KR20080017369A - 초고순도 구리 및 그 제조 방법 그리고 초고순도 구리로이루어지는 본딩 와이어 - Google Patents

초고순도 구리 및 그 제조 방법 그리고 초고순도 구리로이루어지는 본딩 와이어 Download PDF

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닛코 킨조쿠 가부시키가이샤
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Abstract

경도가 40Hv 이하이고, 순도가 8N 이상 (단, O, C, N, H, S, P 의 가스 성분을 제외한다) 인 초고순도 구리. 가스 성분인 O, S, P 의 각 원소가, 1wtppm 이하인 상기 초고순도 구리. 질산구리 용액으로 이루어지는 전해액을 사용하여 2 단 전해에 의해 초고순도 구리를 제조할 때에, 질산구리 용액으로 이루어지는 전해액 중에 염산을 첨가함과 함께, 전해액을 순환시키고, 이 순환하는 전해액을 일시적으로 10℃ 이하로 하여 필터로 불순물을 제거하면서, 2 단 전해에 의해 전해를 실시하는 초고순도 구리의 제조 방법. 본 발명은, 상기의 세선화 (신선화) 에 적합할 수 있는 구리재를 얻는 것을 목적으로 하는 것이다. 순도 8N (99.999999wt％) 이상의 초고순도 구리를 효율적으로 제조하고, 얻어진 초고순도 구리를 제공하며, 특히 세선화가 가능해지는 반도체 소자용 본딩 와이어를 얻는 것을 목적으로 한다.
초고순도 구리, 본딩 와이어

Description

초고순도 구리 및 그 제조 방법 그리고 초고순도 구리로 이루어지는 본딩 와이어{ULTRAHIGH-PURITY COPPER AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME, AND BONDING WIRE COMPRISING ULTRAHIGH-PURITY COPPER}
이 발명은 파단하지 않고 세선(細線)화가 가능한 8N (99.999999wt％) 이상의 초고순도 구리 및 그 제조 방법 그리고 초고순도 구리로 이루어지는 본딩 와이어에 관한 것이다.
종래, 반도체 소자인 규소칩과 리드 프레임의 전기적 접속을 위한 본딩 와이어로서 금선이 사용되고 있었다. 그러나, 금선은 고가인 점, 또한 강도가 구리에 비해 떨어지는 점 등의 면에서, 구리 와이어로 대체하는 제안이 이루어져 왔다 (비특허문헌 1 및 2 참조).
고순도 구리의 특징은 재결정 온도가 낮아 유연한 점, 중간 온도 영역에서의 취성도 거의 없어 가공성이 좋은 점, 극저온에서 전기 저항이 작아 열전도성이 높은 점이며, 극미량의 원소 첨가에 의한 특성의 개량이나, 불순물 오염이 초래하는 특성의 영향이 극단적으로 큰 점도 특징 중 하나이다.
고순도 구리의 이들 특징을 이용하여, 반도체 소자용 본딩 와이어로 하는 것이다.
그러나, 구리도 또한 몇 가지의 결점이 있어, 예를 들어 구리 와이어는 선단의 볼 형성시에 산화되기 쉽고, 볼 형상이 나빠지는 점, 또한 볼이 단단하기 때문에 규소칩을 파손할 우려가 있는 점 등의 문제가 있었다.
상기 볼 형성시의 문제는 보호 분위기 (환원 또는 불활성 분위기) 로 함으로써 극복되고, 또한 경도에 대해서는, 불순물을 제거하여 4N ∼ 6N 구리 레벨로 함으로써, 상기의 결점을 개량하여, 연질화하는 제안이 있다.
구리 본딩 와이어의 종래의 기술로는, 불순물을 10ppm 이하로 하는 구리 본딩 와이어 (특허문헌 1 참조), B 를 함유시킨 불순물이 50ppm 이하인 구리 본딩 와이어 (특허문헌 2 참조), 구리 순도가 99.999％ 이상이고 S 함유량이 0.0005％ 이하인 반도체 소자용 본딩선 (특허문헌 3 참조), 신선(伸線) 공정으로 소둔 처리하는 고순도 구리로 이루어지는 구리 본딩 와이어 (특허문헌 4 참조), 불순물의 전체함유량을 5ppm 이하로 하고, 파단 강도가 18 ∼ 28㎏/㎟ 인 반도체 장치용 본딩 와이어 (특허문헌 5 참조), 불순물을 10ppm 이하로 하고, 결정립을 조정한 구리 본딩 와이어 (특허문헌 6 참조), 구리 순도가 99.999％ 이상, S 함유량이 0.0005％ 이하이고, In, Hf, Mg 을 0.02％ 첨가한 반도체 소자용 본딩선 (특허문헌 7 참조), 구리 순도가 99.999％ 이상, S 함유량이 0.0005％ 이하이고, 알칼리 금속 원소, 알칼리 토금속 원소를 0.0001％ 이하로 한 반도체 소자용 본딩선 (특허문헌 8 참조), 구리 순도가 99.999％ 이상, S 함유량이 0.0005％ 이하, In, Mg 을 0.02％ 미만, Be, B, Zr, Y, Ag, Si, Ca, 희토류를 첨가한 반도체 소자용 본딩선 (특허문헌 9 참조), 파단시의 연신율이 3 ∼ 15％ 인 반도체 소자용 본딩선 (특허문헌 10 참조), 구리선 상에 금도금층을 형성한 와이어 본딩용 금속선 (특허문헌 11 참조), 구리 순도 99.999％ 이상, 인장 강도 23㎏/㎟ 미만으로 한 초음파 접합성이 우수한 구리 세선 (특허문헌 12 참조), 첨가 원소를 10ppm 이하 함유하는 본딩선 (특허문헌 13 참조), 심(芯)의 구리 순도가 99.99％ ∼ 99.999％, 피복층이 99.999％ 이상인 반도체 집적 회로 소자 배선용 본딩선 (특허문헌 14 참조), 구리 순도가 99.9999％ 이상, Fe, Ag 함유량이 0.1％ ∼ 3.0, Mg 을 0.5 ∼ 400ppm 을 함유하는 반도체 장치용 구리 합금 극세선 (특허문헌 15 참조), 구리 순도가 99.9999％ 이상, 희토류 또는 Zr 을 0.0002％ ∼ 0.002％ 함유하는 구리 본딩 와이어 (특허문헌 16 참조), 포러스 금속을 사용하는 전극 칩을 손상시키지 않는 구리 본딩 와이어 (특허문헌 17 참조) 등 다수의 문헌이 있다.
그러나, 이들은 모두 5N ∼ 6N 레벨의 것이다. 한마디로 5N ∼ 6N 레벨이라 해도, 이러한 고순도의 구리를 공업적으로 제조하는 것은 용이하지 않은 기술이라는 것을 알아야 한다. 이들 기술은 종래의 본딩 와이어로서의 목적에는 적합한 기술이기는 하다.
최근, 세선화된 구리 본딩의 요구가 있다. 그러나, 상기 5N ∼ 6N 레벨의 고순도 구리를 갖고 해도, 구리 자체가 금에 비해 경도가 높기 때문에, 신선 가공시에 파단된다는 문제가 있다. 그러기 위해서는, 일정 레벨 이상의 연질성 (저경도성) 을 갖고 있어야 한다. 또한, 5N ∼ 6N 레벨의 고순도 구리의 본딩 와이어에서도, 접착시에 Al 패드 하의 규소에 크랙이 발생한다는 문제가 있었다.
따라서, 종래 기술에서는, Au 의 성능을 상회하는 구리 본딩 와이어를 얻는 것이 사실상 불가능하다는 문제가 있었다.
비특허문헌 1 : 「구리 와이어 본딩 실용화 기술」(제 42 호·1989년) 77 ∼ 80 페이지
비특허문헌 2 : 「구리 본딩 와이어의 개발」일렉트로닉스 소특집 (No.10, 1991-1) 53 ∼ 56 페이지
특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 소61-251062호
특허문헌 2 : 일본 공개특허공보 소61-255045호
특허문헌 3 : 일본 공개특허공보 소62-104061호
특허문헌 4 : 일본 공개특허공보 소62-20858호
특허문헌 5 : 일본 공개특허공보 소62-22469호
특허문헌 6 : 일본 공개특허공보 소62-89348호
특허문헌 7 : 일본 공개특허공보 소62-127436호
특허문헌 8 : 일본 공개특허공보 소62-216238호
특허문헌 9 : 일본 공개특허공보 소62-127438호
특허문헌 10 : 일본 공개특허공보 소63-3424호
특허문헌 11 : 일본 공개특허공보 소63-56924호
특허문헌 12 : 일본 공개특허공보 소63-72858호
특허문헌 13 : 일본 공개특허공보 소63-3424호
특허문헌 14 : 일본 공개특허공보 소63-236338호
특허문헌 15 : 일본 공개특허공보 평3-291340호
특허문헌 16 : 일본 공개특허공보 평4-247630호
특허문헌 17 : 일본 공개특허공보 평2003-174057호
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
본 발명은 상기의 세선화 (신선화) 에 적합할 수 있는 구리재를 얻는 것을 목적으로 하는 것이다. 구리의 순도가 매우 높은 종래의 5N ∼ 6N 레벨의 고순도 구리는, 불순물을 최대한 감소시킴으로써, 어느 정도의 연질화를 달성해 왔다.
그러나, 이 연장선상에서, 세선화 등에 적합할 수 있는 경도의 저하를 기대할 수 있다고는 장담할 수 없지만, 본 발명은, 5N ∼ 6N 레벨의 고순도 구리의 새로운 고순도화를 시도하였다. 즉, 순도 8N (99.999999wt％) 이상의 초고순도 구리를 효율적으로 제조하는 기술을 개발하여, 그에 따라 얻어진 매우 연질인 초고순도 구리를 제공하고, 특히 세선화를 가능하게 하는 것이며, 또한 본딩시의 규소의 크랙 발생을 방지하고, 와이어의 저저항화에 따른 발열을 억제하며, 게다가 가열시의 산화를 방지할 수 있는 반도체 소자용 본딩 와이어로 하는 것을 목적으로 한 것이다.
과제를 해결하기 위한 수단
상기 문제점을 해결하기 위하여, 전해 정제에 의해 고순도화를 실시하는 것을 전제로 하여, 경도가 40Hv 이하이며, 순도가 8N 이상 (단, O, C, N, H, S, P 의 가스 성분을 제외하다) 인 초고순도 구리를 제공하는 것이다. 경도가 40Hv 이하이면, 본딩시의 규소의 크랙 발생을 방지하고, 세선화가 가능해진다. 초고순도 구리는 이 목적을 달성할 수 있다.
또한, 가스 성분인 O, S, P 의 각 원소가 1wtppm 이하인 것이 바람직하다. 이들 가스 성분 (불순물) 은 Cu 와 화합물을 만들어, Cu 중에 이상(異相)으로서 석출한다. 이 이상의 석출물은 초고순도 구리 중에서 매우 사소한 것이기는 하지만, 세선화의 공정에서, 그곳이 기점이 되어 파단한다. 또한, Cu 가 경화되기 때문에 본딩시에 규소에 크랙이 발생하기 쉽다. 따라서, 상기 가스 성분은 최대한 저감화할 필요가 있다.
또한, 본 발명의 초고순도 구리는, 재결정 온도를 200℃ 이하로 할 수 있고, 신선 가공 등의 제조 공정 중에 있어서, 저온에서의 소둔이 가능해져, 경도를 더욱 저하시킬 수 있다.
이상에 의해, 세선화가 가능해지고, 연질이며 본딩 와이어로서 바람직한 초고순도 구리를 얻을 수 있다.
본 발명의 초고순도 구리의 제조시에는, 염산을 첨가한 질산구리 용액으로 이루어지는 전해액을 사용하여 실시하는데, 전해는 2 단 전해에 의해 실시한다. 전해액은 순환시킨다. 이 순환액의 액온을 일시적으로 10℃ 이하로 하고, AgCl 의 불순물 등을 석출시켜 필터로 이것을 제거하여, 더욱 순도를 향상시킨 전해액으로 한다. 전해 온도는 10 ∼ 70℃ 로 한다. 이와 같이 하여, 2 회 이상의 전해를 실시함으로써, 8N 이상의 고순도 구리가 얻어진다. 또한, 전해 온도가 10℃ 미만에서는 산소 등의 불순물이 많아져 전석(電析) Cu 가 취약해지고, 70℃ 를 초과하면 전해액의 증발이 커서 손실이 되므로 바람직하지 않다. 따라서, 전해 온도는 10 ∼ 70℃ 로 하는 것이 바람직하다.
발명의 효과
이상에 나타내는 바와 같이, 순도 8N (99.999999wt％) 이상의 초고순도 구리를 효율적으로 제조할 수 있다는 현저한 효과를 갖는다. 또한, 이로써, 경도를 저하시키고, 세선화 (신선화) 에 적합할 수 있는 구리재를 얻을 수 있게 된다.
특히, 반도체 소자용 본딩 와이어의 세선화가 가능해지고, 또한 본딩시의 규소의 크랙 발생을 방지하며, 와이어의 저저항화에 따른 발열을 억제하고, 게다가 가열시의 산화를 방지할 수 있다는 우수한 효과를 갖는다.
내식성 (내산화성) 의 향상은, 가열 분위기를 엄밀한 Ar + H2 분위기로 할 필요가 없어지기 때문에, 작업 효율도 양호해 진다는 이점을 갖게 한다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
4N 레벨의 괴상의 구리 원료를 애노드로 하고, 캐소드에 구리판을 사용하여 질산구리 용액으로 이루어지는 전해액을 사용하여 2 단 전해에 의해 전해를 실시한다. 1 단에서는 5 ∼ 7N 레벨의 순도로밖에 얻어지지 않기 때문에, 2 단 이상의 전해가 필요하다. 구리 원료 (4N) 에는, 주로 O, P, S 가 많이 함유되어 있다.
1 차 전해에서는, 욕온 15℃ 이하, 질산계 전해액을 사용하고, 추가로 염산을 전해액에 대하여 0.1 ∼ 100㎖/L 를 첨가한다. 이것은, Ag 을 AgCl 로서 제거하기 위해서이다.
그리고 pH 0 ∼ 4, 전류 밀도 0.1 ∼ 10A/dm2 로 전해를 실시한다. 전해액을 순환시키고, 순환로의 전해액을 냉각기로 냉각시켜 온도를 10℃ 이하로 하고, AgCl 을 석출시키고, 필터를 사용하여 이 AgCl 등을 제거한다. 이로써, 5N ∼ 6N 레벨의 고순도 구리를 얻을 수 있다.
다음으로, 이 5N ∼ 6N 레벨의 구리를 사용하여, 상기와 동일한 전해 조건으로 재차 전해한다. 동일하게 전해액을 순환시키고, 순환로의 전해액을 냉각기로 냉각시켜 온도를 10℃ 이하로 하고, AgCl 등을 석출시키고, 필터를 사용하여 이 AgCl 등을 제거한다.
이상에 의해, 순도 8N 이상의 전석 구리 (캐소드로 석출) 가 얻어진다. 즉, 가스 성분을 제외하고 8N (99.999999wt％) 이상이며, 불순물로서 금속 성분 전체를 0.01wtppm 이하로 할 수 있다.
추가로, 전해에 의해 얻어진 전석 구리를 전자빔 용해 등의 진공 용해를 실시할 수 있다. 이 진공 용해에 의해, Na, K 등의 알칼리 금속이나 그 외의 휘발성 불순물 및 Cl 등의 가스 성분을 효과적으로 제거할 수 있다. 필요에 따라 환원성 가스로 탈가스함으로써, 추가로 가스 성분을 제거하고 저감시킬 수 있다.
이상에 의해 제조되는 8N 이상의 초고순도 구리는, 경도 40Hv 이하라는 조건을 만족시키고 있으며, 또한 재결정 온도도 200℃ 이하로 할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시예는 어디까지나 일례이고, 이 예에 제한되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서, 실시예 이외의 양태 혹은 변형을 모두 포함하는 것이다.
(실시예 1)
4N 레벨의 괴상의 구리 원료를 애노드로 하고, 캐소드에 구리판을 사용하여 전해를 실시하였다. 원료의 불순물 함유량을 표 1 에 나타낸다. 표 1 에 나타내는 바와 같이, 구리 원료 (4N) 에는, 주로 O, P, S 가 많이 함유되어 있었다. 표 1 에, 이 불순물 레벨에서의 경도와 재결정 온도를 나타낸다. 4N 레벨에서의 경도는 45Hv 이고, 재결정 온도는 450℃ 이었다. 또한, 세선화 가능한 선재의 직경은 200㎛ 이었다. 이 레벨의 와이어에서는, 본딩 (접착) 시에 단단하여 규소에 크랙이 다수 발생하였다.
욕온 30℃ 의 질산계 전해액을 사용하고, 추가로 염산 1㎖/L 를 첨가하였다. 그리고, pH 1.3, 전류 밀도 1A/dm2 로 전해를 실시하였다. 전해액을 순환시키고, 순환로의 전해액을 냉각기로 일시적으로 온도 2℃ 로 낮추고, 필터를 사용하여 석출한 AgCl 등을 제거하였다. 이로써, 표 1 에 나타내는 바와 같이, 6N 레벨의 고순도 구리가 얻어졌다. 표 1 에, 6N 구리의 불순물 레벨에서의 경도와 재결정 온도를 나타낸다. 6N 구리의 경도는 42Hv 이고, 재결정 온도는 230℃ 로까지 저하되었다. 또한, 세선화 가능한 선재의 직경은 40㎛ 가 되었다. 본딩 (접착) 시에는, 4N Cu 정도는 아니지만, 규소에 크랙이 일부 발생하였다.
다음으로, 이 6N 레벨의 구리를 사용하여, 상기와 동일한 전해 조건으로 재전해하였다. 또한, 동일하게 전해액을 순환시키고, 순환로의 전해액을 냉각기로 일시적으로 온도 0℃ 로까지 낮추고, 필터를 사용하여 석출한 AgCl 등을 제거하였다. 이로써, 표 1 에 나타내는 바와 같이, 9N 레벨의 초고순도 구리가 얻어졌다.
표 1 에, 9N 구리의 불순물 레벨에서의 경도와 재결정 온도를 나타낸다. 경도는 38Hv 이고, 재결정 온도는 150℃ 로까지 저하되었다. 또한, 세선화 가능한 선재의 직경은 2㎛ 가 되어, 현저하게 개선되었다. 본딩 (접착) 시에는, 규소의 크랙은 전무하였다. 실시예 1 은, 경도가 40Hv 이하, 재결정 온도가 200℃ 이하라는 조건 모두를 만족시켰다.
Figure 112007090183811-PCT00001
(실시예 2)
4N 레벨의 괴상의 구리 원료를 애노드로 하고, 캐소드에 구리판을 사용하여 전해를 실시하였다. 원료의 불순물 함유량을 표 2 에 나타낸다. 표 2 에 나타내는 바와 같이, 구리 원료 (4N) 에는, 주로 O, P, S 가 많이 함유되어 있었다. 표 2 에, 이 불순물 레벨에서의 경도와 재결정 온도를 나타낸다. 4N 레벨에서의 경도는 47Hv 이고, 재결정 온도는 450℃ 이었다. 또한, 세선화 가능한 선재의 직경은 200㎛ 이었다.
욕온 25℃, 질산계 전해액을 사용하고, 추가로 염산 1㎖/L 를 첨가하였다. 그리고, pH 2.0, 전류 밀도 1.5A/dm2 로 전해를 실시하였다. 전해액을 순환시키고, 실시예 1 과 동일하게, 순환로의 전해액을 냉각기로 일시적으로 온도 5℃ 로까지 낮추고, 필터를 사용하여 석출한 AgCl 등을 제거하였다. 이로써, 표 2 에 나타내는 바와 같이, 5N5 레벨의 고순도 구리가 얻어졌다. 표 2 에, 5N5 구리의 불순물 레벨에서의 경도와 재결정 온도를 나타낸다. 5N5 구리의 경도는 43Hv 이고, 재결정 온도는 280℃ 로까지 저하되었다. 또한, 세선화 가능한 선재의 직경은 50㎛ 가 되었다.
다음으로, 이 5N5 레벨의 구리를 사용하고, 상기와 동일한 전해 조건으로 재전해하였다. 전해액 온도를 20℃ 로 하여 전해하였다. 또한, 동일하게 전해액을 순환시키고, 순환로의 전해액을 냉각기로 일시적으로 온도 3℃ 로까지 낮추고, 필터를 사용하여 석출한 AgCl 등을 제거하였다. 이로써, 표 2 에 나타내는 바와 같이, 8N 레벨의 초고순도 구리가 얻어졌다.
표 2 에 8N 구리의 불순물 레벨에서의 경도와 재결정 온도를 나타낸다. 경도는 40Hv 이고, 재결정 온도는 180℃ 로까지 저하되었다. 또한, 세선화 가능한 선재의 직경은 5㎛ 가 되어, 현저하게 개선되었다.
실시예 2 는, 경도가 40Hv 이하, 재결정 온도가 200℃ 이하라는 조건 모두를 만족시켰다.
Figure 112007090183811-PCT00002
(비교예 1)
4N 레벨의 괴상의 구리 원료를 애노드로 하고, 캐소드에 구리판을 사용하여 전해를 실시하였다. 원료의 불순물 함유량을 표 3 에 나타낸다. 표 3 에 나타내는 바와 같이, 구리 원료 (4N) 에는, 주로 O, P, S 가 많이 함유되어 있었다. 표 3 에, 이 불순물 레벨에서의 경도와 재결정 온도를 나타낸다. 4N 레벨에서의 경도는 45Hv 이고, 재결정 온도는 450℃ 이었다. 또한, 세선화 가능한 선재의 직경은 200㎛ 이었다.
욕온 20℃, 질산계 전해액을 사용하고, 추가로 염산 1㎖/L 를 첨가하였다. 그리고, pH 1.3, 전류 밀도 1A/dm2 로 전해를 실시하였다. 전해액을 순환시키되 냉각시키지 않고, 그대로 전해액으로 하였다. 이로써, 표 3 에 나타내는 바와 같이, 4N5 레벨의 고순도 구리가 얻어졌다. 표 3 에, 4N5 구리의 불순물 레벨에서의 경도와 재결정 온도를 나타낸다. 4N5 구리의 경도는 44Hv 이고, 재결정 온도는 430℃ 로 그다지 저하되지 않았다. 또한, 세선화 가능한 선재의 직경은 150㎛ 가 되었지만, 그다지 효과가 없었다.
다음으로, 이 4N5 레벨의 구리를 사용하고, 상기와 동일한 전해 조건으로 재전해하였다. 이로써, 표 3 에 나타내는 바와 같이, 5N 레벨의 초고순도 구리가 얻어졌다.
표 3 에 5N 구리의 불순물 레벨에서의 경도와 재결정 온도를 나타낸다. 경도는 43Hv 로서 높은 경도를 갖고, 재결정 온도는 420℃ 이었다. 또한, 세선화 가능한 선재의 직경은 120㎛ 가 되어, 충분하지 않았다.
상기와 같이, 비교예 1 은 경도가 40Hv 이하 또는 재결정 온도가 200℃ 이하라는 본 발명의 조건을 만족시키지 못하여, 본딩 와이어의 세선화를 위해서는 충분한 연질화에 이르지 못하였다. 또한, 가열 본딩시에 Al 패드 하의 규소에 크랙이 다수 발생되었다.
Figure 112007090183811-PCT00003
(비교예 2)
4N 레벨의 괴상의 구리 원료를 애노드로 하고, 캐소드에 구리판을 사용하여 전해를 실시하였다. 원료의 불순물 함유량을 표 4 에 나타낸다. 표 4 에 나타내는 바와 같이, 구리 원료 (4N) 에는, 주로 O, P, S 가 많이 함유되어 있었다. 표 4 에, 이 불순물 레벨에서의 경도와 재결정 온도를 나타낸다. 4N 레벨에서의 경도는 45Hv 이고, 재결정 온도는 450℃ 이었다. 또한, 세선화 가능한 선재의 직경은 200㎛ 이었다.
욕온 35℃, 질산계 전해액을 사용하고, 추가로 염산 1㎖/L 를 첨가하였다. 그리고, pH 1.3, 전류 밀도 1A/dm2 로 전해를 실시하였다. 전해액은 순환시켰을 뿐이다. 이로써, 표 4 에 나타내는 바와 같이, 4N5 레벨의 고순도 구리가 얻어졌다. 표 4 에, 4N5 구리의 불순물 레벨에서의 경도와 재결정 온도를 나타낸다. 4N5 구리의 경도는 44Hv 이고, 재결정 온도는 430℃ 로까지 저하되었다. 또한, 세선화 가능한 선재의 직경은 150㎛ 가 되었다.
다음으로, 이 4N5 레벨의 구리를 사용하고, 상기와 동일한 전해 조건으로 재전해하였다. 또한, 순환로의 전해액을 냉각기로 일시적으로 온도 15℃ 로 하고, 필터를 사용하여 석출한 AgCl 등을 제거하였다. 이로써, 표 4 에 나타내는 바와 같이, 6N 레벨의 초고순도 구리가 얻어졌다.
표 4 에 6N 구리의 불순물 레벨에서의 경도와 재결정 온도를 나타낸다. 경도는 42Hv 로서 높은 경도를 갖고, 재결정 온도는 230℃ 이었다. 또한, 세선화 가능한 선재의 직경은 40㎛ 가 되어, 충분하지 않았다.
상기와 같이, 비교예 2 는 경도가 40Hv 이하 또는 재결정 온도가 200℃ 이하라는 본 발명의 조건을 만족시키지 못하여, 본딩 와이어의 세선화를 위해서는 충분한 연질화에 이르지 못하였다. 또한, 가열 본딩시에 Al 패드 하의 규소에 크랙의 발생이 보였다.
Figure 112007090183811-PCT00004
상기와 같이, 본 발명은 순도 8N (99.999999wt％) 이상의 초고순도 구리를 효율적으로 제조할 수 있다는 현저한 효과를 갖는다. 또한, 이로써, 경도를 저하시키고, 세선화 (신선화) 에 적합할 수 있는 구리재를 얻을 수 있게 된다. 특히, 반도체 소자용 본딩 와이어의 세선화가 가능해진다. 또한, 본딩시의 규소의 크랙 발생을 방지하고, 와이어의 저저항화에 따른 발열을 억제하며, 게다가 가열시의 산화를 방지할 수 있다는 우수한 효과를 갖는다.
따라서, 세선화가 필요하다고 여겨지는 반도체 소자용 구리 본딩 와이어에 바람직하다.

Claims (6)

  1. 경도가 40Hv 이하이고, 순도가 8N 이상 (단, O, C, N, H, S, P 의 가스 성분을 제외한다) 인 것을 특징으로 하는 초고순도 구리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    가스 성분인 O, S, P 의 각 원소가, 1wtppm 이하인 것을 특징으로 하는 초고순도 구리.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    재결정 온도가 200℃ 이하인 것을 특징으로 하는 초고순도 구리.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 초고순도 구리로 이루어지는 본딩 와이어.
  5. 질산구리 용액으로 이루어지는 전해액을 사용하여 2 단 전해에 의해 초고순도 구리를 제조할 때에, 질산구리 용액으로 이루어지는 전해액 중에 염산을 첨가함과 함께, 전해액을 순환시키고, 이 순환하는 전해액을 일시적으로 10℃ 이하로 하여 필터로 불순물을 제거하면서, 2 단 전해에 의해 전해를 실시하는 것을 특징으로 하는 초고순도 구리의 제조 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    질산구리 용액으로 이루어지는 전해액을 사용하여 2 단 전해에 의해 초고순도 구리를 제조할 때에, 질산구리 용액으로 이루어지는 전해액 중에 염산을 첨가함과 함께, 전해액을 순환시키고, 이 순환하는 전해액을 일시적으로 10℃ 이하로 하여 필터로 불순물을 제거하면서, 2 단 전해에 의해 전해를 실시하는 것을 특징으로 하는 초고순도 구리의 제조 방법.
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