JP2003023029A - 半導体素子接続用金線及びその製造方法 - Google Patents

半導体素子接続用金線及びその製造方法

Info

Publication number
JP2003023029A
JP2003023029A JP2001208121A JP2001208121A JP2003023029A JP 2003023029 A JP2003023029 A JP 2003023029A JP 2001208121 A JP2001208121 A JP 2001208121A JP 2001208121 A JP2001208121 A JP 2001208121A JP 2003023029 A JP2003023029 A JP 2003023029A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
powder
wire
gold
semiconductor element
bonding
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.)
Pending
Application number
JP2001208121A
Other languages
English (en)
Inventor
Shin Takaura
伸 高浦
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
Priority to JP2001208121A priority Critical patent/JP2003023029A/ja
Publication of JP2003023029A publication Critical patent/JP2003023029A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C5/00—Alloys based on noble metals
    • C22C5/02—Alloys based on gold
    • 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
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554—External layer
    • H01L2224/05599—Material
    • H01L2224/056—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
    • H01L2224/05617—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 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/05624—Aluminium [Al] 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
    • H01L2224/43—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
    • 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
    • H01L2224/44—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
    • H01L2224/45198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/45199—Material of the matrix
    • H01L2224/452—Material of the matrix 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
    • H01L2224/45238—Material of the matrix 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
    • H01L2224/45244—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
    • H01L2224/44—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
    • H01L2224/45198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/45298—Fillers
    • H01L2224/45299—Base material
    • H01L2224/453—Base 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
    • 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
    • H01L2224/45198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/45298—Fillers
    • H01L2224/45299—Base material
    • H01L2224/453—Base 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
    • H01L2224/45338—Base 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
    • H01L2224/45347—Copper (Cu) 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
    • H01L2224/44—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
    • H01L2224/45198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/45298—Fillers
    • H01L2224/45299—Base material
    • H01L2224/453—Base 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
    • H01L2224/45338—Base 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
    • H01L2224/4536—Iron (Fe) 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
    • H01L2224/44—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
    • H01L2224/45198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/45298—Fillers
    • H01L2224/45299—Base material
    • H01L2224/453—Base 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
    • H01L2224/45363—Base 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 1550°C
    • H01L2224/45364—Palladium (Pd) 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
    • H01L2224/44—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
    • H01L2224/45198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/45298—Fillers
    • H01L2224/45299—Base material
    • H01L2224/453—Base 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
    • H01L2224/45363—Base 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 1550°C
    • H01L2224/45369—Platinum (Pt) 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
    • H01L2224/44—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
    • H01L2224/45198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/45298—Fillers
    • H01L2224/45299—Base material
    • H01L2224/453—Base 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
    • H01L2224/45363—Base 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 1550°C
    • H01L2224/4538—Molybdenum (Mo) 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
    • H01L2224/44—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
    • H01L2224/45198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/45298—Fillers
    • H01L2224/45299—Base material
    • H01L2224/453—Base 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
    • H01L2224/45363—Base 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 1550°C
    • H01L2224/45384—Tungsten (W) 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
    • H01L2224/44—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
    • H01L2224/45198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/45298—Fillers
    • H01L2224/45299—Base material
    • H01L2224/45386—Base material with a principal constituent of the material being a non metallic, non metalloid inorganic material
    • 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
    • H01L2224/45198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/45298—Fillers
    • H01L2224/45299—Base material
    • H01L2224/45393—Base material with a principal constituent of the material being a solid not provided for in groups H01L2224/453 - H01L2224/45391, e.g. allotropes of carbon, fullerene, graphite, carbon-nanotubes, diamond
    • 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
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • 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
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • 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
    • H01L2224/48465—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch
    • 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
    • H01L2224/485—Material
    • H01L2224/48505—Material at the bonding interface
    • H01L2224/4851—Morphology of the connecting portion, e.g. grain size distribution
    • 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
    • H01L2224/485—Material
    • H01L2224/48505—Material at the bonding interface
    • H01L2224/48599—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
    • H01L2224/486—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area 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
    • H01L2224/48617—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area 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 400°C and less than 950 °C
    • H01L2224/48624—Aluminium (Al) as principal constituent
    • 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
    • H01L2924/01004—Beryllium [Be]
    • 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
    • H01L2924/01005—Boron [B]
    • 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
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • 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
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • 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
    • H01L2924/01018—Argon [Ar]
    • 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
    • H01L2924/0102—Calcium [Ca]
    • 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
    • H01L2924/01023—Vanadium [V]
    • 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
    • H01L2924/01029—Copper [Cu]
    • 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
    • H01L2924/01033—Arsenic [As]
    • 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
    • H01L2924/01042—Molybdenum [Mo]
    • 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
    • H01L2924/01046—Palladium [Pd]
    • 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
    • H01L2924/01074—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
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01082—Lead [Pb]
    • 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
    • H01L2924/011—Groups of the periodic table
    • H01L2924/01105—Rare earth metals
    • 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
    • H01L2924/01204—4N purity grades, i.e. 99.99%
    • 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
    • H01L2924/049—Nitrides composed of metals from groups of the periodic table
    • H01L2924/0504—14th 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
    • H01L2924/10—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
    • H01L2924/20—Parameters
    • H01L2924/207—Diameter ranges
    • H01L2924/20752—Diameter ranges larger or equal to 20 microns less than 30 microns
    • 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
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/30105—Capacitance

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体素子接続の狭ピッチ化を実現するボン
ディングワイヤを提供すること。 【解決手段】 金粉末と融点が１０００℃以上の粉末と
の混合加圧成形体からなり、成形体中に添加粉末が０．
００１〜１質量％含有する半導体素子接続用金線と、そ
の接続方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子上の電極
と外部リードを接続する為に用いる金線に関し、さらに
詳しくは高強度化により、微細ピッチ配線に用いて好適
な半導体素子接続用金線に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から半導体装置の実装において、半
導体素子上の電極と外部リードを接続するワイヤとして
は、純度９９．９９質量％以上の高純度金に他の金属元
素を溶解法により微量添加した金線が信頼性に優れてい
るとして多用されている。
【０００３】通常半導体装置は、前記接続する方法とし
て、金線を用いたボールボンディング法が主として用い
られ、その後樹脂封止して半導体装置とされている。
【０００４】ボールボンディング法により配線する方法
に於いては、繰り出された金線はボンディングツールと
してのキャピラリーに導入され、次いでそのツールの出
口側に導出された金線の先端を加熱、溶解してボールを
形成した後、該ボールを半導体素子のＡｌ電極上に押圧
し、キャピラリーをＸＹＺ方向（前後、左右、上下方
向）に移動させて所定のループ形状を形成し、外部リー
ドにボンディングした後、金線を切断してワイヤボンデ
ィングする方法（以下「ボールボンディング方法」とい
う）がとられている。ここでボールボンディング法によ
り配線し、ループを形成した状態を図１に示す。１は半
導体素子、２は半導体素子上のＡｌ電極、３は金線、４
はリードフレーム、５はファースト側接合点、６はセカ
ンド側接合点である。
【０００５】一方、半導体装置は高密度化が要求され、
これに対応するため狭ピッチ化が求められている。狭ピ
ッチ化への対応として例えば特開２０００−４０７１０
号公報では図１に於けるファースト側接合点５に注目し
て、金合金線の組成を調整することにより圧着ボールの
真円度を向上させて、これによって狭ピッチに対応して
いくことが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前述した
真円度の向上した圧着ボールを用いることにより、狭パ
ッドピッチとして狭ピッチ配線に対応していくことは、
それにより一応の成果は得られるものの、狭ピッチ配線
の向上の程度は真円度の向上分に限定されるものであ
り、半導体装置の高密度化にも限度がある。
【０００７】本発明者は、半導体素子用ボンディングワ
イヤを常温及び高温で高強度とすることによって、ワイ
ヤの直径を小さくして使用出来、圧着ボールの大きさの
極小化を図ることが有効であると考え鋭意検討の結果、
ボンディングワイヤの常温及び高温での強度を飛躍的に
向上させることにより、狭パッドピッチとして狭ピッチ
配線に対応していくことが出来るという知見を得て本発
明に到った。
【０００８】ここで常温強度は配線した時のループ形状
を安定させる為に必要であり、高温強度は樹脂封止の際
のワイヤフローを防止する為に必要な性能である。
【０００９】本発明は上述したような事情に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、狭ピッチ配
線に用いる為にワイヤの直径を小さくして使用出来るよ
うに半導体素子接続用金線を常温及び高温で高強度とす
ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために鋭意検討した結果、金合金ワイヤの合金組成
を工夫するのではなく、金又は金合金ワイヤ中に微粒子
を分散させることにより金又は金合金ワイヤの強度を高
めることができ、それによってワイヤ径を細くして狭ピ
ッチ配線を可能にすることができることを見い出し、本
発明を完成した。こうして本発明は下記を提供する。
【００１１】（１）金粉末と添加粉末としての融点が１
０００℃以上の粉末との混合加圧成形体からなり、当該
成形体中に添加粉末が０．００１〜１質量％含有されて
いることを特徴とする半導体素子接続用金線。
【００１２】（２）融点が１０００℃以上の粉末がＣ，
Ｂ、炭化物、窒化物、炭窒化物、Ｃｕ，Ｆｅ，Ｐｄ，Ｐ
ｔ，Ｗ，Ｍｏから選ばれる少なくとも１種である事を特
徴とする（１）記載の半導体素子接続用金線。
【００１３】（３）更に外周部に金、銅、銀から選ばれ
る１種を被覆したことを特徴とする（１）又は（２）記
載の半導体素子接続用金線。
【００１４】（４）金粉末と添加粉末として融点が１０
００℃以上の粉末を混合する工程、混合粉末を加圧成形
する工程、加圧成形体を伸線加工する工程、伸線加工品
を最終アニールする工程を含む半導体素子接続用金線の
製造方法。
【００１５】なお、本発明の半導体素子接続用金線は、
いわゆるボールボンディング法に用いるボンディングワ
イヤとして開発されたものであるが、半導体素子接続用
バンプの形成にも使用できることは明らかであり、本発
明における半導体素子接続用金線はバンプ形成用途を含
む意味である。
【００１６】
【発明の実施の形態】（１）原料粉末 本発明において基材粉末として金粉末を用いて、添加粉
末として融点が１０００℃以上の粉末を用いる。
【００１７】ｉ）金粉末（基材粉末） 金粉末は９９．９９質量％以上、より好ましくは９９．
９９９質量％以上の高純度金粉末又はそれに添加元素を
含有する金合金粉末の何れを用いることが好ましいが、
限定されない。金又は金合金であればよい。電気伝導度
の低下を防止する為に添加元素を含有しながらも、９
９．９９質量％以上の金純度を有する金合金粉末を用い
ることがより好ましい。添加元素としてはＣａ，Ｂｅ，
Ｇｅ、希土類、及びＡｇ，ＰｔやＰｄ等の貴金属が好ま
しく用いられる。
【００１８】ii）融点が１０００℃以上の粉末（添加粉
末） 添加粉末として、融点が１０００℃以上の金以外の粉末
を用いる。
【００１９】炭素、硼素、炭化物、窒化物、炭窒化物等
の非金属粉末やＣｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｆｅ，Ｗ，Ｍｏ等の
金属粉末が例示出来る。前記金属は添加元素を含有した
合金粉末としても良い。
【００２０】基材粉末と添加粉末を混合した時、添加粉
末を０．００１〜１質量％含有していることが必要であ
る。添加粉末の含有率が０．００１質量％未満の時常温
及び高温強度向上の効果は小さい。１質量％を超える
と、半導体素子用ボンディングワイヤに求められる直径
１０〜５０μｍという、極細線の線径まで加工する際
に、断線が多発して生産が困難であると共に電気伝導度
の低下が顕著になってくる。この為添加粉末の含有率を
０．００１〜１質量％とした。
【００２１】この中でも、添加粉末の含有率は０．００
１〜０．１質量％の時、伸線加工時の断線回数が小さく
なる為、好ましく用いられる。
【００２２】iii ）粉末の粒径 基材粉末、添加粉末ともに平均粒径が０．１〜１０μｍ
のものを用いることが好ましく、更に好ましくは０．１
〜５μｍである。ここで平均粒径とは粒子の縦、横の平
均を粒子径とし、任意の５点の粒子径の平均値をいう。
【００２３】（２）製造方法 ｉ）粉末の混合工程 先ず、粉末クリーニングを行うことが好ましい。真空中
で脱ガス処理したり、添加粉末を還元ガス中で焼きなま
し処理することにより表面酸化被膜の還元除去を必要に
応じて行う。次いで基材粉末と添加粉末を混合する。静
電気による不均一混合を防止する為にオレイン酸等の分
散剤を添加することが好ましい。又本発明に用いる原料
粉末の粒径が１０μｍ以下の微粒子である為、成形体が
不均一密度になり易い。これを防止する為、凝集造粒法
やスプレードライ法を用いた凝集粒子にして用いること
も出来る。
【００２４】ii）混合粉末の加圧成型工程 本発明の加圧成形工程は一軸加圧成形法、等方圧加圧成
形法の何れを用いても良い。又本発明に用いる加圧成形
体は、インゴットであり、直径１０〜５０mm、長さ１０
０〜５００mmの大きさが好ましく用いられる。ここで前
記寸法は比較的大型である為、金型を用いる一軸加圧成
形法を用いるよりも、周囲から等方圧をかける等方圧加
圧成形法を用いることが好ましい。該等方圧加圧成形法
の中にはＣＩＰ成形又はＨＩＰ成形がある。
【００２５】ＣＩＰ成形（cold isostatic pressing）
は、モールド材にゴムを用いて、混合粉末を充填し、高
圧容器内で液圧により、前記ゴムモールドを室温で等方
的に加圧するものである。成形モールドとして、一端を
バンドで封止したゴム袋や上下端をゴム栓で封止して成
形されたゴム筒を用いる。
【００２６】ＣＩＰ成形で得られた成形体の中で添加粉
末としてＣ，Ｂ，炭化物、窒化物、炭窒化物等の様な非
金属成分を用いる場合は、焼結炉を用いて焼結を行うこ
とが好ましい。焼結条件は不活性ガス雰囲気中で、９０
０〜１０００℃で３０分から２時間程度が好ましい。し
かしながら添加粉末がＣｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｆｅ，Ｗ，Ｍ
ｏ等のような金属成分を含む場合は、焼結を行っても良
いが、焼結工程を省略して加圧成型体を銅パイプ等の金
属スリーブに入れて冷間加工することが好ましい。金と
金属成分の拡散を防止するためである。
【００２７】ＨＩＰ成形（hot isostatic pressing）
は、モールドとして円筒状金属カプセルを用いて混合粉
末を充填し、高圧容器内に加熱用ヒーターを設置して、
Ａｒガス等の不活性ガスを圧媒に用いて、前記カプセル
を高温で等方的に加圧するものであり、成形と焼結を１
工程で行う事ができる為、添加粉末が非金属成分の場合
好ましい。
【００２８】前述の加圧成形方式の中で、生産性及び加
圧成形性能を考慮すると、ＣＩＰ成形を行い、必要に応
じて焼結工程を設ける方法が最も好ましく用いられる。
【００２９】iii ）加圧成型体の引き抜き工程 加圧成形して得られたインゴットは、押出又は粗圧延を
行った後、伸線工程により、極細線に伸線加工する。本
発明になる半導体素子用ボンディングワイヤとしては、
直径が１０〜５０μｍのものが好ましく用いられ、強度
の向上に伴い更に超極細線とすることも出来る。
【００３０】iv）アニール工程 半導体素子用ボンディングワイヤとして、最終線径に伸
線加工した後、アニール処理を行い当該ワイヤを軟化処
理をする。使用目的に対応して伸び率２〜１０％、好ま
しくは４〜６％に調整して用いる。
【００３１】ｖ）表面処理及び巻き替え工程 アニールされた金線は、くっつきやすい為、表面に界面
活性剤を塗布して用いる。このように表面処理された金
線は巻き替え工程でスプールに巻き替えて製品とする。
巻き替え条件はクロス多層巻きとすることが好ましく、
５００〜３０００ｍの長さが好ましく用いられる。スプ
ールの容量を大きくしたり、本発明の様に高強度超極細
線としてこれに対応した長尺巻きとして、最大長さを
５，０００ｍや１０，０００ｍとすることが出来る。
【００３２】（３）金属被覆工程 本発明で得られる混合加圧成形体からなる半導体素子用
ボンディングワイヤの表面に別途金属を被覆して用いる
ことも出来る。被覆金属として金、銅、銀等が例示出来
る。このようにすると芯材として高強度ワイヤを用いて
表面に任意の金属を用いる為、高強度を維持しながら被
覆金属の性能を利用した半導体素子用ボンディングワイ
ヤとすることが出来る。例えば、被覆金属として金を用
いると、プリント基板の銅配線上の金めっき面との接合
性を向上させることが出来、銅又は銀を用いると金より
も電気抵抗率（μΩ・cm）が低く、高周波デバイスに好
適に用いることが出来る。
【００３３】被覆方法は、混合加圧成形体の外周をめっ
きしたり、金属とのクラッド接合により被覆することが
出来、この後所定直径まで伸線加工する。本金属被覆工
程は前述のように、インゴット段階若しくは中間素線段
階で金属被覆を行うことがワイヤの精度向上の為に好ま
しい。
【００３４】（４）混合加圧成形体 本発明の混合加圧成形体からなるワイヤは安定して高強
度なものが得られるにも拘わらず、電気抵抗率が高純度
金とほぼ同等であるという優れた効果を有することがで
きる。添加粉末として金属粉末を用いた場合、拡散等の
化学反応が生じない様にするほど前述の効果が維持出来
る。
【００３５】同一組成のものを溶解法で製造すると、常
温強度、高温強度共に高強度なものが得られなくなる。
添加粉末として金属粉末を用いた場合金属が固溶して高
強度なものが得られない。含有率を増加させて強度を向
上させようとすると電気抵抗率が増加してくる為好まし
くない。又添加粉末として非金属粉末を用いた場合、溶
解した溶湯からインゴットへ冷却する際に、添加粉末が
均一に分散しないため、同様に高強度なものが得られな
い。
【００３６】又本発明の混合加圧成形体からなるワイヤ
の結晶組織は金基材中に添加粉末の粒子が分散してい
て、ワイヤの軸方向に垂直断面の結晶組織は粒状粒子が
分散し、粒子の大きさは縦、横の平均値が０．００１〜
１０μｍであり、添加粉末がＣｕ，Ｆｅ等の金属粉末の
場合は、加工を受けて小さくなっており、添加粉末が
Ｃ，Ｂ等の非金属粉末の場合は、実質的に塑性加工を受
けていない。この為、非金属粉末を用いる場合は平均粒
径が０．１〜３μｍの微粒子を用いることが好ましい。
【００３７】ワイヤの軸方向断面の組織は添加粉末が
Ｃ，Ｂ等の非金属粉末の場合前記垂直断面の場合と同
様、粒状粒子が分散した状態であるが、添加粉末がＣ
ｕ，Ｆｅ等の金属粉末の場合、加工を受けて軸方向に伸
びた状態になっている。
【００３８】（５）半導体素子接続（ワイヤボンディン
グ） ボールボンディングの方法については、従来技術の欄で
図１を参照して説明した。本発明の半導体素子接続用金
線も従来法を用いてボンディングすることができる。ま
た、半導体素子接続用バンプの形成にも従来通り用いる
ことができる。
【００３９】
【実施例】（実施例１）基材粉末として２０質量ｐｐｍ
Ｃａを含有する金合金の平均粒径３μｍ粒子の粉末と添
加粉末として炭素の平均粒径３μｍ粒子の粉末を、添加
粉末の割合が０．００１質量％になるように混合し、Ｃ
ＩＰ成形により直径１０mm、長さ１００mmの加圧成形体
を作成した。
【００４０】次いで９５０℃で２時間焼結し、圧延加
工、伸線加工及び直径１mmでの中間アニールを施して直
径２５μｍとした後、伸び率が４％になるように最終ア
ニールした。最後に界面活性剤を表面に塗布してボンデ
ィングワイヤを製造した。
【００４１】室温に於ける引張強度を常温強度とし、２
５０℃に於ける引張強度を高温強度とし、伸び率と共に
測定した。又直径２５μｍまでの伸線加工中の断線回線
を測定した。更にこのワイヤを高速自動ボンダーに組み
込まれている電気トーチを用いて金ボールの表面状態を
観察した。それらの結果を表１，表２に示した。
【００４２】（実施例２〜２４、比較例１〜８）添加粉
末の種類及び加工成形体中の添加粉末の割合を表１〜３
のようにしたこと及び添加粉末としてＣｕ，Ｐｔ，Ｐ
ｄ，Ｆｅ，Ｗ，Ｍｏの金属粉末を用いた場合は焼結工程
を省略し、成形体を銅パイプに入れて冷間加工に供した
こと以外は実施例１と同様にしてボンディングワイヤを
製造し、常温における強度及び伸び率、高温に於ける強
度及び伸び率並びに伸線加工中の破断回数、更にボール
表面状態を測定した。伸線加工中に断線回数が３０回を
越えた場合、伸線困難と判断して試験を中止した。それ
らの結果を表１〜３に示した。
【００４３】
【表１】
【００４４】
【表２】
【００４５】
【表３】
【００４６】（比較例９〜１４）添加元素の種類及び合
金中の添加元素の割合を表４のようにして、金合金を直
径１０mm、長さ１００mmのインゴットに溶解、鋳造した
こと以外は実施例１と同様にしてボンディングワイヤを
製造し、常温における強度及び伸び率、高温に於ける強
度及び伸び率並びに伸線加工中の破断回数、更にボール
表面状態を測定し同様に表４に示した。
【００４７】
【表４】
【００４８】（実験例１〜１４）インゴット製造方法と
して溶解法と混合加圧法を用いて添加元素の種類及び割
合を表５のようにし、インゴット製造方法を表５のよう
にしたこと以外は、溶解法は比較例９、混合加圧法では
添加粉末がＣの場合は実施例１、添加粉末がＣｕの場合
は実施例１０の工程と同様にしてボンディングワイヤを
製造し、電気抵抗および気孔率を測定した。電気抵抗は
四端子法による電気抵抗測定を行い、気孔率はアルキメ
デス法により行いその結果を表５に示す。
【００４９】
【表５】
【００５０】（実験例１５〜２１）インゴット製造方法
として溶解法と混合加圧法を用いて添加元素の種類及び
割合を表６のようにし、インゴット製造方法を表６のよ
うにし、更に最終ワイヤ直径を表６のようにしたこと以
外は、溶解法は比較例９、混合加圧法では実施例１０の
工程と同様にしてボンディングワイヤを製造した。常温
における強度及び伸び率、高温に於ける強度及び伸び率
を測定し、その結果を表６に示す。
【００５１】次いで高速自動ボンダーを用いてボールを
形成し、ＩＣチップ電極上にボールを圧着した。ボール
形成条件は、安定したボール形成が出来る条件であるボ
ール直径がワイヤ直径の１．５倍となるように放電時
間、電流値を調整した。圧着ボール形成条件は、安定し
た圧着ボール形成が出来る条件である圧着ボール直径が
ワイヤ直径の２倍となるように荷重、超音波出力を調整
した。圧着前、圧着後のボール直径を測定しその結果を
表６に示す。更に圧着ボールの接合剪断力が１００ＭＰ
ａとなるように剪断荷重を設定して剪断試験を行い、接
合剪断の有無を測定した。接合剪断に耐えるものは接合
剪断力（ＭＰａ）が＞１００としてその結果を表６に示
す。
【００５２】
【表６】
【００５３】（試験結果） （１）金粉末を基材とし、融点が１０００℃以上の粉末
を添加粉末として用いて、加圧成形体とし、添加粉末の
含有量を０．００１〜１．０質量％として製造した実施
例１〜２４のものは、常温強度が３５０〜４９０ＭＰａ
であり、高温強度が２５０〜４３０ＭＰａと優れたもの
であり、伸線加工中の断線も２回以下、ボール表面性も
良好と優れたものであることが判る。
【００５４】この中でも、添加粉末の含有量が０．００
１〜０．１質量％のものは、伸線加工中の断線が０とい
う優れた効果を示した。
【００５５】（２）添加粉末の含有量が０．００１質量
％未満である比較例１，３，５，７のものは、常温強度
が８５〜９０ＭＰａ、高温強度が４５〜５０ＭＰａであ
り実施例１〜２４の方が優れていることが判る。
【００５６】（３）添加粉末の含有量が１質量％を超え
る比較例２，４，６，８のものは、伸線加工中の断線回
数が３０回以上となり、伸線加工困難と判断して以降の
伸線加工作業を中止した。
【００５７】（４）冷間加工用素材が混合加圧成形法で
製造され次いで伸線加工されたボンディングワイヤであ
る実施例１，６，１１，１５，１７，１８のものは、添
加物の組成が同一で前記素材が溶解法で製造され次いで
伸線加工されたボンディングワイヤである比較例９〜１
４の常温強度が１１０〜１５０ＭＰａであり、高温強度
が６０〜１００ＭＰａであることに対して常温強度、高
温強度共に優れていることが判る。
【００５８】（５）加圧成形法と溶解法の比較 添加物の組成が同一で前記インゴット製造方法が異なる
ものを各々対比させて、常温強度と高温強度を下表に示
した。
【００５９】ｉ）常温強度（ＭＰａ＝Ｎ／mm2）
【００６０】
【表７】
【００６１】上表に於いて、加圧成形法と溶解法により
得られたワイヤの破断に要する力（Ｎ）を各々Ｆ1，Ｆ2
とし、ワイヤ直径（Ｄ）をＤ1，Ｄ2とするとＦ1＝π／
４（Ｄ1）2Ａ Ｆ2＝π／４（Ｄ2）2ＢとなりＦ1＝Ｆ2
のときＤ1＝Ｄ2（Ｂ／Ａ）1/2となる。
【００６２】即ち同一の常温強度とする為に加圧成形法
により得られたワイヤは、溶解法により得られたワイヤ
と対比して直径を５４〜６１％小さく出来、圧着ボール
径をこれに対応して小さくすることが出来る。
【００６３】真円度を向上させることによるピッチパッ
ドの向上が通常数％であることに対して、本発明によれ
ば数十％の効果が得られることが判る。
【００６４】ii）高温強度（ＭＰａ＝Ｎ／mm2）
【００６５】
【表８】
【００６６】高温強度においても同様の効果を得られる
ことが判る。
【００６７】（６）表５の実験例１〜１４から次のこと
が判る。
【００６８】ｉ）実験例１，２と実験例６，７の対比か
ら添加粉末の組成が同一で前記インゴット製造方法が異
なるものを各々対比させると、添加粉末含有量が０．０
０１質量％と少ない時は、該製造方法の差異によって電
気抵抗に差異のないことが判る。
【００６９】ii）同様に実験例６，７と実験例１３，１
４を対比すると添加粉末含有量が２．０質量％と高い時
は、溶解法によれば電気抵抗が４．５〜１５．６μΩ・
cmと高いことに対して混合加圧法によれば電気抵抗が
２．３μΩ・cmと小さいことが判る。常温強度及び高温
強度を向上させる為に添加粉末の含有量を向上させても
その含有量が１質量％以下の場合電気抵抗は小さいこと
が判る。
【００７０】iii ）気孔率は溶解法により製造したもの
が１００％であることに対して混合加圧法により製造し
たものは９９．７〜９９．９％であったが、強度、伸線
加工中の断線、形成したボールの表面性、接合剪断力の
点でボンディングワイヤとして充分使用出来ることが判
る。
【００７１】（７）製造方法が異なる表６の実験例１７
のものは実験例１５のものと対比して、常温と高温に於
けるワイヤ破断力が同等以上であるにも拘わらずインゴ
ットの製造方法が溶解法である実験例１７による圧着後
のボール直径が５０μｍに対して本発明になる実験例１
５による圧着後のボール直径を４０μｍと８０％にする
ことが出来、接合剪断力も一般に用いられる１００ＭＰ
ａ以上であることが判る。
【００７２】（８）製造方法が異なる表６の実験例２１
のものは実験例１８のものと対比して、常温と高温に於
けるワイヤ破断力が同等であるにも拘わらずインゴット
の製造方法が溶解法である実験例２１による圧着後のボ
ール直径が５０μｍに対して本発明になる実験例１８に
よる圧着後のボール直径を２８μｍと５６％にすること
が出来、接合剪断力も一般に用いられる１００ＭＰａ以
上であることが判る。
【００７３】
【発明の効果】本発明によれば、ワイヤの直径を小さく
しながらなお高い常温及び高温強度を有するも半導体素
子接続用金線（ボンディングワイヤ）が提供され、狭ピ
ッチ配線に用いることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体素子接続の様子を示す。
【符号の説明】
１…半導体素子 ２…Ａｌ電極 ３…金線 ４…リードフレーム ５…ファースト側接合点 ６…セカンド側接合点

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金粉末と添加粉末としての融点が１００
    ０℃以上の粉末との混合加圧成形体からなり、当該成形
    体中に添加粉末が０．００１〜１質量％含有されている
    ことを特徴とする半導体素子接続用金線。
  2. 【請求項２】 融点が１０００℃以上の粉末がＣ，Ｂ、
    炭化物、窒化物、炭窒化物，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｐｄ，Ｐｔ，
    Ｗ，Ｍｏから選ばれる少くとも１種である事を特徴とす
    る請求項１記載の半導体素子接続用金線。
  3. 【請求項３】 更に外周部に金、銅、銀から選ばれる１
    種を被覆したことを特徴とする請求項１又は請求項２記
    載の半導体素子接続用金線。
  4. 【請求項４】 金粉末と添加粉末として融点が１０００
    ℃以上の粉末を混合する工程、混合粉末を加圧成形する
    工程、加圧成形体を伸線加工する工程、伸線加工品を最
    終アニールする工程を含む半導体素子接続用金線の製造
    方法。
JP2001208121A 2001-07-09 2001-07-09 半導体素子接続用金線及びその製造方法 Pending JP2003023029A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001208121A JP2003023029A (ja) 2001-07-09 2001-07-09 半導体素子接続用金線及びその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001208121A JP2003023029A (ja) 2001-07-09 2001-07-09 半導体素子接続用金線及びその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003023029A true JP2003023029A (ja) 2003-01-24

Family

ID=19043998

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001208121A Pending JP2003023029A (ja) 2001-07-09 2001-07-09 半導体素子接続用金線及びその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003023029A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006032643A (ja) * 2004-07-15 2006-02-02 Sumitomo Bakelite Co Ltd 半導体装置
JP2008254056A (ja) * 2007-04-09 2008-10-23 Sumitomo Metal Mining Co Ltd ボンディングワイヤ用母材の製造方法およびボンディングワイヤ
JP2009538523A (ja) * 2006-05-25 2009-11-05 台灣積體電路製造股▲ふん▼有限公司 複合ボンドワイヤ用の方法及びシステム

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62287633A (ja) * 1986-06-06 1987-12-14 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体素子の結線用ボンデイングワイヤおよびその製造方法
JPH0438840A (ja) * 1990-06-04 1992-02-10 Tanaka Denshi Kogyo Kk 半導体素子用ボンディング線
JPH08316263A (ja) * 1995-05-15 1996-11-29 Sumitomo Metal Mining Co Ltd ボンディングワイヤ
JPH1083716A (ja) * 1996-09-09 1998-03-31 Nippon Steel Corp 半導体素子用金合金細線および半導体装置
JPH11214425A (ja) * 1998-01-23 1999-08-06 Tanaka Electronics Ind Co Ltd ワイヤボンディング用金合金線
WO2000015858A1 (en) * 1998-09-14 2000-03-23 Kulicke & Soffa Investments, Inc. Wire-bonding alloy composites

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62287633A (ja) * 1986-06-06 1987-12-14 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体素子の結線用ボンデイングワイヤおよびその製造方法
JPH0438840A (ja) * 1990-06-04 1992-02-10 Tanaka Denshi Kogyo Kk 半導体素子用ボンディング線
JPH08316263A (ja) * 1995-05-15 1996-11-29 Sumitomo Metal Mining Co Ltd ボンディングワイヤ
JPH1083716A (ja) * 1996-09-09 1998-03-31 Nippon Steel Corp 半導体素子用金合金細線および半導体装置
JPH11214425A (ja) * 1998-01-23 1999-08-06 Tanaka Electronics Ind Co Ltd ワイヤボンディング用金合金線
WO2000015858A1 (en) * 1998-09-14 2000-03-23 Kulicke & Soffa Investments, Inc. Wire-bonding alloy composites
JP2002525425A (ja) * 1998-09-14 2002-08-13 キューリック アンド ソファ インベストメンツ インコーポレイテッド ワイヤボンティング合金複合物

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006032643A (ja) * 2004-07-15 2006-02-02 Sumitomo Bakelite Co Ltd 半導体装置
JP4513440B2 (ja) * 2004-07-15 2010-07-28 住友ベークライト株式会社 半導体装置
JP2009538523A (ja) * 2006-05-25 2009-11-05 台灣積體電路製造股▲ふん▼有限公司 複合ボンドワイヤ用の方法及びシステム
JP2008254056A (ja) * 2007-04-09 2008-10-23 Sumitomo Metal Mining Co Ltd ボンディングワイヤ用母材の製造方法およびボンディングワイヤ

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5668087B2 (ja) 半導体装置接合用銅希薄ニッケル合金ワイヤの構造
EP2461358A1 (en) Bonding wire for semiconductor
JPS6238414B2 (ja)
US6063213A (en) High-purity hard gold alloy and method of manufacturing same
JP3382918B2 (ja) 半導体素子接続用金線
US6610930B1 (en) Composite noble metal wire
JP2873770B2 (ja) 半導体素子のワイヤボンディング用パラジウム細線
KR20010079822A (ko) 와이어 본딩 합금 복합재료
KR100514312B1 (ko) 반도체 소자용 본딩 와이어
JP2003023029A (ja) 半導体素子接続用金線及びその製造方法
US6103025A (en) Fine wire of gold alloy, method for manufacture thereof and use thereof
JP2922388B2 (ja) ボンディング用金合金細線
JP2003059964A (ja) ボンディングワイヤ及びその製造方法
JPH10172998A (ja) Ａｕボンディングワイヤー
WO2006078076A1 (ja) 半導体素子接続用金線
JPS62290835A (ja) 半導体装置のボンデイングワイヤ用Ａｕ合金極細線
JP2773202B2 (ja) 半導体素子ボンディング用Ａｕ合金極細線
JP3907534B2 (ja) ボンディング用金合金線
JP2003023030A (ja) ボンディングワイヤ及びその製造方法
JP4655426B2 (ja) 半導体素子接続用Ａｕボンディングワイヤおよびその製造方法
JP2000144282A (ja) 半導体装置のボンディング用金合金細線
JP3747023B2 (ja) 半導体用金ボンディングワイヤ
JP2003045909A (ja) 電子回路接続用ボンディングワイヤ
JP3059314B2 (ja) ボンディング用金合金細線
JPH06310557A (ja) 半導体素子配線用ワイヤ

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080523

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100928

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101012

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20110222