JP3074626B2 - 半導体素子用Ｐｔ合金極細線 - Google Patents

半導体素子用Ｐｔ合金極細線

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子のチップ電
極と基板上の外部リードとを接続するために用いられる
半導体素子用Ｐｔ合金極細線、特にワイヤボンディング
法及びバンプ接続法に好適なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、例えばキャピラリーの先端に
垂下せしめた合金ワイヤの先端を電気トーチにより溶融
させてボールを形成し、このボールをチップ上のＡｌ又
はＡｌ合金からなる電極に圧着・切断してバンプ電極を
形成するバンプ接続法や、前記ボールをチップ電極に圧
着，接合せしめた後、ループ状に外部リードまで導いて
該外部リードに圧着・切断することにより、チップ電極
と外部リードを接続させるワイヤボンディング法が知ら
れている。また、この種ボンディングに用いるに有用な
合金ワイヤとして、特公昭６２−４３５４０号に開示さ
れるような、高純度ＰｔからなるＰｔワイヤがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら、上記従来
のＰｔワイヤでは高温強度が弱く、所定のボンディング
強度が得られない欠点があると共に、Ｐｔの純度が高す
ぎることから、チップ上のＡｌ電極とボールとの接合面
（即ち、Ａ点）におけるＰｔとＡｌの相互拡散が過剰に
なり、接合強度の低下が生じる結果、ボンディング後の
高温放置試験におけるＡ点剥がれの発生率が高くなると
いう不具合があった。
【０００４】本発明はこのような従来事情に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、所定の高温
強度が得られると共に、ボンディング後の高温放置試験
でＡ点剥がれが発生する虞れのない、信頼性の高い半導
体素子用Ｐｔ合金極細線を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、本発明の半導体素子用Ｐｔ合金極細線は、Ａｕ，
Ｐｄの内の１種又は２種を総添加量で０．０１〜１０wt
％含有し、残部Ｐｔからなることを特徴とする。
【０００６】また、後述の理由から、上記の配合にＲ
ｕ，Ｒｈの内から１種又は２種を０．０１〜１wt％含有
せしめること、さらには、前記の配合にＢｅ，Ｇｅ，Ｃ
ａ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｓｃ，Ｙ，希土類元素の中から１種又
は２種以上を０．０００１〜０．００５wt％含有せしめ
ることが有用である。
【０００７】
【作用】上記の構成によれば、Ａｕ，ＰｄはＰｔに全率
固溶し、高温強度の高いＰｔ合金ワイヤを形成する。同
時に、その添加総量を０．０１〜１０wt％の範囲内とし
たことから、ボールとチップ電極の下地金属層との接合
面におけるＰｔとＡｌの相互拡散を適度に抑止し、該接
合面、即ち、Ａ点における接合強度が改善される。
【０００８】また、Ｒｕ，Ｒｈを添加することで、前記
Ｐｔ合金における結晶の粗粒化（粒子の粗大化）を防止
し、ワイヤの高温強度をさらに向上させる。
【０００９】さらに、Ｂｅ，Ｇｅ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｆｅ，
Ｓｃ，Ｙ，希土類元素の添加により、前記結晶の粗粒化
防止をより促進し、さらに高レベルな高温強度を得る。
【００１０】しかし乍ら、Ａｕ，Ｐｄ、Ｒｕ，Ｒｈ、Ｂ
ｅ，Ｇｅ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｓｃ，Ｙ，希土類元素の
各添加量が上記添加範囲の下限未満では、上述の効果を
得ることができない。
【００１１】また、Ａｕ，Ｐｄの添加量が１０wt％を越
えると、ワイヤ先端に形成するボールが硬くなり過ぎ、
ボンディング時においてチップ割れが生じるので好まし
くない。Ｒｕ，Ｒｈの添加量が１wt％を越えると、合金
形成時に偏析が生じ、伸線加工できないので好ましくな
い。Ｂｅ，Ｇｅ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｓｃ，Ｙ，希土類
元素の添加量が０．００５wt％を越えると、ワイヤ先端
に形成するボールの形状が不安定になり、ボンディング
時におけるボールとチップとの接合強度が低下する。
【００１２】従って、Ａｕ，Ｐｄの添加量を０．０１〜
１０wt％の範囲に、Ｒｕ，Ｒｈの添加量を０．０１〜１
wt％の範囲に、Ｂｅ，Ｇｅ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｓｃ，
Ｙ，希土類元素の添加量を０．０００１〜０．００５wt
％の範囲に、各々設定した。
【００１３】
【実施例】以下、具体的な実施例について説明する。
【００１４】高純度Ｐｔに、Ａｕ，Ｐｄ，Ｒｕ，Ｒｈ，
Ｂｅ，Ｇｅ，Ｃａ、Ｓｉ，Ｆｅ，Ｓｃ，Ｙ，Ｌａの各添
加元素を表１中に示す含有率に基づき添加して溶解鋳造
し、次に溝ロール加工を施し、その途中で焼なまし処理
を施した後に線引加工で線径２５μｍの母線に成形し、
更に十分な応力除去を行うことにより各試料とした。
【００１５】表１中の試料Ｎｏ．１〜８は高純度Ｐｔに
Ａｕ，Ｐｄの１種又は２種を添加した本発明実施品、試
料Ｎｏ．９〜１４は前記Ａｕ，Ｐｄの配合に加えてＲ
ｕ，Ｒｈの１種又は２種を添加した本発明実施品、試料
Ｎｏ．１５〜２６は前記Ａｕ，Ｐｄ，Ｒｕ，Ｒｈの配合
に加えて、Ｂｅ，Ｇｅ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｓｃ，Ｙ，
希土類元素（Ｌａ）の中から１種又は２種以上を添加し
た本発明実施品である。
【００１６】また、試料Ｎｏ．２７は高純度Ｐｔ（９
９．９６wt％）に何も添加しない比較品である。
【００１７】尚、表１では希土類元素の代表としてＬａ
のデータを示したが、これ以外の希土類元素はＬａと同
質性のため省略した。
【００１８】上記のようにして作製した各試料を熱処理
により所定の伸び率に合わせた後、高温強度及びＡ点剥
がれ発生率を測定した。
【００１９】高温強度は、各試料を２５０℃×２０秒保
持後、標点間距離１００ｍｍにて引張速度１０ｍｍ／ｍ
ｉｎで引張り試験を行った時の破断荷重を測定した。
【００２０】Ａ点剥がれ発生率は、各試料をＡｌ薄膜
（０．８μｍ厚）のチップ電極上に所定条件にてボンデ
ィングした後、Ａｌが拡散し易い高温条件下で放置し
（２００℃×３００時間）、その後にＣ点（ループ部）
を引張るプルテストを行って、ボンディングワイヤがチ
ップとの接合面から剥がれた割合を計算した。これらの
結果も表１中に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】試料Ｎｏ．１〜８の測定結果から、高純度
ＰｔにＡｕ，Ｐｄの１種又は２種を、総添加量０．０１
〜１０wt％の範囲内で添加すれば、所定の高温強度が得
られると同時に、ボールとチップ電極の下地金属層との
接合面（Ａ点）において剥がれが発生せず、該接合面に
おける接合強度が改善されることが確認できた。
【００２３】また、試料Ｎｏ．９〜１４の測定結果か
ら、０．０１〜１０wt％のＡｕ，Ｐｄの添加に加えて、
Ｒｕ，Ｒｈの１種又は２種を所定量添加すれば、上記高
温強度をさらに向上できることが確認できた。
【００２４】さらに、試料Ｎｏ．１５〜２６の測定結果
から、０．０１〜１０wt％のＡｕ，Ｐｄの添加、０．０
１〜１wt％のＲｕ，Ｒｈの添加に加えて、Ｂｅ，Ｇｅ，
Ｃａ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｓｃ，Ｙ，希土類元素の中から１種
又は２種以上を所定量添加すれば、上記高温強度をより
高レベルなものにし得ることが確認できた。
【００２５】また、試料Ｎｏ．２７の測定結果から、高
純度ＰｔにＡｕ，Ｐｄ，Ｒｕ，Ｂｅ，Ｇｅ，Ｃａ，Ｓ
ｉ，Ｆｅ，Ｓｃ，Ｙ，希土類元素を添加しない場合は、
所定の高温強度が得られないと共に、Ａ点剥がれの発生
率が高いことが確認できた。
【００２６】
【発明の効果】本発明に係る半導体素子用Ｐｔ合金極細
線は以上説明したように、高純度ＰｔにＡｕ，Ｐｄを添
加することで、ワイヤの高温強度向上を図ると同時に、
ボンディング後の高温放置試験におけるＡ点剥がれの発
生率を著しく低下し得た。
【００２７】従って、ボンディング後において所定の高
温強度を得られると共に、ボールとチップ電極の接合強
度を著しく改善して、ワイヤボンディング法及びバンプ
接続法に用いるに極めて有用な半導体素子用Ｐｔ合金極
細線を提供できた。
【００２８】また、Ｒｕ，Ｒｈの添加によって上記高温
強度をより向上し得、さらには、Ｂｅ，Ｇｅ，Ｃａ，Ｓ
ｉ，Ｆｅ，Ｓｃ，Ｙ，希土類元素を添加することで、よ
り高レベルな高温強度を得ることができた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−79245（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−169340（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−34101（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−39335（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/60 301

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】Ａｕ，Ｐｄの内の１種又は２種を総添加量
    ０．０１〜１０wt％含有し、残部Ｐｔからなる半導体素
    子用Ｐｔ合金極細線。
  2. 【請求項２】 Ａｕ，Ｐｄの内の１種又は２種を総添加
    量０．０１〜１０wt％含有すると共に、Ｒｕ，Ｒｈの内
    から１種又は２種を０．０１〜１wt％含有し、残部Ｐｔ
    からなる半導体素子用Ｐｔ合金極細線。
  3. 【請求項３】 Ａｕ，Ｐｄの内の１種又は２種を０．０
    １〜１０wt％、Ｒｕ，Ｒｈの内から１種又は２種を０．
    ０１〜１wt％夫々含有すると共に、Ｂｅ，Ｇｅ，Ｃａ，
    Ｓｉ，Ｆｅ，Ｓｃ，Ｙ，希土類元素の中から１種又は２
    種以上を０．０００１〜０．００５wt％含有し、残部Ｐ
    ｔからなる半導体素子用Ｐｔ合金極細線。
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