JP2003031609A - 半導体素子接続用Ａｕボンディングワイヤ - Google Patents

半導体素子接続用Ａｕボンディングワイヤ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 特に細線化されたＡｕボンディングワイヤの
ボンディングにおいて、樹脂流れが問題視されず、良好
な解きほぐれ性を維持しながら、接合強度の問題や、ボ
ール形成およびループ形成の異常が発生しないＡｕボン
ディングワイヤを提供する。 【解決手段】 半導体素子接続用Ａｕボンディングワイ
ヤにおいて、炭素系被覆が付着し、０．２％耐力が２０
０ＭＰａ以上、ワイヤ表面硬度がビッカース硬度で７０
以下であり、さらに、付着している炭素系被覆の総有機
炭素量が４〜３０質量ｐｐｍであるように、伸線加工を
行う。

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
極パッドと、外部リードとを電気的に接続するために用
いる半導体素子接続用Ａｕボンディングワイヤに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣ、ＬＳＩなどの半導体素子上の電極
パッドと、外部リードとの電気的接続には、一般的にワ
イヤ径が１０〜１００μｍ程度、主として２０〜４０μ
ｍのＡｕボンディングワイヤが用いられる。
【０００３】近年、半導体素子サイズは縮小化される傾
向にあり、それに対応すべく、より高強度のＡｕボンデ
ィングワイヤの実現を図ってきた。すなわち、半導体素
子が小さくなることで、半導体素子上の電極パッドとリ
ードフレーム等の外部リードとの距離が、一般的には長
くなり、そのため、ボンディング（接合）後に行われる
樹脂モールド時のワイヤ流れによるＡｕボンディングワ
イヤ間の接触、いわゆる樹脂流れを防止すべく、Ａｕボ
ンディングワイヤの強度を高めてきた。
【０００４】また、コストダウンの一環として、ワイヤ
径を細くする細線化志向が強まってきている。細線化す
る場合は、樹脂流れの懸念を解消するためや、ボンディ
ングされたＡｕボンディングワイヤの強度を確保するた
めに、より高強度のＡｕボンディングワイヤに置き換え
られることが多い。
【０００５】また、半導体素子の高集積度化に伴い、半
導体素子上の電極間距離、いわゆるボンディングピッチ
は縮小される傾向もある。狭いボンディングピッチを実
現するためには、ボンディングに用いるキャピラリーの
先端径、つまりチップ径を小さくする必要があり、それ
に応じてワイヤ径も細くする必要がある。従って、半導
体素子の高集積度化のために必要な細線化の場合でも、
樹脂流れの懸念を解消するためや、ボンディングされた
Ａｕボンディングワイヤの強度を確保するために、より
高強度のＡｕボンディングワイヤが求められる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】Ａｕボンディングワイ
ヤを高強度化するためには、通常、Ａｕ以外の元素の添
加量を増やすことで対応する。
【０００７】しかし、Ａｕボンディングワイヤが高強度
になると、必然的にワイヤ表面硬度も高く（硬く）な
る。特に、ワイヤ径が細くなると、外部リードに接続す
る二次ボンディング側の接合面が縮小化するため、硬い
Ａｕボンディングワイヤでは、十分な接合強度が確保で
きずに、場合によっては未接合となることもある。
【０００８】また、Ａｕボンディングワイヤには、解き
ほぐれ性等を確保するために、通常、アニール後に界面
活性剤を塗布する。良好な解きほぐれ性を維持するため
に、界面活性剤の塗布量が潤沢となるような条件を設定
するが、界面活性剤の塗布量が多すぎると、正常なボー
ル形成や、正常なループ形成が阻害されることがあり、
場合によっては接合不良を起こすこともあった。
【０００９】本発明は、特に細線化されたＡｕボンディ
ングワイヤのボンディングにおいて、樹脂流れが問題視
されず、良好な解きほぐれ性を維持しながら、接合強度
の問題や、ボール形成およびループ形成の異常が発生し
ないＡｕボンディングワイヤを提供することを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に鋭意検討した結果、Ａｕボンディングワイヤの降伏強
度（耐力）と硬度が一定の範囲内にあれば、上記課題が
解決できることを見出した。さらに、付着している有機
物量も一定の範囲内にあれば、より望ましい。
【００１１】すなわち、本発明の半導体素子接続用Ａｕ
ボンディングワイヤは、炭素系被覆が付着し、０．２％
耐力が２００ＭＰａ以上、ワイヤ表面硬度がビッカース
硬度で７０以下である。
【００１２】さらに、付着している炭素系被覆の総有機
炭素量が４〜３０質量ｐｐｍであることが望ましい。な
お、炭素系被覆は、有機被覆材のうち熱処理後に残った
残留物を含む。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明のＡｕボンディングワイヤ
は、細線化や狭ピッチのボンディングを目的としている
ので、まず高強度であることが求められる。そこで、Ａ
ｕボンディングワイヤの持つ特性のうち、降伏強度であ
る０．２％耐力に着目した。Ａｕボンディングワイヤが
高強度になると、０．２％耐力も増加し、その値が２０
０ＭＰａ以上を示すと、樹脂流れに対して十分な耐性が
認められる。従って、０．２％耐力の下限を２００ＭＰ
ａとした。上限は特に定めないが、Ａｕを主成分とする
Ａｕボンディングワイヤでは、３００ＭＰａを超えるこ
とは稀である。
【００１４】０．２％耐力が２００ＭＰａ以上を達成す
るためには、Ａｕ以外の元素の添加量を増やせばよい
が、ワイヤ表面硬度も高くなり、接合不良が発生するの
は前述の通りである。
【００１５】しかし、本発明者らは、ワイヤ表面硬度を
ビッカース硬度で７０以下とすれば、接合不良が発生し
ないことを見出した。従って、ワイヤ硬度はビッカース
硬度で上限を７０と設定した。ワイヤ表面硬度にも、下
限は特に設定しないが、ビッカース硬度で４０以下とな
ることはほとんどない。
【００１６】上記特性を得るためには、添加元素とその
添加量および製造条件を、適切に組み合わせる必要があ
る。Ａｕボンディングワイヤの強度を向上させる元素と
しては、Ｃａ、Ｂｅ、Ｇｅ、希土類元素等が良く知られ
ている。
【００１７】これらの内、Ｂｅは、強度向上効果は大き
いが、加工硬化させやすい元素であるため、添加量は適
切な範囲に設定するのが望ましい。
【００１８】また、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔなどの金属
元素は、Ａｕと全率固溶するため、大きな強度向上効果
は望めない割に、ワイヤ表面硬度を比較的高くする性質
を持つ。さらに、これらの元素は、Ａｕの精製時、不可
避的不純物となるので、Ａｕボンディングワイヤに比較
的多く含まれる。従って、これらの元素の添加量（混入
量）には注意を要する。
【００１９】次に、本発明を実現させるための製造条件
を説明する前に、Ａｕボンディングワイヤの製造工程に
ついて説明する。
【００２０】Ａｕボンディングワイヤは、高純度のＡｕ
と、添加する元素を混合して、溶解・鋳造後、溝ロール
圧延を行い、ダイスを用いて伸線加工を行うことで、そ
の線径を細くしていく。また、前述の加工の途中で、焼
鈍を加えることもある。
【００２１】最終線径まで伸線加工後、加工歪を除去す
るために焼鈍を行い、所定のスプールに巻き取らせて、
ボンディング作業に供される。
【００２２】伸線加工途中の焼鈍、および加工後の焼鈍
により、ワイヤ表面硬度は低下するが、同時に強度も低
下するので、本発明のＡｕボンディングワイヤの特性を
実現させるためには、組成に合わせた焼鈍条件の最適化
が必要となる。
【００２３】組成に合わせた焼鈍条件の最適化以外に、
芯材のＡｕ周りに、芯材よりも硬度の低いＡｕ、つまり
芯材よりも添加元素濃度の低いＡｕで覆う二重構造のＡ
ｕボンディングワイヤとしたり、中心部から周辺部に向
けて、添加元素の濃度を低減させることによりワイヤ表
面硬度を下げることで、本発明のＡｕボンディングワイ
ヤの特性を実現させることも可能である。
【００２４】また、ワイヤ表面に付着している総有機炭
素量を、４〜３０質量ｐｐｍの範囲にすると、良好なＡ
ｕボンディングワイヤが実現できる。
【００２５】前記被覆材の総有機炭素量が４質量ｐｐｍ
未満であると、良好な解きほぐれ性が維持できず、Ａｕ
ボンディングワイヤが繰り出されるとき、折れ曲がる不
具合のほかに、付与する潤滑性が乏しいためにキャピラ
リー内に金粉が堆積して、正常なループ形成が阻害され
る不具合の生じることがある。逆に、総有機炭素量が３
０質量ｐｐｍを超えると、ワイヤ表面の有機物層に阻害
されて、ボール形成や接合に障害が出たり、過剰な有機
物がキャピラリーなどのボンディング治具に付着して、
正常なループ形成が阻害されることがある。
【００２６】本発明のＡｕボンディングワイヤは、細
線、特に２５μｍ以下で有用であるが、もちろんそれ以
上の線径のＡｕボンディングワイヤに対して適応しても
良好な性能が得られる。
【００２７】各特性値の測定は、次のようにして行っ
た。
【００２８】０．２％の耐力の測定は、試料長１００ｍ
ｍ、歪速度０．１ｍｉｎ-1の条件で引張試験を行い、そ
の荷重−伸び線図より読み取った。なお、０．２％耐力
は、試験片の標点距離の０．２％の永久伸びを生ずると
きの荷重を原断面積で除した商をいう。
【００２９】ワイヤ表面のビッカース硬度は、微小硬さ
試験機（アカシ製、ＭＶＫ−Ｇ３型）を用いて、ワイヤ
表面に９．８ｍＮの荷重をかけたときの硬度を測定し
た。
【００３０】総有機炭素量は、微量炭素分析計（堀場製
作所製、ＥＭＩＡ Ｕ−５１１型）を用いて、所定の質
量とした各試料を１３００℃に加熱し、加熱により発生
した一酸化炭素および二酸化炭素の合計質量から、Ａｕ
ボンディングワイヤの表面に付着した炭素量の評価をし
た。
【００３１】ボンディング評価は、ワイヤボンダー（新
川製、ＵＴＣ−３００型）を用いた。
【００３２】樹脂流れ性の評価は、２００μｍのループ
高さ、かつ５ｍｍのループ長で、ボンディングした後
に、ループに垂直に、一般的な条件で樹脂モールドを行
い、ループが樹脂に流されて湾曲し、モールド前の位置
から変位した最大距離を、ループ長で除した値の５点の
平均値が、３％未満ならば、良好とした。
【００３３】接合性の評価は、ＡｇめっきしたＣｕ材の
２０８ｐｉｎＱＦＰリードフレームにテストダイをつ
け、２００μｍのループ高さでボンディングを行い、２
０８のループの二次ボンディング側のツィーザ強度をボ
ンドテスター（デイジ製、２４００Ａ型）を用いて測定
した。測定値のうち、３９．２ｍＮ以下のものを不良と
みなし、その割合を接合性の指標とした。なお、ツィー
ザ強度とは、２次ボンディング側のワイヤーを、所定の
ツィーザ治具で挟んで引っ張った時の破断強度である。
【００３４】さらに、２０８ｐｉｎＱＦＰリードフレー
ムへのボンディングを、４００のＩＣで連続して行い、
二次ボンディング側のワイヤ不着回数、ループ形成異常
の有無を評価した。
【００３５】（実施例）（試料１〜４）高純度Ａｕに、
Ｃａ、Ｇｅを添加して溶解・鋳造後、溝ロール圧延を施
し、ダイスを用いて伸線加工を行い、最終線径２５μｍ
のＡｕボンディングワイヤを得た。
【００３６】伸線加工途中の熱処理条件、および最終の
熱処理条件を示す条件１から条件４のうち、試料１は条
件１で、試料２は条件２で、試料３は条件３で、およ
び、試料４は条件４で、それぞれ伸線加工を行った。伸
線加工後に、ワイヤ表面の総有機炭素量が１０質量ｐｐ
ｍ程度となる条件で、ノニオン系界面活性剤の塗布を行
い、所定のスプールに巻き取り、ボンディングに供し
た。
【００３７】熱処理条件は以下の通りである。
【００３８】［条件１］ ・伸線加工途中の熱処理条件：線径が０．３ｍｍの時点
にて、伸び率が５％となるように調整した連続焼鈍 ・最終の熱処理条件：伸び率が３％となるように調整し
た焼鈍 ［条件２］ ・伸線加工途中の熱処理条件：線径が０．３ｍｍの時点
にて、伸び率が５％となるように調整した連続焼鈍 ・最終の熱処理条件：伸び率が８％となるように調整し
た焼鈍 ［条件３］ ・伸線加工途中の熱処理条件：線径が４．０ｍｍの時点
にて、焼鈍後のワイヤ表面のビッカース硬度が、焼鈍前
の７０％となるように、かつ、線径が０．３ｍｍの時点
にて、伸び率が５％となるように調整した連続焼鈍 ・最終の熱処理条件：伸び率が３％となるように調整し
た焼鈍 ［条件４］ ・伸線加工途中の熱処理条件：線径が４．０ｍｍの時点
にて、焼鈍後のワイヤ表面のビッカース硬度が、焼鈍前
の７０％となるように、かつ、線径が０．３ｍｍの時点
にて、伸び率が５％となるように調整した連続焼鈍 ・最終の熱処理条件：伸び率が８％となるように調整し
た焼鈍 以上の試料について各測定の結果を表１に示す。
【００３９】（試料５〜８）高純度Ａｕに添加する元素
をＣａ、Ｇｅ、Ｃｕとした以外は、試料１〜４と同様
に、それぞれ試料５〜８を作製した。０．２％の耐力の
測定、ワイヤ表面のビッカース硬度の測定、総有機炭素
量の測定、樹脂流れ性の評価、接合性の評価、二次ボン
ディング側のワイヤ不着回数、ループ形成異常の有無の
評価を、試料１〜４と同じように行った。結果を表１に
示す。
【００４０】（試料９〜１２）高純度Ａｕに添加する元
素をＣａ、Ｂｅ、Ｌａとした以外は、試料１〜４と同様
に、それぞれ試料９〜１２を作製した。０．２％の耐力
の測定、ワイヤ表面のビッカース硬度の測定、総有機炭
素量の測定、樹脂流れ性の評価、接合性の評価、二次ボ
ンディング側のワイヤ不着回数、ループ形成異常の有無
の評価を、試料１〜４と同じように行った。結果を表１
に示す。
【００４１】（試料１３〜１６）高純度Ａｕに添加する
元素をＣａ、Ｂｅ、Ｌａ、Ｃｕとした以外は、試料１〜
４と同様に、それぞれ試料１３〜１６を作製した。０．
２％の耐力の測定、ワイヤ表面のビッカース硬度の測
定、総有機炭素量の測定、樹脂流れ性の評価、接合性の
評価、二次ボンディング側のワイヤ不着回数、ループ形
成異常の有無の評価を、試料１〜４と同じように行っ
た。結果を表１に示す。
【００４２】
【表１】
【００４３】表１に示されるように、全試料とも、ワイ
ヤに付着した総有機炭素量は、１０質量ｐｐｍ前後と、
本発明の範囲内であるため、ループ形成異常は見出され
なかったが、０．２％耐力が２００ＭＰａ未満である試
料２、４、８は、樹脂流れ量が多く、樹脂流れ性に問題
があった。
【００４４】また、ワイヤ表面のビッカース硬度が７０
を超える試料５、７、９、１３、１４、１５は、二次ボ
ンディング側のツィーザ強度が低いものがあり、接合不
良が起きている。さらに、試料５、９、１３、１５で
は、二次ボンディング側で未接合も発生した。
【００４５】０．２％耐力、ワイヤ表面のビッカース硬
度の両特性が本発明の範囲内である試料１、３、６、１
０、１１、１２、１６は、樹脂流れ性、接合性がともに
問題なく、良好な結果を示した。
【００４６】（試料１７〜２１）高純度Ａｕに添加する
元素をＣａ、Ｂｅ、Ｌａとして、ノニオン系界面活性剤
の濃度等を変えることで、ワイヤ表面の総有機炭素量を
３質量ｐｐｍ、４質量ｐｐｍ、１０質量ｐｐｍ、２９質
量ｐｐｍ、４１質量ｐｐｍにそれぞれ調整した以外は、
試料４と同様に、それぞれ試料１７〜２１を作製した。
０．２％の耐力の測定、ワイヤ表面のビッカース硬度の
測定、総有機炭素量の測定、樹脂流れ性の評価、接合性
の評価、二次ボンディング側のワイヤ不着回数、ループ
形成異常の有無の評価を、試料１〜４と同じように行っ
た。結果を表２に示す。
【００４７】なお、試料１９は、試料１２と同一であ
る。
【００４８】
【表２】
【００４９】試料１７〜２１は、０．２％耐力、ワイヤ
表面のビッカース硬度がともに、本発明の範囲内である
ので、樹脂流れ性、接合性に関しては問題は見られな
い。
【００５０】しかし、試料１７は、付着した総有機炭素
量が３質量ｐｐｍと少ないので、ループ形成異常が発生
した。ボンディング後のキャピラリーを観察すると、金
粉を主成分とする堆積物があり、これが正常なループ形
成を阻害したものと考えられる。また、ワイヤを解きほ
ぐしてみると、一部にワイヤのひっかかりも観察され
た。
【００５１】試料２１は、付着した総有機炭素量が４１
質量ｐｐｍと多いため、ループ形成異常が発生した。ボ
ンディング後のキャピラリーを観察すると、有機物を主
成分とする堆積物が観察され、これが正常なループ形成
を阻害したものと考えられる。
【００５２】一方、ワイヤ表面の総有機炭素量が本発明
の範囲内である試料１８〜２０は、ループ形成異常の発
生もなく、良好なボンディングとなった。
【００５３】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明のＡｕボ
ンディングワイヤは、高い０．２％耐力と、比較的低い
ワイヤ表面のビッカース硬度とを併せ持つため、特に細
線化や狭ピッチのボンディングなど、細線化したＡｕボ
ンディングワイヤのボンディングを行う際に、良好な樹
脂流れ性と接合性の維持を実現した。
【００５４】さらに、ワイヤ表面に付着した有機物量を
適切な範囲としたため、ループ形成異常の発生も抑制で
きた。
【００５５】本発明のＡｕボンディングワイヤを提供す
ることにより、半導体組立産業に多大なる貢献が可能と
なる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉村 彰則 東京都青梅市末広町１−６−１ 住友金属 鉱山株式会社電子事業本部内 Ｆターム(参考） 5F044 FF01

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 炭素系被覆が付着し、０．２％耐力が２
    ００ＭＰａ以上、ワイヤ表面硬度がビッカース硬度で７
    ０以下であることを特徴とする半導体素子接続用Ａｕボ
    ンディングワイヤ。
  2. 【請求項２】 付着している炭素系被覆の総有機炭素量
    が４〜３０質量ｐｐｍであることを特徴とする請求項１
    に記載の半導体素子接続用Ａｕボンディングワイヤ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006032934A (ja) * 2004-06-16 2006-02-02 Nippon Steel Corp 金属材料及びその製造方法
JP2011129942A (ja) * 2004-06-16 2011-06-30 Nippon Steel Materials Co Ltd 金属材料及びその製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0521499A (ja) * 1991-02-18 1993-01-29 Mitsubishi Materials Corp 半導体装置用ボンデイングワイヤおよびその製造方法
JPH06151497A (ja) * 1992-11-10 1994-05-31 Tanaka Denshi Kogyo Kk 半導体素子のボンディング用ワイヤ並びにその製造方法
JP2000195892A (ja) * 1998-12-25 2000-07-14 Sumitomo Electric Ind Ltd ボンディングワイヤ―

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0521499A (ja) * 1991-02-18 1993-01-29 Mitsubishi Materials Corp 半導体装置用ボンデイングワイヤおよびその製造方法
JPH06151497A (ja) * 1992-11-10 1994-05-31 Tanaka Denshi Kogyo Kk 半導体素子のボンディング用ワイヤ並びにその製造方法
JP2000195892A (ja) * 1998-12-25 2000-07-14 Sumitomo Electric Ind Ltd ボンディングワイヤ―

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006032934A (ja) * 2004-06-16 2006-02-02 Nippon Steel Corp 金属材料及びその製造方法
JP2011129942A (ja) * 2004-06-16 2011-06-30 Nippon Steel Materials Co Ltd 金属材料及びその製造方法
JP4722576B2 (ja) * 2004-06-16 2011-07-13 新日鉄マテリアルズ株式会社 半導体実装用ボンディングワイヤの製造方法

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