KR20090090998A - 볼 본딩용 금합금선 - Google Patents

볼 본딩용 금합금선 Download PDF

Info

Publication number
KR20090090998A
KR20090090998A KR1020087025455A KR20087025455A KR20090090998A KR 20090090998 A KR20090090998 A KR 20090090998A KR 1020087025455 A KR1020087025455 A KR 1020087025455A KR 20087025455 A KR20087025455 A KR 20087025455A KR 20090090998 A KR20090090998 A KR 20090090998A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wire
bonding
ball
mass ppm
calcium
Prior art date
Application number
KR1020087025455A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101047827B1 (ko
Inventor
미츠오 다카다
사토시 데시마
다케시 구와하라
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 KR20090090998A publication Critical patent/KR20090090998A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101047827B1 publication Critical patent/KR101047827B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • 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
    • H01L24/43—Manufacturing methods
    • 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
    • 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
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • 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
    • H01L2224/02—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
    • H01L2224/05638—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
    • H01L2224/05644—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
    • H01L2224/43—Manufacturing methods
    • 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
    • H01L2224/45139—Silver (Ag) 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
    • H01L2224/45099—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
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • 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
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • 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
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • 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
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/4845—Details of ball bonds
    • 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
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • H01L2224/48465—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch
    • 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
    • H01L2224/01—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
    • H01L2224/48638—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 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/48639—Silver (Ag) 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
    • H01L2224/48638—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 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/48644—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
    • H01L2224/48663—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 1550°C
    • H01L2224/48664—Palladium (Pd) 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
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H01L2224/7825—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/783—Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
    • H01L2224/78301—Capillary
    • 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
    • H01L2224/85009—Pre-treatment of the connector or the bonding area
    • H01L2224/8503—Reshaping, e.g. forming the ball or the wedge of the wire connector
    • H01L2224/85035—Reshaping, e.g. forming the ball or the wedge of the wire connector by heating means, e.g. "free-air-ball"
    • H01L2224/85045—Reshaping, e.g. forming the ball or the wedge of the wire connector by heating means, e.g. "free-air-ball" using a corona discharge, e.g. electronic flame off [EFO]
    • 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
    • H01L2224/8512—Aligning
    • H01L2224/85148—Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus
    • H01L2224/85169—Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus being the upper part of the bonding apparatus, i.e. bonding head, e.g. capillary or wedge
    • H01L2224/8518—Translational movements
    • H01L2224/85181—Translational movements connecting first on the semiconductor or solid-state body, i.e. on-chip, regular stitch
    • 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
    • H01L2224/852—Applying energy for connecting
    • H01L2224/85201—Compression bonding
    • H01L2224/85203—Thermocompression bonding
    • 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
    • H01L2224/852—Applying energy for connecting
    • H01L2224/85201—Compression bonding
    • H01L2224/85205—Ultrasonic bonding
    • 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
    • H01L2224/8538—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/85399—Material
    • H01L2224/854—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
    • H01L2224/85438—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
    • H01L2224/85439—Silver (Ag) 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
    • H01L2224/8538—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/85399—Material
    • H01L2224/854—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
    • H01L2224/85438—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
    • H01L2224/85444—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
    • H01L2224/80—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
    • H01L2224/8538—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/85399—Material
    • H01L2224/854—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
    • H01L2224/85463—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 1550°C
    • H01L2224/85464—Palladium (Pd) 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
    • H01L2224/859—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 involving monitoring, e.g. feedback loop
    • 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
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • 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
    • H01L2924/011—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
    • H01L2924/01204—4N purity grades, i.e. 99.99%
    • 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
    • H01L2924/102—Material of the semiconductor or solid state bodies
    • H01L2924/1025—Semiconducting materials
    • H01L2924/10251—Elemental semiconductors, i.e. Group IV
    • H01L2924/10253—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
    • H01L2924/10—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
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • 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
    • H01L2924/201—Temperature ranges
    • H01L2924/20106—Temperature range 200 C=<T<250 C, 473.15 K =<T < 523.15K
    • 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
    • H01L2924/20752—Diameter ranges larger or equal to 20 microns less than 30 microns
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals

Landscapes

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

Abstract

과제
용융 볼 형성성이나 스티치 접합성이나 와이어 강도가 우수한 금합금선이면서, 나아가 압착 볼 형상의 진원성이 우수한, 반도체 장치의 고밀도 배선에 대응 가능한 금합금선을 제공한다.
해결 수단
마그네슘 (Mg) 을 10 ∼ 50 질량ppm, 유로퓸 (Eu) 을 5 ∼ 20 질량ppm, 칼슘 (Ca) 을 2 ∼ 9 질량ppm, 및 잔부가 순도 99.995 질량％ 이상인 금 (Au) 으로 이루어지는 금합금으로서, 칼슘 (Ca) 은 유로퓸 (Eu) 의 절반 이하의 질량인 볼 본딩용 금합금선이다.

Description

볼 본딩용 금합금선{GOLD ALLOY WIRE FOR BALL BONDING}
본 발명은 볼 본딩용 금합금선에 관한 것으로서, 와이어 신장률 4％ 일 때의 인장 시험의 파단 하중 (이하, 와이어 강도라고 한다) 이 우수하고, 용융 볼을 형성하였을 때의 용융 볼 표면에 전면적인 산화물에 의한 오염이나 크랙이 적으며, 용융하여 형성하는 볼 형상의 안정성 (이하, 용융 볼 형성성이라고 한다) 이 우수하고, 용융하여 형성한 볼을 볼 본딩하였을 때의 압착 볼 형상의 진원성 (이하, 압착 볼 형상의 진원성이라고 한다) 이 우수하며, 와이어를 캐필러리에 의해 프레임이나 기판 등에 가압하여 접합하는 스티치 접합성 (이하, 스티치 접합성이라고 한다) 이 우수한 금합금선에 관한 것이다.
IC 칩의 전극과 외부 배선을 접속하는 경우, 와이어를 개재하여 배선하는 와이어 본딩 방법이 알려져 있다. 이 중에서도 IC 칩의 알루미늄 전극과 와이어를 접합하는 방식에 따라, 초음파 병용 열압착 접합 및 초음파 접합이 주류를 이루고 있다.
여기서 초음파 병용 열압착 접합은, 통상 볼 본드 본딩 방법에 의해 실시되고 있다. 볼 본드 본딩 방법에 의한 접합법을, 특허 문헌 1 에 나타내고 있는 도면을 도 1 에 재게하여 설명한다.
도 1(a) 에 나타내는 바와 같이, 와이어 (2) 를 캐필러리 (1) 에 삽입 통과시키고 그 선단에 전기 토치 (3) 를 대향시켜, 와이어 (2) 와의 사이에서 방전시킴으로써, 와이어 (2) 의 선단을 가열, 용융하여 볼 (4) 을 형성한다.
이어서, 도 1(b) 에 나타내는 바와 같이, 캐필러리 (1) 를 하강시키고 그 볼 (4) 을 IC 칩 (6) 상의 알루미늄 전극 (5) 상에 압압 접합한다. 이 때, 도시되지 않지만, 초음파 진동이 캐필러리 (1) 를 통해 부가됨과 함께, IC 칩 (6) 은 히터 블록에서 가열되기 때문에, 상기 볼 (4) 은 열압착되어 압착 볼 (4') 이 된다.
이어서, 도 1(c) 에 나타내는 바와 같이, 캐필러리 (1) 는 소정의 궤적을 그리며, 외부 배선 (8) 상으로 이동하여 하강한다. 이 때, 도시되지 않지만, 초음파 진동이 캐필러리 (1) 를 통해 부가되고, 외부 배선 (8) 은 히터 블록에서 가열되기 때문에 와이어 (2) 측면이 열압착된다. 이 열압착에 의한 접합을 스티치 접합이라고 부른다.
이어서, 도 1(d) 에 나타내는 바와 같이, 클램퍼 (7) 는 와이어 (2) 를 클램핑한 채로 상승함으로써, 와이어 (2) 가 절단되고 배선이 완료된다.
일반적인 볼 본딩용 금합금선은, 와이어 강도, 용융 볼 형성성, 압착 볼 형상의 진원성, 스티치 접합성이 실용적으로 만족될 필요가 있다. 또, 일반적인 볼 본딩용 금합금선의 신장률은 2 ∼ 6％ 로 설정되어 있는데, 루프 형성성을 고려하면 신장률은 3％ 이상이 바람직하고, 특히 4％ 가 바람직한 것으로 되어 있다.
웨지 접합용 금합금선으로서, 특허 문헌 1 에서는, 고순도 금에 칼슘 (Ca) 을 1 ∼ 100 질량ppm 첨가한 금합금선으로서, 그 금합금선의 금 순도가 99.9 질량 ％ 이상이며, 인장 강도가 33.0kg/㎟ 이상, 신장률이 1 ∼ 3％ 인 것을 특징으로 하는 금합금선이 개발되었다. 이 금합금선은 고온의 접합 강도가 우수하고, IC 칩의 고밀도 배선으로서 바람직하며, 웨지 본딩에 의해서도 양호하게 접합되어 있었다.
그러나, 이 금합금선을 볼 본딩 와이어로서 이용하고자 하면, 압착 볼 형상의 진원성이 나빠지기 때문에, 안정적인 볼 본딩 접합을 실시할 수는 없다. 나아가, 신장률이 낮기 때문에 루프 형상을 그리기 어려워, 루프 형성성이 나빠진다. 그 때문에, 용도가 웨지 접합에 한정되고, 반도체 장치로서 이용할 수 있는 범위가 한정되어 있었다.
한편, 특허 문헌 2 에서는, 그 실시예 13 에, 마그네슘 (Mg) 을 29 중량ppm, 칼슘 (Ca) 을 10 중량ppm, 유로퓸 (Eu) 을 8 중량ppm 및 잔부가 순도 99.999％ 인 고순도 금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 본딩 와이어가 개시되어 있다. 이 본딩 와이어는, 반도체 조립시의 와이어의 단선이 잘 일어나지 않아, 반도체 디바이스의 조립 수율이 저하되지 않는 것을 특징으로 한다.
그러나, 이 본딩 와이어는 와이어 강도가 우수하지만, 후술하는 비교예 2 에서 분명한 바와 같이, 압착 볼 형상의 진원성이 나쁘고, 또한 스티치 접합성도 만족스러운 것이라고는 할 수 없는 것이었다.
특허 문헌 1 : 일본 특허공보 제3657087호
특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 평10-4114호
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
본 발명은, 전술한 종래 사정을 감안하여, 지금까지와 마찬가지로 용융 볼 형성성이나 스티치 접합성이나 와이어 강도가 우수한 금합금선이면서, 나아가 압착 볼 형상의 진원성이 우수한, 반도체 장치의 고밀도 배선에 대응 가능한 금합금선을 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명자는, 와이어 강도가 우수한 금합금선에 대하여 예의 연구를 거듭한 결과, 미량의 첨가 원소인 칼슘 (Ca) 이 유로퓸 (Eu) 의 절반 이하의 첨가량이면, 소정 범위의 Ca-Mg-Eu 의 미량의 첨가 원소계로 이루어지는 금합금 또는 Ca-Mg-Eu-Sn 의 미량의 첨가 원소계로 이루어지는 금합금이, 와이어 강도 및 용융 볼 형성성 및 압착 볼 형상의 진원성 및 스티치 접합성이 우수한 효과를 발휘하는 것을 새롭게 지견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
구체적으로는, 본 발명에 의하면, 마그네슘 (Mg) 을 10 ∼ 50 질량ppm, 유로퓸 (Eu) 을 5 ∼ 20 질량ppm, 칼슘 (Ca) 을 2 ∼ 9 질량ppm, 및 잔부가 순도 99.998 질량％ 이상인 금 (Au) 으로 이루어지는 금합금으로서, 칼슘 (Ca) 은 유로퓸 (Eu) 의 절반 이하의 첨가량인 것을 특징으로 하는 볼 본딩용 금합금선이 제공된다.
또, 본 발명에 의하면, 마그네슘 (Mg) 을 10 ∼ 50 질량ppm, 주석 (Sn) 을 1 ∼ 30 질량ppm, 유로퓸 (Eu) 을 5 ∼ 20 질량ppm, 칼슘 (Ca) 을 2 ∼ 9 질량ppm, 및 잔부가 순도 99.998 질량％ 이상인 금 (Au) 으로 이루어지는 금합금으로서, 칼슘 (Ca) 은 유로퓸 (Eu) 의 절반 이하의 첨가량인 것을 특징으로 하는 볼 본딩용 금합금선이 제공된다.
또, 본 발명에 의하면, 마그네슘 (Mg) 을 10 ∼ 50 질량ppm, 유로퓸 (Eu) 을 5 ∼ 20 질량ppm, 칼슘 (Ca) 을 2 ∼ 9 질량ppm, 및 잔부가 순도 99.998 질량％ 이상인 금 (Au) 으로 이루어지는 금합금으로서, 칼슘 (Ca) 은 유로퓸 (Eu) 의 절반 이하의 첨가량이며, 또한 미량의 첨가 원소인 유로퓸 (Eu) 과 칼슘 (Ca) 합계의 첨가량이 25 질량ppm 이하의 첨가량인 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 의하면, 마그네슘 (Mg) 을 10 ∼ 50 질량ppm, 주석 (Sn) 을 1 ∼ 30 질량ppm, 유로퓸 (Eu) 을 5 ∼ 20 질량ppm, 칼슘 (Ca) 을 2 ∼ 9 질량ppm, 및 잔부가 순도 99.998 질량％ 이상인 금 (Au) 으로 이루어지는 금합금으로서, 칼슘 (Ca) 은 유로퓸 (Eu) 의 절반 이하의 첨가량이며, 또한 미량의 첨가 원소인 유로퓸 (Eu) 과 칼슘 (Ca) 합계의 첨가량이 25 질량ppm 이하의 첨가량인 것을 특징으로 한다.
바람직한 양태에 있어서는, 미량의 첨가 원소인 마그네슘 (Mg) 은 15 ∼ 40 질량ppm 첨가한다.
발명의 효과
본 발명에 의한 볼 본딩용 금합금선에 의하면, 소정 범위의 Ca-Mg-Eu 의 미량의 첨가 원소계로 이루어지는 금합금 또는 Ca-Mg-Eu-Sn 의 미량의 첨가 원소계로 이루어지는 금합금이, 와이어 강도 및 스티치 접합성 및 압착 볼 형상의 진원성 및 용융 볼 형성성이 우수한 효과를 발휘할 수 있어, 반도체 장치의 생산성 향상에 효과적이다. 특히, 스티치 접합부에 있어서의 부재의 고정이 어렵기 때문에 스티치 접합이 곤란하다고 여겨지는 QFP, QFN 패키지의 실장 등에 있어서, 안정적으로 접합하는 것이 가능하기 때문에, 반도체 장치 제조의 생산성 향상에 효과적이다.
도 1 은 볼 본딩 방법에 의한 접합법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 2 의 (a) 및 (b) 는, 각각 볼 본딩 방법 및 스티치 접합 방법에 의한 접합부의 형상, 치수를 나타낸다.
도 3 은 본딩 와이어의 접합 강도 측정을 설명하기 위한 모식도이다.
도 4 는 본 발명의 볼 본딩용 금합금선에 의한 볼 본딩 접합의 예를 나타내는 사진이다.
도 5 는 본 발명의 볼 본딩용 금합금선에 의한 스티치 접합의 예를 나타내는 사진이다.
부호의 설명
1 : 캐필러리
2 : 와이어
3 : 전기 토치
4 : 볼
4' : 압착 볼
5 : Al 전극
6 : IC 칩
7 : 클램퍼
8 : 외부 배선
D : 와이어 직경
L1 : 압착 볼 직경
L2 : 압궤 폭
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
본 발명에 있어서는, 미량의 첨가 원소의 종류가 적고, 성분 범위가 좁으며 한정적이다. 또, 본 발명의 미량의 첨가 원소의 배합비의 밸런스가 무너지면, 와이어 강도 또는 스티치 접합성 또는 압착 볼 형상의 진원성 또는 용융 볼 형성성에 악영향을 미칠 우려가 있으므로, 금 (Au) 의 순도는 가능한 한 고순도의 것이 바람직하다. 또, 본 발명의 합금계에 있어서, 금 이외의 미량의 첨가 원소 및 불순물 원소의 합계가 100 질량ppm 미만이면, 99.99 질량％ 이상의 고순도 금 본딩 와이어로서 표시할 수 있으므로, 상업상 유리하다.
(스티치 접합성과 와이어 강도)
본딩 와이어의 스티치 접합은 고상 접합으로 분류된다. 고상 접합에 좋은 영향을 미치는 현상으로서, 밀착부 형성을 위한 변형이 쉽고, 밀착부에 있어서의 결합력이 높은 것이 알려져 있다.
밀착부 형성을 위한 변형이 쉽다는 것은, 탄성 변형, 소성 변형, 크립 변형, 확산에 의한 변형 등이 쉬운 것을 의미하고 있다. 이 현상은 스티치 접합에 있어서도 동일하고, 본딩 와이어의 경우에는 와이어 강도가 낮을수록 밀착부 형성을 위한 변형이 쉽다고 생각되기 때문에, 와이어 강도와 스티치 접합성에는 부 (負) 상관의 관계가 있다.
한편, 밀착부에 있어서의 결합력은 화학 결합력, 응착, 표면 거칠기, 표면 상태 등 다양한 현상에서 기인한다. 그러나, 일반적인 볼 본딩용 금합금선은, 원래 다른 금속 본딩 와이어보다 결합력이 높다. 이는 조성의 순도 99 질량％ 내지 순도 99.99 질량％ 이상이 대기 중에서 거의 산화되지 않는 금으로 구성되어 있기 때문이다. 따라서, 본딩 와이어 표면에 존재하는 첨가 원소나 첨가 원소의 산화물에 의한 악영향이 적을수록, 보다 높은 밀착부의 접합력이 얻어진다고 생각된다.
순도 99.999 질량％ 이상의 고순도 금을 사용하여, 첨가 원소를 전혀 첨가하지 않고 볼 본딩 금합금선을 제조하면, 와이어가 유연하기 때문에 밀착부 형성을 위한 변형이 쉽다는 점과, 와이어 표면에 존재하는 첨가 원소나 첨가 원소의 산화물에 의한 악영향이 없다는 점에서, 가장 스티치 접합성이 우수한 본딩 와이어라고 생각된다. 그런데, 본딩 와이어에는 복수의 기능이 동시에 요구되고, 예를 들어 일정 이상의 와이어 강도가 없으면 수지 몰드시의 와이어 흐름이나, 루프 형성성이 떨어지는 등 실용상 문제가 발생한다. 그 결과, 와이어 강도를 향상시키기 위하여, 미량의 첨가 원소를 사용할 필요가 있다. 본 발명이 사용한 미량의 모든 첨가 원소는, 밀착부에 있어서의 결합력에 대한 영향에 관하여 순금과 비교해 도 스티치 접합성을 잘 저해하지 않는 원소이다.
또, 본 발명의 미량의 첨가 원소를 소정의 배합비로 사용함으로써, 와이어 강도 향상에도 효과가 있다. 또한, 와이어 표면에 존재하는 첨가 원소의 산화물은, 최종 신장선 가공 후에 실시되는 융점의 3 할 ∼ 6 할 정도의 온도에서 실시되는 어닐링 처리에 의한 것으로 생각된다. 불활성 분위기에서 어닐링 처리함으로써, 또는 어닐링 처리 후에 와이어 표면을 화학적으로 세정함으로써 와이어 표면의 산화물은 감소 가능하다고 생각되는데, 비용면에서 제조상 문제가 있어, 본 발명 방법이 실용적이다.
(용융 볼 형성성)
용융 볼이란, 대기 중에서 스파크를 일으켜 본딩 와이어의 선단을 녹여 얻어진 볼이다. 몇 개의 첨가 원소에 대하여, 첨가량이 많아지면 볼 전체면이나, 볼과 와이어의 경계 (넥이라고 한다) 부분에 첨가 원소의 산화물이 확인된다. 또, 경우에 따라서는 볼 저변에 크랙이 발생하는 경우도 있다. 본딩 와이어의 성능상 용융 볼 형성성은 중요하여, 산화물이나 크랙은 최대한 줄이는 것이 요구되고 있다. 본 발명의 미량의 첨가 원소를 소정의 배합비로 사용함으로써 실용적으로 만족할만한 용융 볼 형성성이 얻어진다.
(압착 볼 형상의 진원성)
반도체 장치의 고밀도 실장화에 의해 IC 칩 상의 알루미늄 전극의 간격 및 면적이 협소화되었다. 간격 및 면적이 협소화된 알루미늄 전극 상에 본딩할 때에는, 인접하는 압착 볼끼리의 접촉을 방지하기 위하여, 압착 볼 형상의 진원성 향 상이 필요 불가결해진다. 압착 볼 형상의 진원성에 대해서는 첨가 원소의 배합비의 영향이 크고, 배합비의 밸런스가 무너짐으로써 용융 볼을 압착시켰을 때의 변형이 불균일해져 압착 볼 형상의 진원성을 유지할 수 없게 된다. 또한, 압착 볼 형상의 진원성은, 스티치 접합성과 마찬가지로, 와이어 강도와 부상관의 경향이 있다. 본 발명의 미량의 첨가 원소를 소정의 배합비로 사용함으로써 실용적으로 만족할만한 압착 볼 형상의 진원성과 와이어 강도의 양립이 달성된다.
〔Mg〕
본 발명의 합금계에 있어서, 마그네슘 (Mg) 은 압착 볼 형상의 진원성에 가장 효과적인 원소이다.
본 발명의 합금계에 있어서, 마그네슘 (Mg) 은 와이어 강도에는 별로 효과를 가져오지 않는 첨가 원소이다.
본 발명의 합금계에 있어서, 마그네슘 (Mg) 은 10 질량ppm 이상 필요하다. 이보다 미만에서는 압착 볼 형상의 진원성에 효과가 없기 때문이다. 본 발명의 합금계에 있어서, 압착 볼 형상의 진원성을 안정시키려면, 마그네슘 (Mg) 은 15 질량ppm 이상이 바람직하다. 한편, 본 발명의 합금계에 있어서, 마그네슘 (Mg) 이 50 질량ppm 을 초과하여 지나치게 많아져도, 용융 볼 형성성에 악영향을 미친다. 본 발명의 합금계에 있어서, 양호한 용융 볼 형성성을 얻으려면, 마그네슘 (Mg) 은 40 질량ppm 이하가 바람직하다.
〔Eu〕
본 발명의 합금계에 있어서, 유로퓸 (Eu) 은 본딩 와이어의 와이어 강도에 효과적인 원소이지만, 후술하는 칼슘 (Ca) 만큼의 효과는 없다.
또, 본 발명의 합금계에 있어서, 유로퓸 (Eu) 은 압착 볼 형상의 진원성에 효과적인 원소이지만, 마그네슘 (Mg) 만큼의 효과는 없다.
본 발명의 합금계에 있어서, 유로퓸 (Eu) 은 5 질량ppm 이상 필요하다. 이보다 미만에서는 와이어 강도에 효과가 없기 때문이다. 한편, 본 발명의 합금계에 있어서, 유로퓸 (Eu) 이 20 질량ppm 을 초과하면, 용융 볼 형성성에 악영향을 미친다.
〔Ca〕
본 발명의 합금계에 있어서, 칼슘 (Ca) 은 본딩 와이어의 와이어 강도에 가장 효과적인 원소이다. 그러나, 칼슘 (Ca) 은, 압착 볼 형상의 진원성에 악영향을 미치는 원소이기도 하다. 그 때문에 본 발명의 합금계에 있어서, 칼슘 (Ca) 이 유효한 조성 범위는 2 ∼ 9 질량ppm 으로 매우 좁은 범위로 한정된다. 이 범위 내에서밖에 칼슘 (Ca) 은 본 발명의 합금계에 있어서 효과를 발휘하지 않는다.
본 발명의 합금계에 있어서, 칼슘 (Ca) 이 2 질량ppm 미만에서는 와이어 강도에 효과가 없고, 9 질량ppm 을 초과하면 압착 볼 형상의 진원성에 악영향을 미치기 때문이다.
〔Eu ＋ Ca〕
본 발명의 합금계에 있어서, 유로퓸 (Eu) 은 칼슘 (Ca) 과 상호 작용을 하고 있다고 생각된다. 즉, 유로퓸 (Eu) 과 칼슘 (Ca) 은 모두 와이어 강도에 효과 적인 첨가 원소이지만, 이들 미량의 첨가 원소를 함께 첨가함으로써 더욱 와이어 강도를 향상시키는 효과가 있다. 단, 합계의 첨가량은 25 질량ppm 이하로 하는 것이 바람직하다. 25 질량ppm 을 초과하면, 스티치 접합성 및 압착 볼 형상의 진원성에 악영향을 미치기 때문이다.
또, 칼슘 (Ca) 은 유로퓸 (Eu) 의 절반 이하의 첨가량일 필요가 있다. 칼슘 (Ca) 은 와이어 강도에 가장 효과적인 원소이지만, 압착 볼 형상의 진원성에 악영향을 미치기 때문이다.
〔Sn〕
본 발명의 합금계에 있어서, 주석 (Sn) 은 압착 볼 형상의 진원성을 양호하게 하는 원소이지만, 마그네슘 (Mg) 만큼의 효과는 없다.
본 발명의 합금계에 있어서, 주석 (Sn) 은 본딩 와이어의 와이어 강도에는 별로 효과를 가져오지 않는 원소이다.
본 발명의 합금계에 있어서, 주석 (Sn) 이 효과를 발휘하기 위해서는 마그네슘 (Mg) 의 존재를 필요로 한다.
본 발명의 합금계에 있어서, 주석 (Sn) 이 효과를 발휘하려면, 주석 (Sn) 이 1 질량 ppm 이상 필요하다. 이보다 미만에서는 마그네슘 (Mg) 의 압착 볼 형상의 진원성의 개선 효과에 묻혀 버려, 주석 (Sn) 의 첨가 효과가 나타나지 않기 때문이다. 본 발명의 합금계에 있어서, 주석 (Sn) 이 30 질량ppm 을 초과하여 지나치게 많아져 버리면, 용융 볼 형성성에 악영향을 미친다.
(1) 와이어 강도
신장률을 4％ 로 조정하였을 때의 본 발명의 금합금의 와이어 강도에 관하여, 종래와 동일한 측정 방법을 사용하여 평가하였다. 또한, 신장률은, 실온에서 목표점 거리를 100mm 로 하고, 인장 시험기에 의해 금합금선을 인장 속도 10mm/분으로 인장하고, 파단시의 신장량을 다음 식에 대입하여 구하였다.
신장률 = 파단시의 신장량(mm)/100(mm) × 100 (%)
판정은, φ25㎛ 의 와이어를 최종 열처리에 의해 신장률을 4.0％ 로 조정하고, 측정수 5 개의 평균값을 측정값으로 하여, 값이 높은 시료를 양호하다고 하였다.
구체적으로는, 와이어 강도 11.5g (112.7mN) 이상인 것을 ◎ 표시로, 와이어 강도 11.5g (112.7mN) 미만 ∼ 10.0g (98mN) 이상인 것을 ○ 표시로, 와이어 강도 10.0g (98mN) 미만 ∼ 8.5g (83.3mN) 이상인 것을 △ 표시로, 와이어 강도 8.5g (83.3mN) 미만인 것을 × 표시로 나타내었다.
(2) 용융 볼 형성성
용융 볼 형성성은, 일반적인 주사 전자 현미경 관찰, 광학 현미경 관찰에 의해 용이하게 확인하는 것이 가능하다.
본 발명에서는, 판정은 측정수를 10 개로 하고, 주사 전자 현미경 관찰에 의해 전면적인 산화물에 의한 오염이나 크랙이 6 개 이상 확인된 시료를 ×, 5 개 ∼ 2 개 확인된 시료를 △, 1 개 이하의 시료를 ○ 로 판정하였다.
(3) 스티치 접합성
스티치 접합이란, 본딩 와이어에 캐필러리를 개재하여 하중·초음파 등을 가 하면서 가압하여 변형시키고, Ag, Au, Pd 등에 의해 도금 처리된 프레임 또는 기판 상에 접합시키는 것을 말한다. 스티치 접합성에 관하여, 본 발명의 금합금은 종래의 금합금과 마찬가지로, 스티치 접합성을 높게 유지시킬 수 있다.
본 발명의 측정 방법은, 은 (Ag) 도금된 42 알로이로 이루어지는 리드 프레임을 사용하여, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 측정 위치를 압착 볼의 중심부를 0％, 리드 단자 접합부를 100％ 로 한 경우, 90％ 의 리드 단자 접합부 부근에서 실시하였다.
측정 방법은, 본딩 직후의 시료를 사용하고, IC 칩측과 리드 단자를 지그로 고정시키고, 와이어를 상방으로 인장하여 박리 강도를 측정하였다. 판정은, 측정수 30 개의 평균값을 측정값으로 하여, 값이 높은 시료를 양호하다고 하였다.
구체적으로는, 박리 강도 7.0g (68.6mN) 이상인 것을 ◎ 표시로, 박리 강도 7.0g (68.6mN) 미만 ∼ 5.0g (49.0mN) 이상인 것을 ○ 표시로, 박리 강도 5.0g (49.0mN) 미만 ∼ 3.0g (29.4mN) 이상인 것을 △ 표시로, 박리 강도 3.0g (29.4mN) 미만을 × 표시로 나타내었다.
(4) 압착 볼 형상의 진원성
압착 볼 형상의 진원성의 평가는, 실리콘 칩 상의 알루미늄 전극 (알루미늄 두께 : 약 7 × 10-8m) 에 압착 볼 직경이 대략 63㎛ 가 되는 조건에서 볼 본딩하고, 그 후 은 (Ag) 도금된 42 알로이로 이루어지는 리드와의 사이에서 스티치 접합하고, 볼 본딩법으로 결선하였다. 그 때, 스팬은 3 × 10-3m 이며, 개수를 200 개로 하고, 결선된 와이어 중에서 임의로 50 개의 압착 볼을 사용하여 압착 볼 형상의 진원성을 평가하였다. 초음파의 인가 방향과 평행 방향의 압착 직경 및 수직 방향의 압착 직경을 측정하고, 합계 50 개의 압착 볼의 표준 편차가 낮은 시료를 양호하다고 하였다.
구체적으로는, 표준 편차 0.7㎛ 미만을 ◎ 표시로, 표준 편차 0.7㎛ 이상 ∼ 1.0㎛ 미만을 ○ 표시로, 표준 편차 1.0㎛ 이상 ∼ 1.5㎛ 미만을 △ 표시로, 표준 편차 1.5㎛ 이상을 × 표시로 나타내었다.
(5) 금합금선의 제조 방법
본 발명에 관련된 금합금선의 바람직한 제조 방법을 설명한다.
고순도 금에 소정량의 원소를 첨가하고 진공 용해로에서 용해하여 주조한다. 주조한 잉곳에 홈 롤 압연기를 사용한 압연 가공 및 신선기를 사용한 냉간 가공과 중간 어닐링을 실시하고, 최종 신선 가공에 의해 직경 25㎛ 의 세선으로 한 후, 최종 어닐링하여 신장률을 4％ 로 조정하는 것이다.
본 발명에 관련된 합금 조성의 경우, 최종 어닐링의 온도가 상승함에 따라 신장률은 4％ 를 유지한 채로, 인장 강도가 서서히 저하되는 온도 영역이 있다. 또 동일 조성이라도 최종적인 신선 가공률의 크기에 따라 인장 강도는 변한다. 이 때문에 최종적인 신선 가공률과 최종 어닐링 온도를 제어하여 신장률과 인장 강도를 조정한다. 이와 같이 하여 신장률 4％ 를 유지하였다.
[작용]
순도 99.999 질량％ 이상의 금합금선은, 와이어 강도가 낮고, 시간 경과에 따른 와이어 강도의 저하도 보인다. 그 때문에, 본딩 와이어로서 사용되는 금합금선은, 각각 임의의 첨가 원소가 소정량 첨가되어, 순도 99.999 질량％ 이상의 금선보다 와이어 강도가 높아져 있다. 시판되고 있는 대다수의 본딩 와이어는, 베릴륨 (Be), 칼슘 (Ca), 몇 개의 희토류 원소 등이 첨가되어 있는데, 이들 첨가 원소에는 와이어 강도 향상 효과가 있다.
한편, 본딩 와이어에 요구되는 스티치 접합성은, 와이어 강도가 높아지면, 상기한 밀착부 형성을 위한 변형이 어려워지고, 또한 와이어 강도를 높이기 위하여 첨가한 첨가 원소가 증가함으로써 밀착부에 있어서의 결합력이 낮아져, 스티치 접합성이 악화된다. 본 발명에서는, 첨가 원소의 종류에 따라, 와이어 강도를 향상시키면서 밀착부에 있어서의 결합력에 악영향이 적고, 스티치 접합성을 잘 악화시키지 않는 첨가 원소를 몇 개인가 특정하여, 칼슘 (Ca) 과 유로퓸 (Eu) 이 최적인 첨가 원소인 것을 알아내었다.
그런데, 일반적인 본딩 와이어에는, 와이어 강도, 스티치 접합성에 추가하여 압착 볼 형상의 진원성도 요구된다. 그러나, 일반적으로는 와이어 강도가 높아지면, 압착 볼 형상의 진원성이 잘 확보되지 않는 것이 판명되어 있고, 본 발명의 합금계에서는 와이어 강도에 영향이 적은 마그네슘 (Mg) 을 사용함으로써 압착 볼 형상의 진원성을 확보하고 있다. 그런데, 와이어 강도 및 스티치 접합성이 우수한 칼슘 (Ca) 에 대하여, 마그네슘 (Mg) 을 사용한 합금계라도, 첨가량이나 와이어 강도를 향상시키는 다른 첨가 원소와의 상호 작용을 고려하지 않고 사용한 경우에는, 압착 볼 형상의 진원성을 양호하게 할 수 없다는 것을 밝혀내었다.
그래서, 본 발명의 합금계에 있어서의 칼슘 (Ca) 은, 첨가량이나 와이어 강도를 향상시키는 다른 첨가 원소와의 상호 작용을 고려하면서 배합한 결과, 칼슘 (Ca) 과 유로퓸 (Eu) 의 배합비에 주목하여, 압착 볼 형상의 진원성을 향상시키는 효과를 유지하며, 스티치 접합성과 와이어 강도를 동시에 양호하게 하는 것에 성공하였다.
구체적으로는, 본 발명의 합금계에 있어서, 칼슘 (Ca) 은 유로퓸 (Eu) 보다 본딩 와이어의 와이어 강도에 효력이 강하다. 그래서, 본딩 와이어의 와이어 강도에 미치는 칼슘 (Ca) 의 영향을 종으로 하고, 유로퓸 (Eu) 의 영향을 주로 하기 위하여, 칼슘 (Ca) 은 유로퓸 (Eu) 의 절반 이하의 첨가량이라고 하였다.
이하에, 실시예 및 비교예에 대하여, 표 1 을 참조하면서 설명한다.
순도 99.999 질량％ 의 고순도 금에 소정량의 첨가 원소를 미량으로 첨가하고, 진공 용해로에서 용해한 후 주조하여 표 1 의 좌란에 나타내는 조성의 금합금 잉곳을 얻었다. 해당 잉곳에 홈 롤 압연기를 사용한 압연 가공 및 신선기를 사용한 냉간 가공과 중간 어닐링을 실시하여, 최종 신선 가공에 의해 직경 25㎛ 의 세선으로 한 후, 최종 어닐링하여 신장률을 4％ 로 조정하였다.
이 금합금선은, 볼 본딩 장치 (주식회사 신카와 제조 UTC1000형) 를 사용하여, IC 칩의 알루미늄 전극 상에 볼을 압착하여 접합하고, 은 도금된 리드 단자에 스티치 접합을 실시하였다. 볼의 압착의 일례를 도 4 에, 스티치 접합의 예를 도 5 에 사진으로 나타낸다.
이 때 IC 칩측의 접합 조건은 하중을 30g, 접합 시간을 12 밀리 초, 초음파 출력을 300mW 로 하였다. 한편, 리드 단자측의 접합 조건은 하중을 40g, 접합 시간을 10 밀리 초, 초음파 출력을 400mW 로 하였다. 공통적인 접합 조건인 접합 온도는 200℃ 에서 실시하고, 캐필러리는 SPT 주식회사 제조의 SBNS-33CD-AZM-1/16-XL 을 사용하였다.
이어서, 본딩 직후의 시료를 사용하여, 압착 볼 형상의 진원성은 알루미늄 전극 상으로부터 측정하고, 스티치 접합성은 리드 단자 부근의 와이어 박리 강도로부터 측정하였다. 각각의 측정 결과를 표 1 의 우란에 나타낸다.
[표 1] 실시예 및 비교예의 합금 조성과 성능표
Figure 112008072362653-PCT00001
측정 결과로부터 다음의 것을 알 수 있다.
(1) 실시예 1 ∼ 12 는, 주사 전자 현미경 관찰에 의해 관찰하였는데, 전면적인 산화물에 의한 오염이나 크랙이 별로 없고, 용융 볼 형성성이 실용적으로 만족할만한 것이었다. 이에 반해, 마그네슘 (Mg) 첨가량이 상한값을 초과하고 있는 비교예 4, 및 주석 (Sn) 첨가량이 상한값을 초과하고 있는 비교예 5 는, 주사 전자 현미경 관찰에 의해 전면적인 산화물에 의한 오염이나 크랙이 많이 관찰되어, 용융 볼 형성성이 실용적으로 만족할만한 것이 아니었다.
(2) 실시예 1 ∼ 12 는, 압착 볼 형상의 진원성이 모두 실용적으로 만족할만한 것이었다. 이에 반해, 칼슘 (Ca) 의 첨가량이 상한값을 초과하고 있는 비교예 1 (비교예 1 은 유로퓸 (Eu) 과 칼슘 (Ca) 합계의 첨가량도 상한값 25 질량ppm 을 초과하고 있다), 및 비교예 2 는, 용융 볼을 압착하였을 때의 압착 볼 형상의 진원성이 실용적으로 만족할만한 것이 아니었다. 또, 칼슘 (Ca) 은 유로퓸 (Eu) 의 절반 이하의 첨가량이 되지 않는 비교예 3 (비교예 3 은 유로퓸 (Eu) 과 칼슘 (Ca) 합계의 첨가량도 상한값 25 질량ppm 을 초과하고 있다) 에 대해서도, 압착 볼 형상의 진원성이 실용적으로 만족할만한 것이 아니었다.
(3) 실시예 1 ∼ 12 는, 스티치 접합성이 모두 안정적이고, 그 결과로서 모두 실용적으로 만족할만한 것이었다. 이에 반해, 칼슘 (Ca) 과 유로퓸 (Eu) 의 첨가량이 하한값을 만족하지 않는 비교예 4 의 것은, 스티치 접합성이 안정적이지만 와이어 강도가 충분하지 않아, 실용적으로 만족할만한 것은 아니었다. 또, 칼슘 (Ca) 의 첨가량이 상한값을 초과하고 있는 비교예 1 및 비교예 3 은, 와이어 강도는 만족스러운 것이지만 스티치 접합성이 충분하지 않아, 실용적으로 만족할만 한 것이 아니었다.
본 발명에 의한 볼 본딩용 금합금선에 의하면, 소정 범위의 Ca-Mg-Eu 의 미량의 첨가 원소계로 이루어지는 Au 합금 또는 Ca-Mg-Eu-Sn 의 미량의 첨가 원소계로 이루어지는 금합금이 압착 볼 형상의 진원성이 우수한 효과를 발휘할 수 있고, 또, 종래와 마찬가지로 용융 볼 형성성 및 스티치 접합성이나 와이어 강도와 반도체 장치의 신뢰성 향상에 효과적이어, 그 산업상의 이용 가치는 매우 높다.

Claims (5)

  1. 마그네슘 (Mg) 을 10 ∼ 50 질량ppm, 유로퓸 (Eu) 을 5 ∼ 20 질량ppm, 칼슘 (Ca) 을 2 ∼ 9 질량ppm, 및 잔부가 순도 99.998 질량％ 이상인 금 (Au) 으로 이루어지는 금합금으로서, 칼슘 (Ca) 은 유로퓸 (Eu) 의 절반 이하의 첨가량인 것을 특징으로 하는 볼 본딩용 금합금선.
  2. 마그네슘 (Mg) 을 10 ∼ 50 질량ppm, 주석 (Sn) 을 1 ∼ 30 질량ppm, 유로퓸 (Eu) 을 5 ∼ 20 질량ppm, 칼슘 (Ca) 을 2 ∼ 9 질량ppm, 및 잔부가 순도 99.998 질량％ 이상인 금 (Au) 으로 이루어지는 금합금으로서, 칼슘 (Ca) 은 유로퓸 (Eu) 의 절반 이하의 첨가량인 것을 특징으로 하는 볼 본딩용 금합금선.
  3. 마그네슘 (Mg) 이 10 ∼ 50 질량ppm, 유로퓸 (Eu) 을 5 ∼ 20 질량ppm, 칼슘 (Ca) 을 2 ∼ 9 질량ppm, 및 잔부가 순도 99.998 질량％ 이상인 금 (Au) 으로 이루어지는 금합금으로서, 칼슘 (Ca) 은 유로퓸 (Eu) 의 절반 이하의 질량이며, 또한 유로퓸 (Eu) 과 칼슘 (Ca) 합계의 첨가량이 25 질량ppm 이하의 첨가량인 것을 특징으로 하는 볼 본딩용 금합금선.
  4. 마그네슘 (Mg) 을 10 ∼ 50 질량ppm, 주석 (Sn) 을 1 ∼ 30 질량ppm, 유로퓸 (Eu) 을 5 ∼ 20 질량ppm, 칼슘 (Ca) 을 2 ∼ 9 질량ppm, 및 잔부가 순도 99.998 질량％ 이상인 금 (Au) 으로 이루어지는 금합금으로서, 칼슘 (Ca) 은 유로퓸 (Eu) 의 절반 이하의 첨가량이며, 또한 유로퓸 (Eu) 과 칼슘 (Ca) 합계의 첨가량이 25 질량ppm 이하의 첨가량인 것을 특징으로 하는 볼 본딩용 금합금선.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    마그네슘 (Mg) 이 15 ∼ 40 질량ppm 인 것을 특징으로 하는 볼 본딩용 금합금선.
KR1020087025455A 2007-10-24 2008-06-23 볼 본딩용 금합금선 KR101047827B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007276104A JP4134261B1 (ja) 2007-10-24 2007-10-24 ボールボンディング用金合金線
JPJP-P-2007-276104 2007-10-24
PCT/JP2008/061424 WO2009054164A1 (ja) 2007-10-24 2008-06-23 ボールボンディング用金合金線

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090090998A true KR20090090998A (ko) 2009-08-26
KR101047827B1 KR101047827B1 (ko) 2011-07-08

Family

ID=39758329

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020087025455A KR101047827B1 (ko) 2007-10-24 2008-06-23 볼 본딩용 금합금선

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8147750B2 (ko)
EP (1) EP2204846A4 (ko)
JP (1) JP4134261B1 (ko)
KR (1) KR101047827B1 (ko)
CN (1) CN101601126B (ko)
MY (1) MY155023A (ko)
TW (1) TWI371812B (ko)
WO (1) WO2009054164A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101402793B1 (ko) * 2010-03-31 2014-06-02 가부시키가이샤후지쿠라 방수 커넥터

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3337049B2 (ja) * 1995-05-17 2002-10-21 田中電子工業株式会社 ボンディング用金線
JPH104114A (ja) 1996-06-17 1998-01-06 Sumitomo Metal Mining Co Ltd ボンディングワイヤ
US5945065A (en) * 1996-07-31 1999-08-31 Tanaka Denshi Kogyo Method for wedge bonding using a gold alloy wire
JP3657087B2 (ja) * 1996-07-31 2005-06-08 田中電子工業株式会社 ウエッジボンディング用金合金線
JP3669811B2 (ja) * 1997-04-25 2005-07-13 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
JP3382918B2 (ja) * 2000-05-31 2003-03-04 田中電子工業株式会社 半導体素子接続用金線
JP3592310B2 (ja) * 2001-06-05 2004-11-24 住友電工スチールワイヤー株式会社 マグネシウム基合金ワイヤおよびその製造方法
JP3969671B2 (ja) * 2004-09-30 2007-09-05 田中電子工業株式会社 Ａｕ合金ボンディング・ワイヤ
WO2006057230A1 (ja) * 2004-11-26 2006-06-01 Tanaka Denshi Kogyo K.K. 半導体素子用Auボンディングワイヤ
CN1801402A (zh) * 2006-01-10 2006-07-12 无锡市华美电缆有限公司 铜包超导铝合金线

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101402793B1 (ko) * 2010-03-31 2014-06-02 가부시키가이샤후지쿠라 방수 커넥터

Also Published As

Publication number Publication date
EP2204846A1 (en) 2010-07-07
US8147750B2 (en) 2012-04-03
TW200933772A (en) 2009-08-01
EP2204846A4 (en) 2014-01-15
CN101601126B (zh) 2012-06-20
WO2009054164A1 (ja) 2009-04-30
CN101601126A (zh) 2009-12-09
TWI371812B (en) 2012-09-01
JP4134261B1 (ja) 2008-08-20
KR101047827B1 (ko) 2011-07-08
MY155023A (en) 2015-08-28
JP2009105250A (ja) 2009-05-14
US20100226816A1 (en) 2010-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100899322B1 (ko) Ａｕ 합금 본딩·와이어
JP4691533B2 (ja) 半導体装置用銅合金ボンディングワイヤ
WO2006073206A9 (ja) 半導体装置用ボンディングワイヤ
WO2010005086A1 (ja) ボンディングワイヤの接合構造
EP1160344B1 (en) Gold wire for semiconductor element connection and semiconductor element connection method
TWI390056B (zh) 接合線
TWI448568B (zh) Gold (Au) alloy bonding wire
KR101158547B1 (ko) 볼 본딩용 금합금선
KR101047827B1 (ko) 볼 본딩용 금합금선
CN101032012A (zh) 引线接合隆起物材料
JP3323185B2 (ja) 半導体素子接続用金線
JP2005294874A (ja) ワイヤをウェッジ接合した半導体装置及び金合金ボンディングワイヤ
JPH1098063A (ja) ウエッジボンディング用金合金線
JP2003059964A (ja) ボンディングワイヤ及びその製造方法
JP3445616B2 (ja) 半導体素子用金合金細線
JP3907534B2 (ja) ボンディング用金合金線
JP3586909B2 (ja) ボンディングワイヤ
JP3779817B2 (ja) 半導体素子用金合金線
JPH06145842A (ja) ボンディング用金合金細線
JP3535657B2 (ja) 半導体素子用金合金線
JP2001308133A (ja) ワイヤをウェッジ接合した半導体装置および金合金ボンディングワイヤ
KR20030096985A (ko) 본딩용 금합금 세선
JPH10303238A (ja) 半導体素子ボンディング用金合金線
JPH02251156A (ja) 半導体素子ボンディング用金合金線
JP2013110204A (ja) 合金ワイヤおよび半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee