JP3237049B2 - 半導体装置用表面被覆ボンディングワイヤの製造方法 - Google Patents

半導体装置用表面被覆ボンディングワイヤの製造方法

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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、金または金合金
細線の表面に均一でむらの無いコーティング層を形成し
てなる半導体装置用表面被覆ボンディングワイヤの製造
方法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】かかるコーティング層
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。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。
【０００５】キャピラリーやクランパーにコーティング
剤が付着するのを防止方法として、コーティング層の平
均膜厚を３〜３０μｍに限定する方法（特開平２−１２
９３５号公報参照）が提案されているが、コーティング
層の平均膜厚を３〜３０μｍに限定しても、キャピラリ
ーやクランパーにコーティング剤が付着するのを十分に
防止することはできなかった。
【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、金または金合金細線のコーティング剤
が付着転写してキャピラリーやクランパーの汚染を減少
させるべく研究を行っていたところ、（１）従来の平均
膜厚：３〜３０μｍのコーティング層であっても、この
コーティング層をオージェ分析によりミクロに調査する
と、部分的には膜厚が数百オングストロームにもなる厚
い部分が存在し、この膜厚の厚い部分が剥離してキャピ
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、（２）このコーティング層の部分的
な膜厚が数百オングストロームにもなる膜厚のむらは、
金または金合金細線の焼鈍上がりの伸線油の焼鈍残渣膜
厚が大きく影響を及ぼし、焼鈍残渣膜厚が１０オングス
トローム程度を境にして表面状態が変化し、１０オング
ストローム未満では金または金合金自体の表面性質であ
る親水性が現れ、一方、焼鈍上がりの伸線油の焼鈍残渣
膜厚が１０オングストローム以上では伸線油膜の自由表
面側の表面性質である親油性が現れる、（３）そのため
に、焼鈍上がりの金または金合金細線に親水性のコーテ
ィング液を塗布すると、伸線油の焼鈍残渣膜厚が１０オ
ングストローム未満の親水性部分にコーティング液が凝
集してコーティング液が厚く塗布され、一方、伸線油の
焼鈍残渣膜厚が１０オングストローム以上の親油性部分
にはコーティング液が薄く塗布され、コーティング層の
厚い部分と薄い部分が生じ、コーティング層の厚さにむ
らが発生する、（４）上記コーティング層のむらを解消
するためには、伸線油の分解ガス化を抑える非酸化性雰
囲気で金線または金合金細線の焼鈍を行うことにより、
金または金合金細線の全ての部分において焼鈍上がりの
伸線油の焼鈍残渣膜厚を１０オングストローム以上にす
ることができ、この非酸化性雰囲気で焼鈍した金線また
は金合金細線を、コーティング剤を水にエマルジョン分
散させた液に通すと、コーティング液は金または金合金
細線全体に亘って均一に薄く塗布され、均一でむらの無
いコーティング層を形成することができる、などの研究
結果が得られたのである。
【０００７】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、通常の伸線油で伸線して得られた
金または金合金細線を焼鈍した後ポリオキシエチレンア
ルキルアミンの水エマルジョンに通す半導体装置用表面
被覆ボンディングワイヤの製造方法において、前記金ま
たは金合金細線の焼鈍を非酸化性ガス雰囲気中で行う半
導体装置用表面被覆ボンディングワイヤの製造方法に特
徴を有するものである。
【０００８】この発明の半導体装置用表面被覆ボンディ
ングワイヤの製造方法の焼鈍工程で使用する非酸化性ガ
スは、金または金合金細線表面に化学吸着している伸線
油の高級脂肪酸エステルの分解ガス化を抑制するガスで
あれば良く、その中でも特に窒素、アルゴン、水素の内
のいずれかのガスまたはこれら２種のガスを混合した混
合ガスが好ましい。また、この発明の半導体装置用表面
被覆ボンディングワイヤに形成され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。
【０００９】この発明の半導体装置用表面被覆ボンディ
ングワイヤの製造方法を図面にもとづいて説明する。伸
線された金または金合金線をＣ，Ｈ，Ｏで構成される高
級脂肪酸エステルを主成分とする伸線油を用いて直径：
２５μｍの金または金合金線を作製し、この金または金
合金細線を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〜
７５０℃に加熱されている管状炉３を通して焼鈍する。
【００１０】焼鈍に際し、管状炉３のガス流入口６から
非酸化性ガスを供給し、ガス流出口７から非酸化性ガス
を排出しながら焼鈍する。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のポリオキシ
エチレンアルキルアミンを水に分散させたエマルジョン
に通し、スプール５に巻き取ることにより製造する。
【００１１】
【発明の実施の形態】さらにこの発明の半導体装置用表
面被覆ボンディングワイヤの製造方法を実施例により具
体的に説明する。鋳造した４Ｎ金インゴットを市販の脂
肪酸エステルを主成分とする伸線油を用いてダイヤモン
ドダイスにより伸線し、直径：２５μｍの４Ｎ金極細線
を作製した。この４Ｎ金極細線には平均厚さ：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。
【００１２】上記伸線した脂肪酸エステル被膜が形成さ
れている４Ｎ金極細線を、表１〜表２に示される成分組
成の非酸化性ガスを５Ｌ／ｍｉｎ流しながら温度：５４
０℃に保持された管状炉を通して焼鈍し、さらに、表１
〜表２に示されるポリオキシエチレンアルキルアミンの
水エマルジョン中を通すことにより、表１〜表２に示さ
れる膜厚のコーティング層を有する本発明半導体装置用
表面被覆ボンディングワイヤ（以下、本発明ワイヤとい
う）１〜１５を作製した。
【００１３】一方、比較のために、伸線した直径：２５
μｍの４Ｎ金極細線を通常の大気雰囲気中の温度：５４
０℃に保持された管状炉を通して焼鈍した後、さらに、
表２に示されるポリオキシエチレンアルキルアミンの水
エマルジョン中を通し、表２に示される膜厚のコーティ
ング層を有する従来半導体装置用表面被覆ボンディング
ワイヤ（以下、従来ワイヤという）１〜５を作製した。
【００１４】このようにして得られた本発明ワイヤ１〜
１５および従来ワイヤ１〜５をそれぞれ１ｇずつ燃焼助
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Ｃ
Ｏ，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。
【００１５】次に、本発明ワイヤ１〜１５および従来ワ
イヤ１〜５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。
【００１６】さらに、本発明ワイヤ１〜１５および従来
ワイヤ１〜５をそれぞれスプールに巻取ったものを８０
℃に５０時間保持し、ついで常温に戻し、巻き取った本
発明ワイヤ１〜１５および従来ワイヤ１〜５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。
【００１７】また、本発明ワイヤ１〜１５および従来ワ
イヤ１〜５をそれぞれオージェ分析装置でＣのマップを
２０００倍で撮影し、ミクロでの表面被膜の膜厚分布を
検査し、有機表面被膜のむらの有無を判断し、その結果
を表１〜表２に示した。この場合、Ｃのマップに筋状ま
たは斑状のむらが見られる状態をむら「有り」とし、均
一なＣの強度を示す場合をむら「無し」として示した。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
【００２０】
【発明の効果】表１〜表２に示される結果から、非酸化
性ガスを流しながら雰囲気制御している管状炉を通して
焼鈍した本発明ワイヤ１〜１５は、大気雰囲気の管状炉
を通して焼鈍した従来ワイヤ１〜５に比べて、スプール
に巻かれたワイヤ同士の密着がなく、さらにコーティン
グ層のむらが無いところから、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
なく、クランパーに汚れが溜ることはないことがわか
る。
【００２１】上述のように、この発明の半導体装置用表
面被覆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表面被覆ボンディング
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 スプール ６ ガス導入口 ７ ガス流出口

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】通常の伸線油で伸線して得られた金または
    金合金細線を焼鈍した後ポリオキシエチレンアルキルア
    ミンの水エマルジョンに通す半導体装置用表面被覆ボン
    ディングワイヤの製造方法において、 前記金または金合金細線の焼鈍を非酸化性ガス雰囲気中
    で行うことを特徴とする半導体装置用表面被覆ボンディ
    ングワイヤの製造方法。
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