JPS60177639A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS60177639A
JPS60177639A JP59032865A JP3286584A JPS60177639A JP S60177639 A JPS60177639 A JP S60177639A JP 59032865 A JP59032865 A JP 59032865A JP 3286584 A JP3286584 A JP 3286584A JP S60177639 A JPS60177639 A JP S60177639A
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JP
Japan
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bonding
silver
wire
semiconductor device
wire junction
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JP59032865A
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English (en)
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Atsushi Kamijo
敦 上條
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置に関するものである。
従来、トランジスタ、ＩＣなどの半導体素子（チ、ブ）
上の内部を極（アルミニウムパッド）と外部リードとの
結線は、金ワイヤあるいはアルミニウムワイヤを用いて
行なっていた。通常、前者は、ネイルヘッドボンディン
グで、また後者は超音波ボンディングで結線が行なわれ
るが、その汎用性・高速性のために、ネイルヘッドボン
ディングが主流となっている。ネイルヘッドボンディン
グは、水素炎（水素トーチ）あるいは放電（ｉｔ気トー
チ）により、金ワイヤの先端部にポールを形成（ポール
アップ）した後、これを３００℃程度に加熱された半導
体素子上のアルミニウムパッドに熱圧着し、外部リード
との接続を行なう方法である。
しかしながら近年の金価格の高騰をこより、半導体装置
の製造原価に占める金ワイヤの割合が大きくなり、原価
を圧迫するようになった。金ワイヤの細線化によりこれ
を押さえる努力がなされてきたが、すでに細線化は限界
にきており、代替ワイヤの開発が要求されている。
銀は金と同様に延展性に富む金属で、ボンディングワイ
ヤに線引きすることができる。また透気伝導度は金属中
で最も太き（、金のおよそ１．５倍である。また、ワイ
ヤの引張り強度も、同一の線引き工程を経たもので比較
した場合、銀ワイヤは金ワイヤの１．５倍桿度の大きさ
をもっている。このような利点を持つものの金と同様な
条件のもとで銀ワイヤをボンディングしてみると、信頼
性試験（耐湿試験）において、ボールとアルミニウムパ
ッドの接合部での故障が顕著となる。
本発明者らの発明による特願昭５８−０９５１６５によ
れば、銀ワイヤを半導体素子と外部リードの結線に用い
ることができる。すなわち、銀ワイヤと放電電極間に放
電を生じさせ、上記銀ワイヤの先端部にボールを形成し
たのち、Ｃの銀ワイヤを用いてホンディングを行なう方
法において、上記銀ワイヤと放電電極を該銀ワイヤと放
電電極を結ぶ方向で、かつ放電電極から銀ワイヤへの向
きに流れる保護雰囲気ガス具体的には、１１００ｐＩ１
以下の酸素濃度をもつ窒素あるいは不活性ガス気流中に
配置し、該気流中で放電を生じさせ、上記銀ワイヤの先
端部をボール状に形成したのち、この銀ワイヤを用いて
ワイヤボンディングを行なうことを特徴とするボンディ
ング方法である。このボンディング方法によれば、銀ワ
イヤによる信頼性のある接合が、高速で行なえるもので
ある。
しかしながら、信頼性試験の試験時間を畏くすると信頼
性が低下する。前記特願昭５８−０９５１６５ではボー
ルアップ部の雰囲気制御のみを考えていたが、本発明者
らは、銀ワイヤボンディングの信頼性をより高めるため
には、ボンディング後の銀ボールの熱酸化をも回避する
べきであることを見い出した。
本発明の目的は、低価格で信頼性の窩い、銀ワイヤボン
ディングを用いた半導体装置の製造方法を提供すること
である。
本発明は、銀ワイヤを用いたネイルヘッドボンディング
において、ボール形成（ボールアップ）を不活性雰囲気
中で行なうとともに、熱圧着後に、銀ボールの熱酸化を
回避する工程を有することを特徴とする銀ワイヤボンデ
ィングによる半導体装置の製造方法である。
第１図は、ボンダーを上から見たとき、リードフレーム
の乗るステージ周辺の概略図である。ｌＯ等の半導体素
子は、リードフレームおさえ４の窓の中に送られると、
アームＨこ取りつけられたキャピラリ２に導ひかれたワ
イヤにより順次ボンディングされる。このとき半導体素
子のダイボンディングされたリードフレームは、加熱ヒ
ーター３により３００℃程度に加熱される。このために
、ボンディングの終了した半導体素子にも加熱ヒーター
の熱がリードフレームを通して伝わり、銀ボールの熱酸
化が進行することになる。ボンディング後の加熱されて
いる時間は、半導体素子の１ｌｔ４！ｉ数オヨヒボンデ
イングスピードによるが、１分間程度で、熱酸化のｅ合
は非常に少ないものの、これが長時間の信頼性試験を行
なった場合の信頼性低下）こつながる。事実、このボン
ディング後の熱酸化の影響を調べるために、窒素實囲気
中でポールアップを行なってボンディングしたＩＣを、
むき出しの状態で、空気中およびアルゴン中で、４００
℃、５分間の熱処理をし、耐湿試験（８５℃、８５形相
対湿度、１００時間）を行ハ゛っだところ、空気中で熱
処理を１１なったものは銀ホールとアルミニウムパッド
の接合部でのはがれ不良が多数発生するのに対し、アル
ゴン中で熱処理を行なったものには、不良は全くみられ
なかった。これから、ホンディング後の銀ボールの熱酸
化が、銀ワイヤボンディングの信頼性全低下させること
は明らかである。したかって、ボンディング後の銀ボー
ルの熱酸化を回避することが、銀ワイヤボンディングの
信頼性をより高くする上で不可欠となる。
第２図および第３図は、本発明の一実施例を説明するた
めの概略図である。すなわち、ボンディング作業中、加
熱ヒーターの熱のおよぶ部分を不活性雰囲気あるいは還
元性雰囲気とするために、リードフレームおさえ４（第
２図）あるいは、リードフレーム送りステージ５（第３
図）に、窒素やアルゴンなどの不活性ガスあるいは、窒
素と水素の混合ガスのような還元性ガスの吹き出る小孔
６を設け、ここから吹き出る前記の保護雰囲気ガスによ
りリードフレーム９と接読した半導体素子７上の銀ボー
ル８の熱酸化を防ぐことができ、銀ワイヤボンディング
の高信頼化か可能となる。
また、ボンディング後の熱酸化を回避するためには、前
述の手段をとらなくてもボンディングが終了した後、不
活性雰囲気または還元雰囲気あるいは真空中で熱処理を
行ない、酸化層を除去するという工程をつけ加えてもよ
い。
以下実施例を用いて本発明について具体的に述べる。
実施例１ ポールアップ時の雰囲気く、窒素）中の酸素濃度および
加熱ヒータ一により熱せられる部分の雰囲気を変えて、
ボンディング試料（供試体）をつくった。線径３０μｍ
の銀ワイヤを８ビンのＩＣにボンディングし、１０１０
０個あたり、耐湿試験（８５℃、８５％相対湿度、５０
０時間）＃こおける故障（銀ボール／アルミニウムパッ
ド接合部のオープン不良）の発生率を調べた。ＩＣはモ
ールドを行なわ′す半導体素子がむき出しの状態で行な
った。比較のため、従来の方法で作った金ワイヤボンデ
４７１品についての試験も行なった。得られた結果を第
１表に示すが、ポールアップ時の雰囲気中の酸素濃度が
０．１％以下であれば、ボンディング作業中の加熱ヒー
ターによる熱酸化を防ぐために熱のかかる部分を不活性
あるいは還元雰囲気とすることｉこよって故障率は激減
し、信頼性の非常に高い銀ワイヤボンディングが可能と
なるものである。
第　１　表 実施例２ ポールアップは、不活性雰囲気中で行なったが、ボンデ
ィング作業中、熱のかかる部分についての雰囲気制御を
しなかったものについて、ボンディングが終了したのち
、別途、リードフレームごと熱処理を行ない、実施例１
と同様の耐湿試験を行なった。第２表にその結果を示す
が、ポールアップ時の不活性雰囲気中の酸素濃度が０．
１％以下であれば、ボンディング作業が終了したのち、
不活性または還元雰囲気中であるいは真空中で熱処理を
行なうという工程を設けることによって、高信頼性の銀
ワイヤホンディングか可能となる。
第　２　表 以上詳述した通り、本発明によれば高信頼性の銀ワイヤ
ボンディングが可能となり、半導体装置の低価格化に大
きく貢献できるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、ボンダーを上方から見たとき、リードフレー
ムの乗るステージ周辺の概略図。第２図および第３図は
、本発明の一実施例を示す斜視図。 １・・・アーム　２・・・キャピラリ　３・・・加熱ヒ
ーター４・・°リードフレートおさえ　５・・・リード
フレーム送りステージ　６・・・雰囲気ガス吹き出し穴
７・・・半導体素子（チップ）　８・・・（圧着）ポー
ル９・・・リードフレーム 第１図 第３図 ７

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）銀ワイヤを用いたネイルヘッドボンディング工程
    を有する半導体装置の製造方法において、ポール形成を
    不活性雰囲気中で行なうとともに、熱圧着後の銀ボール
    の熱酸化を回避する工程を付加することを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
  2. （２）熱圧着後の銀ボールの熱酸化を回避する工程とし
    て、ボンディング作業中、加熱ヒータ一による熱のおよ
    ぶ部分を不活性雰囲気あるいは還元雰囲気に保つ特許請
    求の範囲第１項記載の半導体装置の製造方法。
  3. （３）熱圧着後の銀ボールの熱酸化を回避する工程とし
    て、ボンディング終了後、不活性雰囲気中または還元雰
    囲気中あるいは真空中で熱処理を打なう特許請求の範囲
    第１項記載の半導体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2012108082A1 (ja) * 2011-02-10 2012-08-16 田中電子工業株式会社 Ag-Au-Pd三元合金系ボンディングワイヤ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2012108082A1 (ja) * 2011-02-10 2012-08-16 田中電子工業株式会社 Ag-Au-Pd三元合金系ボンディングワイヤ
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