JPS62142734A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体のチップ電極と外部引出し用す□　　−
ドフレームのインナーリード部とをワイヤボンディング
した半導体装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
一般に、トランジスタ、ＩＣ（集積回路）、　ｔ、ｓｒ
（大規模４Ａ積回路）の如き半導体装置としては１例え
ば第３図に示す構造のものが知られている。ダイフレー
ム１の上に半導体チップであるペレノ１〜２をダイボン
ディングし、このベレン１−２の１ｔｔｒ＆とリードフ
レーム３とをボンディングワイヤ４で電気的に接続した
後、これらをＭ！ＪＪＩ￥１５でモールディングするこ
とにより形成される。
φ２０〜１００μｍの金、超−ｔＩ波法によりボンディ
ングするφ２５〜５０μ請のアルミニウム線ｆＬＣＡＱ
−１，０ｖｔ３Ｓｉ、Ａｇ−１，ＯｗｔＪＭｇＶ）　Ｊ
ニー　φ１００〜５００　ｐ　ｔｏ（１）　ＩＶＮ純）
（１フルミニウ！、（９’３．９９Ｚ以上）が用いらｉ
ｃでいる。
現在、金線は汁及タイプのｒｃやＬＳＩに用い。
アルミニウム線はサーディプ型またパワートランよって
、金線のコストを無視することが出来なくなっている。
そのため、ボンディングワイヤを高価な金線から比較的
安価なＭ線に変更することが検討されている。
銅線のボンディングボールは不活性′Ｊ７囲気中で形成
されるが、ボール表面が酸化し、さらに金あるいはアル
ミニウムに比べてボールが硬すぎるため、ボンディング
時に半導体チップの損傷あるいはボンデ、ｒングの強度
不足によるワイヤの剥離などが発生する場合がある。そ
こで、この問題を解決し、期待される良好なボンディン
グ性を有する銅線の開発が望まれていた。
〔発明の目的〕
本発明はこのような問題を解決するためになされたもの
で、優れたボンディング性を有した銅ワイヤを用い−た
半導体装置を提供することを［１的とする。
〔発明の概要〕
本発明は半導体チップとの接続にワイヤボンディングを
用いた半導体装置において、前記ワイヤボンディング素
材として、マグネシウムを５〜１５０ｗｔ、ＰＩ３ｍ含
有し、残部銅からなる線材を用いることを特徴とする半
導体装置である。
本発明者等はＡｒガス等の不活性ガス中での放電あるい
は酸水素炎等により形成された銅ボールの硬化は、銅線
に固溶しているＳがボール表面に１化偏祈するためであ
ることを見出した。さらに研究髪進めた結果、微−縫の
Ｍ乙の添加が、このＳの銅ボール表面での濃化偏析防止
に有効であることを見出したのである。
このマグネシラＡ（Ｍｇ）は微量の添加でＳの銅ボール
表面での濃化偏析を防止し、銅ボールの硬化を防止する
効果を発揮するが、あまり多いと胴中に固溶して強度が
増大し、銅ボールが硬化してボンディング後の接合強度
が低ドしてしまう。したがって、５−１５０ｗｔ、ｐｐ
ｓとする。さらには、３０−９０讐ｔ、ｐｐｍが好まし
い。
またＭ索含有量は２０ｗｔ、ｐｐｍ以下とすることが好
ましい。これは、酸素が２ｔ）ｖ　ｔ、２１国以上にな
ると、銅ボールの硬化に対して前記Ｍｇの添加効果を吐
減するからである。
またＭｇに加え、さらにＢ、　Ｖ、　Ｔｉｔ　Ｚｒ、　
Ｃｒ、　Ｉｆｆ等を加えることもできる。Ｂ、Ｖ、Ｔｉ
、　Ｚｒ、　Ｃｒ。
＋１ｆ等の添加も同様に銅ボールの硬化を防止するとと
ができる。しかしながら、余り大量の添加はかえって銅
ボールを硬化させてしまうため、２０ｗｔ、ｐｐｍ以下
が好ましい。添加する場合は、５Ｗｔ、Ｐｐｍ以」〕程
度からその効果があられれる。
また本発明に係る線材は、Ｐｉ部が銅であるが、Ａ１１
．、　Ｎ５　Ａｓ、　Ｓｎ、　Ｓｉ、　’ｒｅ、　Ｐｂ
、　Ｂｉ等の不可避的不純物を除くものではない。
〔発明の効果〕
以−ヒ説明したように本発明によれば、銅ボール人面に
Ｓが濃化偏析するのを防止することができるため、接合
強Ｊαが高く、優れたボンディング性を有する゛＃′、
導体装置を得ることができる。
〔発明の実施例〕
以下に本発明の詳細な説明する。
（実施例ヴ） 純度９９．９０ｗｔ、％の無酸素銅にＭ［を添加した試
料をｒ（空溶解により作製した。φ２０ｒｎ　ｍの各鋳
塊を面削し、Ｉｍｍまで冷ｆｉｌｌ引抜き後、４００℃
でＨｅｒ焼鈍し、引抜き加工により、φ２５μＩｌｌ　
ａｌｌ線とした。次に線材を３００’Ｃで等温焼鈍を行
ない、試オＦとした。
得られた試料をＡｒガス中で放電により溶融してボール
を形成し、ボール断面の硬さをヌープ硬度計でｄ１１１
定した。その結果を第１図に示す。第１図から明らかな
ように、本発明に規定する範囲の添加で放電ボールの硬
さ、比較例の放電ボールに比べて低下していることが確
認された。
（実施例２） 純度９９．９９ｗｔ、％ノ無ａ素銅の各種元素（９９，
９Ｆ１ｗｔ。
％）を添加して真空溶解した後、実施例１と同様な方法
によって試料（φ２５μｍ）を作製した。各試料の組成
は、第１表に示す通りである。
硬さ測定およびブツシュ・テストの結果を同表に示す。
この表から明らかなように、本発明の実施例は傷れた特
性を有していることが確認された。
次にΔＥＳを用い、放電ボール表面からの不純物Ｓを分
析した結果を第２図に示す。比較例（純度９９．４１’
）％の無Ｍ素１ＪＡ）により形成した放電ボール表面に
存在するＳａ化偏祈は１本発明の実施例である試料１に
より形成した放電ボー取表面には認めら汎なかった。他
の実施例も同様であった。
第１表
【図面の簡単な説明】
第１図は硬度特性曲線図、第２図はＳピーク強度特性図
、第３図はプラスチックパッケージＩＣを示す概略断面
図。 ２・・・ペレット ３・・・リードフレーム ４・・・ボンディングワイヤ 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　　　竹　花　喜久男 第１図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）半導体チップとの接続にワイヤボンディングを用
    いた半導体装置において、前記ワイヤボンディング素材
    として、マグネシウム（Ｍｇ）を５〜１５０ｗｔ．ｐｐ
    ｍ、含有し、残部銅（Ｃｕ）からなる線材を用いること
    を特徴とする半導体装置。
  2. （２）前記マグネシウムは３０〜９０ｗｔ．ｐｐｍであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体
    装置。
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