JPH0736431B2 - 半導体装置のボンディングワイヤ用高純度銅の製造法 - Google Patents

半導体装置のボンディングワイヤ用高純度銅の製造法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体装置のボンディングワイヤとして用
いるのに適した高純度銅の製造法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、一般に、半導体装置としてトランジスタやIC、さ
らにLSIなどが知られているが、この中で、例えばICの
製造法の１つとして、 （ａ）まず、リードフレーム素材として板厚:0.1〜0.3m
mを有するCu合金条材を用意し、 （ｂ）上記リードフレーム素材より、エッチングまたは
プレス打抜き加工にて製造せんとするICの形状に適合し
たリードフレームを形成し、 （ｃ）ついで、上記リードフレームの所定箇所に高純度
SiあるいはGeなどの半導体チップを、Agペーストなどの
導電性樹脂を用いて加熱接着するか、あるいは予め上記
半導体チップおよびリードフレームの片面に形成してお
いたAu,Ag,Ni,Cu、あるいはこれらの合金で構成された
めっき層を介してはんだ付け、あるいはAuろう付けし、 （ｄ）上記半導体チップと上記リードフレームとに渡っ
て、純金のボンディングワイヤを用いて結線を施し、 （ｅ）引続いて、上記の半導体チップ、結線、および半
導体チップが取付けられた部分のリードフレームを、こ
れらを保護する目的でプラスチックを封止し、 （ｆ）最終的に、上記リードフレームにおける相互に連
なる部分を切除してICを形成する、 以上（ａ）〜（ｆ）の主要工程からなる方法が知られて
いる。このように半導体装置の製造には、通常純金のボ
ンディングワイヤが用いられている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このように半導体装置の製造には、純金のボンディング
ワイヤが使用されているが、これを安価な純銅に代替す
る試みがなされている。
また、上記の純銅のボンディングワイヤとしては、原料
として無酸素銅を用い、これの不可避不純物の含有量を
電解法などにて10ppm以下に低減し、これに通常の熱間
および冷間圧延を施して直径:10〜15μｍのボンディン
グワイヤとすることにより製造されたものが考えられて
いる。
しかし、上記のボンディングワイヤを構成する純銅にお
いては、ビッカース硬さ（Hv）:30〜40を有する純金に
比して、Hv:55〜65の高い硬さをもつものであるため、
これをボンディングワイヤとして用いた場合、ボンディ
ング時にワイヤ先端に形成されたボールが、例えばSi半
導体チップの表面に形成されたAl合金配線被膜を破壊し
たり、時にはチップ自体にマイクロクラックを生ぜしめ
たり、さらにワイヤ自体の特に伸びが低いので、適正な
ワイヤループ形状を保持するのが困難であると共に、リ
ードフレーム側へのボンディング時にワイヤ切れを起し
易いなどの問題点があり、実用に供するのは困難である
のが現状である。
〔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
ィングワイヤとして十分に実用に供することができる純
銅を開発すべく研究を行なった結果、原料として無酸素
銅を用い、これを電解法にて精製し、さらに引続いて真
空溶解法にて精製すると、前記真空溶解精製前には不可
避不純物の全含有量が10ppm以下（通常は７〜10ppm）に
して、前記不可避不純物中のS,Se、およびTeの含有量
が、それぞれ、 S :2ppm以上、 Se :1ppm以上、 Te :1ppm以上、 であったものが、上記の真空溶解精製にて、不可避不純
物の全含有量が5ppm以下になると共に、前記不可避不純
物中のS,Se、およびTeの含有量が、それぞれ、 S :0.5ppm以下、 Se :0.2ppm以下、 Te :0.2ppm以下、 に低減することにより、このような不可避不純物の全含
有量が5ppm以下にして、不可避不純物としてのS,Se、お
よびTeの含有量がそれぞれ0.5ppm以下、0.2ppm以下、お
よび0.2ppm以下に低減した高純度銅は、硬さが相対的に
低く、Hvで38〜45にまで低下し、さらに伸び:14〜22
％、破断強度:16〜26kg/mm2（例えば直径:25μｍの極細
線で８〜13gの破断荷重に相当）をもつようになり、ボ
ンディングワイヤとして十分に実用に供することができ
るという研究結果を得たのである。
この発明は、上記の研究結果にもとづいてなされたもの
であって、 原料として無酸素銅を用い、この無酸素銅に電解法と、
前記分解法に引続いての真空溶解法の併用精製を施し
て、不可避不純物の全含有量を5ppm以下にすると共に、
前記不可避不純物中のS,SeおよびTe成分の含有量を、そ
れぞれ、 S :0.5ppm以下、 Se :0.2ppm以下、 Te :0.2ppm以下、 に低減することにより、 Hv :38〜45、 伸び:14〜22％、 破断強度:16〜26kg/mm2 を有する半導体装置のボンディングワイヤ用高純度銅を
製造する方法に特徴を有するものである。
なお、この発明の方法により製造された高純度銅におけ
る不可避不純物の含有量の上限値は、多数の実験結果に
もとづいてなされたものであって、不可避不純物の全含
有量が5ppmを越えても、また不可避不純物のうちのS,S
e、およびTeのいずれかの含有量が、それぞれS:0.5pp
m、Se:0.2ppm、およびTe:0.2ppmを越えても所望の低硬
度、すなわちHv:38〜45を確保することができないばか
りでなく、伸びも低下するようになって半導体装置のボ
ンディングワイヤとして実用に供することができなくな
るという理由で、 不可避不純物の全含有両:5ppm以下、 にして、上記不可避不純物中のS,Se、およびTe成分の含
有量を、それぞれ、 S :0.5ppm以下、 Se :0.2ppm以下、 Te :0.2ppm以下、 に定めたものである。
〔実施例〕
つぎに、この発明の方法を実施例により具体的に説明す
る。
原料として第１表に示される不可避不純物含有量の無酸
素銅を用意し、この無酸素銅を通常の電解法にて精製し
て、第２表に示される不可避不純物含有量および硬さの
電解精製銅とし、さらに引続いてこれに真空溶解法によ
る精製を施すことにより本発明法を実施し、第３表に示
される不可避不純物含有量および硬さを有する高純度銅
を製造した。
ついで、上記の本発明法により製造された高純度銅およ
び上記の電解精製銅を通常の熱間および冷間圧延法にて
直径:25μｍの極細線とし、これに通常の条件（温度:35
0℃に1.5秒保持）で光輝熱処理を施してボンディングワ
イヤとした。
この結果得られたボンディングワイヤについて、伸びと
破断強度を測定すると共に、これを半導体装置に組込
み、ループ形状とリードフレーム側のワイヤ切れ状態を
顕微鏡にて観察した。この結果を第４表に示した。
なお、第４表の値は、伸びおよび破断強度については試
料:10の平均値を示し、またループ形状とワイヤ切れ状
態については、試料:100本中のループ異常発生数および
ワイヤ切れ発生数を測定した。
〔発明の効果〕
第１〜４表に示される結果から、本発明法により製造さ
れた高純度銅においては、電解精製銅に比して、相対的
に不可避不純物の全含有量が5ppm以下と低く、かつ前記
不可避不純物中のS,Se、およびTeの含有量もそれぞれ0.
5ppm以下、0.2ppm以下、および0.2ppm以下と低く、これ
に伴ない、硬さもHv:45以下と低くなっており、したが
って、これを半導体装置のボンディングワイヤとして用
いた場合、ワイヤ切れなく、正常な形状のループを形成
することができることが明らかである。
上述のように、この発明の方法によれば、半導体装置の
ボンディングワイヤとして用いた場合、正常なループ形
状で、かつワイヤ切れの発生もなく、さらに半導体チッ
プや配線被膜を損傷することもない高純度銅を製造する
ことができるのである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内山 直樹 大阪府大阪市北区天満橋１−８―41 三菱 金属株式会社大阪製錬所内 (72)発明者 小野 敏昭 大阪府大阪市北区天満橋１−８―41 三菱 金属株式会社大阪製錬所内 (56)参考文献 特開 昭60−124959（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−223149（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】原料として無酸素銅を用い、前記無酸素銅
    に電解法と、前記電解法に引続いての真空溶解法の併用
    精製を施して、不可避不純物の全含有量を5ppm以下にす
    ると共に、前記不可避不純物中のS,Se、およびTe成分の
    含有量を、それぞれ、 S:0.5ppm以下、Se:0.2ppm以下、 Te:0.2ppm以下、 に低減することにより、 ビッカース硬さ:38〜45、 伸び:14〜22％、 破断強度:16〜26kg/mm2、 を有する高純度銅を製造することを特徴とする半導体装
    置のボンディングワイヤ用高純度銅の製造法。
JP60141822A 1985-03-29 1985-06-28 半導体装置のボンディングワイヤ用高純度銅の製造法 Expired - Lifetime JPH0736431B2 (ja)

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