KR0185194B1 - 금 합금 세선과 금 합금 범프 - Google Patents

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미노루 다나까
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Abstract

본 발명의 목적은 반도체 소자의 접속에 이용되는 스터드 범프를 만들때에 범프 높이를 낮게 억제한 금 합금 범프 및 금 합금 세선을 제공하는데 있다.
범프 높이를 저감시키기 위하여 Si의 함유를 주체로 하고, 또 높이 편차의 저감, 접합성의 향상을 위한 미량 원소를 첨가하는 것을 특징으로 하는 금 합금 범프 및 범프용 금 합금 세선.

Description

금(金) 합금(合金) 세선(細線)과 금 합금 범프(GOLD ALLOY THIN WIRE AND GOLD ALLOY BUMP)
제1도는 스터드 범프(stud bump) 제조공정을 보이는 단면도이다.
제2a도는 긴 넥을 가지는 종래기술에 의한 스터드 범프를 보이는 단면도이고,
2b도는 짧은 넥을 가지는 본 발명에 의한 스터드 범프를 보이는 단면도이다.
제3도는 구(ball) 근방 부분 넥(neck)의 미세 경도를 구에서의 거리의 함수로 보인 그래프로 본 발명에 따른 세선 A, B, C를 종래기술에 의한 세선과 비교한 것이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 금 합금 세선(gold alloy thin wire)
2 : 집게(clamper) 3 : 모세관(capillary)
4 : 넥(neck) 5 : 범프(돌출부, bump)
6 : 알루미늄 전극(aluminium electrode)
7 : 실리콘 칩(silicon chip) 8 : 넥 길이(neck length)
9 : 범프 높이(bump height)
본 발명은 금 합금 범프(bump)와 반도체 소자에서 외부 도선을 전극으로 연결하기 위한 범프 또는 금속 돌출부(metal projection)에 적용 가능한 금 합금 범프에 쓰이는 금 합금 세선에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자에서 외부 도선과 전극은 대개 와이어 접착(wire bonding)으로 접착된다. 그러나 와이어 접착은 최근의 IC(integrated circuit)칩과 박막 소자의 소형화에 성공적으로 적용되지 못해서 와이어리스 접착(wireless bonding)이 그 대신 종종 사용되고 있다.
TAB(tape automated bonding)공정은 폴리이미드 수지 테이프(polyimide resin tape) 위에 은박(silver foil) 회로를 형성시키고, TAB 회로의 도선을 범프로 불리우는 금속 돌출부를 통해 IC 칩의 전극으로 연결하는 것을 포함한다. 범프는 대개 LSI(large scale integrated) 칩의 전극에 도금으로 만들어지는 금 범프이다. 도금된 금 범프의 경우 도금하기 전에 전극상에 장벽층(barrier layer)을 형성시킬 필요가 있고 범프를 만드는 공정이 복잡하여 생산가를 높이므로 이렇게 만들어진 범프를 갖는 웨이퍼(wafer)가 쉽게 상업적으로 이용될 수 없는 문제가 있다.
플립 칩(flip chip) 공정으로 불리우는 또 다른 와이어리스 접착 공정은 LSI 칩을 뒤집어 기판위에 적절하게 위치를 맞추어 접속하므로 그 접속 에어리어가 LSI 칩의 면적으로 족하고 실장(mounting)의 고밀도화에 적합한 공정이다. 그러나 이 공정에서도 전극에서의 접속이 대개 범프를 통해 이뤄진다.
제1도는 스터드 범프 공정을 보여주는데 여기에서의 범프는 와이어 접착에서 확립된 신빙성을 가지는 금 합금 세선으로부터 만들어진 것이다. 이 공정은 일반적인 와이어 접착에서와 같이 모세관 3 구멍을 통해서 나온 금 합금 세선 1의 선단에 전기 방전에 의해 볼(ball)을 만들고, 모세관 3을 통해서 생기는 초음파 병용 열압축법(ultrasonic wave-aided thermocompression)에 의해 볼을 실리콘 반도체 칩 7 위에 있는 알루미늄 전극 패드 6에 접착하고나서, 집게 2로 와이어 1을 물고 있는 동안 모세관 3을 들어 올려 와이어 1을 넥 4에서 강제로 끊게하여 적당한 넥 길이 8과 범프 높이 9를 가지는 범프 5를 만드는 것을 포함한다.
스터드 범프 공정은 확립된 와이어 접착 공정에 근거를 두고 있기 때문에 접착이 고속으로 진행되고, 생산가가 낮으며 현존하는 와이어 접착 장치가 성공적으로 이용될 수 있는 면이 유리하다.
전극과 접속되는 범프가 일정한 높이를 갖는 것이 중요한데 그 이유는 범프 높이가 LSI 칩과 접속기판 사이의 간격 그리고 접착 강도에 현저한 영향을 주기 때문이다. 특히 와이어로 범프를 만드는 경우 범프 바로 위의 파단부 높이를 어떻게 하면 낮게 할 수 있는가가 중요하다.
그러나, 와이어 접착에 사용되는 종래 기술에 의한 금 합금 세선은 와이어 파단 높이 또는 넥 길이 8이 제2a도에 보이는 바와 같이 300㎛ 나 그 이상으로 크고 파단 지점이 역시 불안정하게 변화해 넥 높이에 있어서 큰 편차를 유발한다. 이것은 와이어 접착에 쓰이는 종래 기술에 의한 와이어가 루프 결선(loop connection) 중 생길 수 있는 충격을 완화함과 동시에 공정 중 및 사용할 때에 진동에 기인하는 단락을 피하기 위해 볼 근방 열영향부에 큰 강도를 제공할 수 있도록 고안되었기 때문인 것으로 생각된다.
본 발명의 목적은 금 합금 세선 및 금 합금 범프를 제공하는 것에 관한 것인데, 여기에서 금 합금 범프는 제2b도에 보이는 것과 같이 볼 접착 후 와이어 파단시 넥 길이가 짧아지게 되고, 금 합금 세선 범프의 범프 높이 9가 짧아지면서 만들어지는 것이다.
본 발명의 발명가들은 파단 지점 또는 넥을 짧게 억제할 수 있는 금 합금 세선을 만들려는 연구를 행했고 다음의 사실들을 알아냈다. 즉 넥 강도는 볼 형성시 쓰이는 열에 의해 저하될 수 있고 넥 강도의 저하는 금 합금의 첨가 원소에 의해 제어될 수 있고 모선(base wire) 강도는 넥 강도 보다 큰 것이 범프 높이의 편차를 줄이는데 좋으며 모선 강도는 와이어 생산에 있어서 필요한 가공성을 제공할 수 있는 정도로 충분해야 한다는 것이다.
본 발명에서는 상기 목적을 성취하기 위하여 다음의 금 합금 세선을 제공한다; 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 그 잔부는 금과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 세선; 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 중량 퍼센트로 그 전체량이 0.2에서 300ppm되는 Ca, Be, La 및 Ce 으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 그 잔부는 금과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 세선; 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 중량 퍼센트로 그 전체량이 1에서 500ppm되는 Y, Sc, Se, Ga, Ge 및 In 으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 그 잔부는 금과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 세선; 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 중량 퍼센트로 그 전체량이 2에서 10000ppm되는 Cu, Pd, Pt, Al 및 Mn으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 그 잔부는 금과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 세선; 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 중량 퍼센트로 그 전체량이 0.2에서 300ppm되는 Ca, Be, La 및 Ce으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 중량 퍼센트로 그 전체량이 1에서 500ppm되는 Y, Sc, Se, Ga, Ge 및 In으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 그 잔부는 금과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 세선; 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 중량 퍼센트로 그 전체량이 0.2에서 300ppm되는 Ca, Be, La 및 Ce으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 중량 퍼센트로 그 전체량이 2에서 10000ppm되는 Cu, Pd, Pt, Al 및 Mn으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 그 잔부는 금과 피할수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 세선; 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 중량 퍼센트로 그 전체량이 1에서 500ppm되는 Y, Sc, Se, Ga, Ge 및 In으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 중량 퍼센트로 그 전체량이 2에서 10000ppm되는 Cu, Pd, Pt, Al 및 Mn으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 그 잔부는 금과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 세선; 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 중량 퍼센트로 그 전체량이 0.2에서 300ppm되는 Ca, Be, La 및 Ce으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 중량 퍼센트로 그 전체량이 1에서 500ppm되는 Y, Sc, Se, Ga, Ge 및 In으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 중량 퍼센트로 그 전체량이 2에서 10000ppm되는 Cu, Pd, Pt, Al 및 Mn으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 그 잔부는 금과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 세선; 본 발명에서는 다음의 금 합금 범프도 역시 제공한다; 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 그 잔부는 금과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 범프; 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 중량 퍼센트로 그 전체량이 0.2에서 300ppm되는 Ca, Be, La 및 Ce으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 그 잔부는 금과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 범프; 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 중량 퍼센트로 그 전체량이 1에서 500ppm되는 Y, Sc, Se, Ga, Ge 및 In으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 그 잔부는 금과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 범프; 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 중량 퍼센트로 그 전체량이 2에서 10000ppm되는 Cu, Pd, Pt, Al 및 Mn으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 그 잔부는 금과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 범프; 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 중량 퍼센트로 그 전체량이 0.2에서 300ppm되는 Ca, Be, La 및 Ce으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 중량 퍼센트로 그 전체량이 1에서 500ppm되는 Y, Sc, Se, Ga, Ge 및 In으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 그 잔부는 금과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 범프; 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 중량 퍼센트로 그 전체량이 0.2에서 300ppm되는 Ca, Be, La 및 Ce으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 중량 퍼센트로 그 전체량이 2에서 10000ppm되는 Cu, Pd, Pt, Al 및 Mn으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 그 잔부는 금과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 범프; 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 중량 퍼센트로 그 전체량이 1에서 500ppm되는 Y, Sc, Se, Ga, Ge 및 In으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 중량 퍼센트로 그 전체량이 2에서 10000ppm되는 Cu, Pd, Pt, Al 및 Mn으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 그 잔부는 금과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 범프; 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 중량 퍼센트로 그 전체량이 0.2에서 300ppm되는 Ca, Be, La 및 Ce으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 중량 퍼센트로 그 전체량이 1에서 500ppm되는 Y, Sc, Se, Ga, Ge 및 In으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 중량 퍼센트로 그 전체량이 2에서 10000ppm되는 Cu, Pd, Pt, Al 및 Mn으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 그 잔부는 금과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 범프; 본 발명에 따른 금 합금 세선과 금 합금 범프는 이하에서 더욱 상세하게 설명될 것이다.
볼 제조 중 열적 영향 때문에 범프 넥에 재결정이 일어나고 모선에 비해 범프 넥의 강도가 저하한다. 범프가 만들어지는 순간 열영향부에서 와이어 파단을 제어하는 것이 중요하다. 모선의 고강도를 유지하는 동시에 낮은 넥 강도를 유지하는 것이 바람직하다.
Si가 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 양으로 금에 존재할 때 넥 강도는 현저히 감소하고 따라서 파단 길이는 용이하게 줄어든다. 이것은 Si 첨가로 고온 강도가 감소하기 때문으로 금-실리콘 계가 공정계인 사실과 관련된 것으로 생각된다.
Si 성분은 고온 강도를 낮추기 위한 실질적 효과를 제공하기 위해서는 0.2ppm 이나 그 이상이어야만 하는데 Si의 함유량이 0.2ppm 미만에서는 고온강도를 저하시키는 효과가 작고, 한편 구형이 잘 이뤄지게 하고 전극 피치(pitch) 또는 전극 간격이 좁을 때 접착의 어려움을 피하기 위해 5000ppm 이상이어서는 안된다. Si 성분이 중량 퍼센트로 100ppm 이상이 되면 한편으로는 25㎛이하의 직경을 갖는 세선 제조를 용이하게 하는 강도를 증가시키는 잇점이 있으나, 다른 한편으로는 와이어 인발(drawing) 다이스(dies)의 현저한 마모를 피하기 위해 인발된 와이어를 연화시키는 중간 어닐링(annealing)이 필요한 문제점이 있다. 그럼에도 불구하고 Si 성분은 중량 퍼센트로 100ppm 이상인 것이 바람직한데 그 이유는 Si 석출이 일어나 모선 강도를 향상시켜 범프 높이의 편차를 줄이기 때문이다.
넥의 재결정 구역의 강도에 부가하여, 재결정 구역의 길이가 역시 파단 길이를 제어하는 중요한 인자이다.
비록 Si 하나만의 첨가로 넥 강도가 현저히 감소하지만, 열영향부의 길이가 커져 와이어의 파단시 조건에 따라 와이어 파단 길이의 편차를 일으킬 가능성이 있다.
넥 파단 길이를 안정적으로 짧게 억제하기 위해서는 중량 퍼센트로 그 전체량이 0.2에서 300ppm되는 Ca, Be, La 및 Ce으로 구성되는 군(이하 제1군 원소라 함)으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소가 상기 Si에 부가하여 합금에 함유되어야 한다. Si 첨가가 열영향부에서 재결정을 용이하게 하는 반면 제1군 원소의 첨가는 열영향부 선단에서의 재결정을 억제하고, 열영향부 구역을 오로지 볼 근방으로 제한하여 볼 위에서 곧바로 와이어 파단이 용이하게 일어나게 하므로 범프 높이의 편차를 감소시킨다.
소위 제1군 원소들은 Si 첨가로 유발된 열영향부 선단에서의 재결정 입자 성장을 선택적으로 억제하고, 볼 근방에서의 입자 성장은 방해하지 않는데 그것은 고온 가열 영역에서는 Si 첨가로 유발된 입자 성장이 우선적으로 일어나기 때문이다. 제3도는 열영향부 근방에서의 와이어의 경도를 보여준다. 제3도로부터 종래 기술에 의한 와이어와 비교할 때 본 발명에 의한 Si 첨가 와이어 A는 작은 넥 강도를 가지고, 본 발명에 의한 Si와 제1군 원소 첨가 와이어 B에서는 재결정 구역의 길이가 작아지는 반면 볼 근방에서 경도가 낮아지는 것을 보장함을 알 수 있다. 이것은 Si와 제1군 원소 상호간의 상승 효과가 넥 파단이 일어나기 쉽게 함을 의미한다.
제1군 원소는 중량 퍼센트로 그 전체량이 0.2에서 300ppm이어야 한다. 제1군 원소의 양이 중량 퍼센트로 0.2ppm 미만인 경우 넥 파단이 일어나는 것이 실질적으로 쉽지가 않다. 제1군 원소의 양이 중량 퍼센트로 300ppm을 넘는 경우 수축공(shrinkage cavity)이 볼 끝에 생겨 볼 접착 후 접착성을 저하시킨다.
넥에서의 와이어 파단을 용이하게 하기 위해 넥은 모선 부분에 비해 작은 강도를 가져서 열에 의해 영향을 받지 않는 것이 바람직하다. 이러한 목적을 위해서 모선 강도를 증가시키는 것이 효과적이다. 중량 퍼센트로 그 전체량이 1에서 500ppm되는 Y, Sc, Se, Ga, Ge 및 In으로 구성되는 군(이하 제2군 원소라 함)으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 첨가하면 범프를 만드는 동안 넥 파단을 용이하게 하는 효과가 생긴다. 제3도는 Si가 제2군 원소 첨가 와이어 C의 모선 강도가 증가하고 모선과 넥 간의 강도 차이가 커지는 효과가 생긴다. 통상의 와이어 제조 공정은 인발된 와이어의 직선성(straightness)을 확보하기 위해 템퍼링(tempering) 열처리를 포함한다. 이 템퍼링이 고온에서 행해질 때 첨가 원소로 Si 만을 단독으로 함유하는 와이어의 강도를 감소시키는 것이 가능하다. 제2군 원소의 첨가는 고온 강도에의 영향 없이 모선 강도를 증가시켜 파단이 넥 이외의 와이어 지점에서 일어나는 것을 막는 동시에 작은 볼을 만들게 하며 25㎛이하의 직경을 갖는 와이어의 직선성을 좋게하여 우수한 가공성을 가진 와이어를 공업적으로 용이하게 생산될 수 있게 한다.
제2군 원소는 중량 퍼센트로 그 전체량이 1에서 500ppm이 되어야 한다. 그 양이 중량 퍼센트로 1ppm 보다 작은 경우에는 모선 강도는 현저하게 증가하지 않는다. 그 양이 중량 퍼센트로 500ppm을 넘는 경우 볼 모양이 불안정하게 변화하여 전극 피치가 작아질 때에 대응되는 바람직한 소경 볼을 만들기가 어렵다.
LSI 칩 위의 알루미늄 전극 위에 범프를 만들기 위해, 금 합금 볼은 알루미늄에 우수한 접착성을 가져야 한다. Si가 단독으로 첨가되는 경우 알루미늄에의 접착성이 좋지 않다. 중량 퍼센트로 그 전체량이 2에서 10000ppm되는 Cu, Pd, Pt, Al 및 Mn으로 구성되는 군(이하 제3군 원소라 함)으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 첨가하면 금 합금 볼과 알루미늄 기지(substrate) 간의 접착 강도가 향상된다. 알루미늄 전극에의 접착성을 향상시키기 위해 표면 알루미늄 산화물 필름이 볼을 접착시키는 순간 깨어져야 한다. 볼 경도는 높은 편이 산화막이 파괴를 촉진하지만 지나치게 경도가 큰 경우에는 초음파 장치가 볼 바깥 둘레의 알루미늄 피막을 쓸어 없애버리게 해 바람직하기 못하게 접착 강도를 낮추거나 접착 중 칩에 충격을 주게 되는 문제가 생긴다. 또 전극 피치가 작아지는 것에 대응하는 소경 범프를 만드는 때에는 볼의 경도가 커질수록 더 나은 접착성이 얻어짐을 알 수 있다.
제3군 원소가 중량 퍼센트로 그 전체량이 2ppm 미만인 경우 접착 강도가 현저히 증가하지 않으며, 중량 퍼센트로 그 전체량이 10000ppm을 초과하는 경우 지나치게 큰 볼 경도에 기인하여 접착성이 감소하거나 볼 형상이 불량스럽게 되는 경우가 종종 생긴다.
Si 첨가에 부가하여 제1군 원소와 제2군 원소를 첨가하는 경우에는 금 합금 세선의 넥 강도가 저하하고 넥 길이가 저하하며 모선 강도가 저하하여 파단 길이를 줄이는 것이 훨씬 용이하게 된다. Si와 제1군 원소와 제2군 원소에 부가하여 제3군 원소를 첨가하는 경우에는 접착 강도가 커져 모선이 끌어 당겨질 때 접합부의 박리가 생기지 않는 우수한 범프가 얻어진다.
[실시예]
순도가 약 99.995 중량% 이상인 전해금을 사용하여 표 1, 3과 6에 나타난 화학 조성을 가지는 금 합금을 용융로에서 녹이고, 잉고트로 주조한 뒤, 압연과 와이어-인발을 거쳐 최종 직경이 25㎛인 금 합금 세선을 만들어서 이것을 연속해서 공기 중에서 어닐링시켜 신장(elongation)을 조정하였다.
와이어 접착에 사용되는 고속 자동 접착기(bonder)를 사용하여 아크 방전으로 와이어 끝에 제작한 금 합금 볼을 주사 전자 현미경(SEM, scanning electron microscopy)으로 관찰하여 양호한 볼에는 ○로, 불량인 볼에는 △로 평가하였는데 여기서 불량인 볼이란 모양이 불량하거나 볼 선단에 수축공이 존재하기 때문에 반도체 소자 위의 전극에 볼이 양호한 접착을 이루지 못하는 것을 말한다.
금 합금 범프는 고속 자동 접착기를 사용하여 연속적으로 만들어져 상기 금 합금 볼을 실리콘 반도체 칩 위에 배선되어 있는 두께 1㎛ 고순도 알루미늄 전극 막 상에 초음파 병용 열압착법에 의하여 접합한 후, 위쪽에서 와이어를 강제로 끌어당겨 와이어를 넥부에서 파단시키므로써 제작하였다.
그 넥부에서의 파단 길이를 500개의 범프에 관하여 현미경으로 측정하여 범프 높이와 그 편차로 평가하였다.
범프의 접착 강도는 전단 시험 100번에 대한 파단 하중의 평균치로 평가되었는데 그 시험은 모선을 지그(jig)에 알루미늄 전극 상 3㎛위에 물리게 하고, 상기 지그를 칩 표면과 수직으로 움직이게 한 뒤 파단시 전단 하중이 기록되게 하였다.
넥과 모선의 강도 차는 상온 강도와 고온 강도로 측정되었는데 각각의 측정은 20개의 와이어 샘플에 대해 행해졌다. 상온 강도는 상온에서 측정된 인장 강도이고 고온 강도는 약 250℃인 수직로에서 와이어를 약 20초간 유지시키면서 측정된 인장 강도이다.
표 1 내지 4는 본 발명에 따른 와이어의 결과를 요약하고 있는데 와이어 No. 1 내지 3은 청구범위 1항 내지 5항에 관한 것이고, 와이어 No. 4 내지 14는 청구범위 2항 내지 6항에 관한 것이고, 와이어 No. 15 내지 29는 청구범위 3항 내지 7항에 관한 것이고, 와이어 No. 30 내지 40은 청구범위 4항 내지 8항에 관한 것이고, 와이어 No. 41 내지 47은 청구범위 1항 내지 8항에 관한 것이다.
표 5와 6은 특허 청구된 조성 범위를 벗어나는 화학 조성을 갖는 비교 합금의 결과를 요약한 것이다.
상기의 결과로부터 다음을 자명하게 알 수 있다; 본 발명에 따른 Si를 함유하는 와이어가 비교 와이어 No. C1과 C2에 비해 짧은 범프 높이를 갖는다; Si에 부가하여 제1군 원소를 추가적으로 함유하는 본 발명에 따른 와이어에서는 범프 높이의 편차가 감소하게 된다; Si에 부가하여 제2군 원소를 추가적으로 함유하는 본 발명에 따른 와이어에서는 상온 강도와 고온 강도의 차가 커지게 되어 범프 높이를 감소시키는 것이 용이하게 된다. Si에 부가하여 제3군 원소를 추가적으로 함유하는 본 발명에 따른 와이어에서는 짧은 범프 높이에의 접착 강도가 크게 유지됨을 역시 알 수 있다.
상기에서 언급한 바와 같이, 본 발명은 반도체 칩에서의 고밀도 실장에 적당한 와이어리스 접착에 바람직하게 적용할 수 있는 금 합금 세선을 제공한다. 본 발명에 따른 금 합금 세선은 또한 금 합금 범프를 제공하는데 상기 금 합금 범프는 우수한 접착 강도를 가지고, 길이가 짧고, 반도체 칩 상의 전극에 접착되는 볼 바로 위에 있는 넥 파단의 작은 길이 편차를 가진다.

Claims (16)

  1. 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 그 잔부는 금과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 세선.
  2. 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 중량 퍼센트로 그 전체량이 0.2에서 300ppm되는 Ca, Be, La 및 Ce으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 그 잔부는 금과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 세선.
  3. 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 중량 퍼센트로 그 전체량이 1에서 500ppm되는 Y, Sc, Se, Ga, Ge 및 In으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 그 잔부는 금과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 세선.
  4. 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 중량 퍼센트로 그 전체량이 2에서 10000ppm되는 Cu, Pd, Pt, Al 및 Mn으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 그 잔부는 금과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 세선.
  5. 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 중량 퍼센트로 그 전체량이 0.2에서 300ppm되는 Ca, Be, La 및 Ce으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 중량 퍼센트로 그 전체량이 1에서 500ppm되는 Y, Sc, Se, Ga, Ge 및 In으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 그 잔부는 금과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 세선.
  6. 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 중량 퍼센트로 그 전체량이 0.2에서 300ppm되는 Ca, Be, La 및 Ce으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 중량 퍼센트로 그 전체량이 2에서 10000ppm되는 Cu, Pd, Pt, Al 및 Mn으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 그 잔부는 금과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 세선.
  7. 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 중량 퍼센트로 그 전체량이 1에서 500ppm되는 Y, Sc, Se, Ga, Ge 및 In으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 중량 퍼센트로 그 전체량이 2에서 10000ppm되는 Cu, Pd, Pt, Al 및 Mn으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 그 잔부는 금과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 세선.
  8. 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 중량 퍼센트로 그 전체량이 0.2에서 300ppm되는 Ca, Be, La 및 Ce으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 중량 퍼센트로 그 전체량이 1에서 500ppm되는 Y, Sc, Se, Ga, Ge 및 In으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 중량 퍼센트로 그 전체량이 2에서 10000ppm되는 Cu, Pd, Pt, Al 및 Mn으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 그 잔부는 금과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 세선.
  9. 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 그 잔부는 금과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 범프.
  10. 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 중량 퍼센트로 그 전체량이 0.2에서 300ppm되는 Ca, Be, La 및 Ce으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 그 잔부는 금과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 범프.
  11. 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 중량 퍼센트로 그 전체량이 1에서 500ppm되는 Y, Sc, Se, Ga, Ge 및 In으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 그 잔부는 금과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 범프.
  12. 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 중량 퍼센트로 그 전체량이 2에서 10000ppm되는 Cu, Pd, Pt, Al 및 Mn으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 그 잔부는 금과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 범프.
  13. 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 중량 퍼센트로 그 전체량이 0.2에서 300ppm되는 Ca, Be, La 및 Ce으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 중량 퍼센트로 그 전체량이 1에서 500ppm되는 Y, Sc, Se, Ga, Ge 및 In으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 그 잔부는 금과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 범프.
  14. 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 중량 퍼센트로 그 전체량이 0.2에서 300ppm되는 Ca, Be, La 및 Ce으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 중량 퍼센트로 그 전체량이 2에서 10000ppm되는 Cu, Pd, Pt, Al 및 Mn으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 그 잔부는 금과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 범프.
  15. 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 중량 퍼센트로 그 전체량이 1에서 500ppm되는 Y, Sc, Se, Ga, Ge 및 In으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 중량 퍼센트로 그 전체량이 2에서 10000ppm되는 Cu, Pd, Pt, Al 및 Mn으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 그 잔부는 금과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 범프.
  16. 중량 퍼센트로 0.2에서 5000ppm의 실리콘과 중량 퍼센트로 그 전체량이 0.2에서 300ppm되는 Ca, Be, La 및 Ce으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 중량 퍼센트로 그 전체량이 1에서 500ppm되는 Y, Sc, Se, Ga, Ge 및 In으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 중량 퍼센트로 그 전체량이 2에서 10000ppm되는 Cu, Pd, Pt, Al 및 Mn으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 그 잔부는 금과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 금 합금 범프.
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KR20030096985A (ko) * 2002-06-18 2003-12-31 헤라우스오리엔탈하이텍 주식회사 본딩용 금합금 세선

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