定して得られた該ワイヤの深さ方向の濃度プロファイルにおいて、被覆層の測定点に関するＰｄの濃度ＣＰｄ（原子％）とＮｉの濃度ＣＮｉ（原子％）の合計ＣＰｄ＋ＣＮｉの平均値が５０原子％以上であり、被覆層の測定点に関するＣＰｄとＣＮｉの比ＣＰｄ／ＣＮｉの平均値が０．２以上２０以下であり、かつ、被覆層の厚さｄｔが２０ｎｍ以上１８０ｎｍ以下であり、
該ワイヤの表面におけるＡｕの濃度ＣＡｕが１０原子％以上８５原子％以下であり、
該ワイヤの表面を後方散乱電子線回折（ＥＢＳＤ）法により分析して得られる、結晶粒のワイヤ円周方向の平均サイズが３５ｎｍ以上２００ｎｍ以下である、半導体装置用ボンディングワイヤ。
【請求項2】
ＡＥＳにより測定して得られた該ワイヤの深さ方向の濃度プロファイルにおいて、Ａｕの濃度ＣＡｕが１０原子％以上である領域の厚さｄａが０．５ｎｍ以上２５ｎｍ以下である、請求項１に記載のボンディングワイヤ。
【請求項3】
ワイヤの表面の結晶方位をＥＢＳＤ法により測定した結果において、ワイヤ長手方向の結晶方位のうち、ワイヤ長手方向に対して角度差が１５度以下である＜１１１＞結晶方位の割合が３０％以上９５％以下である、請求項１に記載のボンディングワイヤ。
【請求項4】
ワイヤの深さ方向の濃度プロファイルが、ワイヤの表面からＡｒスパッタリングにより深さ方向に掘り下げていきながら、下記＜条件＞にてＡＥＳにより測定して得られる、請求項１に記載のボンディングワイヤ。
＜条件＞ワイヤの幅の中心が測定面の幅の中心となるように位置決めし、かつ、測定面の幅がワイヤ直径の５％以上１５％以下、測定面の長さが測定面の幅の５倍である
＜条件＞ワイヤの幅の中心が測定面の幅の中心となるように位置決めし、かつ、測定面の幅がワイヤ直径の５％以上１５％以下、測定面の長さが測定面の幅の５倍である
【請求項5】
ワイヤの表面におけるＡｕの濃度が、下記＜条件＞にてＡＥＳにより測定される、請求項１に記載のボンディングワイヤ。
＜条件＞ワイヤの幅の中心が測定面の幅の中心となるように位置決めし、かつ、測定面の幅がワイヤ直径の５％以上１５％以下、測定面の長さが測定面の幅の５倍である
＜条件＞ワイヤの幅の中心が測定面の幅の中心となるように位置決めし、かつ、測定面の幅がワイヤ直径の５％以上１５％以下、測定面の長さが測定面の幅の５倍である
【請求項6】
Ｂ、Ｐ、Ｉｎ及びＭｇからなる群から選択される１種以上の元素（以下、「第１添加元素」という。）を含み、ワイヤ全体に対する第１添加元素の総計濃度が１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下である、請求項１に記載のボンディングワイヤ。
【請求項7】
Ｓｅ、Ｔｅ、Ａｓ及びＳｂからなる群から選択される１種以上の元素（以下、「第２添加元素」という。）を含み、ワイヤ全体に対する第２添加元素の総計濃度が１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下である、請求項１に記載のボンディングワイヤ。
【請求項8】
Ｇａ、Ｇｅ及びＡｇからなる群から選択される１種以上の元素（以下、「第３添加元素」という。）を含み、ワイヤ全体に対する第３添加元素の総計濃度が０．０１１質量％以上１．５質量％以下である、請求項１に記載のボンディングワイヤ。
【請求項9】
請求項１～８の何れか１項に記載のボンディングワイヤを含む半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置用ボンディングワイヤに関する。さらには、該ボンディングワイヤを含む半導体装置に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体装置では、半導体チップ上に形成された電極と、リードフレームや基板上の電極との間をボンディングワイヤによって接続している。ボンディングワイヤの接続プロセスは、半導体チップ上の電極に１ｓｔ接合し、次にループを形成した後、リードフレームや基板上の外部電極にワイヤ部を２ｎｄ接合することで完了する。１ｓｔ接合は、ワイヤ先端をアーク入熱で加熱溶融し、表面張力によりフリーエアボール（ＦＡＢ：Ｆｒｅｅ Ａｉｒ Ｂａｌｌ；以下、単に「ボール」ともいう。）を形成した後に、該ボール部を半導体チップ上の電極に圧着接合（以下、「ボール接合」）する。また、２ｎｄ接合は、ボールを形成せずに、ワイヤ部を超音波、荷重を加えることにより外部電極上に圧着接合（以下、「ウェッジ接合」）する。そして接続プロセスの後、接合部を封止樹脂により封止して半導体装置が得られる。
【0003】
これまでボンディングワイヤの材料は金（Ａｕ）が主流であったが、ＬＳＩ用途を中心に銅（Ｃｕ）への代替が進んでおり（例えば、特許文献１～３）、また、近年の電気自動車やハイブリッド自動車の普及を背景に車載用デバイス用途において、さらにはエアコンや太陽光発電システムなどの大電力機器におけるパワーデバイス（パワー半導体装置）用途においても、熱伝導率や溶断電流の高さから、高効率で信頼性も高いＣｕへの代替が期待されている。
【0004】
ＣｕはＡｕに比べて酸化され易い欠点があり、Ｃｕボンディングワイヤの表面酸化を防ぐ方法として、Ｃｕ芯材の表面をＰｄ等の金属で被覆した構造も提案されている（特許文献４）。また、Ｃｕ芯材の表面をＰｄで被覆し、さらにＣｕ芯材にＰｄ、Ｐｔを添加することにより、１ｓｔ接合部の接合信頼性を改善したＰｄ被覆Ｃｕボンディングワイヤも提案されている（特許文献５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開昭６１－４８５４３号公報
【特許文献2】特表２０１８－５０３７４３号公報
【特許文献3】国際公開第２０１７／２２１７７０号
【特許文献4】特開２００５－１６７０２０号公報
【特許文献5】国際公開第２０１７／０１３７９６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
車載用デバイスやパワーデバイスは、作動時に、一般的な電子機器に比べて、より高温にさらされる傾向にあり、用いられるボンディングワイヤに関しては、過酷な高温環境下において良好な接合信頼性を呈することが求められる。
【0007】
本発明者らは、車載用デバイスやパワーデバイスに要求される特性を踏まえて評価を実施したところ、従来のＰｄ被覆層を有するＣｕボンディングワイヤでは、ワイヤの接続工程でＰｄ被覆層が部分的に剥離して芯材のＣｕが露出し、被覆Ｐｄ部と露出Ｃｕ部の接触領域が高温環境下で封止樹脂から発生する酸素や水蒸気、硫黄化合物系アウトガスを含む環境に曝されることでＣｕの局部腐食、すなわちガルバニック腐食が発生し、２ｎｄ接合部における接合信頼性が十分に得られない場合があることを見出した。とりわけ、ワイヤが細線（特に線径１８μｍ以下）である場合や、より高温環境（特に１９０℃以上）にさらされる場合において、ガルバニック腐食を抑制し２ｎｄ接合部における接合信頼性を改善することは困難であることを本発明者らは確認した。
【0008】
本発明は、過酷な高温環境下においてもガルバニック腐食を抑制して良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性をもたらす新規なＣｕボンディングワイヤを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者らは、上記課題につき鋭意検討した結果、下記構成を有することによって上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
【0010】
すなわち、本発明は以下の内容を含む。
［１］ Ｃｕ又はＣｕ合金からなる芯材と、該芯材の表面に形成されたＣｕ以外の導電性金属を含有する被覆層とを含む半導体装置用ボンディングワイヤであって、
オージェ電子分光法（ＡＥＳ）により測定して得られた該ワイヤの深さ方向の濃度プロファイルにおいて、被覆層の測定点に関するＰｄの濃度ＣＰｄ（原子％）とＮｉの濃度ＣＮｉ（原子％）の合計ＣＰｄ＋ＣＮｉの平均値が５０原子％以上であり、被覆層の測定点に関するＣＰｄとＣＮｉの比ＣＰｄ／ＣＮｉの平均値が０．２以上２０以下であり、かつ、被覆層の厚さｄｔが２０ｎｍ以上１８０ｎｍ以下であり、
該ワイヤの表面におけるＡｕの濃度ＣＡｕが１０原子％以上８５原子％以下であり、
該ワイヤの表面を後方散乱電子線回折（ＥＢＳＤ）法により分析して得られる、結晶粒のワイヤ円周方向の平均サイズが３５ｎｍ以上２００ｎｍ以下である、半導体装置用ボンディングワイヤ。
［２］ ＡＥＳにより測定して得られた該ワイヤの深さ方向の濃度プロファイルにおいて、Ａｕの濃度ＣＡｕが１０原子％以上である領域の厚さｄａが０．５ｎｍ以上２５ｎｍ以下である、［１］に記載のボンディングワイヤ。
［３］ ワイヤの表面の結晶方位をＥＢＳＤ法により測定した結果において、ワイヤ長手方向の結晶方位のうち、ワイヤ長手方向に対して角度差が１５度以下である＜１１１＞結晶方位の割合が３０％以上９５％以下である、［１］又は［２］に記載のボンディングワイヤ。
［４］ ワイヤの深さ方向の濃度プロファイルが、ワイヤの表面からＡｒスパッタリングにより深さ方向に掘り下げていきながら、下記＜条件＞にてＡＥＳにより測定して得られる、［１］～［３］の何れかに記載のボンディングワイヤ。
＜条件＞ワイヤの幅の中心が測定面の幅の中心となるように位置決めし、かつ、測定面の幅がワイヤ直径の５％以上１５％以下、測定面の長さが測定面の幅の５倍である
［５］ ワイヤの表面におけるＡｕの濃度が、下記＜条件＞にてＡＥＳにより測定される、［１］～［４］の何れかに記載のボンディングワイヤ。
＜条件＞ワイヤの幅の中心が測定面の幅の中心となるように位置決めし、かつ、測定面の幅がワイヤ直径の５％以上１５％以下、測定面の長さが測定面の幅の５倍である
［６］ Ｂ、Ｐ、Ｉｎ及びＭｇからなる群から選択される１種以上の元素（以下、「第１添加元素」という。）を含み、ワイヤ全体に対する第１添加元素の総計濃度が１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下である、［１］～［５］の何れかに記載のボンディングワイヤ。
［７］ Ｓｅ、Ｔｅ、Ａｓ及びＳｂからなる群から選択される１種以上の元素（以下、「第２添加元素」という。）を含み、ワイヤ全体に対する第２添加元素の総計濃度が１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下である、［１］～［６］の何れかに記載のボンディングワイヤ。
［８］ Ｇａ、Ｇｅ及びＡｇからなる群から選択される１種以上の元素（以下、「第３添加元素」という。）を含み、ワイヤ全体に対する第３添加元素の総計濃度が０．０１１質量％以上１．５質量％以下である、［１］～［７］の何れかに記載のボンディングワイヤ。
［９］ ［１］～［８］の何れかに記載のボンディングワイヤを含む半導体装置。
［１］ Ｃｕ又はＣｕ合金からなる芯材と、該芯材の表面に形成されたＣｕ以外の導電性金属を含有する被覆層とを含む半導体装置用ボンディングワイヤであって、
オージェ電子分光法（ＡＥＳ）により測定して得られた該ワイヤの深さ方向の濃度プロファイルにおいて、被覆層の測定点に関するＰｄの濃度ＣＰｄ（原子％）とＮｉの濃度ＣＮｉ（原子％）の合計ＣＰｄ＋ＣＮｉの平均値が５０原子％以上であり、被覆層の測定点に関するＣＰｄとＣＮｉの比ＣＰｄ／ＣＮｉの平均値が０．２以上２０以下であり、かつ、被覆層の厚さｄｔが２０ｎｍ以上１８０ｎｍ以下であり、
該ワイヤの表面におけるＡｕの濃度ＣＡｕが１０原子％以上８５原子％以下であり、
該ワイヤの表面を後方散乱電子線回折（ＥＢＳＤ）法により分析して得られる、結晶粒のワイヤ円周方向の平均サイズが３５ｎｍ以上２００ｎｍ以下である、半導体装置用ボンディングワイヤ。
［２］ ＡＥＳにより測定して得られた該ワイヤの深さ方向の濃度プロファイルにおいて、Ａｕの濃度ＣＡｕが１０原子％以上である領域の厚さｄａが０．５ｎｍ以上２５ｎｍ以下である、［１］に記載のボンディングワイヤ。
［３］ ワイヤの表面の結晶方位をＥＢＳＤ法により測定した結果において、ワイヤ長手方向の結晶方位のうち、ワイヤ長手方向に対して角度差が１５度以下である＜１１１＞結晶方位の割合が３０％以上９５％以下である、［１］又は［２］に記載のボンディングワイヤ。
［４］ ワイヤの深さ方向の濃度プロファイルが、ワイヤの表面からＡｒスパッタリングにより深さ方向に掘り下げていきながら、下記＜条件＞にてＡＥＳにより測定して得られる、［１］～［３］の何れかに記載のボンディングワイヤ。
＜条件＞ワイヤの幅の中心が測定面の幅の中心となるように位置決めし、かつ、測定面の幅がワイヤ直径の５％以上１５％以下、測定面の長さが測定面の幅の５倍である
［５］ ワイヤの表面におけるＡｕの濃度が、下記＜条件＞にてＡＥＳにより測定される、［１］～［４］の何れかに記載のボンディングワイヤ。
＜条件＞ワイヤの幅の中心が測定面の幅の中心となるように位置決めし、かつ、測定面の幅がワイヤ直径の５％以上１５％以下、測定面の長さが測定面の幅の５倍である
［６］ Ｂ、Ｐ、Ｉｎ及びＭｇからなる群から選択される１種以上の元素（以下、「第１添加元素」という。）を含み、ワイヤ全体に対する第１添加元素の総計濃度が１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下である、［１］～［５］の何れかに記載のボンディングワイヤ。
［７］ Ｓｅ、Ｔｅ、Ａｓ及びＳｂからなる群から選択される１種以上の元素（以下、「第２添加元素」という。）を含み、ワイヤ全体に対する第２添加元素の総計濃度が１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下である、［１］～［６］の何れかに記載のボンディングワイヤ。
［８］ Ｇａ、Ｇｅ及びＡｇからなる群から選択される１種以上の元素（以下、「第３添加元素」という。）を含み、ワイヤ全体に対する第３添加元素の総計濃度が０．０１１質量％以上１．５質量％以下である、［１］～［７］の何れかに記載のボンディングワイヤ。
［９］ ［１］～［８］の何れかに記載のボンディングワイヤを含む半導体装置。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、過酷な高温環境下においてもガルバニック腐食を抑制して良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性をもたらす新規なＣｕボンディングワイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。説明にあたり図面を参照する場合もあるが、図面は、発明が理解できる程度に、構成要素の形状、大きさおよび配置が概略的に示されているに過ぎない。本発明は、下記実施形態及び例示物に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲及びその均等の範囲を逸脱しない範囲において任意に変更して実施され得る。
【0014】
［半導体装置用ボンディングワイヤ］
本発明の半導体装置用ボンディングワイヤ（以下、単に「本発明のワイヤ」、「ワイヤ」ともいう。）は、
Ｃｕ又はＣｕ合金からなる芯材と、
該芯材の表面に形成されたＣｕ以外の導電性金属を含有する被覆層とを含み、
オージェ電子分光法（ＡＥＳ）により測定して得られた該ワイヤの深さ方向の濃度プロファイルにおいて、被覆層の測定点に関するＰｄの濃度ＣＰｄ（原子％）とＮｉの濃度ＣＮｉ（原子％）の合計ＣＰｄ＋ＣＮｉの平均値が５０原子％以上であり、被覆層の測定点に関するＣＰｄとＣＮｉの比ＣＰｄ／ＣＮｉの平均値が０．２以上２０以下であり、かつ、被覆層の厚さｄｔが２０ｎｍ以上１８０ｎｍ以下であり、
該ワイヤの表面におけるＡｕの濃度ＣＡｕが１０原子％以上８５原子％以下であり、
該ワイヤの表面を後方散乱電子線回折（ＥＢＳＤ）法により分析して得られる、結晶粒のワイヤ円周方向の平均サイズが３５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする。
本発明の半導体装置用ボンディングワイヤ（以下、単に「本発明のワイヤ」、「ワイヤ」ともいう。）は、
Ｃｕ又はＣｕ合金からなる芯材と、
該芯材の表面に形成されたＣｕ以外の導電性金属を含有する被覆層とを含み、
オージェ電子分光法（ＡＥＳ）により測定して得られた該ワイヤの深さ方向の濃度プロファイルにおいて、被覆層の測定点に関するＰｄの濃度ＣＰｄ（原子％）とＮｉの濃度ＣＮｉ（原子％）の合計ＣＰｄ＋ＣＮｉの平均値が５０原子％以上であり、被覆層の測定点に関するＣＰｄとＣＮｉの比ＣＰｄ／ＣＮｉの平均値が０．２以上２０以下であり、かつ、被覆層の厚さｄｔが２０ｎｍ以上１８０ｎｍ以下であり、
該ワイヤの表面におけるＡｕの濃度ＣＡｕが１０原子％以上８５原子％以下であり、
該ワイヤの表面を後方散乱電子線回折（ＥＢＳＤ）法により分析して得られる、結晶粒のワイヤ円周方向の平均サイズが３５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする。
【0015】
先述のとおり、車載用デバイスやパワーデバイスに用いられるボンディングワイヤは、過酷な高温環境下において良好な接合信頼性を呈することが求められる。例えば、車載用デバイスに用いられるボンディングワイヤでは、１５０℃を超えるような高温環境下での接合信頼性が求められている。本発明者らは、車載用デバイス等で要求される特性を踏まえて評価を実施したところ、従来のＰｄ被覆層を有するＣｕボンディングワイヤでは、高温環境下においてガルバニック腐食が発生し、２ｎｄ接合部における接合信頼性が十分に得られない場合があることを見出した。とりわけ、ワイヤが細線（特に線径１８μｍ以下）である場合には、ガルバニック腐食が発生する領域の体積的影響が高まる傾向にあり、２ｎｄ接合部における接合信頼性は悪化し易い。
【0016】
この点、車載用デバイス等で要求される特性はますます過酷になっており、より高温での動作保証が求められている。高温環境下におけるボンディングワイヤの接合信頼性を評価するにあたっては、過酷な高温環境を想定して、温度１７５℃の環境に暴露する高温放置試験（ＨＴＳＬ：High Temperature Storage Life Test）を行う場合が多いが、発明者らはより過酷な高温環境を想定して温度２００℃におけるＨＴＳＬを行った。その結果、温度１７５℃で良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性を呈するボンディングワイヤであっても、温度２００℃においては２ｎｄ接合部の接合信頼性が損なわれる傾向にあることを見出した。２００℃の高温環境下では、大半の封止樹脂のガラス転移温度を超えており、樹脂の変性、分解が進行し、封止樹脂から発生する酸素や水蒸気、硫黄化合物系アウトガスの量が著しく増す傾向にある。このように温度２００℃におけるＨＴＳＬは、腐食が促進される過酷な試験である。
【0017】
これに対し、Ｃｕ又はＣｕ合金からなる芯材と、該芯材の表面に形成されたＣｕ以外の導電性金属を含有する被覆層とを含み、ＡＥＳにより測定して得られた該ワイヤの深さ方向の濃度プロファイルにおいて、被覆層の測定点に関するＰｄの濃度ＣＰｄ（原子％）とＮｉの濃度ＣＮｉ（原子％）の合計ＣＰｄ＋ＣＮｉの平均値が５０原子％以上であり、被覆層の測定点に関するＣＰｄとＣＮｉの比ＣＰｄ／ＣＮｉの平均値が０．２以上２０以下であり、かつ、被覆層の厚さｄｔが２０ｎｍ以上１８０ｎｍ以下であり、該ワイヤの表面におけるＡｕの濃度ＣＡｕが１０原子％以上８５原子％以下であり、該ワイヤの表面をＥＢＳＤ法により分析して得られる、結晶粒のワイヤ円周方向の平均サイズが３５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であるボンディングワイヤによれば、ワイヤが細線である場合や、温度２００℃といった過酷な高温環境にさらされる場合においても良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性をもたらすことを本発明者らは見出した。本発明は、車載用デバイスやパワーデバイスにおけるＣｕボンディングワイヤの実用化・その促進に著しく寄与するものである。
【0018】
＜Ｃｕ又はＣｕ合金からなる芯材＞
本発明のワイヤは、Ｃｕ又はＣｕ合金からなる芯材（以下、単に「Ｃｕ芯材」ともいう。）を含む。
本発明のワイヤは、Ｃｕ又はＣｕ合金からなる芯材（以下、単に「Ｃｕ芯材」ともいう。）を含む。
【0019】
Ｃｕ芯材は、Ｃｕ又はＣｕ合金からなる限りにおいて特に限定されず、半導体装置用ボンディングワイヤとして知られている従来のＰｄ被覆Ｃｕワイヤを構成する公知のＣｕ芯材を用いてよい。
【0020】
本発明において、Ｃｕ芯材中のＣｕの濃度は、例えば、Ｃｕ芯材の中心（軸芯部）において、９７原子％以上、９７．５原子％以上、９８原子％以上、９８．５原子％以上、９９原子％以上、９９．５原子％以上、９９．８原子％以上、９９．９原子％以上又は９９．９９原子％以上などとし得る。
【0021】
Ｃｕ芯材は、例えば、後述の第１添加元素、第２添加元素、第３添加元素から選択される１種以上のドーパントを含有してよい。これらドーパントの好適な含有量は後述のとおりである。
【0022】
好適な一実施形態において、Ｃｕ芯材は、Ｃｕと不可避不純物からなる。他の好適な一実施形態において、Ｃｕ芯材は、Ｃｕと、後述の第１添加元素、第２添加元素、第３添加元素から選択される１種以上の元素と、不可避不純物とからなる。なお、Ｃｕ芯材についていう用語「不可避不純物」には、後述の被覆層を構成する元素も包含される。
【0023】
＜被覆層＞
本発明のワイヤは、Ｃｕ芯材の表面に形成されたＣｕ以外の導電性金属を含有する被覆層（以下、単に「被覆層」ともいう。）を含む。
本発明のワイヤは、Ｃｕ芯材の表面に形成されたＣｕ以外の導電性金属を含有する被覆層（以下、単に「被覆層」ともいう。）を含む。
【0024】
ワイヤが細線である場合や、温度２００℃といった過酷な高温環境にさらされる場合においてもガルバニック腐食を抑制して良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性をもたらすために、本発明のワイヤにおける被覆層は、ＡＥＳにより測定して得られた該ワイヤの深さ方向の濃度プロファイル（以下、単に「深さ方向の濃度プロファイル」ともいう。）において以下の（１）乃至（３）の条件を満たし、これらに加えて以下の（４）及び（５）の条件を満たすことが重要である。
（１）被覆層の測定点に関するＰｄの濃度ＣＰｄ（原子％）とＮｉの濃度ＣＮｉ（原子％）の合計ＣＰｄ＋ＣＮｉの平均値が５０原子％以上
（２）被覆層の測定点に関するＣＰｄとＣＮｉの比ＣＰｄ／ＣＮｉの平均値が０．２以上２０以下
（３）被覆層の厚さｄｔが２０ｎｍ以上１８０ｎｍ以下
（４）該ワイヤの表面におけるＡｕの濃度ＣＡｕが１０原子％以上８５原子％以下
（５）該ワイヤの表面をＥＢＳＤ法により分析して得られる、結晶粒のワイヤ円周方向の平均サイズ（以下、単に「結晶粒の幅」ともいう。）が３５ｎｍ以上２００ｎｍ以下
（１）被覆層の測定点に関するＰｄの濃度ＣＰｄ（原子％）とＮｉの濃度ＣＮｉ（原子％）の合計ＣＰｄ＋ＣＮｉの平均値が５０原子％以上
（２）被覆層の測定点に関するＣＰｄとＣＮｉの比ＣＰｄ／ＣＮｉの平均値が０．２以上２０以下
（３）被覆層の厚さｄｔが２０ｎｍ以上１８０ｎｍ以下
（４）該ワイヤの表面におけるＡｕの濃度ＣＡｕが１０原子％以上８５原子％以下
（５）該ワイヤの表面をＥＢＳＤ法により分析して得られる、結晶粒のワイヤ円周方向の平均サイズ（以下、単に「結晶粒の幅」ともいう。）が３５ｎｍ以上２００ｎｍ以下
【0025】
本発明において、ＡＥＳによりワイヤの深さ方向の濃度プロファイルを取得するにあたって、その深さ方向の測定点が、被覆層において５０点以上になるように測定することが好適である。一般にＡＥＳによる深さ方向の分析はサブナノオーダーの測定間隔で分析することが可能であるので、本発明が対象とする被覆層の厚さとの関係において測定点を５０点以上とすることは比較的容易である。仮に、測定した結果、測定点数が５０点に満たない場合には、スパッタ速度を下げたりスパッタ時間を短くしたりする等して測定点数が５０点以上になるようにして、再度測定を行う。これにより、ＡＥＳにより深さ方向の測定点が、被覆層において５０点以上になるように測定し、ワイヤの深さ方向の濃度プロファイルを得ることができる。したがって、好適な一実施形態において、本発明のワイヤにおける被覆層は、ＡＥＳにより深さ方向の測定点が、被覆層において５０点以上になるように測定して得られた該ワイヤの深さ方向の濃度プロファイルにおいて、上記（１）乃至（３）の条件を満たす。
【0026】
－条件（１）－
条件（１）は、被覆層の測定点に関するＰｄの濃度ＣＰｄ（原子％）とＮｉの濃度ＣＮｉ（原子％）の合計ＣＰｄ＋ＣＮｉの平均値に関する。
条件（１）は、被覆層の測定点に関するＰｄの濃度ＣＰｄ（原子％）とＮｉの濃度ＣＮｉ（原子％）の合計ＣＰｄ＋ＣＮｉの平均値に関する。
【0027】
条件（２）～（５）との組み合わせにおいて、条件（１）を満たす被覆層を含むことにより、本発明のワイヤは、ワイヤが細線である場合や、温度２００℃といった過酷な高温環境にさらされる場合においてもガルバニック腐食を抑制して良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性をもたらすことができる。
【0028】
条件（１）について、合計ＣＰｄ＋ＣＮｉの平均値は、過酷な高温環境においてもガルバニック腐食を抑制して良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性をもたらす観点から、５０原子％以上であり、好ましくは５５原子％以上、より好ましくは６０原子％以上である。該平均値が５０原子％未満であると、高温環境下における２ｎｄ接合部の接合信頼性が悪化する傾向にある。該平均値の上限は、条件（２）～（５）を満たす限りにおいて特に限定されないが、通常、９５原子％以下であり、好ましくは９４原子％以下、９２原子％以下又は９０原子％以下である。
【0029】
－条件（２）－
条件（２）は、被覆層の測定点に関するＰｄの濃度ＣＰｄ（原子％）とＮｉの濃度ＣＮｉ（原子％）の比ＣＰｄ／ＣＮｉの平均値に関する。
条件（２）は、被覆層の測定点に関するＰｄの濃度ＣＰｄ（原子％）とＮｉの濃度ＣＮｉ（原子％）の比ＣＰｄ／ＣＮｉの平均値に関する。
【0030】
条件（１）、（３）～（５）との組み合わせにおいて、条件（２）を満たす被覆層を含むことにより、本発明のワイヤは、ワイヤが細線である場合や、温度２００℃といった過酷な高温環境にさらされる場合においてもガルバニック腐食を抑制して良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性をもたらすことができる。
【0031】
条件（２）について、比ＣＰｄ／ＣＮｉの平均値は、高温環境下における良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性を実現する観点から、２０以下であり、好ましくは１５以下、より好ましくは１４以下、１２以下又は１０以下である。比ＣＰｄ／ＣＮｉが２０超であると、ワイヤが細線である場合や、温度２００℃といった過酷な高温環境にさらされる場合においてガルバニック腐食を抑制できず２ｎｄ接合部において十分な高温接合信頼性が得られない傾向にある。また、比ＣＰｄ／ＣＮｉの平均値の下限は、高温環境下における良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性を実現する観点から、０．２以上であり、好ましくは０．４以上、０．５以上又は０．６以上、より好ましくは０．８以上、１．０以上又は１．０超である。
【0032】
－条件（３）－
条件（３）は、被覆層の厚さに関する。条件（１）、（２）、（４）、（５）との組み合わせにおいて条件（３）を満たす被覆層を含むことにより、本発明のワイヤは、ワイヤが細線である場合や、温度２００℃といった過酷な高温環境にさらされる場合においてもガルバニック腐食を抑制して良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性をもたらすことができる。
条件（３）は、被覆層の厚さに関する。条件（１）、（２）、（４）、（５）との組み合わせにおいて条件（３）を満たす被覆層を含むことにより、本発明のワイヤは、ワイヤが細線である場合や、温度２００℃といった過酷な高温環境にさらされる場合においてもガルバニック腐食を抑制して良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性をもたらすことができる。
【0033】
条件（３）について、被覆層の厚さｄｔ（ワイヤの深さ方向の濃度プロファイルに基づく算出方法は後述する。）は、高温環境下における良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性を実現する観点から、２０ｎｍ以上であり、好ましくは２５ｎｍ以上、３０ｎｍ以上、３２ｎｍ以上、３４ｎｍ以上、３６ｎｍ以上又は３８ｎｍ以上、より好ましくは４０ｎｍ以上、４５ｎｍ以上、５０ｎｍ以上又は５５ｎｍ以上、さらに好ましくは６０ｎｍ以上、６５ｎｍ以上又は７０ｎｍ以上である。被覆層の厚さｄｔが２０ｎｍ未満であると、ワイヤが細線である場合や、温度２００℃といった過酷な高温環境にさらされる場合においてガルバニック腐食を抑制できず２ｎｄ接合部において十分な高温接合信頼性が得られない傾向にある。また、被覆層の厚さｄｔの上限は、高温環境下における良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性を実現する観点から、１８０ｎｍ以下であり、好ましくは１７０ｎｍ以下、１６０ｎｍ以下又は１５０ｎｍ以下、より好ましくは１４０ｎｍ以下、１３５ｎｍ以下又は１３０ｎｍ以下である。被覆層の厚さが１８０ｎｍ超であると、ワイヤが細線である場合や、温度２００℃といった過酷な高温環境にさらされる場合においてガルバニック腐食を抑制できず２ｎｄ接合部において十分な高温接合信頼性が得られない傾向にある。
【0034】
条件（１）における合計ＣＰｄ＋ＣＮｉの平均値、条件（２）における比ＣＰｄ／ＣＮｉの平均値、条件（３）における被覆層の厚さｄｔは、ワイヤの表面からＡｒスパッタリングにより深さ方向（ワイヤ中心への方向）に掘り下げていきながら、ＡＥＳにより組成分析を行うことにより確認・決定することができる。詳細には、１）ワイヤ表面の組成分析を行った後、２）Ａｒによるスパッタリングと３）スパッタリング後の表面の組成分析とを繰り返すことで、ワイヤの表面から深さ（中心）方向の各元素の濃度変化（所謂、深さ方向の濃度プロファイル）を取得し、該濃度プロファイルに基づき確認・決定することができる。本発明において、深さ方向の濃度プロファイルを取得するにあたって、深さの単位はＳｉＯ２換算とした。
【0035】
１）ワイヤ表面の組成分析や３）スパッタリング後の表面の組成分析を行うにあたり、測定面の位置及び寸法は、以下のとおり決定する。なお、以下において、測定面の幅とは、ワイヤ軸に垂直な方向（ワイヤの太さ方向、ワイヤ円周方向）における測定面の寸法をいい、測定面の長さとは、ワイヤ軸の方向（ワイヤの長さ方向、ワイヤ長手方向）における測定面の寸法をいう。図１を参照してさらに説明する。図１は、ワイヤ１の平面視概略図であり、ワイヤ軸の方向（ワイヤの長さ方向）が図１の垂直方向（上下方向）に、また、ワイヤ軸に垂直な方向（ワイヤの太さ方向）が図１の水平方向（左右方向）にそれぞれ対応するように示している。図１には、ワイヤ１との関係において測定面２を示すが、測定面２の幅は、ワイヤ軸に垂直な方向における測定面の寸法ｗａであり、測定面２の長さは、ワイヤ軸の方向における測定面の寸法ｌａである。なお、測定面についていう「測定面の幅」や「測定面の長さ」の意義は、後述する条件（５）におけるＥＢＳＤ法による分析についても同様である。
【0036】
ＡＥＳによる測定に際して、ワイヤ軸に垂直な方向におけるワイヤの幅の中心が測定面の幅の中心となるように位置決めし、かつ、測定面の幅がワイヤ直径の５％以上１５％以下となるように測定面を決定する。測定面の長さは、測定面の幅の５倍となるように設定する。図１において、ワイヤの幅は符号Ｗで示し、ワイヤの幅の中心を一点鎖線Ｘで示している。したがって、測定面２は、その幅の中心がワイヤの幅の中心である一点鎖線Ｘと一致するように位置決めし、かつ、測定面の幅ｗａがワイヤ直径（ワイヤの幅Ｗと同値）の５％以上１５％以下、すなわち０．０５Ｗ以上０．１５Ｗ以下となるように決定する。また、測定面の長さｌａは、ｌａ＝５ｗａの関係を満たす。測定面の位置及び寸法を上記のとおり決定することにより、ワイヤが細線である場合や、温度２００℃といった過酷な高温環境にさらされる場合においてもガルバニック腐食を抑制して良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性を実現するのに好適な、条件（１）～（３）の成否を精度良く測定することができる。
【0037】
一実施形態に係る本発明のワイヤについて求められた、深さ方向の濃度プロファイルについて、その傾向を以下に説明する。ワイヤの表面からごく浅い位置にかけて、Ａｕ濃度が低下すると共にＰｄとＮｉの濃度が上昇する傾向にある（Ａｕに関しては条件（４）と関連して後述する。）。深さ方向に進むと、一定の深さ位置までは、ＰｄとＮｉが所定の比率にて高濃度に共存する傾向にある。さらに深さ方向に進むと、ＰｄとＮｉの濃度が低下すると共にＣｕの濃度が上昇する傾向にある。
【0038】
このような深さ方向の濃度プロファイルにおいて、芯材であるＣｕの濃度ＣＣｕ（原子％）に着目して、Ｃｕ芯材と被覆層との境界を判定し、被覆層の厚さｄｔや被覆層に関する測定点を求めることができる。はじめに、Ｃｕ芯材と被覆層との境界を、ＣＣｕを基準に判定する。ＣＣｕが５０原子％の位置を境界と判定し、ＣＣｕが５０原子％以上の領域をＣｕ芯材、５０原子％未満の領域を被覆層とする。本発明においてＣｕ芯材と被覆層との境界は必ずしも結晶粒界である必要はない。そして、被覆層の厚さは、ワイヤ表面からワイヤ中心側に向けて濃度プロファイルを確認し、ワイヤ表面位置Ｚ０から、芯材であるＣｕの濃度ＣＣｕが５０原子％にはじめて達した深さ位置Ｚ１までの距離として求めることができる。ここで、ワイヤ表面位置Ｚ０から深さ位置Ｚ１までの測定点が、被覆層に関する測定点に該当する。本発明において、深さ方向の濃度プロファイルから被覆層の厚さを決定するにあたって、深さの単位はＳｉＯ２換算とした。また、ワイヤ長手方向に互いに１ｍｍ以上離間した複数箇所（ｎ≧３）の測定面について濃度プロファイルを取得し、その算術平均値を採用することが好適である。
【0039】
また、このような深さ方向の濃度プロファイルにおいて、Ｐｄの濃度ＣＰｄ（原子％）とＮｉの濃度ＣＮｉ（原子％）に着目して、被覆層の全測定点に関するＣＰｄとＣＮｉの合計値を算術平均することで該合計ＣＰｄ＋ＣＮｉの平均値を、また、被覆層の全測定点に関する比ＣＰｄ／ＣＮｉの値を算術平均することで比ＣＰｄ／ＣＮｉの平均値を求めることができる。
【0040】
条件（１）における合計ＣＰｄ＋ＣＮｉの平均値、条件（２）における比ＣＰｄ／ＣＮｉの平均値、条件（３）における被覆層の厚さｄｔは、後述の［オージェ電子分光法（ＡＥＳ）による被覆層の厚さ分析］欄に記載の条件にて測定した結果に基づくものである。
【0041】
－条件（４）－
条件（４）は、ワイヤの表面におけるＡｕの濃度ＣＡｕ（原子％）に関する。
条件（４）は、ワイヤの表面におけるＡｕの濃度ＣＡｕ（原子％）に関する。
【0042】
条件（１）～（３）、（５）との組み合わせにおいて、条件（４）を満たす被覆層を含むことにより、本発明のワイヤは、ワイヤが細線である場合や、温度２００℃といった過酷な高温環境にさらされる場合においてもガルバニック腐食を抑制して良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性をもたらすことができる。
【0043】
条件（４）について、高温環境下における良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性を実現する観点から、本発明のワイヤの表面におけるＡｕの濃度ＣＡｕは、１０原子％以上であり、好ましくは１５原子％以上、より好ましくは２０原子％以上、さらに好ましくは２５原子％以上、さらにより好ましくは３０原子％以上、３２原子％以上、３４原子％以上、３５原子％以上、３６原子％以上、３８原子％以上又は４０原子％以上である。該ＣＡｕが１０原子％未満であると、ワイヤが細線である場合や、温度２００℃といった過酷な高温環境にさらされる場合においてガルバニック腐食を抑制できず２ｎｄ接合部において十分な高温接合信頼性が得られない傾向にある。該ＣＡｕの上限は、高温環境下における良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性を実現する観点から、８５原子％以下であり、好ましくは８０原子％以下、７８原子％以下又は７６原子％以下、より好ましくは７５原子％以下、７４原子％以下、７２原子％以下又は７０原子％以下である。該ＣＡｕが８５原子％超であると、ワイヤが細線である場合や、温度２００℃といった過酷な高温環境にさらされる場合においてガルバニック腐食を抑制できず２ｎｄ接合部において十分な高温接合信頼性が得られない傾向にある。
【0044】
条件（４）におけるワイヤ表面のＡｕの濃度ＣＡｕは、ワイヤ表面を測定面として、オージェ電子分光法（ＡＥＳ）によりワイヤ表面の組成分析を行って求めることができる。ここで、表面におけるＡｕの濃度を求めるにあたり、炭素（Ｃ）、硫黄（Ｓ）、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）等ガス成分、非金属元素等は考慮しない。
【0045】
ワイヤ表面の組成分析は、深さ方向の濃度プロファイルを取得する方法に関連して説明した、１）ワイヤ表面の組成分析と同様の条件で実施することができる。すなわち、ワイヤ表面についてオージェ電子分光法（ＡＥＳ）により組成分析を行うにあたり、測定面の位置及び寸法は、以下のとおり決定する。
【0046】
ワイヤ軸に垂直な方向におけるワイヤの幅の中心が測定面の幅の中心となるように位置決めし、かつ、測定面の幅がワイヤ直径の５％以上１５％以下となるように測定面を決定する。測定面の長さは、測定面の幅の５倍となるように設定する。測定面の位置及び寸法を上記のとおり決定することにより、ワイヤが細線である場合や、温度２００℃といった過酷な高温環境にさらされる場合においてもガルバニック腐食を抑制して良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性を実現するのに好適な、ワイヤ表面におけるＡｕの濃度を精度良く測定することができる。また、ワイヤ長手方向に互いに１ｍｍ以上離間した複数箇所（ｎ≧３）の測定面について組成分析を行い、その算術平均値を採用することが好適である。
【0047】
上記の条件（４）におけるワイヤ表面のＡｕの濃度ＣＡｕは、後述の［オージェ電子分光法（ＡＥＳ）によるワイヤ表面の組成分析］欄に記載の条件にて測定した結果に基づくものである。
【0048】
－条件（５）－
条件（５）は、ワイヤの表面をＥＢＳＤ法により分析して得られる、結晶粒のワイヤ円周方向の平均サイズ（「結晶粒の幅」）に関する。
条件（５）は、ワイヤの表面をＥＢＳＤ法により分析して得られる、結晶粒のワイヤ円周方向の平均サイズ（「結晶粒の幅」）に関する。
【0049】
条件（１）～（４）との組み合わせにおいて、条件（５）を満たす被覆層を含むことにより、本発明のワイヤは、ワイヤが細線である場合や、温度２００℃といった過酷な高温環境にさらされる場合においてもガルバニック腐食を抑制して良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性をもたらすことができる。ワイヤ表面の結晶粒はワイヤ長手方向に伸長した組織を形成している。発明者らの研究により、結晶粒のワイヤ円周方向の平均サイズである結晶粒の幅を縮小することが２ｎｄ接合部の接合信頼性の改善に有効であることを見出した。比較として、ワイヤ長手方向の結晶粒の平均長さ、あるいは円相当で換算された結晶粒の平均粒径を制御することでは、２ｎｄ接合部の接合信頼性を改善することは困難であることを確認している。
【0050】
条件（５）について、高温環境下における良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性を実現する観点から、本発明のワイヤの表面をＥＢＳＤ法により分析して得られる、結晶粒の幅は、２００ｎｍ以下であり、好ましくは１８０ｎｍ以下、１６０ｎｍ以下又は１５０ｎｍ以下、より好ましくは１４０ｎｍ以下又は１３０ｎｍ以下、さらに好ましくは１２０ｎｍ以下、１１５ｎｍ以下又は１１０ｎｍ以下である。特に、該結晶粒の幅が１４０ｎｍ以下であると、高温環境下においていっそう良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性を実現し易く好適であり、中でも、該結晶粒の幅が１２０ｎｍ以下であると、ワイヤが細線である場合や、温度２００℃といった過酷な高温環境にさらされる場合においても一際優れた２ｎｄ接合部の接合信頼性を実現し易いことを本発明者らは確認している。
【0051】
先述のとおり、従来の信頼性評価条件である１７５℃の高温加熱では問題が生じないワイヤでも、２００℃の高温加熱では問題が生じることが多いことを本発明者らは確認している。これに対し、上記の条件（１）～（４）との組み合わせにおいて、結晶粒の幅を一定範囲に小さくして条件（５）を満たすようにしたことにより、２００℃の過酷な高温環境にさらされる場合においてもガルバニック腐食を抑制して良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性をもたらすことができるという格別優れた効果を達成できることを見出したものである。
【0052】
斯かる効果が奏される理由に関しては定かではないが、条件（１）～（４）を満たすような、表面にＡｕを含有すると共にＰｄとＮｉを所定比率にて主成分として含有する被覆層を含むＣｕ系ボンディングワイヤにおいて、ワイヤ表面の結晶粒の幅が一定値以下である場合には、２ｎｄ接合時の被覆層の破損が抑制されるなどして高温環境下でもガルバニック腐食の発生を顕著に抑制し得るものと考えられる。ＰｄとＮｉを含有する合金（以下、「Ｐｄ－Ｎｉ含有合金」ともいう。）がもたらす、ガルバニック腐食、耐水性などに関連する２ｎｄ接合信頼性を向上する作用に対して、Ｐｄ-Ｎｉ含有合金の結晶粒の幅を一定範囲に低減することが有効である。この点、Ｐｄのみ含有する被覆層の場合は、結晶粒の幅を一定範囲に低減しても２ｎｄ接合部の接合信頼性は改善されないことを確認しており、結晶粒の幅を一定範囲に低減する場合に奏される上記の効果は、Ｐｄ－Ｎｉ含有合金において特異的に発現するものであることを明らかにしている。
【0053】
該結晶粒の幅の下限は、高温環境下における良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性を実現する観点、１ｓｔ接合部における良好な圧着形状を実現する観点から、３５ｎｍ以上であり、好ましくは４０ｎｍ以上、４２ｎｍ以上又は４４ｎｍ以上、より好ましくは４５ｎｍ以上、４６ｎｍ以上又は４８ｎｍ以上、さらに好ましくは５０ｎｍ以上、５２ｎｍ以上、５４ｎｍ以上又は５５ｎｍ以上である。該結晶粒の幅が３５ｎｍ未満であると、高温環境下における２ｎｄ接合部の接合信頼性が悪化する傾向にある。また、該結晶粒の幅が３５ｎｍ未満であると、１ｓｔ接合における圧着形状も悪化し易いことを確認している。
【0054】
条件（５）におけるワイヤ表面の結晶粒の幅は、ワイヤの表面を後方散乱電子線回折（ＥＢＳＤ：Electron Backscattered Diffraction）法により分析して得られる。ＥＢＳＤ法に用いる装置は、走査型電子顕微鏡とそれに備え付けた検出器によって構成される。ＥＢＳＤ法は、試料に電子線を照射したときに発生する反射電子の回折パターンを検出器上に投影し、その回折パターンを解析することによって、各測定点の結晶方位を決定する手法である。ＥＢＳＤ法によって得られたデータの解析には、ＥＢＳＤ測定装置に付属の解析ソフト（株式会社ＴＳＬソリューションズ製 ＯＩＭ ａｎａｌｙｓｉｓ等）を用いることができる。
【0055】
ＥＢＳＤ法によりワイヤ表面の結晶粒の幅を測定するにあたり、測定面の位置及び寸法は、以下のとおり決定する。
【0056】
まず、測定に供するボンディングワイヤを試料ホルダーに直線状に固定する。次いで、ワイヤ軸に垂直な方向におけるワイヤの幅の中心が測定面の幅の中心となるように位置決めし、かつ、測定面の幅がワイヤ直径の２０％以上４０％以下となるように測定面を決定する。測定面の位置及び寸法を上記のとおり決定することにより、ワイヤ表面の曲率の影響を抑えることができ、ワイヤが細線である場合や、温度２００℃といった過酷な高温環境にさらされる場合においてもガルバニック腐食を抑制して良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性を実現するのに好適な、ワイヤ表面の結晶粒の幅を精度良く測定・算出することができる。なお、測定面の長さは、測定面の幅の２～５倍となるように設定すればよい。測定倍率は５千倍から２万倍の範囲、測定点間隔は０．０２～０．０５μｍの範囲で測定することが好適である。
【0057】
図１を参照してさらに説明する。先述のとおり、図１において、ワイヤの幅は符号Ｗで示し、ワイヤの幅の中心を一点鎖線Ｘで示している。したがって、測定面２は、その幅の中心がワイヤの幅の中心である一点鎖線Ｘと一致するように位置決めし、かつ、測定面の幅ｗａがワイヤ直径（ワイヤの幅Ｗと同値）の２０％以上４０％以下、すなわち０．２Ｗ以上０．４Ｗ以下となるように決定する。また、測定面の長さｌａは、２ｗａ≦ｌａ≦５ｗａの関係を満たす。測定面の位置及び寸法を上記のとおり決定することにより、ワイヤ表面の曲率の影響を抑えることができ、ワイヤが細線である場合や、温度２００℃といった過酷な高温環境にさらされる場合においてもガルバニック腐食を抑制して良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性を実現するのに好適な、ワイヤ表面の結晶粒の幅を精度良く測定・算出することができる。
【0058】
ＥＢＳＤ法によりワイヤ表面の結晶粒の幅を測定するにあたっては、ワイヤ表面の汚れ、付着物、凹凸、キズなどの影響を回避するため、測定面内で、ある信頼度を基準に同定できた結晶方位のみを採用し、結晶方位が測定できない部位、あるいは測定できても方位解析の信頼度が低い部位等は除外して計算することが好ましい。例えば、解析ソフトとしてＴＳＬソリューションズ社製ＯＩＭ ａｎａｌｙｓｉｓを用いる場合、ＣＩ値（信頼性指数、Confidence Index）が０．１未満である測定点を除いて解析することが好適である。なお、除外されるデータが例えば全体の３割を超えるような場合は、測定対象に何某かの汚染があった可能性が高いため、測定試料の準備から再度実施することが望ましい。ここでの「ワイヤ表面の結晶粒」とは、ワイヤ表面に露出している結晶粒だけでなく、ＥＢＳＤ測定で結晶粒として認識される結晶粒を総称している。
【0059】
また、ＥＢＳＤ法によりワイヤ表面の結晶粒の幅を測定するにあたっては、隣接する測定点間の方位差が５度以上である境界を結晶粒界とみなして、結晶粒の幅を求めることが好適である。解析ソフトによるワイヤ表面の結晶粒の幅の算出は、一般に、（ｉ）測定面の幅方向（ワイヤ円周方向）にラインを引き、そのライン上における結晶粒界の間隔から各結晶粒のワイヤ円周方向のサイズを求め、（ｉｉ）各結晶粒のワイヤ円周方向のサイズを算術平均して結晶粒のワイヤ円周方向の平均サイズを算出することにより行われる。これを、ワイヤ長手方向に互いに離間した複数のライン（Ｎ数は好ましくは１０以上、より好ましくは２０以上）について実施し、その平均値を結晶粒の幅として採用する。
【0060】
条件（５）におけるワイヤ表面の結晶粒の幅は、後述の［後方散乱電子線回折（ＥＢＳＤ）法によるワイヤ表面の結晶解析］欄に記載の条件にて測定した結果に基づくものである。
【0061】
被覆層は、例えば、後述の第１添加元素、第２添加元素、第３添加元素から選択される１種以上のドーパントを含有してよい。これらドーパントの好適な含有量は後述のとおりである。
【0062】
一実施形態において、被覆層は、Ｐｄ、Ｎｉ及びＡｕと、不可避不純物からなる。他の一実施形態において、被覆層は、Ｐｄ、Ｎｉ及びＡｕと、後述の第１添加元素、第２添加元素、第３添加元素から選択される１種以上の元素と、不可避不純物とからなる。なお、被覆層についていう用語「不可避不純物」には、先述のＣｕ芯材を構成する元素も包含される。
【0063】
本発明のワイヤは、Ｂ、Ｐ、Ｉｎ及びＭｇからなる群から選択される１種以上の元素（「第１添加元素」）をさらに含有してよい。本発明のワイヤが第１添加元素を含有する場合、ワイヤ全体に対する第１添加元素の総計濃度は１質量ｐｐｍ以上であることが好ましい。これにより、より良好な１ｓｔ接合部の圧着形状をもたらすボンディングワイヤを実現することができる。ワイヤ全体に対する第１添加元素の総計濃度は２質量ｐｐｍ以上であることがより好ましく、３質量ｐｐｍ以上、５質量ｐｐｍ以上、８質量ｐｐｍ以上、１０質量ｐｐｍ以上、１５質量ｐｐｍ以上又は２０質量ｐｐｍ以上であることがさらに好ましい。ワイヤの硬質化を抑え１ｓｔ接合時のチップ損傷を低減する観点から、第１添加元素の総計濃度は１００質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、９０質量ｐｐｍ以下、８０質量ｐｐｍ以下、７０質量ｐｐｍ以下、６０質量ｐｐｍ以下又は５０質量ｐｐｍ以下であることがより好ましい。したがって好適な一実施形態において、本発明のワイヤは、第１添加元素を含み、ワイヤ全体に対する第１添加元素の総計濃度が１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下である。
【0064】
本発明のワイヤが第１添加元素を含有する場合、第１添加元素は、Ｃｕ芯材及び被覆層のいずれか一方に含有されていてもよく、その両方に含有されていてもよい。よりいっそう良好な１ｓｔ接合部の圧着形状をもたらすボンディングワイヤを実現する観点から、第１添加元素は、Ｃｕ芯材中に含有されていることが好適である。
【0065】
本発明のワイヤは、Ｓｅ、Ｔｅ、Ａｓ及びＳｂからなる群から選択される１種以上の元素（「第２添加元素」）をさらに含有してよい。本発明のワイヤが第２添加元素を含有する場合、ワイヤ全体に対する第２添加元素の総計濃度は１質量ｐｐｍ以上であることが好ましい。これにより、高温高湿環境下での１ｓｔ接合部の接合信頼性を改善することができる。ワイヤ全体に対する第２添加元素の総計濃度は２質量ｐｐｍ以上であることがより好ましく、３質量ｐｐｍ以上、５質量ｐｐｍ以上、８質量ｐｐｍ以上、１０質量ｐｐｍ以上、１５質量ｐｐｍ以上又は２０質量ｐｐｍ以上であることがさらに好ましい。良好な１ｓｔ接合部の圧着形状を実現する観点から、第２添加元素の総計濃度は１００質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、９０質量ｐｐｍ以下、８０質量ｐｐｍ以下、７０質量ｐｐｍ以下、６０質量ｐｐｍ以下又は５０質量ｐｐｍ以下であることがより好ましい。したがって好適な一実施形態において、本発明のワイヤは、第２添加元素を含み、ワイヤ全体に対する第２添加元素の総計濃度が１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下である。
【0066】
本発明のワイヤが第２添加元素を含有する場合、第２添加元素は、Ｃｕ芯材及び被覆層のいずれか一方に含有されていてもよく、その両方に含有されていてもよい。よりいっそう良好な高温高湿環境下での１ｓｔ接合部の接合信頼性をもたらすボンディングワイヤを実現する観点から、第２添加元素は、被覆層中に含有されていることが好適である。
【0067】
本発明のワイヤは、Ｇａ、Ｇｅ及びＡｇからなる群から選択される１種以上の元素（「第３添加元素」）をさらに含有してよい。本発明のワイヤが第３添加元素を含有する場合、ワイヤ全体に対する第３添加元素の総計濃度は０．０１１質量％以上であることが好ましい。これにより、高温環境下での１ｓｔ接合部の接合信頼性を改善することができる。ワイヤ全体に対する第３添加元素の総計濃度は０．０１５質量％以上であることがより好ましく、０．０２質量％以上、０．０２５質量％以上、０．０３質量％以上、０．０３１質量％以上、０．０３５質量％以上、０．０４質量％以上、０．０５質量％以上、０．０７質量％以上、０．０９質量％以上、０．１質量％以上、０．１２質量％以上、０．１４質量％以上、０．１５質量％以上又は０．２質量％以上であることがさらに好ましい。良好な１ｓｔ接合部の圧着形状を実現する観点、良好な２ｎｄ接合部における接合性を実現する観点から、第３添加元素の総計濃度は１．５質量％以下であることが好ましく、１．４質量％以下、１．３質量％以下又は１．２質量％以下であることがより好ましい。したがって好適な一実施形態において、本発明のワイヤは、第３添加元素を含み、ワイヤ全体に対する第３添加元素の総計濃度が０．０１１質量％以上１．５質量％以下である。
【0068】
本発明のワイヤが第３添加元素を含有する場合、第３添加元素は、Ｃｕ芯材及び被覆層のいずれか一方に含有されていてもよく、その両方に含有されていてもよい。
【0069】
ワイヤ中の第１添加元素、第２添加元素、第３添加元素の含有量は、後述の［元素含有量の測定］に記載の方法により測定することができる。
【0070】
＜その他の好適条件＞
以下、本発明のワイヤがさらに満たすことが好適な条件について説明する。
以下、本発明のワイヤがさらに満たすことが好適な条件について説明する。
【0071】
本発明のワイヤは、上記の条件（１）～（５）に加えて、以下の（６）及び（７）から選択される一以上の条件をさらに満たすことが好ましい。
（６）ＡＥＳにより測定して得られた該ワイヤの深さ方向の濃度プロファイルにおいて、Ａｕの濃度ＣＡｕが１０原子％以上である領域の厚さｄａが０．５ｎｍ以上２５ｎｍ以下
（７）ワイヤの表面の結晶方位をＥＢＳＤ法により測定した結果において、ワイヤ長手方向の結晶方位のうち、ワイヤ長手方向に対して角度差が１５度以下である＜１１１＞結晶方位の割合が３０％以上９５％以下
（６）ＡＥＳにより測定して得られた該ワイヤの深さ方向の濃度プロファイルにおいて、Ａｕの濃度ＣＡｕが１０原子％以上である領域の厚さｄａが０．５ｎｍ以上２５ｎｍ以下
（７）ワイヤの表面の結晶方位をＥＢＳＤ法により測定した結果において、ワイヤ長手方向の結晶方位のうち、ワイヤ長手方向に対して角度差が１５度以下である＜１１１＞結晶方位の割合が３０％以上９５％以下
【0072】
－条件（６）－
条件（６）は、ワイヤの深さ方向の濃度プロファイルにおける、Ａｕの濃度ＣＡｕが１０原子％以上である領域の厚さｄａに関する。
条件（６）は、ワイヤの深さ方向の濃度プロファイルにおける、Ａｕの濃度ＣＡｕが１０原子％以上である領域の厚さｄａに関する。
【0073】
条件（１）～（５）に加えて、条件（６）を満たす被覆層を含むことにより、２ｎｄ接合をより低温（例えば１７５℃）で行う場合であっても、良好な２ｎｄ接合部の初期接合性（以下、「２ｎｄ接合性」ともいう。）を実現することができる。さらに、斯かる低温接合時にあっても、温度２００℃といった過酷な高温環境において良好な接合信頼性をもたらす２ｎｄ接合部を実現することができる。
【0074】
条件（６）について、低温接続時における良好な２ｎｄ接合性を実現する観点、低温接続時にあっても過酷な高温環境において良好な接合信頼性をもたらす２ｎｄ接合部を実現する観点から、ワイヤの深さ方向の濃度プロファイルにおける、Ａｕの濃度ＣＡｕが１０原子％以上である領域の厚さｄａは、好ましくは０．５ｎｍ以上、より好ましくは１ｎｍ以上、２ｎｍ以上又は３ｎｍ以上、さらに好ましくは４ｎｍ以上、５ｎｍ以上又は６ｎｍ以上であり、その上限は、好ましくは２５ｎｍ以下、２０ｎｍ以下、１５ｎｍ以下又は１４ｎｍ以下、より好ましくは１２ｎｍ以下である。特に、該領域の厚さｄａが４～１２ｎｍの範囲にあると、接合温度が１７５℃と低い場合であっても、良好な２ｎｄ接合性を実現し易く、また、その場合に過酷な高温環境において良好な接合信頼性をもたらす２ｎｄ接合部を実現し易いため好適である。
【0075】
Ａｕの濃度ＣＡｕが１０原子％以上である領域の厚さｄａは、ワイヤの深さ方向の濃度プロファイルにおいて、ワイヤ表面からワイヤ中心側に向けて濃度プロファイルを確認し、ワイヤ表面位置Ｚ０から、Ａｕの濃度が１０原子％未満にはじめて低下した深さ位置Ｚ２までの距離として求めることができる。また、先述の条件（１）～（３）と同様、ワイヤ長手方向に互いに１ｍｍ以上離間した複数箇所（ｎ≧３）の測定面について深さ方向の濃度プロファイルを取得し、その算術平均値を採用することが好適である。
【0076】
条件（６）におけるＡｕの濃度ＣＡｕが１０原子％以上である領域の厚さｄａは、後述の［オージェ電子分光法（ＡＥＳ）による被覆層の厚さ分析］欄に記載の条件にて測定した結果に基づくものである。
【0077】
－条件（７）－
条件（７）は、ワイヤの表面の結晶方位をＥＢＳＤ法により測定した結果において、ワイヤ長手方向の結晶方位のうち、ワイヤ長手方向に対して角度差が１５度以下である＜１１１＞結晶方位の割合（以下、単に「ワイヤ表面の＜１１１＞結晶方位の割合」ともいう。）に関する。
条件（７）は、ワイヤの表面の結晶方位をＥＢＳＤ法により測定した結果において、ワイヤ長手方向の結晶方位のうち、ワイヤ長手方向に対して角度差が１５度以下である＜１１１＞結晶方位の割合（以下、単に「ワイヤ表面の＜１１１＞結晶方位の割合」ともいう。）に関する。
【0078】
先述のとおり、ボンディングワイヤによる接続プロセスは、半導体チップ上の電極に１ｓｔ接合し、次にループを形成した後、リードフレームや基板上の外部電極にワイヤ部を２ｎｄ接合することで完了する。条件（１）～（５）に加えて、条件（７）を満たす被覆層を含むことにより、所望するループ形状を安定して形成することができるボンディングワイヤを実現することができる。
【0079】
条件（７）について、良好なループ形状安定性を呈するワイヤを実現する観点から、ワイヤ表面の＜１１１＞結晶方位の割合は、好ましくは３０％以上、より好ましくは３５％以上、さらに好ましくは４０％以上、４５％以上、５０％以上、５５％以上又は６０％であり、その上限は、好ましくは９５％以下、より好ましくは９０％以下、さらに好ましくは８５％以下、８４％以下、８２％以下又は８０％以下である。特にワイヤ表面の＜１１１＞結晶方位の割合が４０％以上８５％以下の範囲にあると、格別良好なループ形状安定性を呈するボンディングワイヤを実現することができる。
【0080】
ワイヤ表面の＜１１１＞結晶方位の割合は、ワイヤの表面の結晶方位をＥＢＳＤ法により測定して得られる。ＥＢＳＤ法に用いる装置や解析ソフトは、上記の条件（５）に関連して説明したとおりであり、ワイヤの表面を測定面とすることや、該測定面の位置及び寸法もまた先述のとおりである。さらに、解析に際して、測定面内で、ある信頼度を基準に同定できた結晶方位のみを採用し、結晶方位が測定できない部位、あるいは測定できても方位解析の信頼度が低い部位等は除外して計算することもまた、上記の条件（５）に関連して説明したとおりである。本発明において、ワイヤ表面の＜１１１＞結晶方位の割合は、ワイヤ長手方向に互いに１ｍｍ以上離間した複数箇所（ｎ≧３）の測定面について測定を行い、その算術平均値を採用することが好適である。
【0081】
ワイヤ表面の＜１１１＞結晶方位の割合は、被覆層中のＰｄとＮｉの濃度比、伸線の加工度、加熱条件等を調整することにより、所期の範囲となる傾向にある。ワイヤ表面の＜１１１＞結晶方位の比率を高める条件について、例えば被覆層中のＰｄ／Ｎｉ濃度比を低減すること、加工率を高めること、加熱温度の低温化、短時間化などで調整することが可能である。
【0082】
条件（７）におけるワイヤ表面の＜１１１＞結晶方位の割合は、後述の［後方散乱電子線回折（ＥＢＳＤ）法によるワイヤ表面の結晶解析］欄に記載の条件にて測定した結果に基づくものである。
【0083】
本発明のワイヤの直径は、特に限定されず具体的な目的に応じて適宜決定してよい。該直径の下限は、例えば１５μｍ以上、１６μｍ以上などとしてよく、該直径の上限は、例えば８０μｍ以下、７０μｍ以下又は５０μｍ以下などとし得る。先述のとおり、特定の条件（１）～（５）を全て満たす本発明のワイヤは、細線である場合にも、過酷な高温環境においてガルバニック腐食を抑制して良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性をもたらす。斯かる本発明の効果をより享受し得る観点から、本発明のワイヤの直径は、例えば、２０μｍ以下、１８μｍ以下などであってもよい。
【0084】
＜ワイヤの製造方法＞
本発明の半導体装置用ボンディングワイヤの製造方法の一例について説明する。
本発明の半導体装置用ボンディングワイヤの製造方法の一例について説明する。
【0085】
まず、高純度（４Ｎ～６Ｎ；９９．９９～９９．９９９９質量％以上）の原料銅を連続鋳造により大径（直径約３～７ｍｍ）に加工し、インゴットを得る。
【0086】
上述の第１添加元素、第２添加元素、第３添加元素等のドーパントを添加する場合、その添加方法としては、例えば、Ｃｕ芯材中に含有させる方法、被覆層中に含有させる方法、Ｃｕ芯材の表面に被着させる方法、及び、被覆層の表面に被着させる方法が挙げられ、これらの方法を複数組み合わせてもよい。何れの添加方法を採用しても、本発明の効果を発揮することができる。ドーパントをＣｕ芯材中に含有させる方法では、ドーパントを必要な濃度含有した銅合金を原料として用い、Ｃｕ芯材を製造すればよい。原材料であるＣｕにドーパントを添加して斯かる銅合金を得る場合、Ｃｕに、高純度のドーパント成分を直接添加してもよく、ドーパント成分を１％程度含有する母合金を利用してもよい。ドーパントを被覆層中に含有させる方法では、被覆層を形成する際のＰｄ、Ｎｉ、Ａｕのめっき浴等（湿式めっきの場合）やターゲット材（乾式めっきの場合）中にドーパントを含有させればよい。Ｃｕ芯材の表面に被着させる方法や被覆層の表面に被着させる方法では、Ｃｕ芯材の表面あるいは被覆層の表面を被着面として、（１）水溶液の塗布⇒乾燥⇒熱処理、（２）めっき法（湿式）、（３）蒸着法（乾式）、から選択される１以上の被着処理を実施すればよい。
【0087】
大径のインゴットを鍛造、圧延、伸線を行って直径約０．７～２．０ｍｍのＣｕ又はＣｕ合金からなるワイヤ（以下、「中間ワイヤ」ともいう。）を作製する。
【0088】
Ｃｕ芯材の表面に被覆層を形成する手法としては、電解めっき、無電解めっき、蒸着法等が利用できるが、膜厚を安定的に制御できる電解めっきを利用するのが工業的には好ましい。例えば、大径のインゴットの表面に被覆層を形成してもよく、中間ワイヤの表面に被覆層を形成してよく、あるいは、中間ワイヤを伸線してさらに細線化した後（例えば最終的なＣｕ芯材の直径まで伸線した後）に、該Ｃｕ芯材表面に被覆層を形成してよい。中でも、上記の条件（５）におけるワイヤ表面の結晶粒の幅を所期の範囲に調整し易いため、被覆層は、Ｃｕ芯材が最終線径の５０倍～５００倍の大径の段階で形成することが好ましく、大径のインゴットの表面に被覆層を形成することが好適である。Ｃｕ芯材が大径の段階で被覆層を形成することにより、その後の伸線加工等において被覆層の加工度を高めることができ、最終線径で結晶粒を微細化し易いためである。
【0089】
被覆層は、例えば、Ｃｕ芯材の表面にＰｄとＮｉを所定比率で含有するＰｄＮｉ合金層を設けることにより形成してよく、Ｃｕ芯材との密着性に優れる被覆層を形成する観点から、Ｃｕ芯材の表面に導電性金属のストライクめっきを施した後で、ＰｄとＮｉを所定比率で含有するＰｄＮｉ合金層を設けることにより形成してもよい。また、ＰｄとＮｉを所定比率で含有するＰｄＮｉ合金層を形成した後、Ｐｄ及びＮｉの１種以上を含む層（例えば、Ｐｄ層、Ｎｉ層、ＰｄＮｉ合金層）をさらに設けてもよい。先述のとおり、本発明のワイヤは、表面にＡｕを含有する被覆層を含む。斯かる被覆層は、上述したものと同様の手法により、ＰｄＮｉ合金層の表面（形成する場合にはＰｄ及びＮｉの１種以上を含む層の表面）にＡｕ層を設けることにより形成してよい。
【0090】
伸線加工は、ダイヤモンドコーティングされたダイスを複数個セットできる連続伸線装置を用いて実施することができる。必要に応じて、伸線加工の途中段階で熱処理を施してもよい。熱処理によりワイヤ表面のＡｕ層と下層のＰｄＮｉ合金層（設ける場合にはＰｄ層、Ｎｉ層、ＰｄＮｉ合金層）との間で構成元素を互いに拡散させて、上記の条件（４）を満たすように、ワイヤの表面にＡｕを含む領域（例えば、ＡｕとＰｄとＮｉを含む合金領域）を形成して、ワイヤ表面におけるＡｕの濃度を調整することができる。その方法としては一定の炉内温度で電気炉中、ワイヤを一定の速度の下で連続的に掃引することで合金化を促す方法が、確実に合金の組成と厚みを制御できるので好ましい。なお、被覆層の表面にＡｕ層を設けた後に熱処理によってＡｕを含む領域を形成する方法に代えて、最初からＡｕとＰｄ、Ｎｉの１種以上とを含有する合金領域を被着する方法を採用してもよい。
【0091】
以下、Ｃｕ芯材の表面に電解めっきにより被覆層を形成する実施形態について、上記の条件（５）におけるワイヤ表面の結晶粒の幅を所期の範囲に調整する観点から好適な態様について例示する。
【0092】
斯かる好適な態様では、電解めっき、伸線加工、熱処理の諸条件を制御して、ワイヤ表面の結晶粒の幅を所期の範囲に調整する。
【0093】
まず電解めっき工程において、Ｐｄ、Ｎｉの核生成を誘発して結晶粒の成長を抑えるために、めっき浴の温度は好ましくは６０℃以下、より好ましくは５０℃以下の低温とする。めっき浴の温度の下限は、円滑に電解めっきを実施し得る限りにおいて特に限定されず、例えば、１０℃以上、１５℃以上、２０℃以上などとし得る。電解めっき工程においてはまた、Ｐｄ、Ｎｉの核生成を誘発して結晶粒の成長を抑えるために、めっき液を攪拌して液流れ状態にてめっき処理を実施することが好適である。したがって好適な一実施形態において、電解めっき工程では、液流れ状態にある１０～６０℃（より好ましくは１０～５０℃）のめっき浴にてめっき処理を実施する。
【0094】
また伸線加工と熱処理について、ワイヤの直径が最終線径の５～５０倍の範囲にある伸線加工途中において中間熱処理を実施することが好適である。適度な中間熱処理を実施することにより、被覆層内部の加工歪みを調整して、最終線径での結晶粒のサイズを調整し易いためである。
【0095】
特に好適な一実施形態において、Ｃｕ芯材が最終線径の５０倍～５００倍の大径の段階で、液流れ状態にある１０～６０℃のめっき浴にて電解めっき処理して該Ｃｕ芯材の表面に被覆層を形成する。さらに、該ワイヤを伸線加工して、その直径が最終線径の５～５０倍の範囲にある伸線加工途中において中間熱処理を行うことが好適である。
【0096】
本発明のワイヤは、該ワイヤが細線である場合や、温度２００℃といった過酷な高温環境にさらされる場合においてもガルバニック腐食を抑制して良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性をもたらすことができる。したがって本発明のボンディングワイヤは、特に車載用デバイスやパワーデバイス用のボンディングワイヤとして好適に使用することができる。
【0097】
［半導体装置の製造方法］
本発明の半導体装置用ボンディングワイヤを用いて、半導体チップ上の電極と、リードフレームや回路基板上の電極とを接続することによって、半導体装置を製造することができる。
本発明の半導体装置用ボンディングワイヤを用いて、半導体チップ上の電極と、リードフレームや回路基板上の電極とを接続することによって、半導体装置を製造することができる。
【0098】
一実施形態において、本発明の半導体装置は、回路基板、半導体チップ、及び回路基板と半導体チップとを導通させるためのボンディングワイヤを含み、該ボンディングワイヤが本発明のワイヤであることを特徴とする。
【0099】
本発明の半導体装置において、回路基板及び半導体チップは特に限定されず、半導体装置を構成するために使用し得る公知の回路基板及び半導体チップを用いてよい。あるいはまた、回路基板に代えてリードフレームを用いてもよい。例えば、特開２０２０－１５０１１６号公報に記載される半導体装置のように、リードフレームと、該リードフレームに実装された半導体チップとを含む半導体装置の構成としてよい。
【0100】
半導体装置としては、電気製品（例えば、コンピューター、携帯電話、デジタルカメラ、テレビ、エアコン、太陽光発電システム等）及び乗物（例えば、自動二輪車、自動車、電車、船舶及び航空機等）等に供される各種半導体装置が挙げられる。
【実施例0101】
以下、本発明について、実施例を示して具体的に説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施例に限定されるものではない。
【0102】
（サンプル）
まずサンプルの作製方法について説明する。Ｃｕ芯材の原材料となるＣｕは、純度が９９．９９質量％以上（４Ｎ）で残部が不可避不純物から構成されるものを用いた。また、第１添加元素、第２添加元素、第３添加元素を添加する場合、これらは純度が９９質量％以上で残部が不可避不純物から構成されるもの、あるいはＣｕにこれら添加元素が高濃度で配合された母合金を用いた。
まずサンプルの作製方法について説明する。Ｃｕ芯材の原材料となるＣｕは、純度が９９．９９質量％以上（４Ｎ）で残部が不可避不純物から構成されるものを用いた。また、第１添加元素、第２添加元素、第３添加元素を添加する場合、これらは純度が９９質量％以上で残部が不可避不純物から構成されるもの、あるいはＣｕにこれら添加元素が高濃度で配合された母合金を用いた。
【0103】
芯材のＣｕ合金は、まず、黒鉛るつぼに原料を装填し、高周波炉を用いて、Ｎ２ガスやＡｒガス等の不活性雰囲気で１０９０～１５００℃まで加熱して溶解した後、連続鋳造により直径４～７ｍｍのインゴットを製造した。次に、得られたインゴットに対して、電解めっき法により被覆層を形成した。被覆層の形成は、インゴット表面の酸化膜を除去するために、塩酸または硫酸による酸洗処理を行った後、ＰｄとＮｉを所定比率にて含有するＰｄＮｉ合金のめっき液を使用して、該インゴットの表面全体を覆うようにＰｄとＮｉを所定比率にて含有するＰｄＮｉ合金層を形成し、さらに該ＰｄＮｉ合金層の上にＡｕ層を設けた。ここで、電解めっき法によるＰｄＮｉ合金層、Ａｕ層の形成は、めっき浴温度を２０～４０℃とし、めっき液を攪拌して液流れ状態にて実施した。
【0104】
その後、引抜加工、伸線加工等を行い、最終線径まで加工した。ワイヤ表面近傍の結晶粒の幅を制御すべく、必要に応じて、加工の途中において、中間熱処理を１～２回行った。中間熱処理の条件は、ワイヤ直径が０．１～０．３ｍｍにおいて熱処理温度を２００～６００℃とし、熱処理時間は１～６秒間とした。また中間熱処理を行う場合、ワイヤを連続的に掃引し、Ｎ２ガスもしくはＡｒガスを流しながら行った。最終線径まで加工後、ワイヤを連続的に掃引し、Ｎ２もしくはＡｒガスを流しながら調質熱処理を行った。調質熱処理の熱処理温度は２００～６００℃とし、ワイヤの送り速度は２０～２００ｍ／分、熱処理時間は０．２～０．８秒間とした。被覆層が薄い場合または結晶粒の幅を小さくする場合には熱処理温度を低め、あるいはワイヤの送り速度を速めに設定し、被覆層が厚い場合または結晶粒の幅を大きくする場合には熱処理温度を高め、あるいはワイヤの送り速度を遅めに設定した。
【0105】
（試験・評価方法）
以下、試験・評価方法について説明する。
以下、試験・評価方法について説明する。
【0106】
［オージェ電子分光法（ＡＥＳ）によるワイヤ表面の組成分析］
ワイヤ表面におけるＡｕの濃度ＣＡｕは、ワイヤ表面を測定面として、以下のとおりオージェ電子分光法（ＡＥＳ）により測定して求めた。
まず測定に供するボンディングワイヤを試料ホルダーに直線状に固定した。次いで、ワイヤ軸に垂直な方向におけるワイヤの幅の中心が測定面の幅の中心となるように位置決めし、かつ、測定面の幅がワイヤ直径の５％以上１５％以下となるように測定面を決定した。測定面の長さは測定面の幅の５倍とした。そして、ＡＥＳ装置（アルバック・ファイ製ＰＨＩ－７００）を用いて、加速電圧１０ｋＶの条件にてワイヤ表面の組成分析を行い、表面Ａｕ濃度（原子％）を求めた。
なお、ＡＥＳによる組成分析は、ワイヤ長手方向に互いに１ｍｍ以上離間した３箇所の測定面について実施し、その算術平均値を採用した。表面におけるＡｕの濃度を求めるにあたり、炭素（Ｃ）、硫黄（Ｓ）、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）等ガス成分、非金属元素等は考慮しなかった。
ワイヤ表面におけるＡｕの濃度ＣＡｕは、ワイヤ表面を測定面として、以下のとおりオージェ電子分光法（ＡＥＳ）により測定して求めた。
まず測定に供するボンディングワイヤを試料ホルダーに直線状に固定した。次いで、ワイヤ軸に垂直な方向におけるワイヤの幅の中心が測定面の幅の中心となるように位置決めし、かつ、測定面の幅がワイヤ直径の５％以上１５％以下となるように測定面を決定した。測定面の長さは測定面の幅の５倍とした。そして、ＡＥＳ装置（アルバック・ファイ製ＰＨＩ－７００）を用いて、加速電圧１０ｋＶの条件にてワイヤ表面の組成分析を行い、表面Ａｕ濃度（原子％）を求めた。
なお、ＡＥＳによる組成分析は、ワイヤ長手方向に互いに１ｍｍ以上離間した３箇所の測定面について実施し、その算術平均値を採用した。表面におけるＡｕの濃度を求めるにあたり、炭素（Ｃ）、硫黄（Ｓ）、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）等ガス成分、非金属元素等は考慮しなかった。
【0107】
［オージェ電子分光法（ＡＥＳ）による被覆層の厚さ分析］
被覆層の厚さ分析にはＡＥＳによる深さ分析を用いた。ＡＥＳによる深さ分析とは組成分析とスパッタリングを交互に行うことで深さ方向の組成の変化を分析するものであり、ワイヤ表面から深さ（中心）方向の各元素の濃度変化（所謂、深さ方向の濃度プロファイル）を得ることができる。
具体的には、ＡＥＳにより、１）ワイヤ表面の組成分析を行った後、さらに２）Ａｒによるスパッタリングと３）スパッタリング後の表面の組成分析とを繰り返すことで深さ方向の濃度プロファイルを取得した。２）のスパッタリングは、Ａｒ＋イオン、加速電圧２ｋＶにて行った。また、１）、３）の表面の組成分析において、測定面の寸法やＡＥＳによる組成分析の条件は、上記［オージェ電子分光法（ＡＥＳ）によるワイヤ表面の組成分析］欄で説明したものと同じとした。ＡＥＳにより、深さ方向の濃度プロファイルを取得するにあたり、深さ方向の測定点が、被覆層において５０点以上になるように測定した。
なお、深さ方向の濃度プロファイルの取得は、ワイヤ長手方向に互いに１ｍｍ以上離間した３箇所の測定面について実施した。
被覆層の厚さ分析にはＡＥＳによる深さ分析を用いた。ＡＥＳによる深さ分析とは組成分析とスパッタリングを交互に行うことで深さ方向の組成の変化を分析するものであり、ワイヤ表面から深さ（中心）方向の各元素の濃度変化（所謂、深さ方向の濃度プロファイル）を得ることができる。
具体的には、ＡＥＳにより、１）ワイヤ表面の組成分析を行った後、さらに２）Ａｒによるスパッタリングと３）スパッタリング後の表面の組成分析とを繰り返すことで深さ方向の濃度プロファイルを取得した。２）のスパッタリングは、Ａｒ＋イオン、加速電圧２ｋＶにて行った。また、１）、３）の表面の組成分析において、測定面の寸法やＡＥＳによる組成分析の条件は、上記［オージェ電子分光法（ＡＥＳ）によるワイヤ表面の組成分析］欄で説明したものと同じとした。ＡＥＳにより、深さ方向の濃度プロファイルを取得するにあたり、深さ方向の測定点が、被覆層において５０点以上になるように測定した。
なお、深さ方向の濃度プロファイルの取得は、ワイヤ長手方向に互いに１ｍｍ以上離間した３箇所の測定面について実施した。
【0108】
－被覆層の厚さｄｔと該被覆層の測定点の総数－
取得した深さ方向の濃度プロファイルにおいて、ワイヤ表面からワイヤ中心側に向けて濃度プロファイルを確認し、ワイヤ表面位置Ｚ０から、芯材であるＣｕの濃度が５０原子％にはじめて達した深さ位置までの距離Ｚ１を、測定された被覆層の厚さとして求めた。また、ワイヤ表面位置Ｚ０から深さ位置Ｚ１までの測定点の総数を、被覆層の測定点の総数として求めた。被覆層の厚さｄｔは、３箇所の測定面について取得した数値の算術平均値を採用した。また、実施例のワイヤに関して、被覆層の測定点の総数は５０点～１００点あることを確認した。
なお、ＡＥＳ分析にて測定される深さは、スパッタリング速度と時間の積として求められる。一般にスパッタリング速度は標準試料であるＳｉＯ２を使用して測定されるため、ＡＥＳで分析された深さはＳｉＯ２換算値となる。つまり被覆層の厚さの単位にはＳｉＯ２換算値を用いた。
取得した深さ方向の濃度プロファイルにおいて、ワイヤ表面からワイヤ中心側に向けて濃度プロファイルを確認し、ワイヤ表面位置Ｚ０から、芯材であるＣｕの濃度が５０原子％にはじめて達した深さ位置までの距離Ｚ１を、測定された被覆層の厚さとして求めた。また、ワイヤ表面位置Ｚ０から深さ位置Ｚ１までの測定点の総数を、被覆層の測定点の総数として求めた。被覆層の厚さｄｔは、３箇所の測定面について取得した数値の算術平均値を採用した。また、実施例のワイヤに関して、被覆層の測定点の総数は５０点～１００点あることを確認した。
なお、ＡＥＳ分析にて測定される深さは、スパッタリング速度と時間の積として求められる。一般にスパッタリング速度は標準試料であるＳｉＯ２を使用して測定されるため、ＡＥＳで分析された深さはＳｉＯ２換算値となる。つまり被覆層の厚さの単位にはＳｉＯ２換算値を用いた。
【0109】
－ＣＰｄ＋ＣＮｉの平均値－
取得した深さ方向の濃度プロファイルにおいて、被覆層の全測定点に関するＰｄの濃度ＣＰｄ（原子％）とＮｉの濃度ＣＮｉ（原子％）の合計ＣＰｄ＋ＣＮｉを算術平均して、平均値を求めた。ＣＰｄ＋ＣＮｉの平均値は、３箇所の測定面について取得した数値の算術平均値を採用した。
取得した深さ方向の濃度プロファイルにおいて、被覆層の全測定点に関するＰｄの濃度ＣＰｄ（原子％）とＮｉの濃度ＣＮｉ（原子％）の合計ＣＰｄ＋ＣＮｉを算術平均して、平均値を求めた。ＣＰｄ＋ＣＮｉの平均値は、３箇所の測定面について取得した数値の算術平均値を採用した。
【0110】
－比ＣＰｄ／ＣＮｉの平均値－
取得した深さ方向の濃度プロファイルにおいて、被覆層の全測定点に関するＰｄの濃度ＣＰｄ（原子％）とＮｉの濃度ＣＮｉ（原子％）の比ＣＰｄ／ＣＮｉを算術平均して、平均値を求めた。比ＣＰｄ／ＣＮｉの平均値は、３箇所の測定面について取得した数値の算術平均値を採用した。
取得した深さ方向の濃度プロファイルにおいて、被覆層の全測定点に関するＰｄの濃度ＣＰｄ（原子％）とＮｉの濃度ＣＮｉ（原子％）の比ＣＰｄ／ＣＮｉを算術平均して、平均値を求めた。比ＣＰｄ／ＣＮｉの平均値は、３箇所の測定面について取得した数値の算術平均値を採用した。
【0111】
－ＣＡｕが１０原子％以上である領域の厚さｄａ－
取得した深さ方向の濃度プロファイルにおいて、ワイヤ表面からワイヤ中心側に向けて濃度プロファイルを確認し、ワイヤ表面位置Ｚ０から、Ａｕの濃度が１０原子％未満にはじめて低下した深さ位置Ｚ２までの距離を、ＣＡｕが１０原子％以上である領域の厚さとして求めた。ＣＡｕが１０原子％以上である領域の厚さｄａは、３箇所の測定面について取得した数値の算術平均値を採用した。
取得した深さ方向の濃度プロファイルにおいて、ワイヤ表面からワイヤ中心側に向けて濃度プロファイルを確認し、ワイヤ表面位置Ｚ０から、Ａｕの濃度が１０原子％未満にはじめて低下した深さ位置Ｚ２までの距離を、ＣＡｕが１０原子％以上である領域の厚さとして求めた。ＣＡｕが１０原子％以上である領域の厚さｄａは、３箇所の測定面について取得した数値の算術平均値を採用した。
【0112】
なお、上記［オージェ電子分光法（ＡＥＳ）によるワイヤ表面の組成分析］および［オージェ電子分光法（ＡＥＳ）による被覆層の厚さ分析］について、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｕの各元素の検出に用いたピークは以下のとおりであった。すなわち、オージェ電子の微分スペクトル（以下、「オージェ電子スペクトル」という。）における各元素の負のピーク(最小値)のエネルギー値に着目し、Ａｕ（２０２２ｅＶ）、Ｐｄ（３３３ｅＶ）、Ｎｉ（８４９ｅＶ）、Ｃｕ（９２２ｅＶ）のピークを使用した。
また、ＡＥＳ装置に装備されている解析ソフトウェア（ＰＨＩ ＭｕｌｔｉＰａｋ）を使用して、オージェ電子スペクトルの解析、濃度の算出を行った。解析にあたり、必要に応じて最小二乗法処理（Ｌｉｎｅａｒ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅｓ：ＬＬＳ処理）を実施した。詳細には、ＣｕとＮｉのピークを分離する際にＬＬＳ処理を実施した。具体的には、対象試料の分析を行うにあたり、純Ｃｕと純Ｎｉを用いてオージェ電子スペクトルを取得して、そのスペクトルを元素の基準試料のデータとして用いてＬＬＳ処理を実施した。対象試料に、Ｃｕは含有するがＮｉを含有しない部位（Ｃｕ含有部）とＮｉは含有するがＣｕを含有しない部位（Ｎｉ含有部）がそれぞれ存在する場合には、該Ｃｕ含有部、Ｎｉ含有部のオージェ電子スペクトルを元素の基準試料のデータとして用いて、Ｎｉ元素、Ｃｕ元素の濃度解析においてＬＬＳ処理を実施した。また、Ａｕを含有する対象試料に関して、バックグランドノイズを低減するためにＬＬＳ処理を実施した。その際、オージェ電子スペクトルのうち、Ａｕの上記ピークエネルギー値近傍のオージェ電子スペクトルの波形を基準に、ＬＬＳ処理を行った。
また、ＡＥＳ装置に装備されている解析ソフトウェア（ＰＨＩ ＭｕｌｔｉＰａｋ）を使用して、オージェ電子スペクトルの解析、濃度の算出を行った。解析にあたり、必要に応じて最小二乗法処理（Ｌｉｎｅａｒ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅｓ：ＬＬＳ処理）を実施した。詳細には、ＣｕとＮｉのピークを分離する際にＬＬＳ処理を実施した。具体的には、対象試料の分析を行うにあたり、純Ｃｕと純Ｎｉを用いてオージェ電子スペクトルを取得して、そのスペクトルを元素の基準試料のデータとして用いてＬＬＳ処理を実施した。対象試料に、Ｃｕは含有するがＮｉを含有しない部位（Ｃｕ含有部）とＮｉは含有するがＣｕを含有しない部位（Ｎｉ含有部）がそれぞれ存在する場合には、該Ｃｕ含有部、Ｎｉ含有部のオージェ電子スペクトルを元素の基準試料のデータとして用いて、Ｎｉ元素、Ｃｕ元素の濃度解析においてＬＬＳ処理を実施した。また、Ａｕを含有する対象試料に関して、バックグランドノイズを低減するためにＬＬＳ処理を実施した。その際、オージェ電子スペクトルのうち、Ａｕの上記ピークエネルギー値近傍のオージェ電子スペクトルの波形を基準に、ＬＬＳ処理を行った。
【0113】
［後方散乱電子線回折（ＥＢＳＤ）法によるワイヤ表面の結晶解析］
ワイヤ表面の結晶解析は、ワイヤの表面を測定面として、ＥＢＳＤ法により行った。
ワイヤ表面の結晶解析は、ワイヤの表面を測定面として、ＥＢＳＤ法により行った。
【0114】
－ワイヤ表面の結晶粒の幅－
まず測定に供するボンディングワイヤを試料ホルダーに直線状に固定した。次いで、ワイヤ軸に垂直な方向（ワイヤ円周方向）におけるワイヤの幅の中心が測定面の幅の中心となるように位置決めし、かつ、測定面の幅が７μｍ、測定面の長さが１５μｍとなるように測定面を決定した。そして、ＥＢＳＤ測定装置（日立ハイテクノロジーズ社製ＳＵ－７０）を用いて、測定倍率１５，０００倍、測定点間隔０．０３μｍにて測定した。測定に際して、加速電圧は、試料の表面状態に応じて１５～３０ｋＶの範囲で適正化した。次いで、ＥＢＳＤ測定装置に付属の解析ソフト（ＴＳＬソリューションズ社製ＯＩＭ ａｎａｌｙｓｉｓ）を使用してＣＩ値（信頼性指数、Confidence Index）が０．１未満である測定点を除いて解析し、隣接する測定点間の方位差が５度以上である境界を結晶粒界とみなして、結晶粒として認識する下限ピクセル数または画素数（装置附属ソフトの設定では、Grain Sizeの項目のMinimum sizeに相当）を２～５の値で設定して、結晶粒のワイヤ円周方向の平均サイズ、すなわち結晶粒の幅（ｎｍ）を求めた。解析に際しては、前記の被覆層のＰｄとＮｉの濃度比ＣＰｄ／ＣＮｉが１以上であるときは、Ｐｄの結晶データ（ｆｃｃ、格子定数）を使用し、ＣＰｄ／ＣＮｉが1未満であるときは、Ｎｉの結晶データ（ｆｃｃ、格子定数）を使用した。
まず測定に供するボンディングワイヤを試料ホルダーに直線状に固定した。次いで、ワイヤ軸に垂直な方向（ワイヤ円周方向）におけるワイヤの幅の中心が測定面の幅の中心となるように位置決めし、かつ、測定面の幅が７μｍ、測定面の長さが１５μｍとなるように測定面を決定した。そして、ＥＢＳＤ測定装置（日立ハイテクノロジーズ社製ＳＵ－７０）を用いて、測定倍率１５，０００倍、測定点間隔０．０３μｍにて測定した。測定に際して、加速電圧は、試料の表面状態に応じて１５～３０ｋＶの範囲で適正化した。次いで、ＥＢＳＤ測定装置に付属の解析ソフト（ＴＳＬソリューションズ社製ＯＩＭ ａｎａｌｙｓｉｓ）を使用してＣＩ値（信頼性指数、Confidence Index）が０．１未満である測定点を除いて解析し、隣接する測定点間の方位差が５度以上である境界を結晶粒界とみなして、結晶粒として認識する下限ピクセル数または画素数（装置附属ソフトの設定では、Grain Sizeの項目のMinimum sizeに相当）を２～５の値で設定して、結晶粒のワイヤ円周方向の平均サイズ、すなわち結晶粒の幅（ｎｍ）を求めた。解析に際しては、前記の被覆層のＰｄとＮｉの濃度比ＣＰｄ／ＣＮｉが１以上であるときは、Ｐｄの結晶データ（ｆｃｃ、格子定数）を使用し、ＣＰｄ／ＣＮｉが1未満であるときは、Ｎｉの結晶データ（ｆｃｃ、格子定数）を使用した。
【0115】
なお、解析ソフトによるワイヤ表面の結晶粒の幅の算出は、（ｉ）測定面の幅方向（ワイヤ円周方向）にラインを引き、そのライン上における結晶粒界の間隔から各結晶粒のワイヤ円周方向のサイズを求め、（ｉｉ）各結晶粒のワイヤ円周方向のサイズを算術平均して結晶粒のワイヤ円周方向の平均サイズを算出することにより行われる。ワイヤ長手方向に互いに離間した複数のライン（Ｎ＝２０～５０）について実施し、その平均値を採用した。なお、解析ソフトでは、ラインのＮ数を設定すると等間隔でラインが自動設定される。
【0116】
－ワイヤ表面の結晶方位－
上記と同様にして、測定に供するボンディングワイヤを試料ホルダーに固定し、測定面を決定した上で、測定面の結晶方位を観察し、ワイヤ長手方向の結晶方位のうち、ワイヤ長手方向に対して角度差が１５度以下である＜１１１＞結晶方位の割合を求めた。
なお、ＥＢＳＤ法による結晶方位の測定は、ワイヤ長手方向に互いに１ｍｍ以上離間した３箇所の測定面について実施し、その平均値を採用した。
上記と同様にして、測定に供するボンディングワイヤを試料ホルダーに固定し、測定面を決定した上で、測定面の結晶方位を観察し、ワイヤ長手方向の結晶方位のうち、ワイヤ長手方向に対して角度差が１５度以下である＜１１１＞結晶方位の割合を求めた。
なお、ＥＢＳＤ法による結晶方位の測定は、ワイヤ長手方向に互いに１ｍｍ以上離間した３箇所の測定面について実施し、その平均値を採用した。
【0117】
［元素含有量の測定］
ワイヤ中の第１添加元素、第２添加元素、第３添加元素の含有量は、ボンディングワイヤを強酸で溶解した液をＩＣＰ発光分光分析装置、ＩＣＰ質量分析装置を用いて分析し、ワイヤ全体に含まれる元素の濃度として検出した。分析装置として、ＩＣＰ－ＯＥＳ（（株）日立ハイテクサイエンス製「ＰＳ３５２０ＵＶＤＤＩＩ」）又はＩＣＰ－ＭＳ（アジレント・テクノロジーズ（株）製「Ａｇｉｌｅｎｔ ７７００ｘ ＩＣＰ－ＭＳ」）を用いた。
ワイヤ中の第１添加元素、第２添加元素、第３添加元素の含有量は、ボンディングワイヤを強酸で溶解した液をＩＣＰ発光分光分析装置、ＩＣＰ質量分析装置を用いて分析し、ワイヤ全体に含まれる元素の濃度として検出した。分析装置として、ＩＣＰ－ＯＥＳ（（株）日立ハイテクサイエンス製「ＰＳ３５２０ＵＶＤＤＩＩ」）又はＩＣＰ－ＭＳ（アジレント・テクノロジーズ（株）製「Ａｇｉｌｅｎｔ ７７００ｘ ＩＣＰ－ＭＳ」）を用いた。
【0118】
［２ｎｄ接合部の接合信頼性］
２ｎｄ接合部の接合信頼性は、高温放置試験（ＨＴＳＬ：High Temperature Storage Life Test）により評価した。
２ｎｄ接合部の接合信頼性は、高温放置試験（ＨＴＳＬ：High Temperature Storage Life Test）により評価した。
【0119】
－２００℃接合時の２ｎｄ接合部の接合信頼性－
リードフレームのリード部分に、市販のワイヤボンダーを用いてウェッジ接合したサンプルを、市販の熱硬化性エポキシ樹脂により封止し、２ｎｄ接合部の接合信頼性試験用のサンプルを作製した。リードフレームには、１～３μｍのＡｇめっきを施したＦｅ－４２原子％Ｎｉ合金リードフレームを用い、ステージ温度２００℃、Ｎ２＋５％Ｈ２ガス０．５Ｌ／分流通下にボンディングを行った。作製した２ｎｄ接合部の接合信頼性試験用のサンプルを、高温恒温機を使用し、温度２００℃の高温環境に暴露した。２ｎｄ接合部の接合寿命は、５００時間毎にウェッジ接合部のプル試験を実施し、プル強度の値が初期に得られたプル強度の１／２となる時間とした。プル強度の値は無作為に選択したウェッジ接合部の５０箇所の測定値の算術平均値を用いた。高温放置試験後のプル試験は、酸処理によって樹脂を除去して、ウェッジ接合部を露出させてから行った。そして、以下の基準に従って、評価した。
リードフレームのリード部分に、市販のワイヤボンダーを用いてウェッジ接合したサンプルを、市販の熱硬化性エポキシ樹脂により封止し、２ｎｄ接合部の接合信頼性試験用のサンプルを作製した。リードフレームには、１～３μｍのＡｇめっきを施したＦｅ－４２原子％Ｎｉ合金リードフレームを用い、ステージ温度２００℃、Ｎ２＋５％Ｈ２ガス０．５Ｌ／分流通下にボンディングを行った。作製した２ｎｄ接合部の接合信頼性試験用のサンプルを、高温恒温機を使用し、温度２００℃の高温環境に暴露した。２ｎｄ接合部の接合寿命は、５００時間毎にウェッジ接合部のプル試験を実施し、プル強度の値が初期に得られたプル強度の１／２となる時間とした。プル強度の値は無作為に選択したウェッジ接合部の５０箇所の測定値の算術平均値を用いた。高温放置試験後のプル試験は、酸処理によって樹脂を除去して、ウェッジ接合部を露出させてから行った。そして、以下の基準に従って、評価した。
【0120】
評価基準：
◎◎：接合寿命２０００時間以上
◎：接合寿命１０００時間以上２０００時間未満
○：接合寿命５００時間以上１０００時間未満
×：接合寿命５００時間未満
◎◎：接合寿命２０００時間以上
◎：接合寿命１０００時間以上２０００時間未満
○：接合寿命５００時間以上１０００時間未満
×：接合寿命５００時間未満
【0121】
－１７５℃接合（低温接合）時の２ｎｄ接合部の接合信頼性－
２ｎｄ接合時のステージ温度を１７５℃とした以外は、上記と同様にして、２ｎｄ接合部の接合信頼性試験用のサンプルを作製し、２ｎｄ接合部の接合信頼性を評価した。
２ｎｄ接合時のステージ温度を１７５℃とした以外は、上記と同様にして、２ｎｄ接合部の接合信頼性試験用のサンプルを作製し、２ｎｄ接合部の接合信頼性を評価した。
【0122】
［１ｓｔ接合部の接合信頼性］
１ｓｔ接合部の接合信頼性は、高温高湿試験（ＨＡＳＴ；Highly Accelerated Temperature and Humidity Stress Test）及び高温放置試験（ＨＴＳＬ：High Temperature Storage Life Test）の双方により評価した。
１ｓｔ接合部の接合信頼性は、高温高湿試験（ＨＡＳＴ；Highly Accelerated Temperature and Humidity Stress Test）及び高温放置試験（ＨＴＳＬ：High Temperature Storage Life Test）の双方により評価した。
【0123】
－ＨＡＳＴ－
一般的な金属フレーム上のシリコン基板に厚さ１．５μｍのＡｌ－１．０質量％Ｓｉ－０．５質量％Ｃｕの合金を成膜して設けた電極に、市販のワイヤボンダーを用いてボール接合したサンプルを、市販の熱硬化性エポキシ樹脂により封止し、１ｓｔ接合部の接合信頼性試験用のサンプルを作製した。ボールは電流値３０～７５ｍＡ、ＥＦＯのギャップを７６２μｍ、テイルの長さを２５４μｍに設定し、Ｎ２＋５％Ｈ２ガスを流量０．４～０．６Ｌ／分で流しながら形成し、その径はワイヤ線径に対して１．５～１．９倍の範囲とした。作製した１ｓｔ接合部の接合信頼性評価用のサンプルを、不飽和型プレッシャークッカー試験機を使用し、温度１３０℃、相対湿度８５％の高温高湿環境に暴露し、７Ｖのバイアスをかけた。１ｓｔ接合部の接合寿命は、４８時間毎にボール接合部のシェア試験を実施し、シェア強度の値が初期に得られたシェア強度の１／２となる時間とした。シェア強度の値は無作為に選択したボール接合部の５０箇所の測定値の算術平均値を用いた。シェア試験は、酸処理によって樹脂を除去して、ボール接合部を露出させてから行った。そして、以下の基準に従って、評価した。
一般的な金属フレーム上のシリコン基板に厚さ１．５μｍのＡｌ－１．０質量％Ｓｉ－０．５質量％Ｃｕの合金を成膜して設けた電極に、市販のワイヤボンダーを用いてボール接合したサンプルを、市販の熱硬化性エポキシ樹脂により封止し、１ｓｔ接合部の接合信頼性試験用のサンプルを作製した。ボールは電流値３０～７５ｍＡ、ＥＦＯのギャップを７６２μｍ、テイルの長さを２５４μｍに設定し、Ｎ２＋５％Ｈ２ガスを流量０．４～０．６Ｌ／分で流しながら形成し、その径はワイヤ線径に対して１．５～１．９倍の範囲とした。作製した１ｓｔ接合部の接合信頼性評価用のサンプルを、不飽和型プレッシャークッカー試験機を使用し、温度１３０℃、相対湿度８５％の高温高湿環境に暴露し、７Ｖのバイアスをかけた。１ｓｔ接合部の接合寿命は、４８時間毎にボール接合部のシェア試験を実施し、シェア強度の値が初期に得られたシェア強度の１／２となる時間とした。シェア強度の値は無作為に選択したボール接合部の５０箇所の測定値の算術平均値を用いた。シェア試験は、酸処理によって樹脂を除去して、ボール接合部を露出させてから行った。そして、以下の基準に従って、評価した。
【0124】
評価基準：
◎：接合寿命３８４時間以上
○：接合寿命２４０時間以上３８４時間未満
×：接合寿命２４０時間未満
◎：接合寿命３８４時間以上
○：接合寿命２４０時間以上３８４時間未満
×：接合寿命２４０時間未満
【0125】
－ＨＴＳＬ－
上記と同様の手順で作製した１ｓｔ接合部の接合信頼性評価用のサンプルを、高温恒温機を使用し、温度１７５℃の環境に暴露した。１ｓｔ接合部の接合寿命は、５００時間毎にボール接合部のシェア試験を実施し、シェア強度の値が初期に得られたシェア強度の１／２となる時間とした。シェア強度の値は無作為に選択したボール接合部の５０箇所の測定値の算術平均値を用いた。高温放置試験後のシェア試験は、酸処理によって樹脂を除去して、ボール接合部を露出させてから行った。そして、以下の基準に従って、評価した。
上記と同様の手順で作製した１ｓｔ接合部の接合信頼性評価用のサンプルを、高温恒温機を使用し、温度１７５℃の環境に暴露した。１ｓｔ接合部の接合寿命は、５００時間毎にボール接合部のシェア試験を実施し、シェア強度の値が初期に得られたシェア強度の１／２となる時間とした。シェア強度の値は無作為に選択したボール接合部の５０箇所の測定値の算術平均値を用いた。高温放置試験後のシェア試験は、酸処理によって樹脂を除去して、ボール接合部を露出させてから行った。そして、以下の基準に従って、評価した。
【0126】
評価基準：
◎：接合寿命２０００時間以上
○：接合寿命１０００時間以上２０００時間未満
×：接合寿命１０００時間未満
◎：接合寿命２０００時間以上
○：接合寿命１０００時間以上２０００時間未満
×：接合寿命１０００時間未満
【0127】
［ループ形状］
ループ形状安定性（ループプロファイルの再現性）は、ループ長が２ｍｍ、接合部の高低差が２５０μｍ、ループ高さが２００μｍとなるように台形ループを３０本接続し、最大ループ高さの標準偏差より評価した。高さ測定には光学顕微鏡を使用し、以下の基準に従って評価した。
ループ形状安定性（ループプロファイルの再現性）は、ループ長が２ｍｍ、接合部の高低差が２５０μｍ、ループ高さが２００μｍとなるように台形ループを３０本接続し、最大ループ高さの標準偏差より評価した。高さ測定には光学顕微鏡を使用し、以下の基準に従って評価した。
【0128】
評価基準：
◎：３σが２０μｍ未満
○：３σが２０μｍ以上３０μｍ未満
×：３σが３０μｍ以上
◎：３σが２０μｍ未満
○：３σが２０μｍ以上３０μｍ未満
×：３σが３０μｍ以上
【0129】
［圧着形状］
１ｓｔ接合部の圧着形状（ボールのつぶれ形状）の評価は、市販のワイヤボンダーを用いて、上記［１ｓｔ接合部の接合信頼性］欄に記載の条件でボールを形成し、それをＳｉ基板に厚さ１．５μｍのＡｌ－１．０質量％Ｓｉ－０．５質量％Ｃｕの合金を成膜して設けた電極に圧着接合し、直上から光学顕微鏡で観察した（評価数Ｎ＝１００）。ボールのつぶれ形状の判定は、つぶれ形状が真円に近い場合に良好と判定し、楕円形や花弁状の形状であれば不良と判定した。そして、以下の基準に従って、評価した。
１ｓｔ接合部の圧着形状（ボールのつぶれ形状）の評価は、市販のワイヤボンダーを用いて、上記［１ｓｔ接合部の接合信頼性］欄に記載の条件でボールを形成し、それをＳｉ基板に厚さ１．５μｍのＡｌ－１．０質量％Ｓｉ－０．５質量％Ｃｕの合金を成膜して設けた電極に圧着接合し、直上から光学顕微鏡で観察した（評価数Ｎ＝１００）。ボールのつぶれ形状の判定は、つぶれ形状が真円に近い場合に良好と判定し、楕円形や花弁状の形状であれば不良と判定した。そして、以下の基準に従って、評価した。
【0130】
評価基準：
◎：不良なし
○：不良１～３箇所（実用上問題なし）
△：不良４～５箇所（実用上問題なし）
×：不良６箇所以上
◎：不良なし
○：不良１～３箇所（実用上問題なし）
△：不良４～５箇所（実用上問題なし）
×：不良６箇所以上
【0131】
［チップ損傷］
チップ損傷の評価は、市販のワイヤボンダーを用いて、上記［１ｓｔ接合部の接合信頼性］欄に記載の条件でボールを形成し、それをＳｉ基板に厚さ１．５μｍのＡｌ－１．０質量％Ｓｉ－０．５質量％Ｃｕの合金を成膜して設けた電極に圧着接合した後、ワイヤ及び電極を薬液にて溶解しＳｉ基板を露出し、接合部直下のＳｉ基板を光学顕微鏡で観察することにより行った（評価数Ｎ＝５０）。そして、以下の基準に従って、評価した。
チップ損傷の評価は、市販のワイヤボンダーを用いて、上記［１ｓｔ接合部の接合信頼性］欄に記載の条件でボールを形成し、それをＳｉ基板に厚さ１．５μｍのＡｌ－１．０質量％Ｓｉ－０．５質量％Ｃｕの合金を成膜して設けた電極に圧着接合した後、ワイヤ及び電極を薬液にて溶解しＳｉ基板を露出し、接合部直下のＳｉ基板を光学顕微鏡で観察することにより行った（評価数Ｎ＝５０）。そして、以下の基準に従って、評価した。
【0132】
評価基準：
◎：クラック及びボンディングの痕跡なし
〇：クラックは無いもののボンディングの痕跡が確認される箇所あり（３箇所以下）
×：それ以外
◎：クラック及びボンディングの痕跡なし
〇：クラックは無いもののボンディングの痕跡が確認される箇所あり（３箇所以下）
×：それ以外
【0133】
実施例及び比較例の評価結果を表１、２に示す。
【0134】
【表1】
【0135】
【表2】
【0136】
実施例Ｎｏ．１～４３のワイヤはいずれも、本件特定の条件（１）～（５）を全て満たす被覆層を備えており、温度２００℃の過酷な高温環境下においても良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性をもたらすことを確認した。特に、条件（５）としてワイヤ表面の結晶粒の幅が１２０ｎｍ以下であるワイヤは、過酷な高温環境下においても一際良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性を実現し易いことを確認した。
また、ＡＥＳにより測定して得られた深さ方向の濃度プロファイルにおいて、Ａｕの濃度ＣＡｕが１０原子％以上である領域の厚さｄａが０．５ｎｍ以上２５ｎｍ以下である実施例Ｎｏ．１～２０、２２～４３のワイヤ、中でも該厚さｄａが４ｎｍ以上１２ｎｍ以下の好適範囲にあるワイヤは、１７５℃の低温接合時においても、温度２００℃の過酷な高温環境下において良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性を呈し易いことを確認した。
さらに、ワイヤの表面の結晶方位をＥＢＳＤ法により測定した結果において、ワイヤ長手方向の結晶方位のうち、ワイヤ長手方向に対して角度差が１５度以下である＜１１１＞結晶方位の割合が３０％以上９５％以下である実施例Ｎｏ．１～１５、１７～４３のワイヤはいずれも、良好なループ形状をもたらすことを確認した。中でも、同＜１１１＞結晶方位の割合が４０％以上８５％以下の好適範囲にある実施例Ｎｏ．２～４、６～１１、１３、１５、１８～３１、３３、３４、３６、３７、３９～４３は、格別良好なループ形状をもたらすことを確認した。
加えて、第１添加元素を総計で１質量ｐｐｍ以上含有する実施例Ｎｏ．２２～２６、３２、３３、３９、４０、４２、４３のワイヤは、一際良好な１ｓｔ接合部の圧着形状をもたらすことを確認した。第２添加元素を総計で１質量ｐｐｍ以上含有する実施例Ｎｏ．２７～３３、４１～４３のワイヤは、一際良好な高温高湿環境下での１ｓｔ接合部の接合信頼性をもたらすことを確認した。第３添加元素を総計で０．０１１質量％以上含有する実施例Ｎｏ．３４～４３のワイヤは、一際良好な高温環境下での１ｓｔ接合部の接合信頼性をもたらすことを確認した。
他方、比較例Ｎｏ．１～９のワイヤは、本件特定の条件（１）～（５）の少なくとも１つを満たさない被覆層を備えており、過酷な高温環境下における２ｎｄ接合部の接合信頼性が不良であることを確認した。
また、ＡＥＳにより測定して得られた深さ方向の濃度プロファイルにおいて、Ａｕの濃度ＣＡｕが１０原子％以上である領域の厚さｄａが０．５ｎｍ以上２５ｎｍ以下である実施例Ｎｏ．１～２０、２２～４３のワイヤ、中でも該厚さｄａが４ｎｍ以上１２ｎｍ以下の好適範囲にあるワイヤは、１７５℃の低温接合時においても、温度２００℃の過酷な高温環境下において良好な２ｎｄ接合部の接合信頼性を呈し易いことを確認した。
さらに、ワイヤの表面の結晶方位をＥＢＳＤ法により測定した結果において、ワイヤ長手方向の結晶方位のうち、ワイヤ長手方向に対して角度差が１５度以下である＜１１１＞結晶方位の割合が３０％以上９５％以下である実施例Ｎｏ．１～１５、１７～４３のワイヤはいずれも、良好なループ形状をもたらすことを確認した。中でも、同＜１１１＞結晶方位の割合が４０％以上８５％以下の好適範囲にある実施例Ｎｏ．２～４、６～１１、１３、１５、１８～３１、３３、３４、３６、３７、３９～４３は、格別良好なループ形状をもたらすことを確認した。
加えて、第１添加元素を総計で１質量ｐｐｍ以上含有する実施例Ｎｏ．２２～２６、３２、３３、３９、４０、４２、４３のワイヤは、一際良好な１ｓｔ接合部の圧着形状をもたらすことを確認した。第２添加元素を総計で１質量ｐｐｍ以上含有する実施例Ｎｏ．２７～３３、４１～４３のワイヤは、一際良好な高温高湿環境下での１ｓｔ接合部の接合信頼性をもたらすことを確認した。第３添加元素を総計で０．０１１質量％以上含有する実施例Ｎｏ．３４～４３のワイヤは、一際良好な高温環境下での１ｓｔ接合部の接合信頼性をもたらすことを確認した。
他方、比較例Ｎｏ．１～９のワイヤは、本件特定の条件（１）～（５）の少なくとも１つを満たさない被覆層を備えており、過酷な高温環境下における２ｎｄ接合部の接合信頼性が不良であることを確認した。
【0137】
［符号の説明］
１ ボンディングワイヤ（ワイヤ）
２ 測定面
Ｘ ワイヤの幅の中心
Ｗ ワイヤの幅（ワイヤ直径）
ｗａ 測定面の幅
ｌａ 測定面の長さ
１ ボンディングワイヤ（ワイヤ）
２ 測定面
Ｘ ワイヤの幅の中心
Ｗ ワイヤの幅（ワイヤ直径）
ｗａ 測定面の幅
ｌａ 測定面の長さ
【図1】