JPH08193233A - 半導体装置用金合金細線 - Google Patents

半導体装置用金合金細線

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JPH08193233A
JPH08193233A JP7019663A JP1966395A JPH08193233A JP H08193233 A JPH08193233 A JP H08193233A JP 7019663 A JP7019663 A JP 7019663A JP 1966395 A JP1966395 A JP 1966395A JP H08193233 A JPH08193233 A JP H08193233A
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wire
gold alloy
ppm
semiconductor device
bonding
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Kiyoshi Furukawa
潔 古川
Masanobu Matsuzawa
正信 松澤
Koji Matsumoto
浩二 松本
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Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置のボンディングワイヤーとして使
用する金合金細線を提供する。 【構成】 Ｐｄ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈの内の一種ま
たは二種以上：１〜５０００ｗｔ．ｐｐｍ、 Ｃａ、Ｂｅ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｉｎ、Ａｇの内の一種または
二種以上：０．２〜１００ｗｔ．ｐｐｍ、 希土類元素の内の一種または二種以上：０．２〜１００
ｗｔ．ｐｐｍ、 Ｃｕ、Ｐｂ、Ｌｉ、Ｔｉの内の一種または二種以上：
０．２〜１００ｗｔ．ｐｐｍを含有し、残りがＡｕおよ
び不可避不純物からなる組成を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置のボンデ
ィングワイヤーとして使用する金合金細線に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置のボンディングワイヤーとし
て使用する金合金細線としては、（ａ）Ａｕ中にＰｄ：
１〜４０ｗｔ％を含有し、さらにＳｃ、Ｙ、希土類元素
のの内の一種または二種以上：０．０００１〜０．０５
ｗｔ％を含有せしめてなる金合金細線、（ｂ）Ａｕ中に
Ｐｄ：１〜４０ｗｔ％、Ｓｃ、Ｙ、希土類元素の内の一
種または二種以上：０．０００１〜０．０５ｗｔ％を含
有し、さらにＢｅ、Ｃａ、Ｇｅ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａ
ｇの内の一種または二種以上：０．０００１〜０．０５
ｗｔ％を含有せしめてなる金合金細線（以上、特開平６
−１１２２５５号公報参照）、（ｃ）Ａｕ中にＰｄ、Ｐ
ｔ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｒｕの内の一種または二種以上：０．
０００３〜０．１ｗｔ％を含有し、さらにＳｃ、Ｙ、希
土類元素の内の一種または二種以上：０．０００１〜
０．０５ｗｔ％を含有せしめてなる金合金細線（以上、
特開平６−１１２２５６号公報参照）、（ｄ）Ａｕ中に
Ｏｓ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈの内の一種または二種以上を総
量で：０．０００３〜０．１ｗｔ％を含有せしめてなる
金合金細線、（ｅ）Ａｕ中にＯｓ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈの
内の一種または二種以上を総量で：０．０００３〜０．
１ｗｔ％を含有し、さらにＢｅ、Ｇｅ、Ｃａ、Ｓｉ、Ｆ
ｅ、Ｓｃ、Ｙ、希土類元素の中から一種または二種以
上：０．０００１〜０．０５ｗｔ％を含有せしめてなる
金合金細線（以上、特開平６−１１２２５７号公報参
照）、（ｆ）Ａｕ中にＰｔ：１〜３０ｗｔ％を含有し、
さらにＳｃ、Ｙ、希土類元素の内の一種または二種以
上：０．０００１〜０．０５ｗｔ％を含有せしめてなる
金合金細線、（ｇ）Ａｕ中にＰｔ：１〜３０ｗｔ％、Ｓ
ｃ、Ｙ、希土類元素の内の一種または二種以上：０．０
００１〜０．０５ｗｔ％を含有し、さらにＢｅ、Ｃａ、
Ｇｅ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｇの一種または二種以上：
０．０００１〜０．０５ｗｔ％を含有せしめてなる金合
金細線（以上、特開平６−１１２２５８号公報参照）、
（ｈ）Ａｕ中にＰｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｒｕの内の一
種または二種以上：０．０００３〜０．１ｗｔ％、Ｓ
ｃ、Ｙ、希土類元素の中から一種または二種以上：０．
０００１〜０．０５ｗｔ％を含有し、さらにＢｅ、Ｃ
ａ、Ｇｅ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｇの一種または二種以
上：０．０００１〜０．０５ｗｔ％を含有せしめてなる
金合金細線（以上、特開平６−１１２２５９号公報参
照）、（ｉ）Ａｕ中にＰｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｒｕの
内の一種または二種以上を総量で０．１〜５ｗｔ％を含
有せしめてなる金合金細線、（ｊ）Ａｕ中にＰｄ、Ｐ
ｔ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｒｕの内の一種または二種以上を総量
で０．１〜５ｗｔ％、Ｃａ、Ｂｅ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｆｅ、
Ｙ、希土類元素の中から一種または二種以上を総量で
０．０００１〜０．００５ｗｔ％を含有せしめてなる金
合金細線（以上、特開平６−１１２２５１号公報参
照）、などが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年の半導体
装置においては、接合点間隔が４ｍｍを越えるような長
ループを形成し、しかもワイヤ相互間の距離を益々狭な
るようなボンディングが求められており、この要求に対
して、前記従来の金合金細線では十分に信頼性のあるボ
ンディングは得られなかった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
従来よりも信頼性のあるボンディングができる金合金細
線を得るべく研究を行った結果、信頼性のあるボンディ
ングができる金合金細線は高温強度が優れていることは
勿論であるが、ボンディング時に形成されるボールの真
球性、ループの安定性、耐樹脂流れ性、接合性などが共
に優れていることが必要であり、これらの特性を満たす
金合金細線は、 Ｐｄ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈの内の一種または二種以
上：１〜５０００ｗｔ．ｐｐｍ、 Ｃａ、Ｂｅ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｉｎ、Ａｇの内の一種または
二種以上：０．２〜１００ｗｔ．ｐｐｍ、 希土類元素の内の一種または二種以上：０．２〜１００
ｗｔ．ｐｐｍ、 Ｃｕ、Ｐｂ、Ｌｉ、Ｔｉの内の一種または二種以上：
０．２〜１００ｗｔ．ｐｐｍ、 を含有し、残りがＰｄおよび不可避不純物からなる組成
を有することが必要であるとの知見を得たのである。
【０００５】この発明は、かかる知見にもとづいてなさ
れたものであって、 Ｐｄ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈの内の一種または二種以
上：１〜５０００ｗｔ．ｐｐｍ、 Ｃａ、Ｂｅ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｉｎ、Ａｇの内の一種または
二種以上：０．２〜１００ｗｔ．ｐｐｍ、 希土類元素の内の一種または二種以上：０．２〜１００
ｗｔ．ｐｐｍ、 Ｃｕ、Ｐｂ、Ｌｉ、Ｔｉの内の一種または二種以上：
０．２〜１００ｗｔ．ｐｐｍ、 を含有し、残りがＡｕおよび不可避不純物からなる組成
を有する半導体装置用金合金細線に特徴を有するもので
ある。
【０００６】この発明の半導体素子用金合金細線におい
て、含有する成分組成を前記のごとく限定したのは下記
の理由によるものである。
【０００７】（ａ）Ｐｄ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ これら成分は金合金細線の高温強度を向上させる成分で
あるが、その含有量が１ｗｔ．ｐｐｍ未満では所望の効
果が得られず、一方、５０００ｗｔ．ｐｐｍを越えて含
有させると、ボンディング時に形成されるボールの真球
性が劣化するので好ましくない。したがってＰｄ、Ｒ
ｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈの内の１種または２種以上の含有
量を１〜５０００ｗｔ．ｐｐｍに定めた。これら成分の
含有量の一層好ましい範囲は１〜５０ｗｔ．ｐｐｍであ
る。
【０００８】（ｂ）Ｃａ、Ｂｅ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｉｎ、Ａ
ｇ これら成分は金合金細線のボンディング時に形成される
ループの安定性を向上させる成分であるが、その含有量
が０．２ｗｔ．ｐｐｍ未満では所望の効果が得られず、
一方、１００ｗｔ．ｐｐｍを越えて含有させると、接合
性が劣化するので好ましくない。したがってＣａ、Ｂ
ｅ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｉｎ、Ａｇの内の１種または２種以上
の含有量を０．２〜１００ｗｔ．ｐｐｍに定めた。これ
ら成分の含有量の一層好ましい範囲は１０〜５０ｗｔ．
ｐｐｍである。
【０００９】（ｃ）希土類元素 希土類元素は金合金細線の高温強度を向上させる成分で
あるが、その含有量が０．２ｗｔ．ｐｐｍ未満では所望
の効果が得られず、一方、１００ｗｔ．ｐｐｍを越えて
含有させると、ボンディング時に形成されるボールの真
球性を劣化させるので好ましくない。したがって希土類
元素の内の１種または２種以上の含有量を０．２〜１０
０ｗｔ．ｐｐｍに定めた。これら成分の含有量の一層好
ましい範囲は１〜５０ｗｔ．ｐｐｍである。
【００１０】（ｄ）Ｃｕ、Ｐｂ、Ｌｉ、Ｔｉ これら成分は、ボンディング時に形成されるボールの真
球性を向上させる成分であるが、それらの含有量が０．
２ｗｔ．ｐｐｍ未満では所望の効果が得られず、一方、
１００ｗｔ．ｐｐｍを越えて含有させてと接合性が劣化
するので好ましくない。したがってＣｕ、Ｐｂ、Ｌｉ、
Ｔｉの内の１種または２種以上の含有量を０．２〜１０
０ｗｔ．ｐｐｍに定めた。これら成分の含有量の一層好
ましい範囲は１〜５０ｗｔ．ｐｐｍである。
【００１１】
【実施例】通常の真空溶解炉により表１〜表１０に示さ
れる成分組成に調整されたＡｕ合金を溶解し、得られた
Ａｕ合金溶湯を鋳造し、直径：５５ｍｍ、長さ：１５０
ｍｍのビレットを作製した。これらのビレットを溝ロー
ル、単頭伸線機により直径：８ｍｍに減面し、その後、
連続伸線機により直径：２５μｍの極細線とした。さら
に最終処理として、環状炉において、温度およびスピー
ドを調整の上、引張り破断試験機で伸びが４％となるよ
うな焼鈍を行ない、本発明Ａｕ合金細線１〜６６、比較
Ａｕ合金細線１〜９および従来Ａｕ合金細線１を作製し
た。
【００１２】ついで、本発明Ａｕ合金細線１〜６６、比
較Ａｕ合金細線１〜９および従来Ａｕ合金細線１につい
て、それぞれ下記に示す試験を行い、各種特性の評価を
行い、その結果を表１〜表１０に示した。
【００１３】高温強度試験 前記本発明Ａｕ合金細線１〜６６、比較Ａｕ合金細線１
〜９および従来Ａｕ合金細線１を２５０℃で引っ張り試
験し、切断強度を測定した。
【００１４】ボールの真球性試験 本発明Ａｕ合金細線１〜６６、比較Ａｕ合金細線１〜９
および従来Ａｕ合金細線１の一端を加熱して、図１に示
されるようにボールアップし、ボールの長軸および短軸
の大きさを測定し、その差を絶対値として求めた。
【００１５】接合性試験 本発明Ａｕ合金細線１〜６６、比較Ａｕ合金細線１〜９
および従来Ａｕ合金細線１を大気中でボールアップし、
２００℃でＳｉ基板のＡｌ上の第１接合点にボンディン
グしたのち４ｍｍ離れた第２接合点にボンディングして
ループを形成し、５０本中、１本でも接合しないものが
あった場合を×、すべて接合した場合を○として示し
た。
【００１６】ループの安定性試験 本発明Ａｕ合金細線１〜６６、比較Ａｕ合金細線１〜９
および従来Ａｕ合金細線１を第１接合点Ａにボンディン
グしたのち４ｍｍ離れた第２接合点Ｂにボンディングし
てループを形成し、図２に示されるように、第１接合点
Ａと第２接合点Ｂを結ぶ中心線からの曲り量（μｍ）の
最大値を測定した。
【００１７】耐樹脂流れ性試験 本発明Ａｕ合金細線１〜６６、比較Ａｕ合金細線１〜９
および従来Ａｕ合金細線１のループの安定性試験で得ら
れた４ｍｍのループを１７０℃にてモールディングし、
図２に示されるように、第１接合点Ａと第２接合点Ｂを
結ぶ中心線からの樹脂流れによる曲り量（μｍ）の最大
値を測定した。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
【００２０】
【表３】
【００２１】
【表４】
【００２２】
【表５】
【００２３】
【表６】
【００２４】
【表７】
【００２５】
【表８】
【００２６】
【表９】
【００２７】
【表１０】
【００２８】
【発明の効果】表１〜表１０に示された結果から、本発
明Ａｕ合金細線１〜６６は、比較Ａｕ合金細線１〜９お
よび従来Ａｕ合金細線１に比べて、高温強度はほぼ同等
であるが、ボールの真球性が優れており、さらに、接合
性、ループの安定性、耐樹脂流れ性にも優れていること
が分かる。上述のように、この発明の金合金細線は、従
来よりも信頼性のあるボンディングを行うことができ、
半導体装置産業の発展に大いに貢献し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボールの真球性試験において、ボールアップし
たボールの長軸および短軸を示す説明図である。
【図２】ループの安定性試験および耐樹脂流れ試験にお
いて測定する曲り量の説明図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ｐｄ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈの内の一
    種または二種以上：１〜５０００ｗｔ．ｐｐｍ、 Ｃａ、Ｂｅ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｉｎ、Ａｇの内の一種または
    二種以上：０．２〜１００ｗｔ．ｐｐｍ、 希土類元素の内の一種または二種以上：０．２〜１００
    ｗｔ．ｐｐｍ、 Ｃｕ、Ｐｂ、Ｌｉ、Ｔｉの内の一種または二種以上：
    ０．２〜１００ｗｔ．ｐｐｍ、を含有し、残りがＡｕお
    よび不可避不純物からなる組成を有することを特徴とす
    る半導体装置用金合金細線。
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