JPH06112259A - 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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JPH06112259A
JPH06112259A JP4262221A JP26222192A JPH06112259A JP H06112259 A JPH06112259 A JP H06112259A JP 4262221 A JP4262221 A JP 4262221A JP 26222192 A JP26222192 A JP 26222192A JP H06112259 A JPH06112259 A JP H06112259A
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wire
bonding
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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】Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｏｓ，Ｒｕの添加に
よりＡｕ線の強度向上を図ると同時に、高温放置試験に
おけるＡ点剥がれの発生率を低下させ、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する。 【構成】高純度Ａｕに、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｏ
ｓ，Ｒｕの中から少くとも１種を0.0003〜0.1 wt％含有
せしめ、且つ、Ｓｃ，Ｙ，希土類元素の中から少なくと
も１種を0.0001〜0.05wt％含有せしめ、さらにＢｅ，Ｃ
ａ，Ｇｅ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ａｇの中から１種以上を
0.0001〜0.05wt％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。
【０００３】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
るように、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｏｓ，Ｒｕ（即
ち、Ｐｔ族元素）の中から１種以上を添加すると同時
に、Ｃａ，Ｂｅ，Ｇｅ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ａｇの中か
ら１種以上を添加してなるものがある。
【０００４】
【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、前記各元素の添加によって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Ａ
ｌ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。
【０００５】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、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。
【０００６】
【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
少なくとも１種を０．０００３〜０．１wt％含有せしめ
ると共に、Ｓｃ，Ｙ，希土類元素の中から１種以上を
０．０００１〜０．０５wt％含有せしめ、且つ、Ｂｅ，
Ｃａ，Ｇｅ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ａｇの中から１種以上
を０．０００１〜０．０５wt％含有せしめてなることを
特徴とする。
【０００７】
【作用】上記の構成によれば、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉ
ｒ，Ｏｓ，Ｒｕの添加量を０．０００３〜０．１wt％の
範囲内とし、且つＳｃ，Ｙ，希土類元素の中から少なく
とも１種を同時添加することで、Ａｕ線の破断強度が向
上すると同時に、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。
【０００８】また、Ｂｅ，Ｃａ，Ｇｅ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃ
ｏ，Ａｇの同時添加によって、前記破断強度をより高レ
ベルなものにし得る。
【０００９】しかし乍ら、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｏ
ｓ，Ｒｕの添加量が０．０００３wt％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、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｏｓ，Ｒｕの添加
量が０．１wt％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。
【００１０】さらに、Ｓｃ，Ｙ，希土類元素の添加量が
０．０００１wt％未満だと前述の効果を得られず、ま
た、これら添加元素の総添加量が０．０５wt％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。
【００１１】また、Ｂｅ，Ｃａ，Ｇｅ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃ
ｏ，Ａｇの添加量が０．０００１wt％未満では上記の効
果を得られず、同添加量が０．０５wt％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するので好ましくない。
【００１２】従って、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｏｓ，
Ｒｕの添加量を０．０００３〜０．１wt％の範囲に、Ｓ
ｃ，Ｙ，希土類元素の添加量を０．０００１〜０．０５
wt％の範囲に、Ｂｅ，Ｃａ，Ｇｅ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏ，
Ａｇの添加量を０．０００１〜０．０５wt％の範囲に、
夫々設定した。
【００１３】
【実施例】以下、具体的な実施例と比較例について説明
する。高純度Ａｕ（９９．９９％以上）に、Ｐｄ，Ｐ
ｔ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｏｓ，Ｒｕ，Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ、
Ｃａ，Ｂｅ，Ｇｅ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ａｇ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。
【００１４】表１中の試料Ｎｏ．１〜９は高純度Ａｕ
に、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｏｓ，Ｒｕ（以下、添加
元素Ｉという）の中から少なくとも１種を添加すると共
に、Ｓｃ，Ｙ，希土類元素（以下、添加元素IIという）
の中から少なくとも１種を添加し、さらにＢｅ，Ｃａ，
Ｇｅ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ａｇ（以下、添加元素III と
いう）の中から少くとも１種を添加した本発明実施品で
ある。
【００１５】また、表１中の試料Ｎｏ．１０〜１２は高
純度Ａｕに、上記添加元素Ｉの中から少なくとも１種を
添加し、添加元素II，III を添加しない比較品、試料Ｎ
Ｏ．１３〜１５は添加元素Ｉ，III の中から夫々少なく
とも１種を添加し、添加元素IIを添加しない比較品であ
る。
【００１６】尚、表１では希土類元素の代表としてＬ
ａ，Ｃｅを選んだが、これ以外の希土類元素はＬａ，Ｃ
ｅと同質性のため省略した。
【００１７】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。
【００１８】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。
【００１９】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
結果を表２に示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【００２２】而して、試料Ｎｏ．１〜９の測定結果か
ら、高純度Ａｕに添加元素Ｉ（Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉ
ｒ，Ｏｓ，Ｒｕ）を０．０００３〜０．１wt％の範囲内
で添加すると共に、添加元素II（Ｓｃ，Ｙ，希土類元
素）、添加元素III （Ｂｅ，Ｃａ，Ｇｅ，Ｎｉ，Ｆｅ，
Ｃｏ，Ａｇ）の中から夫々少なくとも１種を同時添加す
れば、極めて高レベルな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。
【００２３】また、試料Ｎｏ．１０〜１２の測定結果か
ら、上記添加元素Ｉのみを添加した場合は、破断強度に
ついては添加元素の種類，添加量の違いによってばらつ
きがあるものの、Ａ点剥がれの発生率が高いことが確認
できた。
【００２４】さらに、試料ＮＯ．１３〜１５の測定結果
から、上記添加元素Ｉに加えて添加元素III のみを同時
添加した場合は、ある程度の破断強度は得られるもの
の、Ａ点剥がれの発生率が高いことが確認できた。
【００２５】
【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、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒ
ｈ，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、その添加量を所定の範囲内に限
定し且つＳｃ，Ｙ，希土類元素を所定量添加すること
で、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、さらに、Ｂｅ，Ｃａ，Ｇ
ｅ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ａｇを所定量添加することでよ
り高レベルな破断強度を得ることができる。
【００２６】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。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高純度Ａｕに、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉ
    ｒ，Ｏｓ，Ｒｕの中から少なくとも１種を０．０００３
    〜０．１wt％含有せしめると共に、Ｓｃ，Ｙ，希土類元
    素の中から１種以上を、０．０００１〜０．０５wt％含
    有せしめ、且つ、Ｂｅ，Ｃａ，Ｇｅ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃ
    ｏ，Ａｇの中から１種以上を０．０００１〜０．０５wt
    ％含有せしめてなる半導体素子用ボンディング線。
JP4262221A 1992-09-30 1992-09-30 半導体素子用ボンディング線 Pending JPH06112259A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5945065A (en) * 1996-07-31 1999-08-31 Tanaka Denshi Kogyo Method for wedge bonding using a gold alloy wire
JP2006032643A (ja) * 2004-07-15 2006-02-02 Sumitomo Bakelite Co Ltd 半導体装置
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CN109457143A (zh) * 2018-10-30 2019-03-12 深圳粤通应用材料有限公司 一种纯镍镀钯高温导电丝及其制备方法

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