JP3092927B2 - 半導体素子のボンディング用金線 - Google Patents

半導体素子のボンディング用金線

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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は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素子のボンディング用金
線、特にボールボンディング法に好適なものに関する。
〈従来の技術〉 従来、この種の半導体素子のボンディング用金線とし
て例えばキャピラリーの先端から垂下した金線の先端を
放電装置により溶融させて金ボールを形成し、この金ボ
ールを半導体素子のチップ電極に圧着して接着せしめ、
その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・切断し、チップ電極と外部リードを接続させたも
のがある。
ところで近年LSIパッケージの小型，薄型化に伴いル
ープ高さを低く例えば160μｍ以下にできる金線が要求
されている。
〈発明が解決しようとする課題〉 しかし乍ら、このような従来の半導体素子のボンディ
ング用金線において、添加元素の種別及びその含有率の
範囲ではボール形成時に熱影響を受けて再結晶する領域
が比較的長く、この再結晶領域が他の熱影響を受けない
部分に比べ軟化して主にこれら両者の境目近くで折れ曲
がるため、ループ高さが180μｍ前後があり、それ以下
にすることができず、前記要求を満足し得ないという問
題がある。
本発明は斯る従来事情に鑑み、ループ高さを160μｍ
以下に低くしながら、加工性の低下とチップ割れを防止
することを目的とする。
〈課題を解決するための手段〉 上記課題を解決すために本発明が講ずる技術的手段
は、Ｙを100を超え500重量ppm、Caを５〜100重量ppm、G
eを30〜100重量ppm、残部がAuと不可避不純物からなる
ことを特徴とするものである。
〈作用〉 上記の半導体素子のボンディング用金線における各成
分の限定理由について述べる。
Ｙはボール形成時の再結晶領域を短くする作用がある
が、その含有量が100重量ppm未満では特性を満足するこ
とができず、一方1000重量ppm以上では金線の脆化現象
が見られて伸線加工が難しくなると共に熱処理性が悪
く、しかもボール形成時にボールが高くなり過ぎてボン
ディングの際にチップ割れの原因となる。
Geは加工性を高める作用があるが、その含有量が30重
量ppm未満では特性を満足することができず、一方100重
量ppmを超えるとボールが硬くなり過ぎてチップ割れの
原因となる。
Caはボール形成時の再結晶領域を短くする作用がある
が、その含有量が５重量ppm未満では特性を満足するこ
とができず、一方100重量ppmを超えると金線の脆化現象
が見られて伸線加工が難しいと共にチップ割れの原因と
なる。
CaはＹとの共存において加工性を高める作用もあって
それによりCaを含有させる場合にはＹの含有量の上限が
500重量ppmに減る。
そして、不可避不純物を含む純度99.99％以上のAuに
Ｙを100を超え500重量ppmとCaを５〜100重量ppmとGeを3
0〜100重量ppm添加することにより再結晶領域が短くな
り、且つ伸線加工が更に容易になると共にボールが硬く
なり過ぎず、ループ高さを160μｍ以下に低くしなが
ら、加工性の低下とチップ割れを防止するという前述の
課題が達成されるものである。
〈実施例〉 以下、具体的な実施例について説明する。
各試料は高純度Au（99.999％）にY,Ge,Be,Ca,Laを添
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25μφの極細金
線に成形したものである。
各試料の元素含有率は表（１）に示す通りであり、そ
の試料No.1〜６は本発明の実施品、試料No.7〜15は夫々
本発明の組成範囲にない比較品である。
上記試料によって機械的特性，ループ高さ，加工性の
良否及びチップ割れの有無を測定した結果を次表（２）
に示す。
この測定結果により、Ｙを100を超え500重量ppm、Ca
を５〜100重量ppm、Geを30〜100重量ppm、残部がAuと不
可避不純物からなるものとした本発明の組成は、ループ
高さが160μｍ以下になると共に加工性の低下とチップ
割れを防止し得ることが理解される。
〈発明の効果〉 本発明は上記の構成であるから、以下の利点を有す
る。
Ｙを100を超え500重量ppm、Caを５〜100重量ppm、Ge
を30〜100重量ppm、残部がAuと不可避不純物からなる組
成とすることによって、再結晶領域が短くなり、伸線加
工が容易になると共にボールが硬くなり過ぎないので、
ループ高さを20μｍ以上低くしながら加工性の低下及び
チップ割れを防止することができる。
従って、LSIパッケージの小型，薄型化に対応するル
ープ高さ160μｍ以下の信頼性の高い半導体素子を提供
することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 向山 光一郎 東京都三鷹市下連雀８―５―１ 田中電 子工業株式会社三鷹工場内 (56)参考文献 特開 平２−219250（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−219251（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−219249（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−205641（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−259033（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−259034（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−146336（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−30158（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−96741（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/60 301 C22C 5/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】Ｙを100を超え500重量ppm、Caを５〜100重
    量ppm、Geを30〜100重量ppm、残部がAuと不可避不純物
    からなる半導体素子のボンディング用金線。
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