JP3230141B2 - 半導体装置用ボンディングワイヤ - Google Patents

半導体装置用ボンディングワイヤ

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JP3230141B2 JP22573195A JP22573195A JP3230141B2 JP 3230141 B2 JP3230141 B2 JP 3230141B2 JP 22573195 A JP22573195 A JP 22573195A JP 22573195 A JP22573195 A JP 22573195A JP 3230141 B2 JP3230141 B2 JP 3230141B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置の製
造に際して使用されるボンディングワイヤに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体装置のボンディングワイヤ
として金または金合金細線が使用されることは知られて
おり、これら金または金合金細線はスプール上に多層巻
きに巻かれた状態で運搬または貯蔵されている。上記ス
プール上に多層巻きに巻かれた金または金合金細線は、
細線同士が密着すると、スプールから巻き戻してワイヤ
・ボンディング機に送給する際に折れ不良が発生するこ
とがある。これら金または金合金細線の密着による折れ
不良発生を防止するために、金または金合金細線の表面
に厚さ：５〜５０００オングストロームの潤滑防止剤、
界面活性剤、鉱油、油脂等からなるコーティング層を形
成し、このコーティング層を形成した金または金合金細
線をスプールに多層巻きに巻き取っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このようなコーティン
グ層を有する金または金合金細線は、スプールから繰り
出すに際して折れ不良が発生することはないが、ワイヤ
ボンディング機のキャピラリーやクランパーを通過する
際にコーティング剤がキャピラリーやクランパーに付着
転写し汚染する。
【０００４】キャピラリーやクランパーにコーティング
剤が付着し、汚れが溜まると、金または金合金細線のス
ムーズな供給が阻害され、ワイヤボンディング作業中に
ワイヤ切れまたはループ異常が発生する。
【０００５】汚れが溜ったキャピラリーやクランパーは
洗浄したり新品と交換してワイヤボンディング作業を継
続するが、キャピラリーやクランパーの洗浄または交換
にはワイヤボンディング作業を一時停止しなければなら
ず、作業効率の低下の原因となっていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
かかる観点から、付着転写してキャピラリーやクランパ
ーを汚染することのない金または金合金細線のコーティ
ング層を得るべく研究を行った結果、 （１） 従来のコーティング層は、窒素重量が炭素重量
の０．１倍未満の有機化合物からなり、この有機化合物
は金または金合金細線表面に対する密着性が不十分であ
るところから、金または金合金細線から剥離してキャピ
ラリーやクランパーに付着転写してキャピラリーやクラ
ンパーを汚染する。
【０００７】（２） ところが、窒素重量が炭素重量の
０．１〜０．９倍の組成をもつ有機化合物は、金または
金合金表面に対する密着性が飛躍的に向上し、この窒素
重量が炭素重量の０．１〜０．９倍の有機化合物をコー
ティング層として形成した金または金合金細線は、キャ
ピラリーやクランパーを通してもコーティング層が付着
することはない。
【０００８】（３） 上記窒素重量が炭素重量の０．１
〜０．９倍の組成をもつ有機化合物は、チロシン、フェ
ニルアラニン、ニコチン酸、イソロイシン、ロイシン、
トリプトファン、グルタミン酸、バリン、プロリン、ア
スパラギン酸、アミノ酪酸、アラニン、サルコシン、セ
リン、リシン、オルニチン、グルタミン、アスパラギ
ン、グリシン、ヒスチジン、アルギニン、クレアチンで
あることが好ましい、などの研究結果が得られたのであ
る。
【０００９】この発明は、かかる研究結果に基づいてな
されたものであって、金または金合金細線の表面に窒素
重量が炭素重量の０．１〜０．９倍の組成をもつ有機化
合物であるチロシン、フェニルアラニン、ニコチン酸、
イソロイシン、ロイシン、トリプトファン、グルタミン
酸、バリン、プロリン、アスパラギン酸、アミノ酪酸、
アラニン、サルコシン、セリン、リシン、オルニチン、
グルタミン、アスパラギン、グリシン、ヒスチジン、ア
ルギニン、クレアチンの内のいずれかからなるコーティ
ング層が形成されている半導体装置用ボンディングワイ
ヤに特徴を有するものである。
【００１０】この発明の半導体装置用ボンディングワイ
ヤに形成される窒素重量が酸素重量の０．１〜０．９倍
の組成を有する有機化合物コーティング層の厚さは１０
〜５０オングストロームが好ましい。
【００１１】次に、この発明の半導体装置用ボンディン
グワイヤの製造方法を説明する。
【００１２】先ず、伸線された金または金合金線をＣ，
Ｈ，Ｏで構成される高級脂肪酸エステルからなる伸線油
を用いて直径：２５μｍ程度の金または金合金細線と
し、スプールに巻き取る。このスプールに巻き取られた
金または金合金細線１を巻き戻して図１に示されるよう
にテンショナー２を通し、さらに温度：３００〜７００
℃に加熱されている管状炉３を通して焼鈍する。この管
状炉３を通して焼鈍した金または金合金細線をコーティ
ング槽４の窒素重量が炭素重量の０．１〜０．９倍の組
成をもった有機化合物水溶液に通し、さらに乾燥炉５を
通して水分を除去したのちスプール６に巻き取ることに
より製造する。
【００１３】この発明の金または金合金細線の表面に形
成するコーティング層の有機化合物の窒素重量に対する
炭素重量の割合を０．１〜０．９としたのは、０．１未
満の有機化合物ではキャピラリーやクランパーに付着転
写するので好ましくなく、一方、０．９を越える有機化
合物はコーティング材料として取り扱いが難しいことに
よるものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】通常の脂肪酸エステルを主成分と
する市販の水溶性伸線油を用い、鋳造した金インゴット
をダイヤモンドダイスを用いて伸線し、直径：２５μｍ
の金細線を作製した。この金細線には平均厚さ：１５オ
ングストロームの脂肪酸エステル被膜が形成されてい
た。
【００１５】さらに、表１〜表２に示される窒素重量の
炭素重量に対する倍率が０．１〜０．９の組成をもつ有
機化合物を用意し、この有機化合物を溶媒である純水に
溶解し、表１〜表２に示される濃度の有機化合物水溶液
を作製した。
【００１６】上記伸線した脂肪酸エステル被膜が形成さ
れている金細線を、温度：５００℃に保持された管状炉
を通して焼鈍した後、ただちに有機化合物水溶液中を通
し、さらに温度：１５０℃に保持された乾燥炉を通して
水分を除去し、表１〜表２に示される膜厚のコーティン
グ層を形成し、本発明半導体装置用ボンディングワイヤ
（以下、本発明ワイヤという）１〜２３を作製した。
【００１７】一方、比較のために、高級脂肪酸アミドを
１，１，１−トリクロロエタンに溶解し、表２に示され
る濃度の高級脂肪酸アミド含有の溶液を作製し、この溶
液の中を焼鈍直後の金細線を通したのち乾燥することに
より表２に示される窒素重量の炭素重量に対する倍率の
有機化合物からなるコーティング層を形成し、従来半導
体装置用ボンディングワイヤ（以下、従来ワイヤとい
う）を作製した。
【００１８】このようにして得られた本発明ワイヤ１〜
２３および従来ワイヤをそれぞれ１ｇづつ燃焼助剤の
Ｗ，Ｆｅ，Ｓｎ粉末と共に磁性坩堝に入れ、酸素気流中
で高周波を用いて２０００℃に加熱し、発生するＣＯ，
ＣＯ2 を赤外線吸収率から測定してワイヤ表面に含まれ
るＣ重量を計算し、このＣ重量を基に有機化合物コーテ
ィング層の膜厚を計算により求め、その結果を表１〜表
２に示した。
【００１９】次に、本発明ワイヤ１〜２３および従来ワ
イヤを圧力：３ｇｆでクランパーに押し付けながら１ｍ
／min の速度でワイヤボンディング用ＳｉＣ製クランパ
ー表面を滑らせ、１０，０００ｍの長さを滑らせた後、
ＥＰＭＡによるＣの面分析を行ない、ＳｉＣ製クランパ
ーにワイヤのコーティング層が付着転写しているか否か
を検査し、その結果を表１〜表２に示した。
【００２０】さらに、本発明ワイヤ１〜２３および従来
ワイヤをそれぞれスプールに巻取ったものを８０℃に５
０時間保持し、ついで常温に戻し、巻き取った本発明ワ
イヤ１〜２３および従来ワイヤを１ｍたらしたワイヤの
自重で巻き戻し、巻き戻し中にワイヤの密着した所があ
ると巻き戻し中のワイヤがスプールから離れる位置が変
化し、スプールの離れる位置の変化によってワイヤ同士
の密着の有無を判断し、その結果を表１〜表２に示し
た。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】
【発明の効果】表１〜表２に示される結果から、窒素重
量の炭素重量に対する倍率が０．１〜０．９の範囲内に
ある有機化合物を被覆した本発明ワイヤは、クランパー
の表面を圧力をかけながら滑らせても、コーティング層
の付着転写がないところから、クランパーに汚れが溜る
ことはないことがわかる。
【００２４】上述のように、この発明の半導体装置用ボ
ンディングワイヤは、ワイヤボンディング機のワイヤ通
過部品（例えば、キャピラリーやクランパーなど）を汚
染することがなく、したがってこれらワイヤ通過部品の
交換回数も少なくなるところから、生産効率が向上する
という優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の半導体装置用ボンディングワイヤを
製造するための工程を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 金または金合金細線 ２ テンショナー ３ 管状炉 ４ コーティング槽 ５ 乾燥炉 ６ スプール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−304943（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−42831（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/60

Claims (22)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金または金合金細線の表面に、チロシン
    からなるコーティング層が形成されていることを特徴と
    する半導体装置用ボンディングワイヤ。
  2. 【請求項２】 金または金合金細線の表面に、フェニル
    アラニンからなるコーティング層が形成されていること
    を特徴とする半導体装置用ボンディングワイヤ。
  3. 【請求項３】 金または金合金細線の表面に、ニコチン
    酸からなるコーティング層が形成されていることを特徴
    とする半導体装置用ボンディングワイヤ。
  4. 【請求項４】 金または金合金細線の表面に、イソロイ
    シンからなるコーティング層が形成されていることを特
    徴とする半導体装置用ボンディングワイヤ。
  5. 【請求項５】 金または金合金細線の表面に、ロイシン
    からなるコーティング層が形成されていることを特徴と
    する半導体装置用ボンディングワイヤ。
  6. 【請求項６】 金または金合金細線の表面に、トリプト
    フアンからなるコーティング層が形成されていることを
    特徴とする半導体装置用ボンディングワイヤ。
  7. 【請求項７】 金または金合金細線の表面に、グルタミ
    ン酸からなるコーティング層が形成されていることを特
    徴とする半導体装置用ボンディングワイヤ。
  8. 【請求項８】 金または金合金細線の表面に、バリンか
    らなるコーティング層が形成されていることを特徴とす
    る半導体装置用ボンディングワイヤ。
  9. 【請求項９】 金または金合金細線の表面に、プロリン
    からなるコーティング層が形成されていることを特徴と
    する半導体装置用ボンディングワイヤ。
  10. 【請求項１０】 金または金合金細線の表面に、アスパ
    ラギン酸からなるコーティング層が形成されていること
    を特徴とする半導体装置用ボンディングワイヤ。
  11. 【請求項１１】 金または金合金細線の表面に、アミノ
    酪酸からなるコーティング層が形成されていることを特
    徴とする半導体装置用ボンディングワイヤ。
  12. 【請求項１２】 金または金合金細線の表面に、アラニ
    ンからなるコーティング層が形成されていることを特徴
    とする半導体装置用ボンディングワイヤ。
  13. 【請求項１３】 金または金合金細線の表面に、サルコ
    シンからなるコーティング層が形成されていることを特
    徴とする半導体装置用ボンディングワイヤ。
  14. 【請求項１４】 金または金合金細線の表面に、セリン
    からなるコーティング層が形成されていることを特徴と
    する半導体装置用ボンディングワイヤ。
  15. 【請求項１５】 金または金合金細線の表面に、リシン
    からなるコーティング層が形成されていることを特徴と
    する半導体装置用ボンディングワイヤ。
  16. 【請求項１６】 金または金合金細線の表面に、オルニ
    チンからなるコーティング層が形成されていることを特
    徴とする半導体装置用ボンディングワイヤ。
  17. 【請求項１７】 金または金合金細線の表面に、グルタ
    ミンからなるコーティング層が形成されていることを特
    徴とする半導体装置用ボンディングワイヤ。
  18. 【請求項１８】 金または金合金細線の表面に、アスパ
    ラギンからなるコーティング層が形成されていることを
    特徴とする半導体装置用ボンディングワイヤ。
  19. 【請求項１９】 金または金合金細線の表面に、グリシ
    ンからなるコーティング層が形成されていることを特徴
    とする半導体装置用ボンディングワイヤ。
  20. 【請求項２０】 金または金合金細線の表面に、ヒスチ
    ジンからなるコーティング層が形成されていることを特
    徴とする半導体装置用ボンディングワイヤ。
  21. 【請求項２１】 金または金合金細線の表面に、アルギ
    ニンからなるコーティング層が形成されていることを特
    徴とする半導体装置用ボンディングワイヤ。
  22. 【請求項２２】 金または金合金細線の表面に、クレア
    チンからなるコーティング層が形成されていることを特
    徴とする半導体装置用ボンディングワイヤ。
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