DE69615746T2 - Golddraht zum Bonden von Chips - Google Patents

Golddraht zum Bonden von Chips

Info

Publication number
DE69615746T2
DE69615746T2 DE69615746T DE69615746T DE69615746T2 DE 69615746 T2 DE69615746 T2 DE 69615746T2 DE 69615746 T DE69615746 T DE 69615746T DE 69615746 T DE69615746 T DE 69615746T DE 69615746 T2 DE69615746 T2 DE 69615746T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
bonding
group
neck portion
content
test
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69615746T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69615746D1 (de
Inventor
Shinichi Hanada
Koichiro Mukoyama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tanaka Denshi Kogyo KK
Original Assignee
Tanaka Denshi Kogyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tanaka Denshi Kogyo KK filed Critical Tanaka Denshi Kogyo KK
Publication of DE69615746D1 publication Critical patent/DE69615746D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69615746T2 publication Critical patent/DE69615746T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/43—Manufacturing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/4501—Shape
    • H01L2224/45012—Cross-sectional shape
    • H01L2224/45015—Cross-sectional shape being circular
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/8512—Aligning
    • H01L2224/85148—Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/852—Applying energy for connecting
    • H01L2224/85201—Compression bonding
    • H01L2224/85205—Ultrasonic bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/859—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector involving monitoring, e.g. feedback loop
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00011—Not relevant to the scope of the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01012—Magnesium [Mg]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01015—Phosphorus [P]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01032—Germanium [Ge]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01039—Yttrium [Y]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01047—Silver [Ag]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01057—Lanthanum [La]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01058—Cerium [Ce]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01059—Praseodymium [Pr]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/0106—Neodymium [Nd]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01063—Europium [Eu]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01064—Gadolinium [Gd]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01068—Erbium [Er]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01074—Tungsten [W]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01078—Platinum [Pt]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/012—Semiconductor purity grades
    • H01L2924/01205—5N purity grades, i.e. 99.999%
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/14—Integrated circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/20—Parameters
    • H01L2924/207—Diameter ranges
    • H01L2924/20753—Diameter ranges larger or equal to 30 microns less than 40 microns
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12431—Foil or filament smaller than 6 mils
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Goldbonddraht, der für eine Verbindung zwischen Elektroden und Außenanschlussabschnitten eines IC-Chips verwendet wird. Insbesondere betrifft die Erfindung einen IC-Chip-Goldbonddraht, der in der Lage ist, den Grad der Beschädigung eines Bonddrahthalsabschnitts stark zu reduzieren, die zum Beispiel durch eine Erhöhung einer Ultraschallleistung bei der Montage eines Halbleiterbauelementes verursacht wird.
  • Bisher wurde zum Verbinden von Elektroden und Außenanschlussabschnitten an einem IC- Chip in erster Linie ein kombiniertes Thermokompressions- und Ultraschallbondverfahren unter Verwendung eines Golddrahtes angewendet. Angesichts der jüngsten Nachfrage nach hohen Geschwindigkeiten und mehr Funktionen eines Halbleiterbauelements und der sich daraus ergebenden Zunahme der Anzahl von Elektroden und Außenanschlüssen ist die Verdrahtungsstrecke zwischen Elektroden und Anschlüssen länger geworden. Andererseits wird die Verdrahtungsstrecke zwischen einer Elektrode und einem Außenanschluss infolge einer Maßnahme zur Reduzierung der Größe und Dicke eines Halbleiterbauelements extrem kurz gehalten.
  • Es ist folglich notwendig, dass die Verdrahtungsstrecke trotz der Verwendung vieler Anschlussdrähte kurz ist. Zur Erfüllung dieser Anforderung wird beim Bilden einer Schleife mit einem Bondgerät der Versuch unternommen, die Schleifenhöhe und die Schleifengestalt dadurch zu stabilisieren, dass eine so genannte Umkehrverformung durchgeführt wird, bei der ein Kugelhalsabschnitt stark in die zur Schleifenbildungsrichtung entgegengesetzte Richtung gekrümmt und verformt und anschließend die Schleife gestreckt wird.
  • Wenn eine Schleife, die durch eine solche Umkehrverformung gebildet wird, einer Wärmezyklusumgebung in Verbindung mit der Erzeugung von Wärme von einem Halbleiterbauelement in der Betriebsphase des Bauelements ausgesetzt wird, dann kommt es jedoch zu einer Trennung am Kugelhalsabschnitt.
  • Zur Vermeidung einer solchen Trennung während des Betriebs des Halbleiterbauelements besteht heute eine Nachfrage nach der Entwicklung eines Golddrahtes, der, wenn der Kugelhalsabschnitt stark gekrümmt und verformt und die Schleife gestreckt wird, in einem folgenden Wärmezyklustest unter extremsten Bedingungen keine Trennung durchmacht.
  • Es wurde bereits der Einbau von jeweils Eu, Ca, Ge und Be in einer vorbestimmten Menge in einen Golddraht vorgeschlagen, um das Problem zu beheben, dass der Halsabschnitt unter Vibration knapp über einer Goldkugel bricht (siehe offengelegtes japanisches Patent Nr. 9624/93).
  • Ein solcher konventioneller Bonddraht, der zuvor vorgeschlagen wurde, wird jedoch nicht als zufriedenstellender Golddraht angesehen, der am Kugelhalsabschnitt kaum getrennt wird, wenn er nach einer starken Krümmung und Verformung am Kugelhalsabschnitt und der anschließenden Streckung der Schleife einer harten Wärmezyklusumgebung, Vibration und Schlag ausgesetzt wird.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die angesichts der zuvor erwähnten Situation gemacht wurde, einen Golddraht zum IC-Chip-Bonden bereitzustellen, der selbst dann nicht bricht, wenn er einer harten Wärmezyklusumgebung ausgesetzt wird, und dessen Halsabschnitt knapp oberhalb einer Goldkugel durch Vibration und Schlag nach dem kombinierten Thermokompressions- und Ultraschallbonden bei einer erhöhten Ultraschallwellenleistung und anschließendem Strecken einer Schleife, d. h. nach dem Durchführen einer so genannten Umkehrverformung, nicht bricht.
  • Im Anschluss an umfangreiche Studien stellten die Autoren der vorliegenden Erfindung fest, dass durch die Herstellung eines Goldlegierungsdrahtes aus Platin (Pt), Silber (Ag), Magnesium (Mg) und Europium (Eu) in einer jeweiligen vorbestimmten Menge, wobei der Rest Gold (Au) ist, das weniger als 0,001 Gew.-% an unwesentlicher Verunreinigung aufweist, das oben genannte Ziel durch einen Synergieeffekt dieser Elemente erreicht werden konnte. Auf diese Weise wurde die vorliegende Erfindung vollendet.
  • Im Spezielleren umfasst die vorliegende Erfindung gemäß einem ersten Aspekt einen feinen Goldlegierungsdraht zur Verwendung beim Bonden eines Halbleiterbauelementes, dadurch gekennzeichnet, dass der Goldlegierungsdraht zwischen 0,0001 und 0,005 Gew.-% Pt, zwischen 0,0001 und 0,005 Gew.-% Ag, zwischen 0,0005 und 0,005 Gew.-% Mg und zwischen 0,00005 und 0,005 Gew.-% Eu umfasst, wobei der Rest Au ist, das weniger als 0,001 Gew.-% an unwesentlicher Verunreinigung aufweist.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst gemäß einem zweiten Aspekt einen feinen Goldlegierungsdraht zur Verwendung beim Bonden eines Halbleiterbauelementes, dadurch gekennzeichnet, dass der Goldlegierungsdraht zwischen 0,0001 und 0,005 Gew.-% Pt, zwischen 0,0001 und 0,005 Gew.-% Ag, zwischen 0,0005 und 0,005 Gew.-% Mg und zwischen 0,00005 und 0,005 Gew.-% Eu und wenigstens ein zusätzliches Element umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 0,00002 bis 0,001 Gew.-% Be, 0,00005 bis 0,004 Gew.-% Ca und 0,0005 bis 0,01 Gew.-% Ge, wobei der Rest Au ist, das weniger als 0,001 Gew.-% an unwesentlicher Verunreinigung aufweist.
  • Ferner umfasst die vorliegende Erfindung gemäß einem dritten Aspekt einen feinen Goldlegierungsdraht zur Verwendung beim Bonden eines Halbleiterbauelementes, dadurch gekennzeichnet, dass der Goldlegierungsdraht zwischen 0,0001 und 0,005 Gew.-% Pt, zwischen 0,0001 und 0,005 Gew.-% Ag, zwischen 0,0005 und 0,005 Gew.-% Mg und zwischen 0,00005 und 0,005 Gew.-% Eu und zwischen 0,0001 und 0,02 Gew.-% von wenigstens einem zusätzlichen Element umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus La, Y, Pb, Er, Gd, Ce, Pr, Nd, Sm, wobei der Rest Au ist, das weniger als 0,001 Gew.-% an unwesentlicher Verunreinigung aufweist.
  • Ferner umfasst die vorliegende Erfindung gemäß einem vierten Aspekt einen feinen Goldlegierungsdraht zur Verwendung beim Bonden eines Halbleiterbauelementes, dadurch gekennzeichnet, dass der Goldlegierungsdraht zwischen 0,0001 und 0,005 Gew.-% Pt, zwischen 0,0001 und 0,005 Gew.-% Ag, zwischen 0,0005 und 0,005 Gew.-% Mg und zwischen 0,00005 und 0,005 Gew.-% Eu, wenigstens ein zusätzliches Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 0,00002 bis 0,001 Gew.-% Be, 0,00005 bis 0,004 Gew.-% Ca und 0,0005 bis 0,01 Gew.-% Ge und 0,0001 bis 0,02 Gew.-% von wenigstens einem zusätzlichen Element umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus La, Y, Pb, Er, Gd, Ce, Pr, Nd, Sm, wobei der Rest Au ist, das weniger als 0,001 Gew.-% an unwesentlicher Verunreinigung aufweist.
  • Vorzugsweise liegt der Ag-Gehalt zwischen 0,0005 und 0,005 Gew.-%.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm, das einen Überblick über einen Oszillationstest gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Wie zuvor erwähnt, hat der erfindungsgemäße Goldbonddraht eine Zusammensetzung, die eine erste Gruppe aus Pt, Ag, Mg und Eu in jeweiligen vorbestimmten Mengen oder eine zweite Gruppe, die wenigstens einen Bestandteil umfasst, ausgewählt aus Be, Ca und Ge in einer jeweiligen vorbestimmten Menge, oder eine dritte Gruppe beinhaltet, die eine vorbestimmte Menge von wenigstens einem Bestandteil umfasst, ausgewählt aus La, Y, P, Er, Gd, Ce, Pr, Nd und Sm.
  • Es folgt eine ausführliche Beschreibung einer Ausführung der vorliegenden Erfindung und von deren Funktionsweise.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch die Herstellung eines Goldlegierungsdrahtes, der im Wesentlichen aus jeweils Platin (Pt), Silber (Ag), Magnesium (Mg) und Europium (Eu) besteht, um die oben genannte Ausführung bereitzustellen, wobei der Rest Gold (Au) ist, das weniger als 0,001 Gew.-% an unwesentlicher Verunreinigung aufweist, aufgrund eines Synergieeffekts dieser Metallelemente ein Goldlegierungsdraht als Bonddraht erhalten werden, der, wenn er einer Wärmezyklusumgebung, Vibration oder Schlag ausgesetzt wird, eine ausgezeichnete Zuverlässigkeit und Bruchfestigkeit seines Halsabschnitts nach dem kombinierten Thermokompressions- und Ultraschallbonden bei einer erhöhten Ultraschallwellenleistung und nach einer Umkehrverformung zur Bildung einer Schleife bietet. Der Grund, weshalb die Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Goldlegierungsdrahtes wie oben begrenzt ist, wird nachfolgend erörtert.
    • [Erste Gruppe: Pt]
  • In Kombination mit Ag, Mg und Eu wirkt sich Pt ausgezeichnet auf die Verbesserung der Zuverlässigkeit des Kugelhalsabschnitts aus.
  • Bei einem Pt-Gehalt von nicht weniger als 0,0001 Gew.-% im Vergleich zu einem Pt- Gehalt von weniger als 0,0001 Gew.-% wird der Kugelhalsabschnitt zuverlässiger; steigt der Pt-Gehalt über 0,005 Gew.-%, dann ist eine Kugelbildung nicht mehr möglich. Aus diesem Grund wird der Pt-Gehalt auf einen Bereich zwischen 0,0001 und 0,005 Gew.-% begrenzt.
  • Im Vergleich zu dem Fall, bei dem kein Ag, kein Mg oder kein Eu anwesend ist, während Pt in einer Menge innerhalb des obigen Bereichs vorliegt, wird die Zuverlässigkeit des Kugelhalsabschnitts in Anwesenheit von Pt in Verbindung mit Ag, Mg und Eu verbessert. Es ist somit erforderlich, dass Pt zusammen mit Ag, Mg und Eu verwendet wird.
  • Eine bevorzugtere Zusammensetzung umfasst die Elemente sowie wenigstens einen Bestandteil, ausgewählt aus Be, Ca und Ge in einer jeweiligen vorbestimmten Menge. Im Rahmen dieser Zusammensetzung wird die Zuverlässigkeit des Kugelhalsabschnitts weiter verbessert.
    • [Erste Gruppe; Ag]
  • In Kombination mit Pt, Mg und Eu wirkt sich Ag ausgezeichnet auf die Verbesserung der Zuverlässigkeit des Kugelhalsabschnitts aus.
  • Bei einem Ag-Gehalt von nicht weniger als 0,0001 Gew.-% im Vergleich zu einem Ag- Gehalt von weniger als 0,0001 Gew.-% wird der Kugelhalsabschnitt zuverlässiger.
  • Vorzugsweise liegt der Ag-Gehalt über 0,0005 Gew.-%, wobei die Zuverlässigkeit des Kugelhalsabschnitts in diesem Bereich im Hinblick auf den Bruchanteil im Schlagtest weiter verbessert wird. Steigt der Ag-Gehalt über 0,005 Gew.-%, dann kann keine zufriedenstellende Kugelbildung erfolgen. Aus diesem Grund liegt der spezifizierte Ag- Gehalt im Bereich zwischen 0,0001 und 0,05 Gew.-%.
  • Im Vergleich zu dem Fall, bei dem Ag in einer Menge innerhalb des obigen Bereichs vorliegt, während kein Pt, kein Mg oder kein Eu anwesend ist, trägt die Verwendung von Ag in Verbindung mit Pt, Mg und Eu zur Verbesserung der Zuverlässigkeit des Kugelhalsabschnitts bei. Ag muss in Verbindung mit Pt, Mg und Eu verwendet werden.
  • Gemäß einer bevorzugteren Zusammensetzung wird Be und/oder Ca und/oder Ge in einer vorbestimmten Menge zusätzlich zu den obigen Elementen verwendet. Diese Zusammensetzung ist zur Verbesserung der Zuverlässigkeit des Halsabschnitts effektiver.
    • [Erste Gruppe; Mg]
  • Mg wirkt sich in Kombination mit Pt, Ag und Eu ausgezeichnet auf die Verbesserung der Zuverlässigkeit des Kugelhalsabschnitts aus.
  • Liegt der Mg-Gehalt nicht unter 0,0005 Gew.-%, wird die Zuverlässigkeit des Kugelhalsabschnitts im Vergleich zu dem Fall verbessert, bei dem der Mg-Gehalt unter 0,0005 Gew.-% liegt. Übersteigt der Mg-Gehalt 0,005 Gew.-%, dann ist nicht nur keine zufriedenstellende Kugelbildung mehr möglich, sondern es kommt beim Bonden auch zur Rissbildung an Chip-Elektroden.
  • Aus diesem Grund liegt der spezifizierte Mg-Gehalt im Bereich zwischen 0,0005 und 0,005 Gew.-%.
  • Im Vergleich zu dem Fall, bei dem Mg in einer Menge innerhalb des obigen Bereichs verwendet wird, während kein Pt, kein Ag oder kein Eu anwesend ist, führt die Verwendung von Mg in Verbindung mit Pt, Ag und Eu zu einer verbesserten Zuverlässigkeit des Kugelhalsabschnitts. Es ist somit erforderlich, dass Mg in Verbindung mit Pt, Ag und Eu verwendet wird.
  • Gemäß einer bevorzugteren Zusammensetzung wird Be und/oder Ca und/oder Ge in einer vorbestimmten Menge zusätzlich zu den obigen Elementen verwendet. Diese Zusammensetzung ist zur Verbesserung der Zuverlässigkeit des Kugelhalsabschnitts effektiver.
    • [Erste Gruppe; Eu]
  • Eu wirkt sich in Kombination mit Pt, Ag und Mg ausgezeichnet auf die Verbesserung der Zuverlässigkeit des Kugelhalsabschnitts aus.
  • Liegt der Eu-Gehalt nicht unter 0,00005 Gew.-%, wird die Zuverlässigkeit des Kugelhalsabschnitts im Vergleich zu einem Eu-Gehalt unter 0,00005 Gew.-% verbessert; eine weitere Verbesserung der Zuverlässigkeit wird bei einem Eu-Gehalt von nicht weniger als 0,0001 Gew.-% erzielt. Übersteigt der Eu-Gehalt 0,005 Gew.-%, dann kommt es beim Bonden zur Rissbildung an Chip-Elektroden. Aus diesem Grund liegt der spezifizierte Eu- Gehalt im Bereich zwischen 0,00005 und 0,005 Gew.-%.
  • Im Vergleich zu dem Fall, bei dem kein Pt, kein Ag oder kein Mg anwesend ist, während Eu in einer Menge innerhalb des obigen Bereichs anwesend ist, trägt die Verwendung von Eu in Verbindung mit Pt, Ag und Mg zur Verbesserung der Zuverlässigkeit des Kugelhalsabschnitts bei. Eu muss in Verbindung mit Pt, Ag und Mg verwendet werden.
  • Vorzugsweise liegt der Eu-Gehalt zwischen 0,0001 und 0,005 Gew.-%, wobei die Zuverlässigkeit des Kugelhalsabschnitts in diesem Bereich weiter verbessert wird.
  • Eine bevorzugtere Zusammensetzung umfasst die obigen Elemente sowie Be und/oder Ca und/oder Ge in einer vorbestimmten Menge. Diese Zusammensetzung ist zur Verbesserung der Zuverlässigkeit des Kugelhalsabschnitts effektiver.
    • [Zweite Gruppe; Be, Ca, Ge]
  • Die Verwendung von wenigstens einem Bestandteil, ausgewählt aus 0,00002-0,001 Gew.- % Be, 0,00005-0,004 Gew.-% Ca und 0,0005-0,01 Gew.-% Ge, in Verbindung mit Pt, Ag, Mg und Eu wird bevorzugt, da sich hieraus eine weitere Verbesserung der Zuverlässigkeit des Kugelhalsabschnitts ergibt.
  • Eine solche weitere Verbesserung wird nicht erreicht, wenn der Be-Gehalt unter 0,00002 Gew.-%, der Ca-Gehalt unter 0,00005 Gew.-% und der Ge-Gehalt unter 0,0005 Gew. -% liegt.
  • Übersteigt der Be-Gehalt 0,001 Gew.-%, dann ist eine zufriedenstellende Kugelinformation nicht mehr möglich.
  • Dies ist auch der Fall, wenn der Ca-Gehalt über 0,004 Gew.-% liegt.
  • Bei einem Ge-Gehalt von mehr als 0,01 Gew.-% kommt es beim Bonden leichter zur Elektrodenrissbildung.
  • Aus den obigen Gründen liegt der spezifizierte Be-Gehalt zwischen 0,00002 und 0,001 Gew.-%, der Ca-Gehalt zwischen 0,00005 und 0,004 Gew.-% und der Ge-Gehalt zwischen 0,0005 und 0,01 Gew.-%.
    • [Dritte Gruppe: La, Y, Pb, Er, Gd, Ce, Pr, Nd, Sm]
  • Wird wenigstens eine der Komponenten La, Y, Pb, Er, Gd, Ce, Pr, Nd und Sm der dritten Gruppe in einer Menge zwischen 0,0001 und 0,02 Gew.-% zusätzlich zu den Komponenten der ersten Gruppe verwendet, dann wird der gleiche Effekt in Bezug auf die Zuverlässigkeit des Kugelhalsabschnitts wie der erreicht, der von der Zusammensetzung erbracht wird, die nur die Komponente der ersten Gruppe enthält.
  • Selbst wenn eine Komponente der dritten Gruppe anwesend ist, wird in diesem Fall keine hohe Zuverlässigkeit des Kugelhalsabschnitts erreicht, wenn irgendeine der Komponenten der ersten Gruppe, d. h. Pt, Ag, Mg und Eu, nicht anwesend ist.
  • Wird wenigstens eine der Komponenten La, Y, Pb, Er, Gd, Ce, Pr, Nd und Sm der dritten Gruppe, in einer Menge zwischen 0,0001 und 0,02 Gew.-% zusätzlich zu den Komponenten der ersten und der zweiten Gruppe verwendet, dann wird ferner der gleiche oder ein besserer Effekt in Bezug auf die Zuverlässigkeit des Kugelhalsabschnitts im Vergleich zu dem erreicht, der von der Zusammensetzung erbracht wird, die sowohl Komponenten der ersten als auch der zweiten Gruppe enthält.
  • Wird irgendeine der Komponenten Pt, Ag, Mg und Eu der ersten Gruppe nicht verwendet, wird in diesem Fall keine hohe Zuverlässigkeit des Kugelhalsabschnitts erreicht, selbst wenn Komponenten der zweiten und der dritten Gruppe verwendet werden.
    • [Beispiele]
  • Es folgt eine Beschreibung von Praxisbeispielen und Vergleichsbeispielen, die in den Tabellen 1 bis 16 dargestellt sind.
    • [1. Beispiel]
  • Durch die Zugabe von Pt, Ag, Mg und Eu in der vorbestimmten Menge zu 99,999 Gew.-% an hochreinem Gold, Schmelzen in einem Schmelzofen und anschließendes Gießen, wird eine Goldlegierung erhalten, umfassend die in der Tabelle dargestellte Zusammensetzung, nämlich: Pt: 1 ppm, Ag: 10 ppm, Mg: 20 ppm und Eu: 10 ppm, wobei der Rest Au ist, das eine unwesentliche Verunreinigung von 10 ppm aufweist. Es wird eine Goldbearbeitung unter Verwendung kalibrierter Walzen und einer Drahtziehmaschine und Wärmebehandlung wiederholt durchgeführt, um einen feinen Draht mit einem Enddurchmesser von 30 um und einer Dehnung von 4% herzustellen. Unter Verwendung dieses feinen Drahts als Bonddraht und eines automatischen Hochgeschwindigkeitsbonders wird ein kombiniertes Thermokompressions- und Ultraschallbondverfahren an IC-Chip-Elekroden durchgeführt. Nach einem anfänglichen Kugelbonden bei einer Ultraschallleistung von 0,5 W wird die Kapillare einmal in die der Schleifenbildungsrichtung entgegengesetzte Richtung bewegt, wobei dieser Umkehrwinkel auf 60º relativ zur Vertikalrichtung festgelegt ist, um den Kugelhalsabschnitt stark zu krümmen und zu verformen, gefolgt vom Bonden mit Außenanschlüssen und der Bildung einer gleichmäßigen Schleife (Verdrahtung). Das Verdrahtungstestmaterial umfasst 40 Pins für 1 IC-Chip, d. h. es werden 40 Drahtstücke hergestellt.
  • Anschließend erfolgt eine Überprüfung der Kugelform und der Elektrodenrissbildung, und es werden ein Wärmezyklustest, ein Vibrationstest und ein Schlagtest durchgeführt. Die erhaltenen Messergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
    • [Beispiele 2-159 und Vergleichsbeispiele 1-22]
  • Die Herstellung feiner Drähte und die Durchführung der zuvor genannten Tests erfolgt in der gleichen Weise wie im 1. Beispiel, mit der Ausnahme, dass die in den Tabellen aufgeführte Goldlegierungszusammensetzung verwendet wird. Die erhaltenen Ergebnisse sind in den Tabellen 2, 4, 6, 8, 11, 14 und 16 enthalten.
  • Es werden die folgenden Mess- und Beurteilungsverfahren angewendet.
    • [Kugelform]
  • Eine Goldkugel wird mit einer in einem automatischen Hochgeschwindigkeitsbonder integrierten Elektrobrenner geformt; anschließend werden Größe, sphärische Gestalt und Oberflächenzustand der Goldkugel mit einem Rasterelektronenmikroskop untersucht.
  • Die Größe der Goldkugel wird auf der Basis des 2,5 fachen des Drahtdurchmessers, d. h. 75 um ø, gemessen, während die sphärische Gestalt und der Oberflächenzustand im Vergleich zu Kontrollproben beurteilt werden. Sind die Messergebnisse von zehn Proben gut, dann wird das Ergebnis als "gut" bezeichnet, wohingegen das Ergebnis als "schlecht" angesehen wird, wenn nur eine Probe davon fehlerhaft ist.
    • [Elektrodenrissbildung beim Bonden]
  • Kommt es bei 100 Verdrahtungsproben unter Verwendung eines automatischen Hochgeschwindigkeitsbonders zu keiner Elektrodenrissbildung, dann wird das Ergebnis als "gut" bezeichnet, wohingegen das Ergebnis als "schlecht" angesehen wird, wenn bei nur einer Kugel im Rahmen desselben Tests Rissbildungen auftreten.
    • [Wärmezyklustest]
  • Nach dem Versiegeln der Verdrahtungsproben mit einem Epoxidharz werden 2000 Wärmezyklustests 30 Minuten lang bei -10ºC und 30 Minuten lang bei 150ºC durchgeführt. In dem Test werden 100 Proben verwendet, und anhand eines Leitungstests wird eine Trennung überprüft. Die Anzahl der getrennten Proben wird in Bezug auf den Bruchanteil (%) angegeben.
    • [Vibrationstest]
  • Das Bondverfahren wird mit einem versilberten Leitungsrahmen 1 anstelle der IC-Chip- Elektroden durchgeführt, der genauso wie im 1. Beispiel verdrahtet ist; anschließend wird der Bondabschnitt der Außenanschlussseite abgeschnitten, und es werden die in Fig. 1 dargestellten Proben hergestellt, die dann in einem Vibrationstest zum Einsatz kommen.
  • Mit einem Vibrationstester 2 (siehe Fig. 1) wird ein Vibrationstest unter den folgenden Bedingungen durchgeführt, wobei ein Testdraht 3, dessen vorderes Ende an den Anschlussrahmen 1 gebondet ist, sowohl rechts als auch links um eine Welle 5 mit Hilfe eines Drahtträgerabschnitts 4 oszilliert wird. Es wurde die Anzahl der Schwingungen bis zum Bruch gemessen.
  • Spanne (L&sub1;): 150 um
  • Beidseitige Amplitude (L&sub2;): 26 um
  • Schwingfrequenz: 40 Hz (40 Mal/sec)
  • Der Test wurde dreimal wiederholt, und es wurde ein Durchschnittswert erhalten.
    • [Schlagtest]
  • Es werden 6 Verdrahtungsproben (die Gesamtzahl an Drähten beträgt 240) gemacht und ein Schlagbeschleunigungstest durchgeführt. Dabei werden die Proben in ein Magazin gegeben, das aus einer Höhe von 100 mm fallen gelassen wird, und anschließend wird die Anzahl an zerbrochenen Drähten mit einem Lichtmikroskop überprüft. Der Bruchanteil wird anhand der folgenden Formel ermittelt. 1. Tabelle 2. Tabelle 3. Tabelle 4. Tabelle 5. Tabelle 6. Tabelle 7. Tabelle 8. Tabelle 9. Tabelle 10. Tabelle 11. Tabelle 12. Tabelle 13. Tabelle 14. Tabelle 15. Tabelle 16. Tabelle
  • Wie anhand der obigen Messergebnisse erkennbar ist, ist in den Beispielen. 1 bis 11 unter Verwendung vorbestimmter Mengen der Komponenten Pt, Ag, Mg und Eu der ersten Gruppe die Kugelform gut, und zum Zeitpunkt des Bondens treten kaum Elektrodenrisse auf; darüber hinaus liegt der Bruchanteil nach dem Wärmezyklustest bei 1%, die Anzahl der Schwingungen bis zum Bruch liegt im Vibrationstest bei 11.000 oder mehr; und der Bruchanteil im Rahmen des Schlagtests beträgt 12% oder weniger, so dass ein ausgezeichneter Effekt zur Verbesserung der Zuverlässigkeit des Kugelhalsabschnitts erreicht wird.
  • Darüber hinaus liegt in Beispielen, bei denen der Eu-Gehalt 0,0001 Gew.-% oder mehr beträgt, die Anzahl der Schwingungen bis zum Bruch im Vibrationstest bei 12.0000 oder mehr, und in Beispielen, bei denen der Ag-Gehalt 0,0005 Gew.-% oder mehr beträgt, liegt der Bruchanteil im Rahmen des Schlagtests bei 5% oder weniger, so dass ein hervorragender Effekt zur Verbesserung der Zuverlässigkeit des Kugelhalsabschnitts erreicht wird.
  • In den Beispielen 12 bis 112 unter Verwendung von wenigstens einem Bestandteil, ausgewählt aus den Komponenten Be, Ca und Ge der zweiten Gruppe, zusätzlich zu den Komponenten der ersten Gruppe, ist die Kugelform gut, beim Bonden kommt es zu keinen Elektrodenrissen, der Bruchanteil nach dem Wärmezyklustest liegt nicht über 1%, im Vibrationstest liegt die Anzahl von Schwingungen bis zum Bruch bei 11.000 oder mehr und der Bruchanteil im Rahmen des Schlagtests beträgt 15% oder weniger, wodurch ein ausgezeichneter Effekt erreicht wird.
  • Vor allem in Beispielen mit einem Eu-Gehalt von 0,0001 Gew.-% oder mehr beträgt der Bruchanteil nach dem Wärmezyklustest 0% und im Vibrationstest liegt die Anzahl an Schwingungen bis zum Bruch bei 13.000; in Beispielen mit einem Ag-Gehalt von 0,0005 Gew.-% oder mehr beträgt der Bruchanteil im Rahmen des Schlagtests 3% oder weniger, so dass ein noch besserer Effekt zur Verbesserung der Zuverlässigkeit des Kugelhalsabschnitts erreicht wird.
  • Ferner wird in den Beispielen 113 bis 135 unter Verwendung von wenigstens einer der Komponenten La, Y, Pb, Er, Gd, Ce, Pr, Nd und Sm der dritten Gruppe in einer vorbestimmten Menge zusätzlich zu den Komponenten der ersten Gruppe der gleiche Effekt wie der in den Beispielen 1 bis 11 unter Verwendung von ausschließlich Komponenten der ersten Gruppe erzielt.
  • In den Beispielen 136 bis 159 unter Verwendung von wenigstens einer Komponente La, Y, Pb, Er, Gd, Ce, Pr, Nd und Sm der dritten Gruppe in einer vorbestimmten Menge zusätzlich zu den Komponenten der ersten und der zweiten Gruppe wird der gleiche oder ein besserer Effekt im Vergleich zu dem in den Beispielen 11 bis 112 unter Verwendung von Komponenten der ersten und der zweiten Gruppe erzielt.
  • Im Vergleichsbeispiel 1, in dem keine Komponente der ersten bis dritten Gruppe verwendet wird, beträgt der Bruchanteil nach dem Wärmezyklustest hingegen 15%, im Vibrationstest liegt die Anzahl der Schwingungen bis zum Bruch bei etwa 6.400 und der Bruchanteil im Rahmen des Bruchtests beträgt 38%.
  • In den Vergleichsbeispielen 2 bis 18, in denen keine Komponenten der ersten Gruppe verwendet werden, beträgt der Bruchanteil nach dem Wärmezyklustest 5% bis 9%, und im Vibrationstest liegt die Anzahl an Schwingungen bis zum Bruch zwischen 8.800 und 10.600 und der Bruchanteil im Rahmen des Schlagtests liegt zwischen 20 und 37%. Es ist somit erkennbar, dass diese Vergleichsbeispiele im Vergleich zur vorliegenden Erfindung schlechter, im Vergleich zum Vergleichsbeispiel 1 jedoch besser abschneiden.
  • Ferner schneiden die Vergleichsbeispiele 19 bis 22, bei denen alle Komponenten der ersten Gruppe verwendet werden, wobei jedoch die Menge einer der Komponenten außerhalb des spezifizierten Bereichs liegt, im Vergleich zur vorliegenden Erfindung hinsichtlich der Kugelform oder Chip-Elektroden-Rissbildung schlechter ab, allerdings sind sie der vorliegenden Erfindung in Bezug auf den Bruchanteil nach dem Wärmezyklustest, der bei 2% liegt, die Anzahl an Schwingungen bis zum Bruch im Vibrationstest, die bei 11.000 oder mehr liegt, und den Bruchanteil im Rahmen des Bruchtests, der zwischen 12 und 14% liegt, ähnlich.
  • Da der Golddraht zum IC-Chip-Bonden, wie dargelegt, gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Zusammensetzung aufweist, die im Wesentlichen aus vorbestimmten Mengen von Pt, Ag, Mg und Eu besteht, wobei der Rest Au ist, das weniger als 0,001 Gew.-% an unwesentlicher Verunreinigung aufweist, bietet er eine ausgezeichnete Bruchfestigkeit, wenn er einer Wärmezyklusumgebung ausgesetzt wird, und die Vibrations- und Schlagfestigkeit kann im Halsabschnitt einer Schleife, die durch Umkehrverformung nach dem kombinierten Thermokompressions- und Ultraschallbonden bei erhöhter Ultraschallleistung geformt wird, stark erhöht werden.
  • Es wird daher eine äußerst zuverlässige Halbleiterbauelement-Baugruppe erreicht, die trotz der Verwendung vieler Leitungsdrähte eine kurze Verdrahtungsstrecke aufweist; und dies wirkt sich äußerst günstig auf eine Beschleunigung, bessere Funktion und Reduzierung von Größe und Wandstärke eines Halbleiterbauelementes aus.
  • Mit einem Golddraht zum IC-Chip-Bonden gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, der eine Zusammensetzung hat, die im Wesentlichen aus vorbestimmten Mengen an Pt, Ag, Mg und Eu und außerdem aus Be und/oder Ca und/oder Ge in einer vorbestimmten Menge besteht, wobei der Rest Au ist, das weniger als 0,001 Gew.-% an unwesentlicher Verunreinigung aufweist, kann ferner eine weitere Verbesserung der Bruchfestigkeit unter einer Wärmezyklusunigebung, Vibration und Schlag des Halsabschnitts einer Schleife erzielt werden, die durch Umkehrverformung nach der Wärmebeschallung gebildet wird. Die zuvor genannten Effekte könnten somit weiter verbessert werden.
  • Ein Golddraht zum IC-Chip-Bonden gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat ferner eine Zusammensetzung, die im Wesentlichen aus vorbestimmten Mengen an Pt, Ag, Mg und Eu und außerdem aus La, Y, Pb, Er, Gd, Ce, Pr, Nd und/oder Sm in einer vorbestimmten Menge besteht, wobei der Rest Au ist, das weniger als 0,001 Gew.-% an unwesentlicher Verunreinigung aufweist. Es könnten folglich die gleichen wie die zuvor beschriebenen Effekte gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung erzielt werden.
  • Ein Golddraht zum IC-Chip-Bonden gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung hat eine Zusammensetzung, die im Wesentlichen aus vorbestimmten Mengen an Pt, Ag, Mg und Eu und außerdem aus La, Y, Pb, Er, Gd, Ce, Pr, Nd und/oder Sm in einer vorbestimmten Menge besteht und ferner Be, Ca und/oder Ge in einer vorbestimmten Menge enthält, wobei der Rest Au ist, das weniger als 0,001 Gew.-% an unwesentlicher Verunreinigung aufweist. Es könnten folglich die gleichen wie die zuvor beschriebenen Effekte gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung erzielt werden.
  • Ein Golddraht zum IC-Chip-Bonden gemäß dem fünften bis achten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat ferner die geringste Grenzmenge einer Zusammensetzung Ag als jeweils die zuvor erwähnte erste, zweite, dritte und vierte Erfindung, nämlich 0,0005 Gew.-%, wobei die Schleifenbildung des Halsabschnitts durch kombiniertes Thermokompressions- und Ultraschallbonden eine Erhöhung einer Ultraschallleistung und die Durchführung einer Umkehrverformung einschließt, wobei die Bruchfestigkeit des Drahtes, wenn er Vibration und Schlag ausgesetzt wird, ausgezeichnet ist und stark erhöht werden kann und der zuvor genannte Effekt noch wirksamer sein kann.
  • Es wurden zwar bestimmte bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben, aber es ist zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf solche präzisen Ausgestaltungen beschränkt ist und dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen daran durch eine durchschnittliche Fachperson möglich sind, ohne dass vom Umfang der Erfindung gemäß Definition in den beiliegenden Ansprüchen abgewichen wird.

Claims (5)

1. Feiner Goldlegierungsdraht zur Verwendung beim Bonden eines Halbleiterbauelementes, dadurch gekennzeichnet, dass der Goldlegierungsdraht zwischen 0,0001 und 0,005 Gew.-% Pt, zwischen 0,0001 und 0,005 Gew.-% Ag, zwischen 0,0005 und 0,005 Gew.-% Mg und zwischen 0,00005 und 0,005 Gew.-% Eu umfasst, wobei der Rest Au ist, das weniger als 0,001 Gew.-% an unwesentlicher Verunreinigung aufweist.
2. Feiner Goldlegierungsdraht zur Verwendung beim Bonden eines Halbleiterbauelementes, dadurch gekennzeichnet, dass der Goldlegierungsdraht zwischen 0,0001 und 0,005 Gew.-% Pt, zwischen 0,0001 und 0,005 Gew.-% Ag, zwischen 0,0005 und 0,005 Gew.-% Mg und zwischen 0,00005 und 0,005 Gew.-% Eu und wenigstens ein zusätzliches Element umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 0,00002 bis 0,001 Gew.-% Be, 0,00005 bis 0,004 Gew.-% Ca und 0,0005 bis 0,01 Gew.-% Ge, wobei der Rest Au ist, das weniger als 0,001 Gew.-% an unwesentlicher Verunreinigung aufweist.
3. Feiner Goldlegierungsdraht zur Verwendung beim Bonden eines Halbleiterbauelementes, dadurch gekennzeichnet, dass der Goldlegierungsdraht zwischen 0,0001 und 0,005 Gew.-% Pt, zwischen 0,0001 und 0,005 Gew.-% Ag, zwischen 0,0005 und 0,005 Gew.-% Mg und zwischen 0, 00005 und 0,005 Gew.-% Eu und zwischen 0,0001 und 0,02 Gew.-% von wenigstens einem zusätzlichen Element umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus La, Y, Pb, Er, Gd, Ce, Pr, Nd, Sm, wobei der Rest Au ist, das weniger als 0,001 Gew.-% an unwesentlicher Verunreinigung aufweist.
4. Feiner Goldlegierungsdraht zur Verwendung beim Bonden eines Halbleiterbauelementes, dadurch gekennzeichnet, dass der Goldlegierungsdraht zwischen 0,0001 und 0,005 Gew.-% Pt, zwischen 0,0001 und 0,005 Gew.-% Ag, zwischen 0,0005 und 0,005 Gew.-% Mg und zwischen 0,00005 und 0,005 Gew.-% Eu, wenigstens ein zusätzliches Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 0,00002 bis 0,001 Gew.-% Be, 0,00005 bis 0,004 Gew.-% Ca und 0,0005 bis 0,01 Gew.-% Ge und 0,0001 bis 0,02 Gew.-% von wenigstens einem zusätzlichen Element umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus La, Y, Pb, Er, Gd, Ce, Pr, Nd, Sm, wobei der Rest Au ist, das weniger als 0,001 Gew.-% an unwesentlicher Verunreinigung aufweist.
5. Feiner Goldlegierungsdraht zur Verwendung beim Bonden eines Halbleiterbauelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ag-Gehalt zwischen 0,0005 und 0,005 Gew.-% liegt.
DE69615746T 1995-05-17 1996-03-12 Golddraht zum Bonden von Chips Expired - Lifetime DE69615746T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11852195 1995-05-17
JP31905995A JP3337049B2 (ja) 1995-05-17 1995-12-07 ボンディング用金線

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69615746D1 DE69615746D1 (de) 2001-11-15
DE69615746T2 true DE69615746T2 (de) 2002-06-20

Family

ID=26456443

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69615746T Expired - Lifetime DE69615746T2 (de) 1995-05-17 1996-03-12 Golddraht zum Bonden von Chips

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5702814A (de)
EP (1) EP0743679B1 (de)
JP (1) JP3337049B2 (de)
DE (1) DE69615746T2 (de)
MY (1) MY113663A (de)
SG (1) SG67351A1 (de)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0922780B1 (de) * 1996-06-12 2002-09-25 Kazuo Ogasa Verfahren zur Herstellung von einer hochreinen Hartgoldlegierung
EP0890987B1 (de) * 1997-07-07 2003-03-05 W.C. Heraeus GmbH & Co. KG Feinstdraht aus einer Goldlegierung, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung
DE19821395C2 (de) 1998-05-13 2000-06-29 Heraeus Gmbh W C Verwendung eines Feinstdrahtes aus einer nickelhaltigen Gold-Legierung
US6610930B1 (en) * 1998-09-16 2003-08-26 Kulicke & Soffa Investments, Inc. Composite noble metal wire
JP3323185B2 (ja) * 2000-06-19 2002-09-09 田中電子工業株式会社 半導体素子接続用金線
KR100427749B1 (ko) * 2002-05-07 2004-04-28 엠케이전자 주식회사 반도체 소자 본딩용 금-은 합금 와이어
KR100899322B1 (ko) * 2004-09-30 2009-05-27 타나카 덴시 코오교오 카부시키가이샤 Ａｕ 합금 본딩·와이어
MY140911A (en) * 2004-11-26 2010-01-29 Tanaka Electronics Ind Au bonding wire for semiconductor device
JP5311715B2 (ja) 2005-01-24 2013-10-09 新日鉄住金マテリアルズ株式会社 半導体素子接続用金線
JP5166738B2 (ja) * 2006-03-24 2013-03-21 新日鉄住金マテリアルズ株式会社 半導体素子接続用金線
JP4134261B1 (ja) * 2007-10-24 2008-08-20 田中電子工業株式会社 ボールボンディング用金合金線
JP4195495B1 (ja) * 2007-11-06 2008-12-10 田中電子工業株式会社 ボールボンディング用金合金線

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4330329A (en) * 1979-11-28 1982-05-18 Tanaka Denshi Kogyo Kabushiki Kaisha Gold bonding wire for semiconductor elements and the semiconductor element
GB2116208B (en) * 1981-12-04 1985-12-04 Mitsubishi Metal Corp Fine gold alloy wire for bonding of a semiconductor device
US4775512A (en) * 1985-10-01 1988-10-04 Tanaka Denshi Kogyo Kabushiki Kaisha Gold line for bonding semiconductor element
GB2201545B (en) * 1987-01-30 1991-09-11 Tanaka Electronics Ind Method for connecting semiconductor material
GB2231336B (en) * 1989-04-28 1993-09-22 Tanaka Electronics Ind Gold wire for the bonding of a semiconductor device
GB2262746B (en) * 1989-04-28 1993-09-22 Tanaka Electronics Ind Gold wire for the bonding of a semiconductor device
JP2891432B2 (ja) * 1989-12-27 1999-05-17 田中電子工業株式会社 半導体材料の接続方法，それに用いる接続材料及び半導体装置
JP2689773B2 (ja) * 1991-07-02 1997-12-10 住友金属鉱山株式会社 ボンデイングワイヤー

Also Published As

Publication number Publication date
MY113663A (en) 2002-04-30
JP3337049B2 (ja) 2002-10-21
JPH0936162A (ja) 1997-02-07
US5702814A (en) 1997-12-30
EP0743679B1 (de) 2001-10-10
EP0743679A3 (de) 1997-02-26
EP0743679A2 (de) 1996-11-20
DE69615746D1 (de) 2001-11-15
SG67351A1 (en) 1999-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112017003058B4 (de) Kupferlegierungs-Bonddrähte für Halbleiterbauteile
DE69615746T2 (de) Golddraht zum Bonden von Chips
DE3237385C2 (de)
DE112015004422B4 (de) Bonddraht für Halbleitervorrichtung
DE69708545T2 (de) Verwendung eines Drahts aus Goldleriung zum Wedgebonding
DE112015006616B3 (de) Bonddraht für Halbleitervorrichtung
DE4236625C2 (de) Halbleitervorrichtung mit LOC-Leiterrahmen und Verfahren zu ihrer Herstellung
WO2006094654A1 (de) Kupferbond- oder feinstdraht mit verbesserten bond- und korrosionseigenschaften
DE112015004682B4 (de) Bonddraht für Halbleitervorrichtung
DE69707559T2 (de) Draht aus Goldlegierung und Herstellungsverfahren eines Höckers
DE112016005580T5 (de) Bonddraht für Halbleiterbauelemente
DE3023623A1 (de) Goldverbindungsdraht fuer halbleiterelemente sowie halbleiterelemente
DE112011100491T5 (de) Bonddraht aus Au-Legierung mit hoher Festigkeit und hoher Dehnungsrate
DE3610587A1 (de) Zum bonden von halbleitervorrichtungen geeigneter draht und verfahren zu dessen herstellung
DE19717368A1 (de) Drahtbondverfahren, Drahtbondvorrichtung und mit denselben hergestellte Halbleitereinrichtung
DE112020004723T5 (de) Drahtbondstruktur, hierfür verwendeter Bonddraht und Halbleitervorrichtung
DE102012023500A1 (de) 3N-Kupferdraht mit Spurenmengen von Zusatzstoffen zum Bonden in Mikroelektronikgeräten
DE3936281A1 (de) Golddraht fuer das verbinden einer halbleiter-vorrichtung
DE112022002498T5 (de) Bonddraht für Halbleitervorrichtungen
DE60300669T2 (de) Bleifreie Weichlötlegierung
DE10011368A1 (de) Halbleiterbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE69030171T2 (de) Eine Halbleiteranordnung mit mehreren Chips befestigt auf einem Leitergitter und Verfahren
EP0890987B1 (de) Feinstdraht aus einer Goldlegierung, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung
DE112018000061B4 (de) Bonddraht für Halbleiterbauelement
DE3610582A1 (de) Draht zum bonden von halbleitervorrichtungen

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition