JPS633424A - 配線性に優れた半導体素子用銅ボンディング線の製造方法 - Google Patents

配線性に優れた半導体素子用銅ボンディング線の製造方法

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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、トランジスター、IC,LSIなどの半導体
素子上の電極と外部リードとの間を接続する配線性に優
れた半導体素子用銅ボンディング線に関する。
(従来技術) 従来、ケイ素半導体素子上の電極と外部IJ−ドとの間
を接続するボンディング線としては、高純度(99,9
9wt%)の金細線やアルミ合金(A l −1%Si
)細線が使用されている。
しかしながら、接続の信頼性および工程上の問題から金
細線が多量に使用されている。ケイ素半導体素子上の電
極と外部リードに金細線を接続する方法は、通常金細線
を自動ボンダーのキャピラリーに通し、キャピラリーか
ら突出する一定長の金細線の先端を水素炎又は電気トー
チにより溶融させて金ボールを形成し、この金ボールを
150〜400℃の加熱状態に置かれているケイ素半導
体の電極部にキャピラリーで押しつぶしてネイルヘッド
状にし、ケイ素半導体の電極と外部リードとを接続する
熱圧着法および超音波接続法又はこれらの組合せによっ
て行われる。
ところが近年、自動ボンダーの高速化に伴い高純度の金
細線では、接続時に受ける加熱と張力不足のため、高速
ボンディングに対応し得ないことが明らかになり、その
解決策として、接続時に形成させる金ボールの真円形状
および金ボールの硬さを損わない程度に純金に微量の添
加元素を加えて耐熱性と破断強度を向上させた金合金細
線が実用に供されている。しかし、金細線や金合金細線
は高価であり、更にケイ素半導体も大量生産化に入り、
価格の低減が余儀なくされるに至って金細線や金合金細
線と同等なボンディング特性をもち、破断強度にすぐれ
た安価な代替金属材料の出現への強い要望がある。
そのため、金合金m線に代替し得る金属材料として安価
な銅又はニッケル若しくはそれらを主体とする合金を用
いることが検討されている。
(発明が解決しようとする問題点) 上記のように、ケイ素半導体素子上の電極と外部リード
の接続に金細線や金合金細線が多く使用される理由は、
ネイルへ・ノドボンディングにおいて、金ボールの形成
が真円形状になり、接続の際、半導体素子を損傷しない
適度なボール硬さを有し且つ、キャピラリーからの金細
線の繰出しが円滑で、常に一定のループ形状の接続をす
ることができるためである。
高価な金合金細線の代替金属として、高純度(99,9
9wt%以上)銅を用いて銅ボンディング線とするには
、上記のボンディング特性を具備する必要がある。かか
る銅細線は、−船釣に高純度の銅材料を溶解鋳造し、そ
の鋳塊を圧延した後、常温で伸線加工し目的とする線径
の細線とし、真空又は不活性若しくは非酸化性のガス雰
囲気中で加熱焼鈍して軟質に調質される。このように軟
質に調質された銅細線を半導体素子上の電極と外部リー
ドに接続する場合、第2図に示すようなループ垂れ、第
3図のような接続面がり、第4図の異常に高いループ形
状などの不良ループが生じやすい。又、硬質の銅細線を
用いて、上記と同様にボンディングすると、カール状を
呈し、外部リードとの接続も好ましくなく、使用に供さ
れない。
一方、ケイ素半導体素子の倍増に伴う素子上の多電極化
に対してボンディングされる細線間も互に近接するため
、ループ垂れ、曲がり、高いループ形状などによって互
の銅細線が接触すると、ケイ素半導体の生産に重大な支
障を生じることになる。
本発明は、かかる技術的課題を解決することを口約とす
るもので、ボンディングにおけるループ形成の好ましい
配線性に優れた半導体素子用銅ボンディング線を提供す
ることにある。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、かかる目的を解決するために種々検討を重ね
た結果なされたもので、その構成は配線性に優れた半導
体素子用銅ボンディング線において、破断時の伸び率が
3〜15%であることを特徴とするものである。ここに
、伸び率が3%未満であるときは、銅細線が硬いため、
ボンディングするとカール状を呈し、直線的に接続する
ことができず、外部リードとの接続も又好ましくない。
伸び率が15%を超えるときは、ループ形状が異常とな
る。すなわち、ループ垂れ、接続面がり、異常に高いル
ープ形状を示すものが多い。この原因について詳細に調
査すると、銅の結晶組織において部分的に粗大な結晶を
含み、結晶粒が不整であることから、異常ループを形成
するものと推考される。従って、伸び率が3〜15%の
範囲になるように銅細線を焼鈍すれば、異常ループの発
生を未然に防止することができる。
(実施例) 以下、実施例および比較例にもとづいて本発明を更に詳
細に説明するが、本発明はかかる実施例にのみ限定され
るものでない。
銅純度が99.999重量%以上の高純度銅を真空溶解
鋳造し、その鋳塊を圧延した後、常温で伸線し、中間焼
鈍を施して最終線径を25μmの銅細線とした。第1表
に示す比較例3は、この硬質の25μm銅細線を用いた
。次いで、不活性ガス雰囲気で連続焼鈍(温度250〜
500℃、線速10〜100m/分)して第1表に示す
伸び率の銅細線を作製し、自動ボンダーでケイ素半導体
素子上の電極と外部リードとの間かくを2mmとする1
000個の半導体多端子の接続を行ない、実体顕微鏡で
各々の試料を観察し、ループ垂れ、曲がり、異常に高い
ループ形状の有無を調べた結果を第1表に示す。
ここに、正常なループ形状を呈するものを第  ′1図
に示す。ループ垂れとは、第2図に示すようにステム(
1)に装着された半導体素子(2)上の電極(3)と外
部リード(4)間を直線状に引いた点線(5)より低く
垂れるもので、それを不良とした。曲がりとは、第3図
に示すように半導体素子上の電極(3)と外部リード(
4)間を直線状に引いた点線(6)より150μm以上
曲がっているもので、それを不良とした。異常に高いル
ープ形状とは、第4図に示すように半導体素子上の電極
(3)より上に500μm以上のループ形状を呈するも
ので、それを不良とした。
第1表の結果かられかるように、実施例1〜4は、伸び
率が3〜15%の範囲にあるためループ形状の不良率が
極めて低く、実用上好ましい。しかし、比較例3は、伸
び率が2.1%と低いため、ループ形状の不良率が大き
くなり、実用に供し得ない。
比較例1.2は、伸び率が15%を超えるため、ループ
形状の不良率が数%台となり、実用上支障を生ずるので
好ましくない。
上記実施例では示していないが、銅細線を例えば不活性
ガス雰囲気で完全焼鈍して伸び率を大きくし、目的線径
になるようにダイを通してスキンパスを施し、伸び率を
3〜15%範囲の半硬質に調質しても実施例と同様に本
発明の目的を達成し得る。
(発明の効果) 以上説明した如く、本発明にかかる半導体素子用銅ボン
ディング線は、半硬質に調質しているので、ループ形状
の異常による半導体素子の端子付不良を解消することが
でき、ケイ素半導体素子の倍増に伴う素子上の多電極化
に対しても、正常なループ形成でもって十分対応するこ
とができ、更に銅ボンディング線の使用によって半導体
素子の生産コストを低減できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る半導体素子用銅ポンディング線の
正常なループ形状を示す接続部の拡大正面図、第2図は
接続部におけるループ垂れを示す正面図、第3図は接続
部における曲がりを示す平面図、第4図は接続部におけ
る異常に高いループ形状を示す正面図である。 符号の簡単な説明 (1)・・・・・・ステム、(2)・・・・・・半導体
素子、(3)・・・・・・電極、(4)・・・・・・外
部リード、(5) 、 (6)・・・・・・説明のため
の点線、(7)・・・・・・銅ボンディング線。 特許出願人 タック電線株式会社 日本鉱業株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 破断時の延び率が3〜15%であることを特徴とする配
    線性に優れた半導体素子用銅ボンディング線。
JP61147739A 1986-06-24 1986-06-24 配線性に優れた半導体素子用銅ボンディング線の製造方法 Granted JPS633424A (ja)

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JP61147739A JPS633424A (ja) 1986-06-24 1986-06-24 配線性に優れた半導体素子用銅ボンディング線の製造方法

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61147739A JPS633424A (ja) 1986-06-24 1986-06-24 配線性に優れた半導体素子用銅ボンディング線の製造方法

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Publication Number Publication Date
JPS633424A true JPS633424A (ja) 1988-01-08
JPH0466383B2 JPH0466383B2 (ja) 1992-10-23

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ID=15437046

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JP61147739A Granted JPS633424A (ja) 1986-06-24 1986-06-24 配線性に優れた半導体素子用銅ボンディング線の製造方法

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