JPS61259555A - 半導体装置用Cu合金製ボンデイングワイヤ - Google Patents

半導体装置用Cu合金製ボンデイングワイヤ

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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】 (産業上の利用分野) この発明は、直径赤20〜50μmの極細線め状態で実
用に供される半導体装置用Cu合金製ボンディングワイ
ヤ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〜o、:3mを有するCI
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箇所に高純醍S
iあるいはGeなどの半一体チップを、Aaぺ一支トな
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ブレームの片面に形成し
ておいたAu 、 AD 。
Ni 、 CLI 、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し、さらにAllろう付
けするかし、 (d)上記半導体チップと上記リードフレームとに渡っ
て、ボンディングワイヤとしてAu極細線を用いて、加
熱下で結線を施し、 (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で封止し、 (f)最終的に、上記リードフレームにお【プる相互に
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、通常ボンディングワイヤとし
てAL+極細線が用いられている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このように半導体装置には、ボンディングワイヤとして
Au極細線が使用されているが、これを安価な無酸素銅
極細線で代替する試みがなされている。  、 しかし、無酸素銅製ボンディングワイヤの場合、尋→素
材状態でビッカース硬さ:30〜40を有するAuに比
して高い硬さをもつものであるため、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81半導体チ
ップの表面に形成されたAffi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のできる安
価なCu合金製ボンディングワイヤを開発すべく研究を
行なった結果、 一般に、無酸素銅は50〜11Cuppの不可避不純物
を含有しているが、この不可避不純物の含有量を1op
pm以下に低減してやると、素材状態で硬さがビッカー
ス硬さ:40〜50に低下すると共に、伸びも向上し、
反面ボンディング時に要求される高温強度は低下するよ
うになるが、これにLa 、 Ce 、 Pr 、 N
d 、 Sm 、 Eu 、 Gd 。
Tb、DV、Ha、Er、Tm、、Yb、LIJ。
3c、およびYからなる希土類元素群のうちの1種また
は2種以上を合金成分として1〜20 ppm含有させ
ると、硬さの上昇および伸びの低下なく、高い高温強度
、例えばボンディング雰囲気に相当する250℃の温度
で20〜30に9/wmlの破断強度(例えば直径:2
5μmの極細線で10〜15qの破断荷重に相当)をも
つようになり、したがって、この結果のCu合金製ボン
ディングワイヤにおいては、ボンディング時に、/1合
金配線被膜やチップ自体を損傷することがなく、かつ正
常なループ形状を保持し、ワイヤ切れの発生が著しく抑
制されるようになるという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っ
て、 合金成分として、La 、 Cfl! 、 Pr 、 
Nd 。
Sm 、 Eu 、 Gd 、 Tb 、 Dl/ 、
 Ho 、 Er 。
Tm、Yb、Lu、Sc、およびYからなる希土類元素
群のうちの1種または2種以上=1〜20ppm 。
を含有し、残りがC1lと1oppm以下の不可避不純
物からなる組成を有するCu合金で構成され、かつこの
Cu合金は素材状態で40〜50のビッカース硬さを有
する軟質にして高温強度のすぐれた半導体装置用C,1
3合金製ボンディングワイヤに特徴を有するものである
なお、この発明のボンディングワイヤにおいて、これを
構成するCu合金中の不可避不純物の上限値を10pp
mとしたのは、この上限値を越えて多くなると、上記の
通り、素材状態でビッカース硬さ:50を越えた高硬度
をもつようになって、ボンディング時に、A1合金配線
被膜やチップの損傷が起り易くなると共に、伸びも低く
なって、正常なループ形状の保持およびループ切れの防
止をはかることが困難になるという理由からである。
また、同じ<Cu合金における合金成分は、その含有量
が11)l)m未満では所望の高い高温強度を確保する
ことができず、一方、その含有量が2011111を越
えると、硬さが急上昇して、ボンディング時に上記の問
題点の発生を回避することができなくなることから、そ
の含有量を1〜20 ppmと定めた。
〔実施例〕
つぎに、この発明のCu合金製ボンディングワイヤを実
施例により具体的に説明する。
原料として無酸素銅を用い、これに通常の電解法あるい
は帯域溶解法による精製を繰り返し施した後、同じく通
常の真空溶解法にて母合金を用いて合金成分を含有させ
ることによって、それぞれ第1表に示され′る成分組成
をもったCu合金を溶製し、鋳造し、ついで素材状態で
ビッカース硬さを測定した後、これに通常の条件で熱間
および冷開圧延を施して直径=25μmの極細線とし、
さらにこれに2Cu〜3Cu℃の範囲内の温度に1〜2
秒保持の光輝熱処理を施すことによって不発明Cu合金
製ボンディングワイヤ1〜41をそれぞれ製造した。
また、比較の目的で第1表に示される不可避不純物含有
量の各種の無酸素銅から同一の条件での熱間および冷間
圧延、および光輝熱処理にて無酸素銅製ボンディングワ
イヤ1〜4を製造した。
ついで、この結果得られた本発明Cu合金製ボンディン
グワイヤ1〜41および無酸素tiA製ボンディングワ
イヤ1〜4について、ボンディング雰囲気に相当する温
度:250℃に20秒間保持の条件で高温引張試験を行
ない、破断荷重と伸びを測定した。これらの測定結果を
第1表に合せて示した。
〔発明の効果〕
第1表に示される結果から、本発明Cu合金製ボンディ
ングワイヤは、いずれも無酸素銅製ボンディングワイヤ
がビッカース硬さで60〜70の高硬度を示すのに対し
て、これより低い40〜50のビッカース硬さを示し、
かつ高い高温強度を保持した状態で、高い伸びを示すこ
とが明らかである。
上述のように、この発明のCLI合金製ボンディングワ
イヤは、ビッカース硬さで40〜50を示す軟質材なの
で、半導体装置のボンディング時に、△を合金配線被膜
やチップ自体を損傷することがなく、かつ高い高温強度
を保持した状態で高い伸びを示すので、正常なループ形
状で、ループ切れの発生なく結線を行なうことができる
など半導体装置用ボンディングワイヤとしてすぐれた特
性を有するものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 合金成分として、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu
    、Gd、Tb、Dv、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、
    Sc、およびYからなる希土類元素群のうちの1種また
    は2種以上:1〜20ppm、 を含有し、残りがCuと10ppm以下の不可避不純物
    からなる組成を有するCu合金で構成され、かつこのC
    u合金は素材状態で40〜50のビッカース硬さを有す
    ることを特徴とする軟質にして高温強度のすぐれた半導
    体装置用Cu合金製ボンディングワイヤ。
JP60102233A 1985-05-14 1985-05-14 半導体装置用Cu合金製ボンデイングワイヤ Granted JPS61259555A (ja)

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