JPS63145729A - 半導体素子ボンデイング用金線 - Google Patents

半導体素子ボンデイング用金線

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JPS63145729A
JPS63145729A JP62075731A JP7573187A JPS63145729A JP S63145729 A JPS63145729 A JP S63145729A JP 62075731 A JP62075731 A JP 62075731A JP 7573187 A JP7573187 A JP 7573187A JP S63145729 A JPS63145729 A JP S63145729A
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bonding
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wire
gold wire
gold
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種田　秀雄
Kazuaki Koike
小池　和昭
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Nippon Micrometal Corp
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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） 本発明は半導体素子と外部リードとの電気的接続に用い
られろポンディング用金綿に関するものである。
（従来の技術） 従来、半導体装置の組立において、半導体米子と外部リ
ードをボンデ（ジグする金属細線とじて金線およびアル
ミニウム線が一般に用いられている。これらの中、金線
は耐食性があり且つボンデ、イ〉グ性が優れているので
、国内では金線がアルミニウム線より多く使用されてい
る。
金線をボンデ、ボンデする技術としては、熱圧着法が代
表的方法である。熱圧着法は、リード線を槻槻的に切断
するか又は、電気トーチで溶断した後、１００℃〜３５
０℃の温度範囲でリード線を加圧してボンディングする
方法である。
近年、ボンディング技術の向上とＩＣの組立コストの低
減の目的で、ボンディングマシンの高速度化および自動
化が進み、従来の高純度の金線は引張強度が低いため、
ボンディング作業中に断線を生ずることが多くなってき
た。また、断線に至らないでボンディングをすることが
できたとしても、一度熱の影響を受けた金線が軟化し半
導体素子の電極と外部リードをボンディングする金線の
ループの形状にたるみを生じてシ＊　−トシたり、さら
にＶ！４＋１）１モールドする場合にボンディング用金
線が軟化、によって変形してショートや断線の原因とな
ることがある。また、軟化により引張強度が低下してＩ
ｔＦｉ線を生ずるので、これに使用されろ金線は、高い
強度と高ループが要求されるようになってさた。
このような要求に応じろために、Ｃａをｏ、　ｏｏｏｓ
乃至００１重量形量有せしめたボンディング用金線（特
開昭５３−１０５９６８）　、Ｂｅを０．０００１乃至
０．０Ｏ０８ｆｆｌｌｉ％含有せしめたボンディング用
金線（特開昭５３−１１２０５９）、Ｃａを０．０００
３乃至ｏ、ｏｏ５ｆｆｌｆｉ％含有せしめ且ッＢｅを０
．０００１乃至０．０００８重量％、Ｇｅを０．０００
５乃至０．００５重址％の１［または２種を含有せしめ
、総計０、０００４乃至０．０１１ｉ景％となるように
したボンデインク用金１ｌｌ（特ＵＭ＆１５３−１１２
９６０）、Ｓｅ、　Ｔｅ、　Ｚｎ、ＰｂおよびＭｎのう
ち１種または２種以上の元素を合計量で０．０００１乃
至０．０１重量％含有せしめたボンディング用金線（特
開昭５７−９０９５４）、Ｓｒを０．０００１乃至０．
Ｏ１重址％含有廿しめたボンディング用金ＩＪ！（特開
昭５９−６５４３９）　、Ｃｅ、　Ｐｒ、　Ｎｄおよび
５Ｌ１１からなるセリウム族土類金属のうち１種または
２種以上００００３乃至００１Ｏ重量％を含有しさらに
Ｇｅ、Ｓｅ　４３丈びＣａのうち１［または２Ｍ以上０
．０００１乃至ｏ、　ｏｏｅｏ重量％形量有せしめたボ
ンディング用金線（特開昭５８−１５４２４２）　、Ｂ
ｅを００００１乃至００１重量形量有せしめたボンディ
ング用金線等の種々の組成の高純度金（９９，９９重量
％程度）のボンディング用金線が提案されｔコ。
（発明が解決しようとする問題点） 本発明者等は、これらの従来提案された種々のボンディ
ング用金線について検討した結果、これらのボンディン
グ用金線は、特定の添加元素を含まない高純度金線に較
べて高い引張強度は有しているものの、ボンディング作
業中に断線を起こす場合があり、未だ十分なものとはい
い難い。
又これらの従来提案されｔコ金線は、高い常温強ｌτを
有してはいるが、高！ｉ１強度、特にボール形成部近傍
はポール形成時及びその後の接合時の入熱で結晶粒が局
部的に粗大化する点や又接合やループ形成に、伴う歪の
付与等によりワイヤ延性の低下が生じると言う問題点の
解決については十分ではない。
そこで、本発明者等は前述した問題点の解明のため、不
断の研究の結果、Ｉｎを金線に微量添加することでこれ
らの問題点を解消することができることを見い出した。
（発明の概要） 本発明：、【、以下に示す様に １、Ｉｎを０．０００１〜０．００６重量形量有し、残
部がＡｕおよび不可避的不純物からなる半導体素子ボン
ディング用綿・ ２、Ｉｎを０．０００１〜０．００６重量形量有し、さ
らにＢｅ、　Ｃａ、　Ｇｅの１ｇもしくは２種以上をＢ
ｅ：００００２〜０．００１５重量％、Ｃａ：　　０．
０００２〜０．００３重硅％、Ｇｅ：　０．０００３〜
０．００３重量％でかツＢｅ＋Ｃａ＋　Ｇｅが０．００
０２〜０．００３５ｆｉ量％を添加しｔこ残部が入りお
よび不可避的不純物からなる半導体素子ボンディング用
線。
３、Ｉｎを０．０００１〜０００６重量％含有し、さ形
量こ　　＾ｚ　、　　Ｐｄ　、　　Ｐｔ、　　　Ｒｈ、
　　　ｌｒ、　　　Ｏｓ　、　　Ｒｕ、　　　Ｎｉ　、
　　Ｃｒ、　　　Ｍｎ。
Ｆｅ、　　Ｃｕ、Ｃｏ、　　Ｎｂ、　　Ｖ、Ｔｉ、　　
Ｍｇ、Ｓｉ、　　Ｓｎ、Ｂｉ、Ｐｂ。
＾１、Ｙ、Ｓｂ、　Ｃａ、希土類元素の１種若しくは２
種以上を合計で０．０００１〜０．００１重量％添加し
、残部がＡｕおよび不可避的不純物からなる半導体素子
ボンディング用線。
４、Ｉｎを０．０００１〜０．００６重量％、Ｂｅ、Ｃ
ａ、　Ｇｅの１種もしくは２種以上をＢｅ：　０．００
０２〜０．００１５重量％、Ｃａ：　　０．０００２〜
０．００３重量％、Ｇｅ：　　０．０００３〜０００３
重量形量かツＢｅ＋　Ｃａ十Ｇｅが０．０００２〜（１
，００３５重量％含有し、さらに、Ａｇ、　Ｐｄ、Ｐｔ
、　Ｒｈ。
Ｉｒ、Ｏｓ、Ｒｕ、Ｘｉ、Ｃｒ、　Ｍｎ、　　Ｆｅ、　
Ｃｕ、Ｃｏ、Ｗｂ、　Ｖ、Ｔｉ１Ｍｇ、　Ｓｉ、　Ｓｎ
、Ｂｉ、Ｐｂ、＾１、Ｙ、　Ｓｂ、　Ｃａ、希土類元素
の１種若しくは２種以上を合計で０．０００１〜０．０
０１重量％添加し、残部がＡｕおよび不可避的不純物か
らなる半導体素子ボンディング用線。
である。本発明中の成分元素の効果及びその成分量の規
定理由について述べる。
Ｉｎは本発明に必須の元素である。Ｉｎは物理化学的に
はＡｕに固溶し易いとされ本発明においてこれを適量Ａ
ｕに添加したところ、本発明品は従来品と較へ”Ｃ１常
温及び高温の強度が上昇し、一方で延性及び電気伝導度
の低下は（〕６少であった。
Ｉｎを人ｕに添加する場合の詳細な金相的機構について
は完全には解明できていないが、添加された　Ｉｎの全
量が単なる固溶体を形成するのではな（て、一部は固溶
体以外の形態、例えばある踵の析出物をとるものと考え
られ、このｔコめに純固溶体的な強化４１ＩＩＩＩＩＩ
の場合とは異なって電気伝導度の低下が小さくなるもの
と見られる。またＡｕへのＩｎ添加は結晶粒を整粒とし
易く、このために延性、特に高温延性の低下が見られな
い。
従って、本発明品はＲＵ延性が良好なところから、ポツ
プ、Ｃングのルーゴブロア（ルを高（することができる
。
次に成分の限定理由について述べる。下限は強度上ｙｉ
！効果が見られろ様になる点であり、　０．０００１重
量％とした。一方上限を設定したのはボールの真球度が
悪くなり始める点であり、実験的に求め０００６重量％
８した。すなわち所期のボンディングワイヤ材質特性向
−ヒについては、Ｉｎの添加量０．０００１〜０．００
６ｆｆｉｌｉ）％で一定の効果があり、強度上昇の効果
は　Ｉｎ≧０．０００３重量％マ一層明確となることか
ら、より好ましい添加量範囲は　Ｉｎ０、０００３〜０
．００３重量％である。
つぎに　Ｉｎを所定量含有せしめたＡｕに、さらに徹址
のＢｅ、Ｃａ、Ｇｅの１種もしくは２皿以上を添加する
ことも、延性および電気伝導度の低下を抑制しながら強
度向上を図ることに有効である。
すなわち、前記のＩｎをｏ、ｏｏｏｔ重量％以上（好ま
しくは０．０００３重量％以上）添加した人Ｕは電気伝
導度の低下が僅少なので、強度の保証についてはＢｅ、
Ｃａ、Ｇｅを適宜Ｉｎと併用添加しても、Ｉｎの単独添
加とほぼ同様の効果を得ろことが可能である。Ｂｅ等の
Ｉｎの併用についてはボンディングワイヤの使用目的等
に応じて製造者が適宜選択して実行することとなるが、
これらの過多なる添加は本発明の特徴をなすＩｎ添加の
強度・延性・電気伝導度の各方面への総合的な効果を破
壊することとなる。したがってＢｅ、　Ｃａ、Ｇｅの適
正な添加量、範囲としてはＢｅ　　Ｏ，０００２〜０．
００１５重μ％、　Ｃａ　・０．０００２〜０．００３
重量％、ＧＣ００００３〜０００３重ｈｔ％でかツＢｅ
＋Ｃａ１−Ｇｅが００００２〜０．０００３５１１ｉＩ
ｊ、％４！満たすものである。Ｂｅ、　Ｃａ、　Ｇｅ各
元素の添加量下限の値（よ当該元素を　Ｉｎ存在下に単
独添加した場合に強度向上効果を生ずる最小添加量を示
し、同じく各元素の添加量上限値は当該元素を　Ｉｎ存
在下で単独添加した場合に延性低下が見られ始めろ限界
添加量を示す。
このほか、Ａｇｉ、　Ｐｄ、　Ｐｔ、Ｒｈ、　　［ｒ、
　Ｕｓ、　Ｒｕ、Ｎｉ：ＣｒｌＭｎ、　Ｆｅ、　Ｃｕ、
　Ｃｏ、　Ｎｂ、Ｖ、’ｒｉ、　Ｍｇ、　Ｓｉ、　Ｓｎ
。
Ｂｉ、Ｐｂ、ＡＩ、　Ｙ、Ｓｂ、　（ａ、希土類元素の
Ｉ　Ｍもしくは２種以上を合計で０．０００１〜０．０
０１重量％、本願第１発明もしくは第２発明の成分にさ
らに添加することも目的に応じて有効である。
すなわちこれらの元素を、強度以外の特性向上を目的と
して前記の斌を添加（７ても　Ｉｎ含有に由来するとこ
ろの延性・電気伝導度低下抑制効果（よ維持される。こ
こで 人ｇ、　Ｐｄ、　　ｐｔ、　　Ｒｈ、　　Ｉｒ、　Ｕｓ
、　Ｒｕ、　　Ｎｉ、　Ｃｒ、　ｋｌｎ、　Ｆｅ。
Ｃｕ、　Ｇｏ　ｌよ経時軟化の防ｌにに有効な元老であ
る。
Ｎｂ、　　Ｖ、　　Ｔｉ、　Ｍｇ、　Ｓｉ、　　Ｓｎ、
　Ｂｉ、　Ｉ’ｂ、　　人１．　　Ｙ、Ｓｂ、Ｇａ希土
類元素は強度は向上出来るが接合性がやや悪くなる元素
である。
（実施例） ９９、９９９％の高純度金を使用し、第１表の添加元素
を加え真空溶解した後、金インゴットを作製し、伸線加
工を施して直径００２５　ｍの金細線とする。更にこの
金細線を、常温における破断伸び率を目標値４％となる
ように、軟化熱処理をしボンデＣレグ用金線とした。
このボンディング用金線の常温における引張試験値およ
び２５０℃で２０秒間保持後の高温の引張試験値を第２
表に示す。
更にボンディング性能評価試験を行ない、ループ高さと
ボンディング中に発生したワイヤ切れの値を指数にして
第２表に示す。
実施例ＡＩ、Ｂｌは　Ｉｎを添加した本発明であり、一
方Ａ２は合金添加のない高純度金であり従来の比較量で
ある。冒１の添加で常温および高温の金線強９度は上界
している。一方ボンディング性能はＡ２比較品はボンデ
ィング中のワイヤ切れが生じ易いが、Ａｔ、Ｂｌの本発
明はワイヤ切れが少ない。更にループ高さは一般的に賞
って高温強度が上界する程低くなる傾向にあるが、本発
明品であるＡＩ、Ｂｌは比較量とほぼ同等程度であり、
ループを高く保持出来ている。
ＣＩは　Ｉｎ、Ｂｅ添加の本発明でありＣ２はＢｅ添加
の比較量の実施例である。
Ｄｌは　ｉｎ、　Ｂｅ、　Ｃａ添加の本発明であり、Ｄ
２はＢｅ、Ｃａ添加の比較量の実施例である。
Ｅｌは　Ｉｎ、　Ｇｅ添加の本発明であり、一方ＩＷ２
はＧｅ添加の比較量である。
いずれも本発明品は高強度化している点とボンディング
時のワイヤ切れが少なく且つループ高さも同等程度を示
していることがわかる。
Ｆｌは　Ｉｎ、　Ｃｅ、　Ｃａ、　Ｐｂ、　Ａｇ、　Ｃ
ｕの添加した本発明であり、 Ｇ１は　Ｉｎ、　Ｇｅ、Ｃａ、　Ｆｅ、　Ｓｎ、Ｐｄを
添加した本発明の実施例を示す。
以上述べた如く、本発明にかかるボンディング用金線は
、高温強度が高くボンディング時のワイヤ切れ等の不良
を少なく出来る上ループ高さは同等程度に保つことが出
来るので、ＩＣ，ＬＳＩをはじめＶＬＳ　Ｉなとの半導
体素子用ボンディング用金線として、ボンディングの高
速化を可能とし、集積度のｉ５密化をはかることができ
ることがわかる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、Ｉｎを０．０００１〜０．００６重量％含有し、残
    部がＡｕおよび不可避的不純物からなる半導体素子ボン
    ディング用線。 ２、Ｉｎを０．０００１〜０．００６重量％含有し、さ
    らに　Ｂｅ、Ｃａ、Ｇｅの１種もしくは２種以上をＢｅ
    ：０．０００２〜０．００１５重量％、Ｃａ：０．００
    ０２〜０．００３重量％、Ｇｅ：０．０００３〜０．０
    ０３重量％でかつＢｅ＋Ｃａ＋Ｇｅが０．０００２〜０
    ．００３５重量％を添加した残部がＡｕおよび不可避的
    不純物からなる半導体素子ボンディング用線。 ３、Ｉｎを０．０００１〜０．００６重量％含有し、さ
    らにＡｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｒｕ、Ｎｉ
    、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ、Ｍ
    ｇ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｙ、Ｓｂ、Ｃａ、
    希土類元素の１種もしくは２種以上を合計で０．０００
    １〜０．００１重量％添加し、残部がＡｕおよび不可避
    的不純物からなる半導体素子ボンディング用線。 ４．Ｉｎを０．０００１〜０．００６重量％、Ｂｅ、Ｃ
    ａ、Ｇｅの１種もしくは２種以上をＢｅ：０．０００２
    〜０．００１５重量％、Ｃａ：０．０００２〜０．００
    ３重量％、Ｇｅ：０．０００３〜０．００３重量％でか
    つＢｅ＋Ｃａ＋Ｇｅが０．０００２〜０．００３５重量
    ％含有し、さらに、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏ
    ｓ、Ｒｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｂ
    、Ｖ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｙ
    、Ｓｂ、Ｇａ、希土類元素の１種もしくは２種以上を合
    計で０．０００１〜０．００１重量％添加し、残部がＡ
    ｕおよび不可避的不純物からなる半導体素子ボンディン
    グ用線。
JP62075731A 1986-03-28 1987-03-28 半導体素子ボンデイング用金線 Granted JPS63145729A (ja)

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