DE112016005580T5 - Bonddraht für Halbleiterbauelemente - Google Patents

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wire
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bonding wire
ball
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Daizo Oda
Takumi Ohkabe
Teruo Haibara
Takashi Yamada
Tetsuya OYAMADA
Tomohiro Uno
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Nippon Micrometal Corp
Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Original Assignee
Nippon Micrometal Corp
Nippon Steel and Sumikin Materials Co Ltd
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Abstract

Die vorliegende Erfindung hat als ihre Aufgabe die Bereitstellung eines Bonddrahts für Halbleiterbauelemente, der hauptsächlich Ag umfasst, wobei bei diesem Bonddraht für Halbleiterbauelemente die Bondzuverlässigkeit, die für hochdichte Montierung gefordert wird, sichergestellt ist und gleichzeitig eine ausreichende, stabile Bond-Festigkeit an einem Ball-Bond verwirklicht wird, selbst bei einem niedrigen Loop kein Schaden an der Verjüngung auftritt, die Neigungseigenschaft ausgezeichnet ist und die FAB-Form ausgezeichnet ist.
Um dieses Problem zu lösen, enthält der Bonddraht für Halbleiterbauelemente gemäß der vorliegenden Erfindung eines oder mehr aus Be, B, P, Ca, Y, La und Ce mit einer Gesamtmenge 0,031 At.-% bis 0,180 At.-%, enthält ferner eines oder mehr aus In, Ga und Cd mit einer Gesamtmenge von 0,05 At.-% bis 5,00 At.-% und weist einen Rest von Ag und unvermeidbaren Verunreinigungen auf. Auf Grund dessen ist es möglich, einen Bonddraht für Halbleiterbauelemente zu erhalten, der in ausreichender Weise eine Schicht von intermetallischer Verbindung an einer Ball-Bond-Grenzfläche bildet, um die Bond-Festigkeit des Ball-Bonds zu gewährleisten, der sogar bei einem niedrigen Loop keine Schäden an der Verjüngung verursacht, der eine gute Neigungseigenschaft aufweist und der eine gute FAB-Form aufweist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bonddraht für Halbleiterbauelemente, der zum Verbinden einer Elektrode auf einem Halbleiterchip mit einem externen Leiter oder einer anderen Verbindungsleitung einer Leiterplatte genutzt wird.
  • HINTERGRUND
  • Zum gegenwärtigen Zeitpunkt wird als ein Bonddraht für Halbleiterbauelemente, der eine Elektrode auf einem Halbleiterchip mit einem externen Leiter verbindet (nachstehend manchmal als ein „Bonddraht“ oder einfach ein „Draht“ bezeichnet), hauptsächlich feiner Draht mit einem Drahtdurchmesser von 15 bis 50 µm oder so verwendet. Als das Verfahren zum Bonden eines Bonddrahts ist das Verfahren des Thermosonic-Bondens das gebräuchlichste. Ein universeller Bonding-Apparat, eine Spannvorrichtung zur Ausrichtung einer Kapillare zum Bonden eines Bonddrahts, indem er hindurch geführt wird, usw. kann verwendet werden. Der Bonding-Prozess eines Bonddrahts ist wie folgt. Zuerst wird die Spitze des Drahts erwärmt, um durch Wärmeeintrag mittels Lichtbogen zu schmelzen, durch Oberflächenspannung bildet sich eine Kugel (Ball), dann wird diese Kugel an eine Elektrode auf einem Halbleiterchip, der auf einen Bereich von 150 bis 300 °C erhitzt wurde, mittels Druck gebondet (nachstehend als „Ball-Bonden“ bezeichnet). Als Nächstes wird eine Schleife (Loop) gebildet, dann wird der Drahtteil an eine Elektrode auf einer Seite des externen Leiters mittels Druck gebondet (nachstehend als „Wedge-Bonden“ bezeichnet). Als der Teil, an den der Bonddraht gebondet wird, das heißt, die Elektrode auf dem Halbleiterchip, wird üblicherweise eine Elektrodenstruktur, die einen Legierungsfilm, der hauptsächlich Al umfasst, der auf einem Si-Substrat gebildet ist, umfasst, oder eine Elektrodenstruktur einer Elektrode auf der Seite des externen Leiters, die mit Ag plattiert ist, die mit Pd plattiert ist, usw. verwendet.
  • Ein Bonddraht muss eine ausgezeichnete Ball-Bildungsfähigkeit, Ball-Bondingfähigkeit, Wedge-Bondingfähigkeit, Loop-Bildungsfähigkeit usw. aufweisen. Als das Material für den Bonddraht, das es ermöglicht, dass diese Anforderungen an das Leistungsvermögen umfassend erfüllt werden, wurde hauptsächlich Au verwendet. Jedoch ist Au teuer, also wird ein anderer Typ von Metall mit günstigeren Materialkosten gewünscht. Als ein Drahtmaterial mit geringen Kosten, das die Stelle von Au übernimmt, ist Cu (Kupfer) untersucht worden. Im Vergleich zu Au wird Cu leicht oxidiert, also wird in PTL 1 als ein zweischichtiger Bonddraht aus einem Kernmaterial und einer Beschichtung (äußerer peripherer Teil) ein Beispiel der Verwendung von Cu für das Kernmaterial und Pd (Palladium) für die Beschichtung aufgeführt.
  • Cu-Draht oder mit Pd beschichteter Cu-Draht hat nach dem Bonden eine große Härte, also wird ein Material mit einer geringeren Härte gefordert. Als ein Element mit einer elektrischen Leitfähigkeit, die gleich oder besser als die von Au ist, und einer Härte, die geringer als sogar die von Cu ist, und ferner mit Oxidationsbeständigkeit kann Ag (Silber) erwähnt werden.
  • Jedoch hatte ein Bonddraht, der Ag verwendet (nachstehend als ein „Ag-Bonddraht“ bezeichnet) das Problem einer geringen Bondzuverlässigkeit oder Stabilität eines Loops bei hochdichter Montierung. Die Bondzuverlässigkeit wird zum Zweck des Bewertens der Bondlebensdauer in der tatsächlichen Umgebung der Verwendung eines Halbleiterbauelements bewertet. Im Allgemeinen wird zur Bewertung der Bondzuverlässigkeit ein Hochtemperatur-Dauertest oder Test bei hoher Temperatur und hoher Feuchte verwendet. Ein Ag-Bonddraht hatte im Vergleich zu einem Bonddraht, der Au verwendet (nachstehend als ein „Au-Bonddraht“ bezeichnet), das Problem einer geringeren Lebensdauer eines Ball-Bonds in einem Test bei hoher Temperatur und hoher Feuchte. Bei hochdichter Montierung wird Bonden mit kleinen Balls durchgeführt, somit wird die Fläche, die zum Bonden beiträgt, kleiner, also wird die Sicherstellung der Lebensdauer des Bonds sogar noch schwieriger.
  • PTL 2 offenbart einen Bonddraht auf der Basis einer ternären Ag-Au-Pd-Legierung, die hauptsächlich Ag umfasst. Dieser Bonddraht wird zum Tempern wärmebehandelt, bevor er mit einem Zieheisen kontinuierlich gezogen wird, wird zum thermischen Verfeinern wärmebehandelt, nachdem er mit einem Zieheisen kontinuierlich gezogen wurde, und wird durch Ball-Bonden in einer Stickstoffatmosphäre gebondet. Selbst falls er in einer widrigen Gebrauchsumgebung einer hohen Temperatur, hohen Feuchte und hohen Drucks verwendet wird, wird es auf Grund dessen für möglich gehalten, die Zuverlässigkeit der Verbindung mit Aluminiumpads aufrechtzuerhalten.
  • Für den Test bei hoher Temperatur und hoher Feuchte wird im Allgemeinen ein Test verwendet, der unter Bedingungen einer Temperatur von 121 °C und einer relativen Feuchte von 100 %, durchgeführt wird, der als PCT (pressure cooker test: Schnellkochtopftest) bezeichnet wird. In den letzten Jahren wird als ein schärferes Verfahren der Bewertung oft ein Test verwendet, der unter Bedingungen einer Temperatur von 130 °C und einer relativen Feuchte von 85 % durchgeführt wird, der als HAST (highly accelerated temperature and humidity stress test: in hohem Maße beschleunigter Temperatur- und Feuchtebelastungstest) bezeichnet wird. Bei einem Halbleiterbauelement für hochdichte Montierung wird, wenn die Betriebsumgebung ins Auge gefasst wird, ein normaler Betrieb angestrebt, selbst nachdem 300 Stunden oder mehr in einem HAST vergangen sind. Ag-Bonddraht wies ein Problem mit der Lebensdauer des Ball-Bonds in dem HAST auf. Ag-Bonddraht löst sich an dem Ball-Bond ab, da es einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Feuchte ausgesetzt wurde, wodurch die elektrische Verbindung verloren geht und der Zusammenbruch des Halbleiterbauelements verursacht wird.
  • PTL 3 offenbart einen Bonddraht für Halbleiterbauelemente, der eines oder mehr aus In, Ga und Cd mit einer Gesamtmenge von 0,05 bis 5 At.-% enthält und einen Rest von Ag und unvermeidbaren Verunreinigungen aufweist. Auf Grund dessen ist es möglich, die Bondzuverlässigkeit zu verbessern, wie es für hochdichte Montierung gefordert wird.
  • LITERATURLISTE
  • PATENTLITERATUR
    • PTL 1: WO2002-23618A
    • PTL 2: Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2012-169374A
    • PTL 3: Japanisches Patent Nr. 5839763
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • TECHNISCHES PROBLEM
  • Bauarten mit engerem Abstand, welche die Entfernungen zwischen benachbarten Bonddrähten verringern, wurden in zunehmendem Maße eingesetzt. Als Anforderungen an den Bonddraht, die diesem entsprechen, werden erhöhte Feinheit, höhere Festigkeit, Loop-Kontrolle und Verbesserung der Bondingfähigkeit usw. angestrebt. Auf Grund der höheren Dichten der Halbleitermontierung werden die Loop-Formen immer komplexer. Bei der Klassifizierung der Loop-Formen sind die Höhe der Loops und die Bonddrahtlänge (Spannweite) zu Indikatoren geworden. Bei den jüngsten Halbleitern haben die Fälle von hohen Loops und niedrigen Loops, kurzen Spannweiten und langen Spannweiten und anderer sich widersprechender Loop-Bildung in einem einzigen Package zugenommen.
  • Bei hochdichter Montierung wurden oft, um mit den engeren Abständen zurechtzukommen, Kugeln zum Bonden gebildet, die kleiner als üblich sind (Bonden mit kleinen Kugeln). Bonddraht erfordert eine ausreichende, stabile Bond-Festigkeit eines Ball-Bonds selbst im Falle des Bondens mit kleinen Kugeln. Ferner ist es für Ball-Bonden auch erforderlich, dass die FAB (free air ball)-Form, die sich an der Spitze des Bonddrahts bildet, ausgezeichnet ist.
  • Auf Grund der größeren Anzahl von Pins und des engeren Abstands sind Drahtverbindungen, die sich in Drahtlänge und Höhe des Loops unterscheiden, in einzelnen Halbleiterbauelementen gemischt worden. Falls ein niedriger Loop mit einer niedrigen Höhe des Loops gebildet wird, tritt leichter ein Schaden an der Verjüngung des Bonds auf. Ferner treten, falls der Abstand verengt wird, manchmal Neigungsfehler an den senkrechten Teilen der Kugel auf. Ein „Neigungsfehler“ ist das Phänomen, dass sich der senkrechte Teil in der Nähe des Ball-Bonds neigt und die Entfernung zum benachbarten Draht enger wird. Ein Drahtmaterial, das in der Eigenschaft des niedrigen Loops und der Neigungseigenschaft verbessert ist, ist angestrebt worden.
  • Die vorliegende Erfindung hat als ihre Aufgabe die Bereitstellung eines Bonddrahts für Halbleiterbauelemente, der hauptsächlich Ag umfasst, wobei bei diesem Bonddraht für Halbleiterbauelemente die Bondzuverlässigkeit, die für hochdichte Montierung gefordert wird, sichergestellt ist und gleichzeitig eine ausreichende, stabile Bond-Festigkeit an einem Ball-Bond verwirklicht wird, selbst bei einem niedrigen Loop kein Schaden an der Verjüngung auftritt, die Neigungseigenschaft ausgezeichnet ist und die FAB-Form ausgezeichnet ist.
  • LÖSUNG FÜR DAS PROBLEM
  • Das heißt, der Kern der vorliegenden Erfindung ist wie folgt:
    1. (1) Bonddraht für Halbleiterbauelemente, der eines oder mehr aus Be, B, P, Ca, Y, La und Ce mit einer Gesamtmenge von 0,031 At.-% bis 0,180 At.-% enthält, der ferner eines oder mehr aus In, Ga und Cd mit einer Gesamtmenge von 0,05 At.-% bis 5,00 At.-%, enthält und der einen Rest von Ag und unvermeidbaren Verunreinigungen aufweist.
    2. (2) Der Bonddraht für Halbleiterbauelemente gemäß Punkt (1), der ferner eines oder mehr aus Ni, Cu, Rh, Pd, Pt und Au mit einer Gesamtmenge von 0,01 At.-% bis 5,00 At.-% enthält. Hier sind das Ni, Cu, Rh, Pd, Pt und Au an Stelle eines Teils des vorstehenden Ag eingebracht.
    3. (3) Der Bonddraht für Halbleiterbauelemente gemäß Punkt (1) oder (2), wobei, wenn das Verhältnis der Gesamtzahl der Atome von In, Ga und Cd, bezogen auf die Zahl der Atome der Metallelemente, als das Atomverhältnis der zweiten Elemente definiert wird, das Atomverhältnis der zweiten Elemente in einem Bereich von 0 bis 1 nm von der Drahtoberfläche aus in die Tiefenrichtung (Drahtoberflächenschichtteil) das 1,1-Fache oder mehr des Atomverhältnisses der zweiten Elemente in einem Bereich von 1 nm bis 10 nm von der Drahtoberfläche aus in die Tiefenrichtung (unterer Teil der Drahtoberflächenschicht) beträgt.
    4. (4) Der Bonddraht für Halbleiterbauelemente gemäß einem der Punkte (1) bis (3), wobei, wenn das Verhältnis der Gesamtzahl der Atome von In, Ga und Cd, bezogen auf die Zahl der Atome der Metallelemente, als das Atomverhältnis der zweiten Elemente definiert wird, das Atomverhältnis der zweiten Elemente in einem Bereich von 0 bis 10 nm von der Drahtoberfläche aus in die Tiefenrichtung (Drahtoberflächenteil) das 2-Fache oder mehr des Atomverhältnisses der zweiten Elemente in einem Bereich von 20 nm bis 30 nm von der Drahtoberfläche aus in die Tiefenrichtung (Drahtinnenanteil) beträgt.
    5. (5) Der Bonddraht für Halbleiterbauelemente gemäß einem der Punkte (1) bis (4), wobei eine durchschnittliche Kristallkorngröße im Querschnitt vertikal zur Drahtachse 0,2 µm bis 3,5 µm beträgt.
    6. (6) Der Bonddraht für Halbleiterbauelemente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei, wenn die Kristallrichtung in der axialen Richtung des Drahts am Querschnitt parallel zur Drahtachse, einschließlich der Drahtachse, des Bonddrahts gemessen wird, das Häufigkeitsverhältnis der Kristallrichtung <100>, bei dem die Winkeldifferenz bezogen auf die axiale Richtung des Drahts des Bonddrahts, 15 Grad oder weniger beträgt, bezogen auf das Flächenverhältnis, 30 % bis 100 % beträgt.
    7. (7) Der Bonddraht für Halbleiterbauelemente gemäß einem der Punkte (1) bis (6), der eines oder mehr aus In, Ga und Cd mit einer Gesamtmenge von 2,00 At.-% oder weniger enthält.
  • VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
  • Der Ag-Bonddraht für Halbleiterbauelemente der vorliegenden Erfindung enthält eines oder mehr aus Be, B, P, Ca, Y La, und Ce mit einer Gesamtmenge von 0,031 At.-% bis 0,180 At.-% und enthält ferner eines oder mehr aus In, Ga und Cd mit einer Gesamtmenge von 0,05 At.-% bis 5,00 At.-%, wodurch sich an der Ball-Bond-Grenzfläche in ausreichender Weise eine Schicht von intermetallischer Verbindung bildet und die Bond-Festigkeit des Ball-Bonds gewährleistet werden kann. Weiterhin ist es möglich, einen Bonddraht für Halbleiterbauelemente zu erhalten, mit dem auch kein Schaden an der Verjüngung in einem niedrigen Loop auftritt, die Neigungseigenschaft ausgezeichnet ist und die FAB-Form ausgezeichnet ist.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die vorliegende Erfindung stellt einen Bonddraht für Halbleiterbauelemente bereit, der eines oder mehr aus Be, B, P, Ca, Y, La und Ce (nachstehend auch als die „erste Gruppe von Elementen“ bezeichnet) mit einer Gesamtmenge von 0,031 At.-% bis 0,180 At.-% enthält, der ferner eines oder mehr aus In, Ga und Cd (nachstehend auch als die „zweite Gruppe von Elementen“ bezeichnet) mit einer Gesamtmenge von 0,05 At.-% bis 5,00 At.-% enthält und der einen Rest von Ag und unvermeidbaren Verunreinigungen aufweist. Man beachte, dass in der Beschreibung der Gehalt der Komponenten (%) die At.-% zeigt, sofern nicht insbesondere anders angegeben.
  • Erste Gruppe von Elementen (Be, B, P, Ca, Y, La, Ce)
  • Wenn ein Ag-Bonddraht durch Ball-Bonden an eine Al-Elektrode gebondet wird, bildet sich eine intermetallische Ag-Al-Verbindung an der Bond-Grenzfläche der Aluminiumelektrode und des Ball-Teils (nachstehend als die „Ball-Bond-Grenzfläche“ bezeichnet). Bei der vorliegenden Erfindung ist es, um eine ausreichende, stabile Bond-Festigkeit eines Ball-Bonds zu verwirklichen, notwendig, dass sich eine stabile Schicht von intermetallischer Verbindung an der Ball-Bond-Grenzfläche bildet. Jedoch bildet sich im Fall der Verwendung eines herkömmlichen Ag-Bonddrahts eine unzureichende Schicht von intermetallischer Verbindung an der Ball-Bond-Grenzfläche.
  • Deshalb wurde es gefunden, dass es möglich ist, indem eines oder mehr aus Be, B, P, Ca, Y, La und Ce (erste Gruppe von Elementen) in dem Bonddraht mit einer Gesamtmenge von 0,031 At.-% oder mehr eingebracht wird, die Rate der Bedeckung der Ball-Bond-Grenzfläche durch die intermetallische Verbindung über 90 % zu machen. Als ein Ergebnis wird eine ausreichende, stabile Bond-Festigkeit des Ball-Bonds erhalten. Es wird angenommen, dass, indem die erste Gruppe von Elementen in einem Bereich von 0,031 At.-% bis 0,180 At.-% eingebracht wird, wenn ein Ag-Bonddraht durch Ball-Bonden an eine Al-Elektrode gebondet wird, die Affinität zwischen dem Ag und Al zum Zeitpunkt des anfänglichen Bondens zunimmt und die Bildung einer intermetallischen Ag-Al-Verbindung an der Ball-Bond-Grenzfläche gefördert wird.
  • Wenn die Elemente der ersten Gruppe von Elementen mit weniger als 0,031 At.-% eingebracht werden, bildet sich eine intermetallische Ag-Al-Verbindung nicht in ausreichender Weise und eine ausreichende Ball-Bond-Festigkeit kann nicht erhalten werden. Falls auf der anderen Seite die Elemente der ersten Gruppe von Elementen mit mehr als 0,180 At.-% enthalten sind, verschlechtert sich die FAB-Form.
  • Die Untergrenze für den Gehalt an den Elementen der ersten Gruppe von Elementen sollte vorzugsweise 0,060 At.-%, stärker bevorzugt 0,090 At.-% betragen. Die Obergrenze für den Gehalt an den Elementen der ersten Gruppe von Elementen sollte vorzugsweise 0,180 At.-%, stärker bevorzugt 0,170 At.-% betragen.
  • Beim Draht-Bonden eines Halbleiterbauelements wird, falls Bonden mit niedrigem Loop bei einer niedrigen Loop-Höhe durchgeführt wird, der Teil mit Verjüngung leicht beschädigt. Als ein Ergebnis fiel manchmal die Zugfestigkeit ab. Indem die Elemente der ersten Gruppe von Elementen in einem Bereich von 0,031 At.-% bis 0,180 At.-% eingebracht werden, ist es selbst bei Bonden mit niedrigem Loop möglich, Schäden am Teil mit Verjüngung zu verhindern, und möglich, das Bonden mit niedrigem Loop stabil durchzuführen. Es wird angenommen, dass die Kristalle an der durch Wärme beeinflussten Zone (HAZ) in der Nähe des Ball-Teils an einem Bonddraht feiner werden und sich dadurch die Schäden des Teils mit Verjüngung beim Bonden mit niedrigem Loop verringern.
  • Ferner treten, falls der Abstand beim Draht-Bonden verengt wird, manchmal Neigungsfehler der senkrechten Teile des Balls auf. Insbesondere weist Ag-Bonddraht eine geringe Härte auf, also treten Neigungsfehler leicht auf. Indem die Elemente der ersten Gruppe von Elementen in einem Bereich von 0,031 At.-% bis 0,180 At.-% eingebracht werden, wird es möglich, das Aufteten von Neigungsfehlern selbst im Fall des Verengens des Abstands zu verhindern. Es wird angenommen, dass, indem die erste Gruppe von Elementen im Ag-Bonddraht eingebracht wird, die Bruchfestigkeit des Drahts zunimmt und sich dadurch die Neigungsfehler verringern.
  • Weiterhin ist es, indem die Elemente der ersten Gruppe von Elementen in einem Bereich von 0,031 At.-% bis 0,180 At.-% eingebracht werden, auch möglich, die FAB-Form zu verbessern und die Exzentrizität des FAB oder die Rate des Auftretens eines unregelmäßigen FAB zu verringern.
  • Zweite Gruppe von Elementen (In, Ga, Cd)
  • Wenn ein Ag-Bonddraht durch Ball-Bonden an eine Al-Elektrode gebondet und ein Test bei hoher Temperatur und hoher Feuchte (HAST-Test) unter den Bedingungen einer Temperatur von 130 °C und einer relativen Feuchte von 85 % durchgeführt wird, wird die Zeitdauer, bis die Scherfestigkeit des Ball-Bonds zu 1/3 der anfänglichen Scherfestigkeit wird, als die Ball-Bond-Lebensdauer bewertet. Bei einem herkömmlichen Ag-Bonddraht, der nicht In, Ga und Cd enthält, kann lediglich eine Ball-Bond-Lebensdauer von weniger als 150 Stunden erhalten werden. Im Gegensatz dazu fanden die Erfinder, dass es möglich ist, indem eines oder mehr aus In, Ga und Cd (zweite Gruppe von Elementen) mit einer Gesamtmenge von 0,05 At.-% oder mehr eingebracht wird, eine Ball-Bond-Lebensdauer von 300 Stunden oder mehr in demselben HAST-Test zu erhalten.
  • Auf der anderen Seite konzentriert sich, falls Elemente der zweiten Gruppe von Elementen mit einer Gesamtmenge von über 5,00 At.-% eingebracht werden, die Belastung und treten leichter Schäden am Chip zum Zeitpunkt des Ball-Bondens im Bonding-Schritt auf. Aus diesem Grund kann eines oder mehr aus In, Ga und Cd (zweite Gruppe von Elementen) zu einer Gesamtmenge von 5,00 At.-% oder weniger gemacht werden.
  • Die Untergrenze für den Gehalt an Elementen der zweiten Gruppe von Elementen sollte vorzugsweise zu 0,10 At.-%, stärker bevorzugt 0,50 At.-% gemacht werden. Die Obergrenze für den Gehalt an Elementen der zweiten Gruppe von Elementen sollte vorzugsweise zu 3,00 At.-%, stärker bevorzugt 2,00 At.-% gemacht werden.
  • Dritte Gruppe von Elementen (Ni, Cu, Rh, Pd, Pt, Au)
  • Die Erfinder fanden ferner, dass es möglich ist, indem eines oder mehr aus Ni, Cu, Rh, Pd, Pt und Au (nachstehend auch als eine „dritte Gruppe von Elementen“ bezeichnet) mit einer Gesamtmenge von 0,01 At.-% bis 5,00 At.-% eingebracht wird, die Lebensdauer des Bonddrahts weiter zu verbessern. Das gemeinsame Zugeben einer dritten Gruppe von Elementen, die Elemente mit einer starken Bondstärke umfasst, mit mindestens einem Element aus In, Ga und Cd (zweite Gruppe von Elementen) ist beim Verhindern von Verschlechterung im Verlauf der Zeit wirksam.
  • Ein herkömmlicher Bonddraht fiel manchmal in Ball-Bildungsfähigkeit und anderen Gesichtspunkten der Leistung im Verlauf der Zeit auf Grund der Adsorption von Schwefelatomen an seiner Oberfläche ab. Um die Adsorption von Schwefelatomen an der Oberfläche des Bonddrahts zu unterdrücken (das heißt, um die Sulfidierungsbeständigkeit zu verbessern), ist die Technik des Absenkens der Aktivität der Oberfläche des Bonddrahts wirksam. Beispielsweise ist es ausreichend, die Ag-Atome an der Oberfläche des Bonddrahts durch Elemente, die im Vergleich zu Ag niedriger in der Adsorptionsfähigkeit gegenüber Schwefel sind, zu ersetzen. An der Oberfläche des Ag-Bonddrahts gemäß der vorliegenden Erfindung liegen In, Ga und Cd (zweite Gruppe von Elementen) vor, also ist es möglich, indem Elemente mit starker Bondstärke mit diesen Elementen zugegeben werden, die Sulfidierungsbeständigkeit wirksamer zu verbessern.
  • Das heißt, der Ag-Bonddraht der vorliegenden Erfindung verbessert die Sulfidierungsbeständigkeit durch Einbringen von einem oder mehr aus Ni, Cu, Rh, Pd, Pt und Au (dritte Gruppe von Elementen) und kann die Lebensdauer des Bonddrahts verbessern. Falls der Gehalt an Elementen der dritten Gruppe von Elementen weniger als 0,01 At.-% ist, kann die vorstehende vorteilhafte Wirkung nicht erwartet werden. Falls der Gehalt an Elementen der dritten Gruppe von Elementen mehr 5,00 At.-% ist, wird der Wärmeeintrag auf Grund der Lichtbogenentladung auf die Drahtoberfläche instabil und kann einen Ball mit einer hohen Sphärizität nicht länger erhalten werden, also ist dies zur praktischen Verwendung nicht geeignet. Vorzugsweise wird, falls der Gehalt an Elementen der dritten Gruppe von Elementen 0,5 At.-% bis 3,00 At.-% beträgt, eine höhere Wirkung erhalten. Dies ist so, weil es möglich ist, mehr Schwankungen des Wärmeeintrags auf Grund der Lichtbogenentladung zu unterdrücken.
  • Zur Analyse des Gehalts von Elementen, die in dem Bonddraht enthalten sind, ist es möglich, einen ICP-Emissionsspektrometer usw. einzusetzen. Falls Sauerstoff oder Kohlenstoff oder ein anderes Element an der Oberfläche des Bonddrahts adsorbiert ist, ist es auch möglich, vor der Analyse einen Bereich von 2 nm von der Oberfläche aus durch Sputtern usw. abzuschälen und dann den Gehalt zu messen. Alternativ ist es möglich, den Gehalt nach dem Beizen der Drahtoberfläche zu messen.
  • Verbesserung der Wedge-Bondingfähigkeit durch einen Konzentrationsgradienten der Legierung an der Drahtoberfläche
  • Bei dem Ag-Bonddraht der vorliegenden Erfindung beträgt das Atomverhältnis der zweiten Elemente des Verhältnisses der Gesamtzahl der Atome von In, Ga und Cd (zweite Gruppe von Elementen) des Oberflächenanteils des Bonddrahts (Bereich von 0 bis 10 nm von der Oberfläche des Bonddrahts in die Tiefenrichtung) bezogen auf die Gesamtzahl der Atome der Metallelemente in diesem Bereich vorzugsweise mindestens das 2-Fache des Atomverhältnisses der zweiten Elemente im Inneren des Bonddrahts (Bereich von 20 nm bis 30 nm von der Oberfläche des Bonddrahts in die Tiefenrichtung). Auf Grund dessen ist es möglich, die Wedge-Bondingfähigkeit zu verbessern. Die Obergrenze für das Verhältnis der Atomverhältnisse der zweiten Elemente an dem Oberflächenanteil und im Inneren des Bonddrahts ist nicht besonders begrenzt, aber selbst, falls es 4 beträgt, gibt es kein Problem. Das heißt, das „Atomverhältnis der zweiten Elemente“ ist als das Verhältnis der Gesamtzahl der Atome von In, Ga und Cd (zweite Gruppe von Elementen) bezogen auf die Gesamtzahl der Atome der Metallelemente in einem bestimmten Bereich definiert. Atomverhältnis der zweiten Elemente= ( Gesamtzahl der Atome von In , Ga und Cd ) / ( Gesamtzahl der Atome der Metallelemente ) .
    Figure DE112016005580T5_0001
  • Der Gehalt in der radialen Richtung von der Oberfläche des Bonddrahts in Richtung der Mittelachse des Drahts (Drahtachse) (nachstehend als die „Tiefenrichtung“ bezeichnet) kann unter Verwendung eines Apparats zur Auger-Elektronenspektroskopie analysiert werden. Zuerst wird, während die Oberfläche des Bonddrahts durch Sputtern usw. abgeschält wird, der Gehalt gemessen, um ein Gehaltsprofil in der Tiefenrichtung zu erhalten. Die Elemente, für welche die Gehaltsprofile erlangt werden, können beispielsweise zu Ag und den Elementen gemacht werden, die in den ersten bis dritten Gruppen von Elementen zugegeben werden. Der Draht wird in einen Bereich von 0 bis 10 nm und einen Bereich von 20 bis 30 nm von der Drahtoberfläche in die Tiefenrichtung aufgeteilt (nachstehend als „Tiefe von 0 bis 10 nm“, „Tiefe von 20 bis 30 nm“ usw. bezeichnet), die durchschnittlichen Konzentrationen der jeweiligen Elemente in den Bereichen werden ermittelt und diese werden als die Konzentrationen der jeweiligen Elemente in den Bereichen verwendet.
  • Beim Wedge-Bonden wird der Bonddraht verformt, um das Bondgebiet zu befestigen, also wird es, je weicher der Oberflächenteil des Bonddrahts ist, umso einfacher, das Bondgebiet zu befestigen, und deshalb wird die höhere Bond-Festigkeit erhalten. Deshalb ist die Technik des Erhöhens der Konzentration von Elementen, die weicher als Ag sind, an dem Oberflächenanteil des Bonddrahts im Vergleich zum Inneren des Bonddrahts wirksam. Hier wird das „Innere des Bonddrahts“ nachstehend als der Bereich einer Tiefe von 20 nm bis 30 nm von der Drahtoberfläche (Drahtinneres) erläutert werden, während der „Oberflächenteil des Bonddrahts“ als der Bereich einer Tiefe von 0 bis 10 nm von der Drahtoberfläche (Drahtoberflächenteil) erläutert werden wird.
  • Falls das Atomverhältnis der zweiten Elemente des Oberflächenteils des Bonddrahts das 2-Fache oder mehr des Atomverhältnisses der zweiten Elemente des Inneren des Bonddrahts beträgt, wird eine hohe Bond-Festigkeit an dem Wedge-Bond erhalten. Das heißt, falls das Atomverhältnis der zweiten Elemente der Tiefe von 0 bis 10 nm zu X0-10nm gemacht wird und das Atomverhältnis der zweiten Elemente der Tiefe von 20 bis 30 nm zu X20-30nm gemacht wird, wird, falls X0-10nm/X20-30nm ≥ 2 gilt, eine hohe Bond-Festigkeit an dem Wedge-Bond erhalten. Falls X0-10nm/X20-30nm < 2, kann die vorstehende Wirkung nicht erwartet werden.
  • Verfahren zur Herstellung von Bonddraht
  • Das Verfahren zur Herstellung des Bonddrahts wird erläutert werden. Der Bonddraht wird durch kontinuierliches Ziehen usw. unter Verwendung eines Zieheisens hergestellt. Zu diesem Zeitpunkt werden wiederholt eine Zwischenwärmebehandlung bei 200 °C bis 500 °C und Ziehen durchgeführt, um den Draht zu bearbeiten, bis der endgültige Drahtdurchmesser erreicht ist. Hier ist es möglich, indem die Zwischenwärmebehandlung bei 200 °C bis 500 °C drei oder mehr Male wiederholt wird, das Atomverhältnis der zweiten Elemente des Oberflächenanteils des Drahts zweifach oder mehr höher als das Atomverhältnis der zweiten Elemente des Drahtinneren zu machen. Vorzugsweise beträgt die Temperatur bei der Zwischenwärmebehandlung das erste Mal 200 °C bis 330 °C, das zweite Mal 250 °C bis 400 °C und das dritte Mal und weiter 350 °C bis 500 °C usw. Dies zu tun ist wirksamer. Dies ist so, weil die vorstehende Wärmebehandlung es ermöglicht, dass die zugegebenen Elemente von der Oberfläche des Bonddrahts diffundieren.
  • Verbesserung des Ablaufs von Draht durch Verbesserung der Kristallkorngröße des Drahts
  • Der Ag-Bonddraht der vorliegenden Erfindung weist vorzugsweise ferner eine durchschnittliche Kristallkorngröße an einem Querschnitt vertikal zur Drahtachse von 0,2 µm bis 3,5 µm auf. Auf Grund dessen kann der Ablauf des Drahts verbessert werden. Hier bedeutet die „Drahtachse“ die Achse, die durch die Querschnittsmitte des Bonddrahts und parallel zu der longitudinalen Richtung verläuft (auch als die „Drahtmittelachse“ bezeichnet).
  • Als das Verfahren zum Freilegen des Drahtquerschnitts kann beispielsweise mechanisches Polieren, Ionenätzen usw. genutzt werden. Als das Verfahren zum Finden der durchschnittlichen Kristallkorngröße kann beispielsweise das Elektronenrückstreuungsbeugungsverfahren (EBSD) verwendet werden. Das EBSD-Verfahren kann die Differenz in den Kristallrichtungen zwischen angrenzenden Messpunkten finden, um so Kristallkorngrenzen zu beurteilen. Eine Kristallkorngrenze mit einer Differenz in der Richtung von 15 Grad oder mehr wurde als eine Großwinkel-Korngrenze definiert. Ein Bereich, der von Großwinkel-Korngrenzen umgeben ist, wurde als ein Kristallkorn definiert. Die Kristallkorngröße wurde als der Durchmesser definiert, der erhalten wurde, indem eine dedizierte Software zur Analyse (beispielsweise OIM Analysis, hergestellt von TSL Solutions usw.), um die Fläche eines Kristallkorns zu berechnen, verwendet wurde und angenommen wurde, dass die Fläche ein Kreis war.
  • Wenn ein Bonddraht gebondet wird, wird der Bonddraht in kleinen Mengen pro Zeiteinheit aus einem Zustand zugeführt, bei dem er um eine säulenförmige Vorrichtung, die als „Spule“ bezeichnet wird, herum aufgewickelt ist. Wenn er zugeführt wird, wirkt in der axialen Richtung des Drahts eine Zugkraft auf den Bonddraht, also ist der Bonddraht anfällig dafür, dass er sich letztendlich verformt, und dass der Drahtdurchmesser letztendlich feiner wird. Um ein solches Phänomen zu verhindern, ist es notwendig, die Festigkeit gegen die Scherbelastung zu gewährleisten, die in der Richtung vertikal zu der Drahtachse wirkt. Als das Verfahren zur Gewährleistung der Festigkeit gegen die Scherbelastung ist es wirksam, die Kristallkorngröße im Querschnitt vertikal zu der Drahtachse zu verringern.
  • In der vorliegenden Erfindung wird eine hohe Ablaufleistung erhalten, indem die durchschnittliche Kristallkorngröße im Querschnitt vertikal zu der Drahtachse des Bonddrahts 0,2 µm bis 3,5 µm beträgt. Falls die durchschnittliche Kristallkorngröße mehr als 3,5 µm beträgt, verformt sich der Draht letztendlich lokal auf Grund der Zugbelastung, also kann die vorstehende Wirkung nicht erhalten werden. Falls die durchschnittliche Kristallkorngröße weniger als 0,2 µm beträgt, wird der Bonddraht letztendlich härter als notwendig, also wird der Abrieb am Teil in Kontakt mit der Kapillare größer, also ist dies nicht für praktische Verwendung geeignet. Vorzugsweise wird, falls die durchschnittliche Kristallkorngröße 0,4 µm bis 3,0 µm beträgt, eine höhere Wirkung erhalten. 0,5 µm bis 2,5 µm ist weiter bevorzugt.
  • Wie vorstehend erläutert, werden, wenn ein Zieheisen verwendet wird, um einen Draht kontinuierlich zu ziehen usw., Zwischenwärmebehandlung bei 200 °C bis 500 °C und Ziehen bis zum endgültigen Drahtdurchmesser wiederholt. Hier kann, indem der Drahtdurchmesser für das Durchfuhren der Zwischenwärmebehandlung zu ∅ 50 µm bis ∅ 100 µm gemacht wird, die durchschnittliche Kristallkorngröße am Querschnitt vertikal zu der Drahtachse auf 0,2 µm bis 3,5 µm reguliert werden. Dies ist auf die Wirkung zurückzuführen, dass das Kristallkomwachstum zum Zeitpunkt der Umkristallisation reguliert werden kann.
  • Kristallrichtung in axialer Richtung des Drahts und Verbesserung der Wedge-Bondingfähigkeit
  • Bei den Messergebnissen beträgt, wenn die Kristallrichtung des Querschnitts parallel zu der Drahtachse, einschließlich der Drahtachse, des Bonddrahts (Mittelquerschnitt des Drahts) gemessen wird, das Häufigkeitsverhältnis der Kristallrichtungen <100> mit einer Winkeldifferenz von 15 Grad oder weniger, bezogen auf die axiale Draht-Richtung des Bonddrahts (nachstehend als das „<100>-Häufigkeitsverhältnis“ bezeichnet), vorzugsweise, als Flächenverhältnis, 30 % bis 100 %. Auf Grund dessen kann die Wedge-Bondingfähigkeit weiter verbessert werden.
  • Was die Wedge-Bondingfähigkeit angeht, kann am Mittelquerschnitt des Drahts des Bonddrahts das <100>-Häufigkeitsverhältnis erhöht werden, so dass eine Verformung des Bonds gefördert wird und eine hohe Bond-Festigkeit erhalten wird. Um diese Wirkung zu erhalten, sollte das <100>-Häufigkeitsverhältnis 30 % oder mehr betragen. Falls das <100>-Häufigkeitsverhältnis weniger als 30 % beträgt, wird die Verformung des Bonds unzureichend und eine hohe Bond-Festigkeit an dem Wedge-Bond kann nicht erhalten werden.
  • Als das Verfahren zum Freilegen des Querschnitts des Bonddrahts kann mechanisches Polieren, Ionenätzen usw. genutzt werden. Die Kristallrichtung des Querschnitts des Bonddrahts kann unter Verwendung des EBSD-Verfahrens bestimmt werden. Das <100>-Häufigkeitsverhältnis kann gefunden werden, indem das Verhältnis der Bereiche mit Kristallrichtungen <100> mit Winkeldifferenzen von 15 Grad oder weniger von der axialen Draht-Richtung des Bonddrahts zur Fläche des Messbereichs der Kristallrichtungen unter Verwendung von EBSD usw. berechnet wird. Der Messbereich sollte eine Länge in der axialen Draht-Richtung von 100 µm am Mittelquerschnitt des Drahts sein.
  • Wenn ein Zieheisen verwendet wird, um kontinuierlich Draht zu ziehen, werden Zwischenwärmebehandlung und Ziehen bis zum Erreichen des endgültigen Drahtdurchmessers wiederholt. Hier kann die Zufuhrgeschwindigkeit des Drahts zum Zeitpunkt des Ziehens zu 200 m/min bis 300 m/min gemacht werden und kann die Temperatur der Zwischenwärmebehandlung zu 200 °C bis 300 °C gemacht werden, um so das <100>-Häufigkeitsverhältnis auf 30 % oder mehr zu erhöhen. Man beachte, dass diese Technik auch wirksam ist, falls die Zwischenwärmebehandlung mehrfach durchgeführt wird.
  • Konzentrationsgradient der Legierung an der Drahtoberfläche und Verbesserung der Lebensdauer der Kapillare
  • Die Reibung zum Zeitpunkt des Ablaufs des Bonddrahts verursacht im Inneren der Kapillare Abrieb. Im Gegensatz dazu ist es möglich, die Zusammensetzung der Oberfläche des Bonddrahts zu regulieren und die Festigkeit der Oberfläche des Bonddrahts zu verringern, um so die Reibungskraft zwischen der Kapillare und dem Bonddraht zu verringern und die Lebensdauer der Kapillare zu verbessern. Um die Festigkeit der Drahtoberfläche zu verringern, ist es ausreichend, den Gehalt von mindestens einem Element unter In, Ga und Cd an der Drahtoberfläche zu erhöhen.
  • Das heißt, das Atomverhältnis der zweiten Elemente am Drahtoberflächenschichtteil (Bereich der Tiefe von 0 bis 1 nm von der Oberfläche des Bonddrahts aus) sollte das 1,1-Fache oder mehr des Atomverhältnisses der zweiten Elemente am unteren Teil der Drahtoberflächenschicht (Bereich der Tiefe von 1 nm bis 10 nm von der Oberfläche des Bonddrahts aus) betragen. Auf Grund dessen kann die Lebensdauer der Kapillare verbessert werden. Die Obergrenze für das Verhältnis des Atomverhältnisses der zweiten Elemente am Oberflächenschichtteil und unteren Teil der Oberflächenschicht des Bonddrahts ist nicht besonders begrenzt, ist aber kein Problem, selbst falls es das 2-Fache beträgt.
  • Das heißt, falls das Atomverhältnis der zweiten Elemente des Oberflächenschichtteils des Drahts zu X0-1nm gemacht wird und das Atomverhältnis der zweiten Elemente des unteren Teils der Oberflächenschicht des Drahts zu X1-10nm gemacht wird, wird, falls X0-1nm/X1-10nm ≥ 1,1, eine ausgezeichnete Lebensdauer der Kapillare erhalten. Falls X0-1nm/X1-10nm < 1,1, kann die vorstehende Wirkung nicht erwartet werden.
  • Der gezogene Draht wird mittels einer Endwärmebehandlung behandelt, so dass die endgültige Bruchdehnung zu einem vorgegebenen Wert wird. Hier kann, indem 0,2 Sekunden bis 0,5 Sekunden nach der endgültigen Wärmebehandlung eine zusätzliche Wärmebehandlung bei 350 °C bis 500 °C durchgeführt wird, das Verhältnis des Atomverhältnisses der zweiten Elemente des Oberflächenschichtteils des Drahts zum Atomverhältnis der zweiten Elemente im unteren Teil der Oberflächenschicht des Drahts zu 1,1 oder mehr gemacht werden.
  • BEISPIELE
  • Nachstehend werden Beispiele ausführlich erläutert werden. Das verwendete Ag-Material war eines mit einer Reinheit von 99,9 At.-% oder mehr und einem Rest von unvermeidbaren Verunreinigungen. Die verwendeten Be, B, P, Ca, Y, La, Ce, Ni, Cu, Rh, Pd, Pt, Au, In, Ga und Cd waren solche mit einer Reinheit von 99,9 At.-% oder mehr und einem Rest von unvermeidbaren Verunreinigungen.
  • Ag-Bonddrähte mit den chemischen Zusammensetzungen, die in Tabelle 1-1 und Tabelle 1-2 aufgeführt sind, wurden hergestellt. Die Ag-Legierung, die für jeden Bonddraht verwendet wurde, wurde in einen Kohlenstofftiegel gefüllt, der zu einer säulenförmigen Form mit einem Durchmesser von ∅ 3 mm bis ∅ 6 mm gearbeitet worden war. Ein Hochfrequenz-Ofen wurde verwendet, um sie in einem Vakuum oder N2, Ar-Gas oder anderer inerter Atmosphäre auf 1080 °C bis 1600 °C zu erwärmen und zu schmelzen. Danach wurde sie im Ofen abgekühlt oder an Luft abgekühlt.
  • Die erhaltene Ag-Legierung wurde, um sie zu bearbeiten, auf ∅ 0,9 mm bis ∅ 1,2 mm gezogen, dann unter Verwendung eines Zieheisens usw. kontinuierlich gezogen, um einen Draht mit ∅ 300 µm bis ∅ 600 µm herzustellen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Draht, wenn Sauerstoff oder Schwefel an der Drahtoberfläche adsorbiert ist, durch Salzsäure usw. dekapiert. Danach wurden Zwischenwärmebehandlung bei 200 °C bis 500 °C und Ziehen wiederholt, um den Draht auf einen endgültigen Drahtdurchmesser von ∅ 15 µm bis ∅ 25 µm zu bearbeiten. Das Ziehen wurde unter Verwendung eines im Handel erhältlichen Schmierfluids durchgeführt. Die Zufuhrgeschwindigkeit des Drahts zum Zeitpunkt des Ziehens betrug 20 m/min bis 300 m/min. Die Zwischenwärmebehandlung wurde durchgeführt, indem der Draht kontinuierlich durch eine Ar-Gasatmosphäre laufen gelassen wurde. Die Zufuhrgeschwindigkeit des Drahts zum Zeitpunkt der Zwischenwärmebehandlung wurde zu 20 m/min bis 200 m/min gemacht.
  • Hier wurde verändert, wie oft die Zwischenwärmebehandlung bei 200 °C bis 500 °C durchgeführt wurde, um das Verhältnis (X0-10nm/X20-30nm) des Atomverhältnisses der zweiten Elemente im Bereich von 0 bis 10 nm zu dem Atomverhältnis der zweiten Elemente in einer Tiefe von 20 bis 30 nm von der Drahtoberfläche aus einzustellen. Je öfter die Zwischenwärmebehandlung durchgeführt wird, desto höher kann das X0-10nm/X20-30nm gemacht werden. Als bevorzugte Bedingungen wurde die Temperatur bei der Zwischenwärmebehandlung das erste Mal zu 200 °C bis 330 °C, das zweite Mal zu 250 °C bis 400 °C und das dritte und weitere Male zu 350 °C bis 500 °C dem Bereich nach gemacht. Auf Grund dieser Wärmebehandlungen diffundierten die zugegebenen Elemente in die Oberfläche des Bonddrahts.
  • Ferner wurde der Drahtdurchmesser verändert, wenn die Zwischenwärmebehandlung durchgeführt wurde, um die durchschnittliche Korngröße des Drahts einzustellen. Als bevorzugte Bedingungen wurde, indem der Drahtdurchmesser, wenn die Zwischenwärmebehandlung durchgeführt wurde, zu ∅ 50 µm bis ∅ 100 µm oder mehr gemacht wurde, die durchschnittliche Kristallkorngröße am Querschnitt in der Richtung vertikal zu der Drahtachse zu 0,2 µm bis 3,5 µm gemacht. Dies ist auf die Wirkung der Fähigkeit zurückzuführen, das Kristallkomwachstum zum Zeitpunkt der Umkristallisation zu regulieren.
  • Weiterhin wurden die Zufuhrgeschwindigkeit des Drahts zum Zeitpunkt des Ziehens und die Temperatur der Zwischenwärmebehandlung eingestellt, um das <100>-Häufigkeitsverhältnis einzustellen. Als bevorzugte Bedingungen wurde die Zufuhrgeschwindigkeit des Drahts zum Zeitpunkt des Ziehens zu 200 bis 300 m/min gemacht und wurde die Temperatur der Zwischenwärmebehandlung zu 200 bis 300 °C gemacht, um das <100>-Häufigkeitsverhältnis auf 30 % oder mehr zu erhöhen. Man beachte, dass diese Vorgehensweise in dem Fall wirksam ist, dass die Zwischenwärmebehandlung mehrere Male durchgeführt wird.
  • Der gezogene Draht wurde mittels einer Endwärmebehandlung behandelt, um eine endgültige Bruchdehnung von 9 bis 15 % zu ergeben. Die Endwärmebehandlung wurde mit einem Verfahren durchgeführt, das der Zwischenwärmebehandlung ähnlich war. Die Zufuhrgeschwindigkeit des Drahts zum Zeitpunkt der Endwärmebehandlung wurde auf dieselbe Weise wie bei der Zwischenwärmebehandlung zu 20 m/min bis 200 m/min gemacht. Die Temperatur bei der Endwärmebehandlung wurde zu 200 °C bis 600 °C gemacht und die Dauer der Wärmebehandlung wurde zu 0,2 Sekunden bis 1,0 Sekunden gemacht. Hier wurde in einigen der Beispiele nach der Endwärmebehandlung eine zusätzliche Wärmebehandlung 0,2 bis 0,5 Sekunden lang bei 350 °C bis 500 °C durchgeführt, um das Verhältnis (X0-1nm/X1-10nm) des Atomverhältnisses der zweiten Elemente in der Tiefe von 0 bis 1 nm (Oberflächenschichtanteil des Drahts) zu dem Atomverhältnis der zweiten Elemente in der Tiefe von 1 bis 10 nm von der Drahtoberfläche aus (unterer Anteil der Oberflächenschicht) auf das 1,1-Fache oder mehr zu regulieren.
  • Die Konzentrationen der Elemente, die in dem Bonddraht enthalten waren, wurden mit einem ICP-Emissionsspektrometer analysiert. Wenn Sauerstoff, Kohlenstoff oder ein anderes Element an der Oberfläche des Bonddrahts adsorbiert war, wurde vor der Analyse ein Bereich von 2 nm von der Oberfläche aus durch Sputtern usw. abgeschält, dann wurden die Konzentrationen gemessen.
  • Die Konzentrationen in der Tiefenrichtung von der Oberfläche des Bonddrahts aus wurde mit einem Apparat zur Auger-Elektronenspektroskopie analysiert. Zuerst wurde die Oberfläche des Bonddraht durch Sputtern usw. abgeschält, während die Konzentration gemessen wurde, um ein Konzentrationsprofil in der Tiefenrichtung zu erhalten. Beispielsweise können die Elemente, die durch die Erlangung des Konzentrationsprofils abgedeckt werden, zu Ag und den Elementen gemacht werden, die in den ersten bis dritten Gruppen von Elementen zugegeben werden. Die Gehalte der Elemente wurden für die Bereiche des Bereichs einer Tiefe von 0 bis 1 nm von der Drahtoberfläche (Oberflächenschichtteil des Drahts) aus, des Bereichs von 1 nm bis 10 nm (unterer Teil der Oberflächenschicht), des Bereichs von 0 bis 10 nm (Oberflächenteil des Drahts) und des Bereichs von 20 nm bis 30 nm (Drahtinneres) bestimmt. Wenn die Bereiche, einschließlich der Drahtoberfläche (in diesem Fall der Bereich einer Tiefe von 0 bis 10 nm von der Drahtoberfläche aus und der Bereich einer Tiefe von 20 bis 30 nm von der Drahtoberfläche aus), mit einem Apparat zur Auger-Elektronenspektroskopie bewertet werden, werden auch der Kohlenstoff und andere nichtmetallische Elemente analysiert, die sich an der Drahtoberfläche abgeschieden haben. Falls die Gehalte der Legierungselemente unter Verwendung aller analysierten Elemente berechnet werden, werden sie aus diesem Grund in der Nähe der Oberfläche des Drahts als kleinere Werte als die Gehalte der Legierungselemente, die im Draht enthalten sind, bewertet. Hier wurden beim Bewerten der Gehalte der Legierungselemente in der Nähe der Oberfläche, einschließlich der Drahtoberfläche (nachstehend als „in der Nähe der Oberfläche“ bezeichnet), der Gesamtbetrag von lediglich den analysierten Metallelementen als der Nenner verwendet. Die nicht-metallischen Elemente wurden aus dem Nenner ausgeschlossen. Auf Grund dessen ist es möglich, die Gehalte der Legierungselemente in der Nähe der Oberfläche ohne Fehler zu bewerten.
  • Macht man das Atomverhältnis der zweiten Elemente von In, Ga und Cd bezogen auf die Gesamtzahl der Atome von Metallelementen im Oberflächenteil des Drahts zu X0-10nm und macht man das Atomverhältnis der zweiten Elemente im Inneren des Drahts zu X20-30nm, wurde ferner das Verhältnis X0-10nm/X20-30nm als das „Zusammensetzungsverhältnis 1 der Oberflächenschicht“ in Tabelle 2-1 und Tabelle 2-2 aufgeführt. Macht man das Atomverhältnis der zweiten Elemente von mindestens einem Element, ausgewählt aus In, Gä und Cd, bezogen auf die Gesamtzahl der Atome von Metallelementen im Oberflächenschichtteil des Drahts zu X0-1nm und macht man das Atomverhältnis der zweiten Elemente am unteren Anteil der Oberflächenschicht des Drahts zu X1-10nm, wurde ferner das Verhältnis X0-1nm/X1-10nm als das „Zusammensetzungsverhältnis 2 der Oberflächenschicht“ in Tabelle 2-1 und Tabelle 2-2 aufgeführt.
  • Bei der Bewertung der durchschnittlichen Kristallkorngröße im Querschnitt in der vertikalen Richtung zu der Drahtachse wurde der Drahtquerschnitt durch mechanisches Polieren freigelegt. Unter Verwendung von EBSD wird die Differenz in den Kristallrichtungen zwischen benachbarten Messpunkten gefunden. Die Korngrenzen mit Differenzen in den Richtungen von 15 Grad oder mehr wurden als Großwinkel-Korngrenzen definiert, während ein Bereich, der von Großwinkel-Korngrenzen umgeben ist, als ein Kristallkorn definiert wurde. Die Kristallkorngröße wurde in Tabelle 2-1 und Tabelle 2-2 in der Spalte „Durchschnittliche Kristallkorngröße“ als der Durchmesser aufgeführt, wenn dedizierte Software zur Analyse verwendet wurde, um die Fläche zu berechnen, und die Fläche als ein Kreis angenommen wurde.
  • Bei der Bewertung der Kristallrichtung im Querschnitt parallel zu der Drahtachse wurde als das Verfahren zum Freilegen des Querschnitts des Bonddrahts mechanisches Polieren verwendet. Die Kristallrichtung des Querschnitts des Bonddrahts wurde unter Verwendung des EBSD-Verfahrens bewertet. Das <100>-Häufigkeitsverhältnis wird gefunden, indem das Verhältnis der Bereiche mit den Kristallrichtungen <100> mit einer Winkeldifferenz im Hinblick auf die axiale Richtung des Drahts des Bonddrahts von 15 Grad oder weniger zur Fläche eines Messbereichs der Kristallrichtungen unter Verwendung von EBSD berechnet wird, und wird in Tabelle 2-1 und Tabelle 2-2 in der Spalte „Kristallrichtungsverhältnis“ aufgeführt. Der Messbereich wurde zu einem Querschnitt parallel zu der Drahtachse, einschließlich der Drahtachse, mit einer langen Richtung von 100 µm oder weniger in der axialen Richtung des Drahts und mit einer kurzen Richtung des Drahts insgesamt (ungefähr dieselbe Länge wie der Drahtdurchmesser) gemacht.
  • Die Probe für verschiedene Bewertungen des Ball-Bonds wurde hergestellt, indem ein Ball-Bond mit einem im Handel erhältlichen Drahtbonder an einer Elektrode gebildet wurde, die durch Bilden eines Al-Films mit einer Dicke von 1,0 µm auf einem Si-Substrat an einem gängigen Metallrahmen erhalten wurde. Die Kugel wurde gebildet, während ein Gas aus N2 + 5 % H2 mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,4 Liter/min bis 0,6 Liter/min laufen gelassen wurde. Der Kugeldurchmesser wurde zu einem Bereich vom 1,5-Fachen bis 1,6-Fachen des Drahtdurchmessers gemacht.
  • Das Verfahren zur Bewertung einer Schicht aus einer intermetallischen Ag-Al-Verbindung an der Ball-Bond-Grenzfläche, wenn Ball-Bonden durchgeführt wird, (Bond-Grenzfläche zwischen Al-Elektrode und Kugelteil) wird erläutert werden. Die intermetallische Verbindungsschicht, die sich an der Ball-Bond-Grenzfläche bildet, ist äußerst dünn in der Schichtdicke, also ist, so wie sie ist, die Überprüfung selbst mit einem Mikroskop schwierig. Deshalb wurde bei der Bewertung, die von der vorliegenden Erfindung eingesetzt wurde, die ball-gebondete Probe 4 Stunden lang bei 180 °C wärmebehandelt. Auf Grund dieser Wärmebehandlung wächst an der Ball-Bond-Grenzfläche die intermetallische Verbindung weiter an dem Teil, wo die intermetallische Verbindungsschicht gebildet ist, und kann mit einem optischen Mikroskop bewertet werden. Auf der anderen Seite wird sich an der Ball-Bond-Grenzfläche, selbst falls der Teil, wo die intermetallische Verbindungsschicht zum Zeitpunkt des Bondens nicht gebildet ist, wärmebehandelt wird, keine intermetallische Verbindung neu bilden. Deshalb wird sich, selbst falls 4 Stunden lang eine Wärmebehandlung bei 180 °C durchgeführt wird, der Bereich der intermetallischen Verbindungsschicht nicht verändern, sondern wird einfacher zu überprüfen sein, also wird er zuverlässiger bewertet werden können. Für die Bewertung werden nach der Wärmebehandlung der Bonddraht und Kugelteil in Säure aufgelöst, um die Ball-Bond-Grenzfläche freizulegen, die intermetallische Ag-Al-Verbindung an der freigelegten Ball-Bond-Grenzfläche wird mit einem Lichtmikroskop überprüft und Bildanalyse wird verwendet, um das Flächenverhältnis der Bildung der intermetallischen Verbindung zu finden. Hier ist das „Flächenverhältnis der Bildung der intermetallischen Verbindung“ das Verhältnis der Fläche der Schicht der intermetallischen Verbindung zu der gesamten Fläche der Ball-Bond-Grenzfläche (%). Falls das Flächenverhältnis der Bildung der intermetallischen Verbindung 80 % oder weniger beträgt, wird die Bildungsfähigkeit als „P“ (poor: schlecht) bewertet, falls über 80 % bis 90 %, wird sie als „F“ (fair: mäßig) bewertet, falls über 90 % bis 95 %, wird sie als „G“ (good: gut) bewertet, und falls über 95 %, wird sie als „E“ (excellent: ausgezeichnet) bewertet. G und E gelten als bestanden. Die Ergebnisse werden in Tabelle 2-1 und Tabelle 2-2 in der Spalte „Bildungsfähigkeit der intermetallische Verbindungsschicht“ aufgeführt.
  • Für die Eigenschaft des niedrigen Loops wurden 100 Drähte an einen Leitungsrahmen zur Verwendung bei Bewertungen mittels Loop-Längen von 1 mm und Loop-Höhen von 60 µm gebondet. Als Nächstes wurde das Vorliegen beliebiger Schäden an der Verjüngung eines Ball-Bonds mittels eines SEM (Rasterelektronenmikroskop) bewertet. Falls der Verjüngungsteil des Ball-Bonds reißt oder sich der Verjüngungsteil verformt und der Draht dünner wird, wird es beurteilt, dass Schaden an der Verjüngung aufgetreten ist. Falls drei oder mehr Verjüngungsteile von 100 Teilen Schäden aufweisen, wird die Eigenschaft als „P“ (schlecht) bewertet, falls zwei, wird sie als „F“ (mäßig) bewertet, falls einer, wird sie als „G“ (gut) bewertet, und falls 0, wird sie als „E“ (ausgezeichnet) bewertet. G und E gelten als bestanden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2-1 und Tabelle 2-2 in den Spalten „Eigenschaft des niedrigen Loops“ aufgeführt.
  • Was die Bewertung der Neigungseigenschaft angeht, wurden 100 Drähte an einen Leitungsrahmen zur Verwendung bei Bewertung mittels Loop-Längen von 5 mm und Loop-Höhen von 0,5 mm gebondet. Der senkrechte Teil des Drahts wurde aus der horizontalen Richtung des Chips überprüft, dann wurde die Entfernung (Neigungsentfernung), wenn die vertikale Linie, die durch die Mitte des Ball-Bonds und den senkrechten Teil des Drahts verläuft, maximal war, zur Bewertung verwendet. Wenn die Neigungsentfernung kleiner als der Drahtdurchmesser war, wurde die Neigungseigenschaft als gut bewertet, während wenn sie größer war, der senkrechte Teil geneigt war, also wurde es beurteilt, dass die Neigungseigenschaft schlecht war. Die 100 gebondeten Drähte wurde unter einem Lichtmikroskop überprüft und die Anzahl der Neigungsfehler wurde gezählt. Null Fehler wurden als „E“ (ausgezeichnet) bewertet, ein bis drei wurden als „G“ (gut) bewertet, vier bis fünf wurden als „F“ (mäßig) bewertet und sechs oder mehr wurden als „P“ (schlecht) bewertet. G und E gelten als bestanden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2-1 und Tabelle 2-2 in den Spalten „Neigungseigenschaft“ aufgeführt.
  • Was die FAB-Form angeht, wurde ein im Handel erhältlicher Drahtbonder verwendet, um einen Ball (FAB) zum Ball-Bonden an dem Bonddraht und zum Überprüfen der FAB-Form unter Verwendung eines SEM in diesem Zustand zu erzeugen. Insgesamt 100 FABs wurden erzeugt und bewertet. Kugelförmige Formen wurden als gut bewertet und exzentrische oder unregelmäßige Formen wurden als schlecht bewertet. Null Fehler wurden als „E“ (ausgezeichnet) bewertet, ein bis fünf wurden als „G“ (gut) bewertet, sechs bis 10 wurden als „F“ (mäßig) bewertet und 11 oder mehr wurden als „P“ (schlecht) bewertet. G und E gelten als bestanden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2-1 und Tabelle 2-2 in den Spalten „FAB-Form“ aufgeführt.
  • Eine Probe zur Bewertung der Bondzuverlässigkeit wurde hergestellt, indem das vorstehende Ball-Bonden durchgeführt wurde, dann ein im Handel erhältliches Epoxidharz verwendet wurde, um sie zu versiegeln. Die Bondzuverlässigkeit in einer Umgebung von hoher Temperatur und hoher Feuchte wurde mittels der Bondlebensdauer eines Ball-Bonds beurteilt, wenn ein Schnellkochtopftester vom ungesättigten Typ verwendet wurde und die Probe einer Umgebung von hoher Temperatur und hoher Feuchte von 130 °C und einer relativen Feuchte von 85 % ausgesetzt wurde. Die Bondlebensdauer des Ball-Bonds wurde zu der Dauer gemacht, wenn ein Schertest eines Ball-Bonds alle 100 Stunden durchgeführt wurde und der Wert der Scherfestigkeit zu einem Drittel der anfänglich beobachteten Scherfestigkeit wurde. Der Schertest nach einem Test bei einer hohen Temperatur und hohen Feuchte wurde durch Säurebehandlung durchgeführt, um das Harz zu entfernen und den Ball-Bond freizulegen. Der Schertest wurde unter Verwendung eines DAGE-Mikrofestigkeitstesters durchgeführt. Der verwendete Wert für die Scherfestigkeit war der durchschnittliche Wert aus Messwerten von 10 Stellen von Ball-Bonds, die zufällig ausgewählt wurden. Bei der vorstehenden Bewertung wurde es beurteilt, falls die Bondlebensdauer weniger als 300 Stunden beträgt, dass es ein Problem bei der praktischen Verwendung gab und die Lebensdauer wurde als „P“ (schlecht) angegeben, falls 300 bis weniger als 500 Stunden, wurde es beurteilt, dass es kein Problem bei der praktischen Verwendung gab und die Lebensdauer wurde als „F“ (mäßig) angegeben, falls 500 Stunden oder mehr, wurde es beurteilt, dass die Lebensdauer besonders gut war und wurde als „G“ (gut) angegeben, und falls 1000 Stunden oder mehr, wurde die Lebensdauer als „E“ (ausgezeichnet) angegeben. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2-1 und Tabelle 2-2 in den Spalten „HAST“ aufgeführt.
  • Das Leistungsvermögen bei Schäden am Chip wurde bewertet, indem das Si-Substrat direkt unter einem Ball-Bond an der vorstehenden ball-gebondeten Probe mit einem Lichtmikroskop überprüft wurde. Wenn Risse in dem Si-Substrat zu sehen waren, wurde die Probe als schlecht beurteilt. 100 Stellen wurden überprüft. Falls es einen Fehler in einer Stelle oder mehr gab, wurde es beurteilt, dass es ein Problem in der Praxis gab und das Leistungsvermögen wurde als „P“ (schlecht) angegeben, während es, falls überhaupt kein Fehler auftrat, beurteilt wurde, dass das Leistungsvermögen besonders ausgezeichnet war und als „G“ (gut) angegeben wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2-1 und Tabelle 2-2 in den Spalten „Schäden am Chip“ aufgeführt.
  • Die Lebensdauer eines Bonddrahts wurde bewertet, indem der Bonddraht eine bestimmte Zeitdauer lang an einer Luftatmosphäre stehen gelassen wurde, dann gebondet wurde und bewertet wurde, ob eine gute Kugel gebildet werden konnte oder ob ein guter Bond-Zustand an dem Ball-Bond und Wedge-Bond erhalten werden konnte. Zur Beurteilung der Ballbildung wurden 100 Balls unter einem Lichtmikroskop überprüft. Falls es fünf oder mehr Balls mit geringer Sphärizität oder Balls mit unebenen Oberflächen gab, wurde die Bildungsfähigkeit als schlecht beurteilt. Die Balls wurden unter den Bedingungen eines Gases aus N2 + 5 % H2 und einer Gasströmungsgeschwindigkeit von 0,4 bis 0,6 Liter/min erzeugt. Der Durchmesser der Balls wurde zu einem Bereich vom 1,5- bis 1,6-Fachen des Drahtdurchmessers gemacht. Ob ein guter Bond-Zustand an dem Ball-Bond und Wedge-Bond erhalten wurde oder nicht, wurde beurteilt, indem ein im Handel erhältlicher Drahtbonder verwendet wurde, um 1000 Drähte kontinuierlich zu bonden. Die Ball-Bonds und die Wedge-Bonds wurden mit einem Lichtmikroskop überprüft. Falls es drei oder mehr abgeschälte Drähte oder andere Fehler gab, wurde die Lebensdauer als schlecht beurteilt. Falls ein beliebiger der vorstehenden Fehler in einer Lebensdauerdauer von weniger als 12 Monaten auftrat, wurde es beurteilt, dass es ein Problem in der Praxis gab, und wurde die Lebensdauer als „P“ (schlecht) angegeben, falls Fehler in einer Lebensdauerdauer nach dem Verstreichen von 12 Monaten bis weniger als 18 Monaten auftraten, wurde es beurteilt, dass es kein Problem bei der praktischen Verwendung gab, und wurde die Lebensdauer als „F“ (mäßig) angegeben, falls Fehler in einer Lebensdauerdauer nach dem Verstreichen von 18 Monaten bis weniger als 24 Monaten auftraten, wurde die Lebensdauer beurteilt, dass sie gut war, und wurde als „G“ (gut) angegeben, und falls überhaupt keine Fehler in einer Lebensdauerdauer selbst nach dem Verstreichen von 24 Monaten auftraten, wurde die Lebensdauer beurteilt, dass sie besonders gut war, und wurde als „E“ (ausgezeichnet) angegeben. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2-1 und Tabelle 2-2 in den Spalten „Lebensdauer“ aufgeführt.
  • Die Wedge-Bondingfähigkeit wurde bewertet, indem ein gängiger Metallrahmen, der mit Ag plattiert war, verwendet wurde, ein im Handel erhältlicher Drahtbonder zum Wedge-Bonden verwendet wurde und der Wedge-Bond überprüft wurde. Als die Bonding-Bedingungen wurden die allgemein verwendeten Bonding-Bedingungen verwendet. 50 Wedge-Bonds wurden unter einem Lichtmikroskop überprüft. Falls sich fünf oder mehr Bonddrähte in einem Bond abschälten, wurde es beurteilt, dass es ein Problem bei der praktischen Verwendung gab, und wurde die Bondingfähigkeit als „P“ (schlecht) angegeben, falls sich drei oder vier Drähte abschälten, wurde es beurteilt, dass es kein Problem bei der praktischen Verwendung gab, und wurde die Bondingfähigkeit als „F“ (mäßig) angegeben, falls sich ein oder zwei Drähte abschälten, wurde es beurteilt, dass die Bondingfähigkeit gut war, und wurde als „G“ (gut) angegeben, während es, falls überhaupt keine Fehler auftraten, beurteilt wurde, dass die Bondingfähigkeit besonders gut war, und wurde als „E“ (ausgezeichnet) angegeben. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2-1 und Tabelle 2-2 in der Spalte „Wedge-Bondingfähigkeit“ aufgeführt.
  • Die Ablaufleistung des Bonddrahts wurde bewertet, indem er unter gängigen Bonding-Bedingungen gebondet wurde, dann der Loop-Teil des Bonddrahts mit einem Mikroskop vom Rastertyp überprüft wurde und der Durchmesser gemessen wurde, um die Reduktionsrate des Durchmessers des Bonddrahts im Vergleich zu vor dem Bonden zu finden. Falls die Reduktionsrate 80 % oder weniger betrug, wurde der Draht als schlecht beurteilt. 30 Bonddrähte wurden überprüft. Falls es fünf oder mehr schlechte Drähte gab, wurde es beurteilt, dass es ein Problem bei der praktischen Verwendung gab, und wurde das Leistungsvermögen als „P“ (schlecht) angegeben, falls drei bis vier schlechte Drähte, wurde es beurteilt, dass es kein Problem bei der praktischen Verwendung gab, und wurde das Leistungsvermögen als „F“ (mäßig) angegeben, falls ein bis zwei schlechte Drähte, wurde es beurteilt, dass das Leistungsvermögen gut war, und wurde als „G“ (gut) angegeben, und falls überhaupt keine schlechten Drähte, wurde es beurteilt, dass das Leistungsvermögen besonders gut war, und wurde als „E“ (ausgezeichnet) angegeben. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2-1 und Tabelle 2-2 in der Spalte „Ablaufleistung“ aufgeführt.
  • Die Lebensdauer der Kapillare wurde mittels des Ausmaßes des Abriebs des Lochs an der Spitze der Kapillare bewertet, das erhalten wurde, indem das Loch an der Spitze der Kapillare vor und nach der Verwendung überprüft wurde. Die Bonding-Bedingungen wurden zu den gängigen Bedingungen gemacht. Die Kapillare wurde nach 3000 Mal Bonden von Bonddrähten überprüft. Wenn Abrieb bestätigt wurde, auch wenn es nicht ein praktisches Problem war, wurde die Kapillare als „F“ (mäßig) beurteilt, wenn es keinen Abrieb gab, wurde sie als „G“ (gut) beurteilt, und wenn es keinen Abrieb gab, wenn die Kapillare nach 10000 Mal Bonden von Drähten überprüft wurde, wurde sie beurteilt, dass sie ausgezeichnet war, und wurde als „E“ (ausgezeichnet) angegeben. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2-1 und Tabelle 2-2 in der Spalte „Kapillarenlebensdauer“ aufgeführt.
    Figure DE112016005580T5_0002
    Figure DE112016005580T5_0003
    Figure DE112016005580T5_0004
    Figure DE112016005580T5_0005
  • Die Erfindungsbeispiele Nrn. 1 bis 46 aus Tabelle 1-1, Tabelle 1-2, Tabelle 2-1 und Tabelle 2-2 sind Beispiele der vorliegenden Erfindung. Die Erfindungsbeispiele Nrn. 1 bis 46 konnten in allen Qualitätsindikatoren gute Ergebnisse ergeben.
  • Die Vergleichsbeispiele Nrn. 101 bis 117 aus Tabelle 1-2 und Tabelle 2-2 sind Vergleichsbeispiele. Ferner zeigen die leeren Felder bei den Bewertungen in den Vergleichsbeispielen an, dass keine Bewertungen durchgeführt wurden. Die Vergleichsbeispiele Nrn. 101 bis 103 enthielten keines aus der ersten Gruppe von Elementen, die Vergleichsbeispiele Nrn. 111 bis 113 wiesen Gehalte der ersten Gruppe von Elementen außerhalb der Untergrenzen der vorliegenden Erfindung auf, während die Vergleichsbeispiele Nrn. 114 bis 117 Gehalte der ersten Gruppe von Elementen außerhalb der Obergrenzen der vorliegenden Erfindung aufwiesen. In allen Fällen waren die Bildungsfähigkeit der intermetallischen Verbindungsschicht, Eigenschaft des niedrigen Loops, Neigungseigenschaft und FAB-Form schlecht.
  • Die Vergleichsbeispiele Nrn. 104 bis 107 wiesen Gehalte der zweiten Gruppe von Elementen außerhalb der Untergrenzen der vorliegenden Erfindung auf und waren in den Ergebnissen des HAST schlecht. Die Vergleichsbeispiele Nrn. 108 bis 110 wiesen Gehalte der zweiten Gruppe von Elementen außerhalb der Obergrenzen der vorliegenden Erfindung auf und wiesen schlechte Schäden am Chip auf.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Die vorliegende Erfindung kann für ein Halbleiterbauelement genutzt werden. Das heißt, der Bonddraht gemäß der vorliegenden Erfindung kann zum Verbinden einer Elektrode auf einem Halbleiterchip mit einem externen Leiter oder anderen Verbindungsleitung einer Leiterplatte genutzt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
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    • JP 2012169374 A [0008]
    • JP 5839763 [0008]

Claims (7)

  1. Bonddraht für Halbleiterbauelemente, der eines oder mehr aus Be, B, P, Ca, Y, La und Ce mit einer Gesamtmenge von 0,031 At.-% bis 0,180 At.-% enthält, der ferner eines oder mehr aus In, Ga und Cd mit einer Gesamtmenge von 0,05 At.-% bis 5,00 At.-%, enthält und der einen Rest von Ag und unvermeidbaren Verunreinigungen aufweist.
  2. Der Bonddraht für Halbleiterbauelemente gemäß Anspruch 1, der ferner eines oder mehr aus Ni, Cu, Rh, Pd, Pt und Au mit einer Gesamtmenge von 0,01 At.-% bis 5,00 At.-% enthält.
  3. Der Bonddraht für Halbleiterbauelemente gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn das Verhältnis der Gesamtzahl der Atome von In, Ga und Cd, bezogen auf die Zahl der Atome der Metallelemente, als das Atomverhältnis der zweiten Elemente definiert wird, das Atomverhältnis der zweiten Elemente in einem Bereich von 0 bis 1 nm von der Drahtoberfläche aus in die Tiefenrichtung das 1,1-Fache oder mehr des Atomverhältnisses der zweiten Elemente in einem Bereich von 1 nm bis 10 nm von der Drahtoberfläche aus in die Tiefenrichtung beträgt.
  4. Der Bonddraht für Halbleiterbauelemente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei, wenn das Verhältnis der Gesamtzahl der Atome von In, Ga und Cd, bezogen auf die Zahl der Atome der Metallelemente, als das Atomverhältnis der zweiten Elemente definiert wird, das Atomverhältnis der zweiten Elemente in einem Bereich von 0 bis 10 nm von der Drahtoberfläche aus in die Tiefenrichtung das 2-Fache oder mehr des Atomverhältnisses der zweiten Elemente in einem Bereich von 20 nm bis 30 nm von der Drahtoberfläche aus in die Tiefenrichtung beträgt.
  5. Der Bonddraht für Halbleiterbauelemente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine durchschnittliche Kristallkorngröße im Querschnitt vertikal zur Drahtachse 0,2 µm bis 3,5 µm beträgt.
  6. Der Bonddraht für Halbleiterbauelemente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei, wenn die Kristallrichtung in der axialen Richtung des Drahts am Querschnitt parallel zur Drahtachse, einschließlich der Drahtachse, des Bonddrahts gemessen wird, das Häufigkeitsverhältnis der Kristallrichtung <100>, bei dem die Winkeldifferenz, bezogen auf die axiale Richtung des Drahts des Bonddrahts, 15 Grad oder weniger beträgt, bezogen auf das Flächenverhältnis, 30 % bis 100 % beträgt.
  7. Der Bonddraht für Halbleiterbauelemente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, der eines oder mehr aus In, Ga und Cd mit einer Gesamtmenge von 2,00 At.-% oder weniger enthält.
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