JPS61259558A - 半導体装置用Ｃｕ合金製ボンディングワイヤ - Google Patents

半導体装置用Ｃｕ合金製ボンディングワイヤ

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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、直径が２０〜５０μｍの極細線の状態で実
用に供される□半導体装置用Ｑｕ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■
Ｃ１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二０．１〜’Ｌ３姻を有する
Ｃｕ合金条材を用意し、（ｂ）上□記す−ドフレーム素
材より、エツチングまたはプレス打゛抜ぎ加工にて製造
せんとするＩＣの形状に適合したり゛−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
に高純度ＳｉあるいはＧｅなどの半導体チップを、へｇ
ペーストなどの導電性樹脂を用いて加熱接着するか、あ
るいは予め上記半導体チップおよ呑リードフレームの片
面に形成しておいた’Ａｕ　、　Ａａ　。
Ｎｉ、Ｃ，ｕ、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Ａｕろう付けず・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。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
Ａｕ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　Ｉ！１ｔｉＡ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、Ｍ素材
状態でビッカース硬さ：３０〜４０を有するＡｌｌ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Ａ１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ＣＩＪ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〜ｉ　ｏ　ｏ　ｐｐｍ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
１０ｐｐｍ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＝４０〜５α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Ｔｉ　、Ｚｒ　、Ｈｆ　、Ｖ
、Ｏｒ　、Ｍｎ　、およびＢ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／−の破断強度（例えば直径＝２５μ而の極細
線で１０〜１５ｇ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、Ａｆｆｉ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、Ｔｉ　、Ｚｒ　、Ｈｆ　、Ｖ、Ｃｒ　
。
Ｍｎ、およびＢのうちの１種または２種以上＝１〜２ｏ
ｐｐｍ。
を含有し、残りがＣｕと’＋ｏｐｐｍ以下の不可避不ス
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ＣＬＩ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１Ｑｐｐ
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１　ｐＨｍ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２０ｐｐｍ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Ｃ’ｕ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
よび冷間圧延を施して直径：２５μｍの極細線とし、さ
らにこれに２００〜３００℃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本発明Ｃｕ合金製
ボンディングワイヤ１〜２２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１〜２２および無酸素銅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のご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Ｃｕ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、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、
    およびＢ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。
JP60102232A 1985-05-14 1985-05-14 半導体装置用Ｃｕ合金製ボンディングワイヤ Granted JPS61259558A (ja)

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