JP2621288B2 - 半導体素子ボンディング用Au合金極細線 - Google Patents
半導体素子ボンディング用Au合金極細線Info
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Description
ぐれた耐熱性を有し、特に半導体装置の製造に際して、
半導体素子と外部リードとのボンディング(結線)に用
いた場合に、一段と高いループ高さを保ち、その高さの
バラツキも小さく、かつ変形ループや、樹脂モールドの
際のループ流れが小さく、さらに高温にさらされる環境
下でも素地中に分散する金属間化合物の成長が抑制さ
れ、高い信頼性を確保することができるAu合金極細線に
関するものである。
れたAuまたはAu合金極細線の先端部を、電気的に、ある
いは水素炎などで加熱溶融してボールを形成し、 (b)このボールを150〜300℃の加熱状態におかれた半
導体素子上の電極にキャピラリーで押し付けて接合(ボ
ールボンド)し、 (c)ついでキャピラリーをループを形成しながら外部
リード上に移動し、 (d)キャピラリーを外部リード上に押し付けて、ルー
プの他端部をこれに接合(ウェッジボンド)し、 (e)引続いて、極細線を挾んで上方に引張って、これ
を切断する、 以上(a)〜(e)の工程を一工程とし、これを繰り返
し行なうことによって、半導体素子と外部リードとをボ
ンディングすることが行なわれており、これには手動式
あるいは自動式ボンダーが用いられている。
の高集積度化や組立ての高速化、さらに品種形状の多様
化や苛酷な条件下での使用を余儀なくされる傾向にあ
り、これに伴ってボンディングの高速化や半導体装置の
高密度化とともにパッケージ形状の多様化が進行し、中
には配線距離が従来のものよりずっと長いデバイスや、
極端に短かいデバイスの組立てを高速でボンディングす
る必要が生ずるようになってきたが、従来使用されてい
る各種の高純度Au極細線やAu合金極細線では、ループ高
さに不足が生じたり、さらにループ高さのバラツキが大
きいために不安定なループの形成が避けられず、この結
果半導体素子のエッジと接触してエッジショートを起し
易く、さらに半導体装置が高温の苛酷な使用環境にさら
されると、極細線の例えばAlの電極材との接合界面にお
いて、素地中に分散する金属間化合物が急速に成長する
ようになり、このような金属間化合物の粗大化は信頼性
を著しく低下させるなどループに関する深刻な問題が新
たに発生するようになっているのが現状であり、したが
ってループ高さが高く、その高さのバラツキも小さく、
かつ変形ループの形成もなく、さらに樹脂モールドの際
のループ流れが小さく、加えて金属間化合物の成長が抑
制されて、信頼性を一段と増した半導体素子ボンディン
グ用極細線の開発が強く望まれている。
ディングの高速化、並びに半導体装置の高密度および多
様化に対応できる半導体素子ボンディング用極細線を開
発すべく研究を行なった結果、半導体素子ボンディング
用極細線を、 Ce,Pr,Nd,およびSmからなるCe族希土類元素のうちの
1種または2種以上:0.2〜50ppm、 SiおよびAgのうちの1種または2種:10〜100ppm、 InおよびCaのうちの1種または2種:1〜30ppm、 を含有し、残りがAuと不可避不純物からなる組成を有す
るAu合金で構成すると、このAu合金は、すぐれた常温お
よび高温強度、並びにすぐれた耐熱性をもつ一方、ボン
ディングに際しては、高さが高く、しかも高さのバラツ
キが小さい安定したループを形成することができ、さら
にボンディング工程の熱影響によるループ変形や、これ
に続く樹脂モールドの熱影響によるループ流れの発生を
抑制することができるほか、高温使用環境下においても
金属間化合物の成長が著しく抑制されるようになるとい
う知見を得たのである。
って、以下に成分組成を上記の通りに限定した理由を説
明する。
さらに耐熱性を向上せしめ、熱影響によるループの変形
や流れを防止する作用があるが、その含有量が0.2ppm未
満では、前記作用に所望の効果が得られず、一方その含
有量が50ppmを越えると、所望の高いループ高さを確保
することができなくなることから、その含有量を0.2〜5
0ppm(0.00002〜0.005重量%)と定めた。
て、極細線の軟化温度を高め、もってボンディング時の
極細線自体の強度低下並びに変形ループの発生を抑制す
る作用があるが、その含有量が10ppm未満では前記作用
に所望の効果が得られず、一方100ppmを越えて含有させ
ると、脆化して線引加工性が低下するようになるばかり
でなく、ボンディング時の加熱温度で結晶粒界破断を起
し易くなることから、その含有量を10〜100ppm(0.001
〜0.01重量%)と定めた。
の共存において、さらにループ高さを一段と高め、かつ
ループ高さのバラツキを小さくする作用があるほか、高
温下における金属間化合物の成長を著しく抑制する作用
があるが、その含有量が1ppm未満では前記作用に所望の
効果が得られず、一方その含有量が30ppmを越えると、
脆化して線引加工性などが低下するようになり、さらに
ボンディング時の加熱温度で結晶粒破断を起し易くなる
ことから、その含有量を1〜30ppm(0.0001〜0.003重量
%)と定めた。
的に説明する。
成をもったAu合金溶湯を調製し、鋳造した後、公知の溝
型圧延機を用いて圧延し、引続いて線引加工を行なうこ
とによって、直径:0.025mmを有する本発明Au合金極細線
1〜4および比較Au合金極細線1〜7をそれぞれ製造し
た。
のうちの少なくともいずれかの成分を含有しないもので
ある。
細線がボンディング時にさらされる条件に相当する条
件、すなわち温度:250℃に20秒間保持した条件で高温引
張試験を行ない、それぞれ破断強度と伸びを測定した。
い、高速自動ボンダーにてボンディングを行ない、ルー
プ高さ、ループ高さのバラツキ、 ループ変形の有無、および樹脂モールド後のループの流
れ量を測定し、さらにボンディング後のループのAl電極
材との接合部における金属間化合物層の厚みと剪断強度
(接合強度)を測定し、加えて樹脂モールド後の半導体
装置(IC)について、高温保持信頼性試験を行なった。
これらの結果を第2表に示した。
に、半導体素子Sと外部リードLを極細線Wでボンディ
ングした場合のhをZ軸測微計を用いて測定し、80個の
測定値の平均値をもって表わし、ループ高さのバラツキ
は、前記の80個のループ高さ測定値より標準偏差を求
め、3σの値で表わし、この場合、実用的にはh:250μ
m以上、バラツキ:30μm以下であることが要求され
る。
を顕微鏡を用いて観察し、第1図に点線で示されるよう
に結線Wが垂れ下がって半導体素子Sのエッジに接触
(エッジショート)している場合を「有」とし、接触し
ていない場合を「無」として判定した。
線W)を直上からX線撮影し、この結果のX線写真にも
とづいて4つのコーナー部における半導体素子と外部リ
ードのボンディング点を結んだ直線に対する結線の最大
膨量を測定し、これらの平均値をもって表わした。この
場合ループ流れ量としては、最大値で100μmまで許容
される。
の条件でベーキング処理を施した後の断面を研磨した状
態で測定し、剪断強度はシェアテストにより測定し、さ
らに高温保持信頼性試験は、ICを250℃に500時間保持し
た後で、ループの抵抗値を測定し、高抵抗を示すもの
や、断線しているものを不良とし、試験数:50個のうち
の不良数を測定することにより行なった。この場合、金
属間化合物層の厚みは3μm以下、接合強度は50g以上
が望まれ、かつ高温保持信頼性試験では50個の試験数の
うち1個でも不良が発生すると信頼性の低いものとな
る。
金極細線1〜4は、いずれも高い高温強度を有し、ルー
プ高さが高く、かつそのバラツキもきわめて小さく、ま
たループ変形の発生がなく、ループ流れも著しく少な
く、しかもループは金属間化合物の成長が著しく抑制さ
れた状態で、きわめて高い接合強度を示し、かつ高温に
長時間加熱保持されても不良数の発生が皆無で信頼性の
著しく高いものであるのに対して、比較Au合金極細線1
〜7に見られるように、構成成分のすべてを含有しない
と、上記特性のすべてを満足して具備することができな
いことが明らかである。
高温強度を有し、かつ常温強度および耐熱性にもすぐ
れ、通常の半導体装置は勿論のこと、高密度にして多様
な半導体装置の組立てに際して、高速ボンディングを採
用した場合にも、高さが高く、かつ高さのバラツキも著
しく小さいループを安定して形成することができ、さら
にループの変形がほとんどないので、タブショートやエ
ッジショートなどの不良発生が著しく抑制されるほか、
高温にさらされる使用環境下でも、特にループの接合部
における金属間化合物の粒成長が著しく抑制されるの
で、ループが高抵抗を示したり、断線したりすることが
なくなり、信頼性の著しく高いものとなるなど工業上有
用な特性を有するのである。
Claims (1)
- 【請求項1】Ce,Pr,Nd、およびSmからなるCe族希土類元
素のうちの1種または2種以上:0.2〜50ppm、 SiおよびAgのうちの1種または2種:10〜100ppm、 In,およびCaのうちの1種または2種:1〜30ppm、 を含有し、残りがAuと不可避不純物からなる組成を有す
るAu合金からなることを特徴とする半導体素子ボンディ
ング用Au合金極細線。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63022571A JP2621288B2 (ja) | 1988-02-02 | 1988-02-02 | 半導体素子ボンディング用Au合金極細線 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63022571A JP2621288B2 (ja) | 1988-02-02 | 1988-02-02 | 半導体素子ボンディング用Au合金極細線 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01198438A JPH01198438A (ja) | 1989-08-10 |
JP2621288B2 true JP2621288B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=12086563
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63022571A Expired - Lifetime JP2621288B2 (ja) | 1988-02-02 | 1988-02-02 | 半導体素子ボンディング用Au合金極細線 |
Country Status (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2773202B2 (ja) | 1989-03-24 | 1998-07-09 | 三菱マテリアル株式会社 | 半導体素子ボンディング用Au合金極細線 |
US7830008B2 (en) | 2005-01-24 | 2010-11-09 | Nippon Steel Materials Co., Ltd. | Gold wire for connecting semiconductor chip |
Families Citing this family (1)
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---|---|---|---|---|
US5945065A (en) * | 1996-07-31 | 1999-08-31 | Tanaka Denshi Kogyo | Method for wedge bonding using a gold alloy wire |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JPS6030158A (ja) * | 1983-07-29 | 1985-02-15 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | ボンデイングワイヤ− |
JPS6179741A (ja) * | 1984-09-27 | 1986-04-23 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | ボンデイングワイヤ− |
-
1988
- 1988-02-02 JP JP63022571A patent/JP2621288B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2773202B2 (ja) | 1989-03-24 | 1998-07-09 | 三菱マテリアル株式会社 | 半導体素子ボンディング用Au合金極細線 |
US7830008B2 (en) | 2005-01-24 | 2010-11-09 | Nippon Steel Materials Co., Ltd. | Gold wire for connecting semiconductor chip |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH01198438A (ja) | 1989-08-10 |
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Legal Events
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