JPH06112251A - 半導体素子用ボンディング線 - Google Patents

半導体素子用ボンディング線

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JPH06112251A
JPH06112251A JP4262211A JP26221192A JPH06112251A JP H06112251 A JPH06112251 A JP H06112251A JP 4262211 A JP4262211 A JP 4262211A JP 26221192 A JP26221192 A JP 26221192A JP H06112251 A JPH06112251 A JP H06112251A
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JP
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added
wire
bonding
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strength
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Kazumitsu Itabashi
一光 板橋
Takeshi Kujiraoka
毅 鯨岡
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Tanaka Denshi Kogyo KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】Ｐｔ族元素の添加によりＡｕ線の強度向上を図
ると同時に、その添加量を適度な範囲として、高温放置
試験におけるＡ点剥がれの発生率を低下させる。 【構成】高純度Ａｕに、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｏ
ｓ，Ｒｕの中から１種又は２種以上を、総添加量0.1 〜
５wt％含有せしめると共に、Ｃａ，Ｂｅ，Ｇｅ，Ｓｉ，
Ｆｅ，Ｙ，希土類元素の中から１種又は２種以上を、総
添加量0.0001〜0.005 wt％含有せしめて溶解鋳造し、次
に溝ロール加工を施し、その途中で焼なまし処理を施し
た後に線引加工し、更に十分な応力除去を行って線径25
μｍの母線を成形した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子のチップ電
極と基板上の外部リードとを接続するために用いられる
半導体素子用ボンディングＡｕ線、特にワイヤボンディ
ング法及びバンプ接続法に好適なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、例えばキャピラリーの先端に
垂下せしめたＡｕ線の先端を電気トーチにより溶融させ
てボールを形成し、このボールをチップ上のＡｌ又はＡ
ｌ合金からなる電極に圧着・切断してバンプ電極を形成
するバンプ接続法や、前記ボールをチップ電極に圧着，
接合せしめた後、ループ状に外部リードまで導いて該外
部リードに圧着・切断することにより、チップ電極と外
部リードを接続させるワイヤボンディング法が知られて
いる。また、この種ボンディングに用いるに有用なＡｕ
線として、特公昭６２−２２４４８号に開示されるよう
な、所定範囲量のＰｔ族元素を添加してなるものがあ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら上記従来の
ボンディング線では、Ｐｔ族元素の０．１wt％以下の添
加によってＡｕ線における強度の向上は図れるものの、
チップ上のＡｌ電極とボールとの接合面（即ち、Ａ点）
におけるＡｕとＡｌの相互拡散が過剰になり、接合強度
の低下が生じる結果、ボンディング後の高温放置試験に
おけるＡ点剥がれの発生率が高くなるという不具合があ
った。
【０００４】本発明はこのような従来事情に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、Ｐｔ族元素
の添加によりＡｕ線の強度向上を図ると同時に、その含
有量を適度な範囲として、高温放置試験におけるＡ点剥
がれの発生率を低下させることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、本発明の半導体素子用ボンディング線は、高純度
Ａｕに、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｏｓ，Ｒｕの中から
１種又は２種以上を、総添加量０．１〜５wt％含有せし
めてなることを特徴とする。また、後述の理由から、前
記の配合に、Ｃａ，Ｂｅ，Ｇｅ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｙ，希土
類元素の中から１種又は２種以上を、総添加量０．００
０１〜０．００５wt％含有せしめることが有用である。
【０００６】
【作用】上記の構成によれば、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉ
ｒ，Ｏｓ，Ｒｕの添加によってＡｕ線の破断強度が向上
すると同時に、その添加総量を０．１〜５wt％の範囲内
とすることにより、ボールとチップ電極の下地金属層と
の接合面におけるＡｕとＡｌの相互拡散が適度になさ
れ、該接合面、即ち、Ａ点における接合強度が改善され
る。
【０００７】さらに、Ｃａ，Ｂｅ，Ｇｅ，Ｓｉ，Ｆｅ，
Ｙ，希土類元素を添加することで、Ａｕ線の破断強度，
Ａ点における接合強度の双方を、より向上し得る。
【０００８】しかし乍ら、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｏ
ｓ，Ｒｕの総添加量が０．１wt％未満では、上記接合面
（Ａ点）におけるＡｕとＡｌの相互拡散が過剰になり、
接合強度の低下が生じる。また、Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｏ
ｓ，ＲｕにおいてはＡｕに対する固溶限が小さいことか
ら、総添加量が５wt％を越えるとＡｕ合金が形成され
ず、ワイヤー加工が困難になる。
【０００９】さらに、Ｃａ，Ｂｅ，Ｇｅ，Ｓｉ，Ｆｅ，
Ｙ，希土類元素の総添加量が０．０００１wt％未満だと
満足な特性を得られず、また、これら添加元素の総添加
量が０．００５wt％を越えると、ボール形成時における
ボール形状が安定せず、ボールとチップ電極との接合強
度が低下してＡ点剥がれの発生率が高くなる。
【００１０】従って、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｏｓ，
Ｒｕの総添加量を０．１〜５wt％の範囲に、Ｃａ，Ｂ
ｅ，Ｇｅ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｙ，希土類元素の総添加量を
０．０００１〜０．００５wt％の範囲に、各々設定し
た。
【００１１】
【実施例】以下、具体的な実施例について説明する。
【００１２】高純度Ａｕ（９９．９９％以上）に、Ｐ
ｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｏｓ，Ｒｕ、Ｃａ，Ｂｅ，Ｇ
ｅ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｙの各添加元素を表１中に示す含有率
に基づき添加して溶解鋳造し、次に溝ロール加工を施
し、その途中で焼なまし処理を施した後に線引加工で線
径２５μｍの母線に成形し、更に十分な応力除去を行う
ことにより各試料とした。
【００１３】表１中の試料Ｎｏ．１〜４は高純度Ａｕに
Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｏｓ，Ｒｕ（以下、添加元素
Ｉという）の中から１種又は２種以上を添加した本発明
実施品、試料Ｎｏ．５〜８は前記の配合に加えてＣａ，
Ｂｅ，Ｇｅ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｙ（以下、添加元素IIとい
う）の中から１種又は２種以上を添加した本発明実施品
である。
【００１４】また、試料Ｎｏ．９は上記添加元素Ｉの中
からＰｔを選びその添加量を０．１wt％未満とした比較
品、試料Ｎｏ．１０は添加元素Ｉの中からＰｄを選びそ
の添加量を０．１wt％未満とすると共に、添加元素IIの
中からＣａを選び０．００１wt％添加せしめた比較品、
試料Ｎｏ．１１は添加元素Ｉの中からＰｔを選びその添
加量を５wt％以上とした比較品、試料Ｎｏ．１２は添加
元素Ｉの中からＰｄ，Ｐｔ，Ｒｈを選びその総添加量を
５wt％以上とした比較品、試料Ｎｏ．１３は添加元素Ｉ
の中からＰｄを選んで５wt％添加せしめると共に、添加
元素IIの中からＣａを選んでその添加量を０．００５wt
％以上とした比較品、試料Ｎｏ．１４は高純度Ａｕに何
も添加しない比較品である。
【００１５】尚、表１では希土類元素の代表としてＹの
データを示したが、これ以外の希土類元素はＹと同質性
のため省略した。
【００１６】上記のようにして作製した各試料を熱処理
により所定の伸び率に合わせた後、破断強度及びＡ点剥
がれ発生率を測定した。
【００１７】破断強度は、各試料を標点間距離１００ｍ
ｍにて引張速度１０ｍｍ／ｍｉｎで引張り試験を行った
時の破断荷重を測定した。
【００１８】Ａ点剥がれ発生率は、各試料をＡｌ薄膜
（０．８μｍ厚）のチップ電極上に所定条件にてボンデ
ィングした後、Ａｌが拡散し易い高温条件下で放置し
（２００℃×１０００時間）、その後にＣ点（ループ
部）を引張るプルテストを行って、ボンディングワイヤ
がチップとの接合面から剥がれた割合を計算した。これ
らの結果も表１中に示す。
【００１９】
【表１】
【００２０】試料Ｎｏ．１〜４の測定結果から、高純度
ＡｕにＰｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｏｓ，Ｒｕの中から１
種又は２種以上を、総添加量０．１〜５wt％の範囲内で
添加すれば、所定の破断強度が得られると同時に、ボー
ルとチップ電極の下地金属層との接合面（Ａ点）におい
て剥がれが発生せず、該接合面における接合強度が改善
されることが確認できた。
【００２１】また、試料Ｎｏ．５〜８の測定結果から、
０．１〜５wt％のＰｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｏｓ，Ｒｕ
の添加に加えて、Ｃａ，Ｂｅ，Ｇｅ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｙ，
希土類元素の中から１種又は２種以上を所定量添加すれ
ば、上記破断強度をより向上し得ることが確認できた。
【００２２】さらに、試料Ｎｏ．９，１０，１４の測定
結果から、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｏｓ，Ｒｕの添加
が０．１wt％未満では所定の破断強度が得られないと共
に、Ａ点剥がれの発生率が高いこと、試料Ｎｏ．１１，
１２の測定結果から、総添加量が５wt％を越えると、破
断強度は満足し得るもののＡ点剥がれの発生率が高いこ
とが確認できた。
【００２３】また、試料Ｎｏ．１３の測定結果から、Ｐ
ｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｏｓ，Ｒｕの添加量が０．１〜
５wt％の範囲内であっても、Ｃａ，Ｂｅ，Ｇｅ，Ｓｉ，
Ｆｅ，Ｙ，希土類元素の添加量が０．００５wt％を越え
ると、Ａ点剥がれの発生率が高くなることが確認でき
た。
【００２４】
【発明の効果】本発明に係る半導体素子用ボンディング
線は以上説明したように構成したので、Ｐｔ族元素（Ｐ
ｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｏｓ，Ｒｕ）の添加による破断
強度の向上効果はそのまま維持しつつ、ボンディング後
の高温放置試験におけるＡ点剥がれの発生率を著しく低
下できる。
【００２５】従って、ボンディング後において所定の強
度を得られると共に、ボールとチップ電極の接合強度を
著しく改善して、ワイヤボンディング法及びバンプ接続
法に用いるに極めて有用な半導体素子用ボンディング線
を提供できた。
【００２６】また、Ｃａ，Ｂｅ，Ｇｅ，Ｓｉ，Ｆｅ，
Ｙ，希土類元素を所定量添加することで、前述の効果に
加えて、破断強度のさらなる向上を図ることができた。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高純度Ａｕに、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉ
    ｒ，Ｏｓ，Ｒｕの中から１種又は２種以上を、総添加量
    ０．１〜５wt％含有せしめてなる半導体素子用ボンディ
    ング線。
  2. 【請求項２】 高純度Ａｕに、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉ
    ｒ，Ｏｓ，Ｒｕの中から１種又は２種以上を総添加量
    ０．１〜５wt％含有せしめ、且つ、Ｃａ，Ｂｅ，Ｇｅ，
    Ｓｉ，Ｆｅ，Ｙ，希土類元素の中から１種又は２種以上
    を、総添加量０．０００１〜０．００５wt％含有せしめ
    てなる半導体素子用ボンディング線。
JP4262211A 1992-09-30 1992-09-30 半導体素子用ボンディング線 Pending JPH06112251A (ja)

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