KR101280053B1

KR101280053B1 - 고순도 동(銅) 본딩 와이어

Info

Publication number: KR101280053B1
Application number: KR1020127024832A
Authority: KR
Inventors: 츠토무 야마시타; 다께시 구와하라; 쥬니치 오카자키
Original assignee: 타나카 덴시 코오교오 카부시키가이샤
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2010-03-25
Publication date: 2013-06-28
Also published as: SG184233A1; CN102859672A; MY166908A; WO2011118009A1; KR20130004912A

Abstract

본 발명은 재결정 온도가 높고, 실온에서의 신선 다이스 가공이 용이하고, 또한 이니셜 볼 경도가 작고, IC 칩 균열이 생기지 않는 고순도 Cu 합금 볼 본딩 와이어를 얻는 것을 과제로 한다. 순도 99.9985 질량% 이상의 고순도 동(Cu)에 미량의 인(P) 0.5∼15 질량 ppm를 첨가하는 것에 의해, 순도 99.9999 질량％ 이상의 고순도 동(Cu)보다도 재결정 온도가 높고, 또한 볼 본딩의 이니셜 볼 경도를 저하시켜 상기 특성을 달성한다. 또한, 순도 99.9985 질량％ 이상의 고순도 동(Cu)에 미량의 인(P) 0.5∼15 질량 ppm를 첨가하고, 게다가, 그 외의 함유하는 불순물의 총량을 인(P)의 상기 함유량보다 낮게 하는 것에 의해 상기 특성을 달성한다.

Description

고순도 동(銅) 본딩 와이어{High-purity Cu bonding wire}

본 발명은 와이어 본더(wire bonder)를 이용한 볼 본딩 방법에 의해 IC 칩 전극과 리드 등의 기판을 접속한 Cu 합금 와이어에 관한 것으로, 특히 이니셜(initial) 볼(FAB)의 실온 경도가 부드러운 본딩 와이어에 관한 것이다.

종래 IC 칩의 전극과 기판상의 리드 등을 접속하는 방법으로서 금선(金線) 대신에 고순도의 Cu 합금 와이어를 이용하는 볼 본딩 방법에 의해 배선하는 방법이 알려져 있다.

볼 본딩 방법에 의해 배선하는 방법에 있어서, 릴(reel)로부터 풀린 고순도의 Cu 합금 와이어는 본딩 툴로서의 캐피럴리(capillary)에 도입되고, 그 다음에 본딩 툴의 출구측에 도출된 Cu 합금 와이어의 선단을 불활성 분위기 또는 환원성 분위기하에서 전극 토치와의 사이의 미소 방전(micro electric discharge)에 의해 용융되어 이니셜 볼(FAB : Free Air Ball로 최초에 접합하는 와이어 볼을 지칭함)을 형성한 후, 가열된 IC 칩의 전극상에 이 용융 볼을 초음파로 진동시키면서 열 압착한다. 그 후, 캐피럴리를 XYZ 방향(전후,좌우,상하 방향)으로 이동시켜서 IC 칩의 전극상에 장착된 Cu 합금 와이어를 소정의 형상으로 루프(loop)를 형성하고, 외부 배선 리드 프레임에 쐐기(wedge) 본딩 한 후, 고순도의 Cu 합금 와이어를 절단하여 와이어 본딩 하는 방법이 채택되고 있다．

그러나 고순도 Cu 합금 와이어는 대기중에 존재하는 산소에 의해 산화하기 쉽기 때문에 전술의 이니셜 볼(FAB)을 형성할 때, 대기 중에서는 그 표면이 산화막에 덮히고, 또한 볼 내부로 확산한 산소에 의해 용융 동금속 중에 존재하는 불순물도 산화해 버린다. 이 때문에 산소가 존재하는 분위기 속에서는 고순도 Cu 합금 와이어의 용융 볼이 딱딱해지고，상기 IC 칩의 전극 상에 열 압착할 때 접합성이 나빠지는 동시에 IC 칩에 균열이 생기게 되는 것이 문제였다. IC 칩의 균열은 지금까지 고순도 Cu 합금의 산화막에 기인한다고 생각되었다. 이와 같은 산화막의 형성을 막기 위해 불활성 가스만을 이용한 완전밀폐분위기에서 하거나 불활성 가스 분위기 속에 환원효과가 있는 수소를 혼입한 가스를 이용하거나 하여 상기 이니셜 볼(FAB)을 형성하여 Cu 합금 와이어의 볼의 이니셜 볼(FAB)의 산화를 방지하여 왔다(특허문헌 1,2,3).

다른 한편, Cu 금속 와이어의 순도를 99.99 질량％에서 99.999 질량％ 내지 99.9999 질량％까지 높이는 것에 의해 가능한 한 불순물 또는 산화물로 되는 원소를 줄이는 것을 목표로 하는 학술적인 연구도 이루어졌다．Cu 금속 와이어의 순도가 높아지면 정말 용융 볼을 형성할 때의 볼 형상이 진구(眞球,true sphereness)에 가까워지고, 진구가 되면 될수록 열압착에 의한 접합면에서의 변형이 진원형(眞圓形)으로 되기 때문이다．

그러나 Cu 금속 와이어의 순도가 고순도가 되면 될수록 재결정 온도가 낮아지고, Cu 금속 와이어 자체가 부드럽게 된다．그 때문에 미리 가공 경화시켰어도 시효 연화해 버리고, 부드러워진 고순도의 Cu 금속 와이어의 취급은 극히 곤란해진다. 특히, 본딩 와이어용의 Cu 금속 와이어는 신선가공(wire drawing)에 의하여 대량 생산되기 때문에 Cu 금속 와이어의 순도를 높게 해 가면 신선가공중에 Cu 금속 와이어와 신선 다이스와의 마찰열에 의해 고순도의 Cu 금속 와이어 자체가 연화하여 와이어가 절단되어 버린다．또한, 시간과 노력을 들인다면, 이와 같은 고순도의 Cu 금속 와이어도 시험제작할 수 있지만, 이와 같은 고순도의 Cu 금속 와이어를 이용하여 상기 IC 칩의 전극상에 초음파 병용 열 압착하여도 IC 칩의 전극상에 접합된 Cu 금속 와이어로부터 소정의 루프를 형성하려고 하면 99.999 질량％정도 이상의 고순도 Cu 금속 와이어는 붕괴해 버린다．

이들의 대책으로서 고순도의 Cu 금속 와이어에 다양한 미량 원소를 첨가한 고순도의 Cu 금속 와이어가 몇 개인가 보고되어 있다(특허문헌 1,2,3). 그러나 볼 본딩의 분위기 중에서 산소가 존재하면 고순도의 Cu 금속 와이어라도 이니셜 볼(FAB)이 진구상(true sphere shape)이 되지 않거나 이니셜 볼(FAB)이 지나치게 단단해져 반도체의 IC 칩에 균열이 생기거나 하였다．이 때문에 접합강도가 높은 만족할 만한 이니셜 볼(FAB)에 의한 열 압착을 행할 수 없고，또는 만족할 만한 루프형상을 그릴 수 없고，지금까지 고순도의 Cu 금속 와이어의 경우에 실용적으로 견딜만한 것으로는 되지 않았다.

특허문헌 1 : 특개 2003-133364호 공보 특허문헌 2 : 특개 2008-085320호 공보 특허문헌 3 : 특공평 05-20493호 공보

이 때문에 고순도의 Cu 합금으로 된 볼 본딩용 Cu 금속 와이어이면서 실온에서의 신선 다이스 가공을 용이하게 할 수 있고, 또한, 이니셜 볼(FAB)에 의해 IC 칩에 균열이 발생하지 않는 본딩 와이어가 요구되고 있다．

본 발명은 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 것은 재결정 온도가 높고 신선가공할 수 있는 고순도의 Cu 합금으로 된 Cu 금속 와이어이면서 Cu 합금 와이어의 이니셜 볼(FAB) 내지 용융 볼의 실온 경도가 미량 첨가하지 않는 고순도 Cu 금속으로 이루어진 Cu 금속 와이어의 것보다도 낮은 본딩 와이어를 제공하는 것에 있다．

구체적으로는 인(P)을 고순도의 Cu 금속에 미량 첨가하는 것에 의해 재결정 온도를 높게 한 고순도 Cu 합금 와이어이다. 인(P)을 미량첨가하면 고순도의 Cu 금속의 재결정 온도는 급격하게 상승한다. 이 때문에 인(P)이 미량이라도 Cu 합금 와이어는 실온하에서 다이스 신선에 의한 신선가공이 가능해진다．게다가, Cu 금속의 순도와 인(P)의 첨가량을 적당하게 하면 인(P)을 첨가한 Cu 합금 와이어의 이니셜 볼(FAB)의 실온경도가 인(P)을 첨가하지 않는 Cu 금속 와이어의 것보다도 낮아지는 영역이 있다. 본 발명의 목적은 이와 같은 고순도의 Cu 합금 와이어를 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은 이니셜 볼(FAB) 내지 용융 볼의 실온 경도가 IC 칩 균열의 원인인 것으로부터 이니셜 볼(FAB) 내지 용융 볼의 실온 경도를 낮게 하는 첨가원소를 탐색하였다. 그 결과, 소정량의 인(P)이 고순도 Cu 금속 이니셜 볼(FAB) 내지 용융 볼의 실온 경도를 낮게 하는 것이 밝혀졌다. 고순도 Cu 금속에 미치는 인(P)의 첨가효과는 Cu가 고순도가 되면 될수록 더욱더 두드러지지만 Cu 금속 중에 포함된 불순물 원소에 의해서도 좌우된다．본 발명자들은 99,999 질량％ 정도의 고순도 Cu 금속 와이어에 인(P)을 미량 첨가한 Cu 합금 와이어는 재결정 온도가 상승함에도 불구하고, 인(P)을 첨가하지 않은 고순도의 Cu 금속 와이어보다도 이니셜 볼(FAB) 내지 용융 볼의 실온 경도가 저하하는 것을 발견하였다．

지금까지도 99.999 질량％ 이상의 고순도 Cu 금속 와이어에 몇 개인가의 원소를 미량 첨가하면 Cu 합금 와이어의 재결정 온도가 상승하고，Cu 합금 와이어 자체의 실온 경도가 증가하는 것은 알려져 있다．즉, 고순도 Cu 합금 와이어의 실온 경도가 증가한다고 하는 식견은 미량 첨가 원소의 첨가량과 동시에 증가하여 가는 것이라고 생각되고 있다. 사실, 인(P)의 경우도 99.999 질량％ 이상의 고순도 Cu 금속 와이어에 0 질량 ppm으로부터 20 질량 ppm, 50 질량 ppm, 100 질량 ppm, 200 질량 ppm 및 400 질량 ppm과 첨가량을 증가하는 것에 따라 고순도 Cu 금속 와이어의 결정립이 미세화하여 가고, 일견한다면 재결정 온도가 상승함과 동시에 재료강도 그 자체가 올라가고 실온 경도도 증가하고 있는 것처럼 보인다. 이 때문에 학술적으로는 인(P)을 10 질량 ppm 정도 첨가한 Cu 합금 와이어의 실온 경도는 인(P)을 첨가하지 않은 고순도 Cu 금속 와이어의 것과 큰 차이가 없고, 이 정도의 경도의 상위(相違)는 실험에 의한 오차 범위 내의 것이라고 정리되고 있다.

이러한 사정에 대하여 전술의 특허문헌 1에 따르면, 인(P) 함유량 40∼400 질량 ppm의 범위에서 용융 볼 형성시의 산화물의 형성을 방지하고, 볼의 경도를 절감하고 칩 균열을 방지한다고 하는 것이고，특허문헌 2에 기재된 것은 Mg 및 P의 적어도 1종을 총계로 10∼700 질량 ppm, 산소를 6∼20 질량 ppm의 범위에서 함유한 본딩 와이어이고, Mg 및 인(P)의 첨가는 상기 범위 내라면 칩 손상은 회피할 수 있다고 하는 것이지만, 그 작용은 경도를 향상하는 원소로 하고 있다．또한, 특허문헌 3에 기재된 것은 Ti, Hf, V, Nb, Ta, Ni, Pd, Pt, Au, Cd, B, Al, In, Si, Ge, P, Sb, Bi, Se, 및 Te 로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 원소를 0.001∼2중량％ 함유하고, 그 순도가 실질적으로 Cu인 본딩 와이어가 기재되어 있지만 이들의 성분원소는 경도를 향상한다고 생각된다．

그런데 본 발명자들의 연구에 의하면, 20 질량 ppm 이하의 범위에서 인(P)의 함유량을 세밀하게 나누어서 고순도 Cu에 첨가하다가 고순도의 Cu 합금 와이어의 재결정 온도가 상승하고 있음에도 불구하고, Cu 합금 와이어의 이니셜 볼(FAB) 내지 용융 볼 형성 후의 실온 경도가 인(P)을 포함하지 않는 고순도 Cu 금속 와이어의 실온 경도보다도 낮아지는 영역이 있는 것을 알았다．그런데 이들 범위 및 20 질량 ppm을 초과하여 인(P)을 고순도 Cu에 첨가하여 정확하게 조사해서 보다가 Cu 합금 와이어의 재결정 온도는 인(P)의 증가와 동시에 상승하지만, Cu 합금 와이어의 이니셜 볼(FAB) 내지 용융 볼 형성 후의 실온 경도는 인(P)의 증가와 동시에 상승하는 것은 아니고, 인(P)을 함유한 Cu 합금 와이어라도 고순도 Cu 금속 와이어의 실온 경도보다 낮아지는 영역이 있는 것을 알았다. 이와 같은 영역은 고순도 Cu 금속 와이어에 포함된 금속원소가 적어지면 더욱더 현저하게 나타났다. 또한, Cu에 미치는 인(P)의 경도 저감 효과는 Cu 중에 Ag, Ca, Fe, Mn, Mg, Ni, Al, Pb 및 Si가 존재하고 있어도 그다지 영향을 받지 않는 것이 밝혀졌다(도 1).

도 1은 이들의 관계를 나타내는 데이터를 그래프 화 한 것이고, 용융 볼 형성 후의 인(P) 함유량에 대한 경도를 종축에 취한 것으로, 인(P) 함유량이 200 질량 ppm 부근에서 인(P) 함유량의 증가에 따라 경도가 향상하는 것은 일반적으로 알려진 현상이지만 여기에서 인(P) 함유량이 150 ppm 부근보다 낮은 영역에서 경도가 높아지고, 일단 100 mN 까지 상승하고 나서 급격하게 경도가 저하하는 영역이 있는 것을 보여준다.

도면 중에서 확대한 영역은 그래서 인(P) 함유량이 거의 0.5∼15 질량 ppm 부근의 사이로 그 경도는 인(P) 함유량이 0의 고순도 Cu 금속과 동등 이하로 되는 것이다．

인(P)의 고순도 Cu 합금에 대한 실온 경도의 저감 효과는 다음과 같은 현상에 근거하여 있는 것이라고 생각된다．즉, 본딩 와이어로서의 Cu 합금 와이어가 불꽃 방전에 의하여 용융하면 대기 중에서 산소를 용융 Cu 중에 취입하지만 Cu 합금 와이어 표면의 산화물의 막(membrane)은 인(P)에 의하여 일부 분단되어 증발되는 것이라고 생각된다. 그렇다면 99.998 질량％ 정도 이상의 고순도 Cu 합금 와이어의 경우는 인(P)을 제외한 금속원소가 10 질량 ppm 정도밖에 없기 때문에 산소와 결부된 불순물 원소의 절대량이 적어지고，경질의 산화막이 형성되지 않기 때문에 고순도 Cu 합금 와이어의 실온 경도가 낮아지는 것과 사리가 맞는다．

즉, IC 칩의 전극 상에 Cu 합금 와이어를 초음파 병용으로 열 압착할 때 Cu 합금 와이어의 이니셜 볼(FAB)의 실온 경도가 낮으면 Cu 합금 와이어가 주는 IC 칩의 칩 손상을 경감하는 것이 가능하다.

게다가 상기한 것처럼 이들 와이어 본딩에서 요구되는 조건과 함께 동일한 조건하에서 신선가공(wire drawing)에서 중요한 Cu 합금 와이어의 재결정 온도가 상승하고，Cu 합금 와이어 자체의 시효 연화가 완화되어 신선가공에서 요구되는 강도가 유지되는 것이다.

이와 같은 식견으로부터 본 발명자들은 본 발명을 완성하기에 이른 것이다.

구체적으로는 본 발명에 의하면,

(1) 인(P)과 동(Cu)으로 된 Cu 합금의 본딩 와이어에 있어서, 인(P)을 첨가한 Cu 합금 와이어의 이니셜 볼(FAB)의 실온 경도가 인(P)을 첨가하지 않는 Cu 금속 와이어의 것보다도 낮은 것을 특징으로 하는 고순도 볼 본딩용 Cu 합금 와이어가 제공된다．

또한, 본 발명에 의하면,

(2) 인(P)과 동(Cu)으로 된 Cu 합금의 본딩 와이어에 있어서, 인(P)을 첨가한 Cu 합금 와이어의 이니셜 볼(FAB)의 실온 경도가 인(P)을 첨가하지 않은 Cu 금속 와이어의 것보다도 낮고, 또한, 동(Cu) 중의 인(P) 이외의 금속원소의 총량이 인(P)의 함유량 이하인 것을 특징으로 하는 고순도 볼 본딩용 Cu 합금 와이어가 제공된다．

또한, 본 발명에 의하면,

(3) 인(P)과 동(Cu)으로 된 Cu 합금의 본딩 와이어에 있어서, 순도 99.9985 질량% 이상의 동(Cu)에 0.5∼15 질량 ppm의 인(P)을 첨가하는 경우 Cu 합금 와이어의 이니셜 볼(FAB)의 실온 경도가 인(P)을 첨가하지 않은 순도 99.9999 질량% 이상의 Cu 금속 와이어의 것보다도 낮은 것을 특징으로 하는 고순도 볼 본딩용 Cu 합금 와이어가 제공된다．

또한, 본 발명에 의하면,

(4) 인(P)과 동(Cu)으로 된 Cu 합금의 본딩 와이어에 있어서, 순도 99.9985 질량% 이상의 동(Cu)에 인(P) 이외의 금속을 첨가하는 경우 인(P)의 함유량 이하에서 해당 Cu 합금 와이어의 이니셜 볼(FAB)의 실온 경도가 인(P)을 첨가하지 않은 순도 99.9999 질량% 이상의 Cu 금속 와이어의 것보다도 낮은 것을 특징으로 하는 볼 본딩용 Cu 합금 와이어가 제공된다．

본 발명의 볼 본딩용 Cu 합금 와이어는 미량의 인(P)의 탈 산소 작용에 의해 동(Cu)의 이니셜 볼(FAB)의 표면에 경질의 산화막이 형성되지 않기 때문에 Si 칩의 칩 손상을 경감할 수 있는 효과가 있다. 또한 마찬가지로 리드에 제2 본딩 할 때도 인(P)의 탈 산소 작용에 의해 풀(pull) 강도 측정에 있어서 본딩 와이어의 파단 하중이 향상한다. 이 경우, 본딩 강도 시험 장치를 이용하여 풀(pull) 강도를 측정하면 제2 본드의 압착부에서의 파단 비율보다도 루프가 형성된 와이어 부분에서의 파단 비율 쪽이 더 커져 이들 특성이 향상된 것을 알 수 있다.

본 발명의 볼 본딩용 Cu 합금 와이어에 있어서, 순도 99.999 질량% 이상의 동(Cu)에 포함된 금속원소는 Ag, Ca, Fe, Mn, Mg, Ni, Al, Pb 및 Si인 것이 바람직하다. 이들 금속원소가 인(P)과 공존하여도 일정량 이하라면 동(Cu)의 이니셜 볼(FAB)의 실온 경도를 높게 하는 것은 없기 때문이다. 또한, 동(Cu)에 이들 금속원소가 함유되어 있으면 지금까지 알려져 있는 대로 어느 금속원소도 동(Cu)의 재결정 온도를 높게 하는 효과는 있다．

본 발명의 볼 본딩용 Cu 합금 와이어에 있어서, 순도 99.999 질량% 이상의 동(Cu)에 포함된 금속원소는 인(P)을 제외하고 10 질량 ppm 미만인 것이 보다 바람직하다. 동(Cu)의 이니셜 볼(FAB)의 실온 경도를 낮게 하는 인(P)의 탈 산소 작용을 보다 좋게 발휘시키기 때문이다.

도 1은 본 발명의 고순도 Cu 합금 본딩 와이어의 인(P) 함유량과 경도를 나타내는 파단강도와의 관계를 나타낸다.

본 발명의 본딩 와이어는 다음과 같이 하여 구체적으로 제조하여 시효 연화 작용의 확인, 재결정 온도의 확인, 용융 볼의 실온 경도, 및 칩 균열 개수의 확인은 다음과 같이 하여 구체적으로 실시하였다．

실시예 1

[볼 본딩 용 Cu 와이어의 제조방법]

본 발명의 볼 본딩용 Cu 합금 와이어의 제조방법을 설명한다. 99.9999 질량％ 이상의 고순도 동(Cu) 금속(Cu의 지금(地金)「A」로 한다.) 및 99.999 질량％ 이상의 고순도 동(Cu) 금속(Cu의 지금(地金)「B」로 한다.)을 원료로 하여 인(P)을 소정량 첨가하였다. 표 1에 나타나는 Cu 합금 와이어 조성의 것을 준비한다. 이러한 조성의 것을 고순도 금 와이어의 제조방법의 경우와 똑같이 하여 본딩 와이어로 가공한다. 먼저, 소정량의 원료를 진공 용해로에서 용해한 후 주괴(ingot)으로 주조한다. 이 주괴에 홈 롤 압연(Caliber-rolling)을 한 후，어닐링 처리，녹 방지 처리 등을 하여 직경 25㎛의 고순도 Cu 합금 와이어를 제작하였다．

[시효 연화 작용의 확인]

99.9999 질량％ 이상의 고순도 Cu 및 이 고순도 Cu에 인(P)을 소정량 첨가하였다. 표 1에 나타나는 고순도 Cu 와이어(φ 200㎛)의 시효 연화 작용을 확인하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.

표 1에 나타내는 고순도 Cu 합금 와이어를 이용하여 볼 본딩 방법에 의한 초음파 병용 열 압착 시험을 행하였다. 볼 본딩 방법은 IC 칩의 전극，특히 Al 금속 또는 Al 합금으로 된 Al 전극과 외부 리드를 본딩 와이어로 배선할 때, 제1 본딩에서는 용융한 동(Cu)의 이니셜 볼(FAB)과 200℃ 정도에서 가열한 Al 전극과의 접합으로 되고, 제2 본딩에서는 용융 볼을 형성하는 것 없이 와이어 측면을 초음파 압착해 200℃ 정도에서 가열한 은(Ag) 도금 리드 프레임에 접합하는 방법이다. 이때, IC 칩 측의 볼 본딩은 95％ 질소＋5% 수소 분위기 속에서 볼 본딩 하중을 0.2N, 볼 본딩 시간을 10 밀리 초(msec), 볼 본딩 파워(power)를 0.30 와트(watts)의 조건으로 행하였다. 또한, 외부 배선 측의 제2 본딩은 하중을 0.3N, 볼 본딩 시간을 10 밀리 초, 볼 본딩 파워를 0.40 와트의 조건으로 행하였다.

[3만 회 시험]

이 고순도 Cu 합금 와이어를 볼 본딩 장치(주식회사 신카와 제품의 상품명「UTC-1000」)를 이용하여 각각 200℃ 정도로 가열한 IC 칩의 Al 전극 상 및 200℃ 정도로 가열한 은(Ag) 도금 리드 프레임의 외부 배선 상에 초음파 병용 볼 본딩을 연속해서 3만 회 실시했다. 이때, IC 칩 측의 볼 본딩은 95％ 질소＋5％ 수소의 분위기 속에서 볼 본딩 하중을 0.2N, 볼 본딩 시간을 10밀리 초, 볼 본딩 파워를 0.30 와트의 조건으로 행하였다. 또한, 외부 배선 측의 제2 본딩은 하중을 0.3N, 볼 본딩 시간을 10밀리 초, 볼 본딩 파워를 0.40 와트의 조건으로 행하였다．

이 시험에서 제1 본딩의 Al 막 벗겨짐을 기인으로 하는 부압착(不壓着)의 회수를 헤아렸다. 그 측정 결과를 표 3의 우측란에 나타낸다．

[와이어의 재결정 온도 및 이니셜 볼(FAB)의 실온 경도]

와이어의 재결정 온도는 신선가공 후의 상태에서 재료가 완전하게 연화하는 온도를 조사하고, 그 온도를 재결정 온도로서 표 2에 기록하였다.

제1 본딩으로 용융 응고된 Cu 합금 와이어의 이니셜 볼(FAB) 내지 용융 볼의 실온 경도에 관한 평가는 3만 회 본딩 한 시료로부터 임의로 10개의 볼 본딩된 자료를 선택하고, 주식회사 아카시 제작소 제품의 마이크로 비커즈(Micro Vickers) 경도계(형식「DMH-1」)로 측정하여 그 평균치를 산출하였다. 측정결과를 표 3에 나타낸다．

표 2의 재결정 온도에서, 실시례 No. 1∼9의 인(P)을 소정량 첨가한 Cu 합금 와이어는 비교례 10의 인(P)을 전혀 첨가하지 않은 고순도 Cu 와이어 및 비교 례 11의 인(P)을 아주 적게 첨가한 고순도 Cu 와이어와 비교하여 재결정 온도가 높은 것이 밝혀졌다.

다른 한편, 실시례 No.6,7의 인(P)을 소정량 첨가한 99.999 질량％ 정도의 고순도 Cu 합금 와이어는 이니셜 볼의 실온 경도가 비교례 10의 인(P)을 전혀 첨가하지 않은 고순도 Cu 금속 와이어 및 비교례 15의 인(P)을 다량으로 첨가한 Cu 합금 와이어보다도 낮고, 표 2의 알루미늄 막 벗겨짐의 개수도 적은(3만 회 시험치(試驗値)는 제로(0)）것이 밝혀졌다.

이상과 같이 본 발명의 본딩 와이어는 재결정 온도가 높음에도 불구하고, 이니셜 볼(FAB)의 실온 경도가 낮고, 모두 3만 회의 본딩 회수(回數)에 있어서 알루미늄 막 벗겨짐 불량이 대폭적으로 저감되었다．

따라서 본 발명의 본딩 와이어는 재결정 온도가 높고, 시효 연화 작용이 작기 때문에 와이어 신선가공 특성을 유지하고, 또한, 볼 본딩에 있어서는 이니셜 볼의 실온 경도가 낮기 때문에 칩 균열을 효과적으로 방지한다.

본 발명에 따른 본딩 와이어에 의하면, 인(P)을 소정량 첨가한 본 발명의 Cu 합금 와이어는 이니셜 볼(FAB)에 의한 칩 균열 방지에 우수하고, 게다가 지금까지의 본딩 와이어와 마찬가지로 신선가공할 수 있고，반도체 장치의 신뢰성 향상에 우수한 효과를 발휘한다．

Claims

순도 99.9985 질량% 이상의 동(Cu)에 0.5∼15 질량 ppm 의 인(P)을 첨가하는 경우 인(P)을 첨가하지 않은 순도 99.9999 질량% 이상의 Cu 금속 와이어의 것보다도 이니셜 볼(FAB)의 실온 경도를 저하시키는 것을 특징으로 하는 볼 본딩용 Cu 합금 와이어.
순도 99.9985 질량% 이상의 동(Cu)에, 인(P) 이외의 금속을 0.5∼15 질량 ppm 을 첨가하는 경우 인(P)을 첨가하지 않은 순도 99.9999 질량% 이상의 Cu 금속 와이어의 것보다도 이니셜 볼(FAB)의 실온 경도를 저하시키는 것을 특징으로 하는 고순도 볼 본딩용 Cu 합금 와이어.
제 2 항에 있어서, 인(P) 이외의 금속은 Pt, Au, Ag, Pd, Ca, Fe, Mn, Mg, Ni, Al, Pb 및 Si 중의 어느 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 고순도 볼 본딩용 Cu 합금 와이어.