KR20070084296A - 반도체 소자용 Ａｕ 본딩 와이어 - Google Patents

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사토시 테시마
미치다카 미카미
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타나카 덴시 코오교오 카부시키가이샤
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Abstract

Au 매트릭스와 기능성 원소로 이루어진 Au 합금에 있어서, 상기 Au 매트릭스가 미량 첨가 원소로서 Be를 3~15 질량ppm, Ca를 3~40 질량ppm, La를 3~20 질량ppm 함유하고, 혹은 이들에 첨가한 새로운 미량 첨가 원소로서, Ce 및/또는 Eu를 3~20 질량ppm, Mg, Si 및 Ga 중에서 선택된 적어도 1종을 3~20 질량ppm, 혹은 Sb, Sn 및 Bi 중에서 선택된 적어도 1종을 3~80 질량ppm, 더욱이 Y를 3~20 질량ppm의 1 이상의 조합에 의해 함유하는 것에 의해, 본딩 와이어 직경이 23㎛ 이하여도 와이어 흐름(wire flow)에 견디는 강성을 가짐과 동시에 Au 합금의 압착 볼의 진원도(roundness)가 0.95~1.05인 반도체 소자용 Au 본딩 와이어.
Au 매트릭스, Au 합금, 반도체 소자, Au 본딩 와이어, 압착 볼, 진원도(roundness)

Description

반도체 소자용 Ａｕ 본딩 와이어{Au BONDING WIRE FOR SEMICONDUCTOR ELEMENT}
본 발명은 반도체의 집적회로 소자상의 전극과 회로 배선기판의 외부 리드(lead)를 접속하기 위해 사용하는 반도체 소자용 Au 본딩 와이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압착 볼(ball)의 진원도(眞圓度,roundness)가 향상된 반도체 소자용 Au 본딩 와이어에 관한 것이다.
종래부터 반도체 장치에 이용된 IC칩 전극과 외부 리드를 접속하는 직경 (diameter) 15~30㎛ 정도의 선으로 본딩 와이어의 강도가 우수하기 때문에 순도 99.99 질량% 이상의 고순도 금속에 미량의 원소를 첨가한 극세선(fine wire)이 다용(多用)되고 있다.
통상 반도체 소자용 Au 본딩 와이어를 접속하는 방법으로서 제1본드(bond)로는, 초음파 병용 열 압착 본딩법이 주로 이용되어, 와이어 선단을 아크(arc)입열로 가열 용융하고, 표면장력에 의해 볼을 형성시킨 후에, 150~300℃의 범위 내에서 가열한 반도체 소자의 전극상에 볼(ball)부를 압착접합시키고, 그 후에 직접 와이어를 외부 리드측에 초음파 압착에 의해 웨지(wedge) 접합시킨다. 트랜지스터나 IC 등의 반도체 장치로서 사용하기 위해서는 상기의 본딩 와이어에 의한 본딩 후에, Si칩, 본딩 와이어, 및 Si칩이 부착된 부분의 리드 프레임 등을 보호할 목적으로 에폭시 수지로 봉지(封止,molding)한다.
최근에는 반도체 장치의 소형화, 고밀도화의 요구가 높아지고 있는 가운데, IC칩의 다핀화 및 이에 수반하는 협 피치화에 대응하기 위해, Au 본딩 와이어의 세선화(細線化)가 요구되고 있다. 특히 반도체 장치의 더욱 고집적화 및 소형화, 박형화 및 고기능화에 수반하여 반도체 장치의 크기가 작아지고 있다. 이에 따라, 본딩 패드의 크기도 100㎛각에서 40㎛각으로 작아지고 있다. 본딩 와이어의 세선화에 의한 와이어 자체의 절대적인 강성(剛性)의 저하, 본딩 패드 간격의 협소화에 의한 인접하는 와이어 간의 쇼트를 회피하기 위해. 본딩 와이어에는 높은 파단응력(破斷應力,fracture stress)을 갖는 것이 요구되고 있다. 또한, 본딩 패드의 간격도 좁아질 경우, 인접하는 압착 볼 간의 접촉을 방지하기 위해 본딩 와이어에는 압착 볼 직경의 불규칙함(dispersion)이 작은 것이 요구되고 있다.
종래의 본딩 와이어에서는 파단응력과 압착 볼 직경의 불규칙함이 상반되는 특성을 가지기 때문에 이 2개의 특성은 양립할 수 없었다.
와이어 간의 접촉을 방지하기 위해서 와이어 강도를 높게 하면, 압착 볼 직경의 불규칙함이 커져 압착 볼이 접촉해 버린다. 반대로 압착 볼 직경의 불규칙함을 작게 하기 위해 와이어 강도를 낮게 하면, 몰드 시의 와이어 흐름(flow)이 커져 와이어 사이가 접촉해 버린다. 이와 같이 상반된 특성을 가지기 때문에 고밀도 실장(實裝,package)의 실현이 이루어지지 못했다.
상기의 와이어 본딩에 관한 문헌을 예시하면, 아래와 같다.
특허문헌 1 : 특공평 2-12022호 공보
특허문헌 2 : 특허 제3143755호 공보
특허문헌 3 : 특개평 5-179375호 공보
특허문헌 4 : 특개평 6-145842호 공보
특허문헌 5 : 특개평 7-335686호 공보
특허문헌 6 : 특개2004-22887호 공보
(발명의 개시)
(발명이 해결하려고 하는 과제)
본 발명은 본딩 와이어의 직경이 23㎛이하로 가늘어져도 압착 볼이 우수한 진원도(roundness)를 가지고 형성됨과 동시에 와이어 흐름(wire flow)에 견딜 수 있는 파단응력을 가지는 반도체 소자용 Au 본딩 와이어를 제공하는 것을 그 과제로 한다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
본 발명자는 상기의 과제를 해결하기 위해 예의주시하여 연구를 거듭한 결과, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명에 의하면, 아래에 나타나는 반도체 소자용 Au 본딩 와이어가 제공된다.
(1) Au 매트릭스와 기능성 원소로 구성된 Au 합금으로 이루어지고, 상기 Au 매트릭스가 Be를 3~15 질량ppm, Ca를 3~40 질량ppm, La를 3~20 질량ppm 함유하고, 상기 Au 합금의 압착 볼의 진원도(roundness)가 0.95~1.05인 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 Au 본딩 와이어.
(2) Au 매트릭스와 기능성 원소로 구성된 Au 합금으로 이루어지고, 상기 매트릭스가 Be를 3~15 질량ppm, Ca를 3~40 질량ppm, La를 3~20 질량ppm 함유하고, 상기 Au 합금이 Ce 및/또는 Eu를 3~20 질량ppm 함유하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 Au 본딩 와이어.
(3) Au 매트릭스와 기능성 원소로 구성된 Au 합금으로 이루어지고, 상기 Au 매트릭스가 Be를 3~15 질량ppm, Ca를 3~40 질량ppm, La를 3~20 질량ppm 함유하고, 상기 Au 합금이 Mg, Si, 및 Ga 중에서 선택된 적어도 1종을 3~20 질량ppm 함유하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 Au 본딩 와이어.
(4) Au 매트릭스와 기능성 원소로 구성된 Au 합금으로 이루어지고, 상기 Au 매트릭스가 Be를 3~15 질량ppm, Ca를 3~40 질량ppm, La를 3~20 질량ppm 함유하고, 상기 Au 합금이 Sb, Sn 및 Bi 중에서 선택된 적어도 1종을 3~80 질량ppm 함유하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 Au 본딩 와이어.
(5) Au 매트릭스와 기능성 원소로 구성된 Au 합금으로 이루어지고, 상기 Au 매트릭스가 Be를 3~15 질량ppm, Ca를 3~40 질량ppm, La를 3~20 질량ppm 함유하고, 상기 Au 합금이, Mg, Si, 및 Ga 중에서 선택된 적어도 1종을 3~20 질량ppm 함유하고, Y를 3~20 질량ppm 함유하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 Au 본딩 와이어.
(6) Au 매트릭스와 기능성 원소로 구성된 Au 합금으로 이루어지고, 상기 Au 매트릭스가 Be를 3~15 질량ppm, Ca를 3~40 질량ppm, La를 3~20 질량ppm 함유하고, 상기 Au 합금이 Mg, Si, 및 Ga 중에서 선택된 적어도 1종을 3~20 질량ppm 함유하고, Ce 및/또는 Eu를 3~20 질량ppm 함유하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 Au 본딩 와이어.
(7) Au 매트릭스와 기능성 원소로 구성된 Au 합금으로 이루어지고, 상기 Au 매트릭스가 Be를 3~15 질량ppm, Ca를 3~40 질량ppm, La를 3~20 질량ppm 함유하고, 상기 Au 합금이 Sb, Sn 및 Bi 중에서 선택된 적어도 1종을 3~80 질량ppm 함유하고, Ce 및/또는 Eu를 3~20 질량ppm 함유하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 Au 본딩 와이어.
(8) Au 매트릭스와 기능성 원소로 구성된 Au 합금으로 이루어지고, 상기 Au 매트릭스가 Be를 3~15 질량ppm, Ca를 3~40 질량ppm, La를 3~20 질량ppm 함유하고, 상기 Au 합금이 Mg, Si, 및 Ga 중에서 선택된 적어도 1종을 3~20 질량ppm 함유하고, Ce 및/또는 Eu 중 적어도 1종을 3~20 질량ppm 함유하며, Y를 3~20 질량ppm 함유하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 Au 본딩 와이어.
(9) 상기 Au 매트릭스에 함유된 Au의 순도가 99.99 질량% 이상인 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(8) 중 어느 한 곳 기재의 반도체 소자용 Au 본딩 와이어.
(10) 상기 Au 본딩 와이어의 압착 볼의 진원도(roundness)가 0.95~1.05의 범위이고, 상기 Au 본딩 와이어의 파단응력이 23kg/㎟ 이상인 것을 특징으로 하는 상기 (2)∼(9) 중 어느 한 곳 기재의 반도체 소자용 Au 본딩 와이어.
(11) 상기 Au 본딩 와이어의 직경이 23㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 상기 (1))∼(10)의 어느 한 곳 기재의 반도체 소자용 Au 본딩 와이어.
본 발명에서의 압착 볼의 진원도(roundness)는 다음과 같이 정의된다.
즉, 극세선의 본딩 와이어로 용융 볼을 만들어 볼 본딩할 때의 압착 직경을 압착 방향에서 본 경우, 본딩 머신으로부터의 초음파의 인가방향을 Y축으로 하고, Y축에 직교하는 축을 X축으로 하고, 압착 직경의 X축 및 Y축의 최대값을 X축의 값 (xi)와 Y축의 값 (yi)로 한다. 그리고, 본딩 장치에 의해 200개를 제1본드로 하고, 각각의 X축의 측정값 (xi)와 Y축의 측정값 (yi)를 구한다. 그리고, 이 200개 중에서 임의로 50개를 선택하여, 그 50개에 대해 각각 X축의 측정값 (xi)를 Y축의 측정값 (yi)로 뺐을 때의 계산값을 구한다. 맨 마지막에 이 50개의 계산값의 평균값을 압착 볼의 진원도로 했다.
본 발명에서의 파단 응력은, 연속 신선(連續伸線,continuous drawing)으로 제작한 극세선의 본딩 와이어를 400~500℃에서 열처리하여 신장률 4%로 조질(調質)했을 때의 항장력 시험(tensile test)에서의 파단강도(tensile strength)를 상기 와이어의 단면적으로 뺀 값을 파단 응력으로 한다.
(발명의 효과)
본 발명의 반도체 소자용 Au 본딩 와이어는 Au 매트릭스와 기능성 원소로 이루어진 합금으로 된 것으로, 상기 Au 본딩 와이어의 직경이 23㎛ 이하로 가늘어져도, 와이어 자체의 절대적인 강성을 높인 채로 압착 볼의 진원도의 효과를 겸비하는 것이 가능하다. 그 결과, 제1본드에서의 면적이 좁아져, 고밀도 실장을 실시해도 인접하는 와이어가 쇼트되는 경우는 없다.
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
본 발명의 반도체 소자용 Au 본딩 와이어에 있어서, 그 Au 매트릭스는 Be와 Ca와 La와 Au로 이루어진다. 본 발명의 Au 매트릭스에 이용되는 Au는 고순도 금속으로, 그 순도는 99.99 질량% 이상, 바람직하게는 99.999 질량% 이상이다. 지금까지, 상기의 Au 매트릭스는 순금 매트릭스를 단단하게 하여 강성을 증가시키는 것으로 알려져 있었다.
그러나, 본딩 와이어의 직경이 25㎛에서 23㎛로 가늘어지자, 이미 알려진 이들 Au 매트릭스를 이용한 Au 합금은 너무 단단해져 반도체 칩이 깨지기 쉬워진다는 결점을 가지고 있었다.
본 발명자는 다 종류의 원소를 첨가해도 경도(硬度)와 강성(剛性)이 안정된 Au 매트릭스를 탐구(探求)한 끝에, Be, Ca 및 La를 합계 75 질량ppm 이하, 바람직하게는 59 질량ppm 이하 함유하는 Au 매트릭스가 다른 첨가원소(기능성 원소)에 대해 경도와 강성 부분에서 안정되어 있음을 알 수 있었다. Be, La 및 Ca 는 모두 순금에 대해 용융 볼의 형상을 타원형으로 하기 쉬운 원소이지만, 이 Au-Be-Ca-La 매트릭스에서는 Be가 주로 경도를 증가시키는 작용을 하고, Be, La 및 Ca 모두 강성을 증가시키는 작용을 하고, Ca가 주로 전체의 균형을 맞추는 작용을 한다. 이들의 작용을 명료하게 하기 위해 Be와 Ca와 La의 순도는 각각 99 질량% 이상, 바람직하게는 99.9 질량% 이상이 좋다.
본 발명에 의한 이 Au-Be-Ca-La 매트릭스(Au 매트릭스)는 상기 미량원소(Be, Ca 및 La)의 함유량을 소정 범위로 정하면, 압착 볼의 진원도를 향상됨을 알았다. 그 함유량은, 와이어를 형성하는 Au합금 전체의 질량에 대해 Be는 3~15 질량ppm, Ca는 3~40 질량ppm, 그리고 La는 3~20 질량ppm의 범위이고, 바람직하게는, Be는 7~13 질량ppm, Ca는 7~30 질량ppm, 그리고 La는 8~16 질량ppm의 범위이다. Be, Ca 또는 La가 각각 3 질량ppm 미만에서는 본딩 와이어로 했을 때의 절대적인 강성이 낮아져 수지 몰드 시에 본딩된 와이어가 수지의 흐름에 견딜 수 없게 되어 버린다. 이것을 와이어 흐름(wire flow)이라고 한다. 특히, 본딩 와이의 직경을 23㎛ 이하로 가늘게 했을 때는 이 와이어 흐름의 경향이 크게 나타난다. Be가 15 질량ppm을 초과하여 첨가되면, 와이어를 열처리하여 신장율 4%로 조질(調質)할 때에 와이어 강도가 저하되어 버린다. Ca가 40 질량ppm을 초과하여, 혹은 La가 20 질량ppm을 초과하여 첨가되면, 볼 본딩에서의 압착 볼의 변형이 불안정하게 되어 압착 볼 직경의 불규칙함이 커지게 된다.
Au 매트릭스 속에 함유되는 이들 미량원소의 합계량은 9 질량ppm 이상, 바람직하게는 22 질량ppm 이상이다.
이 Au-Be-Ca-La 매트릭스에 대해 기능성 원소로서 Ce 또는 Eu를 미량 첨가한 Au-Be-Ca-La-Ce 합금 및 Au-Be-Ca-La-Eu 합금은 모두, 미량 원소의 함유량을 소정범위로 정하면, 파단응력이 향상되고, 동시에 압착 볼의 진원도가 향상되었다.
그 함유량은 Au합금 전체의 질량에 대해 Be는 3~15 질량ppm, Ca는 3~40 질량ppm, 그리고 La는 3~20 질량ppm의 범위이고, 바람직하게는 Be는 7~13 질량ppm, Ca는 7~30 질량ppm, La는 8~16 질량ppm의 범위이다. Be, Ca 또는 La가 각각 3 질량ppm 미만에서는 본딩 와이어의 절대적인 강성이 낮아져 와이어 흐름에 견딜 수 없게 된다. 특히 본딩 와이어의 직경을 23㎛ 이하로 가늘게 했을 때는 이런 경향이 크게 나타난다. Be가 15 질량ppm을 초과하여 첨가되면, 와이어를 열처리하여 신장율 4%로 조질(調質)할 때에 와이어 강도가 저하되어 버린다. Ca가 40 질량ppm을 넘어, 혹은, La가 20 질량ppm을 초과하여 첨가되면, 볼 본딩에서의 압착 볼의 변형이 불안정하게 되고, 압착 볼 직경의 불규칙함이 커진다.
기능성 원소인 Ce 또는 Eu의 순도는 99 질량% 이상, 바람직하게는 99.9 질량% 이상이다. 그 함유량은 와이어를 형성하는 Au합금 전체의 질량에 대해 3~20 질량ppm, 바람직하게는 8~16 질량ppm의 범위이다. Ce 또는 Eu는 Au-Be-Ca-La 사원(四元,4 elements) 합금 속에 미량으로 분산하여 명백하게 파단응력을 향상시킬 수 있는 원소임을 알게 되었다. 또한, Ce 또는 Eu가 갖는 파단응력을 향상시키는 효과는 기능성 원소로서 Si나 Mg나 Ga, 혹은 Sb나 Sn이나 Bi, 또는 Y의 미량 원소를 함께 첨가하여도 Ce 또는 Eu의 파단응력의 향상 효과에 대해 그 영향을 받기 어려운 것을 알았다. 그러나, Ce 또는 Eu가 3 질량ppm 미만에서는 파단응력의 향상 효과가 충분하지 않고, 또한, Ce 또는 Eu가 20 질량ppm 을 초과하여 첨가되면, 압착 볼의 불규칙함이 커진다. 그래서, Ce 또는 Eu의 범위를 상기와 같이 정했다.
이 Au-Be-Ca-La 매트릭스에 대해 기능성 원소로서 Mg, Si 또는 Ga를 미량으로 첨가한 Au-Be-Ca-La-Mg 합금, Au-Be-Ca-La-Si 합금 또는 Au-Be-Ca-La-Ga 합금은 미량 원소의 함유량을 소정 범위로 정하면, 파단응력이 향상됨과 동시에 압착 볼의 진원도가 향상되었다. 그 함유량은 와이어를 형성하는 Au 합금 전체의 질량에 대해 Mg는 3~20 질량ppm, Si는 3~20 질량ppm, 그리고 Ga는 3~20 질량ppm의 범위이고, 바람직하게는, Mg는 7~18 질량ppm, Si는 7~18 질량ppm, 그리고 Ga는 7~18 질량ppm의 범위이다. Mg, Si 또는 Ga가 각각 3 질량ppm 미만에서는 진원도를 향상시키는 효과가 없어진다. Mg가 20 질량ppm을 초과하여, Si가 20 질량ppm을 초과하여, 혹은, Ga가 20 질량ppm을 초과하여 첨가되면, 볼 본딩에서의 압착 볼의 변형이 볼안정하게 되어. 압착 볼 직경의 불규칙함이 커지게 된다. 그래서, Mg, Si 또는 Ga의 범위를 상기와 같이 정했다.
Mg, Si 또는 Ga의 순도는 각각 99 질량% 이상, 바람직하게는 99.9 질량% 이상이다. Mg, Si 또는 Ga는 Au-Be-Ca-La 매트릭스 속에 미세하게 분산되고 명백하게 압착 볼의 진원도를 향상시킬 수 있는 원소임을 알게 되었다. 또한 Mg, Si 또는 Ga가 갖는 진원도를 향상시키는 효과는 Ce, Eu 혹은 Y의 미량 원소를 함께 첨가해도 그 영향을 받기 어려움을 알게 되었다.
이, Au-Be-Ca-La 매트릭스에 대해 기능성 원소로서 Sn, Sb 또는 Bi를 미량으로 첨가한 Au-Be-Ca-La-Sn 합금, Au-Be-Ca-La-Sb 합금 및 Au-Be-Ca-La-Bi 합금은, 모두 미량 원소의 함유량을 소정 범위로 정하면, 파단응력이 향상됨과 동시에 압착 볼의 진원도가 향상됨을 알 수 있었다. Au합금 매트릭스 속의 함유량은 와이어를 형성하는 Au합금 전체의 질량에 대해 Sb는 3~80 질량ppm, Sn은 3~80 질량ppm, 그리고 Bi는 3~80 질량ppm의 범위이고, 바람직하게는 모두 30~60 질량ppm의 범위이다. Sn, Sb 또는 Bi가 각각 3 질량ppm 미만 및 80 질량ppm 이상 첨가되면, 압착 볼의 진원도를 강고(强固)하게 형성하는 효과가 충분하게 되지 않고, 볼 본딩에서의 압착 볼의 변형이 불안정하게 되어 압착 볼 직경의 불규칙함이 커지게 된다.
Sn, Sb 또는 Bi의 순도는 99 질량% 이상, 바람직하게는 99.9 질량% 이상이다. Sn, Sb 또는 Bi는 Au-Be-Ca-La 매트릭스 속에 미세하게 분산되고 명백하게 압착 볼의 진원도를 향상시킬 수 있는 원소임을 알 수 있었다. 또한, Sn, Sb 또는 Bi가 갖는 압착 볼의 진원도를 향상시키는 효과는 Ce, Eu의 미량 원소를 함께 첨가해도 그 영향을 받기 어려움을 알게 되었다.
또한, 본 발명의 Au 매트릭스에 대한 모든 미량 원소의 합계는 100ppm 이하, 바람직하게는 20~90 ppm의 범위가 바람직하다.「99.99 질량% 이상의 Au」로 표시할 수 있는 것 외에, Au 매트릭스 속의 분산성이 좋기 때문에 본딩 와이어의 직경을 25㎛에서 23㎛로 가늘게 하여도 안정된 진원도를 얻을 수 있기 때문이다.
본딩 와이어 직경은, 25~5㎛, 바람직하게는 23~8㎛로 하는 것이 좋다.
다음에, 본 발명을 실시예에 의해 설명한다.
(실시예 1∼53)
순도 99.999 질량%의 고순도 Au에 미량 원소로서 표 1에 기재한 수치(질량ppm)가 되도록 배합하고 진공 용해로에서 용해 주조했다. 이 Au 합금을 와이어로 신선가공(伸線加工,drawing)하여, 와이어의 직경이 25㎛, 22㎛, 20㎛ 및 15㎛인 지점에서 최종 열처리하고, 신장률을 4%로 조정했다. 이 극세선을 반도체 칩 상의 60㎛각(角,square)의 Al 패드로 대기중에서 볼 본딩에 의해 제1본드를 한 결과, 제1본드에서는 모든 볼이 60㎛각(角,square)의 Al 패드 내에 형성되어 있었다. 그 평가 결과를 표 2에 나타낸다.
(비교예 1~22)
실시예에서, 미량 원소의 성분 조성을 표 3에 나타낸 것으로 변화시킨 이외에는 동일하게 하여 열처리 극세선을 얻었다. 이 극세선을 실시예와 동일하게 하여 평가했다. 그 결과를 표 4에 나타낸다.
또한,「파단응력」의 평가는 아래와 같이 실시했다. 순도 99.999 질량%의 고순도 Au에 미량 원소로서 표 1에 기재한 수치(질량ppm)가 되도록 배합하고, 진공 용해로에서 용해 주조했다. 이를 신선가공(drawing)하여, 와이어의 직경이 25㎛, 22㎛, 20㎛ 및 15㎛인 지점에서 최종 열처리하고, 신장률을 4%로 조정한 와이어를 10㎝ 길이로 잘라내어 각 10개 항장력 시험(tensile test)하고, 그 평균치를 구한 것으로 평가했다. 평균치가 23kg/㎟ 이상인 것을 A로, 20kg/㎟ 이상 23kg/㎟ 미만인 것을 B로, 20kg/㎟ 미만인 것을 C로 나타냈다.
「압착 볼의 진원도」의 평가는 상기와 같이 하여 얻어진 와이어를 Si칩 상의 Al전극(Al두께: 약 1㎛)으로 제1차 본딩을 하고, 그 후 Ag 도금된 42 얼로이(alloy)로 이루어진 리드와의 사이에서 제2차 본딩을 하여 결선(結線)했다. 그 때, 스팬(span)은 3㎜로 하고, 본(本) 수(數)는 200개로 하고, 결선한 와이어 내에 임의로 50개의 와이어를 이용하여 평가했다. 초음파의 인가방향으로 평행방향의 압착 직경 및 수직방향의 압착 직경을 측정하고, 그 비(比)가 0.95~1.05 범위에 있는 것을 A, 0.90~1.10의 범위에 있는 것(0.95~1.05의 범위에 있는 것 제외)을 B, 그 외의 범위에 있는 것을 C로 나타냈다.
「총합평가(Synthesized evaluation)」는 상기 2개의 평가 중, A가 2개 이상 인 것을 특히 양호한 A로, A가 1개이고 C가 없는 것을 양호한 B로, A 및 C가 없는 것을 보통의 C로, C가 1개라도 있는 것을 불량한 D로 각각 나타냈다.
상기의 결과로부터 분명하게 알 수 있듯이, 본 발명의 Au합금 본딩 와이어는 미량 원소의 첨가량이 규정값 내(內)이면, 극세선의 직경이 23㎛ 이하가 되어도 만족스러운 본딩 효과를 얻을 수 있음을 알게 되었다. 이에 대해 종래의 Au합금 본딩 와이어의 경우는, 미량 원소의 첨가량이 규정값 외(外)이거나, 와이어의 직경이 23㎛이하인 경우 만족스러운 본딩 효과를 얻을 수 없음을 알게 되었다.
Figure 112007036153616-PCT00002
Figure 112007036153616-PCT00003
Figure 112007036153616-PCT00004
Figure 112007036153616-PCT00005
Figure 112007036153616-PCT00006

Claims (11)

  1. Au 매트릭스와 기능성 원소로 구성된 Au 합금으로 이루어지고, 상기 Au 매트릭스가 Be를 3~15 질량ppm, Ca를 3~40 질량ppm, La를 3~20 질량ppm 함유하고, 상기 Au 합금의 압착 볼의 진원도(roundness)가 0.95~1.05인 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 Au 본딩 와이어.
  2. Au 매트릭스와 기능성 원소로 구성된 Au 합금으로 이루어지고, 상기 매트릭스가 Be를 3~15 질량ppm, Ca를 3~40 질량ppm, La를 3~20 질량ppm 함유하고, 상기 Au 합금이 Ce 및/또는 Eu를 3~20 질량ppm 함유하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 Au 본딩 와이어.
  3. Au 매트릭스와 기능성 원소로 구성된 Au 합금으로 이루어지고, 상기 Au 매트릭스가 Be를 3~15 질량ppm, Ca를 3~40 질량ppm, La를 3~20 질량ppm 함유하고, 상기 Au 합금이 Mg, Si, 및 Ga 중에서 선택된 적어도 1종을 3~20 질량ppm 함유하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 Au 본딩 와이어.
  4. Au 매트릭스와 기능성 원소로 구성된 Au 합금으로 이루어지고, 상기 Au 매트릭스가 Be를 3~15 질량ppm, Ca를 3~40 질량ppm, La를 3~20 질량ppm 함유하고, 상기 Au 합금이 Sb, Sn 및 Bi 중에서 선택된 적어도 1종을 3~80 질량ppm 함유하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 Au 본딩 와이어.
  5. Au 매트릭스와 기능성 원소로 구성된 Au 합금으로 이루어지고, 상기 Au 매트릭스가 Be를 3~15 질량ppm, Ca를 3~40 질량ppm, La를 3~20 질량ppm 함유하고, 상기 Au 합금이, Mg, Si, 및 Ga 중에서 선택된 적어도 1종을 3~20 질량ppm 함유하고, Y를 3~20 질량ppm 함유하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 Au 본딩 와이어.
  6. Au 매트릭스와 기능성 원소로 구성된 Au 합금으로 이루어지고, 상기 Au 매트릭스가 Be를 3~15 질량ppm, Ca를 3~40 질량ppm, La를 3~20 질량ppm 함유하고, 상기 Au 합금이 Mg, Si, 및 Ga 중에서 선택된 적어도 1종을 3~20 질량ppm 함유하고, Ce 및/또는 Eu를 3~20 질량ppm 함유하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 Au 본딩 와이어.
  7. Au 매트릭스와 기능성 원소로 구성된 Au 합금으로 이루어지고, 상기 Au 매트릭스가 Be를 3~15 질량ppm, Ca를 3~40 질량ppm, La를 3~20 질량ppm 함유하고, 상기 Au 합금이 Sb, Sn 및 Bi 중에서 선택된 적어도 1종을 3~80 질량ppm 함유하고, Ce 및/또는 Eu를 3~20 질량ppm 함유하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 Au 본딩 와이어.
  8. Au 매트릭스와 기능성 원소로 구성된 Au 합금으로 이루어지고, 상기 Au 매트 릭스가 Be를 3~15 질량ppm, Ca를 3~40 질량ppm, La를 3~20 질량ppm 함유하고, 상기 Au 합금이 Mg, Si, 및 Ga 중에서 선택된 적어도 1종을 3~20 질량ppm 함유하고, Ce 및/또는 Eu 중 적어도 1종을 3~20 질량ppm 함유하며, Y를 3~20 질량ppm 함유하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 Au 본딩 와이어.
  9. 청구항 1 내지 8중 어느 한 항에 있어서, 상기 Au 매트릭스에 함유된 Au의 순도가 99.99 질량% 이상인 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 Au 본딩 와이어.
  10. 청구항 2 내지 9중 어느 한 항에 있어서, 상기 Au 본딩 와이어의 압착 볼의 진원도(roundness)가 0.95~1.05의 범위이고, 상기 Au 본딩 와이어의 파단응력이 23kg/㎟ 이상인 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 Au 본딩 와이어.
  11. 청구항 1 내지 10중 어느 한 항에 있어서, 상기 Au 본딩 와이어의 직경이 23㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 Au 본딩 와이어.
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