JPH0576181B2 - - Google Patents

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JPH0576181B2
JPH0576181B2 JP62306368A JP30636887A JPH0576181B2 JP H0576181 B2 JPH0576181 B2 JP H0576181B2 JP 62306368 A JP62306368 A JP 62306368A JP 30636887 A JP30636887 A JP 30636887A JP H0576181 B2 JPH0576181 B2 JP H0576181B2
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    • H01L2924/01327—Intermediate phases, i.e. intermetallics compounds

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 この発明は、すぐれた常温および高温強度、並
びにすぐれた耐熱性を有し、特に半導体装置の製
造に際して、半導体素子と外部リードとのボンデ
イング（結線）に用いた場合に、一段と高いルー
プ高さを保ち、その高さのバラツキも小さく、か
つ変形ループや、樹脂モールドの際のループ流れ
が小さく、さらに高温にさらされる環境下でも素
地中に分散する金属間化合物の成長が抑制され、
高い信頼性を確保することができるAu合金極細
線に関するものである。 〔従来の技術〕 一般に、半導体装置の組立てに際しては、 (a) まず、ボンデイングキヤピラリーを通して供
給されたAuまたはAu合金極細線の先端部を、
電気的に、あるいは水素炎などで加熱溶融して
ボールを形成し、 (b) このボールを150〜300℃の加熱状態におかれ
た半導体素子上の電極にキヤピラリーで押し付
けて接合（ボールボンド）し、 (c) ついでキヤピラリーをループを形成しながら
外部リード上に移動し、 (d) キヤピラリーを外部リード上に押し付けて、
ループの他端部をこれに接合（ウエツジボン
ド）し、 (d) 引続いて、極細線を挾んで上方に引張つて、
これを切断する、 以上(a)〜(e)の工程を一工程とし、これを繰り返
し行なうことによつて、半導体素子と外部リード
とをボンデイングすることが行なわれており、こ
れには手動式あるいは自動式ボンダーが用いられ
ている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 一方、最近の半導体技術の進展によつて、半導
体装置の高集積度化や組立ての高速化、さらに品
種形状の多様化や苛酷な条件下での使用を余儀な
くされる傾向にあり、これに伴つてボンデイング
の高速化や半導体装置の高密度化とともにパツケ
ージ形状の多様化が進行し、中には配線距離が従
来のものよりずつと長いデバイスや、極端に短か
いデバイスの組立てを高速でボンデイングする必
要が生ずるようになつてきたが、従来使用されて
いる各種の高純度Au極細線やAu合金極線では、
ループ高さに不足が生じたり、さらにループ高さ
のバラツキが大きいために不安定なループの形成
が避けられず、この結果半導体素子のエツジと接
触してエツジシヨートを起し易く、さらに半導体
装置が高温の苛酷な使用環境にさらされると、極
細線の例えばAlの電極材との接合界面において、
素子中に分散する金属間化合物が急速に成長する
ようになり、このような金属間化合物の粗大化は
信頼性を著しく低下させるなどループに関する深
刻な問題が新たに発生するようになつているのが
現状であり、したがつてループ高さが高く、その
高さのバラツキも小さく、かつ変形ループの形成
もなく、さらに樹脂モールドの際のループ流れが
小さく、加えて金属間化合物の成長が抑制され
て、信頼性を一段と増した半導体素子ボンデイン
グ用極細線の開発が強く望まれている。 〔問題点を解決するための手段〕 そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、ボンデイングの高速化、並びに半導体装置の
高密度および多様化に対応できる半導体素子ボン
デイング用極細線を開発すべく研究を行なつた結
果、半導体素子ボンデイング用極細線を、 La：0.2〜50ppm、 を含有し、 SiおよびAgのうちの１種または２種：１〜
100ppm、 を含有し、さらに、 Be、Ge、およびCaのうちの１種または２種以
上：１〜30ppm、 を含有し、残りがAuと不可避不純物からなる組
成を有するAu合金で構成すると、このAu合金
は、すぐれた常温および高温強度、並びにすぐれ
た耐熱性をもつ一方、ボンデイングに際しては、
高さが高く、しかも高さのバラツキが小さい安定
したループを形成することができ、さらにボンデ
イング工程の熱影響によるループ変形や、これに
続く樹脂モールドの熱影響によるループ流れの発
生を抑制することができるほか、高温使用環境下
においても金属間化合物の成長が著しく抑制され
るようになるという知見を得たのである。 この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、以下に成分組成を上記の通りに限定
した理由を説明する。 (a) La La成分には、極細線の常温および高温の強度、
さらに耐熱性を向上せしめ、熱影響によるループ
の変形や流れを防止する作用があるが、その含有
量が0.2ppm未満では、前記作用に所望の効果が
得られず、一方その含有量が50ppmを越えると、
所望の高いループ高さを確保することができなく
なることから、その含有量を0.2〜50ppm
（0.00002〜0.005重量％）と定めた。 (b) SiおよびびAg これらの成分には、Laとの共存において、極
細線の軟化温度を高め、もつてボンデイング時の
極細線自体の強度低下並びに変形ループの発生を
抑制する作用があるが、その含有量が1ppm未満
では前記作用に所望の効果が得られず、一方
100ppmを越えて含有させると、脆化して線引加
工性が低下するようになるばかりでなく、ボンデ
イング時の加熱温度で結晶粒界破断を起し易くな
ることから、その含有量を１〜100ppm（0.0001〜
0.01重量％）と定めた。 (c) Be、Ge、およびCa これらの成分には、LaおよびSi、Agとの共存
において、さらにループ高さを一段と高め、かつ
ループ高さのバラツキを小さくする作用があるほ
か、高温下における金属間化合物の成長を著しく
抑制する作用があるが、その含有量が1ppm未満
では前記作用に所望の効果が得られず、一方その
含有量が30ppmを越えると、脆化して線引加工性
などが低下するようになり、さらにボンデイング
時の加熱温度で結晶粒破断を起し易くなることか
ら、その含有量を１〜30ppm（0.0001〜0.003重量
％）と定めた。 〔実施例〕 つぎに、この発明のAu合金極細線を実施例に
より具体的に説明する。 通常の溶解法によりそれぞれ第１表に示される
成分組成をもつたAu合金溶湯を調製し、鋳造し
た後、公知の溝型圧延機を用いて圧延し、引続い
て線引加工を行なうことによつて、直径：0.025
mmを有する本発明Au合金極細線１〜12および比
較Au合金極細線１〜15をそれぞれ製造した。 なお、比較Au合金極細線１〜15は、いずれも
構成成分のうちのいずれかの成分を含有せず、加
えて比較Au合金極細線７にあつては、Ge、およ
びCaの含有量がこの発明の範囲から外れて高い
ものである。 ついで、この結果得られた各種の極細線につい
て、極細線がボンデイング時にさらされる条件に
相当する条件、すなわち温度：250℃に20秒間保
持した条件で高温引張試験を行ない、それぞれ破
断強度と伸びを測定した。 また、これらの極細線をボンデイングワイヤと
して用い、高速自動ボンダーにてボンデイングを
行ない、ループ高さ、ループ高さのバラツキ、ル
ープ変形の有無、および樹脂モールド後のループ
〔発明の効果〕
第１表に示される結果から、本発明Au合金極
細線１〜１２は、いずれも高い高温強度を有し、
ループ高さが高く、かつそのバラツキもきわめて
小さく、またループ変形の発生がなく、ループ流
れも著しく少なく、しかもループは金属間化合物
の成長が著しく抑制された状態で、きわめて高い
接合強度を示し、かつ高温に長時間加熱保持され
ても不良数の発生が皆無で信頼性の著しく高いも
のであるのに対して、比較Au合金極細線１〜１
５に見られるように、構成成分のすべてをこの発
明の範囲を満足した状態で含有しないと、上記特
性のすべてを満足して具備することができないこ
とが明らかである。 上述のように、この発明のAu合金極細線は、
すぐれた高温強度を有し、かつ常温強度および耐
熱性にもすぐれ、通常の半導体装置は勿論のこ
と、高密度にして多様な半導体装置の組立てに際
して、高速ボンデイングを採用した場合にも、高
さが高く、かつ高さのバラツキも著しく小さいル
ープを安定して形成することができ、さらにルー
プの変形がほとんどないので、タブシヨートやエ
ツジシヨートなどの不良発生が著しく抑制される
ほか、高温にさらされる使用環境下でも、特にル
ープの接合部における金属間化合物の粒成長が著
しく抑制されるので、ループが高抵抗を示した
り、断線したりすることがなくなり、信頼性の著
しく高いものとなるなど工業上有用な特性を有す
るのである。
【図面の簡単な説明】
第１図はボンデイング状態を示す正面図であ
る。 Ｓ……半導体素子、Ｌ……外部リード、Ｗ……
極細線。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ La：0.2〜50ppm， を含有し、 SiおよびAgのうちの１種または２種：１〜
    100ppm， を含有し、さらに、 Be，Ge，およびCaのうちの１種または２種以
    上：１〜30ppm， を含有し、残りがAuと不可避不純物からなる組
    成を有するAu合金からなることを特徴とする半
    導体素子ボンデイング用Au合金極細線。
JP62306368A 1987-12-03 1987-12-03 半導体素子ボンディング用Ａｕ合金極細線 Granted JPH01146336A (ja)

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