JP6651065B1 - 半導体装置用Cu合金ボンディングワイヤ - Google Patents
半導体装置用Cu合金ボンディングワイヤ Download PDFInfo
- Publication number
- JP6651065B1 JP6651065B1 JP2019563915A JP2019563915A JP6651065B1 JP 6651065 B1 JP6651065 B1 JP 6651065B1 JP 2019563915 A JP2019563915 A JP 2019563915A JP 2019563915 A JP2019563915 A JP 2019563915A JP 6651065 B1 JP6651065 B1 JP 6651065B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wire
- crystal orientation
- less
- crystal
- loop
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 29
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 268
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 76
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 11
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 73
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 48
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 38
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 37
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 37
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 29
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 29
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 23
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 22
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 14
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 11
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 11
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 10
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 10
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 10
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 10
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 8
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 8
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 7
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 6
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 6
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 238000001721 transfer moulding Methods 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 3
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017767 Cu—Al Inorganic materials 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L24/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
- C22C9/06—Alloys based on copper with nickel or cobalt as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
- H01L2224/0554—External layer
- H01L2224/05599—Material
- H01L2224/056—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/05617—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
- H01L2224/05624—Aluminium [Al] as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/43—Manufacturing methods
- H01L2224/438—Post-treatment of the connector
- H01L2224/43848—Thermal treatments, e.g. annealing, controlled cooling
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/4501—Shape
- H01L2224/45012—Cross-sectional shape
- H01L2224/45015—Cross-sectional shape being circular
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/45099—Material
- H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/45101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
- H01L2224/45105—Gallium (Ga) as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/45099—Material
- H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/45101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
- H01L2224/45109—Indium (In) as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/45099—Material
- H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/45139—Silver (Ag) as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/45099—Material
- H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/45099—Material
- H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/45147—Copper (Cu) as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/45099—Material
- H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/45155—Nickel (Ni) as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/45099—Material
- H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/45163—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
- H01L2224/45164—Palladium (Pd) as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/45099—Material
- H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/45163—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
- H01L2224/45169—Platinum (Pt) as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/485—Material
- H01L2224/48505—Material at the bonding interface
- H01L2224/48799—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Copper (Cu)
- H01L2224/488—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Copper (Cu) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/48817—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Copper (Cu) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950 °C
- H01L2224/48824—Aluminium (Al) as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
- H01L2224/85053—Bonding environment
- H01L2224/85054—Composition of the atmosphere
- H01L2224/85065—Composition of the atmosphere being reducing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
- H01L2224/85053—Bonding environment
- H01L2224/85054—Composition of the atmosphere
- H01L2224/85075—Composition of the atmosphere being inert
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
- H01L23/49—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions wire-like arrangements or pins or rods
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/02—Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L24/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01015—Phosphorus [P]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01032—Germanium [Ge]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/102—Material of the semiconductor or solid state bodies
- H01L2924/1025—Semiconducting materials
- H01L2924/10251—Elemental semiconductors, i.e. Group IV
- H01L2924/10253—Silicon [Si]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/30—Technical effects
- H01L2924/38—Effects and problems related to the device integration
- H01L2924/386—Wire effects
- H01L2924/3861—Sag
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/30—Technical effects
- H01L2924/38—Effects and problems related to the device integration
- H01L2924/386—Wire effects
- H01L2924/3862—Sweep
Abstract
Description
本明細書におけるボンディングワイヤ表面の結晶方位の測定方法について説明する。本明細書において、ワイヤ表面の結晶方位とは、ワイヤ表面に存在するCuおよびCuを主体とする合金部分の結晶方位と定義する。ワイヤ表面の結晶方位の測定には、SEMに備え付けた、後方散乱電子線回折(EBSD:Electron Backscattered Diffraction)法を利用することができる。EBSD法は、試料に電子線を照射したときに発生する反射電子の回折パターンを検出器面上に投影し、その回折パターンを解析することによって、各測定点の結晶方位を決定する手法である。EBSD法によって得られたデータの解析には専用ソフト(TSLソリューションズ製 OIM analysis等)を用いることができる。本実施形態では、ボンディングワイヤを試料台に固定し、一方向からワイヤ表面に電子線を照射させて、結晶方位のデータを取得する。この方法を用いることにより、ワイヤ表面の結晶方位のうち、ワイヤ中心軸を含む1つの平面に垂直な方向に対する結晶方位と、ワイヤ中心軸方向に対する結晶方位を決定することができる。
本明細書におけるボンディングワイヤのワイヤ中心軸に対して垂直な断面の平均結晶粒径の測定方法について説明する。平均結晶粒径の測定には、EBSD法を用いることができる。結晶粒径は、EBSD法によって測定した方位差が15度以上の結晶粒界に囲まれた領域の面積から算出した円相当径と定義する。平均結晶粒径には、無作為に抽出したボンディングワイヤ5本について測定した結晶粒径の値の算術平均の値を用いる。ワイヤ中心軸に対して垂直な断面を露出させる方法としては、ボンディングワイヤを樹脂に埋め込んでから機械研磨する方法や、Arイオンビームによって加工する方法を用いることができる。
ボンディングワイヤに含まれる元素の濃度分析には、ICP発光分光分析装置等を利用することができる。ボンディングワイヤの表面に炭素、硫黄などの汚染物の濃度が高い場合には、解析を行う前にボンディングワイヤの表面から1〜2nmの領域をスパッタ等で除去してから濃度分析を行っても良い。その他の方法として、酸洗浄を用いる方法も有効である。
発明者らは、ループ直進性の支配因子を調査した結果、ワイヤ表面の結晶方位と相関が認められることを見出した。具体的には、ワイヤ表面に特定の結晶方位が強く配向すると、特定の方向にループ全体が傾いたり、ループの一部が湾曲してしまっていた。この理由として、ワイヤ表面の塑性異方性が大きくなり、ループ部分に負荷がかかった際に、特定の方向に変形しやすいこと等が考えられる。このループ直進性の推定低下機構をもとに、発明者らはループ直進性の改善方法を鋭意検討した。その結果、ワイヤ表面の結晶方位のうち、ワイヤ中心軸を含む1つの平面に垂直な方向に対して角度差が15度以下である<100>結晶方位、<110>結晶方位、<111>結晶方位の存在比率とループ直進性の間に強い相関があり、これらの結晶方位の存在比率を適正な範囲に制御することにより、ループ直進性を改善する効果が得られることを見出した。具体的には、本実施形態のボンディングワイヤを用いて接合を100回実施し、ループを光学顕微鏡によって観察した結果、ループ全体が傾いたり、ループの一部が湾曲している場所が著しく減少し、高いループ直進性が得られていることを確認した。
本実施形態のボンディングワイヤは、さらにワイヤ表面の結晶方位のうち、ワイヤ中心軸を含む1つの平面に垂直な方向に対して角度差が15度以下である<100>結晶方位、<110>結晶方位、<111>結晶方位の存在比率の合計が、15%以上50%未満であることが好ましい。これにより、樹脂封止工程を経た後も高いループ直進性を維持する効果が得られる。具体的には、ボンディングワイヤを接合後、トランスファー成形により樹脂封止し、軟X線装置を用いてループを観察した結果、高いループ直進性が維持されていることを確認した。これは、ワイヤ表面の結晶方位のうち、ワイヤ中心軸を含む1つの平面に垂直な方向に対して角度差が15度以下である<100>結晶方位、<110>結晶方位、<111>結晶方位の存在比率を、それぞれ平均面積率で3%以上27%未満とすることに加えて、これらの結晶方位の存在比率の合計を適正な範囲に制御することで、ループ部分の塑性異方性を低減する効果を相乗的に高めることができ、樹脂封止後も高いループ直進性を維持する効果が高められたためと考えられる。
本実施形態のボンディングワイヤは、さらにワイヤ表面の結晶方位のうち、ワイヤ中心軸を含む1つの平面に垂直な方向に対して角度差が15度以下である<100>結晶方位の存在比率をX、<110>結晶方位の存在比率をY、<111>結晶方位の存在比率をZとしたとき、X+Y>Zであることが好ましい。これにより、樹脂封止後も高いループ直進性を維持する効果がさらに高められる。この理由として、ワイヤ表面の結晶方位のうち、ワイヤ中心軸を含む1つの平面に垂直な方向に対して角度差が15度以下である<100>結晶方位、<110>結晶方位、<111>結晶方位の存在比率を、それぞれ平均面積率で3%以上27%未満とすること、これらの結晶方位の存在比率の合計を、15%以上50%未満とすることに加えて、前記X、Y、ZがX+Y>Zの関係を満足することによって、ループ部分の塑性異方性を更に低減することができ、ループ直進性を改善する効果が相乗的に高められたためと推定される。明確な理由は明らかではないが、前記<110>結晶方位と<110>結晶方位の合計存在比率の方が、前記<111>結晶方位の存在比率に比べて、ループ部分の異方性を低減させる効果が高いためと考えられる。
本実施形態のボンディングワイヤは、さらにワイヤ表面の結晶方位のうち、ワイヤ中心軸を含む1つの平面に垂直な方向に対して角度差が15度以下である<121>結晶方位、<123>結晶方位の存在比率が、平均面積率でそれぞれ15%未満であることが好ましい。これにより、樹脂封止後も高いループ直進性を維持する効果がより大きく高められる。この理由として、ワイヤ表面の結晶方位のうち、ワイヤ中心軸を含む1つの平面に垂直な方向に対して角度差が15度以下である<100>結晶方位、<110>結晶方位、<111>結晶方位の存在比率を、それぞれ平均面積率で3%以上27%未満とすること、これらの結晶方位の存在比率の合計を、15%以上50%未満とすること、前記X、Y、ZがX+Y>Zの関係を満足することに加えて、前記<121>結晶方位、<123>結晶方位の存在比率をそれぞれ15%未満とすることによって、ループ部分の塑性異方性を更に低減することができ、樹脂封止後もループ直進性を維持する効果が相乗的に高められたためと推定される。
本実施形態のボンディングワイヤは、さらにワイヤ中心軸に対して垂直な断面における平均結晶粒径が0.4μm以上2.1μm以下であることが好ましい。これにより、ネック部の損傷を低減することができる。これは、平均結晶粒径を0.4μm以上2.1μm以下としたことによって、ネック部の損傷の原因となる曲げ変形に対する塑性変形能が適正な範囲に制御されたためと考えられる。ネック部は、ボール形成の際にアーク入熱の影響を受けた部分(以下、熱影響部)に相当する。熱影響部の結晶粒径は、アーク入熱によって粗大化するが、ボンディングワイヤの平均結晶粒径を予め制御することによって、ネック部の結晶粒径の制御に有効であったと考えられる。
本実施形態のボンディングワイヤは、さらにワイヤ中心軸に平行な方向の断面における結晶方位のうち、ワイヤ中心軸方向に対して角度差が15度以下である<111>結晶方位と<100>結晶方位の存在比率の合計が、平均面積率で25%以上60%未満であることが好ましい。これにより、低ループ形成時においてもネック部分の損傷を低減する効果を得ることができる。これは、明確な理由は明らかではないが、前記<111>結晶方位と<100>結晶方位がネック部の曲げ変形に対する変形能の制御に対する影響が大きく、これらの存在比率の合計を適正に制御することで、ネック部の曲げ変形に対する塑性変形能を適正に制御できたためと考えられる。
本実施形態のボンディングワイヤは、さらにNi、Pd、Pt、Auの1種以上を総計で0.01質量%以上1.5質量%以下含み、残部がCuおよび不可避不純物であることが好ましい。これにより、200℃の高温放置試験におけるボール接合部寿命を500時間以上に改善することができる。この理由は、Ni、Pd、Pt、AuがボールとAl電極の界面における剥離発生の原因となるCu−Al系金属間化合物の成長速度を低下させる効果等によるものと考えられる。前記元素の濃度が0.01質量%未満の場合は、200℃の高温放置試験におけるボール接合部寿命を改善する効果が十分ではない。前記元素の濃度が1.5質量%を超える場合は、ボールの硬度が上昇して、金属間化合物の形成が不均一になるため、200℃の高温放置試験におけるボール接合部寿命の改善効果が十分ではない。
本実施形態のボンディングワイヤは、さらにP、In、Ga、Ge、Agの1種以上を総計で0.001質量%以上0.75質量%以下含み、残部がCuおよび不可避不純物であることが好ましい。これにより、ボール圧着形状が、花弁状となる不良を抑制する効果が得られる。このような効果が得られた理由は、ボールを構成する結晶粒が微細化されて、等方的な変形が促進されたためと推定される。前記濃度が0.001質量%未満の場合は、結晶粒を微細化する効果が不足するため、上記の効果が十分ではない。前記濃度が0.75質量%を超えるとボール内部での元素の偏析が顕著になり、ボールを構成する結晶粒のばらつきが増加するため、上記の効果が十分ではない。
本実施形態の半導体装置用ボンディングワイヤの製造方法について説明する。
(銅合金の作製方法)
まず、Cuの純度が4N〜6N(Cu濃度:99.99質量%以上99.9999質量%以下)である高純度銅を原料とし、添加する元素と一緒に溶解することにより、銅合金のインゴット(鋳塊)を作製する。銅合金作製時には、銅と高純度の添加成分を直接溶解して合金化する方法や、銅に添加元素を3〜5質量%程度含有する母合金を予め作製しておき、銅と母合金を溶解して合金化する方法等を用いることができる。母合金を利用する手法は、低濃度で元素分布を均一化する場合に有効である。溶解には、アーク溶解炉、高周波溶解炉等を利用することができる。大気中からのO2、H2等のガスの混入を防ぐために、真空雰囲気あるいはArやN2等の不活性雰囲気中で溶解を行うことが好ましい。インゴットの表面は、酸化物や汚れを除去するために酸洗浄、アルコール洗浄を行い、その後乾燥させることが好ましい。
製造した銅合金のインゴットは、まず圧延や鍛造加工により線状に加工する。次いで、引抜加工により製品となる最終線径まで細く加工していくことが好ましい。引抜加工には、ダイヤモンドコーティングされたダイスを複数個セットできる連続伸線装置を用いることができる。連続伸線の際は、ダイスの磨耗およびワイヤの表面疵の低減を目的として、潤滑液を使用することが好ましい。最終線径に到達する前段階の中間線径では、引抜加工の途中段階で、ひずみ取り等を目的として熱処理を行う。本明細書では、中間線径で行う熱処理を中間熱処理と称す。中間熱処理後のワイヤは製品として使用する最終線径まで引抜加工を行う。本明細書では、中間熱処理を行う線径から最終線径まで引抜加工を行う工程を最終引抜加工と称す。最終線径では、ボンディングワイヤを再結晶させて機械的特性を調整するための熱処理を行う。本明細書では、最終線径で行う熱処理を最終熱処理と称す。中間熱処理および最終熱処理は、ワイヤを連続的に掃引しながら熱処理を行う方法を用いることができる。なお、ボンディングワイヤ表面の酸化をできるだけ抑制する目的から、熱処理時はArガスやN2ガスを還流させた不活性雰囲気中で行うことが好ましい。さらに、不活性雰囲気中に、還元性のガス成分としてH2を数%含むことも有効である。
ワイヤ表面の結晶方位のうち、ワイヤ中心軸を含む1つの平面に垂直な方向に対して角度差が15度以下である<100>結晶方位、<110>結晶方位、<111>結晶方位の存在比率を、それぞれ平均面積率で3%以上27%未満に制御する方法の一例について説明する。
Pf:最終引抜加工の加工率
Rm:中間熱処理を行ったワイヤの直径(mm)、Rf:最終熱処理を行ったワイヤの直径(mm)
本実施形態のボンディングワイヤに含まれる元素の濃度分析には、ICP発光分光分析装置を用いた。
本実施形態のボンディングワイヤのワイヤ表面の結晶方位のうち、ワイヤ中心軸を含む1つの平面に垂直な方向に対して角度差が15度以下である<100>結晶方位、<110>結晶方位、<111>結晶方位、<121>結晶方位、<123>結晶方位の存在比率は、EBSD法によって測定したデータから算出した。前記存在比率は、ワイヤを約3m間隔で5本取得して測定した値の平均値とした。測定領域は、円周方向に対し5μm(ワイヤ直径の25%)、ワイヤ中心軸方向に対し40μmの直線に囲まれる領域とした。さらに前記測定領域は、試料台に固定したサンプルの円周方向に対して最も高い位置が含まれる領域とした。
本実施形態のボンディングワイヤのワイヤ中心軸に垂直な断面における平均結晶粒径は、ワイヤ断面をArイオンビームで加工して露出させた後、EBSD法によって測定したデータから算出した。ワイヤを約3m間隔で5本取得して、各ワイヤを測定した値の平均値とした。測定領域は、ワイヤ中心軸に垂直な断面がすべて含まれる領域とした。
本実施形態のワイヤ中心軸に平行な方向の断面におけるボンディングワイヤのワイヤ中心軸方向に対して角度差が15度以下である<111>結晶方位と<100>結晶方位の存在比率の合計は、ワイヤ断面をArイオンビームで加工して露出させた後、EBSD法によって測定したデータから算出した。前記存在比率の合計は、ワイヤを約3m間隔で10本取得して、各ワイヤを測定した値の平均値とした。測定領域は、ワイヤ中心軸方向が80μm、直径方向が20μmの長方形の領域とした。さらに前記測定領域は、直径方向に対してワイヤの両端が含まれる領域とした。
ループ直進性は、ボンディングワイヤを接合した際に、直進性が低いループが発生した頻度によって評価した。ループ部分の観察には光学顕微鏡を用いた。ループ長さは7.0mm、ループ高さは0.2mmとした。ループの直上からループ部分を観察し、ボール接合部とワイヤ接合部を直線で結んだ位置からループ部分までの距離が最も離れている場所で10μm以上離れていればループ直進性が低いと判定した。200本のボンディングワイヤのループを観察し、直進性の低いループが5本以上あれば不良と判断し−1点、直進性が低いループが3本以上5本未満であれば不良は発生するものの許容範囲内であり、実用上使用可能と判断し0点とした。直進性が低いループが2本以下であれば実用上問題がないと判断し1点とした。評価結果は、表2の「ループ直進性」の欄に表記した。−1点が不合格、0点及び1点は合格である。
樹脂封止後のループ直進性は、ボンディングワイヤを接合した後、汎用のモールド樹脂で封止した際に、直進性が低いループが発生した頻度によって評価した。ループ部分の観察には軟X線装置を用いた。ループ長さは7.0mm、ループ高さは0.2mmとした。ループの直上からループ部分を観察し、ボール接合部とワイヤ接合部を直線で結んだ位置からループ部分までの距離が最も離れている場所で15μm以上離れていれば直進性が低いと判定した。200本のボンディングワイヤのループを観察し、直進性が低いループが6本以上あれば不良と判断し−1点、4本以上6本未満であれば不良は発生するものの許容範囲内であり、実用上使用可能と判断し0点とした。直進性が低いループが3本であれば実用上問題がないと判断し1点、2本であれば優れていると判断し2点、1本であればさらに優れていると判断し3点、全て直進性が高かった場合は、特に優れていると判断し4点とした。評価結果は、表2の「樹脂封止後のループ直進性」の欄に表記した。−1点が不合格、それ以外は合格である。
ネック部損傷は、ボンディングワイヤを接合後、ネック部分を観察して、損傷が発生した箇所の数によって評価した。ループ長さは7.0mm、ループ高さは0.2mm、ループ形状は台形形状とした。接合した200本のボンディングワイヤのネック部分を走査型電子顕微鏡で観察し、損傷が発生した箇所が2箇所以上あれば不良と判断し0点と表記した。損傷が発生した箇所が1箇所であれば実用上問題がないと判断し1点、不良が全く発生しなければ優れていると判断し2点と表記した。評価結果は、表2の「ネック部損傷」の欄に表記した。0点が不合格、それ以外は合格である。
低ループ時のネック部損傷の評価では、ループ高さを通常よりも低い0.1mmとし、前記ネック部損傷の評価方法と同様の方法を用いた。接合した200本のボンディングワイヤのネック部分を走査型電子顕微鏡で観察し、損傷が発生した箇所が2箇所以上あれば不良と判断し0点と表記した。損傷が発生した箇所が1箇所であれば実用上問題がないと判断し1点、不良が全く発生しなければ優れていると判断し2点と表記した。評価結果は、表2の「低ループ時のネック部損傷」の欄に表記した。0点が不合格、それ以外は合格である。
高温放置試験におけるボール接合部寿命は、ボンディングワイヤを接合し、汎用の樹脂で封止した後、200℃に設定した恒温炉内に放置し、ボール接合部の接合強度が試験前の50%以下に低下するまでに要した時間により評価した。ボール接合部寿命の判定に用いた接合強度の値は、微小シェア試験機を用いて、無作為に選択した10箇所のボール接合部の強度を測定した値の平均値を用いた。接合強度を測定する際は、ボール接合部を露出させるために、酸処理によって樹脂を除去した。ボールの直径は、ワイヤの直径に対して1.5〜1.7倍の範囲とした。ボール形成時には、酸化を防ぐためにN2+5体積%H2ガスを流量0.4〜0.6L/minで吹き付けた。上記の評価において、ボール接合部の寿命が500時間未満であれば実用上問題があると判断し0点、500時間以上700時間未満であれば、実用上問題ないと判断し1点、700時間以上であれば優れていると判断し2点と表記した。評価結果は、表2の「高温放置試験におけるボール接合部寿命」の欄に表記した。0点が不合格、それ以外は合格である。
ボール圧着形状は、Si基板上のAl電極に100回ボール接合を行い、圧着形状不良の発生数によって評価した。ボール圧着形状の判定は、ボールをボール接合部の直上から観察し、ボール圧着形状が円形に近ければ良好と判定し、花弁状の形状であれば不良と判定した。ボール圧着形状の観察には光学顕微鏡を用いた。100箇所のボール接合部を観察し、不良が9個以上あれば実用上問題があると判断し0点、不良が8個以下6個以上であれば実用上問題がないと判断し1点、不良が5個以下3個以上であれば優れていると判断し2点と表記した。評価結果は、表2の「ボール圧着形状」の欄に表記した。0点のみが不合格であり、それ以外は合格である。
実施例No.1〜87は、半導体装置用Cu合金ボンディングワイヤであって、ワイヤ表面の結晶方位のうち、ワイヤ中心軸を含む1つの平面に垂直な方向に対して角度差が15度以下である<100>結晶方位、<110>結晶方位、<111>結晶方位の存在比率が、それぞれ平均面積率で3%以上27%未満であるので、ループ直進性は許容範囲内であった。実施例No.1〜75は、上記存在比率がそれぞれ平均面積率で5%以上25%未満であるので、ループ直進性は実用上問題なかった。
Claims (8)
- 半導体装置用Cu合金ボンディングワイヤであって、ワイヤ表面の結晶方位のうち、ワイヤ中心軸を含む1つの平面に垂直な方向に対して角度差が15度以下である<100>結晶方位、<110>結晶方位、<111>結晶方位の存在比率が、それぞれ平均面積率で3%以上27%未満であることを特徴とする半導体装置用Cu合金ボンディングワイヤ。
- 前記ワイヤ表面の結晶方位のうち、ワイヤ中心軸を含む1つの平面に垂直な方向に対して角度差が15度以下である前記<100>結晶方位、前記<110>結晶方位、前記<111>結晶方位の存在比率の合計が、平均面積率で15%以上50%未満であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置用Cu合金ボンディングワイヤ。
- 前記ワイヤ表面の結晶方位のうち、ワイヤ中心軸を含む1つの平面に垂直な方向に対して角度差が15度以下である前記<100>結晶方位の存在比率をX、前記<110>結晶方位の存在比率をY、前記<111>結晶方位の存在比率をZとしたとき、X+Y>Zであることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置用Cu合金ボンディングワイヤ。
- 前記ワイヤ表面の結晶方位のうち、ワイヤ中心軸を含む1つの平面に垂直な方向に対して角度差が15度以下である<121>結晶方位、<123>結晶方位の存在比率が、平均面積率でそれぞれ15%未満であることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置用Cu合金ボンディングワイヤ。
- ワイヤ中心軸に対して垂直な断面における平均結晶粒径が0.4μm以上2.1μm以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置用Cu合金ボンディングワイヤ。
- ワイヤ中心軸に平行な方向の断面における結晶方位のうち、ワイヤ中心軸に対して角度差が15度以下である<111>結晶方位と<100>結晶方位の存在比率の合計が、平均面積率で25%以上60%未満であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置用Cu合金ボンディングワイヤ。
- Ni、Pd、Pt、Auの1種以上を総計で0.01質量%以上1.5質量%以下含み、残部がCuおよび不可避不純物であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導体装置用Cu合金ボンディングワイヤ。
- P、In、Ga、Ge、Agの1種以上を総計で0.001質量%以上0.75質量%以下含み、残部がCuおよび不可避不純物であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の半導体装置用Cu合金ボンディングワイヤ。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018177261 | 2018-09-21 | ||
JP2018177261 | 2018-09-21 | ||
PCT/JP2019/037023 WO2020059856A1 (ja) | 2018-09-21 | 2019-09-20 | 半導体装置用Cu合金ボンディングワイヤ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP6651065B1 true JP6651065B1 (ja) | 2020-02-19 |
JPWO2020059856A1 JPWO2020059856A1 (ja) | 2021-01-07 |
Family
ID=69568301
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019563915A Active JP6651065B1 (ja) | 2018-09-21 | 2019-09-20 | 半導体装置用Cu合金ボンディングワイヤ |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6651065B1 (ja) |
TW (1) | TWI749372B (ja) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004228541A (ja) * | 2002-04-05 | 2004-08-12 | Nippon Steel Corp | 半導体装置用金ボンディングワイヤおよびその製造法 |
JP2011035020A (ja) * | 2009-07-30 | 2011-02-17 | Nippon Steel Materials Co Ltd | 半導体用ボンディングワイヤー |
WO2015152191A1 (ja) * | 2014-03-31 | 2015-10-08 | 日鉄住金マイクロメタル株式会社 | 半導体装置用ボンディングワイヤ及びその製造方法 |
WO2017221434A1 (ja) * | 2016-06-20 | 2017-12-28 | 日鉄住金マイクロメタル株式会社 | 半導体装置用ボンディングワイヤ |
JP2019504472A (ja) * | 2015-11-23 | 2019-02-14 | ヘレウス ドイチェラント ゲーエムベーハー ウント カンパニー カーゲー | 被覆ワイヤ |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4554724B2 (ja) * | 2008-01-25 | 2010-09-29 | 新日鉄マテリアルズ株式会社 | 半導体装置用ボンディングワイヤ |
KR101707244B1 (ko) * | 2009-07-30 | 2017-02-15 | 신닛테츠스미킹 마테리알즈 가부시키가이샤 | 반도체용 본딩 와이어 |
EP3131113B1 (en) * | 2015-06-15 | 2023-11-29 | Nippon Micrometal Corporation | Bonding wire for semiconductor device |
KR101812943B1 (ko) * | 2016-10-20 | 2017-12-28 | 엠케이전자 주식회사 | 본딩 와이어 |
-
2019
- 2019-09-20 JP JP2019563915A patent/JP6651065B1/ja active Active
- 2019-09-20 TW TW108134130A patent/TWI749372B/zh active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004228541A (ja) * | 2002-04-05 | 2004-08-12 | Nippon Steel Corp | 半導体装置用金ボンディングワイヤおよびその製造法 |
JP2011035020A (ja) * | 2009-07-30 | 2011-02-17 | Nippon Steel Materials Co Ltd | 半導体用ボンディングワイヤー |
WO2015152191A1 (ja) * | 2014-03-31 | 2015-10-08 | 日鉄住金マイクロメタル株式会社 | 半導体装置用ボンディングワイヤ及びその製造方法 |
JP2019504472A (ja) * | 2015-11-23 | 2019-02-14 | ヘレウス ドイチェラント ゲーエムベーハー ウント カンパニー カーゲー | 被覆ワイヤ |
WO2017221434A1 (ja) * | 2016-06-20 | 2017-12-28 | 日鉄住金マイクロメタル株式会社 | 半導体装置用ボンディングワイヤ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TWI749372B (zh) | 2021-12-11 |
JPWO2020059856A1 (ja) | 2021-01-07 |
TW202021001A (zh) | 2020-06-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102167478B1 (ko) | 반도체 장치용 Cu 합금 본딩 와이어 | |
TWI657154B (zh) | 半導體裝置用接合線 | |
JP6516465B2 (ja) | 半導体装置用ボンディングワイヤ | |
KR101678806B1 (ko) | 반도체 장치용 본딩 와이어 | |
WO2020059856A1 (ja) | 半導体装置用Cu合金ボンディングワイヤ | |
KR102167481B1 (ko) | 반도체 장치용 Cu 합금 본딩 와이어 | |
JP6651065B1 (ja) | 半導体装置用Cu合金ボンディングワイヤ | |
JP2018190995A (ja) | 半導体装置用ボンディングワイヤ | |
JP6207793B1 (ja) | 半導体装置用ボンディングワイヤ | |
WO2021166081A1 (ja) | 半導体装置用Cu合金ボンディングワイヤ | |
JP6371932B1 (ja) | 半導体装置用ボンディングワイヤ | |
TW202132581A (zh) | 半導體裝置用Cu合金接合導線 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20191129 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20191129 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20191217 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20191224 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200121 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6651065 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |