JPH0744196B2 - 半導体装置用高純度精製銅極細線 - Google Patents

半導体装置用高純度精製銅極細線

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JPH0744196B2
JPH0744196B2 JP61224298A JP22429886A JPH0744196B2 JP H0744196 B2 JPH0744196 B2 JP H0744196B2 JP 61224298 A JP61224298 A JP 61224298A JP 22429886 A JP22429886 A JP 22429886A JP H0744196 B2 JPH0744196 B2 JP H0744196B2
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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、半導体装置の製造に際して、ボンデイング
ワイヤとして用いた場合に、ボールボンデイング時のワ
イヤ先端部におけるボール部の硬さが相対的に低く、か
つボンデイング時の変形に伴う加工硬化による硬さ上昇
が少ない高純度精製銅極細線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〜
0.3mm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、エツチングまた
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個所に、Si
チツプを、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Siチツ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、またはこ
れらの合金で構成されためつき層を介してはんだ付けす
るか、さらにAuろう付けするかし、 （ｄ） 上記Siチツプと上記リードフレームとに渡つ
て、ボンデイングワイヤとして直径:20〜50μｍを有す
る金極細線を用いてボールボンデイングを施し、 （ｅ） 引続いて、上記のSiチツプ、ボンデイングワイ
ヤ、およびSiチツ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樹脂封止し、 （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。
上記のように、半導体装置の製造には、ボンデイングワ
イヤとして金極細線が用いられているが、近年、高価な
金極細線に代つて安価な無酸素銅極細線が注目されるよ
うになつている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、無酸素銅極細線を半導体装置のボンデイングワ
イヤとして用いた場合、金極細線で通常採用されている
0.15〜0.3秒に１回の高速ボールボンデイングを行なう
と、ボンデイング時にワイヤ先端部に形成されたボール
部によつて、例えばAl合金配線被膜が破壊されたり、時
にはSiチツプ自体にマイクロクラツクが生じたりするな
どの問題点が発生し、高速ボールボンデイングを行なう
ことができないのが現状である。
〔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、無酸素
銅極細線のもつ上記のような問題点を解決すべく研究を
行なつた結果、 （１） 金極細線では、高速でのワイヤボンデイング時
に、ワイヤ先端部に形成されるボール部の硬さに、ボン
デイング前とボンデイング後にあまり変化が見られない
のに対して、無酸素銅極細線では、前記ボール部の硬さ
が相対的に高く、かつボンデイング後に著しい硬さ上昇
が見られ、このワイヤボール部における硬さ上昇は、ボ
ンデイング時の変形に伴う加工硬化に原因し、これによ
つてSiチツプ自体や、その表面に形成されている被膜が
損傷を受けるようになること。
（２） このような無酸素銅極細線における高速でのボ
ールボンデイング時に、ワイヤ先端部に形成されるボー
ル部の変形に伴う加工硬化は、通常、無酸素銅極細線に
含有する30〜100ppmの不可避不純物、特に５〜10ppm含
有のＳ成分、および３〜8ppm含有のＣ成分によつてもた
らされること。
（３） したがつて、無酸素銅極細線に不可避不純物と
して含有するＳおよびＣ成分の含有量を、それぞれ、 S:0.5ppm以下、 C:1ppm以下、 に低減すると共に、不可避不純物の全含有量を5ppm以下
に低減した高純度精製銅極細線では、高速でのワイヤボ
ンデイング時に、ワイヤ先端部に形成されるボール部の
硬さに、ボンデイング前とボンデイング後にあまり変化
が見られず、この結果Siチツプやその表面のAl合金配線
被膜が損傷を受けることがないこと。
（４） 上記（３）項における不可避不純物の低減は、
無酸素銅より調整した再電解銅に、Ｓ成分を除去するた
めの精製材として、La、Ba、Ca、Sr、Pr、Li、Ce、Na、
およびMgのうちの１種または２種以上を、望ましくは３
〜100ppmの範囲で含有させると共に、同時にＣを除去す
るための精製材として、Zr、Ｖ、Ti、Nb、およびTaのう
ちの１種または２種以上を、望ましくは同じく３〜100p
pmの範囲で含有させた精製材含有高純度銅を用い、これ
に通常の浮遊帯域溶融精製法を施すことによつて可能と
なり、この結果ＳおよびＣ成分が硫化物および炭化物な
どを形成して分離されることから、これら不可避不純物
としてのＳおよびＣ成分の含有量がそれぞれ、 S:0.5ppm以下、 C:1ppm以下、 となると共に、その他の不可避不純物であるSe、Te、F
e、Ni、Co、Sn、As、Sb、およびZnなども精製除去され
ることから、不可避不純物の全含有量が5ppm以下となる
こと。
以上（１）〜（４）に示される知見を得たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであつ
て、不可避不純物としてのＳおよびＣ成分の含有量を、
それぞれ、 S:0.5ppm以下、 C:1ppm以下、 とすると共に、不可避不純物の全含有量を5ppm以下とし
た純度をもち、特に半導体装置のボンデイングワイヤと
して用いるのに適した高純度精製銅極細線に特徴を有す
るものである。
なお、この発明の高純度精製銅極細線における不可避不
純物としてのＳおよびＣ成分の上限値、並びに不可避不
純物の全含有量の上限値は、上記のように経験的に定め
たものであり、いずれの場合もこれらの上限値を越える
と、従来無酸素銅極細線に発生していた問題点の発生を
避けることができなくなるものです。
〔実施例〕
つぎに、この発明の高純度精製銅極細線を実施例により
具体的に説明する。
まず、不可避不純物としてのＳおよびＣ成分の含有量
が、それぞれS:6ppm、C:5ppmにして、不可避不純物の全
含有量が31ppmの無酸素銅を用意し、この無酸素銅に再
電解を施して、S:1ppm、C:4ppmおよび不可避不純物全含
有量:12ppmとした再電解銅を調製し、ついで、この再電
解銅を、真空溶解炉で溶解し、これにそれぞれ第１表に
示される割合で精製材を含有させた精製材含有高純度銅
を溶製し、直径:20mm×長さ:250mmの寸法をもつたイン
ゴツトに鋳造し、このインゴツトに対して、それぞれ真
空中で４回の浮遊帯域溶融精製を施して、同じく第１表
に示される純度をもつた高純度精製銅とし、引続いて、
この高純度精製銅インゴツトに両端部の切除と面削を行
なつて、直径:15mm×長さ:100mmの寸法とした状態で、
通常の条件で熱間および冷間圧延、さらに線引加工を行
なつて、いずれも直径:25μｍを有する本発明高純度精
製銅極細線１〜28をそれぞれ製造した。
また、比較の目的で、上記の無酸素銅および再電解銅か
ら同一の条件で、それぞれ無酸素銅極細線および再電解
銅極再線を製造した。
ついで、この結果得られた各種の極細線をボンデイング
ワイヤとして用い、Al合金配線被膜を有するSiチツプに
0.15秒／回の高速でボールボンデイングを行ない、ワイ
ヤ先端部に形成されたボール部のボンデイング前とボン
デイング後の断面硬さをビツカース硬さにて測定すると
共に、１万回のボンデイングで前記被膜に発生した損傷
回数を測定した。
なお、上記ボール部の断面硬さは、ボール部を無歪切断
してエツチングした状態のものを超微小マイクロビツカ
ース硬度計にて測定した。
〔発明の効果〕
第１表に示される結果から、本発明高純度精製銅極細線
１〜28においては、不可避不純物としてのＳおよびＣ成
分の含有量が、それぞれS:0.5ppm以下、C:1ppm以下と低
く、かつ不可避不純物の全含有量も5ppm以下と低いの
で、ワイヤ先端部に形成されるボール部の硬さが相対的
に低く、かつボールボンデイング前後におけるボール部
の硬さ変化も少なく、この結果高速でのボールボンデイ
ングに際して、Siチツプの表面部を傷つけることがほと
んどないのに対して、無酸素銅極細線や再電解銅極細線
では、不可避不純物、特にＳおよびＣ成分の含有量が高
いために、ボール部のボンデイング後の加工硬化がはげ
しく、Siチツプ表面の損傷が著しいことが明らかであ
る。
上述のように、この発明の高純度精製銅極細線は、これ
を半導体装置のボンデイングワイヤとして用いた場合、
高速でのボールボンデイングに際してSiチツプの表面を
損傷することがほとんどなく、金極細線に代るボンデイ
ングワイヤとして工業上有用な特性をもつのである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】不可避不純物としてのＳおよびＣ成分の含
    有量を、それぞれ、 S:0.5ppm以下、 C:1ppm以下、 とすると共に、不可避不純物の全含有量を5ppm以下とし
    た純度をもつことを特徴とする半導体装置用高純度精製
    銅極細線。
JP61224298A 1986-09-22 1986-09-22 半導体装置用高純度精製銅極細線 Expired - Lifetime JPH0744196B2 (ja)

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