JPH07201867A - バンプ形成用Pd合金ワイヤ及びそのPd合金ワイヤを用いたバンプ形成方法並びに半導体装置 - Google Patents

バンプ形成用Pd合金ワイヤ及びそのPd合金ワイヤを用いたバンプ形成方法並びに半導体装置

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JPH07201867A
JPH07201867A JP5351529A JP35152993A JPH07201867A JP H07201867 A JPH07201867 A JP H07201867A JP 5351529 A JP5351529 A JP 5351529A JP 35152993 A JP35152993 A JP 35152993A JP H07201867 A JPH07201867 A JP H07201867A
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JP
Japan
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bump
wire
ball
alloy wire
formation
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JP5351529A
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Takesato Tokuyama
威吏 徳山
Hideyuki Akimoto
英行 秋元
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Tanaka Denshi Kogyo KK
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Tanaka Denshi Kogyo KK
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    • H01L24/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/81Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • HELECTRICITY
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 Auや半田を用いた場合の欠点を解消すべく
0.0001〜1%Pを含有したPd合金ワイヤを採用し、且
つワイヤボンダの機械的な動作で所定高さのバンプ電極
を形成できるようにする。 【構成】 純度99.95 %Pdを出発原料として0.0001〜
1%のP含有量に設定した線径30μmのバンプ用Pd合
金ワイヤWをキャピラリ3に挿通せしめ、その先端を、
Ar−10%H2 ガスの還元性雰囲気下でアーク放電によ
り加熱溶融せしめてボールW’を作製する。このボール
W’を半導体チップ1のAl配線2上面に付着させ、そ
の状態でキャピラリ3を引き上げれば、ボールW’の根
本部所定箇所でワイヤWが切断し、その上面に所定高さ
hのネックa1 が残った状態で、配線2上面にバンプ電
極aが形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤレスボンディン
グ法により半導体チップをリード端子又は基板へ実装す
る際に用いるバンプを形成するためのワイヤ及びそのワ
イヤを用いたバンプ形成方法並びに半導体装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来から、合金ワイヤの先端にボールを
形成し、このボールを半導体チップのAl配線上に圧着
した後にワイヤから切断せしめてバンプ電極を形成する
方法が知られている。また従来、この種バンプ電極の形
成材料にはAu又は半田が多く用いられ、半田バンプは
主としてFC法に、AuバンプはTAB法に夫々使用さ
れている。
【0003】ところが、上記半田バンプの形成に際して
はチップのAl配線に直接半田を接合させることができ
ないことからAl配線上面に下地金属層(バリヤメタ
ル)を形成する必要があり、そのため製造工程が複雑化
すると共にコスト高になる問題があった。他方、Auバ
ンプはチップ上のAl配線との間にAu−Al金属間化
合物が生成されてその接合が脆化し、長期の使用に対す
る信頼性が低下する恐れがあった。このような問題点を
解決するものとして、特公平4−76497号公報では
Pdワイヤの先端にボールを形成し、このボールを配線
上面に圧着した後にワイヤから切断せしめてバンプ電極
を形成することが提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら上記公報記
載の技術ではPdワイヤに関し高純度であること以外に
具体的な記載がなく、本願発明者が本発明に至る過程に
おいて一般に市販されているワイヤボンディング用のP
dワイヤについて調べたところ、以下の事実が判明し
た。すなわち、Pdワイヤをバンプ形成用に用いた場
合、ボール形成時における再結晶粒領域が長く、ボール
を配線上面に圧着せしめた後にワイヤを引き上げた際の
バンプ上面に残るネック高さが高すぎること、及び、ボ
ンディング時にスパークエラーが発生しボンダーの停止
回数が多くボンディング作業性が悪い等の欠点を有し、
バンプ形成用としての特性を満たさないことが判明し
た。
【0005】本発明は斯る従来事情に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、Auや半田を用いた場
合の欠点を解消すべくPdを採用し、且つワイヤボンダ
の機械的な動作で所定高さのバンプ電極を形成できるよ
うにすると共に、ボンダーの停止回数を低域することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本願発明者は、鋭意研究を行った結果、Pを0.0001
〜1%含有したPd合金ワイヤーを用いることが再結晶
粒領域の抑制に効果的であり、バンプ形成材料として適
応可能であることを知見して本発明を完成するに至っ
た。
【0007】すなわち本発明のバンプ形成用Pd合金ワ
イヤは、Pを0.0001〜1%含有し残部がPd及び不可避
不純物からなるようにして作製したことを特徴とする。
また本発明のバンプ形成方法は、このPd合金ワイヤを
用いてボールボンディング法によりバンプを形成するこ
とを特徴とする。さらに本発明の半導体装置は、このP
d合金ワイヤからなるバンプを用いて半導体チップをリ
ード端子又は基板に実装してなることを特徴とする。
【0008】
【作用】本発明のPd合金ワイヤによれば、ボール形成
時における再結晶粒領域が所定範囲内に収まり、ボール
をリード端子又は基板上の配線上面に圧着せしめた後に
ワイヤを引き上げた際の切断位置が短くなり、この為バ
ンプ上面に残るネック高さが所定高さになる。更にボン
ディング時のスパークエラーの発生が減少し、ボンダー
の停止回数が減少する。尚、本発明のPd合金ワイヤー
はPを0.0001%以上含有する事が必要である。またPを
1.5 %含有するとボンディング時に真球性のボールが形
成されず、ボンディング時のスパークエラーが増加して
ボンディング作業が不可能となる。この為、Pの含有量
を0.0001〜1%に限定した。更に好ましいP含有量は0.
001 〜0.05%である。この時、ネック高さを更に低く抑
制しボンダー停止回数を更に少くする事が出来る。
【0009】
【実施例】以下、実施例について説明する。純度99.95
%Pdを出発原料として通常の溶解法により表1に示さ
れたP成分組成を有するPd合金溶湯を調整し、鋳造し
た後、溝型圧延機を用いて圧延し、次いで線引き加工、
アニールをくり返し行う事により線径30μmのバンプ用
Pd合金ワイヤを製造した。図1は本発明のPd合金ワ
イヤを用いたバンプ形成方法を表し、図中Wは本発明の
バンプ用ワイヤ、1は半導体チップ、2はそのチップ上
面に形成されたAl又はAl合金からなる配線、3は前
記ワイヤWを挿通せしめたキャピラリ、4は基板、5は
その基板上面に形成された外部リードを示す。
【0010】而して、まず図1(a) に示すように上記P
d合金ワイヤWをキャピラリ3に挿通せしめ、且つその
先端を、Ar−10%H2 ガスの還元性雰囲気下でアーク
放電により加熱溶融せしめてボールW’を作製する。こ
の時、Pd合金ワイヤWのP含有量を0.0001〜1%に設
定したことから、ボール形成のための熱影響による再結
晶粒領域(図中に符号Sで示す範囲)がボールW’根本
部から所定範囲内に収まり、これにより、後述するボー
ルW’の切断位置が短くなりその上面に残るネック高さ
hが小さくなる。また、ボンディング時のスパークエラ
ーの発生が減少し、ボンダーの停止回数が減少する。ま
た、ボール形成時の雰囲気を上記還元性雰囲気としたこ
とから、作製されるボールW’の真球度が向上する。
【0011】ボールW’を作製した後、同図(b) の如く
キャピラリ3を下降させてボールW’を配線2上面に付
着させる。この時、ボールW’がPd合金ボールである
ことから、Al又はAl合金からなる配線2との間にそ
の接合を脆化させる金属間化合物が生成されるようなこ
とはなく、よって、ボールW’は所定の接合強度をもっ
て配線2の上面に直接接合する。その状態でキャピラリ
3を引き上げることにより、同図(c) の如くボールW’
の根本部所定箇所でワイヤWが切断し、その上面に所定
高さ(図中に符号hで示す高さ)のネックa1 が残った
状態で、配線2上面にバンプ電極aが形成される。さら
に同図(d) に示すように、上記バンプ電極aを基板4上
に形成された外部リード5上面に圧着せしめて半導体チ
ップ1を基板4に実装し、半導体装置Aを構成する。
【0012】次に、本発明実施品と比較品との性能に関
する試験結果を、表1に基づいて説明する。表中の実施
例1〜9及び比較例1〜2は、純度99.95 %Pdを出発
原料として表中記載のP含有量に設定した線径30μmの
バンプ用Pd合金ワイヤで、これら各試料を用いて図1
に示すボールボンディング法により半導体チップのAl
合金配線上面にバンプ電極を形成した。その際のボール
形成状況、ネック高さ、再結晶粒長さの平均値、ボンダ
ー停止回数について観察した。
【0013】
【表1】
【0014】以上の結果から、P含有量を0.0001〜1%
の範囲内に設定した本発明実施品(実施例1〜9)では
アーク放電により安定したボールが形成され、且つボー
ル形成時における再結晶粒領域が所定範囲内に収まる為
に、バンプ上面に残るネック高さが所定範囲内になり、
しかもボンダーの停止回数も少い事が確認出来た。他
方、Pを含有しない比較品(比較例1)では、再結晶粒
領域が長い為ネック高さが大きくなる事及びボンディン
グ時にスパークエラーが多発してボンダーの停止回数が
多くボンディング作業性が悪かった。また、P含有量が
1.5%(比較例2)ではボンディング時にスパークエ
ラーが極度に増加してボンダーの正常な運転が出来なく
なり且つ真球性のボールが形成されない。
【0015】
【発明の効果】本発明のPd合金ワイヤは以上説明した
ように構成したので、ボール形成時における再結晶粒領
域が所定範囲内に収まる結果、ボールを配線上面に圧着
せしめた後にワイヤを引き上げた際の切断位置が短くな
り、バンプ上面に残るネック高さが所定範囲高さとな
る。これにより、メッキ法により形成される下地金属層
を用いることなく半導体チップのAl配線又はAl合金
配線上に直接バンプ電極を形成できるPdワイヤの利点
を生かしながら、ワイヤボンダを用いて均一なバンプを
形成することができる。従って、簡単,低コストで製造
でき、且つ長期の使用における信頼性に優れた半導体装
置の提供が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るPd合金ワイヤを用いたバンプ形
成方法の一実施例を示す断面図。
【符号の説明】
W:バンプ用Pd合金ワイヤ W’:ボール
a:バンプ電極 1:半導体チップ 2:配線
3:キャピラリ 4:基板 5:外部リード
A:半導体装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Pを0.0001〜1%含有し、残部がPd及
    び不可避不純物からなることを特徴とするバンプ形成用
    Pd合金ワイヤ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のPd合金ワイヤを用いて
    ボールボンディング法によりバンプ電極を形成すること
    を特徴とするバンプ形成方法。
  3. 【請求項3】 ボール形成時の雰囲気を不活性又は還元
    性雰囲気にしたことを特徴とする請求項2記載のバンプ
    形成方法。
  4. 【請求項4】 請求項1記載のPd合金ワイヤからなる
    バンプ電極を用いて半導体チップをリード端子又は基板
    に実装してなることを特徴とする半導体装置。
JP5351529A 1993-12-29 1993-12-29 バンプ形成用Pd合金ワイヤ及びそのPd合金ワイヤを用いたバンプ形成方法並びに半導体装置 Pending JPH07201867A (ja)

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JP5351529A JPH07201867A (ja) 1993-12-29 1993-12-29 バンプ形成用Pd合金ワイヤ及びそのPd合金ワイヤを用いたバンプ形成方法並びに半導体装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998032167A1 (fr) * 1997-01-17 1998-07-23 The Furukawa Electric Co., Ltd. Procede de formation d'une electrode saillante et procede de soudage des connexions d'un element a semi-conducteur

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998032167A1 (fr) * 1997-01-17 1998-07-23 The Furukawa Electric Co., Ltd. Procede de formation d'une electrode saillante et procede de soudage des connexions d'un element a semi-conducteur

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