JPH06112254A - 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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JPH06112254A JP4262217A JP26221792A JPH06112254A JP H06112254 A JPH06112254 A JP H06112254A JP 4262217 A JP4262217 A JP 4262217A JP 26221792 A JP26221792 A JP 26221792A JP H06112254 A JPH06112254 A JP H06112254A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】Ｐｔ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、高純度のＰｔを0.1 〜１wt％含
有せしめ、且つ、Ｆｅ，Ｓｉ，Ｂｅ，Ｃａ，Ｇｅ，Ｙ，
Ｓｃ，希土類元素の少なくとも１種を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25μｍ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６２−２３４５４号，特開平２−１１
９１４８号に開示されるような、所定範囲量のＰｔ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の１wt％以上の添加によって
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Ａ
ｕとＡｌの相互拡散が阻害され、その結果、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、高純度のＰｔを０．１〜１wt％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、Ｆｅ，Ｓｉ，Ｂｅ，Ｃａ，Ｇｅ，Ｙ，Ｓｃ，希土
類元素の中から少なくとも１種を、総添加量０．０００
１〜０．００５wt％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、Ｐｔの添加によってＡｕ
線の破断強度が向上すると同時に、Ｐｔの添加量を０．
１〜１wt％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、Ｆｅ，Ｓｉ，Ｂｅ，Ｃａ，Ｇｅ，
Ｙ，Ｓｃ，希土類元素の中から少なくとも１種を添加す
ることで、Ａｕ線の破断強度のさらなる向上が図れる。
【０００８】しかし乍ら、Ｐｔの添加量が０．１wt％未
満では満足な破断強度が得られないと共に、前記接合面
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の添加量が１wt％を越える
と、前記接合面におけるＡｕとＡｌの相互拡散が阻害さ
れて接合強度が低下し、Ａ点剥がれの発生率が高くな
る。
【０００９】さらに、Ｆｅ，Ｓｉ，Ｂｅ，Ｃａ，Ｇｅ，
Ｙ，Ｓｃ，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、Ｐｔの添加量を０．１〜１wt％の
範囲に、Ｆｅ，Ｓｉ，Ｂｅ，Ｃａ，Ｇｅ，Ｙ，Ｓｃ，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
ｔ，Ｆｅ，Ｓｉ，Ｂｅ，Ｃａ，Ｇｅ，Ｙ，Ｓｃ，Ｌａ，
Ｃｅ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．１〜３は、高純度Ａｕ
にＰｔを添加した本発明実施品、試料Ｎｏ．４〜１３
は、高純度ＡｕにＦｅ，Ｓｉ，Ｂｅ，Ｃａ，Ｇｅ，Ｙ，
Ｓｃ，希土類元素の代表としてＬａ，Ｃｅを選び、その
中から少なくとも１種を添加した本発明実施品、試料Ｎ
ｏ．１４は高純度Ａｕに何も添加しない比較品、試料Ｎ
ｏ．１５は高純度ＡｕにＰｔを２wt％添加せしめた比較
品、試料Ｎｏ．１６〜１８高純度ＡｕにＰｔを添加する
と共に、前述の添加元素（Ｆｅ，Ｓｉ，Ｂｅ，Ｃａ，Ｇ
ｅ，Ｙ，Ｓｃ，Ｌａ，Ｃｅ）の中から三種を選びそれら
の総添加量が０．００５wt％を越える比較品である。
【００１４】尚、表１では希土類元素の代表としてＬ
ａ，Ｃｅのデータを示したが、これ以外の希土類元素は
Ｌａ，Ｃｅと同質性のため省略した。
【００１５】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。
【００１６】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。
【００１７】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℃×３００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。
【００１８】
【表１】
【００１９】試料Ｎｏ．１〜３の測定結果から、高純度
ＡｕにＰｔを０．１〜１wt％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。
【００２０】また、試料Ｎｏ．４〜１３の測定結果か
ら、０．１〜１wt％のＰｔの添加に加えて、Ｆｅ，Ｓ
ｉ，Ｂｅ，Ｃａ，Ｇｅ，Ｙ，Ｓｃ，希土類元素の中から
少なくとも１種を所定量添加すれば、前述の効果におい
て破断強度をより向上し得ることが確認できた。
【００２１】さらに、試料Ｎｏ．１４の測定結果から、
Ｐｔ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Ｎ
ｏ．１５の測定結果から、Ｐｔの添加が１wt％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。
【００２２】また、試料Ｎｏ．１６〜１８の測定結果か
ら、Ｐｔの添加量が０．１〜１wt％の範囲内であって
も、Ｆｅ，Ｓｉ，Ｂｅ，Ｃａ，Ｇｅ，Ｙ，Ｓｃ，希土類
元素の添加総量が０．００５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。
【００２３】
【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。
【００２４】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。
【００２５】また、Ｆｅ，Ｓｉ，Ｂｅ，Ｃａ，Ｇｅ，
Ｙ，Ｓｃ，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、高純度のＰｔを０．１〜
    １wt％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、高純度のＰｔを０．１〜
    １wt％含有せしめ、且つ、Ｆｅ，Ｓｉ，Ｂｅ，Ｃａ，Ｇ
    ｅ，Ｙ，Ｓｃ，希土類元素の中から少なくとも１種を、
    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。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5945065A (en) * 1996-07-31 1999-08-31 Tanaka Denshi Kogyo Method for wedge bonding using a gold alloy wire
US6103025A (en) * 1997-07-07 2000-08-15 W. C. Heraeus Gmbh & Co. Kg Fine wire of gold alloy, method for manufacture thereof and use thereof

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