JPH01255233A - 複合ボンディングワイヤ - Google Patents
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- 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
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- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
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-
- H—ELECTRICITY
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-
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-
- H—ELECTRICITY
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-
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-
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- H01L2924/01079—Gold [Au]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、ボンティングワイヤ芯材の外面に特定の金属
層を二重に形成することによって、優れた耐食性及び接
合性を発揮することができる複合ボンディングワイヤに
関するものである。
層を二重に形成することによって、優れた耐食性及び接
合性を発揮することができる複合ボンディングワイヤに
関するものである。
[従来の技術]
トランジスタ、IC或はLSI等の半導体装置において
は、半導体素子と外部端子を接続する手段としてボンデ
ィングワイヤ(以下単にワイヤということがある)が使
用されている。
は、半導体素子と外部端子を接続する手段としてボンデ
ィングワイヤ(以下単にワイヤということがある)が使
用されている。
例えばIC等のモールド型半導体装置の製作に当っては
、まず、基板上に半導体素子を取り付け、該半導体素子
上のチップ電極のAI蒸着パッドと、外部リードに連ら
なるリードフレームを、ワイヤで接続した後基板とリー
ドフレーム先端部をモールド成形して形成される。
、まず、基板上に半導体素子を取り付け、該半導体素子
上のチップ電極のAI蒸着パッドと、外部リードに連ら
なるリードフレームを、ワイヤで接続した後基板とリー
ドフレーム先端部をモールド成形して形成される。
この場合、製品コストを抑制することが大切な課題とな
っており、モールド成形については樹脂モールドが汎用
され、又ワイヤとしてはAI。
っており、モールド成形については樹脂モールドが汎用
され、又ワイヤとしてはAI。
A1合金、Cu或はCu合金等のワイヤが汎用されてい
た。しかしながらこの様な樹脂モールド型装置において
は、樹脂自体或は樹脂と基板との界面から水分が浸入す
る。この為耐食性が必ずしも十分でない上記の様なワイ
ヤは簡単に腐食されることがあり、断線を招くおそれが
あった[後述する実験(a)(第1図参照)コ、これを
防止するには、耐食性が優れているAu又はAu合金ワ
イヤを用いればよいのであるが、Auは高価でありしか
も価格の変動が激しい為、半導体製品の価格が高く且つ
一定しないという問題があった。この為AI或はCu材
を芯材として使用することによりコストの低減をはかり
、且つその表面にAu等の貴金属層を形成することによ
って外部からの腐食を防止する提案もなされている[特
開昭61−285743]。
た。しかしながらこの様な樹脂モールド型装置において
は、樹脂自体或は樹脂と基板との界面から水分が浸入す
る。この為耐食性が必ずしも十分でない上記の様なワイ
ヤは簡単に腐食されることがあり、断線を招くおそれが
あった[後述する実験(a)(第1図参照)コ、これを
防止するには、耐食性が優れているAu又はAu合金ワ
イヤを用いればよいのであるが、Auは高価でありしか
も価格の変動が激しい為、半導体製品の価格が高く且つ
一定しないという問題があった。この為AI或はCu材
を芯材として使用することによりコストの低減をはかり
、且つその表面にAu等の貴金属層を形成することによ
って外部からの腐食を防止する提案もなされている[特
開昭61−285743]。
[発明が解決しようとする課題]
しかしながらこの様なワイヤであっても、チップ電極の
AI蒸着パッドとの確実な接合を行なうことに関しては
次の様な問題点がある。
AI蒸着パッドとの確実な接合を行なうことに関しては
次の様な問題点がある。
(イ)貴金属層材料としてAu又はptを用いる場合は
、後述する実験例(第3図)において示す様に、Au或
はptと、AI蒸着パッドの接合強度が必ずしも十分で
なく、またAuとA1は金属間化合物を生成して脆化す
るおそれがある。この為高度の信頼性が要求される半導
体デバイスには使用できない。
、後述する実験例(第3図)において示す様に、Au或
はptと、AI蒸着パッドの接合強度が必ずしも十分で
なく、またAuとA1は金属間化合物を生成して脆化す
るおそれがある。この為高度の信頼性が要求される半導
体デバイスには使用できない。
(ロ)貴金属層材としてAg或はPdを用いる場合は、
モールド樹脂を通して水分が混入する。この為、後述す
る実験例(第2表)で示す様にエレクトロマイグレーシ
ョンが起こり、半導体装置にとって致命的な回路の短絡
を招く。
モールド樹脂を通して水分が混入する。この為、後述す
る実験例(第2表)で示す様にエレクトロマイグレーシ
ョンが起こり、半導体装置にとって致命的な回路の短絡
を招く。
以上の様な理由からAIやCu等のワイヤ表面を貴金属
でめっきするだけでは半導体ワイヤとして使えない。
でめっきするだけでは半導体ワイヤとして使えない。
本発明はこの様な事情に鑑みてなされたものであって、
芯材外面に貴金属めっき層を形成し、更にその外面に金
属層を形成して三重クラッドの複合ワイヤとすることに
よって、上記した従来技術の問題点をことごとく解消し
、ワイヤの耐食性を向上すると共にワイヤとA1蒸着パ
ッドの接合性を極めて優れたものとして、半導体装置に
優れた信頼性を与えることができる様なワイヤを提供し
ようとするものである。
芯材外面に貴金属めっき層を形成し、更にその外面に金
属層を形成して三重クラッドの複合ワイヤとすることに
よって、上記した従来技術の問題点をことごとく解消し
、ワイヤの耐食性を向上すると共にワイヤとA1蒸着パ
ッドの接合性を極めて優れたものとして、半導体装置に
優れた信頼性を与えることができる様なワイヤを提供し
ようとするものである。
し課題を解決する為の手段]
本発明は半導体素子と外部端子を接続するボンディング
ワイヤにおいて、導電仏性芯材の外面に貴金属層が形成
されており、更に該貴金属層の外面にはAI、A1合金
、Cu、Cu合金よりなる群から選ばれた金属層が形成
されていることを要旨とするものである。
ワイヤにおいて、導電仏性芯材の外面に貴金属層が形成
されており、更に該貴金属層の外面にはAI、A1合金
、Cu、Cu合金よりなる群から選ばれた金属層が形成
されていることを要旨とするものである。
[作用及び実施例]
要するに本発明は、ワイヤの材料コストを抑制する目的
でワイヤ芯材に安価な金属材を使用し、その表面に貴金
属をめっきして耐食性を具有せしめると共に、該貴金属
めっき層表面に更にAI。
でワイヤ芯材に安価な金属材を使用し、その表面に貴金
属をめっきして耐食性を具有せしめると共に、該貴金属
めっき層表面に更にAI。
A1合金、Cu或はCu合金何れかよりなる金属層を形
成することによって、ワイヤと半導体素子及び外部端子
の良好な接合性を確保したものである。本発明のワイヤ
芯材は、ワイヤの材料コストを抑制する目的でとして高
価なAuに代替して使用されるものである。従って電気
伝導性が良好な金属であって安価に得られるものであれ
ば、特に種類は限定されず、AI、A1合金、Cu或は
Cu合金等が例示される。
成することによって、ワイヤと半導体素子及び外部端子
の良好な接合性を確保したものである。本発明のワイヤ
芯材は、ワイヤの材料コストを抑制する目的でとして高
価なAuに代替して使用されるものである。従って電気
伝導性が良好な金属であって安価に得られるものであれ
ば、特に種類は限定されず、AI、A1合金、Cu或は
Cu合金等が例示される。
次に本発明の貴金属層は芯材の腐食防止を目的とするも
のであってAu、Ag、Pd、或はptの単一金属或は
合金層が例示される。また単層および複層の如何を問わ
ない。尚後述する実験例(第2図)に示す様に貴金属層
の耐食性を十分なものとするには、貴金属層の不純物量
をt oo。
のであってAu、Ag、Pd、或はptの単一金属或は
合金層が例示される。また単層および複層の如何を問わ
ない。尚後述する実験例(第2図)に示す様に貴金属層
の耐食性を十分なものとするには、貴金属層の不純物量
をt oo。
ppm以下とすることが望ましい。
この様に芯材外面に貴金属層を形成すれば、貴金属層外
面に形成された外皮層が一部腐食しても、貴金属層の存
在によって、ワイヤ内部に対してそれ以上の腐食が進行
することは防止される。
面に形成された外皮層が一部腐食しても、貴金属層の存
在によって、ワイヤ内部に対してそれ以上の腐食が進行
することは防止される。
その結果、ワイヤの耐食性は長期間に亘って十分に保持
される。尚貴金属層の形成方法としては、めっき等の適
宜手段によればよい。
される。尚貴金属層の形成方法としては、めっき等の適
宜手段によればよい。
本発明においては、貴金属層の外面に更にAl、A1合
金、Cu、Cu合金のいずれかの金属層よりなる外皮層
が形成される。これらの金属はAI蒸着パッドとの接合
性が優れているから、芯材周囲に貴金属層を形成しただ
けのワイヤに比べてワイヤとチップ電極の接合性は潰れ
たものとなる。
金、Cu、Cu合金のいずれかの金属層よりなる外皮層
が形成される。これらの金属はAI蒸着パッドとの接合
性が優れているから、芯材周囲に貴金属層を形成しただ
けのワイヤに比べてワイヤとチップ電極の接合性は潰れ
たものとなる。
この様な本発明の特性を示すため以下の実験(a)〜(
d)を行なった。
d)を行なった。
(a)耐食性評価実験
本発明のワイヤの耐食性を調べることを目的として、耐
湿信頼性試験としては最も一般的なプレッシャークツカ
ーテスト(PCT)を行なフた。即ちワイヤを樹脂モー
ルドで固め、一定期間保持した後、樹脂を除去しワイヤ
強度の変化を測定した。
湿信頼性試験としては最も一般的なプレッシャークツカ
ーテスト(PCT)を行なフた。即ちワイヤを樹脂モー
ルドで固め、一定期間保持した後、樹脂を除去しワイヤ
強度の変化を測定した。
本発明に係る実施例として、99.9重量%Cu[以下
3 n (three n1ne) Cuということが
ある]を芯材に使用し、99.99重量%Au[以下4
n(four nfne) A uということがある]
を貴金属層材として使用し、又99.99 重量%Cu
[以下4n(four n1ne) Cuということが
ある]を外皮材として使用した。尚比較材としてAu、
4nA1゜3 nCu及び4nA1+1瓜量%Siをそ
れぞれ素材とするワイヤも用意した。ワイヤの線径いず
れも30μmφとした。
3 n (three n1ne) Cuということが
ある]を芯材に使用し、99.99重量%Au[以下4
n(four nfne) A uということがある]
を貴金属層材として使用し、又99.99 重量%Cu
[以下4n(four n1ne) Cuということが
ある]を外皮材として使用した。尚比較材としてAu、
4nA1゜3 nCu及び4nA1+1瓜量%Siをそ
れぞれ素材とするワイヤも用意した。ワイヤの線径いず
れも30μmφとした。
測定結果を第1図に示す。
第1図においてPCTを行なったときの強度が経時的影
響を殆んど受けなくなる300時間経過後のワイヤ表面
を観察した。
響を殆んど受けなくなる300時間経過後のワイヤ表面
を観察した。
その結果、本発明例については外皮層のA1層には腐食
がみられたが、Au中間層の介在により腐食はそれ以上
進行せず、Auワイヤに比べても強度が大きく劣化する
ことはなかった。
がみられたが、Au中間層の介在により腐食はそれ以上
進行せず、Auワイヤに比べても強度が大きく劣化する
ことはなかった。
これに対して、4nA1,3nCu及び4nAl+1重
量%Stよりなるワイヤは、PCTにおいて強度比が経
時的に劣化し、腐食が経時的に進行することがわかった
。
量%Stよりなるワイヤは、PCTにおいて強度比が経
時的に劣化し、腐食が経時的に進行することがわかった
。
尚上記実施例において貴金属材としてAuを使用する代
りにPt、Ag、Pdをそれぞれ使用した場合について
も同様の実験をし、更にこれらの実施例において外皮材
として4nA1を使用する代りにCuを使用した場合に
ついても同様の実験を行なった。その結果、前記実施例
の場合と同様に、外皮層は腐食し始めているものの、貴
金属層の存在により、それ以上の腐食は抑制されること
がわかった(図示せず)。
りにPt、Ag、Pdをそれぞれ使用した場合について
も同様の実験をし、更にこれらの実施例において外皮材
として4nA1を使用する代りにCuを使用した場合に
ついても同様の実験を行なった。その結果、前記実施例
の場合と同様に、外皮層は腐食し始めているものの、貴
金属層の存在により、それ以上の腐食は抑制されること
がわかった(図示せず)。
(b)貴金属層の耐食評価実験
この様に中間層としての貴金属層の存在が耐食性を向上
させることがわかったので、次に貴金属層の不純物含有
量とワイヤの耐食性の関係を調べる実験を行なフた。
させることがわかったので、次に貴金属層の不純物含有
量とワイヤの耐食性の関係を調べる実験を行なフた。
3 nCu芯材の外表面に第1表の各組成よりなる貴金
属めっき層をそれぞれ形成し外径;30μmφとした1
0f!の試料を用意し、これらについて500時間のP
CTを行ないPCT前後の強度比を調べた。
属めっき層をそれぞれ形成し外径;30μmφとした1
0f!の試料を用意し、これらについて500時間のP
CTを行ないPCT前後の強度比を調べた。
第 1 表
結果を第2図に示す(図中グラフの番号は第1表におけ
る試料番号と対応する)。
る試料番号と対応する)。
第2図の結果から明らかな様に、不純物含有量が110
00pp未満であるNo、1.3,5.7及び9は、い
ずれもPCTによる強度の低下は全くみられず、耐食性
が良好であることがわがフな。
00pp未満であるNo、1.3,5.7及び9は、い
ずれもPCTによる強度の低下は全くみられず、耐食性
が良好であることがわがフな。
一方不純物含有量が11000ppを超えるNo、2.
4,6.8及び10はPCTにおいて強度が経時的に低
下することがわかった。
4,6.8及び10はPCTにおいて強度が経時的に低
下することがわかった。
(c)AI蒸着パッドの接合性試験
更にワイヤとAI蒸着パッドとの接合性を調べることを
目的として、第2表左欄に示すワイヤをAI蒸着パッド
にウェッジボンディングした場合の圧着率を測定した。
目的として、第2表左欄に示すワイヤをAI蒸着パッド
にウェッジボンディングした場合の圧着率を測定した。
圧着率は100回ボンディングした場合の圧着回数とし
て示す。
て示す。
第 2 表
結果を第3図にグラフで示す。
グラフより明らかな様に、(A)及び(C)のワイヤは
貴金属層としてAu及びptを使用し、しかもその外面
に更に外皮層を設けたものではないので圧着率が50%
未満であって著しく劣った。
貴金属層としてAu及びptを使用し、しかもその外面
に更に外皮層を設けたものではないので圧着率が50%
未満であって著しく劣った。
これに対して(B) 、 (D)及び(E)〜(L)の
ワイヤは、貴金属層としてAg、Pdを使用するか、或
は貴金属層としてAu及びptを使用したものでも外皮
層に更にA1層又はCu層を設けてAI蒸着パッドの接
合性の改善をはかった為に、ワイヤとAI蒸着パッドと
の接合性は何れも極めて良好であった。
ワイヤは、貴金属層としてAg、Pdを使用するか、或
は貴金属層としてAu及びptを使用したものでも外皮
層に更にA1層又はCu層を設けてAI蒸着パッドの接
合性の改善をはかった為に、ワイヤとAI蒸着パッドと
の接合性は何れも極めて良好であった。
(d)エレクトロマイグレーション試験第2表左欄のワ
イヤに、10分間X5Vの条件で電圧をかけてエレクト
ロマイグレーションの有無を調べた。
イヤに、10分間X5Vの条件で電圧をかけてエレクト
ロマイグレーションの有無を調べた。
結果を第2表右欄に示す。
第2表右欄より明らかな様に、芯材表面にA3成はPd
よりなる貴金属層を形成しただけの(B)及び(D)は
、エレクトロマイグレーションを起した。しかしその他
のワイヤは、貴金属層としてAg、Pdのいずれも使用
しないか、或は使用した場合であフても貴金属層の外面
に更にAI若しくはCu層を形成した為ワイヤとAI蒸
着パッドを接合した場合のAg或はPdの影響が抑制さ
れエレクトロマイグレーションを生じなかった。
よりなる貴金属層を形成しただけの(B)及び(D)は
、エレクトロマイグレーションを起した。しかしその他
のワイヤは、貴金属層としてAg、Pdのいずれも使用
しないか、或は使用した場合であフても貴金属層の外面
に更にAI若しくはCu層を形成した為ワイヤとAI蒸
着パッドを接合した場合のAg或はPdの影響が抑制さ
れエレクトロマイグレーションを生じなかった。
上記(C)及び(d)の試験結果から明らかな様に、比
較例の(A)〜(DJはAI蒸着パッドの接合性或はエ
レクトロマイグレーションの何れかに問題を生じたが、
本発明の実施例(E)〜(L)は上記(C)及び(d)
の何れの試験においても優れた結果が得られた。
較例の(A)〜(DJはAI蒸着パッドの接合性或はエ
レクトロマイグレーションの何れかに問題を生じたが、
本発明の実施例(E)〜(L)は上記(C)及び(d)
の何れの試験においても優れた結果が得られた。
[発明の効果]
本発明は以上の様に、芯材外面に形成された貴金属層の
外面に更にAI又はCu或はこれらの合金よりなる外皮
層を形成した三重クラッド複合ワイヤとしたので、ワイ
ヤの耐食性及びワイヤとA1蒸着パッドの接合性が極め
て優れており、半導体装置の信頼性が非常に良好なもの
となる複合ボンディングワイヤを提供することができる
。
外面に更にAI又はCu或はこれらの合金よりなる外皮
層を形成した三重クラッド複合ワイヤとしたので、ワイ
ヤの耐食性及びワイヤとA1蒸着パッドの接合性が極め
て優れており、半導体装置の信頼性が非常に良好なもの
となる複合ボンディングワイヤを提供することができる
。
第1図及び第2図は、本発明例及び比較例についてプレ
ッシャークツカーテストを行なった場合の強度の経時的
変化を示すグラフ、第3図は、本発明例及び比較例にお
けるワイヤとAI蒸着パッドの接合性を示すグラフであ
る。 第1図 PCT時間 [hrl 第2図 PCT時間 Hurl 第3図 試料記号
ッシャークツカーテストを行なった場合の強度の経時的
変化を示すグラフ、第3図は、本発明例及び比較例にお
けるワイヤとAI蒸着パッドの接合性を示すグラフであ
る。 第1図 PCT時間 [hrl 第2図 PCT時間 Hurl 第3図 試料記号
Claims (1)
- 半導体素子と外部端子を接続するボンディングワイヤ
において、導電性芯材の外面に貴金属層が形成されてお
り、更に該貴金属層の外面にAl、Al合金、Cu、C
u合金よりなる群から選ばれた金属層が形成されている
ことを特徴とする複合ボンディングワイヤ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63083584A JPH01255233A (ja) | 1988-04-05 | 1988-04-05 | 複合ボンディングワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63083584A JPH01255233A (ja) | 1988-04-05 | 1988-04-05 | 複合ボンディングワイヤ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01255233A true JPH01255233A (ja) | 1989-10-12 |
Family
ID=13806546
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63083584A Pending JPH01255233A (ja) | 1988-04-05 | 1988-04-05 | 複合ボンディングワイヤ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01255233A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000015429A1 (en) * | 1998-09-16 | 2000-03-23 | Kulicke & Soffa Investments, Inc. | Composite wire with noble metal cladding |
JP2014082369A (ja) * | 2012-10-17 | 2014-05-08 | Nippon Micrometal Corp | ボンディングワイヤ |
JP2014082368A (ja) * | 2012-10-17 | 2014-05-08 | Nippon Micrometal Corp | ボンディングワイヤ |
-
1988
- 1988-04-05 JP JP63083584A patent/JPH01255233A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000015429A1 (en) * | 1998-09-16 | 2000-03-23 | Kulicke & Soffa Investments, Inc. | Composite wire with noble metal cladding |
US6610930B1 (en) | 1998-09-16 | 2003-08-26 | Kulicke & Soffa Investments, Inc. | Composite noble metal wire |
KR100706885B1 (ko) * | 1998-09-16 | 2007-04-11 | 쿨리케 앤드 소파 인더스트리즈, 인코포레이티드 | 귀금속이 피복된 복합 와이어, 와이어의 제조방법 및 이를 이용한 반도체 패키지 |
JP2014082369A (ja) * | 2012-10-17 | 2014-05-08 | Nippon Micrometal Corp | ボンディングワイヤ |
JP2014082368A (ja) * | 2012-10-17 | 2014-05-08 | Nippon Micrometal Corp | ボンディングワイヤ |
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