JP2830502B2 - 半導体装置用ボンディングワイヤ及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置用ボンディングワイヤ及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導
体素子のチップ電極と外部リードとを接続するために用
いられる半導体装置用ボンディングワイヤ及びその製造
方法に関するものである。
体素子のチップ電極と外部リードとを接続するために用
いられる半導体装置用ボンディングワイヤ及びその製造
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子（チ
ップ）が組み込まれた半導体装置の組立工程において、
半導体素子と外部リードとを接続する方法の一つに、金
属細線（ボンディングワイヤ）を半導体素子と外部リー
ドとにボンディングする方法がある。
ップ）が組み込まれた半導体装置の組立工程において、
半導体素子と外部リードとを接続する方法の一つに、金
属細線（ボンディングワイヤ）を半導体素子と外部リー
ドとにボンディングする方法がある。
【０００３】上記のボンディングワイヤとしては、通
常、金線、金合金線、アルミニウム線等の細線が好適に
用いられており、一部ではあるが銅細線が用いられるこ
ともある。
常、金線、金合金線、アルミニウム線等の細線が好適に
用いられており、一部ではあるが銅細線が用いられるこ
ともある。
【０００４】特に、金線または金合金線からなるボンデ
ィングワイヤは、耐食性、安定性に極めて優れているた
めに信頼性が高く、半導体装置用ボンディングワイヤの
使用量の大部分を占めている。
ィングワイヤは、耐食性、安定性に極めて優れているた
めに信頼性が高く、半導体装置用ボンディングワイヤの
使用量の大部分を占めている。
【０００５】上記の金線や金合金線のボンディングワイ
ヤを製造する場合、所定の線径に伸線加工された直後の
金または金合金細線は加工時に硬化するために非常に硬
くなり、ボンディング時に安定したループが得られない
という欠点がある。したがって、金または金合金細線を
３００〜６００℃の温度範囲の大気雰囲気中において焼
鈍し、これらの細線の内部歪を除去することが一般に行
われている。
ヤを製造する場合、所定の線径に伸線加工された直後の
金または金合金細線は加工時に硬化するために非常に硬
くなり、ボンディング時に安定したループが得られない
という欠点がある。したがって、金または金合金細線を
３００〜６００℃の温度範囲の大気雰囲気中において焼
鈍し、これらの細線の内部歪を除去することが一般に行
われている。
【０００６】上記の焼鈍による歪除去の程度の指標とし
ては、例えば図２に示す様に、引張試験における破断伸
び（％）と破断加重（ｇ）が一般に用いられる。この図
によれば、焼鈍温度が高くなればなる程、破断伸びは急
激に増加し、破断加重は逆に急激に低下する。半導体装
置用ボンディングワイヤとして用いられる金または金合
金細線の場合、破断伸びは２〜１０％の範囲のものが一
般的である。
ては、例えば図２に示す様に、引張試験における破断伸
び（％）と破断加重（ｇ）が一般に用いられる。この図
によれば、焼鈍温度が高くなればなる程、破断伸びは急
激に増加し、破断加重は逆に急激に低下する。半導体装
置用ボンディングワイヤとして用いられる金または金合
金細線の場合、破断伸びは２〜１０％の範囲のものが一
般的である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
金または金合金のボンディングワイヤには、機械的特性
のバラツキが大きいという欠点があった。
金または金合金のボンディングワイヤには、機械的特性
のバラツキが大きいという欠点があった。
【０００８】その理由は、金または金合金のボンディン
グワイヤに含まれる添加成分には、微量とはいえ例えば
Ｂｅの様に極めて活性の高い元素があり、大気雰囲気中
において焼鈍する際にこれらの活性元素が酸化されて金
または金合金のボンディングワイヤの破断伸びを低下さ
せ、該ボンディングワイヤの機械的特性のバラツキを大
きくするためである。
グワイヤに含まれる添加成分には、微量とはいえ例えば
Ｂｅの様に極めて活性の高い元素があり、大気雰囲気中
において焼鈍する際にこれらの活性元素が酸化されて金
または金合金のボンディングワイヤの破断伸びを低下さ
せ、該ボンディングワイヤの機械的特性のバラツキを大
きくするためである。
【０００９】この破断伸びにバラツキがあるとル−プ形
成が不安定となり、また、破断加重にバラツキがあると
半導体素子の樹脂封止時にワイヤ流れが起こり易くな
り、ル−プ同士の接触が発生し易くなるという問題があ
った。したがって、ボンディング時に安定したループが
得られず、該ボンディングワイヤのループ異常や断線の
原因になっていた。
成が不安定となり、また、破断加重にバラツキがあると
半導体素子の樹脂封止時にワイヤ流れが起こり易くな
り、ル−プ同士の接触が発生し易くなるという問題があ
った。したがって、ボンディング時に安定したループが
得られず、該ボンディングワイヤのループ異常や断線の
原因になっていた。
【００１０】本発明は、上述の事情に鑑みてなされたも
のであり、活性の高い微量元素が含まれる金または金合
金のボンディングワイヤの破断強度や破断伸びのバラツ
キを改善する半導体装置用ボンディングワイヤ及びその
製造方法を提供することを目的とする。
のであり、活性の高い微量元素が含まれる金または金合
金のボンディングワイヤの破断強度や破断伸びのバラツ
キを改善する半導体装置用ボンディングワイヤ及びその
製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は次の様な半導体装置用ボンディングワイ
ヤ及びその製造方法を採用した。
に、この発明は次の様な半導体装置用ボンディングワイ
ヤ及びその製造方法を採用した。
【００１２】請求項１記載の半導体装置用ボンディング
ワイヤは、活性の高い微量元素を含む金または金合金よ
りなる細線であって、不活性もしくは還元性のいずれか
の雰囲気中において焼鈍されてなることを特徴としてい
る。
ワイヤは、活性の高い微量元素を含む金または金合金よ
りなる細線であって、不活性もしくは還元性のいずれか
の雰囲気中において焼鈍されてなることを特徴としてい
る。
【００１３】また、請求項２記載の半導体装置用ボンデ
ィングワイヤの製造方法は、活性の高い微量元素を含む
金または金合金よりなる細線を、不活性もしくは還元性
のいずれかの雰囲気中において焼鈍してなることを特徴
としている。
ィングワイヤの製造方法は、活性の高い微量元素を含む
金または金合金よりなる細線を、不活性もしくは還元性
のいずれかの雰囲気中において焼鈍してなることを特徴
としている。
【００１４】
【作用】本発明の発明者らは、前記の課題を解決するた
めに金および金合金の焼鈍特性に関し鋭意研究を重ねた
結果、次のような知見を得た。
めに金および金合金の焼鈍特性に関し鋭意研究を重ねた
結果、次のような知見を得た。
【００１５】すなわち、半導体装置に用いられる金また
は金合金のボンディングワイヤにおいては極めて活性の
高い元素が添加成分として含まれており、焼鈍の雰囲気
を不活性もしくは還元性のいずれかの雰囲気に保つと、
これらの活性元素の酸化が抑制され、焼鈍後の金または
金合金のボンディングワイヤの破断強度を向上させ、し
たがって、該ボンディングワイヤの機械的特性が向上
し、更にそのバラツキが飛躍的に改善される。この場
合、不活性もしくは還元性のいずれかの雰囲気における
酸素濃度は、５％以下とすることが望ましい。
は金合金のボンディングワイヤにおいては極めて活性の
高い元素が添加成分として含まれており、焼鈍の雰囲気
を不活性もしくは還元性のいずれかの雰囲気に保つと、
これらの活性元素の酸化が抑制され、焼鈍後の金または
金合金のボンディングワイヤの破断強度を向上させ、し
たがって、該ボンディングワイヤの機械的特性が向上
し、更にそのバラツキが飛躍的に改善される。この場
合、不活性もしくは還元性のいずれかの雰囲気における
酸素濃度は、５％以下とすることが望ましい。
【００１６】
【００１７】また、請求項２記載の半導体装置用ボンデ
ィングワイヤの製造方法では、金または金合金よりなる
細線を、不活性もしくは還元性のいずれかの雰囲気中に
おいて焼鈍することにより、該ボンディングワイヤに含
まれる活性元素の酸化を抑制する。
ィングワイヤの製造方法では、金または金合金よりなる
細線を、不活性もしくは還元性のいずれかの雰囲気中に
おいて焼鈍することにより、該ボンディングワイヤに含
まれる活性元素の酸化を抑制する。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【００１９】まず、本実施例において用いられる焼鈍装
置について、図１を基に説明する。この焼鈍装置１は、
水平に設置された管状電気炉２と、該管状電気炉２内に
不活性ガスもしくは還元性ガスを供給するガス供給装置
３と、管状電気炉２及びガス供給装置３を制御する制御
装置４と、金細線５ａ（または、金合金細線６ａ）を繰
り出し管状電気炉２内に送り込むためのボンディングス
プ−ル７と、焼鈍された金細線５ｂ（または、金合金細
線６ｂ）を所定の速度で巻取るためのボンディングスプ
−ル８とから概略構成されている。
置について、図１を基に説明する。この焼鈍装置１は、
水平に設置された管状電気炉２と、該管状電気炉２内に
不活性ガスもしくは還元性ガスを供給するガス供給装置
３と、管状電気炉２及びガス供給装置３を制御する制御
装置４と、金細線５ａ（または、金合金細線６ａ）を繰
り出し管状電気炉２内に送り込むためのボンディングス
プ−ル７と、焼鈍された金細線５ｂ（または、金合金細
線６ｂ）を所定の速度で巻取るためのボンディングスプ
−ル８とから概略構成されている。
【００２０】管状電気炉２は、水平に設置された石英管
１１と、該石英管１１の外周面に巻回されたヒ−タ−１
２とから概略構成されており、石英管１１の中央部下端
には不活性ガスまたは還元性ガスを定量供給するための
ノズル１３が設けられている。
１１と、該石英管１１の外周面に巻回されたヒ−タ−１
２とから概略構成されており、石英管１１の中央部下端
には不活性ガスまたは還元性ガスを定量供給するための
ノズル１３が設けられている。
【００２１】この管状電気炉２内の温度は、金合金細線
中の添加元素の種類や量によりその最適条件が異なる
が、概ね３００〜６００℃の範囲で設定することが望ま
しい。
中の添加元素の種類や量によりその最適条件が異なる
が、概ね３００〜６００℃の範囲で設定することが望ま
しい。
【００２２】また、不活性ガスとしてはＡｒガス、Ｎ2
ガス、ＣＯ2ガス等が好適に用いられ、還元性ガスとし
てはＮ2＋１０％Ｈ2ガス、Ｎ2＋１０％ＣＯガス等が好
適に用いられる。
ガス、ＣＯ2ガス等が好適に用いられ、還元性ガスとし
てはＮ2＋１０％Ｈ2ガス、Ｎ2＋１０％ＣＯガス等が好
適に用いられる。
【００２３】また、管状電気炉２の前後あるいはいずれ
か一方に、巻き取り時に金細線５ｂ（または、金合金細
線６ｂ）同士が付着・接合し合わない様に金細線５ｂ
（または、金合金細線６ｂ）に界面活性剤を塗布するた
めのコ−ティング装置を設置することが望ましい。
か一方に、巻き取り時に金細線５ｂ（または、金合金細
線６ｂ）同士が付着・接合し合わない様に金細線５ｂ
（または、金合金細線６ｂ）に界面活性剤を塗布するた
めのコ−ティング装置を設置することが望ましい。
【００２４】所定の線径に伸線加工されボンディングス
プ−ル７に巻回された金細線５ａ（または、金合金細線
６ａ）は、ボンディングスプ−ル７から繰り出されて石
英管１１内を所定の速度で通過する間に所定の雰囲気中
で所定の温度で焼鈍され、ボンディングスプ−ル８に巻
取られる。
プ−ル７に巻回された金細線５ａ（または、金合金細線
６ａ）は、ボンディングスプ−ル７から繰り出されて石
英管１１内を所定の速度で通過する間に所定の雰囲気中
で所定の温度で焼鈍され、ボンディングスプ−ル８に巻
取られる。
【００２５】次に、各々の雰囲気において焼鈍を行った
実験結果について説明する。この実験では、表１に示す
組成の金合金を線径２５μｍに伸線加工した金合金細線
を用いた。
実験結果について説明する。この実験では、表１に示す
組成の金合金を線径２５μｍに伸線加工した金合金細線
を用いた。
【００２６】
【表１】
【００２７】上記の金合金細線を表２に示した各焼鈍条
件の下で焼鈍し、特性を比較した。
件の下で焼鈍し、特性を比較した。
【表２】
【００２８】表３は、上記実施例の製造方法による金合
金細線の特性（実施例）と、従来の製造方法による金合
金細線の特性（比較例）とを、比較したものである。
金細線の特性（実施例）と、従来の製造方法による金合
金細線の特性（比較例）とを、比較したものである。
【００２９】
【表３】 表３から明らかな様に、この発明のボンディングワイヤ
では、常温破断強度が向上するとともに、常温破断強度
及び常温破断伸びそれぞれのバラツキ（σ）の度合が小
さくなっており、比較例と比べて特性が改善されている
ことが明白である。
では、常温破断強度が向上するとともに、常温破断強度
及び常温破断伸びそれぞれのバラツキ（σ）の度合が小
さくなっており、比較例と比べて特性が改善されている
ことが明白である。
【００３０】以上説明した様に、上記実施例のボンディ
ングワイヤによれば、金細線５ａ（または金合金細線６
ａ）を、不活性もしくは還元性のいずれかの雰囲気中に
おいて焼鈍したので、ボンディングワイヤの破断強度を
向上させることができ、したがって、該ボンディングワ
イヤの機械的特性を向上させることができ、そのバラツ
キを飛躍的に改善することができる。
ングワイヤによれば、金細線５ａ（または金合金細線６
ａ）を、不活性もしくは還元性のいずれかの雰囲気中に
おいて焼鈍したので、ボンディングワイヤの破断強度を
向上させることができ、したがって、該ボンディングワ
イヤの機械的特性を向上させることができ、そのバラツ
キを飛躍的に改善することができる。
【００３１】また、上記実施例のボンディングワイヤの
製造方法によれば、金細線５ａ（または金合金細線６
ａ）を、不活性もしくは還元性のいずれかの雰囲気中に
おいて焼鈍するので、該ボンディングワイヤに含まれる
活性元素の酸化を抑制することができる。
製造方法によれば、金細線５ａ（または金合金細線６
ａ）を、不活性もしくは還元性のいずれかの雰囲気中に
おいて焼鈍するので、該ボンディングワイヤに含まれる
活性元素の酸化を抑制することができる。
【００３２】したがって、該ボンディングワイヤの破断
強度を高めることができ、該ボンディングワイヤの機械
的特性を向上させ、そのバラツキを飛躍的に改善するこ
とが可能になる。
強度を高めることができ、該ボンディングワイヤの機械
的特性を向上させ、そのバラツキを飛躍的に改善するこ
とが可能になる。
【００３３】以上により、ループ異常や断線がなく、ま
たボンディング時に安定したループが得られる等の特徴
を有するボンディングワイヤ及びその製造方法を提供す
ることが可能になる。
たボンディング時に安定したループが得られる等の特徴
を有するボンディングワイヤ及びその製造方法を提供す
ることが可能になる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による半導
体装置用ボンディングワイヤ及びその製造方法は、活性
の高い微量元素を含む金または金合金よりなる細線が不
活性もしくは還元性のいずれかの雰囲気中において焼鈍
されてなるから、ボンディングワイヤに含まれる活性元
素の酸化を抑制できて、ボンディングワイヤの破断強度
を向上させて機械的強度を向上できる上に、破断強度と
破断伸びのバラツキを抑制できることでボンディング時
にループ形状を安定させることができ、半導体素子の樹
脂封止時にワイヤ流れを抑制できてループ同士の接触を
抑えることができる。そのため、ボンディングワイヤの
ループ異常や断線を抑制してボンディングした半導体装
置の品質を高精度にすることができる。
体装置用ボンディングワイヤ及びその製造方法は、活性
の高い微量元素を含む金または金合金よりなる細線が不
活性もしくは還元性のいずれかの雰囲気中において焼鈍
されてなるから、ボンディングワイヤに含まれる活性元
素の酸化を抑制できて、ボンディングワイヤの破断強度
を向上させて機械的強度を向上できる上に、破断強度と
破断伸びのバラツキを抑制できることでボンディング時
にループ形状を安定させることができ、半導体素子の樹
脂封止時にワイヤ流れを抑制できてループ同士の接触を
抑えることができる。そのため、ボンディングワイヤの
ループ異常や断線を抑制してボンディングした半導体装
置の品質を高精度にすることができる。
【００３５】
【００３６】
【図１】本発明の実施例において用いられる焼鈍装置の
概略側面図である。
概略側面図である。
【図２】破断伸び及び破断加重の焼鈍温度依存性を示す
図である。
図である。
５ａ，５ｂ 金細線 ６ａ，６ｂ 金合金細線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−12935（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−144870（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−28553（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−211731（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−158642（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/60 301 B21C 1/00 B21C 9/00
Claims (2)
- 【請求項１】活性の高い微量元素を含む金または金合金
よりなる細線であって、不活性もしくは還元性のいずれ
かの雰囲気中において焼鈍されてなることを特徴とする
半導体装置用ボンディングワイヤ。 - 【請求項２】活性の高い微量元素を含む金または金合金
よりなる細線を、不活性もしくは還元性のいずれかの雰
囲気中において焼鈍してなることを特徴とする半導体装
置用ボンディングワイヤの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3110642A JP2830502B2 (ja) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | 半導体装置用ボンディングワイヤ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3110642A JP2830502B2 (ja) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | 半導体装置用ボンディングワイヤ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0582575A JPH0582575A (ja) | 1993-04-02 |
| JP2830502B2 true JP2830502B2 (ja) | 1998-12-02 |
Family
ID=14540885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3110642A Expired - Fee Related JP2830502B2 (ja) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | 半導体装置用ボンディングワイヤ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2830502B2 (ja) |
-
1991
- 1991-05-15 JP JP3110642A patent/JP2830502B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0582575A (ja) | 1993-04-02 |
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