JP3985743B2 - 半導体素子用ボンディングワイヤの製造方法および半導体素子用ボンディングワイヤ - Google Patents

半導体素子用ボンディングワイヤの製造方法および半導体素子用ボンディングワイヤ Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣチップ電極と外部リードとを接続するために使用される半導体素子用ボンディングワイヤに関し、特に、ボールボンディング法に好適な半導体素子用ボンディングワイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、たとえばキャピラリの先端に垂下せしめたＡｕ線からなるボンディングワイヤの先端を、電気トーチにより融解させてボールを形成し、この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ボールボンディング法が知られている。
【０００３】
ボールボンディング法に用いられるボンディングワイヤは、通常、伸びに対する強度で管理される。たとえば、強度を上げるために伸線後の熱処理条件を変更することが考えられるが、かかる方法では伸びが出なくなってしまうため、この方法は通常採用されない。
【０００４】
近年、半導体のファインピッチ化に伴い、ボンディングワイヤに高強度化が求められ、これに対しては、一般的に添加物の変更、もしくは伸線途中での熱処理の有無の変更によって対処している（特開２００３−７７５７号公報など）。
【０００５】
また、同様にパッドの縮小化が進んでいるため、ボールの真円度の向上も求められている。
【０００６】
添加物の変更や、中間での熱処理条件の変更では、他の特性も大きく変化させ、時間を要し、また、例えば比較例１〜４のように、結果的に他の特性を維持しながら強度上昇やボールの真円度の向上を図るのが困難な場合もある。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００３−７７５７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来事情に鑑み、本発明の目的は、組成、熱処理等を変更せずに、伸線条件の変更のみで、強度の上昇およびボールの真円度の向上を図ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のボンディングワイヤの製造方法は、純度９０％以上のＡｕ線からなり、初期線径が１００μｍ以上のボンディングワイヤを、複数のダイスを用いて線引き加工するに際して、１００μｍ未満の線径となった後、最終線径までにおける、次式により得られる平均リダクション率が１０％以上となる複数のダイスを用いて、線引き加工する。
【００１０】
【式２】
Figure 0003985743
【００１１】
さらに、初期線径から最終線径までの平均リダクション率が１２％以上１７％以下となる複数のダイスを用いて、線引き加工することが望ましい。さらに、最終線径が２８μｍ以下であることが望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
通常、大きい線径でにおける線引き加工においては、１０％以上の範囲で高リダクションで行うが、１００μｍ程度以下の線径からは、１０％未満の平均リダクション率で伸線し、線径が小さくなるほど、平均リダクション率を下げる傾向にある。
【００１３】
しかし、本発明では、純度９０％以上のＡｕ線からなるボンディングワイヤに、平均リダクション率が１２％以上１７％以下となる複数のダイスを用いて、順次線引き加工する。この場合、理由は不明であるが、通常線径まで伸線した後、および、さらに熱処理を施し通常の伸び（２〜１０％）を出した後でも、高い強度を持ち、またボールボンディング後のボールも比較的潰れ難くなり真円度も上昇する。また、通常の平均リダクション率との差が大きくなるためか、最終線径が小さくなるほどその効果は大きい。なお、伸線液は通常用いられるものであれば特に問わず、伸線速度も通常（５０〜６００／ｍｉｎ）の範囲であれば効果が現れる。
【００１４】
【実施例】
（実施例１〜３，５，６、比較例１〜６）
以下、具体的な実施例について説明する。各実施例では、試料１〜５のいずれかを用いた。
【００１５】
試料１〜５の組成は、残部がＡｕと不可避不純物を除き、以下の通りである；
試料１：Ｃａ２０ｐｐｍ＋希土類を含む複数元素計２０ｐｐｍ、
試料２：Ｃａ３０ｐｐｍ＋希土類を含む複数元素計４０ｐｐｍ、
試料３：Ｃａ１０ｐｐｍ＋希土類を含む複数元素計１０ｐｐｍ、
試料４：Ｃａ２０ｐｐｍ＋Ｐｄ８．５％、
試料５：希土類５ｐｐｍ＋Ａｇ９．５％。
【００１６】
各実施例では、これらの試料に溝ロール加工を経た後、表１に示した初期線径までは通常通り伸線を行った。その後、平均リダクション率が１２〜１７％となる複数のダイスにより順次線引き加工を行い、同一線径（２４．５μｍφ）となるまで伸線を行った。特に、線径が１００μｍ未満となった後は、平均リダクション率が１０％以上となる複数のダイスにより順次線引き加工を行った。その後、同一の伸び（５％）となるように熱処理を施した。
【００１７】
一方、比較として、同一の試料に対して、従来と同様に、表１に示した初期線径より平均リダクション率が７〜９％となる複数のダイスにより順次線引き加工を行い、同一線径（２４．５μｍφ）となるまで伸線を行い、その後、同一の伸び（５％）となるように熱処理を施した。
【００１８】
この様にして作製した各実施例・比較例のボンディングワイヤから、１０ｃｍずつをサンプリングし、引っ張り破断加重を測定し、製品強度を比較した。雰囲気は常温、引っ張り速度は（１０ｃｍ／分）とした。その測定結果を表１に示す。
【００１９】
さらに、ボールボンディング法を行い、ボールの歪度を測定した。歪度は、次式により求めた。次式は、実際は楕円状であるボールと同じ面積を持つ円の半径を算出し、この半径を元に実際のボールのＹ方向への偏差を計算し、この偏差の平均値をもって真円度とし、１から真円度を引いた値を歪度とした。
【００２０】
【式３】
Figure 0003985743
【００２１】
【表１】
Figure 0003985743
【００２２】
本発明の実施例１〜３，５，６では、従来の比較例１〜６のボンディングワイヤよりも１０％程度の強度の向上が得られた。
【００２３】
また、ボールの真円度についても、本発明の実施例１〜３，５，６では、従来の比較例１〜６のボンディングワイヤよりも向上させることができた。
【００２４】
【発明の効果】
Ａｕ線からボンディングワイヤへの伸線時に、通常よりもかなり大きな平均リダクション率とすることにより得られる本発明では、伸線後、更に最終熱処理後に所定の伸びを出した後でも、通常の方法で伸線したボンディングワイヤよりも１０％程度の強度の向上が得られる。また、ボールの真円度も通常の方法で伸線されたボンディングワイヤよりも向上する。
【００２５】
従って、強度上昇やボールの真円度の向上を得るための方法として使用され、時間を要する組成の変更または中間熱処理条件の変更等が、他の特性の変更を伴う可能性もあるのと異なり、使用する上で、特に時間を要する変更が必要なく、また、使用の効果が大きいボンディングワイヤを提供することができる。

Claims (3)

  1. 純度９０％以上のＡｕ線からなり、初期線径が１００μｍ以上のボンディングワイヤを、複数のダイスを用いて線引き加工するに際して、１００μｍ未満の線径となった後、最終線径までにおける、次式により得られる平均リダクション率が１０％以上となる複数のダイスを用いて、線引き加工することを特徴とするボンディングワイヤの製造方法。
    【式１】
    Figure 0003985743
  2. 初期線径から最終線径までの平均リダクション率が１２％以上１７％以下となる複数のダイスを用いて、線引き加工することを特徴とする請求項１に記載のボンディングワイヤの製造方法。
  3. 請求項１または２に記載のボンディングワイヤの製造方法を用いて線引き加工することにより得られ、最終線径が２８μｍ以下であることを特徴とするボンディングワイヤ。
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