JPS6123330A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

Info

Publication number
JPS6123330A
JPS6123330A JP59144703A JP14470384A JPS6123330A JP S6123330 A JPS6123330 A JP S6123330A JP 59144703 A JP59144703 A JP 59144703A JP 14470384 A JP14470384 A JP 14470384A JP S6123330 A JPS6123330 A JP S6123330A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silver
ball
aluminum
wire
bonding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP59144703A
Other languages
English (en)
Inventor
Atsushi Kamijo
敦 上條
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
Priority to JP59144703A priority Critical patent/JPS6123330A/ja
Publication of JPS6123330A publication Critical patent/JPS6123330A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/02—Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L24/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/04042—Bonding areas specifically adapted for wire connectors, e.g. wirebond pads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554—External layer
    • H01L2224/0555—Shape
    • H01L2224/05556—Shape in side view
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554—External layer
    • H01L2224/05599—Material
    • H01L2224/056—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/05617—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/05624—Aluminium [Al] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45139—Silver (Ag) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/485—Material
    • H01L2224/48505—Material at the bonding interface
    • H01L2224/48599—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
    • H01L2224/486—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/48617—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950 °C
    • H01L2224/48624—Aluminium (Al) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H01L2224/7825—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/783—Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
    • H01L2224/78301—Capillary
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods 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 wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods 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 wire connector
    • H01L2224/85909—Post-treatment of the connector or wire bonding area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00011—Not relevant to the scope of the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01047—Silver [Ag]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01082—Lead [Pb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/20—Parameters
    • H01L2924/201—Temperature ranges
    • H01L2924/20109—Temperature range 350 C=<T<400 C, 623.15K =<T< 673.15K

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

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】 （産業上の利用分野）゛ 本発明は半導体装置に関するものである。
（従来技術） トランジスタ、ＩＣなどの半導体素子上の内部電極（ア
ルミニウムパッド）と外部リードとの結線は、主に金ワ
イヤを用いるネイルヘッドボンディング、あるいはアル
ミニウムワイヤを用いる超音波ボンディングにより行な
われている。前者は。
水素炎（水素トーチ）あるいは放電（電気トーチ）によ
り金ワイヤの先端部全溶融しボールを形成・（ボールア
ップ）した後、熱圧着により結線する方法である。この
方法は汎用性が大きく高速ボンディングが可能であると
いう特長をもっている。
一方、後者はアルミニウムワイヤを超音波を印加してつ
ぶし、結線する方法でネイルヘッドボンディングのよう
ｌこ熱を加える必要がなく、常温で結線ができ、また、
アルミニウムーアルミニウムの接合であるために信頼性
が高い、しかし結線に際しては方向性があるために高速
化が困難であること、さらに、そもそもアルミニウムワ
イヤの引張り強度が小さいためにワイヤ断線が多く製造
コストが高くつくという欠点を有している０以上のよう
なことから、通信用の高信頼性を必要とするような半導
体装置をのぞくほとんどの民生用半導体装置は、金ワイ
ヤによるネイルヘッドボンディングにより半導体素子上
のアルミニウムパッドと外部リードの結線が行なわれて
いる。
（従来技術の問題点） 近年、半導体素子の製造技術の進歩や半導体装置の組立
装置の自動化な・どにより、半導体装置の製造コストは
ますます安くなってきたのに対し。
高価な金を用いるがゆえに、半導体装置の原価番こ占め
る金ワイヤの割合は増大し、原価を圧迫するようになっ
た。この傾向は半導体素子自体の付加価値の小さなトラ
ンジスタなどの個別半纏体において顕著であり１代替ワ
イヤの開発が要求されている。
電気伝導度の大きさ、ボンディングワイヤへの伸線のし
やすさ、ボンディングワイヤとしての引張り強度、ボー
ルアップのしやすさ、あるいはボールの圧着に重要とな
る塑性変形のしやすさなどを考えると銀ワイヤが金ワイ
ヤの代替となりうる。
事実、本発明者らの発明による特願昭５８−０９５１６
５によれば、銀ワイヤを半導体素子上の内部電極と外部
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＊極間に放電を生じさせ、該銀ワイヤの先端部
にボールを形成した後、この銀ワイヤを用いてボンディ
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
ら銀ワイヤの向きに流れる保護雰囲気ガスの気流中に配
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後、該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、これによれば銀ワイヤによる信頼のある結線が高
速で行なえるものである。
しかしながら、この方法により銀ワイヤをボンディング
し、樹脂封入した後、１に軸性試験を行なってみると、
プレッシャークツカーテスト（Ｐｒｅ−ｓｓｕｒｅ　Ｃ
ｏｏｋｅｒ　Ｔｅ５ｔ　以下ＰＣＴと記す、）での累積
故障率が、第１表に示すように、金ワイヤでボンディン
グした場合に比較すると、かなり大きいという問題が生
じた。ただしＰＣＴの試験条件は１２５℃、２，３気圧
であり、端子間抵抗が初期値よりＩＯペパーント増大し
た場合を故障と判定した。
なお、第１表において、１００時間で起きる故障は主と
してアルミニウム配線の腐食によるものである。
第　　　１　　　表 本発明者は、銀ワイヤボンディング品のＰＯＴで起きた
故障原因について調べた結果、上記の故障ｌし銀ポール
とアルミニウムパッド接合部に形成される銀とアルミニ
ウムの合金の成長が不十分であること番ト起因すること
をつきとめた。
（本発明の目的） 本発明の目的は、上記故障のない低価格で信頼性ノ高い
半導体装置を提供することにある。
（本発明の構成） 銀ワイヤの先端にボールが形成され、このボールが熱圧
着されることにより、半導体素子上のアルミニウム電極
と外部リードの接続が行なわれている半導体装置におい
て、銀ボールとアルミニウム電極の接合部のアルミニウ
ムがすべて銀ボール中に拡散していることを特徴とする
半導体装置である。
（本発明の原理） 銀ボールとアルミニウムパッド接合部に、銀とアルミニ
ウムの拡散反応によって形成される合金層の成長幅とＰ
ＣＴ故障との関連を調べるために、以下の実験を行なっ
た。下地加熱温度３５０’Ｃ，キャピラリ温度１００℃
、ボンディング荷重９０ｇの条件で、銀ワイヤによりネ
イルヘッドボンディングを行なった後、適当な熱処理を
行ない、銀ボールとアルミニウムパッド接合部の合金層
を成長させ。
これを樹脂封入し、ＰＣＴを行なった。熱処理の条件と
ＰＣＴ　（試験時間は２５０時間とした）での故障率の
関係を第２表に示す。
第２表 故障解析のため、銀ボールとアルミニウムパッド接合部
の断面研摩を行ない、この部分を走査型電子顕微鏡（Ｓ
ＥＭ）　　により観察したところ。
ＰＣＴ故障の著しい、熱処理を行なわなかったものは、
未反応のアルミニウムが存在するとともに銀とアルミニ
ウムの合金層が腐食しているかのように見える。一方、
ＰＣＴ故障のない、２００℃４０分の熱処理を行なった
ものは、アルミニウムがすべて反応しきっていたが一熱
処理なしの場合に見られたような合金層部分の異常は認
められなかった。合金組成の変化のようすとＰＣＴ故障
の関係をみるために、Ｘ線マイクロアナライザー（ＸＭ
Ａ）により、銀（Ａｇ　）およびアルミニウム（Ａｅ）
の分布を調べた。第１図は、銀ボールとアルミニウムパ
ッド接合部の概略図であるが、この図のＡＡ’で示され
る線に沿って線分析を行なった。第２歯。
第３図、第４図はそれぞれ熱処理なし、２００℃＝５分
の熱処理、２００　’Ｃ−４０分の熱処理を行なったも
のの銀（Ａｇ）およびアルミニウム（Ａ／）の線分析図
である。縦軸は銀あるいはアルミニウムの濃度に対応し
ている。これらの線析の結果と第２表の故障率の結果お
よびＳＥＭによる観察結果をあわせて考えてみると、ア
ルミニウムが未反応で残り、銀とアルミニウムの合金層
内の組成変化の大きい場合にＰＣＴ故障が起き、アルミ
ニウムが反応しきって銀とアルミニウムの合金層内の組
成変化がない場合にはＰＣＴ故障は生じないということ
になる。以下実施例を用いて本発明について具体的に説
明する。
（実施例１）′ 上述の実験をふまえ、ボンディング時点で、銀ボールと
アルミニウムパッドの接合部で、拡散反応によってアル
ミニウムが反応しきって、銀とアルミニウムの合金層内
の組成変化がないようにするための条件を調べた。半導
体素子すなわちシリコンチップは高−下にさらすことは
できないので。
銀ボール側を高温にし、熱圧着を行なった。第５図は、
本発明の実施例を行なうために用いたボンダーの概略図
である。銀ワイヤ５を挿通したキャピラリ６はピーク−
７の内部に設置され、このヒーター７によってキャピラ
リ６の先端に形成した銀ボール８を任意の温度に加熱で
きる。ヒーター７からの鼠を有効番“こ−ボニル８に伝
達させるためにヒーター７およびキャピラリ６を支持す
るアーム９の先端部はアルミナブロック１０で熱絶縁さ
れている。また、銀ボール８の熱酸化を防止するために
ヒーターブロック１１上のリードフレーム１２をボンデ
ィング時に固定子るためのリードフレームが供給される
。　　　゛ 第５図のキャピラリ６の温度（これは、キャピラリと−
ワイヤの熱害゛景を考えると銀ボールの温度とみなせる
。）を変えながらボンディングを行ない、銀ボールとア
ルミニウム接合部での合金層の成長の様子と樹脂封入後
にＰＣＴ２５０時間を行なった時の故障率を調べ、第３
表の結果を得た。
なお１本実施例に用いたボンダニのボンディング速度は
１本あたり０．４秒、また、シリコンチップ上のアルミ
ニウムパッドの厚さは０．８μｍで、下地加熱温度３５
０℃、ボンディング荷重９０ｇのもとてボンディングを
行なった。
第　　　３　　　表 第３表より、ボンディングの工程中に銀ボールとアルミ
ニウムパッドの接合部で、キャピラリ温度を高くシ、ア
ルミニウムをすべて反応させ、銀とアルミニウムの合金
層内の組成変化がないようにすればＰＣＴでの故障をな
くすことができるものである。そして、このために必要
なキャピラリ温度すなわち銀ボールの温度は、少なくと
も４００℃以上である。
（実施例２） 銀ボールとアルミニウムパッドの接合部で拡散反応によ
りアルミニウムをすべて反応させ、＠とアルミニウムの
合金層内の組成変化がないようにするためには１通常の
ボンディング条件でボンディングした後、熱処理を行な
うことによっても可能である。しかし、シリコンチップ
は高温下にさらせないので、低温で長時間の熱処理を必
要とする。第４表に熱処理の条件と合金層の成長のよう
す、および樹脂封入後にＰＣＴ２５（１時間行なった時
の故障率を示す。
第　　　４　　　表 第４表より、ボンディング終了後、熱処理の工程を付加
することによって、銀ボールとアルミニウムパッドの接
合部において、アルミニウムが反応しきって、銀とアル
ミニウムの合金層内の組成変化がないようにすれば、ｌ
）　ＣＴでの故障をなくすことができるものである。
（発明の効果） 以上詳述したとおり１本発明によれば５従来の金ワイヤ
ボンデイン７品と同等の信頼性を有しながら、かつ低価
格の半導体装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、銀ボール々アルミニウムパッドｍ合部の断面
の概略図。第２図から第４図までは銀ボールとアルミニ
ウムパッド接合部のＸＭＡによる線分析図。第５図は本
発明の実施例を行なうために用いたボンダーの概略図。 ｌ・・・熱圧着されたボール、２・・・アルミニウムパ
ット、３・・・二酸化シリコンのパッシベーション、４
・・・シリコン、５・・・銀ワイヤ、６・・・キャピラ
リ。 ７・・・ヒーター、８・・・銀ボール、９川アームＳ１
０・・・アルミナブロック、１１・・化−ターブロツク
、　１２・・・４ｊ”ｉ′’ｒ”Ｍ。 １ν１ノ 亭　２　図 ＡＩ　　　Ａｇ ＡＬ　　　Ａ（］ 悼　４　図 −１６１＝

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 　銀ワイヤの先端にボールが形成され、このボールが熱
    圧着されることにより半導体素子上のアルミニウム電極
    と外部リードの接続が行われている半導体装置において
    、銀ボールとアルミニウム電極の接続部のアルミニウム
    がすべて銀ボール中に拡散していることを特徴とする半
    導体装置。
JP59144703A 1984-07-12 1984-07-12 半導体装置 Pending JPS6123330A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59144703A JPS6123330A (ja) 1984-07-12 1984-07-12 半導体装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59144703A JPS6123330A (ja) 1984-07-12 1984-07-12 半導体装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6123330A true JPS6123330A (ja) 1986-01-31

Family

ID=15368315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59144703A Pending JPS6123330A (ja) 1984-07-12 1984-07-12 半導体装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6123330A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI757463B (zh) 半導體裝置
US4674671A (en) Thermosonic palladium lead wire bonding
Kim et al. The interface behavior of the Cu-Al bond system in high humidity conditions
JPH02123685A (ja) 金を含むワイヤを半田に接着する方法
US7261230B2 (en) Wirebonding insulated wire and capillary therefor
KR880008437A (ko) 반도체 장치 및 그 제조방법과 이에 사용하는 와이어 본딩장치
US6854637B2 (en) Wirebonding insulated wire
JPH0817189B2 (ja) 半導体装置の製造方法
US20040072396A1 (en) Semiconductor electronic device and method of manufacturing thereof
JPH03127843A (ja) 半導体集積回路装置
US20100244249A1 (en) Semiconductor package
JPS6123330A (ja) 半導体装置
JPS6130043A (ja) 半導体装置の製造方法
JP3323185B2 (ja) 半導体素子接続用金線
JPS6123331A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0123540B2 (ja)
US4609936A (en) Semiconductor chip with direct-bonded external leadframe
JPH03208355A (ja) 半導体装置及びその製造方法
Maneeroth et al. Enhancement of 8 Leads Small Outline Integrated Circuit Package with AuPd Coated Cu Wire Bonding for Automotive Devices
JP2515324B2 (ja) 樹脂封止型半導体装置
JPS6118139A (ja) 半導体装置の製造方法
JPS60177639A (ja) 半導体装置の製造方法
JPS60193351A (ja) 半導体装置
JPH0412620B2 (ja)
JPH0448742A (ja) 半導体装置及びその製造方法