KR0145549B1 - 반도체소자용 금합금 세선 - Google Patents

반도체소자용 금합금 세선

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KR0145549B1
KR0145549B1 KR1019940704482A KR19940704482A KR0145549B1 KR 0145549 B1 KR0145549 B1 KR 0145549B1 KR 1019940704482 A KR1019940704482 A KR 1019940704482A KR 19940704482 A KR19940704482 A KR 19940704482A KR 0145549 B1 KR0145549 B1 KR 0145549B1
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wire
gold alloy
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strength
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KR1019940704482A
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토모히로 우노
오사마 키따무라
야스히데 오노
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미노루 다나까
신니뽄 세이데스 가부시끼가이샤
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Publication date
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Abstract

본 발명은 전극과의 접합부에서 장기신뢰성을 향상하고, 또 와이어 휨 및 수지봉함시의 와이어 흐름의 저감, 고루프화등을 동시에 실현하는 반도체소자용 금합금 세선을 제공하는 것으로, Mn 을 50-3000중량 ppm 함유하고, 잔부를 금 및 불가피 불순물로 이루어진 금합금세선, 또 그 세선에 첨가하는 원소군으로써는 ①Be, B 의 1종 또는 2종을 합계에서 1-20중량 ppm, ② Ca, Sr, 희토류 원소의 적어도 1종을 합계에서 1-30중량 ppm, ③ In, Tl 의 1종 또는 2종을 합계에서 1-50중량 ppm을, ①, ②, ①+②, ②+③, ①+②+③ 의 조합으로 첨가하는 금합금 세선을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 반도체소자상의 전극과의 접합부에 있어서, 고온조건하에 있어서도 높은 접합신뢰성을 갖고 또 반도체의 고밀도 실장에도 대응하는 금합금세선을 제공할 수 있다.

Description

반도체소자용 금합금 세선
제1도는 본 발명의 세선 (Au에 Mn을 1000중량 %로 첨가한 세선)을 200℃×300hr 의 열처리를 실시한 후에 그 재료를 X 선 회절한 결과를 도시한 도면.
제2도는 Mn 의 첨가량과 열처리 시간 및 전기저항과의 관계를 도시한 도면.
본 발명은 반도체소자의 전극과 외부 리드를 접속하기 위해 이용되는 접합부 신뢰성이 뛰어난 금합금세선(金合金細線)에 관한 것이다.
현재 반도체소자상의 전극과 외부 리드와의 사이를 접합하는 본딩선으로써는 금합금세선이 주로 사용되고 있다. 금합금세선의 접합기술로써는 초음파 병용 열압착 방식이 일반적이다. 즉 금세선 선단을 아크입열로 가열 용융하고, 표면장력에 의해 볼을 형성시킨 후에 150-300℃의 범위내에서 가열한 반도체소자의 전극상에 이 볼부를 압착 접합시킨 후 외부 리드측과의 접속을 초음파 압착하는 방법이다.
트랜지스터나 IC 등의 반도체소자로써 사용하기 위해서는 상기의 금합금 세선에 의한 본딩후에 Si 칩, 본딩화이어 및 Si 칩이 설치된 부분의 리드 프레임측을 보호할 목적으로 수지 봉함한다.
반도체소의 고집적화, 박형화의 경향에 따라 금합금 세선이 만족할 수 있도록 특성도 다양화되고 있고, 예를들면 고밀도 배선 및 좁은 피치에 대응하기 위한 금합금 세선의 장척화, 세선화 혹은 고루프화, 더욱이 반도체소자의 박형화를 가능하게 하도록 저루프화등이 요구되고 있다. 상기의 장척화, 세선화, 루프높이의 조정에 대응하기 위해 수종의 합금화 원소를 첨가한 금합금 세선의 개발이 진행되어, 예를들면 특개소 61-296731호 공보나 특개소 61-172343호 공보등에 이것이 개시되어 있다.
그런데, 최근 반도체소자가 사용되는 환경조건이 점점 엄격해지고 있어, 예를들면 자동차의 엔진룸 내에서 사용되는 반도체소자에서는 150-200℃ 의 고온 혹은 저온등의 환경에서 사용되는 경우도 있다. 또 반도체소자의 고밀도 실장에 의해 사용할 때에 발생하는 열을 무시할 수 없어짐과 동시에 금합금 세선을 이용한 경우, 고온 환경하에서 알루미늄 전극과의 접합부의 장기 신뢰성의 저하등이 문제시되고 있다.
내열성이 요구되는 환경조건에서 사용되는 반도체소자에 있어서는 종래 본딩 와이어로써는 알루미늄 금합금 세선을 사용하고, 세라믹 패키지한 반도체소자가 이용되고 있다. 알루미늄 금합금 세선에서는 반도체소자상의 전극과의 접합부에 있어서 동종 금속의 접합에 의해 고신뢰성을 얻을 수 있는 이점이 있다. 그러나 수지봉함과 비교해서 세라믹스 패키지는 고가이고, 또 알루미늄합금 세선에서는 대기중에서 정상적인 볼형성이 곤란하므로 접합방법으로써 쐐기형 접합법이 일반적이고, 금합금 세선과 비교해 생산성이 저하한다.
따라서 비용, 생산성등의 이유로 알루미늄 합금 세선의 사용은 특정 반도체소자에 한정되어 있고, 이후로도 고속성, 생산성, 작업성등이 우수하다. 금합금 세선에 의한 본딩방식이 주류라고 여겨진다.
고온환경(50-200℃)에서 종래의 금합금 세선을 이용한 경우, 반도체소자상의 알루미늄 전극과의 접합부의 장기신뢰성의 저하가 문제시되고 있다. 즉 전극부재인 알루미늄과 금이 상호 확산해서 금속간 화합물의 생성이나 보이드의 발생에 따른 접합부에서 박리나 전기적 도통불량등이 생기는 것이 문제로써 지적되고 있다. 그리고 금속간 화합물의 성장을 억제하기 위해 금합금 세선에 Mn을 첨가하는 기술이 특개평 2-215149호 공보에 개시되어 있다.
이런 상황으로부터 금합금 세선과 알루미늄 전극과의 접합에서 고온 환경에서 높은 접합 신뢰성을 갖는 금합금 세선이 요망되고 있다.
본 발명자가 고온 환경에 있어 접합부의 신뢰성에 관해 조사한 결과, 종래의 공지 기술의 인식에 반해서 금속간 화합물의 성장은 접합부 계면의 강도를 상승시키는 것, 그러나 이 금혹간 화합물은 수지봉함된 반도체 소자의 접합부가 고온으로 유지되었을 때 수지중의 할로겐 성분에 의해 부식됨이 확인되었다.
본 발명자들은 상기 접합부를 다시 상세하게 조사한 결과, 그 접합부에서 생성된 금속간 화합물의 거의가 Au5Al2상이고, Au와 Al의 상호 확산이 진행함에 따라 이 화합물은 Au4Al 상으로 변환하는 것이 판명되었다.
그리고 이 Au4Al 상이 봉함 수지중에 함유하는 할로겐 성분과 반응해서 부식을 일으키고, 이것으로 접합부의 전기 저항이 증가해 경우에 따라 도통불량까지 이른다.
본 발명자들의 연구에 의해 Au-Al계의 다종의 화합물의 내, 부식되는 것은 상기의 Au4Al상 뿐이라는 것이 구명되었다.
상기의 결과로부터 고온하에서 접합 강도를 얻기 위해서는 적극적으로 금속간 화합물을 형성시켜 Au5Al2상을 성장시켜야 함과 동시에 이 상으로부터 피부식상인 Au4Al 상으로 상변화를 저지하는 것이 필요하다.
본 발명자들은 전술한 연구성과로부터 고온하에서 접합신뢰성을 향상시키는 금합금 세선을 개발하도록 연구를 행한 결과,
(a) Au 중에 Mn을 50-3000중량 ppm 첨가시킴으로써 고온 환경하에서 수지봉함된 접합부의 금속간 화합물층의 부식을 현저하게 저감시킬 수 있음을 견출했다. 즉, Mn 첨가에 의해 금속간 화합물의 Au5Al2상에서 Au4Al상으로의 변화를 억누르기 때문이다. 일예로써 Mn을 1000중량 ppm함유하는 금합금 세선과 알루미늄 전극과의 접합부를 수지 봉함해서 200℃ 300hr 의 가열을 실시하고, 얻어진 시료에 X 선 회절을 실시했다. 그 결과를 제1도에 도시한다. 제1도에서 확인된 화합물은 Au5Al2뿐이었다.
상기의 가열조건에 의하면 종래의 금합금 세선에서는 Au5Al2상으로부터 Au4Al 상으로의 변화가 종료하고 있고, 부식도 일으키고 있지만 Mn첨가한 금합금 세선에서는 제1도에서 도시한 대로 Au4Al 로의 상변화는 억제되고 있고 부식은 관찰되지 않았다.
또 Mn을 100중량 ppm 이하의 미량의 범위 함유하는 경우에는 Au4Al 상은 약간 발생하지만 부식은 충분히 억제되고 있어 실용상 문제는 없고, 또 세선의 선단에 형성된 볼부의 정구도가 상승한다는 효과가 있다.
제2도에서 Mn0.1% (1000ppm), 0.01% (100ppm), 0%의 3종류의 금합금 세선을 배설하고 용접해 그 접합부를 수지봉함한 반도체 소자를 200℃ 온도에서 300시간 및 1000시간 열처리해서 각 세선의 전기저항을 측정한 결과를 표시했다. 전기저항은 부식이 진행됨에 따라 증대한다. Mn이 100ppm 첨가된 세선은 300시간에서 조금 전기저항은 증가하지만 이 정도의 증가로는 어떤 문제는 발생하지 않는다. 또 200℃ 의 온도에서 1000시간 유지되더라도 Mn 0% 의 경우와 비교해서 전기저항은 약 반분 이하이고, 고온에서 내부식성이 충분함을 나타내고 있다.
즉 이 도면에서 Mn 을 1000ppm 첨가하고, 200℃× 300시간 열처리를 실시한 경우에는 열처리전의 재료가 갖은 전기저항과 거의 변화하고 있지 않는다. 제1도의 결과가 틀리지 않았음을 나타내고 있다.
이렇게 본 발명에 따르면 그 특징이 Au5Al2상으로부터의 Au4Al 상으로의 변화를 제어하는 것에 있으므로 접합부분의 부식방지와 함께 접합강도를 향상할 수 있고, 그 효과는 크다.
또 전술한 와이어의 장척화, 루프형상이나 최고 높이등을 제어할 수 있도록 연구를 진행한 결과, Mn 원소에 하기의 제 1군, 제 2군, 제 3군의 원소를 공존시킴으로써 이하의 견지를 견출할 수 있었다.
(b) Be, B 의 1종 또는 2종 (제 1군)을 총계에서 중량으로써 1-20ppm 범위에서의 첨가는 세선의 상온강도를 높임으로써 유효하기 때문에 Mn원소를 단독 첨가한 금합금과 비교해서 연신공정을 용이하게 하는 것이다.
(c) Ca, Sr 희토류 원소 (이 원소에는 Y 가 함유된다) 의 1종 또는 2종 이상 (제 2군)을 총계에서 중량으로써 1-30ppm범위에서 첨가함으로써 세선의 기계적 강도 특히 고온강도를 높이고, 또 볼부근방의 열영향부에 있는 결정 입자의 조대화(粗大化)를 억제해서 볼부 근방의 넥부에서 강도를 높이는 것이다.
(d) 제 1, 2원소군의 공존에 의해 세선의 기계적 강도를 증가시켜 본딩후의 세선 직선성을 향상 (루프휨의 저감) 시키는 것으로 접합간 거리의 긴 롱스팬화에 대응하는 것이고, 더욱이 세선의 재결정 개시온도의 상승에 수반해 고온강도가 증가되어 수지봉함시의 와이어 흐름을 저감시키는 것이다.
(e) 제 2원소군에 덧붙여 In, Tl 의 1종 또는 2종 이상 (제 3군)을 총계에서 중량으로써 1-50ppm의 범위에서 첨가함으로써 볼부 부근의 열영향부에서 재결정 길이를 확대시켜 이것에 의해 루프 높이를 높게 할 수 있는 금합금 세선을 얻을 수 있다.
(f) 제 1, 2, 3군의 공존에 의해 상기의 원소군의 첨가효과를 동시에 갖는 금합금 세선을 얻을 수 있는 것으로, 즉 장척화 배선에서 세선이 Si칩과의 에칭하는 일 없이, 또 루프 휨 및 수지봉함시의 와이어 흐름을 저감시킴으로써 인접하는 세선 배선 산격의 좁은 고밀도 실장을 실현하는 것이다.
즉 본 발명은 상기 견지에 의거한 것으로, 이하의 구성을 요지로 한다.
(1) Mn 을 50-3000중량 ppm, 특히 50-100중량 ppm 의 범위에서 함유하고, 잔부가 금 및 불가피 불순물로 이루어진 고온영역 사용의 반도체소자용 금합금 세선.
(2) 상기 (1) 의 성분에 Re, B 의 1종 또는 2종을 총계에서 1-20중량 ppm 의 범위에서 함유한 반도체소자용 금합금 세선.
(3) 상기 (1)의 성분에 Ca, Sr, 희토류 원소의 1종 또는 2종 이상을 총계에서 1-30중량 ppm 범위에서 함유한 반도체소자용 금합금 세선.
(4) 상기 (2) 성분에 Ca, Sr, 희토류 원소의 1종 또는 2종 이상을 총계에서 1-30중량 ppm 의 범위에서 함유한 반도체소자용 금합금 세선.
(5) 상기 (3) 의 성분에 In, Tl 의 1종 또는 2종을 총계에서 1-50중량 ppm 범위에서 함유한 반도체소자용 금합금 세선.
(6) 상기 (4) 의 성분에 In, Tl 의 1종 또는 2종을 총계에서 1-50중량ppm 범위에서 함유한 반도체소자용 금합금 세선.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태에 대해 설명한다.
본 발명에서 사용하는 고순도금이란 순도가 적어도 99.995중량 %이상의 금을 함유하고, 잔부가 불가피불순물로 이루어진 것이다.
금볼 접합부가 고온환경에 접하게 되면 접합계면에 있어 금과 알루미늄의 상호 확산에 수반해 수종의 금속화합물이 성장하고, 이 금/알루미늄 화합물 중에서 특정 화합물상 즉 Au4Al 상이 봉함수지중의 할로겐 원소와 용이하게 반응해서 접합부에서 전기저항을 증가시키는 원인이 된다.
이런 원인을 제거하기 위해 Mn 의 첨가가 극히 유효하다. 즉 금속(金中)에 Mn을 첨가하면 Mn이 금 속을 확산함에 따라 계면 근방에 농화해서 부식되는 화합물상의 성장을 억제하는 것으로, 고온방치한 접합부의 전기저항의 상승을 억제한다. Mn의 함유량을 50-3000중량 ppm으로 정하는 것은 Mn의 함유량이 50중량 ppm 미만에서는 접합부에서 고온영역에 있어 금속간 화합물의 부식을 억제하는 효과가 적고 한편 3000중량 ppm을 넘으면 볼 형성시에 표면에 산화막이 형성되고, 접합성 (전단강도) 이 저하한다는 이유에 의거한 것이다. 즉 Mn 이 100중량 ppm까지는 와이어 선단에 형성된 볼부의 정구도가 상승하고, 반도체소자상의 전극간 거리의 단피치화에 대응하기 위해 바람직한 작은 지름을 갖는 볼의 제작을 용이하게 한다. Mn함유량이 상기 범위내에서 신뢰성을 향상시키는 효과를 충분하게 얻을 수 있다.
또 Mn 은 금 속으로의 고용도(固溶度)가 크고, 기계적 강도로의 영향이 작음이 알려져 있다. 상기의 함유량 Mn 에서 루프 형상을 제어하는 효과를 기대할 수 없다. 그래서 Mn 이외의 원소를 공존시킴으로써 세선의 기본적 특성을 더욱 향상시키고, 세선 특성에 관해 다향화할 필요에 대응하는 것이다. 바람직한 것으로 상기 함유량의 Mn은 다른 원소가 발현하는 특성에 대해 거의 영향을 끼치지않는 것이 확인되고 있다.
제 1원소로써 Be, B 의 첨가목적은 세선의 상온강도를 높임과 동시에 와이어 연신공정을 용이하게 함으로써 Mn을 함유하는 금합금 세선을 공업적으로 용이하게 제작할 수 있는 것이다. Mn 원소의 단독 첨가로는 파단강도의 상승은 거의 기대할 수 없고, 연신공정중의 가공경화도 작으므로 세선의 연신속도를 빠르게 하면 단선의 원인이 된다. Be 또는 B가 적량 함유되면 세선의 연시공정중 가공경화를 촉진함으로써 생산성의 향상 및 연신공정의 고속화를 실현할 수 있다. Be, B가 1중량 ppm 미만에서는 기계적 강도의 변화는 꽤 작고, 한편 20중량 ppm을 넘으면 볼부의 경도가 높아져 충분한 접합강도를 얻기 어려워 진다든가 혹은 접합시에 반도체소자에 손상을 주게 된다. 따라서 Be, B의 함유량을 1-20중량 ppm 의 범위로 했다.
`제 2군 원소로써 Ca, Sr, 희토류 원소의 첨가에 의해 세선의 상온강도뿐만 아니라 고온강도가 증가하므로 루프형성시의 세선의 흐름이나 늘어뜨림이 저감한다. 수지봉함시에는 고온가열된 수지가 높은 점성을 갖으면서 고속으로 금형내로 유입하기 때문에 결선된 세선이 변형해서 흐름을 만들지만 Ca, Sr 및 희토류 원소는 미량 첨가로 세선의 고온강도가 증가하므로 수지봉함시의 와이어 흐름을 저감시킨다. 또 볼부 근방에서 열영향부에 의해 결정입자가 조대화하면 루프형성시의 넥부에 균열등의 손상을 주는 일이 염려되지만 Ca, Sr 및 희토류 원소의 첨가에 의해 열영향부에서 재결정을 억제해서 결정입자를 미세화하고, 이것으로 넥부 강도를 높이는 것이다. Ca, Sr등 희토류 원소가 1중량 ppm 미만에서는, 고온 강도의 증가는 적고, 한편 30중량 ppm을 넣으면 볼 선단부에 수축공이 형성되므로 볼 본딩 후의 접합강도가 저하한다. 따라서 Ca, Sr 및 희토류 원소의 1종 또는 2종 이상을 총계에서 1-30중량 ppm 범위로 했다.
제 1, 2군의 공존에 의해 세선의 기계적 강도의 상승에 의해 본딩후의 와이어의 직선성이 향상하고, 또 고온강도의 증가 및 넥부의 파단강도의 상승에 의해 수지봉함시의 와이어 흐름을 저감시켜 접합간 거리의 긴 롱스팬화 (장척화) 에 적합한 것이 된다. 상기의 장척화에 대응할 수 있도록 세선의 기계적 강도를 증가시키기 위해 제 2군 원소의 첨가효과가 크지만 제 2군 원소의 단독첨가로 세선의 기계적 강도를 증가시키기 위해 함유량을 증가시키면 볼 선단에서 수축공의 형성에 의한 접합강도 저하가 염려되므로 제 1군 원소를 공존시켜 강도 특히 파단강도의 상승을 조장함으로써 접합강도가 저하하는 일 없이 장척화를 달성한다. 각각의 첨가량에 관해서는 전술한 이유로부터 Be, B 의 1종 또는 2종을 총계에서 1-20중량 ppm의 범위로 하고, 한편 Ca, Sr, 희토류 원소의 1종 또는 2종 이상을 총계에서 1-30중량 ppm의 범위로 했다.
제 3군 원소인 In, Tl을 첨가함으로써 볼 형성시의 열영향을 받은 재결정부 길이가 확대하는 것을 견출하고 있다. 이 재결정부 길이는 루프 높이를 지배하는 중요한 원인이고, 재결정 미단부 즉 기계적 강도가 현저하게 변화하는 부분이 루프 최고부위에 상당하는 것이다. 그러나 제 3군 원소의 단독첨가로는 세선의 기계적 강도가 충분치 않고, 루프형상의 산포가 커진다.
그래서 제 2, 3군 원소를 공존시킴으로써 제 3군 원소에 의해 전술한 고루프화를 달성하고 ,또 제 2원소군에 의해 세선의 기계적강도를 상승시켜 루프 높이의 산포를 저감시키는 것이다. In, Tl 이 1중량 ppm미만에서는 첨가효과가 작고, 한편 50중량 ppm을 넘으면 볼부가 완전한 구가 되지 않아 전극간의 짧고 좁은 피치의 접합이 곤란하다. 따라서 In, Tl 의 1종 또는 2종의 함유량을 1-50중량 ppm 범위로 했다. 또 제 1군 원소인 Ca, Sr, 희토류 원소의 함유량에 관해서는 전술한 동등의 이유로 1종 또는 2종 이상의 원소를 총계에서 1-30중량 ppm 범위로 했다.
세선이 장척화하면 일반적으로 본딩 직후의 세선의 늘어뜨림이나 휨, 수지봉함시의 와이어의 흐름 등이 커지는 경향이 있다. 장척화와 세선을 늘어뜨림 및 휨의 억제라는 조건을 동시에 만족시키기 위해서는 엄격한 루프제어가 가능한 세선이 요구된다. 그래서 제 1, 2, 3군원소의 공존에 의해 각각의 원소군의 첨가 효과를 동시에 갖는 금합금 세선을 얻는 것이다. 제 2군 원소 첨가에 의한 세선의 기계적 강도의 증가에 의해 루프의 직선성을 높이고, 특히 높은 고온강도는 수지봉함시의 와이어 흐름을 억제하는 데 유효하고, 제 1군 원소 첨가에 의해 상온강도의 상승으로 산포가 적은 안정된 루프형상을 얻을 수 있다. 또 제 2군 원소에 의해 넥부의 강도가 상승함으로써 늘어뜨림도 감소하고, 또 제 3군 원소 첨가에 의해 고루프화를 달성해서 본딩 직후 뿐만 아니라 수지봉함시에 있어서도 세선이 Si 칩과의 에칭하는 일 없이 용이하게 장척화에 대응할 수 있다. 상기의 원소군의 공존에 의해 보다 충분한 효과를 얻을 수 있고, 또 각각의 원소군의 첨가효과는 기본적으로는 독립된 것이므로 각 원소군의 함유량에 관해서도 각각 전술한 범위로 했다.
이하 실시예에 대해 설명한다.
금순도가 약 99.995중량 % 이상의 전해금을 이용해 전술한 각 첨가원소군을 함유시킨 표 1및 표 3에 도시한 화학성분의 금합금을 고주파 진공용해로에서 1200±20℃ 의 온도범위에서 용해 주조하고, 그 잉곳을 압연한 후에 상온에서 연신 가공을 하고, 최종 선지름이 25㎛의 금합금 세선으로 한 후에 대기중에서 200-500℃의 온도범위에서 연속 풀림해서 연신치가 약 4% 가 되도록 조정했다.
얻어진 금합금 세선에 대해 볼형상, 연신공정중의 단선 정도, 세선의 기계적 특성, 접합강도, 루프 높이, 와이어 휨 및 봉함후의 와이어 흐름, 볼 접합부에서 금속간 화합물의 부식도등을 조사한 결과를 표 2에 기재했다.
연신공정에서 단선 정도는 일정 성분으로 조정한 금합금의 잉곳 2㎏ 을 선지름 500㎛로부터 최종 선지름 25㎛ 의 금합금 세선에 이르기까지 연신하는 공정에서 단선회수를 조사하고, 0회의 것을 ◎으로, 1-5회를 ○으로, 5회를 넘는 것을 △으로 나타냈다.
세선의 기계적 특성에 대해서는 선지름이 25㎛의 금합금 세선을 사용하고, 상온에서 인장파단강도와 약 250도로 설정된 종형로 내에서 세선을 약 20초간 유지한 후 인장시험한 파단강도, 즉 고온강도를 각각 측정하고, 상온강도와 고온강도의 강도차를 나타냈다. 세선의 기계적 강도는 연신공정이나 중간 풀림의 영향을 받기 쉽고, 더구나 최종 직경에서 질조정 풀림에 의해 크게 변화하는 것, 또 볼형성시의 열영향을 받은 넥부 근방과 모선부의 양자의 기계적 특성의 차에 의해 루프형상은 좌우되는 일이 크고, 이 특성은 상온강도와 고온강도의 강도차를 이용해 정리하는 것이 가능함등을 고려한 것이다.
볼형상은 고속자동 접착기를 사용해서 전기토치에 의한 아크방전에 의해 제작된 금합금 볼을 주사형 전자현미경으로 관찰하고, 볼형상이 이상한 것, 볼선단부에서 수축공의 발생이 있는 것등 반도체소자상의 전극에 양호한 접합을 할 수 없는 것을 × 표시, 정구도는 저하하지만 접합성에 악영향을 끼치지 않는 것을 △표시, 양호한 것을 ○표시로 평가했다.
접합강도는 고속자동 본딩와이어 후에 리드프레임과 측정한 반도체소자를 지그로 고정한 후에 본딩후의 금합금세선의 중앙부를 인장하고, 그 세선파단시의 인장강도를 100개 측정한 풀 강도의 평균으로 평가했다. 또 이와 같이 고정한 반도체소자의 전극으로부터 위로 3㎛떼어낸 위치에서 평행하게 지그를 이동시켜 접합한 볼을 전단파단시키고, 파단시의 하중을 100개 측정한 전단강도로 평가했다.
루프 높이는 반도체소자상의 전극과 외부 리드와의 사이를 접합한 후에 형성된 각 루프의 정점 높이와 해당 반도체소자의 전극면을 광학현미경으로 100개 측정하고, 그 양자의 높이의 차인 루프 높이와 산포로 평가했다.
와이어 휨 (직선성) 은 세선의 양단의 접합거리 (스팬) 가 2.5mm가 되도록 본딩한 세선을 반도체소자와 거의 수직 상방향으로부터 관찰하고, 와이어 중심부로부터 와이어의 양단접합부를 잇는 직선과, 세선의 휨이 최대인 부분과 수선의 거리를 투영기를 이용해 80개 측정한 평균치로 나타냈다.
수지봉함후의 와이어 흐름의 측정에 관해서는 세선의 스팬으로써 4.5mm을 얻을 수 있도록 본딩한 반도체소자가 탑재된 리드프레임을 몰딩장치를 이용해 에폭시수지로 봉함한 후에 연 X 선 비파괴 검사장치를 이용해 수지봉함 반도체소자 내부를 X 선 투영하고, 전술한 와이어 휨과 동등한 순서에 의해 와이어 흐름이 최대인 부분의 흐름량을 80개 측정하고, 그 평균치를 세선의 스팬 길이에서 제외하고 계산한 값 (백분율)을 봉함후의 와이어 흐름이라 정의했다.
금합금 세선의 선단에 형성된 볼을 알루미늄 전극으로 접합하고, 또 에폭시수지로 봉함한 후에 질소가스중에 200도로 300시간 가열처리한 반도체소자를 이용해 볼 접합부의 중심을 지나는 단면까지 수직 연마하고, 접합계면에 성장한 금과 알루미늄의 금속간 화합물층의 부식을 관찰했다. 금속간 화합물층은 재색을 나타내고, 부식이 진행된 화합물층은 갈색으로 되어 용이하게 식별가능함을 이용해서 볼 접합부에서 금속간 화합물의 부식의 진행을 조사했다. 금속간 화합물의 부식진행으로써는 볼 접합부의 연마단면에서 부식 영역 길이 (b) 가 금속간 화합물층 성장의 길이 (a) 에 차지하는 분할로 평가한 것으로, 부식부가 차지하는 비율 (a/b)을 30개의 볼 접합부에서 평균한 값이 5% 이하에서는 부식의 억제가 현저하다고 판단해서 ○ 표시, 40% 이상에서 부식이 현저한 것은 × 표시, 그 중간인 5-40% 인 것은 △ 표시로 표기했다.
표 1-4는 본 발명 구성성분 및 이 성분으로 제조한 금합금 세선의 평가결과를, 표 5및 표 6에는 본 발명 구성성분을 벗어난 첨가량을 함유하는 성분 및 이 성분으로 제조한 금합금 세선의 평가결과를 나타냈다.
표 2및 표 4에 도시된 바와 같이, Mn 을 첨가함으로써 접합부에서 화합물층의 부식은 어느것이나 억제되고 있고, 장기신뢰성이 향상되고 있다. 한편, 표 6에서 도시한 비교예 1-3의 본 발명 범위미만의 Mn 첨가에서는 부식억제효과는 작고, 비교예 6, 7에서 Mn 을 과잉으로 함유하는 것에서는 볼의 형상이 바람직하지 않았다.
볼형상의 평가에서는 본 발명 범위내의 성분에서는 어느것이나 정상인 볼 (표 2및 표 4참조) 을 형성했지만 표 5의 성분에서 본 발명 범위를 넘어 과잉으로 함유한 것에서는 표 6에서 나타난 바와 같이 볼 형상이 정구가 되지않는 것, 볼선단에 수축공을 형성하는 것등이 존재했다.
전단강도는 통상 25㎛ 금합금 세선인 경우, 50gf 이상이면 문제없다고 되어 있다. 표 2및 표 4의 경우 어느것이나 50gf 이상의 값을 만족하고 있지만 표 6의 결과에서는 50gf 미만인 경우가 있고, 본딩 와이어용 금합금 세선으로써는 불충분하였다.
풀 시험후에 세선을 관찰하면 전 종류의 금합금 세선으로 볼직상의 넥부에서 파단하고 있는 것으로부터 풀 강도는 넥 강도를 반영한 값으로, 제 2군 원소를 적량 첨가한 금합금세선에서는 넥강도가 상승하고 있음을 알았다.
제 1군원소를 적량 함유하는 금합금세선에서는, 연신공정에서의 판단을 볼 수 없고, 다른 원소군을 복합 첨가한 것에서도 기계적 강도가 상승하고 또 연신도 용이하였다.
제 2군 원소를 적량함유하는 금합금 세선에서는 상온강도와 고온 강도의 강도차가 1gf 정도로 작고 내열성이 우수하고, 수지봉합후의 와이어 흐름도 저감하고 있다.
와이어 휨은 전반적으로 낮고 양호한 결과이지만 중에서도 청구항 제 5항 및 제 7항 기재의 발명에 관계된 금합금 세선에서는 선 지름 이하이고, 본딩 후의 세선의 직선성이 더욱 향상하고 있다.
루프 높이에 관해서 청구항 제 6항 및 제 7항 기재한 발명에 관계된 것에서는 루프 높이가 200㎛ 을 넘고 있고, 산포도 낮게 억제되고 있는 것으로부터 안정되어 고루프화를 실현하는 것이 용이하였다.
Mn 단독을 적량 첨가한 것에서도 강도나 루프형상등의 모든 특성의 변화는 작지만 상술한 바와 같이, 본 발명에 관계된 각 원소군을 첨가하면 기계적 특성 및 본딩 특성등에 있어 더욱 우수한 특성을 얻을 수 있는 것은 확실한 것이다. 그러나 제 6표의 결과로부터 본 발명 구성성분의 하한을 벗어나는 경우에는 상기 특성의 발현효과는 작고, 또 본 발명 구성성분의 상한을 벗어나는 경우에는 본딩형상을 안정해서 정구로 유지하는 것이 곤란하게 되어 볼 선단에서 수축공의 형성도 있었다.
이상 본 발명에 관계된 금합금세선을 사용해서 반도체소자상의 전극부에 접합한 후에 수지 저지한 상태에서 고온 조건하에 있어서도 접합부에서 금속간 화합물의 부식을 억제함으로써 접합부에서 높은 신뢰성을 갖는 것이고 또 와이어 휨 및 수지봉함시의 와이어 흐름의 저감, 고루프화등을 동시에 실현함으로써 반도체의 고밀도 실장에도 대응하는 금합금 세선을 제공하는 것이다.

Claims (1)

  1. Mn : 50내지 3000중량ppm; Ca, Sr 및 희토류 원소로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 총량으로 1내지 30중량ppm; In 및 Tl로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 총량으로 1내지 50중량ppm; 및 금과 불가피한 불순물인 나머지; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체소자용 금합금 세선.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63145729A (ja) * 1986-03-28 1988-06-17 Nittetsu Micro Metal:Kk 半導体素子ボンデイング用金線
JP2701419B2 (ja) * 1989-02-16 1998-01-21 三菱マテリアル株式会社 半導体素子用金合金細線及びその接合方法

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