KR101087527B1 - 높은 접합 신뢰성, 압착 볼의 높은 진원성, 높은 직진성 및높은 내수지 흐름성을 갖는 본딩 와이어용 금 합금선 - Google Patents

높은 접합 신뢰성, 압착 볼의 높은 진원성, 높은 직진성 및높은 내수지 흐름성을 갖는 본딩 와이어용 금 합금선 Download PDF

Info

Publication number
KR101087527B1
KR101087527B1 KR1020087000659A KR20087000659A KR101087527B1 KR 101087527 B1 KR101087527 B1 KR 101087527B1 KR 1020087000659 A KR1020087000659 A KR 1020087000659A KR 20087000659 A KR20087000659 A KR 20087000659A KR 101087527 B1 KR101087527 B1 KR 101087527B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bonding
wire
gold alloy
ppm
alloy wire
Prior art date
Application number
KR1020087000659A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20080038125A (ko
Inventor
가즈나리 마키
유지 나카타
Original Assignee
타나카 덴시 코오교오 카부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 타나카 덴시 코오교오 카부시키가이샤 filed Critical 타나카 덴시 코오교오 카부시키가이샤
Publication of KR20080038125A publication Critical patent/KR20080038125A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101087527B1 publication Critical patent/KR101087527B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3013—Au as the principal constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C5/00—Alloys based on noble metals
    • C22C5/02—Alloys based on gold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/05001—Internal layers
    • H01L2224/05099—Material
    • H01L2224/051—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/05138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/05144—Gold [Au] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554—External layer
    • H01L2224/05599—Material
    • H01L2224/056—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/05617—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/05624—Aluminium [Al] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/4501—Shape
    • H01L2224/45012—Cross-sectional shape
    • H01L2224/45015—Cross-sectional shape being circular
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/485—Material
    • H01L2224/48505—Material at the bonding interface
    • H01L2224/48599—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
    • H01L2224/486—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/48617—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950 °C
    • H01L2224/48624—Aluminium (Al) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00011—Not relevant to the scope of the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01005—Boron [B]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01014—Silicon [Si]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/0102—Calcium [Ca]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01028—Nickel [Ni]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01032—Germanium [Ge]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01033—Arsenic [As]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01044—Ruthenium [Ru]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01045—Rhodium [Rh]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01046—Palladium [Pd]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01047—Silver [Ag]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01057—Lanthanum [La]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01063—Europium [Eu]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01067—Holmium [Ho]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01075—Rhenium [Re]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01076—Osmium [Os]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01077—Iridium [Ir]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01078—Platinum [Pt]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01082—Lead [Pb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/011—Groups of the periodic table
    • H01L2924/01105—Rare earth metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/012—Semiconductor purity grades
    • H01L2924/01205—5N purity grades, i.e. 99.999%
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/14—Integrated circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/1901—Structure
    • H01L2924/1904—Component type
    • H01L2924/19043—Component type being a resistor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/20—Parameters
    • H01L2924/207—Diameter ranges
    • H01L2924/20751—Diameter ranges larger or equal to 10 microns less than 20 microns

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

높은 접합 신뢰성, 압착 볼의 높은 진원성, 높은 직진성, 높은 내수지 흐름성을 갖는 본딩 와이어용 금 합금선을 제공한다. Pt 및 Pd 중 1 종 또는 2 종을 합계로 5000ppm ∼ 2 질량％, Ir : 1 ∼ 200ppm, Ca : 20 ∼ 200ppm, Eu : 10 ∼ 200ppm 을 함유하고, 추가로 필요에 따라 Be : 0.1 ∼ 30ppm 을 함유하고, 추가로 필요에 따라 La : 10 ∼ 200ppm 을 함유하고, 추가로 상기 Ca, Eu, Be 및 La 중 2 종 이상을 합계로 50 ∼ 250ppm 의 범위 내에 있도록 함유하는 본딩 와이어용 금 합금선.
본딩 와이어, 금 합금선

Description

높은 접합 신뢰성, 압착 볼의 높은 진원성, 높은 직진성 및 높은 내수지 흐름성을 갖는 본딩 와이어용 금 합금선{GOLD ALLOY WIRE FOR USE AS BONDING WIRE EXHIBITING HIGH BONDING RELIABILITY, HIGH CIRCULARITY OF PRESS BONDED BALL, HIGH STRAIGHT ADVANCING PROPERTY AND HIGH RESIN FLOW RESISTANCE}
이 발명은 고온 환경하, 예를 들어 100 ∼ 160℃ 까지 온도가 상승하는 자동차의 엔진 부근의 고온 환경하에서 사용할 수 있는 트랜지스터, LSI, IC 등 반도체 소자의 칩 전극과 외부 리드부를 접속하기 위한 높은 접합 신뢰성, 압착 볼의 높은 진원성, 높은 직진성 및 높은 내수지 흐름성을 갖는 본딩 와이어용 금 합금선, 특히 선 직경이 20㎛ 미만인 가는 선 직경을 갖는 고온 환경하에서 사용할 수 있는 본딩 와이어용 금 합금선에 관한 것이다.
최근, 트랜지스터, LSI, IC 등 반도체 소자는 엔진 부근 등의 고온 환경하에서 사용되고 있고, 또 고주파용 IC 는 동작 온도가 점점 높아지는 경향이 있어, 이러한 고온 환경하에 노출되어도 고도의 신뢰성이 요구되고 있다.
이러한 고온 환경하에서 사용되는 IC 칩 상의 전극과 외부 리드부를 접속하는 본딩 와이어용 금 합금선으로서, Pd, Pt, Rh, Ir, Os, Ru 중 적어도 1 종을 합계로 1000ppm ∼ 5 질량％, Ca, Be, Ge, Si, Fe, Y, 희토류 중 적어도 1 종을 합계 로 1 ∼ 50ppm 함유하고, 잔부가 Au 및 불가피 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 본딩 와이어용 금 합금선 (특허 문헌 1 참조) 이 알려져 있다. 이들 본딩 와이어용 금 합금선은 모두 백금족 금속을 많이 함유시켜 고온에서의 압착 볼과 Al 패드의 접합 강도를 향상시키고, 추가로 Ca, Be 등을 함유시켜 경도를 높여 루프의 안정성을 향상시키고 있고, 이들 본딩 와이어용 금 합금선을 사용하여 IC 칩 상의 전극과 외부 리드부를 접속하는 데에는 일반적으로 금 합금선을 초음파 병용 열 압착 본딩하는 방법이 주로 사용되고 있다.
특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 평6-112251호
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
최근, 반도체 소자의 집적화가 진행됨으로써, 반도체 소자의 Al 패드 면적이 작아져, 고온의 가혹한 사용 환경에서 고도의 신뢰성이 요구되는 차재용 IC 나, 동작 온도가 높아지는 고주파용 IC 등에서는 볼 본딩에 의한 접합 계면에 있어서의 접합 강도의 저하나 전기 저항의 상승에 의한 접합 불량의 발생이 문제시되고 있고, 이들 접합 불량은 상기 접합 면적의 축소 등의 본딩 조건 악화에 의해, 점점 발생하기 쉬워지는 경향이 있는 점에서, 종래보다 높은 접합 신뢰성 (어떤 환경하에서의 볼 본딩에 의한 접합 계면에 있어서의 접합 강도나 전기 저항의 지속성) 을 확보하는 것이 요구되고 있다.
또한, 볼 본딩에서의 압착 볼의 진원성이 낮으면, 압착 볼의 일부가 Al 패드로부터 밀려나와, 근처의 압착 볼과 접촉함에 따른 쇼트 불량이 발생하고, 이 쇼트 불량은 Al 패드 면적의 축소 그리고 본딩 패드 피치의 축소에 의해 점점 발생하기 쉬워지기 때문에, 종래보다 압착 볼의 높은 진원성이 요구된다.
또한, 한편으로, 반도체 소자의 칩 전극과 외부 리드부를 접합한 와이어의 루프부의 길이 (이하, 루프 길이라고 한다) 가 길어짐과 함께 평행하게 본딩된 근처의 루프와의 간격이 좁아지고 있어, 이러한 현상에 대응하기 위하여, 본딩 와이어로서 사용하는 금 합금선의 선 직경을 점점 가늘게 하는 경향이 있다. 그러나, 권취된 가는 선 직경의 금 합금선을 스풀에서 빼냈을 때에 금 합금선에 컬이나 사행 (굴곡이나 구부러짐) 이 발생하기 쉬워지고, 이 컬이나 사행 (굴곡이나 구부러짐) 이 존재하는 금 합금선을 사용하여 본딩을 실시하면, 근처의 본딩 와이어가 접촉하여 쇼트되기 때문에 반도체 칩의 불량품이 발생하여, 수율이 저하된다. 특히 금 합금으로 이루어지는 본딩 와이어의 선 직경이 20㎛ 미만이 되면, 스풀로부터 풀려나온 직후의 와이어에 컬이나 사행 (굴곡이나 구부러짐) 이 발생하기 쉬워진다. 스풀로부터 풀려나온 직후의 와이어에 컬이나 사행 (굴곡이나 구부러짐) 이 발생하지 않고 또한 본딩하여 형성된 루프가 근처의 루프와 접촉하지 않는 성질을 본딩 와이어의 직진성이라고 하는데, 이 직진성이 부족하면, 근처의 루프와 접촉하여, 쇼트되기 때문에 반도체 장치의 불량품이 발생하여 수율이 저하된다.
또한, 와이어를 본딩하여 루프를 형성한 후, 수지로 몰딩하는데, 그 때에 본딩 와이어가 수지에 의해 흐르게 되면, 근처의 루프와 접촉하여, 쇼트되기 때문에 반도체 장치의 불량품이 발생하여 수율이 저하된다. 이 수지 흐름에 대해서도 종래의 본딩 와이어용 금 합금선의 선 직경이 25㎛ 나 30㎛ 인 경우에는 문제가 되는 일이 적었으나, 반도체 소자의 고집적화가 진행됨에 따라, 반도체 소자의 칩 전극의 간격이 좁아져, 그들에 대응하기 위하여 와이어의 선 직경을 가늘게 하여 본딩을 실시하는데, 선 직경이 20㎛ 미만이 되면 수지의 몰딩시에 루프가 흐르게 되기 쉬워진다. 따라서, 선 직경이 가는 와이어이어도 수지 흐름이 발생하기 어려운 특성 (이하, 이 특성을 내수지 흐름성이라고 한다) 을 갖는 것이 필요하다.
이러한 최근의 어려운 요구에 대하여, 특허 문헌 1 에 기재된 본딩 와이어용 금 합금선은 충분히 대응되어 있지 않고, 이 발명은 이러한 요구를 만족할 수 있는 한층 높은 접합 신뢰성, 압착 볼의 한층 높은 진원성, 한층 높은 직진성 및 한층 높은 내수지 흐름성을 갖는 우수한 본딩 와이어용 금 합금선을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명자들은 높은 접합 신뢰성, 압착 볼의 높은 진원성, 높은 직진성 및 높은 내수지 흐름성을 갖는 본딩 와이어용 금 합금선을 개발하기 위하여 연구를 실시한 결과,
(가) 순도 : 99.999 질량％ 의 고순도 금에, Pt 및 Pd 중 1 종 또는 2 종을 합계로 5000ppm ∼ 2 질량％, Ir : 1 ∼ 200ppm 을 함유시키고, 추가로 Ca : 20 ∼ 200ppm, Eu : 10 ∼ 200ppm 을 함유시킨 조성을 갖는 금 합금선은 도전성은 다소 희생이 되어도 자동차의 엔진 근방에 있어서의 고온 환경하에 있어서 높은 접합 신뢰성, 압착 볼의 높은 진원성, 높은 직진성 및 높은 내수지 흐름성을 갖고,
(나) 상기 (가) 에 기재된 조성을 갖는 금 합금선에, 추가로 Be : 0.1 ∼ 30ppm 을 함유시킨 금 합금선은 Be 가 Au 의 결정 격자에 변형을 주어, 본딩 와이어용 금 합금선의 기계적 강도를 높이고, 재결정 온도를 낮추는 효과를 갖기 때문에, 루프 높이를 높일 수 있고, 그 때문에 적절한 루프 높이를 실현할 수 있으므로, 필요에 따라 첨가할 수 있고,
(다) 상기 (가) 에 기재된 조성을 갖는 금 합금선에, 추가로 La : 10 ∼ 200ppm 을 함유시킨 금 합금선은 본딩 와이어용 금 합금선의 기계적 강도를 높임과 함께, 재결정 온도를 높이고, 금 합금선의 루프 높이를 낮출 수 있으므로, 필요에 따라 첨가할 수 있고,
(라) 상기 Ca, Eu, Be 및 La 는 그 합계가 50 ∼ 250ppm 의 범위 내에 있는 것이 한층 바람직하고,
(마) 상기 높은 접합 신뢰성, 압착 볼의 높은 진원성, 높은 직진성 및 높은 내수지 흐름성을 갖는 (가) ∼ (라) 에 기재된 금 합금선에, 추가로 Ag : 1 ∼ 20ppm 을 함유시켜도, 그 특성에 거의 영향을 주지 않는 등의 연구 결과가 얻어진 것이다.
이 발명은 이러한 연구 결과에 기초하여 이루어진 것으로서,
(1) Pt 및 Pd 중 1 종 또는 2 종을 합계로 5000ppm ∼ 2 질량％,
Ir : 1 ∼ 200ppm,
Ca : 20 ∼ 200ppm,
Eu : 10 ∼ 200ppm,
을 함유하고, 나머지가 Au 및 불가피 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 높은 접합 신뢰성, 압착 볼의 높은 진원성, 높은 직진성 및 높은 내수지 흐름성을 갖는 본딩 와이어용 금 합금선,
(2) Pt 및 Pd 중 1 종 또는 2 종을 합계로 5000ppm ∼ 2 질량％,
Ir : 1 ∼ 200ppm,
Ca : 20 ∼ 200ppm,
Eu : 10 ∼ 200ppm 을 함유하고, 추가로,
Be : 0.1 ∼ 30ppm 을 함유하고, 나머지가 Au 및 불가피 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 높은 접합 신뢰성, 압착 볼의 높은 진원성, 높은 직진성 및 높은 내수지 흐름성을 갖는 본딩 와이어용 금 합금선,
(3) Pt 및 Pd 중 1 종 또는 2 종을 합계로 5000ppm ∼ 2 질량％,
Ir : 1 ∼ 200ppm,
Ca : 20 ∼ 200ppm,
Eu : 10 ∼ 200ppm 을 함유하고, 추가로,
La : 10 ∼ 200ppm,
을 함유하고, 나머지가 Au 및 불가피 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 높은 접합 신뢰성, 압착 볼의 높은 진원성, 높은 직진성 및 높은 내수지 흐름성을 갖는 본딩 와이어용 금 합금선,
(4) Pt 및 Pd 중 1 종 또는 2 종을 합계로 5000ppm ∼ 2 질량％,
Ir : 1 ∼ 200ppm,
Ca : 20 ∼ 200ppm,
Eu : 10 ∼ 200ppm 을 함유하고, 추가로,
Be : 0.1 ∼ 30ppm 을 함유하고, 추가로,
La : 10 ∼ 200ppm,
을 함유하고, 나머지가 Au 및 불가피 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 높은 접합 신뢰성, 압착 볼의 높은 진원성, 높은 직진성 및 높은 내수지 흐름성을 갖는 본딩 와이어용 금 합금선,
(5) 상기 Ca, Eu, Be 및 La 중 1 종 또는 2 종 이상을 합계로 50 ∼ 250ppm 의 범위 내에서 함유하는 상기 (1), (2), (3) 또는 (4) 에 기재된 높은 접합 신뢰성, 압착 볼의 높은 진원성, 높은 직진성 및 높은 내수지 흐름성을 갖는 본딩 와이어용 금 합금선,
(6) 상기 (1), (2), (3), (4) 또는 (5) 에 기재된 본딩 와이어용 금 합금선에, 추가로 Ag : 1 ∼ 20ppm 을 함유시킨 성분 조성을 갖는 높은 접합 신뢰성, 압착 볼의 높은 진원성, 높은 직진성 및 높은 내수지 흐름성을 갖는 본딩 와이어용 금 합금선에 특징을 갖는 것이다.
상기 (1) ∼ (6) 에 기재된 성분 조성을 갖는 금 합금선 소재를 소정의 직경이 될 때까지 신선 (伸線) 가공하고, 얻어진 금 합금선 소재를 소둔하는 본딩 와이어용 금 합금선의 제조 공정에 있어서, 소둔 온도를 종래의 소둔 온도보다 낮은 온도의 550℃ 이하에서 실시함으로써 0.2％ 내력 (Pa) 을 σ0.2, 영률 (Pa) 을 E, 파단 신장률을 EL 로 하면, E ≥ 75GPa, (σ0.2 / E) ≥ 2.2 × 10-3, 2％ ≤ EL ≤ 10％ 의 조건을 만족하는 본딩 와이어용 금 합금선이 얻어진다. 상기 금 합금선 소재의 신선 가공시의 1 다이스에 의한 감면율은 종래의 감면율보다 낮은 5％ 이하로 하는 것이 한층 바람직하다. 이러한 조건을 만족하는 본딩 와이어용 금 합금선은 한층 높은 직진성 및 한층 높은 내수지 흐름성을 갖게 된다.
따라서, 이 발명은
(7) 본딩 와이어용 금 합금선의 0.2％ 내력 (Pa) 을 σ0.2, 영률 (Pa) 을 E,
파단 신장률을 EL 로 하면,
E ≥ 75GPa,
(σ0.2 / E) ≥ 2.2 × 10-3,
2％ ≤ EL ≤ 10％,
의 조건을 만족하는 상기 (1), (2), (3), (4), (5) 또는 (6) 에 기재된 높은 접합 신뢰성, 압착 볼의 높은 진원성, 높은 직진성 및 높은 내수지 흐름성을 갖는 본딩 와이어용 금 합금선에 특징을 갖는 것이다.
다음으로, 이 발명의 높은 접합 신뢰성, 압착 볼의 높은 진원성, 높은 직진성 및 높은 내수지 흐름성을 갖는 본딩 와이어용 금 합금선에 있어서, 성분 조성 및 기계적 특성을 전술한 바와 같이 한정한 이유를 설명한다.
[I] 성분 조성
(a) Pt, Pd :
Pt 및 Pd 는 모두 Au 와 전율 (全率) 고용되는 원소이고, 압착 볼과 Al 패드의 접합 강도의 열화를 억제할 수 있다는 접합 신뢰성을 향상시키는 효과를 가진다. 접합 계면 근방에서 Pt 나 Pd 를 함유하는 상 (相) 이 층상으로 생성되고, 그 상이 Au 의 확산 속도를 저하시키는 층 (이른바 Au 확산에 대한 배리어층) 으로서 작용하기 때문에, Au 의 확산에 수반하여 접합부에 발생하는 보이드의 생성 속도를 억제하고, 그 결과로서, 압착 볼과 Al 패드의 접합 강도의 열화를 억제하여 접합 신뢰성을 향상시키고 있는 것으로 생각된다. 이 접합 강도의 열화의 억제 (접합 신뢰성을 향상시키는) 효과는 Pt 나 Pd 의 양이 많을수록 높아진다. 그러나, Pt 및 Pd 중 1 종 또는 2 종의 합계가 5000ppm 미만에서는 접합 강도 열화의 억제 효과가 한정되므로 바람직하지 않고, 한편, Pt 및 Pd 중 1 종 또는 2 종의 합계가 2 질량％ 를 초과하여 함유되면, 볼의 경도가 지나치게 높아져 본딩시에 IC 칩의 균열이나 손상을 주게 되므로 바람직하지 않다. 따라서, Pt 및 Pd 중 1 종 또는 2 종의 합계를 5000ppm ∼ 2 질량％ 로 결정하였다.
(b) Ir :
Ir 은 금 합금의 고온에 있어서의 입성장 (결정립의 조대화) 을 억제하는 작용을 갖고, 그 때문에, 프리 에어 볼을 형성할 때에, 볼부로부터의 열의 영향에 의해, 볼 직상 (直上) 의 와이어부 (열 영향부) 의 결정립이 조대화되는 것을 막음과 함께, 응고된 프리 에어 볼부는 다수의 미세한 결정립으로 형성되고, 접합시에 압착 볼이 방사상으로 균등하게 확산되어, 압착 볼의 진원성이 향상되는 효과를 갖는데, Ir 의 함유량이 1ppm 미만에서는 소정의 효과가 얻어지지 않고, 한편, Pt 및 Pd 중 1 종 또는 2 종을 합계로 5000ppm ∼ 2 질량％ 를 함유하는 본딩 와이어용 금 합금선에 있어서 Ir 이 200ppm 을 초과하여도 상기 효과는 포화되고, 첨가에 의한 효과의 명확한 향상이 관찰되지 않는 데다, 볼의 경도가 높아져, IC 칩의 파괴 혹은 손상이 발생하게 되므로 바람직하지 않다. 따라서, Ir 의 함유량을 1 ∼ 200ppm 으로 결정하였다.
(c) Ca :
알칼리 토금속인 Ca 는 금속 결합 반경이 Au 의 금속 결합 반경보다 크고, Au 의 결정 격자에 변형을 주어, 본딩 와이어용 금 합금선의 기계적 강도 그리고 프리 에어 볼의 가공 경화성을 높이고, 또한 재결정 온도를 높이고, 금 합금선의 루프 높이를 낮추는 효과가 있는데, Ca 의 함유량이 20ppm 미만에서는 강도가 낮기 때문에, E ≥ 75GPa, (σ0.2 / E) ≥ 2.2 × 10-3, 2％ ≤ EL ≤ 10％ 의 조건을 만족하는 것이 곤란해져 직진성과 내수지 흐름성이 낮아지므로 바람직하지 않고, 한편, Ca 의 함유량이 200ppm 을 초과하면, Pt 및 Pd 중 1 종 또는 2 종을 합계로 5000ppm ∼ 2 질량％ 를 함유하는 본딩 와이어용 금 합금선의 볼의 경도가 높아져, 본딩시에 IC 칩의 균열이나 손상을 주고, 또한 볼 본딩시에 프리 에어 볼의 표면에 다량의 산화물이 생성되고, 또한 프리 에어 볼의 저부 중앙에 접합에 기여할 수 없는 큰 수축소가 형성되게 되므로 바람직하지 않다. 따라서, Ca 의 함유량을 20 ∼ 200ppm 으로 결정하였다.
(d) Eu :
희토류 원소인 Eu 는 금속 결합 반경이 Au 의 금속 결합 반경보다 크고, Au 의 결정 격자에 변형을 주어, 본딩 와이어용 금 합금선의 기계적 강도 그리고 프리 에어 볼의 가공 경화성을 높임과 함께, 재결정 온도를 높이고, 금 합금선의 루프 높이를 낮추는 효과가 있고, Eu 의 금속 결합 반경은 기타의 희토류 원소와 비교하여 특히 크기 때문에, 상기 효과가 매우 높지만, Eu 의 함유량이 10ppm 미만에서는 기계적 강도가 낮기 때문에 E ≥ 75GPa, (σ0.2 / E) ≥ 2.2 × 10-3, 2％ ≤ EL ≤ 10％ 의 조건을 만족하는 것이 곤란해져 직진성과 내수지 흐름성이 낮아지므로 바람직하지 않고, 한편, Eu 의 함유량이 200ppm 을 초과하면, Pt 및 Pd 중 1 종 또는 2 종을 합계로 5000ppm ∼ 2 질량％ 를 함유하는 본딩 와이어용 금 합금선의 볼의 경도가 높아져, IC 칩의 균열이나 손상이 발생하거나, 볼 본딩시에 형성하는 프리 에어 볼의 표면에 다량의 산화물이 생성되고, 또한 프리 에어 볼의 저부 중앙에 접합에 기여할 수 없는 큰 수축소가 형성되므로 바람직하지 않다. 따라서, Eu 의 함유량을 10 ∼ 200ppm 으로 결정하였다.
(e) Be :
Be 는 금속 결합 반경이 Au 의 금속 결합 반경보다 작고, 역시 Au 의 결정 격자에 변형을 주어, 본딩 와이어용 금 합금선의 기계적 강도 그리고 프리 에어 볼의 가공 경화성을 높이고, 상기 Ca 및 Eu 와 함께, Be 를 함유하는 경우, 재결정 온도를 낮추는 효과를 갖기 때문에, 루프 높이를 높일 수 있고, 그 때문에 적절한 루프 높이를 실현할 수 있으므로, 필요에 따라 첨가하는데, Be 를 0.1ppm 미만 첨가하여도 소정의 효과가 얻어지지 않고, 한편, Be 를 30ppm 을 초과하여 함유시키면, Pt 및 Pd 중 1 종 또는 2 종을 합계로 5000ppm ∼ 2 질량％ 를 함유하는 본딩 와이어용 금 합금선의 볼 경도가 높아져, 본딩시에 IC 칩의 균열이나 손상이 발생하거나, 또한, 프리 에어 볼의 표면에 다량의 산화물이 생성되고, 또한 프리 에어 볼의 저부 중앙에 접합에 기여할 수 없는 큰 수축소가 형성되며, 또한, 볼 직상부 및 볼부의 결정 입경의 증대가 발생하여 압착 볼부의 진원성이 저하되므로 바람직하지 않다. 따라서, Be 의 함유량을 0.1 ∼ 30ppm 으로 결정하였다.
(f) La :
La 는 본딩 와이어용 금 합금선의 기계적 강도 그리고 프리 에어 볼의 가공 경화성을 높임과 함께, 재결정 온도를 높이고, 금 합금선의 루프 높이를 낮추는 효과가 있기 때문에, 필요에 따라 첨가하는데, La 를 10ppm 미만 함유시켜도 소정의 효과가 얻어지지 않고, 한편, La 를 200ppm 을 초과하여 함유시키면, Pt 및 Pd 중 1 종 또는 2 종을 합계로 5000ppm ∼ 2 질량％ 를 함유하는 본딩 와이어용 금 합금선의 볼 경도가 높아져, 본딩시에 IC 칩의 균열이나 손상이 발생하거나, 또한, 볼 본딩시에 형성하는 프리 에어 볼의 표면에 다량의 산화물이 생성되고, 또한 프리 에어 볼의 저부 중앙에 접합에 기여할 수 없는 큰 수축소가 형성되므로 바람직하지 않다. 따라서, La 의 함유량을 10 ∼ 200ppm 으로 결정하였다.
(g) 50 ≤ Ca + Eu + Be + La ≤ 250
Pt 및 Pd 중 1 종 또는 2 종을 합계로 5000ppm ∼ 2 질량％ 를 함유하는 본딩 와이어용 금 합금선에 있어서, Ca, Eu, Be 및 La 의 합계가 50 ∼ 250ppm 의 범위 내에 있는 것이 한층 바람직하다. 그 이유는 Ca, Eu, Be 및 La 의 합계가 50ppm 미만에서는 강도가 낮기 때문에, E ≥ 75GPa, (σ0.2 / E) ≥ 2.2 × 10-3, 2％ ≤ EL ≤ 10％ 의 실현이 어렵고, 결과적으로 직진성과 내수지 흐름성이 낮아지므로 바람직하지 않기 때문이고, 한편, Ca, Eu, Be 및 La 의 합계가 250ppm 을 초과하게 되면, Pt 및 Pd 중 1 종 또는 2 종을 합계로 5000ppm ∼ 2 질량％ 를 함유하는 본딩 와이어용 금 합금선의 볼 경도가 높아져, 본딩시에 IC 칩의 균열이나 손상이 발생하거나, 또한, 볼 본딩시에 형성하는 프리 에어 볼의 표면에 다량의 산화물이 생성되고, 또한 프리 에어 볼의 저부 중앙에 접합에 기여할 수 없는 큰 수축소가 형성되므로 바람직하지 않기 때문이다.
Ag :
Ag 가 1 ∼ 20ppm 함유되어도 상기 특성에 거의 영향을 주지 않기 때문에 필요에 따라 첨가하는데, 그러나 20ppm 을 초과하면 낮은 초음파 출력에서의 스티칭 본드의 접합성이 낮아져, 스티치 본드의 박리가 발생하지 않게 되므로 바람직하지 않다.
[II] 기계적 특성
전술한 성분 조성을 갖는 본딩 와이어용 금 합금선은 모두 높은 접합 신뢰성, 압착 볼의 높은 진원성, 높은 직진성 및 높은 내수지 흐름성을 갖는데, 금 합금선의 0.2％ 내력 (Pa) 을 σ0.2, 영률 (Pa) 을 E, 파단 신장률을 EL 로 하면, E ≥ 75GPa, (σ0.2 / E) ≥ 2.2 × 10-3, 2％ ≤ EL ≤ 10％ 의 조건을 만족하도록 본딩 와이어용 금 합금선을 제조함으로써, 한층 높은 직진성 및 한층 높은 내수지 흐름성을 갖게 된다.
그 이유는 E < 75GPa 인 경우, 즉 와이어의 영률 (Pa) 이 낮은 경우, 와이어 본딩 후의 몰딩시에, 본딩된 금 합금선이 수지에 의해 크게 흐르게 되고 (즉 수지 흐름이 크다), 그 결과, 인접하는 금 합금선이 접촉하여, 쇼트되는 빈도가 높아져, 반도체 칩의 수율이 저하되기 때문이고, σ0.2 / E 가 2.2 × 10-3 이상이 되면 급격하게 직진성이 향상하기 때문이며, 또한 파단 신장률이 2％ 미만인 경우, 신선 후의 금 합금선이 갖는 잔류 변형이 소둔 후에도 남기 때문에 직진성이 낮아지기 때문이고, 한편, 파단 신장률이 10％ 보다 높은 경우, E < 75GPa, (σ0.2 / E) < 2.2 × 10-3 가 되는 일이 많아, 직진성이 저하 혹은 수지 흐름이 증대되기 때문이다.
이 발명에 있어서, 본딩 와이어용 금 합금선의 파단 신장률 EL(％), 0.2％ 내력 σ0.2(Pa) 및 영률 E(Pa) 의 측정은 실온에 있어서, 본딩 와이어용 금 합금선을 표점간 거리 : 100㎜, 인장 속도 : 10㎜ / 분의 조건으로 인장 시험기에 의해 파단될 때까지 잡아당김으로써 실시된다.
여기서 비틀림과 인장 응력을 이하와 같이 정의한다.
비틀림 = 본딩 와이어용 금 합금선의 신장 (㎜) / 100㎜,
인장 응력 (Pa) = 인장 하중 (N) / 본딩 와이어용 금 합금선의 초기 단면적 (㎡)
파단 신장률을 EL(％), 0.2％ 내력 σ0.2(Pa) 및 영률 E(Pa) 를 이하와 같이 정의한다.
파단 신장률 EL(％) = 파단되었을 때의 비틀림 × 100 = [파단되었을 때의 신장 (㎜) / 100(㎜)] × 100
0.2％ 내력 σ0.2(Pa) : 본딩 와이어용 금 합금선에 0.2％ 의 영구 비틀림을 부여하였을 때의 인장 응력 (Pa)
영률 E(Pa) : 인장 응력과 비틀림이 정비례하는 범위에 있어서의, 인장 응력과 비틀림의 비, 즉 인장 응력 (Pa) / 비틀림
발명의 효과
상기 서술한 바와 같이, 이 발명의 본딩 와이어용 금 합금선은 접합 신뢰성, 압착 볼의 진원성, 직진성, 내수지 흐름성이 우수하고, 이 금 합금선을 사용하여 본딩을 실시하면, 반도체 장치의 수율을 향상시킬 수 있는 등 산업상 우수한 효과를 가져오는 것이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
선 직경 : 50㎛ 를 갖고, 표 1 ∼ 3 에 나타내는 성분 조성을 갖는 금 합금선 소재를 1 다이스에 의한 감면율 4.8％ 로 신선 가공함으로써 선 직경 : 19㎛ 를 갖는 금 합금선을 제조하고, 이 금 합금선을 표 4 ∼ 6 에 나타내는 온도에서 소둔함으로써 본 발명 본딩 와이어용 금 합금선 (이하, 본 발명 와이어라고 한다) 1 ∼ 27, 비교 본딩 와이어용 금 합금선 (이하, 비교 와이어라고 한다) 1 ∼ 19 및 종래 본딩 와이어용 금 합금선 (이하, 종래 와이어라고 한다) 1 을 제조하고, 반경 : 50㎜ 의 중간 스풀에 권취하였다. 여기서, 소둔 및 권취 공정에 있어서, 와이어의 진로를 변경시키기 위하여 사용하는 시브 (도르래) 는 모두 반경 : 9㎜ 로 하였다. 중간 스풀에 권취된 와이어를 반경 : 25㎜ 의 스풀에 2000m 권취하고, 와이어의 선단 15m 를 버리고, 와이어의 파단 신장률 EL, 영률 (Pa) E, 0.2％ 내력 (Pa) σ0. 2 를 측정하고, 추가로 σ0.2 / E 를 산출하여, 그 결과를 표 4 ∼ 6 에 나타냈다. 이들 각 측정시에 샘플수는 5 개로 하여, 그 평균값을 구하였다.
이들 표 1 ∼ 3 에 나타내는 성분 조성 및 표 4 ∼ 6 에 나타내는 기계적 특성을 갖는 본 발명 와이어 1 ∼ 27, 비교 와이어 1 ∼ 20 및 종래 와이어 1 을 Kulicke & Soffa 제조의 와이어 본더 (맥샘 플러스) 에 세팅하고, 반도체 IC 칩이 탑재된 기판에,
가열 온도 : 150℃,
루프 길이 : 5㎜,
루프 높이 : 220㎛,
압착 볼 직경 : 34㎛,
압착 볼 높이 : 8㎛,
의 조건으로 본딩을 실시하여, 하기의 측정을 실시함으로써 직진성, 압착 볼의 진원성, 접합 신뢰성 및 Al 패드의 손상 유무에 대한 평가를 실시하였다.
직진성 평가 :
패드 피치 : 45㎛ 간격으로 각 샘플에 대해 10000 루프를 제조하고, 근처의 루프끼리 접촉하는 지점의 수 (접촉수) 를 측정하여, 그 결과를 표 4 ∼ 6 에 나타냄으로써 직진성을 평가하였다.
압착 볼의 진원성 평가 :
각 샘플에 대해 100 개의 압착 볼을 관찰하여, 모두 양호한 경우에는 ○, 1 개라도 불량이 있는 경우에는 × 로 하고, 그 결과를 표 4 ∼ 6 에 나타냄으로써 볼의 진원성을 평가하였다.
접합 신뢰성 평가 :
본딩한 샘플을, 200℃ 의 공기 중에서 1000 시간 보관한 후에, 압착 볼 직상의 루프의 절곡부 (킹크) 에 툴을 걸어 풀 시험 (각 샘플에 대해 100 개) 을 실시하였다. 풀 시험에서의 파단은 넥부에서 파단되거나, 압착 볼과 Al 패드의 접합 계면에서 파단 (볼 리프트) 된다. 압착 볼을 관찰하여, 모두 넥부에서의 파단인 경우에는 ○, 1 개라도 볼 리프트가 있는 경우에는 × 로 하여 평가하였다.
Al 패드의 손상 유무 :
각 샘플에 대해 100 개의 압착 볼을 관찰하여 Al 패드의 손상 유무를 조사하고, 모든 Al 패드에 손상이 발견되지 않는 경우에는 ○, 1 개라도 손상이 발견된 경우에는 × 로 하여 평가하였다.
또한, 표 1 ∼ 3 에 나타내는 성분 조성 및 표 4 ∼ 6 에 나타내는 기계적 특성을 갖는 본 발명 와이어 1 ∼ 27, 비교 와이어 1 ∼ 20 및 종래 와이어 1 에 대하여, 루프 높이, 내수지 흐름성에 대한 평가를 실시하였다.
루프 높이 :
표 1 ∼ 3 에 나타내는 성분 조성 및 표 4 ∼ 6 에 나타내는 기계적 특성을 갖는 본 발명 와이어 1 ∼ 27, 비교 와이어 1 ∼ 20 및 종래 와이어 1 을 Kulicke & Soffa 제조의 와이어 본더 (맥샘 플러스) 에 세팅하여, 리버스를 실시하지 않고, 압착 볼 직경 : 34㎛, 압착 볼 높이 : 8㎛, 루프 길이 : 1㎜ 의 조건으로 루핑을 실시하고, 광학 현미경을 사용하여, 루프 최고부와 Al 패드면의 높이를 측정하고, 그 차이를 루프 높이로서 구하여, 그 결과를 표 4 ∼ 6 에 나타냄으로써 루프 높이를 평가하였다.
내수지 흐름성 :
루프 길이 : 3.5㎜ 의 조건으로 본딩한 반도체 IC 가 탑재된 기판을, 몰딩 장치를 사용하여 에폭시 수지로 밀봉한 후, 연 X 선 비파괴 검사 장치를 사용하여 수지 밀봉한 반도체 칩 내부를 X 선 투영하고, 와이어 흐름이 최대인 부분의 흐름량을 20 개 측정하고, 그 평균값을 루프 길이로 나눈 값 (％) 을 수지 흐름이라고 정의하고, 이 수지 흐름을 측정하여, 그 결과를 표 4 ∼ 6 에 나타냄으로써 내수지 흐름성을 평가하였다.
Figure 112008001893654-pct00001
Figure 112008001893654-pct00002
* 표시는 이 발명의 범위에서 벗어난 값임을 나타낸다.
Figure 112008001893654-pct00003
* 표시는 이 발명의 범위에서 벗어난 값임을 나타낸다.
Figure 112008001893654-pct00004
Figure 112008001893654-pct00005
Figure 112008001893654-pct00006
* 표시는 이 발명의 범위에서 벗어난 값임을 나타낸다.
표 1 ∼ 6 에 나타내는 결과로부터, 본 발명 와이어 1 ∼ 27 은 직진성, 압착 볼의 진원성, 접합 신뢰성, 내수지 흐름성 및 내 Al 패드 손상성이 양호하고, 특히 직진성, 접합 신뢰성, 압착 볼의 진원성 및 내수지 흐름성이 양호함에 대하여, 비교 와이어 1 ∼ 19 및 종래 와이어 1 은 이들 특성의 적어도 어느 하나는 불량이 되는 것을 알 수 있다.

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. Pt 및 Pd 중 1 종 또는 2 종을 합계로 5000ppm ∼ 2 질량％,
    Ir : 1 ∼ 200ppm,
    Ca : 20 ∼ 200ppm,
    Eu : 10 ∼ 200ppm,
    Be : 0.1 ∼ 30ppm,
    La : 10 ∼ 200ppm 및
    잔부 : Au 및 불가피 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 높은 접합 신뢰성, 압착 볼의 높은 진원성, 높은 직진성 및 높은 내수지 흐름성을 갖는 본딩 와이어용 금 합금선.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 4 항에 있어서,
    본딩 와이어용 금 합금선의 0.2％ 내력 (Pa) 을 σ0.2 , 영률 (Pa) 을 E, 파단 신장률을 EL 로 하면,
    E ≥ 75GPa,
    (σ0.2 / E) ≥ 2.2 × 10-3,
    2％ ≤ EL ≤ 10％,
    의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 높은 접합 신뢰성, 압착 볼의 높은 진원성, 높은 직진성 및 높은 내수지 흐름성을 갖는 본딩 와이어용 금 합금선.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
KR1020087000659A 2005-06-14 2006-06-08 높은 접합 신뢰성, 압착 볼의 높은 진원성, 높은 직진성 및높은 내수지 흐름성을 갖는 본딩 와이어용 금 합금선 KR101087527B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005173724A JP4596467B2 (ja) 2005-06-14 2005-06-14 高い接合信頼性、圧着ボールの高い真円性、高い直進性および高い耐樹脂流れ性を有するボンディングワイヤ用金合金線
JPJP-P-2005-00173724 2005-06-14
PCT/JP2006/311523 WO2006134823A1 (ja) 2005-06-14 2006-06-08 高い接合信頼性、圧着ボールの高い真円性、高い直進性および高い耐樹脂流れ性を有するボンディングワイヤ用金合金線

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080038125A KR20080038125A (ko) 2008-05-02
KR101087527B1 true KR101087527B1 (ko) 2011-11-28

Family

ID=37532186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020087000659A KR101087527B1 (ko) 2005-06-14 2006-06-08 높은 접합 신뢰성, 압착 볼의 높은 진원성, 높은 직진성 및높은 내수지 흐름성을 갖는 본딩 와이어용 금 합금선

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7678999B2 (ko)
EP (1) EP1901343A4 (ko)
JP (1) JP4596467B2 (ko)
KR (1) KR101087527B1 (ko)
CN (1) CN100557784C (ko)
TW (1) TWI401323B (ko)
WO (1) WO2006134823A1 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4726205B2 (ja) * 2005-06-14 2011-07-20 田中電子工業株式会社 高い初期接合性、高い接合信頼性、圧着ボールの高い真円性、高い直進性および高い耐樹脂流れ性を有するボンディングワイヤ用金合金線
JP5071925B2 (ja) * 2006-12-22 2012-11-14 田中電子工業株式会社 高い接合信頼性および圧着ボールの高い真円性を有し、さらにＡｌパッドとその下部が損傷しにくいボンディングワイヤ用金合金線
CN101752339B (zh) * 2008-12-19 2012-12-05 日月光封装测试(上海)有限公司 接垫结构、导线接合结构及封装结构
JP4771562B1 (ja) * 2011-02-10 2011-09-14 田中電子工業株式会社 Ａｇ−Ａｕ−Ｐｄ三元合金系ボンディングワイヤ
US8692118B2 (en) 2011-06-24 2014-04-08 Tessera, Inc. Reliable wire structure and method
JP5080682B1 (ja) * 2011-12-02 2012-11-21 田中電子工業株式会社 金−白金−パラジウム合金ボンディングワイヤ
JP6341203B2 (ja) * 2013-06-20 2018-06-13 住友ベークライト株式会社 半導体装置
KR101687598B1 (ko) * 2015-05-07 2016-12-20 엠케이전자 주식회사 은 합금 본딩 와이어 및 그의 제조 방법
KR101812943B1 (ko) * 2016-10-20 2017-12-28 엠케이전자 주식회사 본딩 와이어
CN111394606B (zh) * 2020-05-06 2021-03-16 贵研铂业股份有限公司 一种金基高阻合金、合金材料及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1145901A (ja) 1997-07-25 1999-02-16 Sumitomo Metal Mining Co Ltd ボンディングワイヤ
JPH11214425A (ja) * 1998-01-23 1999-08-06 Tanaka Electronics Ind Co Ltd ワイヤボンディング用金合金線

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0283313B1 (en) * 1987-03-20 1994-02-23 Fujikura Ltd. Method of producing oxide superconducting wire and oxide superconducting wire produced by this method
JPH06112251A (ja) 1992-09-30 1994-04-22 Tanaka Denshi Kogyo Kk 半導体素子用ボンディング線
JPH08109425A (ja) * 1994-08-18 1996-04-30 Tanaka Denshi Kogyo Kk ボンディング用金線
JP3367544B2 (ja) * 1995-08-23 2003-01-14 田中電子工業株式会社 ボンディング用金合金細線及びその製造方法
JP3628139B2 (ja) * 1997-03-28 2005-03-09 田中電子工業株式会社 半導体素子ボンディング用金合金線
JP3654736B2 (ja) * 1997-03-28 2005-06-02 田中電子工業株式会社 半導体素子ボンディング用金合金線
JPH1145900A (ja) * 1997-07-25 1999-02-16 Sumitomo Metal Mining Co Ltd ボンディングワイヤ
JP3672063B2 (ja) * 1997-07-25 2005-07-13 住友金属鉱山株式会社 ボンディングワイヤ
DE19753055B4 (de) * 1997-11-29 2005-09-15 W.C. Heraeus Gmbh Feinstdraht aus einer Gold-Legierung, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung
JPH11288962A (ja) * 1998-04-01 1999-10-19 Sumitomo Metal Mining Co Ltd ボンディングワイヤ
EP1811555A4 (en) * 2004-09-30 2012-06-20 Tanaka Electronics Ind AU-ALLOY BOND WIRE
JP4726206B2 (ja) * 2005-06-14 2011-07-20 田中電子工業株式会社 高い初期接合性、高い接合信頼性、圧着ボールの高い真円性、高い直進性、高い耐樹脂流れ性および低い比抵抗を有するボンディングワイヤ用金合金線
JP4726205B2 (ja) * 2005-06-14 2011-07-20 田中電子工業株式会社 高い初期接合性、高い接合信頼性、圧着ボールの高い真円性、高い直進性および高い耐樹脂流れ性を有するボンディングワイヤ用金合金線

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1145901A (ja) 1997-07-25 1999-02-16 Sumitomo Metal Mining Co Ltd ボンディングワイヤ
JPH11214425A (ja) * 1998-01-23 1999-08-06 Tanaka Electronics Ind Co Ltd ワイヤボンディング用金合金線

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006134823A1 (ja) 2006-12-21
TW200704787A (en) 2007-02-01
EP1901343A4 (en) 2012-06-20
CN100557784C (zh) 2009-11-04
TWI401323B (zh) 2013-07-11
JP2006351699A (ja) 2006-12-28
EP1901343A1 (en) 2008-03-19
US20090120665A1 (en) 2009-05-14
JP4596467B2 (ja) 2010-12-08
CN101248522A (zh) 2008-08-20
US7678999B2 (en) 2010-03-16
KR20080038125A (ko) 2008-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101087527B1 (ko) 높은 접합 신뢰성, 압착 볼의 높은 진원성, 높은 직진성 및높은 내수지 흐름성을 갖는 본딩 와이어용 금 합금선
TWI428455B (zh) 銀金鈀三元合金系接合線
KR101087526B1 (ko) 높은 초기 접합성, 높은 접합 신뢰성, 압착 볼의 높은진원성, 높은 직진성, 높은 내수지 흐름성 및 낮은비저항을 갖는 본딩 와이어용 금 합금선
KR101093462B1 (ko) 높은 초기 접합성, 높은 접합 신뢰성, 압착 볼의 높은진원성, 높은 직진성 및 높은 내수지 흐름성을 갖는 본딩와이어용 금 합금선
JP3612179B2 (ja) 半導体素子用金銀合金細線
JP4793989B2 (ja) 高い初期接合性、高い接合信頼性および圧着ボールの高い真円性を有するボンディングワイヤ用金合金線
JP3323185B2 (ja) 半導体素子接続用金線
JPH11126788A (ja) Ｉｃチップ接続用金合金線
JP4641248B2 (ja) 接合性、直進性および耐樹脂流れ性に優れたボンディングワイヤ用金合金線
JP2008251635A (ja) 高い接合信頼性および圧着ボールの高い真円性を有し、さらにＡｌパッドとその下部が損傷しにくくかつ一層高い耐樹脂流れ性を有するボンディングワイヤ用金合金線
CN115398607A (zh) 金被覆接合丝线及其制造方法、半导体丝线接合结构、以及半导体装置
JP5240890B2 (ja) 高い初期接合性、高い接合信頼性、圧着ボールの高い真円性、高いループ制御性および低い比抵抗を有するボンディングワイヤ用金合金線
JP3104442B2 (ja) ボンディングワイヤ
JP5071925B2 (ja) 高い接合信頼性および圧着ボールの高い真円性を有し、さらにＡｌパッドとその下部が損傷しにくいボンディングワイヤ用金合金線
JPH05160185A (ja) 半導体素子用のＰｄ極細線
JP2008251634A (ja) 高い接合信頼性および圧着ボールの高い真円性を有し、さらにＡｌパッドとその下部が損傷しにくくかつ一層高い耐樹脂流れ性を有するボンディングワイヤ用金合金線
JPH1126491A (ja) 半導体素子用金合金細線

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
J201 Request for trial against refusal decision
AMND Amendment
B601 Maintenance of original decision after re-examination before a trial
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20100701

Effective date: 20110916

S901 Examination by remand of revocation
GRNO Decision to grant (after opposition)
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee