JP7629468B2 - 半導体装置用Ａｇ合金ボンディングワイヤ - Google Patents

半導体装置用Ａｇ合金ボンディングワイヤ Download PDF

Info

Publication number
JP7629468B2
JP7629468B2 JP2022557326A JP2022557326A JP7629468B2 JP 7629468 B2 JP7629468 B2 JP 7629468B2 JP 2022557326 A JP2022557326 A JP 2022557326A JP 2022557326 A JP2022557326 A JP 2022557326A JP 7629468 B2 JP7629468 B2 JP 7629468B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ppm
concentration
wire
less
alloy
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
Application number
JP2022557326A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2022085365A1 (ja
Inventor
典俊 荒木
巧 大壁
大造 小田
智裕 宇野
哲哉 小山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Micrometal Corp
Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Original Assignee
Nippon Micrometal Corp
Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Micrometal Corp, Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd filed Critical Nippon Micrometal Corp
Publication of JPWO2022085365A1 publication Critical patent/JPWO2022085365A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7629468B2 publication Critical patent/JP7629468B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3006—Ag as the principal constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C5/00—Alloys based on noble metals
    • C22C5/06—Alloys based on silver
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/14—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of noble metals or alloys based thereon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the groups H01L21/18 - H01L21/326 or H10D48/04 - H10D48/07 e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/60—Attaching or detaching leads or other conductive members, to be used for carrying current to or from the device in operation
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • H01L2924/01031—Gallium [Ga]
    • 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
    • H01L2924/01046—Palladium [Pd]
    • 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
    • H01L2924/01049—Indium [In]
    • 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
    • H01L2924/01051—Antimony [Sb]
    • 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
    • H01L2924/01052—Tellurium [Te]
    • 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
    • H01L2924/01078—Platinum [Pt]
    • 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
    • H01L2924/01083—Bismuth [Bi]
    • 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
    • H01L2924/013—Alloys

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Description

本発明は、半導体装置用Ａｇ合金ボンディングワイヤに関する。さらには、該Ａｇ合金ボンディングワイヤを含む半導体装置に関する。
半導体装置では、半導体素子上に形成された電極と、リードフレームや基板上の外部電極との間をボンディングワイヤによって接続している。ボンディングワイヤの接続プロセスは、ワイヤ先端をアーク入熱で加熱溶融し、表面張力によりボール（ＦＡＢ：Ｆｒｅｅ Ａｉｒ Ｂａｌｌ）を形成した後に、該ボール部を半導体素子上の電極に圧着接合（以下、ボール接合）し、次にループを形成した後、リードフレームや基板上の外部電極にワイヤ部を圧着接合（以下、ウェッジ接合）することで完了する。
ボンディングワイヤの材料は、金（Ａｕ）が主流であったが、近年では、Ａｕ価格の高騰を背景にＡｕの代替として比較的安価な材料を用いたボンディングワイヤの開発が盛んに行われている。Ａｕに代わる低コストのワイヤ素材として、例えば、銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）が検討されており、中でも、Ａｕと同等以上の電気伝導性を有し、Ｃｕよりも低い硬度をもたらす（ひいては電極等への接続時に問題が生じ難い傾向にある）ことから、ワイヤ素材としてＡｇが期待されている。例えば、特許文献１、２には、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ等の元素を添加したＡｇ合金ワイヤが開示されており、斯かるＡｇ合金ワイヤが良好な接合信頼性を呈することが記載されている。
特開平１１－２８８９６２号公報 特開２０１２－１６９３７４号公報
近年、半導体装置の更なる高性能化、小型化が進められており、ボンディングワイヤの開発にあたって高密度実装化への対応が強く求められている。高密度実装で要求される狭ピッチ接続では、細線化、小ボール形成性もさることながら、ボール接合時のボールの圧着形状を制御する技術が求められている。ボールの圧着形状について課題となるのが、ボール接合時にボールが花弁状に変形したり超音波の印加方向に優先的にボールが変形したりしてボール変形に異方性が生じること（以下、「異形不良」ともいう。）である。こうした異形不良は、ボール接合時の超音波の伝達不足による接合強度低下、隣接するボール同士の接触にともなう短絡等の不良の発生原因となる。したがって、ボールの圧着形状は、ボールを電極の直上から観察した際に、真円に近い形状であることが好ましい。この点、Ａｇワイヤは、ＡｕワイヤやＣｕワイヤに比し、ボールの圧着形状に劣る傾向にあり、特許文献１、２に記載されるＡｇ合金ワイヤによっても、圧着形状が不良となる場合があった。
本発明は、高密度実装で要求される、ボール接合時のボールの圧着形状に優れる新規な半導体装置用Ａｇ合金ボンディングワイヤを提供することを課題とする。
上記課題につき鋭意検討した結果、下記構成を有するボンディングワイヤによって上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の内容を含む。
［１］ Ｔｅ、Ｂｉ及びＳｂからなる群から選択される１種以上の元素（以下、「第１元素」という。）を含有し、以下の条件（１）～（３）の少なくとも一つを満たすＡｇ合金からなる、半導体装置用Ａｇ合金ボンディングワイヤ。
（１）Ｔｅの濃度が５～５００ａｔ．ｐｐｍ
（２）Ｂｉの濃度が５～５００ａｔ．ｐｐｍ
（３）Ｓｂの濃度が５～１５００ａｔ．ｐｐｍ
［２］ さらにＰｄ、Ｐｔ、Ｉｎ及びＧａからなる群から選択される１種以上の元素（以下、「第２元素」という。）を含有し、第２元素の総計濃度が０．０５～３ａｔ．％である、［１］に記載のＡｇ合金ボンディングワイヤ。
［３］ 第１元素の総計濃度をｘ１［ａｔ．％］、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｎ及びＧａからなる群から選択される１種以上の元素（第２元素）の総計濃度をｘ２［ａｔ．％］、Ａｇの濃度をｘＡｇ［ａｔ．％］としたとき、下記式（１）で求められる、その他の元素の総計濃度が０．１ａｔ％以下である、［１］又は［２］に記載のＡｇ合金ボンディングワイヤ。
式（１）：１００－（ｘ１＋ｘ２＋ｘＡｇ）［ａｔ．％］
［４］ Ａｇ合金の残部が、Ａｇ及び不可避不純物からなる、［１］～［３］の何れかに記載のＡｇ合金ボンディングワイヤ。
［５］ 条件（３）について、Ｓｂの濃度が９００～１５００ａｔ．ｐｐｍである、［１］～［４］の何れかに記載のＡｇ合金ボンディングワイヤ。
［６］ 各元素の濃度が、ＩＣＰ発光分光分析又はＩＣＰ質量分析により測定した濃度である、［１］～［５］の何れかに記載のＡｇ合金ボンディングワイヤ。
［７］ ［１］～［６］の何れかに記載のＡｇ合金ボンディングワイヤを含む半導体装置。
本発明によれば、高密度実装で要求される、ボール接合時のボールの圧着形状に優れる新規な半導体装置用Ａｇ合金ボンディングワイヤを提供することができる。
以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。
［半導体装置用Ａｇ合金ボンディングワイヤ］
本発明の半導体装置用Ａｇ合金ボンディングワイヤ（以下、単に「本発明のワイヤ」、「ワイヤ」ともいう。）は、Ｔｅ、Ｂｉ及びＳｂからなる群から選択される１種以上の元素（以下、「第１元素」ともいう。）を含有し、以下の条件（１）～（３）の少なくとも一つを満たすＡｇ合金からなることを特徴とする。
（１）Ｔｅの濃度が５～５００ａｔ．ｐｐｍ
（２）Ｂｉの濃度が５～５００ａｔ．ｐｐｍ
（３）Ｓｂの濃度が５～１５００ａｔ．ｐｐｍ
－Ｔｅ、Ｂｉ、Ｓｂ（第１元素）－
本発明のワイヤは、第１元素として、Ｔｅ、Ｂｉ及びＳｂからなる群から選択される１種以上の元素を含有し、条件（１）：Ｔｅの濃度が５～５００ａｔ．ｐｐｍ、条件（２）：Ｂｉの濃度が５～５００ａｔ．ｐｐｍ、条件（３）：Ｓｂの濃度が５～１５００ａｔ．ｐｐｍのうち少なくとも一つの条件を満たすＡｇ合金からなる。これにより本発明のワイヤは、ボール接合においてボール変形の異方性を低減し、真円に近い圧着形状を実現できる。詳細なメカニズムは不明であるが、これら特定の第１元素が粒界等に偏析することにより結晶粒の粗大化を抑制することで良好な圧着形状を達成し得るものと考えられる。
－－条件（１）－－
条件（１）は、ワイヤ中のＴｅの濃度に関する。ボール接合時に良好な圧着形状を実現する観点から、ワイヤ中のＴｅの濃度は、５ａｔ．ｐｐｍ以上であり、好ましくは１０ａｔ．ｐｐｍ以上、２０ａｔ．ｐｐｍ以上、３０ａｔ．ｐｐｍ以上、４０ａｔ．ｐｐｍ以上又は５０ａｔ．ｐｐｍ以上である。特にワイヤ中のＴｅの濃度が５０ａｔ．ｐｐｍ以上であると、小ボール接合時において一際良好な圧着形状を実現できるため好適である。ワイヤ中のＴｅの濃度は、より好ましくは６０ａｔ．ｐｐｍ以上、７０ａｔ．ｐｐｍ以上又は８０ａｔ．ｐｐｍ以上である。
ワイヤ中のＴｅの濃度の上限は、良好なＦＡＢ形状、ひいては良好な圧着形状を実現する観点から、５００ａｔ．ｐｐｍ以下であり、好ましくは４８０ａｔ．ｐｐｍ以下、４６０ａｔ．ｐｐｍ以下、４５０ａｔ．ｐｐｍ以下、４４０ａｔ．ｐｐｍ以下、４２０ａｔ．ｐｐｍ以下又は４００ａｔ．ｐｐｍ以下である。
－－条件（２）－－
条件（２）は、ワイヤ中のＢｉの濃度に関する。ボール接合時に良好な圧着形状を実現する観点から、ワイヤ中のＢｉの濃度は、５ａｔ．ｐｐｍ以上であり、好ましくは１０ａｔ．ｐｐｍ以上、２０ａｔ．ｐｐｍ以上、３０ａｔ．ｐｐｍ以上、４０ａｔ．ｐｐｍ以上又は５０ａｔ．ｐｐｍ以上である。特にワイヤ中のＢｉの濃度が５０ａｔ．ｐｐｍ以上であると、小ボール接合時において一際良好な圧着形状を実現できるため好適である。ワイヤ中のＢｉの濃度は、より好ましくは６０ａｔ．ｐｐｍ以上、７０ａｔ．ｐｐｍ以上又は８０ａｔ．ｐｐｍ以上である。
ワイヤ中のＢｉの濃度の上限は、良好なＦＡＢ形状、ひいては良好な圧着形状を実現する観点から、５００ａｔ．ｐｐｍ以下であり、好ましくは４８０ａｔ．ｐｐｍ以下、４６０ａｔ．ｐｐｍ以下、４５０ａｔ．ｐｐｍ以下、４４０ａｔ．ｐｐｍ以下、４２０ａｔ．ｐｐｍ以下又は４００ａｔ．ｐｐｍ以下である。
－－条件（３）－－
条件（３）は、ワイヤ中のＳｂの濃度に関する。ボール接合時に良好な圧着形状を実現する観点から、ワイヤ中のＳｂの濃度は、５ａｔ．ｐｐｍ以上であり、好ましくは１０ａｔ．ｐｐｍ以上、２０ａｔ．ｐｐｍ以上、３０ａｔ．ｐｐｍ以上、４０ａｔ．ｐｐｍ以上又は５０ａｔ．ｐｐｍ以上である。特にワイヤ中のＳｂの濃度が５０ａｔ．ｐｐｍ以上であると、小ボール接合時において一際良好な圧着形状を実現できるため好適である。ワイヤ中のＳｂの濃度は、より好ましくは６０ａｔ．ｐｐｍ以上、７０ａｔ．ｐｐｍ以上、８０ａｔ．ｐｐｍ以上又は９０ａｔ．ｐｐｍ以上である。また、ワイヤ中のＳｂの濃度は、より高く設定してもよい。例えば、ワイヤ中のＳｂの濃度は、９００ａｔ．ｐｐｍ以上、９２０ａｔ．ｐｐｍ以上、９４０ａｔ．ｐｐｍ以上、９５０ａｔ．ｐｐｍ以上、９６０ａｔ．ｐｐｍ以上、９８０ａｔ．ｐｐｍ以上、又は１０００ａｔ．ｐｐｍ以上であってもよい。良好なＦＡＢ形状、ひいては良好な圧着形状を実現する観点から、ＴｅやＢｉに関しては、その濃度の上限は５００ａｔ．ｐｐｍ以下とすることが好適であるが、Ｓｂに関してはより高濃度に含んでいても良好なＦＡＢ形状を維持し得ることを見出したものである。したがって一実施形態において、条件（３）について、Ｓｂの濃度は９００～１５００ａｔ．ｐｐｍである。
ワイヤ中のＳｂの濃度の上限は、良好なＦＡＢ形状、ひいては良好な圧着形状を実現する観点から、１５００ａｔ．ｐｐｍ以下であり、好ましくは１４５０ａｔ．ｐｐｍ以下、１４００ａｔ．ｐｐｍ以下、１３８０ａｔ．ｐｐｍ以下、１３６０ａｔ．ｐｐｍ以下又は１３５０ａｔ．ｐｐｍ以下である。
先述のとおり、本発明のワイヤは、条件（１）～（３）の少なくとも一つを満たす。条件（１）～（３）の何れか一つのみを満たしてよく、条件（１）～（３）の何れか二つを満たしてよく、条件（１）～（３）の全てを満たしてもよい。
本発明のワイヤにおいて、第１元素の総計濃度は、良好なＦＡＢ形状、ひいては良好な圧着形状を実現する観点から、好ましくは２０００ａｔ．ｐｐｍ以下、より好ましくは１８００ａｔ．ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１７００ａｔ．ｐｐｍ以下又は１６００ａｔ．ｐｐｍ以下である。該総計濃度の下限は、上記の条件（１）～（３）の少なくとも一つを満たす限りにおいて特に限定されない。
－Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｎ、Ｇａ（第２元素）－
本発明のワイヤは、第２元素として、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｎ及びＧａからなる群から選択される１種以上の元素をさらに含有することが好ましい。これにより、第１元素を所定量含むことによるボール接合時の圧着形状の改善効果と相俟って、以下のとおり、高密度実装において要求される接合信頼性を顕著に向上させ得ることを本発明者らは見出した。
Ａｇを用いた従前のボンディングワイヤに関しては、Ａｕボンディングワイヤに比し、接合信頼性に劣る場合のあることが知見されていた。詳細には、実際の半導体装置の使用環境における接合部寿命を評価する目的で、高温放置試験や高温高湿試験などの接合信頼性評価が行われるが、Ａｇボンディングワイヤは、Ａｕボンディングワイヤに比し、接合信頼性評価（特に高温高湿試験）におけるボール接合部の寿命が劣ることが知見されていた。また、高温高湿試験（ＨＡＳＴ；Highly Accelerated Temperature and Humidity Stress Test）には、バイアス電圧を印加するｂＨＡＳＴと、バイアス電圧を印加しないｕＨＡＳＴがあるが、バイアス電圧を印加すると腐食が加速されることから、ｂＨＡＳＴはｕＨＡＳＴに比し厳しい試験である。
先に示した特許文献１、２の技術では、Ｐｄ等のドーパントを添加してＡｇボンディングワイヤの接合信頼性の改善を図るものであるが、小ボール接合が行われる高密度実装においては、斯かる技術によっても十分な接合信頼性が得られない場合があることを見出した。この点、ワイヤ線径がφ１５～２５μｍのワイヤを用いた場合、通常の接合では、ワイヤ線径に対してボール径が１．７～２．０倍のボールを形成して接合が行われるのに対し、高密度実装用途では、狭ピッチ化に対応するため、ワイヤ線径に対してボール径が１．５～１．６倍と通常よりも小さなボールを形成して接合することが多い。高密度実装では、このように小ボール接合が行われることから接合に寄与する面積が小さくなり、その結果、ボール接合部の接合寿命を確保することがより一層困難となる。
これに対し、第１元素を所定量含むＡｇ合金からなる本発明のワイヤでは、ボール接合においてボール変形の異方性を低減し、真円に近い圧着形状を実現できる。これにより、小ボール接合時であっても、隣接するボール同士の接触にともなう短絡を防止しつつ、接合に寄与する面積を最大限に確保できる。本発明のワイヤがさらに上記第２元素を含む場合、第１元素を所定量含むことにより奏される斯かる効果と第２元素を含むことによる接合信頼性の向上効果とが相乗的に発現することにより、真円に近い圧着形状を安定して実現しつつ、高密度実装において要求される接合信頼性を顕著に向上させることができる。
第１元素との組み合わせにおいて、高密度実装において要求される接合信頼性を顕著に向上させ得る観点から、本発明のワイヤは、先述のとおり、第２元素として、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｎ及びＧａからなる群から選択される１種以上の元素を含有することが好ましい。第１元素との組み合わせにおいて、上記特定の第２元素を含有することにより、安定した圧着形状を実現しつつ、接合信頼性を向上させることができることを本発明者らは見出したものである。詳細なメカニズムは不明であるが、これら特定の第２元素が、ボール接合部の接合界面において、腐食の原因となるＡｇと電極金属（Ａｌ等）の金属間化合物の成長を抑制するため、接合信頼性を向上させ得るものと考えられる。
第１元素との組み合わせにおいて、高密度実装において要求される接合信頼性を顕著に向上させ得る観点から、ワイヤ中の第２元素の総計濃度は、好ましくは０．０５ａｔ．％以上、より好ましくは０．１ａｔ．％以上、０．２ａｔ．％以上、０．３ａｔ．％以上、０．４ａｔ．％以上、０．５ａｔ．％以上、０．６ａｔ．％以上、０．８ａｔ．％以上又は１ａｔ．％以上である。特に第２元素の総計濃度が０．３ａｔ．％以上であると、より良好な接合信頼性を実現でき、０．５ａｔ．％以上であると、一際良好な接合信頼性を実現できるため好適である。
ワイヤ中の第２元素の総計濃度の上限は、ワイヤの硬質化を抑えてチップダメージを抑制する観点から、好ましくは３ａｔ．％以下、より好ましくは２．９ａｔ．％以下、２．８ａｔ．％以下、２．７ａｔ．％以下、２．６ａｔ．％以下又は２．５ａｔ．％以下である。第１元素と組み合わせて第２元素を含有することにより、本発明のワイヤでは、第２元素の添加量を過度に高めることなく、高密度実装において要求される接合信頼性を向上させることができる。
したがって好適な一実施形態において、本発明のワイヤは、さらにＰｄ、Ｐｔ、Ｉｎ及びＧａからなる群から選択される１種以上の元素（「第２元素」）を含有し、第２元素の総計濃度が０．０５～３ａｔ．％である。
本発明のワイヤにおいて、第２元素は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｎ及びＧａのうち１種以上の元素が含有されていればよく、４種全ての元素が含有されてもよいし、何れか３種又は２種の元素が含有されてもよいし、何れか１種の元素のみが含有されてもよい。
一実施形態において、本発明のワイヤは、第２元素のうち、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｎ及びＧａの何れか１種の元素のみを実質的に含有する。ここで、「Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｎ及びＧａの何れか１種の元素のみを実質的に含有する」とは、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｎ及びＧａの何れか１種の元素を含有し、他の３種の元素の濃度がそれぞれ５０ａｔ．ｐｐｍ以下である場合を意味する。このとき、他の３種の元素の濃度はそれぞれ４０ａｔ．ｐｐｍ以下であってもよく、３０ａｔ．ｐｐｍ以下であってもよく、２０ａｔ．ｐｐｍ以下であってもよく、１０ａｔ．ｐｐｍ以下であってもよい。
第２元素として、Ｐｄを含有する場合、ワイヤ中のＰｄの濃度は、Ｐｔ、Ｉｎ及びＧａの濃度との関連で上記総計濃度の好適値を満たす限り特に限定されないが、例えば、１ａｔ．％以下、１ａｔ．％未満、０．８ａｔ．％以下、０．８ａｔ．％未満、０．７５ａｔ．％以下又は０．７ａｔ．％以下であってもよい。
第２元素として、Ｐｔを含有する場合、ワイヤ中のＰｔの濃度は、Ｐｄ、Ｉｎ及びＧａの濃度との関連で上記総計濃度の好適値を満たす限り特に限定されないが、例えば、０．４ａｔ．％以上、０．４５ａｔ．％以上、０．５ａｔ．％以上、０．５５ａｔ．％以上又は０．６ａｔ．％以上であってよい。
第２元素として、Ｉｎを含有する場合、ワイヤ中のＩｎの濃度は、Ｐｄ、Ｐｔ及びＧａの濃度との関連で上記総計濃度の好適値を満たす限り特に限定されないが、例えば、０．０３ａｔ．％（３００ａｔ．ｐｐｍ）以上、０．０３５ａｔ．％以上、０．０４ａｔ．％以上、０．０４５ａｔ．％以上又は０．０５ａｔ．％以上であってよい。
第２元素として、Ｇａを含有する場合、ワイヤ中のＧａの濃度は、Ｐｄ、Ｐｔ及びＩｎの濃度との関連で上記総計濃度の好適値を満たす限り特に限定されないが、例えば、０．３ａｔ．％以上、０．３５ａｔ．％以上、０．４ａｔ．％以上、０．４５ａｔ．％以上又は０．５ａｔ．％以上であってよい。
本発明のワイヤは、第１元素を所定量含み、必要に応じて上記の第２元素を含むＡｇ合金からなる。Ａｇ合金の残部はＡｇを含む。本発明のワイヤにおいて、ワイヤ全体に対するＡｇの濃度は、本発明の効果をより享受し得る観点から、好ましくは９５ａｔ．％以上、より好ましくは９６ａｔ．％以上、９６．５ａｔ．％以上、９６．６ａｔ．％以上、９６．７ａｔ．％又は９６．８ａｔ．％以上である。
本発明の効果を阻害しない範囲において、本発明のワイヤは、第１元素、第２元素及びＡｇ以外の元素（以下、「その他の元素」ともいう。）をさらに含有してもよい。ワイヤ中のその他の元素の総計濃度は、本発明の効果を阻害しない範囲において特に限定されない。該その他の元素の総計濃度は、例えば、０．５ａｔ．％以下であってよい。したがって、第１元素の総計濃度をｘ１［ａｔ．％］、第２元素の総計濃度をｘ２［ａｔ．％］、Ａｇの濃度をｘＡｇ［ａｔ．％］としたとき、下記式（１）で求められる、その他の元素の総計濃度は０．５ａｔ．％以下であってよい。
式（１）：１００－（ｘ１＋ｘ２＋ｘＡｇ）［ａｔ．％］
第１元素、第２元素及びＡｇ以外の元素、すなわち上記その他の元素の総計濃度は、より低くてもよく、例えば、０．４ａｔ．％以下、０．３ａｔ．％以下、０．２ａｔ．％以下、０．１５ａｔ．％以下、０．１ａｔ．％以下、０．０８ａｔ．％以下、０．０６ａｔ．％以下、０．０５ａｔ．％以下、０．０４ａｔ．％以下、０．０２ａｔ．％以下、０．０１１ａｔ．％未満又は０．０１ａｔ．％以下であってもよい。その他の元素の総計濃度の下限は特に限定されず、０ａｔ．％であってもよい。
例えば、その他の元素として、Ｃａや希土類元素を含有する場合、ワイヤ中のＣａと希土類元素の総計濃度は２０ａｔ．ｐｐｍ未満であってよい。ワイヤ中のＣａと希土類元素の総計濃度はより低くてよく、例えば、１８ａｔ．ｐｐｍ以下、１６ａｔ．ｐｐｍ以下、１５ａｔ．ｐｐｍ以下、１４ａｔ．ｐｐｍ以下、１２ａｔ．ｐｐｍ以下、１０ａｔ．ｐｐｍ以下、８ａｔ．ｐｐｍ以下、６ａｔ．ｐｐｍ以下又は５ａｔ．ｐｐｍ以下であってよい。該総計濃度の下限は特に限定されず、０ａｔ．ｐｐｍであってよい。
好適な一実施形態において、本発明のワイヤは、第１元素と第２元素を組み合わせて含み、残部がＡｇ及び不可避不純物からなるＡｇ合金からなる。
本発明のワイヤに含まれる第１元素、第２元素やその他の元素といった元素の濃度は、該ワイヤを強酸で溶解した液をＩＣＰ発光分光分析装置、ＩＣＰ質量分析装置を利用して分析し、ワイヤ全体に含まれる元素の濃度として検出することができる。本発明において示す各元素の濃度は、ＩＣＰ発光分光分析又はＩＣＰ質量分析により測定した濃度に基づく。
本発明のワイヤは、好ましくは、Ａｇ以外の金属を主成分とする被覆を有していない。したがって好適な一実施形態において、本発明のワイヤは、Ａｇ以外の金属を主成分とする被覆を有していない。ここで、「Ａｇ以外の金属を主成分とする被覆」とは、Ａｇ以外の金属の含有量が５０ａｔ．％以上である被覆をいう。
本発明のワイヤの直径は、特に限定されず具体的な目的に応じて適宜決定してよいが、好ましくは１５μｍ以上、１８μｍ以上又は２０μｍ以上などとし得る。該直径の上限は、特に限定されず、例えば１００μｍ以下、９０μｍ以下又は８０μｍ以下などとし得る。
＜ワイヤの製造方法＞
本発明の半導体装置用Ａｇ合金ボンディングワイヤの製造方法の一例について説明する。
純度が３Ｎ～５Ｎ（９９．９～９９．９９９質量％）である原料Ａｇを用意する。そして第１元素の濃度（含有する場合、第２元素及びその他の元素の濃度も）が上記特定範囲となるように、原料Ａｇと、第１元素、第２元素及びその他の元素の原料とを出発原料として秤量した後、これを溶融混合することでＡｇ合金を得る。あるいは、第１元素、第２元素、その他の元素の原料としては、それら元素を含む母合金を用いてもよい。このＡｇ合金を連続鋳造により大径に加工し、次いで伸線加工により最終線径まで細線化する。
伸線加工は、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て実施することができる。必要に応じて、伸線加工に先立ち酸洗処理を行ってもよく、また、伸線加工の途中段階で熱処理を施してもよい。
伸線加工の後、最終熱処理を行う。最終熱処理の温度条件としては、例えば、送線速度一定で炉内温度のみを変更して熱処理したワイヤの破断伸びを確認し、該破断伸びが所定範囲となるように熱処理温度を決定すればよい。熱処理温度は、例えば、２００～７００℃の範囲としてよい。熱処理時間は、例えば、１０秒間以下（好ましくは５秒間以下、４秒間以下又は３秒間以下）に設定することが好適である。熱処理の雰囲気としては、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスや、フォーミングガス（５％Ｈ２－Ｎ２）等の水素含有不活性ガスを用いてよい。
本発明のワイヤは、半導体装置の製造において、半導体素子上の第１電極と、リードフレーム又は回路基板上の第２電極とを接続するために用いることができる。半導体素子上の第１電極との第１接続（１ｓｔ接合）はボール接合とし得、リードフレームや回路基板上の電極との第２接続（２ｎｄ接合）はウェッジ接合とし得る。ボール接合では、ワイヤ先端をアーク入熱で加熱溶融し、表面張力によりボール（ＦＡＢ）を形成した後に、加熱した半導体素子の電極上にこのボール部を超音波、圧力を加えることにより接合する。ウェッジ接合では、ボールを形成せずに、ワイヤ部を熱、超音波、圧力を加えることにより電極上に圧着接合する。第１元素を所定量含有するＡｇ合金からなる本発明のワイヤは、ボール接合においてボール変形の異方性を低減し、真円に近い圧着形状を実現できる。これにより、小ボール接合時であっても、隣接するボール同士の接触にともなう短絡を防止しつつ、接合に寄与する面積を最大限に確保できる。さらに第２元素を所定量含有する場合、本発明のワイヤは、第１元素を所定量含むことにより奏される斯かる効果と第２元素を含むことによる接合信頼性の向上効果とが相乗的に発現することにより、高密度実装において要求される接合信頼性を顕著に向上させることができる。したがって、本発明のワイヤは、半導体装置用として好適に使用することができ、高密度実装の半導体装置用として好適に使用することができる。
［半導体装置の製造方法］
本発明の半導体装置用Ａｇ合金ボンディングワイヤを用いて、半導体素子上の電極と、リードフレームや回路基板上の電極とを接続することによって、半導体装置を製造することができる。
一実施形態において、本発明の半導体装置の製造方法（以下、単に「本発明の方法」ともいう。）は、半導体素子上の第１電極と、リードフレーム又は回路基板上の第２電極とを、本発明のワイヤにより接続する工程を含む。第１電極と本発明のワイヤとの第１接続をボール接合により、また、第２電極と本発明のワイヤとの第２接続をウェッジ接合により実施することができる。
第１元素を所定量含有するＡｇ合金からなる本発明のワイヤを用いることにより、ボール接合においてボール変形の異方性を低減し、真円に近い圧着形状を実現できる。これにより、小ボール接合時であっても、隣接するボール同士の接触にともなう短絡を防止しつつ、接合に寄与する面積を最大限に確保できる。本発明のワイヤは、５０μｍ以下の狭ピッチ接続にも十分に適応でき、高密度実装用途におけるＡｇワイヤの適用促進に著しく寄与するものである。
［半導体装置］
本発明の半導体装置用Ａｇ合金ボンディングワイヤを用いて、半導体素子上の電極と、リードフレームや回路基板上の電極とを接続することによって、半導体装置を製造することができる。
一実施形態において、本発明の半導体装置は、回路基板、半導体素子、及び回路基板と半導体素子とを導通させるためのボンディングワイヤを含み、該ボンディングワイヤが本発明のワイヤであることを特徴とする。
本発明の半導体装置において、回路基板及び半導体素子は特に限定されず、半導体装置を構成するために使用し得る公知の回路基板及び半導体素子を用いてよい。あるいはまた、回路基板に代えてリードフレームを用いてもよい。例えば、特開２０２０－１５０１１６号公報や特開２００２－２４６５４２号公報に記載される半導体装置のように、リードフレームと、該リードフレームに実装された半導体素子とを含む半導体装置の構成としてよい。
半導体装置としては、電気製品（例えば、コンピューター、携帯電話、デジタルカメラ、テレビ、エアコン、太陽光発電システム等）及び乗物（例えば、自動二輪車、自動車、電車、船舶及び航空機等）等に供される各種半導体装置が挙げられ、中でも、小ボール接合時のボール接合部の圧着形状を厳しく制御することが要求される高密度実装の半導体装置が好適である。
以下、本発明について、実施例を示して具体的に説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施例に限定されるものではない。
（サンプル）
原材料となるＡｇは純度が９９．９ａｔ．％以上で、残部が不可避不純物から構成されるものを用いた。第１元素（Ｔｅ、Ｂｉ及びＳｂ）、第２元素（Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｎ及びＧａ）は、純度が９９．９ａｔ．％以上で残部が不可避不純物から構成されるものを用いた。
ボンディングワイヤに用いるＡｇ合金は、円柱型に加工したカーボンるつぼに原料を装填し、高周波炉を用いて、真空中もしくはＮ２、Ａｒガス等の不活性雰囲気で１０８０～１６００℃まで加熱して溶解させた後、連続鋳造にてφ４～６ｍｍのワイヤを製造した。
得られたＡｇ合金に対して、ダイスを用いて伸線加工等を行うことによって、φ３００～６００μｍのワイヤを作製した。その後、２００～７００℃の中間熱処理と伸線加工を繰返し行うことによって最終線径のφ２０μｍまで加工した。伸線には市販の潤滑液を用い、伸線時のワイヤ送り速度は２０～６００ｍ／分とした。中間熱処理はワイヤを連続的に掃引しながら、Ａｒガス雰囲気中で行った。中間熱処理時のワイヤの送り速度は２０～1００ｍ／分とした。
伸線加工後のワイヤは最終的に破断伸びが約９～２５％になるよう最終熱処理を実施した。最終熱処理は中間熱処理と同様の方法で行った。最終熱処理時のワイヤの送り速度は中間熱処理と同様に２０～１００ｍ／分とした。最終熱処理温度は２００～７００℃で熱処理時間は０．２～１．０秒とした。
ボンディングワイヤ中の第１元素、第２元素の濃度は、ボンディングワイヤを強酸で溶解した液をＩＣＰ発光分光分析装置、ＩＣＰ質量分析装置を利用して分析し、ボンディングワイヤ全体に含まれる元素の濃度として検出した。
（試験・評価方法）
以下、試験・評価方法について説明する。
［圧着形状］
ボール接合部の圧着形状（ボールのつぶれ形状）の評価は、Ｓｉ基板に厚さ１．０μｍのＡｌ膜を成膜した電極に、市販のワイヤボンダー（Ｋ＆Ｓ製 Ｉｃｏｎｎ Ｐｌｕｓ）を用いてボール接合を行い、直上から光学顕微鏡で観察した（評価数Ｎ＝１００）。なお、ボールはＮ２＋５％Ｈ２ガスを流量０．４～０．６Ｌ／ｍｉｎで流しながら形成し、ボール径はワイヤ線径に対して１．５～１．６倍の範囲とした。ボールのつぶれ形状の判定は、つぶれ形状が真円に近い場合に良好と判定し、楕円形や花弁状の形状であれば不良と判定した。そして、以下の基準に従って、評価した。
評価基準：
◎：不良なし
○：不良１～４箇所（実用上問題なし）
×：不良５箇所以上
［ＦＡＢ形状］
ＦＡＢ形状の評価は、リードフレームに、市販のワイヤボンダーを用いてＦＡＢを作製し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した（評価数Ｎ＝１００）。なお、ＦＡＢはＮ２＋５％Ｈ２ガスを流量０．４～０．６Ｌ／ｍｉｎで流しながら形成し、その径はワイヤ線径に対して１．５～１．６倍の範囲とした。ＦＡＢ形状の判定は、真球状のものを良好と判定し、偏芯、異形があれば不良と判定した。そして、以下の基準に従って、評価した。
評価基準：
◎：不良５箇所以下
○：不良６～１０箇所（実用上問題なし）
×：不良１１箇所以上
［接合信頼性の評価］
接合信頼性評価用のサンプルは、一般的な金属フレーム上のＳｉ基板に厚さ１．０μｍのＡｌ膜を成膜した電極に、市販のワイヤボンダーを用いてボール接合を行い、市販のエポキシ樹脂によって封止して作製した。なお、ボールはＮ２＋５％Ｈ２ガスを流量０．４～０．６Ｌ／ｍｉｎで流しながら形成し、ボール径はワイヤ線径に対して１．５～１．６倍の範囲とした。
接合信頼性は、高温高湿試験（ｂＨＡＳＴ）により評価した。詳細には、作製した接合信頼性評価用のサンプルを、不飽和型プレッシャークッカー試験機を使用し、温度１３０℃、相対湿度８５％の高温高湿環境に暴露し、５Ｖのバイアスをかけた。ボール接合部の接合寿命は、４８時間毎にボール接合部のシェア試験を実施し、シェア強度の値が初期に得られたシェア強度の１／２となる時間とした。シェア試験は、酸処理によって樹脂を除去して、ボール接合部を露出させてから行った。
ＨＡＳＴ評価のシェア試験機はＤＡＧＥ社製の試験機を用いた。シェア強度の値は無作為に選択したボール接合部の１０箇所の測定値の平均値を用いた。そして、以下の基準に従って、評価した。
評価基準：
◎◎：接合寿命２８８時間以上
◎ ：接合寿命１４４時間以上２８８時間未満
○ ：接合寿命９６時間以上１４４時間未満
× ：接合寿命９６時間未満
［チップダメージ］
チップダメージの評価は、Ｓｉ基板に厚さ１．０μｍのＡｌ膜を成膜した電極に、市販のワイヤボンダーを用いてボール接合を行い、ワイヤ及びＡｌ電極を薬液にて溶解しＳｉ基板を露出し、ボール接合部直下のＳｉ基板を光学顕微鏡で観察することにより行った（評価数Ｎ＝５０）。そして、以下の基準に従って、評価した。
評価基準：
○：クラック及びボンディングの痕跡なし
△：クラックは無いもののボンディングの痕跡が確認される箇所あり（３箇所以下）
×：それ以外
［試験例１］第１元素の添加効果の検討
第１元素の添加の有無・添加量を変更した実施例及び比較例の評価結果を表１に示す。
Figure 0007629468000001
実施例１～９のＡｇ合金ボンディングワイヤは、第１元素の濃度が本発明範囲内にあり、ボールの圧着形状に優れることが確認された。
他方、比較例１～１０のＡｇ合金ボンディングワイヤは、第１元素の濃度が本発明範囲の下限あるいは上限を外れ、ボールの圧着形状が不良であった。
［試験例２］第２元素の添加効果の検討
第１元素の添加量と共に、第２元素の添加の有無・添加量を変更した実施例・比較例の評価結果を表２、表３に示す。
Figure 0007629468000002
Figure 0007629468000003
実施例１０～６０、６５～６７のＡｇ合金ボンディングワイヤは、第１元素の濃度が本発明範囲内にあると共に、第２元素の濃度が本発明の好適範囲内にあり、ボールの圧着形状と接合信頼性の双方に優れることが確認された。実施例６１～６４のＡｇ合金ボンディングワイヤもボールの圧着形状と接合信頼性の双方に優れるものの、第２元素の濃度が本発明の好適範囲の上限を外れ、他の実施例に比しチップダメージの結果がやや劣る傾向にあった。
他方、比較例１～１４のＡｇ合金ボンディングワイヤは、第１元素の濃度が本発明範囲を外れ、ボールの圧着形状が不良であることに加え、第２元素を含まない比較例１～６、１１～１４のワイヤは、接合信頼性も不良であった。

Claims (17)

  1. Ｔｅ、Ｂｉ及びＳｂからなる群から選択される１種以上の元素（以下、「第１元素」という。）、並びに、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｎ及びＧａからなる群から選択される１種以上の元素（以下、「第２元素」という。）を含有し、
    第２元素として、少なくともＧａを含有し、
    第２元素の総計濃度が０．０５～３ａｔ．％であり、
    以下の条件（１）～（３）の少なくとも一つを満たすＡｇ合金からなる、半導体装置用Ａｇ合金ボンディングワイヤ。
    （１）Ｔｅの濃度が５～５００ａｔ．ｐｐｍ
    （２）Ｂｉの濃度が５～５００ａｔ．ｐｐｍ
    （３）Ｓｂの濃度が５～１５００ａｔ．ｐｐｍ
  2. Ｔｅ、Ｂｉ及びＳｂからなる群から選択される１種以上の元素（以下、「第１元素」という。）、並びに、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｎ及びＧａからなる群から選択される１種以上の元素（以下、「第２元素」という。）を含有し、
    第２元素として、少なくともＩｎを含有し、
    第２元素の総計濃度が０．０５～３ａｔ．％であり、
    以下の条件（１）～（３）の少なくとも一つを満たすＡｇ合金からなり、Ａｇ以外の金属を主成分とする被覆を有していない半導体装置用Ａｇ合金ボンディングワイヤ。
    （１）Ｔｅの濃度が５～５００ａｔ．ｐｐｍ
    （２）Ｂｉの濃度が５～５００ａｔ．ｐｐｍ
    （３）Ｓｂの濃度が５～１５００ａｔ．ｐｐｍ
  3. Ｔｅ、Ｂｉ及びＳｂからなる群から選択される１種以上の元素（以下、「第１元素」という。）、並びに、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｎ及びＧａからなる群から選択される１種以上の元素（以下、「第２元素」という。）を含有し、
    第２元素の総計濃度が０．０５～３ａｔ．％であり、
    第２元素として、少なくともＰｔを０．１ａｔ．％以下の濃度で含有し、
    以下の条件（１）～（３）の少なくとも一つを満たすＡｇ合金からなる、半導体装置用Ａｇ合金ボンディングワイヤ。
    （１）Ｔｅの濃度が５～５００ａｔ．ｐｐｍ
    （２）Ｂｉの濃度が５～５００ａｔ．ｐｐｍ
    （３）Ｓｂの濃度が５～１５００ａｔ．ｐｐｍ
  4. Ｔｅ、Ｂｉ及びＳｂからなる群から選択される１種以上の元素（以下、「第１元素」という。）、並びに、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｎ及びＧａからなる群から選択される１種以上の元素（以下、「第２元素」という。）を含有し、
    第２元素の総計濃度が０．０５～３ａｔ．％であり、
    第２元素として、少なくともＰｔを０．１質量％未満の濃度で含有し、
    以下の条件（１）～（３）の少なくとも一つを満たすＡｇ合金からなる、半導体装置用Ａｇ合金ボンディングワイヤ。
    （１）Ｔｅの濃度が５～５００ａｔ．ｐｐｍ
    （２）Ｂｉの濃度が５～５００ａｔ．ｐｐｍ
    （３）Ｓｂの濃度が５～１５００ａｔ．ｐｐｍ
  5. Ｔｅ、Ｂｉ及びＳｂからなる群から選択される１種以上の元素（以下、「第１元素」という。）、並びに、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｎ及びＧａからなる群から選択される１種以上の元素（以下、「第２元素」という。）を含有し、
    第２元素の総計濃度が０．０５～１ａｔ．％であり、
    第１元素、第２元素及びＡｇのいずれにも該当しない元素の総計濃度が０ａｔ．％以上０．５ａｔ．％以下であり、
    Ｃａと希土類元素の総計濃度が０ａｔ．ｐｐｍ以上２０ａｔ．ｐｐｍ未満であり、
    以下の条件（１）～（３）の少なくとも一つを満たすＡｇ合金からなる、半導体装置用Ａｇ合金ボンディングワイヤ。
    （１）Ｔｅの濃度が５～５００ａｔ．ｐｐｍ
    （２）Ｂｉの濃度が５～５００ａｔ．ｐｐｍ
    （３）Ｓｂの濃度が５～１５００ａｔ．ｐｐｍ
  6. Ｔｅ、Ｂｉ及びＳｂからなる群から選択される１種以上の元素（以下、「第１元素」という。）、並びに、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｎ及びＧａからなる群から選択される１種以上の元素（以下、「第２元素」という。）を含有し、
    第１元素を２種以上含有し、
    第２元素の総計濃度が０．０５～３ａｔ．％であり、
    以下の条件（１）～（３）の少なくとも一つを満たすＡｇ合金からなる、半導体装置用Ａｇ合金ボンディングワイヤ。
    （１）Ｔｅの濃度が５～５００ａｔ．ｐｐｍ
    （２）Ｂｉの濃度が５～５００ａｔ．ｐｐｍ
    （３）Ｓｂの濃度が５～１５００ａｔ．ｐｐｍ
  7. Ｔｅ、Ｂｉ及びＳｂからなる群から選択される１種以上の元素（以下、「第１元素」という。）、並びに、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｎ及びＧａからなる群から選択される１種以上の元素（以下、「第２元素」という。）を含有し、
    第２元素の総計濃度が０．０５～３ａｔ．％であり、
    第２元素のうち、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｎ及びＧａの何れか１種の元素のみを実質的に含有し、
    第１元素、第２元素及びＡｇのいずれにも該当しない元素の総計濃度が０ａｔ．％以上０．５ａｔ．％以下であり、
    Ｃａと希土類元素の総計濃度が０ａｔ．ｐｐｍ以上２０ａｔ．ｐｐｍ未満であり、
    以下の条件（１）～（３）の少なくとも一つを満たすＡｇ合金からなり、Ａｇ以外の金属を主成分とする被覆を有していない半導体装置用Ａｇ合金ボンディングワイヤ。
    （１）Ｔｅの濃度が５～５００ａｔ．ｐｐｍ
    （２）Ｂｉの濃度が５～５００ａｔ．ｐｐｍ
    （３）Ｓｂの濃度が５～１５００ａｔ．ｐｐｍ
  8. Ｐｔの濃度が０．０６ａｔ．％以下である、請求項１～７のいずれか１項に記載のＡｇ合金ボンディングワイヤ。
  9. Ｐｔを含有しない、請求項１、２、５～７のいずれか１項に記載のＡｇ合金ボンディングワイヤ。
  10. Ｃａと希土類元素の総計濃度が０質量ｐｐｍ以上２０質量ｐｐｍ未満である、請求項１～９のいずれか１項に記載のＡｇ合金ボンディングワイヤ。
  11. Ｃａと希土類元素の総計濃度が０ａｔ．ｐｐｍ以上１２ａｔ．ｐｐｍ未満である、請求項１～１０のいずれか１項に記載のＡｇ合金ボンディングワイヤ。
  12. 条件（１）～（３）の少なくとも二つを満たす、請求項１～１１のいずれか１項に記載のＡｇ合金ボンディングワイヤ。
  13. 第１元素、第２元素及びＡｇのいずれにも該当しない元素の総計濃度が０．１ａｔ．％以下である、請求項１～１２のいずれか１項に記載のＡｇ合金ボンディングワイヤ。
  14. Ａｇ合金の残部が、Ａｇ及び不可避不純物からなる、請求項１～１３の何れか１項に記載のＡｇ合金ボンディングワイヤ。
  15. 条件（３）について、Ｓｂの濃度が９００～１５００ａｔ．ｐｐｍである、請求項１～１４の何れか１項に記載のＡｇ合金ボンディングワイヤ。
  16. 各元素の濃度が、ＩＣＰ発光分光分析又はＩＣＰ質量分析により測定した濃度である、請求項１～１５の何れか１項に記載のＡｇ合金ボンディングワイヤ。
  17. 請求項１～１６の何れか１項に記載のＡｇ合金ボンディングワイヤを含む半導体装置。
JP2022557326A 2020-10-20 2021-09-24 半導体装置用Ａｇ合金ボンディングワイヤ Active JP7629468B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020175760 2020-10-20
JP2020175760 2020-10-20
PCT/JP2021/035095 WO2022085365A1 (ja) 2020-10-20 2021-09-24 半導体装置用Ａｇ合金ボンディングワイヤ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2022085365A1 JPWO2022085365A1 (ja) 2022-04-28
JP7629468B2 true JP7629468B2 (ja) 2025-02-13

Family

ID=81289858

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022557326A Active JP7629468B2 (ja) 2020-10-20 2021-09-24 半導体装置用Ａｇ合金ボンディングワイヤ

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20230402422A1 (ja)
EP (1) EP4234734A4 (ja)
JP (1) JP7629468B2 (ja)
KR (1) KR20230069202A (ja)
CN (1) CN116324000B (ja)
TW (1) TW202234482A (ja)
WO (1) WO2022085365A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2025092438A (ja) * 2023-12-08 2025-06-19 中国机械総院集団鄭州机械研究所有限公司 銀合金ボンディングワイヤー、その調製方法および使用

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012049198A (ja) 2010-08-24 2012-03-08 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 銀ボンディングワイヤ
JP2014201797A (ja) 2013-04-05 2014-10-27 田中電子工業株式会社 高速信号線用ボンディングワイヤ
JP2014222725A (ja) 2013-05-14 2014-11-27 田中電子工業株式会社 高速信号用ボンディングワイヤ
WO2016006326A1 (ja) 2014-07-10 2016-01-14 新日鉄住金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
JP2016025114A (ja) 2014-07-16 2016-02-08 タツタ電線株式会社 ボンディング用ワイヤ
JP2019186248A (ja) 2018-04-02 2019-10-24 田中電子工業株式会社 ボールボンディング用貴金属被覆銀ワイヤおよびその製造方法、ならびにボールボンディング用貴金属被覆銀ワイヤを使用した半導体装置およびその製造方法
WO2020208839A1 (ja) 2019-04-12 2020-10-15 田中電子工業株式会社 金被覆銀ボンディングワイヤとその製造方法、及び半導体装置とその製造方法
WO2021065036A1 (ja) 2019-10-01 2021-04-08 田中電子工業株式会社 ワイヤ接合構造とそれに用いられるボンディングワイヤ及び半導体装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60162741A (ja) * 1984-01-31 1985-08-24 Sumitomo Metal Mining Co Ltd ボンデイングワイヤ−
JPS6417436A (en) * 1987-07-10 1989-01-20 Kobe Steel Ltd Composite bonding wire
JPH01110741A (ja) * 1987-07-10 1989-04-27 Kobe Steel Ltd 複合ボンディングワイヤ
JP3483736B2 (ja) * 1997-07-23 2004-01-06 昭和電線電纜株式会社 銀合金の製造方法
JPH11288962A (ja) 1998-04-01 1999-10-19 Sumitomo Metal Mining Co Ltd ボンディングワイヤ
JP2001176912A (ja) * 1999-12-16 2001-06-29 Noge Denki Kogyo:Kk 金被覆した銀線ボンディングワイヤ
JP2002246542A (ja) 2001-02-15 2002-08-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd パワーモジュール及びその製造方法
JP4771562B1 (ja) 2011-02-10 2011-09-14 田中電子工業株式会社 Ａｇ−Ａｕ−Ｐｄ三元合金系ボンディングワイヤ
TWI536396B (zh) * 2013-02-07 2016-06-01 光洋應用材料科技股份有限公司 Silver alloy soldered wire for semiconductor packages
JP6516465B2 (ja) * 2014-12-17 2019-05-22 日鉄ケミカル＆マテリアル株式会社 半導体装置用ボンディングワイヤ
WO2016189752A1 (ja) * 2015-05-26 2016-12-01 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
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
JP2020150116A (ja) 2019-03-13 2020-09-17 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012049198A (ja) 2010-08-24 2012-03-08 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 銀ボンディングワイヤ
JP2014201797A (ja) 2013-04-05 2014-10-27 田中電子工業株式会社 高速信号線用ボンディングワイヤ
JP2014222725A (ja) 2013-05-14 2014-11-27 田中電子工業株式会社 高速信号用ボンディングワイヤ
WO2016006326A1 (ja) 2014-07-10 2016-01-14 新日鉄住金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
JP2016025114A (ja) 2014-07-16 2016-02-08 タツタ電線株式会社 ボンディング用ワイヤ
JP2019186248A (ja) 2018-04-02 2019-10-24 田中電子工業株式会社 ボールボンディング用貴金属被覆銀ワイヤおよびその製造方法、ならびにボールボンディング用貴金属被覆銀ワイヤを使用した半導体装置およびその製造方法
WO2020208839A1 (ja) 2019-04-12 2020-10-15 田中電子工業株式会社 金被覆銀ボンディングワイヤとその製造方法、及び半導体装置とその製造方法
WO2021065036A1 (ja) 2019-10-01 2021-04-08 田中電子工業株式会社 ワイヤ接合構造とそれに用いられるボンディングワイヤ及び半導体装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2025092438A (ja) * 2023-12-08 2025-06-19 中国机械総院集団鄭州机械研究所有限公司 銀合金ボンディングワイヤー、その調製方法および使用
JP7774698B2 (ja) 2023-12-08 2025-11-21 中国机械総院集団鄭州机械研究所有限公司 銀合金ボンディングワイヤー、その調製方法および使用

Also Published As

Publication number Publication date
TW202234482A (zh) 2022-09-01
CN116324000A (zh) 2023-06-23
CN116324000B (zh) 2025-10-14
WO2022085365A1 (ja) 2022-04-28
EP4234734A1 (en) 2023-08-30
KR20230069202A (ko) 2023-05-18
US20230402422A1 (en) 2023-12-14
JPWO2022085365A1 (ja) 2022-04-28
EP4234734A4 (en) 2025-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5116101B2 (ja) 半導体実装用ボンディングワイヤ及びその製造方法
CN107004613B (zh) 半导体装置用接合线
JP7157280B1 (ja) 半導体装置用ボンディングワイヤ
CN111886685B (zh) 半导体装置用Cu合金接合线
JP7629468B2 (ja) 半導体装置用Ａｇ合金ボンディングワイヤ
JP7693653B2 (ja) 半導体装置用Ａｇ合金ボンディングワイヤ及び半導体装置
JP2018190995A (ja) 半導体装置用ボンディングワイヤ
JP7494400B1 (ja) ボンディングワイヤ
WO2022270050A1 (ja) 半導体装置用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
JP7783885B2 (ja) 半導体装置用ボンディングワイヤ
JP7783888B2 (ja) 半導体装置用ボンディングワイヤ
EP4361298A1 (en) Bonding wire for semiconductor device
EP4361301A1 (en) Bonding wire for semiconductor device
TWI872591B (zh) 接合線
JP7783887B2 (ja) 半導体装置用ボンディングワイヤ
EP4361300A1 (en) Semiconductor device bonding wire
WO2021166081A1 (ja) 半導体装置用Ｃｕ合金ボンディングワイヤ

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230104

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240326

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240527

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240827

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20241025

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: 20250114

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250131

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7629468

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150