JPWO2006057230A1 - 半導体素子用Auボンディングワイヤ - Google Patents
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Abstract
Description
すなわち、本発明によれば、以下に示す半導体素子用Auボンディングワイヤが提供される。
(1)Auマトリックスと機能性元素とからなるAu合金からなり、該Auマトリックスが、Beを3〜15質量ppm、Caを3〜40質量ppm、Laを3〜20質量ppm含有し、該Au合金の圧着ボールの真円度が0.95〜1.05であることを特徴とする半導体素子用Auボンディングワイヤ。
(2)Auマトリックス機能性元素とならなるAu合金からなり、該マトリックスが、Beを3〜15質量ppm、Caを3〜40質量ppm、Laを3〜20質量ppm含有し、該Au合金がCe及び/またはEuを3〜20質量ppm含有することを特徴とする半導体素子用Auボンディングワイヤ。
(3)Auマトリックスと機能性元素とからなるAu合金からなり、該Auマトリックスが、Beを3〜15質量ppm、Caを3〜40質量ppm、Laを3〜20質量ppm含有し、該Au合金がMg、Si、及びGaの中から選ばれる少なくとも1種を3〜20質量ppm含有することを特徴とする 半導体素子用Auボンディングワイヤ。
(4)Auマトリックスと機能性元素とからなるAu合金からなり、該Auマトリックスが、Beを3〜15質量ppm、Caを3〜40質量ppm、Laを3〜20質量ppm含有し、該Au合金がSb、Sn及びBiの中から選ばれる少なくとも1種を3〜80質量ppm含有することを特徴とする半導体素子用Auボンディングワイヤ。
(5)Auマトリックスと機能性元素とからなるAu合金からなり、該Auマトリックスが、Beを3〜15質量ppm、Caを3〜40質量ppm、Laを3〜20質量ppm含有し、該Au合金が、Mg、Si、及びGaの中から選ばれる少なくとも1種を3〜20質量ppm及びYを3〜20質量ppm含有することを特徴とする半導体素子用Auボンディングワイヤ。
(6)Auマトリックスと機能性元素とからなるAu合金からなり、該Auマトリックスが、Beを3〜15質量ppm、Caを3〜40質量ppm、Laを3〜20質量ppm含有し、該Au合金が、Mg、Si、及びGaの中から選ばれる少なくとも1種を3〜20質量ppm、及びCe及び/又はEuを3〜20質量ppm含有することを特徴とする半導体素子用Auボンディングワイヤ。
(7)Auマトリックスと機能性元素とからなるAu合金からなり、該Auマトリックスが、Beを3〜15質量ppm、Caを3〜40質量ppm、Laを3〜20質量ppm含有し、該Au合金が、Sb、Sn及びBiの中から選ばれる少なくとも1種を3〜80質量ppm、及びCe及び/又はEuを3〜20質量ppm含有することを特徴とする半導体素子用Auボンディングワイヤ。
(8)Auマトリックスと機能性元素とからなるAu合金からなり、該Auマトリックスが、Beを3〜15質量ppm、Caを3〜40質量ppm、Laを3〜20質量ppm含有し、該Au合金が、Mg、Si、及びGaの中から選ばれる少なくとも1種を3〜20質量ppm、及びCe及び/又はEuのうち少なくとも1種を3〜20質量ppmさらにYを3〜20質量ppm含有することを特徴とする半導体素子用Auボンディングワイヤ。
(9)該Auマトリックスに含有されるAuの純度が99.99質量%以上であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の半導体素子用Auボンディングワイヤ。
(10)該Au合金ワイヤの圧着ボールの真円度が0.95〜1.05の範囲にあり、かつ該Au合金のワイヤの破断応力が23kg/mm2以上であることを特徴とする(2)〜(9)のいずれかに記載の半導体素子用Auボンディングワイヤ。
(11)線径が23μm以下であることを特徴とする(1)〜(10)のいずれかに記載の半導体素子用Auボンディングワイヤ。
すなわち、極細線のボンディングワイヤから溶融ボールをつくってボールボンディングした際の圧着径を圧着方向から見た場合、ボンディングマシンからの超音波の印加方向をY軸とし、Y軸に直交する軸をX軸とし、圧着径のX軸及びY軸の最大値をX軸の値(xi)とY軸の値(yi)とする。そして、ボンディング装置によって200本を第一ボンドとし、それぞれのX軸の測定値(xi)とY軸の測定値(yi)を求める。そして、この200本のうちから任意の50本を選択し、その50本についてそれぞれX軸の測定値(xi)をY軸の測定値(yi)で除したときの計算値を求める。最後にこの50個の計算値の平均値を圧着ボールの真円度とした。
Auマトリックス中に含まれるこれらの微量元素の合計量は9質量ppm以上、好ましくは22質量ppm以上である。
ワイヤの線径は、25〜5μm、好ましくは23〜8μmにするのがよい。
純度99.999質量%の高純度Auに微量元素として表1に記載の数値(質量ppm)になるように配合し、真空溶解炉で溶解鋳造した。これを伸線加工して、線径が25μm、22μm、20μm及び15μmのところで最終熱処理し、伸び率を4%に調整した。この極細線を半導体チップ上の60μm角のAlパッドへ大気中でボールボンディングによって第一ボンドをしたところ、第一ボンドではすべてのボールが60μm角のAlパッド内に形成されていた。その評価結果を表2に示す。
実施例において、微量元素の成分組成を表3に示したものに変化させた以外は同様にして熱処理極細線を得た。この極細線を実施例と同様にして評価した。その結果を表4にあわせて示す。
すなわち、本発明によれば、以下に示す半導体素子用Auボンディングワイヤが提供される。
(1) Auマトリックスと機能性元素とからなるAu合金からなり、該AuマトリックスがBeを3〜15質量ppm、Caを3〜40質量ppm、Laを3〜20質量ppm、残部がAuからなるAu合金であり、該Au合金の圧着ボールの真円度及び該Au合金ワイヤの破断応力を向上したことを特徴とする半導体素子用Auボンディングワイヤ。
(2) Auマトリックスと機能性元素とからなるAu合金からなり、該Auマトリックスが、Beが3〜15質量ppm、Caを3〜40質量ppm、Laを3〜20質量ppm、残部がAuからなるAu合金であり、該機能性元素としてCe及び/又はEuを3〜20質量ppm含有し、該Au合金の圧着ボールの真円度及び該Au合金ワイヤの破断応力を向上したことを特徴とする半導体素子用Auボンディングワイヤ。
(3) Auマトリックスと機能性元素とからなるAu合金からなり、該Auマトリックスが、Beが3〜15質量ppm、Caを3〜40質量ppm、Laを3〜20質量ppm、残部がAuからなるAu合金であり、該機能性元素としてMg、又はSiから選ばれる少なくとも1種を3〜20質量ppm含有し、該Au合金の圧着ボールの真円度及び該Au合金ワイヤの破断応力を向上したことを特徴とする半導体素子用Auボンディングワイヤ。
(4) Auマトリックスと機能性元素とからなるAu合金からなり、該Auマトリックスが、Beが3〜15質量ppm、Caを3〜40質量ppm、Laを3〜20質量ppm、残部がAuからなるAu合金であり、該機能性元素として、Snを3〜80質量ppm含有し、該Au合金の圧着ボールの真円度及び該Au合金ワイヤの破断応力を向上したことを特徴とする半導体素子用Auボンディングワイヤ。
(5) Auマトリックスと機能性元素とからなるAu合金からなり、該Auマトリックスが、Beが3〜15質量ppm、Caを3〜40質量ppm、Laを3〜20質量ppm、残部がAuからなるAu合金であり、該機能性元素としてMg又はSiから選ばれる少なくとも1種を3〜20質量ppm及びYを3〜20質量ppm含有し、該Au合金の圧着ボールの真円度及び該Au合金ワイヤの破断応力を向上したことを特徴とする半導体素子用Auボンディングワイヤ。
(6) Auマトリックスと機能性元素とからなるAu合金からなり、該Auマトリックスが、Beを3〜15質量ppm、Caを3〜40質量ppm、Laを3〜20質量ppm、残部がAuからなるAu合金であり、機能性元素としてMg又はSiから選ばれる少なくとも1種を3〜20質量ppm、及びCe及び/又はEuを3〜20質量ppm含有し、該Au合金の圧着ボールの真円度及び該Au合金ワイヤの破断応力を向上したことを特徴とする半導体素子用Auボンディングワイヤ。
(7) Auマトリックスと機能性元素とからなるAu合金からなり、該Auマトリックスが、Beを3〜15質量ppm、Caを3〜40質量ppm、Laを3〜20質量ppm、残部がAuからなるAu合金であり、機能性元素として、Snを3〜80質量ppm、およびCe及び/又はEuを3〜20質量ppm含有し、該Au合金の圧着ボールの真円度及び該Au合金ワイヤの破断応力を向上したことを特徴とする半導体素子用Auボンディングワイヤ。
(8) Auマトリックスと機能性元素とからなるAu合金からなり、該Auマトリックスが、Beを3〜15質量ppm、Caを3〜40質量ppm、Laを3〜20質量ppm、残部がAuからなるAu合金であり、機能性元素としてMg又はSiから選ばれる少なくとも1種を3〜20質量ppm、及びCe及び/又はEuを3〜20質量ppmさらにYを3〜20質量ppm含有し、該Au合金の圧着ボールの真円度及び該Au合金ワイヤの破断応力を向上したことを特徴とする半導体素子用Auボンディングワイヤ。
(9) Auマトリックスに含有されるAuの純度が99.99質量%以上で あることを特徴
とする請求項1〜8のいずれかに記載の半導体素子用Auボンディングワイヤ。
(10)該ワイヤの該Au合金の圧着ボールの真円度が0.95〜1.05にあり、且つ該Au合金ワイヤの破断応力が23kg/mm2以上であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の半導体素子用Auボンディングワイヤ。
(11) 線径が23μm以下であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の半導体素子用Auボンディングワイヤ。
すなわち、極細線のボンディングワイヤから溶融ボールをつくってボールボンディングした際の圧着径を圧着方向から見た場合、ボンディングマシンからの超音波の印加方向をY軸とし、Y軸に直交する軸をX軸とし、圧着径のX軸及びY軸の最大値をX軸の値(xi)とY軸の値(yi)とする。そして、ボンディング装置によって200本を第一ボンドとし、それぞれのX軸の測定値(xi)とY軸の測定値(yi)を求める。そして、この200本のうちから任意の50本を選択し、その50本についてそれぞれX軸の測定値(xi)をY軸の測定値(yi)で除したときの計算値を求める。最後にこの50個の計算値の平均値を圧着ボールの真円度とした。
なお、使用したボンディングワイヤは、後述する実施例1〜53に挙げられているとおり、「伸線加工して、線径が25μm、22μm、20μm及び15μmのところで最終熱処理し、伸び率を4%に調整したもの。」であるが、上記の定義のとおり線径の比率を採用するためこれらの寸法範囲では線径の大小などの影響は表れない。また、溶融ボール形成条件や潰す際の条件なども、一般的な操作条件下においては、本発明の課題とする圧着ボール径のバラツキやワイヤ強度には影響しない。
Auマトリックス中に含まれるこれらの微量元素の合計量は9質量ppm以上、好ましくは22質量ppm以上である。
すなわち、極細線のボンディングワイヤから溶融ボールをつくってボールボンディングした際の圧着径を圧着方向から見た場合、ボンディングマシンからの超音波の印加方向をY軸とし、Y軸に直交する軸をX軸とし、圧着径のX軸及びY軸の最大値をX軸の値(xi)とY軸の値(yi)とする。そして、ボンディング装置によって200本を第一ボンドとし、それぞれのX軸の測定値(xi)とY軸の測定値(yi)を求める。そして、この200本のうちから任意の50本を選択し、その50本についてそれぞれX軸の測定値(xi)をY軸の測定値(yi)で除したときの計算値を求める。最後にこの50個の計算値の平均値を圧着ボールの真円度とした。
Claims (11)
- Auマトリックスと機能性元素とからなるAu合金からなり、該Auマトリックスが、Beを3〜15質量ppm、Caを3〜40質量ppm、Laを3〜20質量ppm含有し、該Au合金の圧着ボールの真円度が0.95〜1.05であることを特徴とする半導体素子用Auボンディングワイヤ。
- Auマトリックスと機能性元素とからなるAu合金からなり、該Auマトリックスが、Beを3〜15質量ppm、Caを3〜40質量ppm、Laを3〜20質量ppm含有し、該Au合金がCe及び/又はEuを3〜20質量ppm含有することを特徴とする半導体素子用Auボンディングワイヤ。
- Auマトリックスと機能性元素とからなるAu合金からなり、該Auマトリックスが、Beを3〜15質量ppm、Caを3〜40質量ppm、Laを3〜20質量ppm含有し、該Au合金がMg、Si及びGaの中から選ばれる少なくとも1種を3〜20質量ppm含有することを特徴とする半導体素子用Auボンディングワイヤ。
- Auマトリックスと機能性元素とからなるAu合金からなり、該Auマトリックスが、Beを3〜15質量ppm、Caを3〜40質量ppm、Laを3〜20質量ppm含有し、該Au合金がSb、Sn及びBiの中から選ばれる少なくとも1種を3〜80質量ppm含有することを特徴とする半導体素子用Auボンディングワイヤ。
- Auマトリックスと機能性元素とからなるAu合金からなり、該Auマトリックスが、Beを3〜15質量ppm、Caを3〜40質量ppm、Laを3〜20質量ppmを含有し、該Au合金がMg、Si及びGaの中から選ばれる少なくとも1種を3〜20質量ppm及びYを3〜20質量ppm含有することを特徴とする半導体素子用Auボンディングワイヤ。
- Auマトリックスと機能性元素とからなるAu合金からなり、該Auマトリックスが、Beを3〜15質量ppm、Caを3〜40質量ppm、Laを3〜20質量ppmを含有し、該Au合金がMg、Si及びGaの中から選ばれる少なくとも1種を3〜20質量ppm、及びCe及び/又はEuを3〜20質量ppm含有することを特徴とする半導体素子用Auボンディングワイヤ。
- Auマトリックスと機能性元素とからなるAu合金からなり、該Auマトリックスが、Beを3〜15質量ppm、Caを3〜40質量ppm、Laを3〜20質量ppmを含有し、該Au合金がSb、Sn及びBiの中から選ばれる少なくとも1種を3〜80質量ppm、およびCe及び/又はEuを3〜20質量ppm含有することを特徴とする半導体素子用Auボンディングワイヤ。
- Auマトリックスと機能性元素とからなるAu合金からなり、該Auマトリックスが、Beを3〜15質量ppm、Caを3〜40質量ppm、Laを3〜20質量ppmを含有し、該Au合金がMg、Si及びGaの中から選ばれる少なくとも1種を3〜20質量ppm、及びCe及び/又はEuを3〜20質量ppmさらにYを3〜20質量ppm含有することを特徴とする半導体素子用Auボンディングワイヤ。
- 該Auマトリックスに含有されるAuの純度が99.99質量%以上であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の半導体素子用Auボンディングワイヤ。
- 該Au合金ワイヤの圧着ボールの真円度が0.95〜1.05の範囲にありかつ、該Au合金ワイヤの破断応力が23kg/mm2以上であることを特徴とする請求項2〜9のいずれかに記載の半導体素子用Auボンディングワイヤ。
- 線径が23μm以下であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の半導体素子用Auボンディングワイヤ。
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